音圈电机的基本原理

磁学原理

音圈电机的工作原理是依据安培力原理，即通电导体放在磁场中，就会产生力F，力的大小取决于磁场强弱B，电流五以及磁场和电流的方向（如图所示）。

由图可知，力的方向是电流方向和磁场向量的函数，是二者的相互作用。如果磁场和导线长度为常量，则产生的力与输入电流成比例。在jian单的音圈电机结构形式中，直线音圈电机就是位于径向电磁场内的一个管状线圈绕组（如下图所示）。铁磁圆筒内部是由永玖磁铁产生的磁场，这样的布置可使贴在线圈上的磁体具有相同的极性。铁磁材料的内芯配置在线圈轴向中心线上，与永玖磁体的一端相连，用来形成磁回路。当给线圈通电时，根据安培力原理，它受到磁场作用，在线圈和磁体之间产生沿轴线方向的力。通电线圈两端电压的极性决定力的方向。

将圆形管状直线音圈电机展开，两端弯曲成圆弧，就成为旋转音圈电机。旋转音圈电机力的产生方式与直线音圈电机类似。只是旋转音圈电机力是沿着弧形圆周方向产生的。

电子学原理

音圈电机是单相两极装置。给线圈施加电压则在线圈里产生电流，进而在线圈上产生与电流成比例的力，使线圈在气隙内沿轴向运动。通过线圈的电流方向决定其运动方向。当线圈在磁场内运动时，会在线圈内产生与线圈运动速度、磁场强度、和导线长度成比例的电压（即感应电动势）。驱动音圈电机的电源必须提供足够的电流满足输出力的需要，且要克服线圈在大运动速度下产生的感应电动势，以及通过线圈的漏感压降。

机械系统原理

音圈电机经常作为一个由磁体和线圈组成的零部件出售。根据需要此气隙可以增大，只是需要确定引导系统允许的运动范围，同时避免线圈与磁体间摩擦或碰撞。多数情况下，移动载荷与线圈相连，即动音圈结构。其优点是固定的磁铁系统可以比较大，因而可以得到较强的磁场;缺点是音圈输电线处于运动状态，容易出现断路的问题。同时由于可运动的支承，运动部件和环境的热接触很恶劣，动音圈产生的热量会使运动部件的温度升高，因而音圈中所允许的大电流较小。当载荷对热特别敏感时，可以把载荷与磁体相连，即固定音圈结构。该结构线圈的散热不再是大问题，线圈允许的大电流较大，但为了减小运动部分的质量，采用了较小的磁铁，因此磁场较弱。

直线音圈电机可实现直接驱动，且从旋转转为直线运动无后冲、也没有能量损失。优选的引导方式是与硬化钢轴相结合的直线轴承或轴衬。可以将轴触衬集成为一个整体部分。重要的是要保持引导系统的低摩擦，以不降低电机的平滑响应特性。

典型旋转音圈电机是用轴球轴承作为引导系统，这与传统电机是相同的。旋转音圈电机提供的运动非常光滑，成为需要快速响应、有限角激励应用中的shou选装置。比如万向节装配中。

音圈电机应用哪些地方

音圈电机结构简单、结构简单，高精密，高效率，高响应，免维护，无齿槽效应，不需要换向，昆山同茂自主研发生产的音圈直线电机重复定位精度大可以达到0.1µm，特别适合短行程、快响应、高精度的闭环伺服控制。

音圈电机应用于以下方面：

1、光学系统领域

音圈电机和直线电机广泛应用于光学、微电子及测量领域的光学扫描、定位、瞄准、跟踪和稳定，对透镜或反射镜进行精密的运动控制。比如摄像机、数码相机及显微镜的自动调焦，激光切割设备Z轴的动态聚焦，光盘驱动器的聚焦和寻轨，以及天文望远镜中快速反射镜的偏摆控制等。

2、半导体设备领域

半导体制造与封装过程中，大多数场合都需要高速高精度的运动控制。音圈电机的优良特性正好可以满足这些需求。在点胶机、引线键合机、PCB钻孔机、光刻机、晶圆的取放以及元件检测等设备中均有使用。

3、振动控制领域

一种是作为振动源，即激振设备来使用。电动式激振器是实施振动和冲击试验，进行机械结构动力特性测试、疲劳试验的常用设备，一般小型激振器多采用永磁式，而较大型的激振器（即振动台）多采用励磁式。另一种是用作减振器，即消除振动的不利影响。电动式吸振器的可以通过主动施加合适的阻尼力来吸收振动系统的振动能量，以抵消或减轻激振力，从而减小或隔离振动的传递。

4、直线压缩机和控制阀领域

直线式压缩机在采用直线电机直接驱动活塞构成后，可以消除传统往复式压缩机由于活塞与缸体之间侧向力所引起的磨损、振动及噪声，广泛应用在冰箱、斯特林制冷器等设备中。音圈/直线电机还可以用于工业和医疗设备的精密控制阀，如汽车发动机气门，电液伺服阀、辅助呼吸压力控制阀和血液循环辅助泵等。

5、机械加工领域

普通车床一般只能加工圆截面的回转体零件，对于某些具有非圆截面的零件则很难加工出来。采用大推力直线电机直接驱动刀具作径向的高频往复运动，则可实现非圆截面形状零件的加工。目前，同茂直线电机自主研发生产的直线电机和音圈电机在凸轮、中凸变椭圆活塞以及波瓣形轴承外环滚道的加工中均有应用，在激光切割机和电磁式冲压机也有应用。

6、其它领域

其它领域也有很多的应用，如3D打印、绘图机；某些需要张力（或压力）控制及位移/力量混合控制的应用场合，如绕线机、超声波焊接等。

综上可见，直线电机、音圈电机应用领域极其广泛。昆山同茂电机在直线在音圈电机和直线电机领域有着多年的研发经验，已经形成了规格和型号齐全的系列产品，在直线平台方面也取得了很好的研发和应用成果，请多多关注我们的音圈电机。

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