SUPT音圈電機(jī),是一種將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置,并實(shí)現(xiàn)直線型及有限擺角的運(yùn)動(dòng)。它利用來自永恒磁場或通電線圈導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場中磁極的相互作用產(chǎn)生有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)。因?yàn)橐羧﹄姍C(jī)是一種非換流型動(dòng)力裝置,其定位精度完全取決于反饋及控制系統(tǒng),與音圈電機(jī)本身無關(guān)。采用合適的定位反饋及感應(yīng)裝置其定位精度可以輕易達(dá)到10nm,加速度可達(dá)300g(實(shí)際加速度取決于負(fù)載物具休工作狀況)。
SUPT擺動(dòng)型音圈電機(jī)系列采用矩型系列產(chǎn)品的技術(shù),將矩形系列產(chǎn)品予以彎曲,以形成一定的優(yōu)先角度定位系統(tǒng)。其典型的扭矩達(dá)到100度,扭力達(dá) 50 N·m。擺動(dòng)型系列產(chǎn)品典型應(yīng)用于激光技術(shù)中的鏡面定位器,擺動(dòng)型閥門制動(dòng)器、擺動(dòng)型定位系統(tǒng)以及飛行控制器等方面,涉及半導(dǎo)體行業(yè)、自動(dòng)化、飛機(jī)工業(yè)領(lǐng)域。與U型直線電機(jī)和平板型直線電機(jī)相比它可以提供更好的高頻響應(yīng)特性,可做高速往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),特別適合用于短行程的閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)。音圈直線電機(jī)的控制簡單可靠,無需換向裝置,壽命長 。
SUPT音圈電機(jī),是一種將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置,并實(shí)現(xiàn)直線型及有限擺角的運(yùn)動(dòng)。它利用來自永恒磁場或通電線圈導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場中磁極的相互作用產(chǎn)生有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)。因?yàn)橐羧﹄姍C(jī)是一種非換流型動(dòng)力裝置,其定位精度完全取決于反饋及控制系統(tǒng),與音圈電機(jī)本身無關(guān)。采用合適的定位反饋及感應(yīng)裝置其定位精度可以輕易達(dá)到10nm,加速度可達(dá)300g(實(shí)際加速度取決于負(fù)載物具體工作狀況)。
是一種將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置,并實(shí)現(xiàn)直線型及有限擺角的運(yùn)動(dòng)。利用來自永久磁鋼的磁場與通電線圈導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場中磁極間的相互作用產(chǎn)生有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)的裝置。采用合適的定位反饋及感應(yīng)裝..
音圈電機(jī)是直線電機(jī)的一種,音圈電機(jī)主要是行程短、推力大、相應(yīng)時(shí)間快等特點(diǎn)。 音圈電機(jī)也是伺服電機(jī)的一種,采用全閉環(huán)控制模式,可以精確的定位到納米級(jí)。
雙速電動(dòng)機(jī)屬于異步電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速,是通過改變定子繞組的連接方法達(dá)到改變定子旋轉(zhuǎn)磁場磁極對(duì)數(shù),從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。根據(jù)公式;n1=60f/p可知異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速與磁極對(duì)數(shù)成反比,磁極對(duì)數(shù)增加一倍,...
為了給音圈電機(jī)的選用提供理論基礎(chǔ) ,詳細(xì)闡述了音圈電機(jī)的技術(shù)工作原理和結(jié)構(gòu)形式,作為一種特殊結(jié)構(gòu)形式的新型直驅(qū)電機(jī),音圈電機(jī)具有高加速度、高速度、快速響應(yīng)、平滑力特性等優(yōu)良性能.在此基礎(chǔ)上分別給出了直線音圈電機(jī)和旋轉(zhuǎn)音圈電機(jī)的選型訓(xùn)一算方法,并對(duì)音圈電機(jī)的應(yīng)用場合進(jìn)行了詳細(xì)介紹.從而為音圈電機(jī)的具體應(yīng)用提供了理論依據(jù).
音圈電機(jī)(Voice Coil Motor)是一種特殊形式的直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)。具有結(jié)構(gòu)簡單體積小、高速、高加速響應(yīng)快等特性。其工作原理是,通電線圈(導(dǎo)體)放在磁場內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生力,力的大小與施加在線圈上的電流成比例.基于此原理制造的音圈電機(jī)運(yùn)動(dòng)形式可以為直線或者圓弧。
近年來,隨著對(duì)高速高精度定位系統(tǒng)性能要求的提高和音圈電機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,音圈電機(jī)不僅被廣泛用在磁盤、激光唱片定位等精密定位系統(tǒng)中,在許多不同形式的高加速、高頻激勵(lì)上也得到廣泛應(yīng)用.如,光學(xué)系統(tǒng)中透鏡的定位;機(jī)械工具的多坐標(biāo)定位平臺(tái);醫(yī)學(xué)裝置中精密電子管、真空管控制;在柔性機(jī)器人中,為使末端執(zhí)行器快速、精確定位,還可以用音圈電機(jī)來有效地抑制振動(dòng) 但有關(guān)音圈電機(jī)詳細(xì)技術(shù)原理的還不多見 。
——SUPT
音圈電機(jī)
市場上圓柱型音圈電機(jī)系列應(yīng)用相當(dāng)廣泛。這種電機(jī)有很高的加速率,能夠產(chǎn)生0.7N-1000N的強(qiáng)大動(dòng)力,而其行程少于50mm。該款電機(jī)主要應(yīng)用在醫(yī)療、半導(dǎo)體、航空、汽車等領(lǐng)域,包括閥門制動(dòng)器,小型精密替換測量儀、振動(dòng)平臺(tái)以及主動(dòng)式減振系統(tǒng)等眾多方面。
音圈電機(jī)的工作原理是依據(jù)安培力原理,即通電導(dǎo)體放在磁場中,就會(huì)產(chǎn)生力F,力的大小取決于磁場強(qiáng)弱B,電流五以及磁場和電流的方向(如圖所示1)。
由圖1可知,力的方向是電流方向和磁場向量的函數(shù),是二者的相互作用.如果磁場和導(dǎo)線長度為常量,則產(chǎn)生的力與輸入電流成比例.在最簡單的音圈電機(jī)結(jié)構(gòu)形式中,直線音圈電機(jī)就是位于徑向電磁場內(nèi)的一個(gè)管狀線圈繞組(如圖2所示).鐵磁圓筒內(nèi)部是由永久磁鐵產(chǎn)生的磁場,這樣的布置可使貼在線圈上的磁體具有相同的極性.鐵磁材料的內(nèi)芯配置在線圈軸向中心線上,與永久磁體的一端相連,用來形成磁回路.當(dāng)給線圈通電時(shí),根據(jù)安培力原理,它受到磁場作用,在線圈和磁體之間產(chǎn)生沿軸線方向的力.通電線圈兩端電壓的極性決定力的方向.
將圓形管狀直線音圈電機(jī)展開,兩端彎曲成圓弧,就成為旋轉(zhuǎn)音圈電機(jī).旋轉(zhuǎn)音圈電機(jī)力的產(chǎn)生方式與直線音圈電機(jī)類似.只是旋轉(zhuǎn)音圈電機(jī)力是沿著弧形圓周方向產(chǎn)生的.
音圈電機(jī)是單相兩極裝置.給線圈施加電壓則在線圈里產(chǎn)生電流,進(jìn)而在線圈上產(chǎn)生與電流成比例的力,使線圈在氣隙內(nèi)沿軸向運(yùn)動(dòng).通過線圈的電流方向決定其運(yùn)動(dòng)方向.當(dāng)線圈在磁場內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí),會(huì)在線圈內(nèi)產(chǎn)生與線圈運(yùn)動(dòng)速度、磁場強(qiáng)度、和導(dǎo)線長度成比例的電壓(即感應(yīng)電動(dòng)勢).驅(qū)動(dòng)音圈電機(jī)的電源必須提供足夠的電流滿足輸出力的需要,且要克服線圈在最大運(yùn)動(dòng)速度下產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢,以及通過線圈的漏感壓降.
音圈電機(jī)經(jīng)常作為一個(gè)由磁體和線圈組成的零部件出售.根據(jù)需要此氣隙可以增大,只是需要確定引導(dǎo)系統(tǒng)允許的運(yùn)動(dòng)范圍,同時(shí)避免線圈與磁體間摩擦或碰撞.多數(shù)情況下,移動(dòng)載荷與線圈相連,即動(dòng)音圈結(jié)構(gòu).其優(yōu)點(diǎn)是固定的磁鐵系統(tǒng)可以比較大,因而可以得到較強(qiáng)的磁場;缺點(diǎn)是音圈輸電線處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài),容易出現(xiàn)斷路的問題.同時(shí)由于可運(yùn)動(dòng)的支承,運(yùn)動(dòng)部件和環(huán)境的熱接觸很惡劣,動(dòng)音圈產(chǎn)生的熱量會(huì)使運(yùn)動(dòng)部件的溫度升高,因而音圈中所允許的最大電流較小.當(dāng)載荷對(duì)熱特別敏感時(shí),可以把載荷與磁體相連,即固定音圈結(jié)構(gòu).該結(jié)構(gòu)線圈的散熱不再是大問題,線圈允許的最大電流較大,但為了減小運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量,采用了較小的磁鐵,因此磁場較弱 。
直線音圈電機(jī)可實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng),且從旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動(dòng)無后沖、也沒有能量損失.優(yōu)選的引導(dǎo)方式是與硬化鋼軸相結(jié)合的直線軸承或軸襯.可以將軸觸襯集成為一個(gè)整體部分.重要的是要保持引導(dǎo)系統(tǒng)的低摩擦,以不降低電機(jī)的平滑響應(yīng)特性.
典型旋轉(zhuǎn)音圈電機(jī)是用軸球軸承作為引導(dǎo)系統(tǒng),這與傳統(tǒng)電機(jī)是相同的.旋轉(zhuǎn)音圈電機(jī)提供的運(yùn)動(dòng)非常光滑,成為需要快速響應(yīng)、有限角激勵(lì)應(yīng)用中的首選裝置.比如萬向節(jié)裝配中.
傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式
如圖3:傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)音圈電機(jī)的軸測圖所示,在音圈電機(jī)的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中,有一個(gè)圓柱狀線圈,圓柱中心桿與包圍在中心桿周圍的永久磁體形成的氣隙,在磁體和中心桿外部罩有一個(gè)軟鐵殼.線圈在氣隙內(nèi)沿圓柱軸向運(yùn)動(dòng)。
依據(jù)線圈行程,線圈的軸向長度可以超出磁鐵軸向長度,即長音圈結(jié)構(gòu).而有時(shí)根據(jù)行程,磁體又可以比線圈長,即短音圈結(jié)構(gòu).長音圈結(jié)構(gòu)中的音圈長度要大于工作氣隙長度與最大行程長度之和;而短音圈結(jié)構(gòu)中的工作氣隙長度大于音圈長度與最大行程長度之和.長音圈結(jié)構(gòu)充分利用了磁密,但由于音圈中只有一部分線圈處于工作氣隙中,所以電功率利用不足;短音圈結(jié)構(gòu)則正好相反.兩種結(jié)構(gòu)相比,前者可以允許較小的磁鐵系統(tǒng),因此音圈電機(jī)的體積也可以比較小;后者則體積較大,但功耗較小,可以允許較大音圈電流.與短線圈配置相比,長音圈配置可以提供更好的力勸率比,且散熱好.而短音圈配置電時(shí)間延時(shí)較短,質(zhì)量較小,且產(chǎn)生的電樞反動(dòng)力小 .
音圈電機(jī)的材料選用
選擇音圈電機(jī)材料需要考慮系統(tǒng)性能、工作環(huán)境加工和成本等因素.線圈一般是用銅或鋁線纏在非鐵磁的繞線筒上,外部涂上一層聚合體薄膜來絕緣.鋁線的傳導(dǎo)率是銅線的一半,但重量是銅線的三分之一可根據(jù)具體散熱和使用情況進(jìn)行選擇 .
大部分永久磁體材料是硬磁鐵,錢鐵硼和鉆化衫.用來容納線圈的磁體氣隙必須足夠大,也就是磁體必須在較低的載重線上工作,另外磁材料應(yīng)當(dāng)具有高抗磁力和相當(dāng)好的退磁曲線,以提高磁路的工作效率.
基于安培力原理制造的音圈電機(jī),是簡單的、無方向轉(zhuǎn)換的電磁裝置.且可靠性高,能量轉(zhuǎn)換效率越來越多地用在各種直線和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中.加上音圈電機(jī)的快速、平滑、無嵌齒、無滯后響應(yīng)等特點(diǎn),使音圈電機(jī)可以很好地應(yīng)用在需要高速、高加速度、直線力或轉(zhuǎn)矩響應(yīng)的伺服控制中 .
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1.繞組從單星形改接成雙星形,如下圖(左)所示。當(dāng)用這種接線方式時(shí),電動(dòng)機(jī)由 Y接改 為 YY連接,每相的繞組均由串聯(lián)改為并聯(lián),這樣使磁極對(duì)數(shù)較少了一般。利用這種換接法, 電動(dòng)機(jī)在變極調(diào)速后,其額定轉(zhuǎn)矩基本上保持不變,所以適合與拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負(fù)載,力 圖起重機(jī)和皮帶傳輸機(jī)等。 2.繞組從三角形改成雙星形( Y形),如上圖(右)所示三角形改為雙星形,也使磁極對(duì)數(shù) 減小一半,而得到調(diào)速效果。這種變極調(diào)速后,電動(dòng)機(jī)的額定功率基本上不變,但是額定轉(zhuǎn) 矩幾乎要減小一半,所以這種接法適合用于拖動(dòng)恒功率性質(zhì)的負(fù)載,如各種金屬切削機(jī)床。 當(dāng)利用磁極對(duì)數(shù)的變換對(duì)三相 異步電動(dòng)機(jī) 進(jìn)行調(diào)速時(shí),由于改接后繞組旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向 不會(huì)改變,在改變極數(shù)時(shí),應(yīng)把接到電動(dòng)機(jī)進(jìn)線端子上的 電源的相序變一下。 雙速電機(jī)雙星接線圖 你數(shù)每極每相有多少個(gè)槽就可以了, 再用總槽數(shù)除以相數(shù), 再除以剛才數(shù)的每極每相的槽數(shù), 就是
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異步電機(jī)原理
永磁勵(lì)磁音圈電機(jī)結(jié)構(gòu)
根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的不同,音圈電機(jī)可分為動(dòng)鐵式和動(dòng)圈式結(jié)構(gòu);根據(jù)音圈電機(jī)內(nèi)線圈的長短可分為長音圈型和短音圈型;根據(jù)永磁體的不同位置可分為外磁式結(jié)構(gòu)和內(nèi)磁式結(jié)構(gòu);根據(jù)運(yùn)動(dòng)方式的不同,音圈電機(jī)可分為直線型和擺動(dòng)型兩類。根據(jù)其外形又可分為:圓柱形、扁平形、圓形(含弧形)、扁平形等不同種類 。
(1)動(dòng)圈式和動(dòng)鐵式結(jié)構(gòu)
按照音圈電機(jī)中運(yùn)動(dòng)的是音圈還是鐵磁系統(tǒng),可將音圈電機(jī)分為動(dòng)圈式和動(dòng)鐵式兩種類型。
在動(dòng)圈式結(jié)構(gòu)中,可以將鐵磁系統(tǒng)做的大一些,以便產(chǎn)生所需要的氣隙磁通密度。音圈是運(yùn)動(dòng)部件,在電力系統(tǒng)中容易出現(xiàn)故障,并且工作時(shí)產(chǎn)生的熱量不容易消散,所以在音圈中的電流不能太大。其優(yōu)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)部分質(zhì)量小,慣性也小,動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。
動(dòng)鐵式結(jié)構(gòu)中,由于鐵磁系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng),所以對(duì)永磁體的體積、重量都有要求。在設(shè)計(jì)時(shí)需要一個(gè)較長的固定的線圈,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,且運(yùn)動(dòng)部分重量大,慣性也大,故其動(dòng)態(tài)響應(yīng)沒有動(dòng)圈式好。其優(yōu)點(diǎn)是散熱容易,線圈中可以通較大的電流,行程也可以做的很長。
(2)長音圈和短音圈結(jié)構(gòu)
音圈電機(jī)按照其工作氣隙與音圈長度的大小關(guān)系,可分為長音圈結(jié)構(gòu)VCM和短音圈結(jié)構(gòu)VCM。
長音圈結(jié)構(gòu)VCM的音圈長度≥工作氣隙長度 最大行程長度,其優(yōu)點(diǎn)是永磁體體積較小,能夠充分利用永磁體產(chǎn)生的氣隙磁通密度,節(jié)省了成本。缺點(diǎn)是線圈較長,只有少部分工作在氣息中造成電能浪費(fèi),導(dǎo)磁板端部漏磁較多。其基本工作原理圖如圖2-1(a)所示:
短音圈結(jié)構(gòu)VCM的音圈長度 最大行程長度≤工作氣隙長度,其優(yōu)點(diǎn)是線圈長度較短且全部都工作在氣隙中,電能利用率高,功耗容易控制。相比于長音圈結(jié)構(gòu)VCM,其導(dǎo)磁板較大。其基本工作原理圖如圖2-1(b)所示:
(3)外磁式結(jié)構(gòu)和內(nèi)磁式結(jié)構(gòu)
永磁音圈電機(jī)按照永磁體的位置可以分為外磁式VCM和內(nèi)磁式VCM。外磁式結(jié)構(gòu):當(dāng)永磁體在工作氣隙外部的時(shí)候?yàn)橥獯攀浇Y(jié)構(gòu)。為了減少磁體內(nèi)部損耗,一般將高矯頑力的永磁材料做成面積大而厚度小的環(huán)形磁體,這樣能大大提高磁能的利用。對(duì)于需要在音圈電機(jī)中間穿孔的場合,適宜采用這種結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-2(a)所示。
內(nèi)磁式結(jié)構(gòu):當(dāng)永磁體在工作氣隙內(nèi)緣時(shí)為內(nèi)磁式結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是磁路較短,能充分利用永磁體的磁力線,漏磁通量比較小。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-2(b)所示 。
(4)其他結(jié)構(gòu)類型
音圈電機(jī)還有很多分類方式,根據(jù)運(yùn)動(dòng)方式的不同,可分為直線型和擺動(dòng)型兩類,如在硬盤中驅(qū)動(dòng)磁頭擺動(dòng)的就是擺動(dòng)型音圈電機(jī)。根據(jù)音圈電機(jī)的外形結(jié)構(gòu)又可分為:圓柱形、扁平形、圓形(含弧形)、扁平形,如圖2-3所示。
音圈電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括磁場結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 作為同時(shí)具有直線和旋轉(zhuǎn)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的音圈電機(jī),還將涉及到兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的耦合
音圈電機(jī)工作原理
音圈電機(jī)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的原理與揚(yáng)聲器相同,如圖《音圈電機(jī)工作原理》所示,通電導(dǎo)線在磁場中受到的安培力是動(dòng)子動(dòng)力的來源。受力方向由左手定則判定,安培力的大小為:f =BLi
式中:
f——導(dǎo)線所受安培力(N) ;
B——磁感應(yīng)強(qiáng)度(T) ;
L ——線圈長度(m);
i ——線圈電流(A) 。
在均勻氣隙磁場中放入線圈繞組,繞線方向垂直于勻強(qiáng)磁場方向。繞組中有電流通過時(shí)產(chǎn)生安培力帶動(dòng)負(fù)載作往復(fù)運(yùn)動(dòng),通過改變電流的強(qiáng)弱和方向,就可改變安培力的大小和方向。 根據(jù)磁場結(jié)構(gòu)不同音圈電機(jī)運(yùn)動(dòng)形式可以是直線或者圓弧。
磁路形式選擇
音圈電機(jī)常用在多自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的最后一級(jí)。 因此除了音圈電機(jī)本身要求具有高速響應(yīng)的能力外,電機(jī)本身的質(zhì)量和體積應(yīng)盡量小,以提高整個(gè)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的高速運(yùn)動(dòng)能力。通常,用以生成定子磁場的材料密度較大,定子結(jié)構(gòu)在電機(jī)質(zhì)量中占比較大,磁路結(jié)構(gòu)應(yīng)選擇用盡量少的永磁體和導(dǎo)磁材料生成磁通密度高的勻強(qiáng)磁場的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)永磁體的位置、氣隙及線圈結(jié)構(gòu)的不同,音圈電機(jī)的磁路結(jié)構(gòu)可分為幾種不同類型。
根據(jù)音圈電機(jī)外形不同,又可分為圓柱形、矩形和扇形等。其中矩形結(jié)構(gòu)具有使用導(dǎo)磁材料少,結(jié)構(gòu)緊湊,易于加工的特點(diǎn),從而成為直線型音圈電機(jī)的理想選擇。
直線運(yùn)動(dòng)磁路結(jié)構(gòu)
在矩形磁軛內(nèi),布置兩塊方向相反地永磁體,氣隙中可生成方向相反的近似勻強(qiáng)磁場。當(dāng)線圈中的電流從上側(cè)磁場穿入,繞過中間部分磁軛從下側(cè)磁場穿出,由左手定則可知,線圈的上半部分和下半部分都受到方向向右的安培力,合力方向向右。當(dāng)線圈中電流方向發(fā)生變化時(shí),受力方向隨之改變。
旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)磁路結(jié)構(gòu)
旋轉(zhuǎn)音圈電機(jī)的磁路結(jié)構(gòu)由直線運(yùn)動(dòng)的磁路結(jié)構(gòu)進(jìn)行弧形演化而來, 將直線磁路下側(cè)的永磁體方向翻轉(zhuǎn),則線圈受到繞磁軛中心點(diǎn)的力矩作用,然后將原來的平面狀的永磁體和磁軛替換為弧形,線圈即可繞磁軛中心點(diǎn)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 。
音圈電機(jī)性能參數(shù)的測量,主要是測定電機(jī)輸出推(拉)力、比推力均勻性、氣隙磁場、漏磁場和機(jī)械諧振頻率等。在以往研制13片盤組用大推力音圈電機(jī)時(shí),拉力15公斤,用彈簧秤測定。測機(jī)械諧振頻率時(shí),因動(dòng)圈自重達(dá)九百克,故加速度計(jì)重20多克可忽略不計(jì)。但被測電機(jī)正常工作拉力僅20??俗笥?,而單個(gè)動(dòng)圈重不到10克,這給測試工作帶來一定困難。
為精確測定200克左右推(拉)力,選用了500克、200克、100克三種拉壓傳感器,配以數(shù)字式力敏表和電動(dòng)打印機(jī)。如圖《蝴葬形音圈電機(jī)推力曲線》所示為實(shí)測的推(拉)力曲線。
比推力不均勻度定義為±K%=(最大推力-最小拉力)/(最大推力 最小拉力)%。
一般短音圈電機(jī)比推力不均勻度為士5%,顯然被測電機(jī)比推力不均勻是比較好的。這是因?yàn)樵撾姍C(jī)磁路結(jié)構(gòu)為雙通道磁路,對(duì)稱性好,漏磁場小,氣隙磁場均勻。所以推(拉)力曲線在工作行程范圍內(nèi)變化很小。但線圈有效利用率低,動(dòng)圈上下二個(gè)面導(dǎo)線不在磁路中,故不產(chǎn)生力,僅線圈二側(cè)面導(dǎo)線在磁場中產(chǎn)生力。如果進(jìn)一步改進(jìn)磁路結(jié)構(gòu),如在動(dòng)圈底部構(gòu)成磁回路,電機(jī)推力將會(huì)增加 。
對(duì)音圈電機(jī)研究表明,加速磁頭運(yùn)動(dòng)速度的有效途徑是增加電機(jī)氣隙的磁密和降低電機(jī)機(jī)電時(shí)間常數(shù),電機(jī)氣隙磁密增加促使磁路飽和。為了減少電機(jī)電樞反應(yīng)對(duì)工作性能影響以及減少線圈的電感,在設(shè)計(jì)音圈電機(jī)時(shí)往往有念識(shí)地將磁路設(shè)計(jì)得十分飽和。從而使音圈電機(jī)漏磁場普遍較大。例如高性能長音圈電機(jī)的漏磁場不僅影響磁頭和磁盤,而且能磁化磁盤操作者所戴手表,只有加磁屏蔽后才能工作。短音圈電機(jī)因磁路結(jié)構(gòu)原因,漏磁場小~些,但在離前端蓋3厘米處仍有幾十到上百高斯漏磁場。音圈電機(jī)是一種同極性磁路結(jié)構(gòu)電機(jī),一般做成圓筒形,沿內(nèi)鐵心圓柱四周磁通都按一方向進(jìn)入鐵心圓柱,通過鐵扼、磁體和氣隙回到內(nèi)鐵心圓柱。為了給動(dòng)圈留出運(yùn)動(dòng)空間,往往做成一端開口,這樣磁路是單通道,即磁通只能一端閉合,另一端則造成很大漏磁并使工作行程內(nèi)氣隙磁場發(fā)生畸變,比推力均勻度變差。這種結(jié)構(gòu)的音圈電機(jī)所驅(qū)動(dòng)的磁頭工作位置恰好處在漏磁場最大位置,對(duì)磁頭影響較大 。
機(jī)械諧振頻率測試與電機(jī)裝配、微型滾珠軸承對(duì)軌道壓力、小車是否帶磁頭和組件塊等有關(guān),尤其是該電機(jī)單個(gè)線圈重只有9.8克,線圈、骨架和小車總重34.2克。原有的重23克加速度傳感器和電荷放大器都不能使用。為此進(jìn)口了一套加速度傳感器,自重僅2克的測試設(shè)備,配以國產(chǎn)自動(dòng)掃頻儀和電平記錄儀的實(shí)驗(yàn)線路,測出了在小車不帶磁頭時(shí)電機(jī)一小車系統(tǒng)的機(jī)械諧振頻率特性曲線。發(fā)現(xiàn)在低頻50周到100周之間有較小震蕩,這在實(shí)際應(yīng)用中是不允許的。其產(chǎn)生原因是電機(jī)裝配不佳和壓力彈簧不合適造成的。電機(jī)一小車系統(tǒng)共振點(diǎn)發(fā)生在大于2千赫處,符合短音圈電機(jī)技術(shù)指標(biāo)。諧振頻率越高,系統(tǒng)調(diào)試頻帶就寬,系統(tǒng)工作時(shí)不易發(fā)生共振,調(diào)試亦方便,最終才能實(shí)現(xiàn)磁盤機(jī)快速存取信息的目的。若諧振頻率低于1千赫,即使電機(jī)輸出力很大,也不能實(shí)現(xiàn)最小取數(shù)時(shí)間5毫秒的要求。從某種意義上說,電機(jī)-小車系統(tǒng)機(jī)械諧振頻率的高低,直接決定于音圈電機(jī)是否能在磁盤機(jī)上的應(yīng)用間題,它是電機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)之一,亦是這類磁盤機(jī)的關(guān)鍵測試項(xiàng)目。可以不夸大地說,不進(jìn)行電機(jī)機(jī)械諧振頻率特性曲線的測試,等放沒有對(duì)被測電機(jī)作出應(yīng)有評(píng)價(jià),就等聆不能肯定該音圈電機(jī)是否可用 。2100433B