CN201041979Y - 一种直流直线音圈电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种直流直线音圈电机,包括铁壳、铁芯、音圈支架、漆包线圈、环形磁钢或瓦形磁钢组和圆柱形磁钢。环形磁钢充磁方向为辐向,瓦形磁钢组每片磁钢充磁方向均为径向,圆柱形磁钢充磁方向为轴向;环形磁钢或瓦形磁钢组沿铁壳内壁安装在底面,环形磁钢或瓦形磁钢组N级对着铁芯,S级对着铁壳;圆柱形磁钢位于铁壳底部中央,圆柱形磁钢N级对着铁芯,S级对着铁壳底面中心;铁芯位于圆柱形磁钢上;漆包线圈绕制在音圈支架上,音圈支架安装在铁壳内表面和铁芯外表面之间的气隙中。本实用新型由于磁通得到充分利用,音圈电机结构紧密,磁漏大幅度减少,具有小尺寸下大出力,高行程的优点,由于出力的加大适用于需要高加速度高频率的场合。
Description
技术领域
本实用新型属于机械工程技术领域,具体涉及一种直流直线音圈电机。
背景技术
音圈电机(Voice Coil Actuator,VCA)是一种特殊形式的直接驱动电机,具有结构简单、体积小、高速、高加速和响应快等特性。其工作原理是,通电线圈(导体)放在磁场内就会产生力,力的大小与施加在线圈上的电流成比例。基于此原理制造的音圈电机运动形式可以为直线或圆弧。
自其问世以来,广泛地应用于光盘驱动器、硬盘驱动器、医疗器械、航天仪器(例如航天制冷机)、精密测距仪器(例如霍尔位移测量装置)、活塞车床刀架和移动电话(作为振动电机)等领域,是一种性能非常先进的直线电机,有着广泛的应用前景。
近年来,随着对高速、高精度定位***性能要求的提高和音圈电机技术的迅速发展,音圈电机在许多不同形式的高加速、高频激励上也得到广泛应用。如,光学***中透镜的定位;机械工具的多坐标定位平台;医学装置中精密电子管、真空管控制;激光光束扫描器的驱动;在柔性机器人中,为使末端执行器快速、精确定位,还可以用音圈电机来有效地抑制振动。
传统结构音圈电机设计中由于磁路设计不合理常常出现漏磁问题,导致磁体性能得不到充分利用,从而导致音圈电机的出力不符合有小尺寸大出力、高行程高频率应用要求的场合。例如BEI公司生产LA10-08-000A型音圈电机,其外径为24.13mm,平衡态长19.69mm,行程±2.54mm,出力仅为3.61N/A。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足,提供一种直流直线音圈电机,该电机具有小尺寸、大出力的特点,可保证对小型机械***驱动的高行程和高频率。
本实用新型提供直流直线音圈电机,包括铁壳、铁芯、音圈支架、漆包线圈和磁钢,其特征在于:磁钢包括环形磁钢或瓦形磁钢组和圆柱形磁钢;环形磁钢的充磁方向为辐向,瓦形磁钢组每片磁钢充磁方向均为径向,圆柱形磁钢的充磁方向为轴向;环形磁钢或瓦形磁钢组沿铁壳内壁安装在底面,环形磁钢或瓦形磁钢组的N级对着铁芯,S级对着铁壳;圆柱形磁钢位于铁壳底部中央,圆柱形磁钢的N级对着铁芯,S级对着铁壳底面中心;铁芯位于圆柱形磁钢上;漆包线圈紧密绕制在音圈支架上,音圈支架安装在铁壳内表面和铁芯外表面之间的气隙中。
本实用新型音圈电机克服了现有技术的缺陷,能获得同样尺寸下更大的出力。本实用新型具有以下优点:由于底部圆柱形磁钢的引导,环形磁钢(或瓦形磁钢组)磁力线往上通过铁芯,并全部穿过音圈支架和漆包线圈,从而使磁通得到了充分利用,减少甚至没有漏磁,进而使同尺寸的音圈电机出力更大,行程更长。由于磁漏减少同样驱动电流下音圈电机的出力增大,行程加长;由于出力的加大适用于需要高加速度高频率的场合。总之,本实用新型音圈电机结构紧密,磁通得到充分利用,磁漏大幅度减少,具有小尺寸、大出力的优点。
附图说明
图1为本实用新型音圈电机的剖面示意图;
图2为径向充磁瓦形磁钢组(12片)代替辐向充磁环形磁钢示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1所示,本实用新型音圈电机包括铁壳1、铁芯2、音圈支架3、漆包线圈4、环形磁钢或瓦形磁钢组5和圆柱形磁钢6,其中,音圈支架3和漆包线圈4称之为音圈部分,其余为铁磁部分。
环形磁钢的充磁方向为辐向,如果是瓦形磁钢组,则每份瓦形磁钢的充磁方向为径向,圆柱形磁钢充磁方向为轴向。采用瓦形磁钢组代替环形磁钢时,采用的份数越多,磁通利用率越高,音圈电机出力越大。当采用辐向充磁环形磁钢时音圈电机出力最大。
环形磁钢或瓦形磁钢组5沿着铁壳1内壁安装到底面,环形磁钢或瓦形磁钢组5的N级对着铁芯2,S级对着铁壳1。圆柱形磁钢6粘合到铁壳1底部中心,圆柱形磁钢6的N级对着铁芯2,S级对着铁壳1底面中心。铁芯2粘合在圆柱形磁钢6上。漆包线圈4紧密地绕制在音圈支架3上。铁芯2外表面和铁壳1内表面形成环形气隙,音圈部分安装在铁壳1内表面和铁芯2外表面之间的环形气隙中。音圈部分在环形气隙中沿轴向运动,适当地留出一定的气隙空隙,音圈部分还可以与铁芯2轴线成一定角度运动。
铁壳1和铁芯2采用电工纯铁制作,表面作氧化处理防止生锈;音圈支架3采用尼龙塑料制作;漆包线圈4采用铜芯漆包线绕制,绕制完后在漆包线表面涂绝缘漆;环形磁钢或瓦形磁钢组5和圆柱形磁钢6采用钕铁硼永磁体制作。
环形磁钢或瓦形磁钢组5与圆柱形磁钢6配合使用,圆柱形磁钢6磁力线方向迫使环形磁钢或瓦形磁钢组5磁力线方向顺着铁芯往上,并绝大部分穿过铁壳1和铁芯2之间的漆包线圈4,使得线圈气隙中的磁密最大,从而使磁通达到最大利用效率,这样的设计不会引起泄漏,几乎从磁体表面发出的所有磁力线都通过气隙,进而实现音圈电机的小尺寸大出力。
环形磁钢或瓦形磁钢组5和圆柱形磁钢6的尺寸可以作优化,为了磁力线顺利地向上导出,可以适当地把圆柱形磁钢6加长,从而逼迫环形磁钢或瓦形磁钢组5磁力线往上走,阻止磁通的损失。
铁芯2为圆柱形,外径可以适量变化,变化以不产生磁饱和为临界点。因为铁芯2外径每缩小一点,磁钢尺寸就增加一点,从而增加磁密,不过,这一切以铁芯2不产生磁饱和为前提,设计在临界点应该是最好的选择。同时,铁芯2可以设计成上头稍粗的双圆柱型结构,有利于磁感线的导向。
实例:
根据以上所述结构试制了一个音圈电机(如图2所示,瓦形磁钢组由12片充磁方向为径向的瓦形磁钢组成),其外径为25mm,平衡态长24mm,行程±2.5mm,出力为6.39N/A,在小尺寸的限制下达到了大的音圈出力,从而能获得更大范围的应用,例如可以驱动机械扫描角度为±5°的激光光束扫描器达到扫描频率200Hz以上。
Claims (1)
1.一种直流直线音圈电机,包括铁壳、铁芯、音圈支架、漆包线圈和磁钢,其特征在于:
磁钢包括环形磁钢或瓦形磁钢组(5)和圆柱形磁钢(6);环形磁钢的充磁方向为辐向,瓦形磁钢组每片磁钢充磁方向均为径向,圆柱形磁钢充磁方向为轴向;环形磁钢或瓦形磁钢组(5)沿铁壳(1)内壁安装在底面,环形磁钢或瓦形磁钢组(5)的N级对着铁芯(2),S级对着铁壳(1);圆柱形磁钢(6)位于铁壳(1)底部中央,圆柱形磁钢(6)的N级对着铁芯(2),S级对着铁壳(1)底面中心;铁芯(2)位于圆柱形磁钢(6)上;漆包线圈(4)绕制在音圈支架(3)上,音圈支架(3)安装在铁壳(1)内表面和铁芯(2)外表面之间的环形气隙中。
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CN102185461A (zh) * | 2011-05-05 | 2011-09-14 | 雅科贝思精密机电(上海)有限公司 | 带有轴向和径向磁铁复合式的双线圈电机 |
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