高定位精度音圈電動(dòng)機(jī)的研制
牟瑞田 （深圳建昌機(jī)電有限公司）
【摘 要】音圈電動(dòng)機(jī)是為適應(yīng)計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備存儲(chǔ)容量增大的需要而發(fā)展起來的一種高精度直線定位用的新型執(zhí)行元件。文中介紹所研制的音圈電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)、關(guān)鍵工藝、測(cè)試要點(diǎn)等，電機(jī)音圈采用自制矩形導(dǎo)線代替圓銅線而獲得成功。
【敘 詞】音圈電動(dòng)機(jī)定位精度計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備研制
1 引、言
音圈電動(dòng)機(jī)（voice-coil-motor縮寫為vcm）是當(dāng)代重要的精密直線定位驅(qū)動(dòng)裝置，它在激光唱片、激光錄像機(jī)、光盤機(jī)、溫徹斯特磁盤機(jī)、軟盤機(jī)、航空照像快門及****靜脈注射針頭推進(jìn)器等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。它具有推力大、可動(dòng)部分質(zhì)量小、定位速度快、存取時(shí)間短和可用于閉環(huán)控制等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了系統(tǒng)的定位精度。
本文介紹的音圈電動(dòng)機(jī)是用于40 m位、133.35mm溫盤驅(qū)動(dòng)器上，音圈電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)制造是這種溫盤機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一。該溫盤機(jī)的傳輸率為620k位／s，平均存取時(shí)間為28ms。能否使該音圈電動(dòng)機(jī)國產(chǎn)化也是溫盤機(jī)國產(chǎn)化的關(guān)鍵之一，我廠決定批量生產(chǎn)該音圈電動(dòng)機(jī)，故決定盡快研制出樣機(jī)。樣杌的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
a．力常數(shù)bl: 2.5n／a
b．、通過音圈電動(dòng)機(jī)的****電流：2a
c．電源電壓：12v
d．運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量：小車+磁頭組件+動(dòng)圈=0.03kg，動(dòng)圈質(zhì)量不大于0.012kg。
e．小車****行程：34mm。
f．平均存儲(chǔ)時(shí)間：不大于28ms。
g．道一道存儲(chǔ)時(shí)間：不大于5ms。
h．磁頭停放處的漏磁場：不大于4x10-4t。
i．機(jī)械諧振頻率：不大于2 000hz。
j．比推力不均勻度：不大于±百分之三。
3試制難點(diǎn)及關(guān)鍵工藝
3.1力常數(shù)
音圈電動(dòng)機(jī)最基本的原理是通電導(dǎo)線在磁場中受到一個(gè)電磁力而使線圈運(yùn)動(dòng)，所受推力為f= bli,這里b為氣隙磁密；l為線圈中切割磁力線的導(dǎo)線長度；i為通過線圈的電流。
作為一臺(tái)音圈電動(dòng)機(jī)，首先要使比推力足夠大，以便克服小車摩擦力，產(chǎn)生一個(gè)較大的加速度。要使比推力大，就要使氣隙磁密大，從而要求磁鋼剩磁br大。br大，則鐵心易飽和，音圈電動(dòng)機(jī)難以控制，漏磁也大；而導(dǎo)線長，則要求線圈匝數(shù)多，匝數(shù)多則導(dǎo)致電感大,電氣時(shí)間常數(shù)加大；電流大了也給線路增加了困難。
經(jīng)過比較、計(jì)算，確定線圈匝數(shù)為264匝，每層44匝，磁鋼選用鈰鉆銅鐵( cecocufe-9)，其剩磁br= 0.6t，矯頑力hc= 318.4ka／m。這樣氣隙磁密達(dá)0.3t，仍較高。這時(shí)算得bl=4.2n／a，大于2.5n／a，遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)要求。試驗(yàn)證明，bl過大，會(huì)使整機(jī)產(chǎn)生振蕩。
可見bl值不是越大越好。這里面有個(gè)****值。
另外，比推力的不均勻度對(duì)精控有影響。bl小，可縮短精控時(shí)間，故要求磁路氣隙中b值均勻。
比推力不均勻度可由下式算得：
3.2音圈工藝
該機(jī)音圈有如下特點(diǎn)：
a．無任何骨架，用自粘導(dǎo)線做成，這樣可降低可動(dòng)部分的魘量，獲得更大的加速度。
b．采用截面為矩形的方導(dǎo)線，在相同線長時(shí)，矩形導(dǎo)線比圓導(dǎo)線產(chǎn)生的bl值增加了百分之21，如圖2所示，可推算如下：
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