音圈电机是一种特殊形式的直接驱动电机，能将电能直接转化成直线运动机械能而不需要任何中间转换机构的传动装置。

音圈电机的主要结构组成

　　音圈电机的结构主要由定子和动子组成。其中定子包括外磁轭、环形磁钢、隔磁环和内磁轭，动子由音圈绕组和绕组支架组成。

　　音圈电机由前端盖、磁钢、轴、线圈、线圈骨架、磁轭、后端盖组成，磁钢在电机前端和后端之间呈线性间隔布置，每相邻的两块磁钢并排组成一对磁极，其特征在于：所述磁极有至少两对。采用两对以上磁极的多极式直线电机结构，将一个磁路回路转化为多个回路，可以减少漏磁，在同样体积下提高电机出力，在同样体积下可提高电机出力15%左右。有效地减小了磁轭厚度、在同样磁轭下可降低磁轭的磁密有效地减少了漏磁，提高气隙磁密增加电机出力，在同样体积下还能降低电机重量。

同茂音圈电机的定子芯设计成空心的并且在其内侧上具有在圆周方向上延伸的凹槽。在这些凹槽中插入了环形线圈。该定子芯通常由实心的、弱磁性材料制成。直线电动机的转子通常在其表面上构造有永磁体。直线电动机的定子在轴向方向上动态地形成磁极。转子和定子分别根据轴向位置而具有不同的力。由此产生了部分为直线电动机所不期望的高定位力。

音圈电机的基本工作原理

1. 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I、以及磁场和电流的方向(见图1)。如果共有长度为L 的N根导线放在磁场中，则作用在导线上的力可表示为

F = kB L IN , (1)

式中k为常数.

由图1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。在最简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。铁磁圆筒内部是由永久磁铁产生的磁场，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，与永久磁体的一端相连，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。

2. 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，且要克服线圈在最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。

3.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。线圈与磁体之间的最小气隙通常是(0. 5～ 5) mm,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最大电流较小。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，线圈允许的最大电流较大，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。

音圈电机主要应用的领域：半导体、光学电子、汽车生产检测、生物生 化检测取样、食品制药、组装包装、自动化测试、高速扫描，数码影像系统，高效的焊接、贴片、组装、测试与检测设备，光学元件的搬运与检测，各种直线或旋转 应用，精密而高速运动设备，特别是需要高速的周期往复运动的应用。

音圈电机的主要分类

音圈电机根据运行方式可分为：直线型和摆动型两类；

根据外型结构可以分为：圆柱型、矩形、扁平型、摆动型四类；

圆柱型音圈电机

圆柱型音圈电机，由于它能提供大推力、高速度，所以应用非常广泛。这种电机能够产生0.7N~2500N的强大动力，因此占据了80%甚至更高的市场，而其行程一般不超过50mm。该电机主要应用在医疗、半导体、航空、汽车等领域，包括阀门制动器，Z轴抓物和短距离的精确的位置控制，小型精密替换测量仪、振动平台以及主动式减振系统等众多方面。市场主要指向医疗、半导体、航空及自动化工业领域。

矩形音圈电机

与圆柱型音圈电机相比较，矩形音圈电机产生较小的推力，但其行程相对较长。其推力达1000N，最大行程可达250mm。矩型音圈电机可单独使用，对产生X-Y轴运动是很理想的产品，而其市场主要指向半导体和微机床工业领域。

扁平音圈电机

扁平型音圈电机与矩型音圈电机相比在同等体积的情况下行程相对较短，但其优势是高度面较低。推力达500N，行程达25mm。扁平型系列是产生短行程的X-Y运动的理想产品，其市场主要指向半导体及微机床工业行业。

摆动音圈电机

摆动型音圈电机采用矩型系列产品的技术，将矩形系列产品予以弯曲，以形成一定的角度定位系统，满足高性能的角度摆动。TMER系列可以提供最大摆动角度90度，扭力达50N-m。摆动型音圈电机产品应用于激光技术中的镜面定位器，摆动型阀门制动器、摆动型定位系统以及飞行控制器等方面，涉及半导体行业、自动化、航空和航天工业领域。

音圈电机的主要应用领域：

　　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。

　　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。同茂直线电机、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。

　　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。

　　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。

　　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，昆山同茂自主研发生产的直线电机、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。

　　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。

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