移动磁铁音圈电机和移动线圈音圈电机原理与应用

移动磁铁音圈电机和移动线圈音圈电机他们都属于音圈电机范畴；音圈电机能够直接产生直线运动，在驱动系统中不需要皮带、齿轮等中间传动机构，大大降低了能量损耗，节约了成本，并极大地提高了系统的响应速度和控制精度。虽然永磁材料发展速度很快，性能越来越高而且价格逐步降低，但是在永磁电机的造价中，永磁材料仍然占有很大的比重。

音圈电机能够直接产生直线运动，在驱动系统中不需要皮带、齿轮等中间传动机构，大大降低了能量损耗，节约了成本，并极大地提高了系统的响应速度和控制精度 ，然而业界对音圈电机的详细设计步骤介绍的却不是太多，并且在进行音圈电机的磁路设计时，设计人员的经验是一重要因素。另外，虽然永磁材料发展速度很快，性能越来越高而且价格逐步降低，但是在永磁电机的造价中，永磁材料仍然占有很大的比重。通过合理设计音圈电机的磁路结构，使用较少的永磁材料，在电机工作气隙中产生满足要求的磁通密度就显得很有必要 。

永磁励磁音圈电机结构

根据运动部件的不同，音圈电机可分为动铁式和动圈式结构；根据音圈电机内线圈的长短可分为长音圈型和短音圈型；根据永磁体的不同位置可分为外磁式结构和内磁式结构；

（1）动圈式和动磁式结构

按照音圈电机中运动的是音圈还是铁磁系统，可将音圈电机分为动圈式和动磁式两种类型。

动圈式音圈电机

 动磁式音圈电机

   动圈式音圈电机是利用通电导线在磁场中受到安培力作用的原理而产生作动力。电机定子由产生恒定磁场的永磁体和作为磁通回路的铁芯构成，通电线圈在处于中间的支撑铁芯上运动。通过改变线圈中电流方向使线圈产生往复运动，并由与线圈相连接的非磁性组件将运动导出。此种电机设计容易，原理简单，定子产生的恒定磁场不存在磁滞损耗，输出作动力与线圈中电流成线性关系，并且动子不存在非轴向的力，电机空载时轴向力为零。动子部分由空心线圈构成，因此其运动质量低，惯性力小，比较适合小推力情况下的高频运动，控制精度高等场合。但由于线圈通电产热会消耗能量，因此其工作效率会随着电流的变大而有所下降。另外动圈式音圈电机还由连接作动线圈的飞线存在，会影响电机长时间运行的可靠性，作动线圈的散热也是需要解决的问题，因此生产厂家的设计能力及材料性能对产品的品质起着非常重要的作用；

动磁式音圈电机可看做是由动圈式音圈电机的定子和动子互换而成的结果。定子由励磁线圈和铁芯构成，而动子则为方向交替排列的永磁体构成。励磁线圈缠绕在定子铁芯上，并在铁芯端部形成磁极，通过改变线圈中电流的方向而形成交变磁场。由永磁体组成的动子形成恒定磁场。在两个磁场的相互作用下，使动子产生交替变化的轴向作动力，从而推动与其连接的电机轴往复运动。由于采用高性能永磁体作为动子，因此电机结构紧凑、运动质量小、功率密度高。另外，以励磁线圈作为定子，不存在动圈式的飞线问题，同时又方便于设计线圈的散热系统，不但能大大提高电机的功率，又能保证电机的效率。但该类型电机结构原理复杂，分析设计时需考虑磁场的耦合、永磁体的消磁、推力的非线性、电涡流损耗等因素的影响。对于多组磁极构成的大行程动磁直线音圈电机，还存在不可避免的齿槽效应。由于以上原因，增加了此类型电机的设计和开发难度。另外，该类型电机对于永磁体的性能有较强的依赖性，而稀土资源作为重要的不可再生的战略资源，国家调控政策等因素将会影响永磁体的价格，为了获得更高的力密度，电机的成本也会大大增加。

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