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音圈電機(jī)的磁路形式
磁路設(shè)計(jì)就是要以較少的永i久磁鐵和導(dǎo)磁材料來產(chǎn)生具有高磁通密度且分布均勻的磁場(chǎng)。為音圈直線電機(jī)典型的磁路形式。根據(jù)永1久磁鐵所處位置、磁場(chǎng)方向以及氣隙與線圈的相對(duì)長(zhǎng)度,可以劃分為幾種不同的磁路類型。
(1)內(nèi)磁型和外磁型。,內(nèi)磁結(jié)構(gòu)的磁鐵包覆在導(dǎo)磁材料內(nèi)部,具有遮蔽效果,故磁漏較小。所示外磁結(jié)構(gòu)的磁鐵外露,磁漏較多,需要有遮蔽,以避免產(chǎn)生干擾。這種電機(jī)一般尺寸較長(zhǎng),磁阻較大,但線圈的電感較小。
音圈電機(jī)的設(shè)計(jì)方法
音圈直線電機(jī)的設(shè)計(jì)通常有很大的彈性,且多由使用者自行設(shè)計(jì)和制造,以滿足各自的規(guī)格要求。一般來說應(yīng)遵循以下基本原則。
(1)以很少的永磁體及導(dǎo)磁材料,設(shè)計(jì)具有高磁通密度的均勻氣隙磁場(chǎng),提高工作效率,產(chǎn)生盡可能大的推力。
(2)在滿足推力要求的前提下,盡量減小音圈直線電機(jī)的體積和運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量,使之具有更高的加速度和快速響應(yīng)能力。通電的導(dǎo)體穿過磁場(chǎng)的時(shí)候,會(huì)產(chǎn)生一個(gè)垂直于磁場(chǎng)線的力,這個(gè)力的大小取決于通過場(chǎng)的導(dǎo)體的長(zhǎng)度,磁場(chǎng)及電流的強(qiáng)度。一個(gè)音圈直線電機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)要求性能良良好。音圈直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單,是從揚(yáng)聲器技術(shù)演化而來的磁場(chǎng)內(nèi)一個(gè)可運(yùn)動(dòng)的線圈。如圖1所示,主要由永1久磁鐵、鐵心和線圈3部分組成。動(dòng)圈位于氣隙磁場(chǎng)之中,當(dāng)施加電壓于線圈兩端產(chǎn)生電流時(shí),根據(jù)左手定律,通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中將受到電磁力的作用,隨著電流強(qiáng)度及方向的變化,線圈做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。短氣隙型和長(zhǎng)氣隙型。如圖3(a)所示長(zhǎng)線圈短氣隙結(jié)構(gòu)可以充分利用磁密。由于只有一部分線圈處于工作氣隙中,所以利用率低,電損耗大。而示短線圈長(zhǎng)氣隙結(jié)構(gòu)線圈利用率高,電損耗小,由于線圈短、質(zhì)量輕,在相同的電磁力作用下,其快速響應(yīng)性能優(yōu)于長(zhǎng)線圈直線電機(jī),而且短線圈電機(jī)的電感較小,有利于提高控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。
音圈電機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下幾個(gè)基本原則:
(1)在電機(jī)體積給定的情況下,應(yīng)盡可能增加氣隙磁密與線圈總長(zhǎng)度的乘積,以提高單位電流1產(chǎn)生的磁推力。
(2)減小漏磁,降低磁路的飽和程度,從而減小電機(jī)的體積。
(3)合理設(shè)計(jì)電機(jī)定子和動(dòng)子的軸向長(zhǎng)度,以得到平滑的“力-位移”曲線。 電磁場(chǎng)計(jì)算
音圈電機(jī)的設(shè)計(jì)與分析應(yīng)以電磁場(chǎng)計(jì)算為基礎(chǔ)。由于音圈電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)是一個(gè)軸對(duì)稱場(chǎng),所以可采用二維有限元法進(jìn)行計(jì)算。
影響音圈電機(jī)性能的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括磁鋼厚度、音圈厚度、外磁軛厚度、極間距離和定動(dòng)子長(zhǎng)度。