音圈电机的磁路形式
磁路设计就是要以较少的永i久磁铁和导磁材料来产生具有高磁通密度且分布均匀的磁场。为音圈直线电机典型的磁路形式。根据永1久磁铁所处位置、磁场方向以及气隙与线圈的相对长度,可以划分为几种不同的磁路类型。
(1)内磁型和外磁型。,内磁结构的磁铁包覆在导磁材料内部,具有遮蔽效果,故磁漏较小。所示外磁结构的磁铁外露,磁漏较多,需要有遮蔽,以避免产生干扰。这种电机一般尺寸较长,磁阻较大,但线圈的电感较小。
音圈电机的设计方法
音圈直线电机的设计通常有很大的弹性,且多由使用者自行设计和制造,以满足各自的规格要求。一般来说应遵循以下基本原则。
(1)以很少的永磁体及导磁材料,设计具有高磁通密度的均匀气隙磁场,提高工作效率,产生尽可能大的推力。
(2)在满足推力要求的前提下,尽量减小音圈直线电机的体积和运动部分的质量,使之具有更高的加速度和快速响应能力。通电的导体穿过磁场的时候,会产生一个垂直于磁场线的力,这个力的大小取决于通过场的导体的长度,磁场及电流的强度。一个音圈直线电机应用系统要求性能良良好。音圈直线电机的结构非常简单,是从扬声器技术演化而来的磁场内一个可运动的线圈。如图1所示,主要由永1久磁铁、铁心和线圈3部分组成。动圈位于气隙磁场之中,当施加电压于线圈两端产生电流时,根据左手定律,通电导线在磁场中将受到电磁力的作用,随着电流强度及方向的变化,线圈做往复直线运动。短气隙型和长气隙型。如图3(a)所示长线圈短气隙结构可以充分利用磁密。由于只有一部分线圈处于工作气隙中,所以利用率低,电损耗大。而示短线圈长气隙结构线圈利用率高,电损耗小,由于线圈短、质量轻,在相同的电磁力作用下,其快速响应性能优于长线圈直线电机,而且短线圈电机的电感较小,有利于提高控制系统的动态稳定性。
音圈电机的设计应遵循以下几个基本原则:
(1)在电机体积给定的情况下,应尽可能增加气隙磁密与线圈总长度的乘积,以提高单位电流1产生的磁推力。
(2)减小漏磁,降低磁路的饱和程度,从而减小电机的体积。
(3)合理设计电机定子和动子的轴向长度,以得到平滑的“力-位移”曲线。 电磁场计算
音圈电机的设计与分析应以电磁场计算为基础。由于音圈电机内的磁场是一个轴对称场,所以可采用二维有限元法进行计算。
影响音圈电机性能的结构参数主要包括磁钢厚度、音圈厚度、外磁轭厚度、极间距离和定动子长度。
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