音圈電機(jī)定義

　　音圈馬達(dá) （Voice Coil Actuator/ Voice Coil Motor），是一種將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，并實(shí)現(xiàn)直線型及有限擺角的運(yùn)動(dòng)。利用來(lái)自永久磁鋼的磁場(chǎng)與通電線圈導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)中磁極間的相互作用產(chǎn)生有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)的裝置。因?yàn)橐羧︸R達(dá)是一種非換流型動(dòng)力裝置，其定位精度完全取決于反饋及控制系統(tǒng)，與音圈馬達(dá)本身無(wú)關(guān)。采用合適的定位反饋及感應(yīng)裝置其定位精度可以輕易達(dá)到10NM，加速度可達(dá)300g（實(shí)際加速度也取決于負(fù)載物的狀況）。

　　音圈電機(jī)基本原理

　　音圈電機(jī)電機(jī)基本原理可以分三大類(lèi)，分別是磁學(xué)原理、電子學(xué)原理、機(jī)械系統(tǒng)原理。

　　1、磁學(xué)原理

　　音圈電機(jī)的工作原理是依據(jù)安培力原理，即通電導(dǎo)體放在磁場(chǎng)中，就會(huì)產(chǎn)生力F，力的大小取決于磁場(chǎng)強(qiáng)弱B，電流五以及磁場(chǎng)和電流的方向。

　　力的方向是電流方向和磁場(chǎng)向量的函數(shù)，是二者的相互作用。如果磁場(chǎng)和導(dǎo)線長(zhǎng)度為常量，則產(chǎn)生的力與輸入電流成比例。在簡(jiǎn)單的音圈電機(jī)結(jié)構(gòu)形式中，直線音圈電機(jī)就是位于徑向電磁場(chǎng)內(nèi)的一個(gè)管狀線圈繞組。鐵磁圓筒內(nèi)部是由磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)，這樣的布置可使貼在線圈上的磁體具有相同的極性。鐵磁材料的內(nèi)芯配置在線圈軸向中心線上，與磁體的一端相連，用來(lái)形成磁回路。當(dāng)給線圈通電時(shí)，根據(jù)安培力原理，它受到磁場(chǎng)作用，在線圈和磁體之間產(chǎn)生沿軸線方向的力。通電線圈兩端電壓的極性決定力的方向。

　　將圓形管狀直線音圈電機(jī)展開(kāi)，兩端彎曲成圓弧，就成為旋轉(zhuǎn)音圈電機(jī)。旋轉(zhuǎn)音圈電機(jī)力的產(chǎn)生方式與直線音圈電機(jī)類(lèi)似。只是旋轉(zhuǎn)音圈電機(jī)力是沿著弧形圓周方向產(chǎn)生的。

　　2、電子學(xué)原理

　　音圈電機(jī)是單相兩極裝置。給線圈施加電壓則在線圈里產(chǎn)生電流，進(jìn)而在線圈上產(chǎn)生與電流成比例的力，使線圈在氣隙內(nèi)沿軸向運(yùn)動(dòng)。通過(guò)線圈的電流方向決定其運(yùn)動(dòng)方向。當(dāng)線圈在磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)在線圈內(nèi)產(chǎn)生與線圈運(yùn)動(dòng)速度、磁場(chǎng)強(qiáng)度、和導(dǎo)線長(zhǎng)度成比例的電壓（即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)）。驅(qū)動(dòng)音圈電機(jī)的電源得提供足夠的電流滿足輸出力的需要，且要克服線圈在大運(yùn)動(dòng)速度下產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，以及通過(guò)線圈的漏感壓降。

　　3、機(jī)械系統(tǒng)原理

　　音圈電機(jī)經(jīng)常作為一個(gè)由磁體和線圈組成的零部件出售。根據(jù)需要此氣隙可以增大，只是需要確定引導(dǎo)系統(tǒng)允許的運(yùn)動(dòng)范圍，同時(shí)避免線圈與磁體間摩擦或碰撞。多數(shù)情況下，移動(dòng)載荷與線圈相連，即動(dòng)音圈結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是固定的磁鐵系統(tǒng)可以比較大，因而可以得到較強(qiáng)的磁場(chǎng);缺點(diǎn)是音圈輸電線處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，容易出現(xiàn)斷路的問(wèn)題。同時(shí)由于可運(yùn)動(dòng)的支承，運(yùn)動(dòng)部件和環(huán)境的熱接觸很惡劣，動(dòng)音圈產(chǎn)生的熱量會(huì)使運(yùn)動(dòng)部件的溫度升高，因而音圈中所允許的大電流較小。當(dāng)載荷對(duì)熱特別敏感時(shí)，可以把載荷與磁體相連，即固定音圈結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)線圈的散熱不再是大問(wèn)題，線圈允許的大電流較大，但為了減小運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量，采用了較小的磁鐵，因此磁場(chǎng)較弱 。

　　直線音圈電機(jī)可實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)，且從旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動(dòng)無(wú)后沖、也沒(méi)有能量損失。優(yōu)較好的引導(dǎo)方式是與硬化鋼軸相結(jié)合的直線軸承或軸襯?？梢詫⑤S觸襯集成為一個(gè)整體部分。重要的是要保持引導(dǎo)系統(tǒng)的低摩擦，以不降低電機(jī)的平滑響應(yīng)特性。

　　典型旋轉(zhuǎn)音圈電機(jī)是用軸球軸承作為引導(dǎo)系統(tǒng)，這與傳統(tǒng)電機(jī)是相同的。旋轉(zhuǎn)音圈電機(jī)提供的運(yùn)動(dòng)非常光滑，成為需要快速響應(yīng)、有限角激勵(lì)應(yīng)用中的裝置。比如萬(wàn)向節(jié)裝配。

　　音圈電機(jī)工作原理

　　無(wú)論是直線型或是擺動(dòng)型，他們基本原理相同。通電的導(dǎo)體穿過(guò)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(guò)場(chǎng)的導(dǎo)體的長(zhǎng)度，磁場(chǎng)及電流的強(qiáng)度。音圈馬達(dá)產(chǎn)生的推力的大小取決于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)以及電流強(qiáng)度：F = β*L*I， 電流與產(chǎn)生的力的關(guān)系，在直線型音圈電機(jī)中體現(xiàn)為力敏感度Kf，在旋轉(zhuǎn)型音圈馬達(dá)中體現(xiàn)為扭力敏感度Kt。我們的設(shè)計(jì)中把Kf的單位定義為N/A，Kt的單位為N·M/A。

　　音圈馬達(dá)是一個(gè)簡(jiǎn)單的裝置，將電流轉(zhuǎn)化為機(jī)械力，所以其定位以及力的控制通過(guò)位置反饋裝置以及控制器達(dá)成，其精度由控制器決定，與音圈馬達(dá)本身毫無(wú)關(guān)系。

　　音圈驅(qū)動(dòng)器（Voice Coil Actuator ）：

　　主要組成的部件較為簡(jiǎn)單，線圈，彈簧 ，磁鐵，以及一些固定結(jié)構(gòu)。

　　通過(guò)通電線圈在磁場(chǎng)中受到作用力的原理，進(jìn)行移動(dòng)，精確控制需要借助一些外部的部件，例如Drive IC，通過(guò)DriveIC來(lái)控制和輸出電流的大小和時(shí)間，由此來(lái)控制Voice Coil Actuator需要到達(dá)的位置。在手機(jī)中，Drive IC所有的控制的信息也是sensor給出。這里說(shuō)到的sensor也就是我們平時(shí)提到的Cmos或者是CCD。因此可以簡(jiǎn)單的理解Voice Coil Actuator 為一個(gè)只能接收電流信號(hào)的裝置。