音圈电机(微特电机).doc

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1、华侨大学厦门工学院电气工程系课程设计报告课程名称：音圈电机的应用院系：电气工程系专业：电气工程及其自动化班级：2009级电气工程及其自动化7班学号：090210700姓名：指导老师：2012年12月9日13目录一、课程设计的意义……………………………………………………31.1研究意义…………………………………………………………………31.2研究内容…………………………………………………………………3二、音圈电机的主要结构…………………………………………42.1传统结构形式………………………………………………………………42.2集中通量结构形式……………………

2、…………………………………………42.3磁力交叉存取结构形式………………………………………………………5三、音圈电机的工作原理………………………………………………63.1磁学原理……………………………………………………………………63.2电子学原理………………………………………………………………73.3机械原理………………………………………………………………7四、实例：基于音圈电机的力_位控制及应用4.1引言………………………………………………………………84.2芯片的放置控制要求………………………………………………84.3软着陆实现方式…………………………

3、……………………………84.4基于LAC-1控制器的音圈电机软着陆的实现………………104.5基于TutboPMAC的音圈电机软着陆的实现……………114.6本章小结……………………………………1213一、课程设计的意义1.1研究意义《微特电机及系统》的学习，重在学习各种各样的电能、机械能相互转换的实现方法。学完之后，应该能用所学的知识分析生产生活中的各种应用，甚至在以后的工作中，研制更先进的电机来解决一些实际应用难题。随着我国精密仪器制造、测量的发展，其相关技术的要求也不断提高。其中低频微振动是其中极其重要的一个研究课题，它对精密仪表的正常工作有着重要的影

4、响。世界许多国家均高度重视，并投入大量的人力物力加以研究。在主动抗振领域，采用音圈电机对低频微振动具有明显的优势。它具有结构简单、体积小、高速、高加速度、响应快、线性力一行程优良等特性，在精密仪表领域有着广泛地研究前景。1.2研究内容在本文中，主动隔振系统对于低频、微幅振动的控制，振动信号的测量，选用PCB公司的型号为M355BO4测量高频信号，型号为M393B31测量低频信号。在国内外将音圈电机用于精密隔振系统作为控制器并不多见。由于受到传感器低频测量范围的限制，在低频精密主动隔振技术方面的研究较少。音圈电机(VoiceCoilActuator)是一种将电

5、信号转换成直线位移的直流伺服电机，具有结构简单、体积小、高速、高加速度、响应快等特性16一，“]。为此，本文提出了利用音圈电机作为控制器，将被动和主动隔振技术结合应用，利用被动隔振系统作为隔振平台的音圈电机低频精密主动隔振系统。基于上述的思想，本文将在以下几个方面进行研究:1、对被动隔振及主动隔振的隔振机理进一步深入地研究。被动隔振系统为传统的隔振手段，具有方法简单，可靠性高的特点。常用的被动隔振系统多为单级或两级隔振系统，当所选隔振器件的参数相同时，两级隔振系统的隔振性能要优于单级隔振系统。不论是单级隔振系统还是两级隔振系统，所选隔振器件的自振频率对隔振系

6、统的隔振性能具有决定性的作用。2、研究提出针对微纳米测量对环境振动要求振动的隔离方案，采用音圈电机作为驱动器实现主动隔振。3、对所设计的隔振系统进行了被动隔振隔离效果的测试与分析和主动隔振效果仿真与分析。4、对用于施加振动主动控制力的音圈电机及其安装方式进行了研究。5、分别采用模糊PID控制算法、小波变换算法，对隔振系统进行主动隔振的仿真分析研究。6、针对主动隔振系统选型的音圈电机，设计驱动电路。13二、音圈电机的主要结构2.1传统结构形式如图2所示，在音圈电机的传统结构中，有一个圆柱状线圈，圆柱中心杆与包围在中心杆周围的永久磁体形成的气隙，在磁体和中心杆外

7、部罩有一个软铁壳。线圈在气隙内沿圆柱轴向运动。图4为此传统结构音圈电机的轴测图。依据线圈行程，线圈的轴向长度可以超出磁铁轴向长度，即长音圈结构。而有时根据行程，磁体又可以比线圈长，即短音圈结构。长音圈结构中的音圈长度要大于工作气隙长度与最大行程长度之和；而短音圈结构中的工作气隙长度大于音圈长度与最大行程长度之和。长音圈结构充分利用了磁密，但由于音圈中只有一部分线圈处于工作气隙中，所以电功率利用不足；短音圈结构则正好相反。两种结构相比，前者可以允许较小的磁铁系统，因此音圈电机的体积也可以比较小；后者则体积较大，但功耗较小，可以允许较大音圈电流。与短线圈配置相比

8、，长音圈配置可以提供更好的力2功率比，且散热好。而短