音圈電機(VoiceCoilMotor,簡稱VCM)是特種直線電機,其工作原理與揚聲器的音圈類似。其最突出的特點是體積小、重量輕,動作速度快,可以達到很高的定位精度,推力均勻。自從問世以來,廣泛的應用在計算機存儲設備、航天儀器(例如航天制冷機)、精密測距儀器(例如霍爾位移測量裝置)、精密車床以及移動電話中。目前,生產出的VCM電機廣泛應用于消費類和生產類市場,特別是高檔家用電器和計算機中。 針對目前我國VCM結構設計的不足及工藝的落后,本文結合現有的加工工藝,研究永磁VCM的設計及結構優(yōu)化,具體內容如下: 首先,介紹VCM工作原理,以及內磁式與外磁式、長音圈與短音圈、動圈式與動鐵式、直線式與搖臂式等不同結構VCM及相應特點,闡述了力矩常數的意義及其對電機性能的影響,并詳細介紹了VCM在光盤驅動器、硬盤驅動器,以及在電刷試驗臺(提供靜壓力)中的典型應用。 其次,從電機電磁場的基本理論出發(fā),介紹有限元及其在電磁場仿真計算中的應用,并采用有限元軟件ANSYS,結合實際算例,對VCM進行建模和仿真。 再次,文中詳細介紹了永磁VCM的設計過程,提出了設計方法以供參考,其中包含了定量計算,包括了永磁體材料的選擇、體積的計算,音圈的設計(匝數計算及選型),以及電機整體的機械結構設計。 最后,結合設計VCM應當遵循的原則,提出了若干結構優(yōu)化設計方案。在理論推導和分析的基礎上,結合仿真軟件ANSYS,對幾種結構分別進行了電機電磁場以及電機性能的仿真分析,其中包括:采用釹鐵硼永磁的單勵磁結構VCM與傳統(tǒng)鐵氧體VCM的性能差異;增加極靴對VCM性能影響;增加短路環(huán)及變換結構對VCM動態(tài)響應速度的影響等。
標簽:
磁場
優(yōu)化設計
計算
音圈電機
上傳時間:
2013-06-10
上傳用戶:wanghui2438