En las plataformas de movimiento, los motores de bobina móvil se utilizan comúnmente para impulsar movimientos pequeños, como carreras de 1 a 5 mm o incluso más pequeñas.
Porque tienen características importantes como tamaño pequeño, masa en movimiento pequeña y alta aceleración.
Ya sea en el campo industrial, se usa ampliamente en endoscopios médicos, ventiladores y enfoque de cámaras.
Por ejemplo, los cabezales de succión de pequeño desplazamiento suelen ser accionados por motores de bobina móvil plana y combinados con sensores de desplazamiento absoluto LVDT para detectar la posición del eje de movimiento.
Por ejemplo, en la cámara de un teléfono móvil, se utiliza un motor de bobina móvil cilíndrico para impulsar el movimiento de la lente y lograr el ajuste del enfoque.
Plataforma de accionamiento de motor de bobina móvil de un solo eje con movimiento de bobina
Motor de bobina móvil utilizado para el enfoque de la microcámara.
Diferentes formas de plataformas de accionamiento de motores de bobina móvil y plataformas de enfoque y sus parámetros.
Entonces, ¿qué es el motor de bobina móvil (VCM = motor de bobina móvil)? ¿Cuál es su principio de movimiento?
1. ¿Qué es una bobina móvil?
Primero, ¿qué es una bobina móvil?
La palabra bobina móvil en realidad proviene del altavoz.
Es esencialmente una bobina.
En el altavoz se utiliza para generar (mostrar) señales de sonido, por eso se llama bobina móvil, gracias a ella podemos escuchar música maravillosa.
La lógica subyacente del altavoz es en realidad que el cable cargado sufre un movimiento regular bajo la fuerza de Lorentz en el campo magnético, lo que hace que los componentes relevantes vibren y emitan sonido.
Miremos más de cerca.
La bobina móvil está enrollada alrededor del cuerpo del cono. Los polos norte y sur del imán permanente son como se muestra en la imagen izquierda (a) arriba. El anillo interior es el polo norte y el anillo exterior es el polo sur. En la vista transversal (b), el campo magnético se irradia hacia afuera a través del cable de la bobina móvil. Cuando el cable pasa una señal de sonido (corriente), la bobina móvil se fuerza en las direcciones izquierda y derecha y se mueve, impulsando el cono. vibrar y difundir el sonido hacia el exterior a través del aire.
El principio de la bobina móvil utilizada en los altavoces.
Cuando se aplica energía, la bobina móvil se mueve hacia adelante y hacia atrás.
2. Estructura y principio del motor de bobina móvil.
El principio del motor de la bobina móvil es exactamente el mismo que se mencionó anteriormente: la bobina se energiza y se fuerza en el campo magnético permanente y se mueve. Sin embargo, la bobina del motor de la bobina móvil no está conectada al componente de amplificación, sino a otros componentes que necesita ser conducido.
Diagrama esquemático de la estructura interna del motor de bobina móvil cilíndrica móvil con imán: la bobina móvil está fija, el imán y el eje están conectados de forma fija y hay estructuras de guía flexibles en ambos extremos del eje. Cuando se energiza la bobina, un Se generará una fuerza axial entre la bobina y el imán para impulsar el movimiento del eje.
Vista transversal de un motor de bobina móvil con bobina móvil. La corriente en la bobina superior es perpendicular a la pantalla y va hacia afuera. La corriente en la parte inferior es perpendicular a la pantalla y va hacia adentro. El campo magnético es perpendicular a la corriente. en el espacio Utilice la regla de la mano izquierda (deje que las líneas de inducción magnética pasen a través de la palma de su mano y apunte los cuatro dedos hacia la dirección de la corriente, la dirección señalada por el pulgar es la dirección de la fuerza en la bobina), Es fácil saber que la bobina se mueve en las direcciones izquierda y derecha bajo fuerza.
Esta imagen es muy similar al motor lineal axial, solo necesitas copiar, ordenar y fijar los imanes, y luego soltar la bobina, ¿no es el motor lineal axial?
La fuerza sobre la bobina se llama fuerza de Lorentz y está determinada por el producto de la corriente y el flujo magnético:
F = k * B * L * I * N
en,
F = Fuerza (N)
k = constante de fuerza
B = Densidad de flujo magnético (Tesla)
L = longitud de la línea (m)
I = corriente (amperios)
N = número de conductores
Para una bobina móvil determinada, todos los parámetros son fijos excepto la corriente. Por tanto, la fuerza generada es proporcional a la corriente de entrada. La dirección de la fuerza es perpendicular tanto a la dirección del flujo magnético como a la dirección de la corriente. Cambiar la dirección de la corriente cambiará la dirección de la fuerza.
Este es el principio del motor de bobina móvil.
Su núcleo es que la bobina energizada está sujeta a la fuerza de Lorentz en el campo magnético.
En aplicaciones prácticas, la fuerza generada por la bobina móvil empuja la carga y la parte móvil puede ser una bobina o un imán (las fuerzas son mutuas).
El movimiento de la bobina tiene una masa mucho menor que el movimiento del imán y puede impulsar cargas más altas.
Sin embargo, la bobina genera calor y si la carga es sensible a las fluctuaciones de temperatura, es mejor utilizar imanes para moverla.
Por supuesto, como actuador completo, el motor de bobina móvil, al igual que el motor lineal, requiere un mecanismo de guía y un dispositivo de retroalimentación de posición.
El mecanismo de guía puede utilizar estructuras flexibles (generalmente utilizadas para pequeños movimientos), guías deslizantes, cojinetes neumáticos o guías de rodillos cruzados, etc.
Los dispositivos de retroalimentación pueden utilizar reglas de rejilla y cabezales de lectura, o sensores de desplazamiento LVDT, sensores Hall, etc. Junto con los servocontroladores, proporcionan un sistema de circuito cerrado que permite un control de posición y velocidad extremadamente preciso.
Incluso sin dispositivos de retroalimentación, los motores de bobina móvil tienen un buen control de fuerza porque la fuerza que producen es proporcional a la corriente aplicada.
Plataformas de accionamiento de motor de bobina móvil de un solo eje y de doble eje, la imagen inferior es una plataforma de movimiento de doble eje y el eje de movimiento inferior es impulsado por motores duales.
Plataforma de accionamiento de motor de bobina móvil de 2 ejes
Plataforma de accionamiento de motor de bobina móvil de 3 ejes
3. ¿Cómo se utiliza el motor de bobina móvil en el enfoque de lentes?
Echemos un vistazo más de cerca a cómo se utiliza el motor de bobina móvil para ajustar el enfoque de la lente.
Mire formas tanto planas como cilíndricas.
Se utiliza un motor de bobina móvil plana para hacer que la microlente enfoque: como se muestra en la Figura (b), la lente y el imán permanente se fijan en el marco y luego se pasan a través de las dos varillas guía en la línea diagonal en la Figura (c). . Como se muestra en la Figura (c), la varilla guía, la bobina y el sensor Hall están fijados en la base. Cuando la bobina se activa, puede hacer que la lente se mueva hacia arriba y hacia abajo para lograr el ajuste del enfoque.
El motor cilíndrico de la bobina móvil hace que la lente se mueva hacia arriba y hacia abajo para lograr el enfoque: la lente y la bobina están fijadas en el soporte de la lente azul, y hay estructuras de guía flexibles amarillas en la parte superior e inferior, que están firmemente conectadas al soporte de la lente. . El imán cilíndrico proporciona un campo magnético en el exterior y la dirección de radiación del campo magnético es perpendicular a la bobina. Es fácil juzgar que la bobina está tensada hacia arriba y hacia abajo, lo que hace que la lente se mueva, logrando así ajuste de enfoque.
En este punto, entendemos el principio de funcionamiento del motor de bobina móvil.
Debido a este principio, los motores de bobina móvil tienen las siguientes ventajas: no necesitan conmutación, histéresis baja o nula, cero engranajes, menos piezas mecánicas en comparación con los actuadores de potencia de "tornillo", características de control lineal y alta relación potencia-masa. alta relación potencia-volumen, posición ilimitada (limitada sólo por el codificador), alta aceleración, etc.
Por lo tanto, los motores de bobina móvil son muy adecuados para movimientos lineales de desplazamiento pequeño. Si su diseño tiene este requisito, es posible que desee considerar el uso de motores de bobina móvil.