直線電機實現高頻往復直線運動的原理解密

直線電機的最直觀的特點在於直接產生直線運動，通過直接驅動負載的方式，可以實現從高速到低速等不同範圍的高精度位置定位控制。直線電機的動子（初級）和定子（次級）之間無直接接觸，定子及動子均為剛性部件，從而保證直線電機運動的靜音性以及整體機構核心運動部件的高剛性。主要特點：結構緊湊、功率損耗小、快移速度高、加速度高、高速度。

直線音圈電機電機基本原理可以分三大類，分別是磁學原理、電子學原理、機械系統原理。

一、磁學原理：

直線音圈電機的工作原理是依據安培力原理，即通電導體放在磁場中，就會產生力F，力的大小取決於磁場強弱B，電流五以及磁場和電流的方向。

力的方向是電流方向和磁場向量的函數，是二者的相互作用.如果磁場和導線長度為常量，則產生的力與輸入電流成比例。在最簡單的音圈電機結構形式中，直線音圈電機就是位於徑向電磁場內的一個管狀線圈繞組.鐵磁圓筒內部是由永久磁鐵產生的磁場，這樣的佈置可使貼在線圈上的磁體具有相同的極性。鐵磁材料的內芯配置在線圈軸向中心線上，與永久磁體的一端相連，用來形成磁迴路.當給線圈通電時，根據安培力原理，它受到磁場作用，在線圈和磁體之間產生沿軸線方向的力.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展開，兩端彎曲成圓弧，就成為旋轉音圈電機.旋轉音圈電機力的產生方式與直線音圈電機類似。只是旋轉音圈電機力是沿著弧形圓周方向產生的。

二、電子學原理：

直線音圈電機是單相兩極裝置.給線圈施加電壓則在線圈裡產生電流，進而在線圈上產生與電流成比例的力，使線圈在氣隙內沿軸向運動。通過線圈的電流方向決定其運動方向.當線圈在磁場內運動時，會在線圈內產生與線圈運動速度、磁場強度、和導線長度成比例的電壓(即感應電動勢).驅動音圈電機的電源必須提供足夠的電流滿足輸出力的需要，且要克服線圈在最大運動速度下產生的感應電動勢，以及通過線圈的漏感壓降。

三、機械系統原理:

直線音圈電機經常作為一個由磁體和線圈組成的零部件出售.根據需要此氣隙可以增大，只是需要確定引導系統允許的運動範圍，同時避免線圈與磁體間摩擦或碰撞.多數情況下，移動載荷與線圈相連，即動音圈結構.其優點是固定的磁鐵系統可以比較大，因而可以得到較強的磁場;缺點是音圈輸電線處於運動狀態，容易出現斷路斷路的問題.同時由於可運動的支承，運動部件和環境的熱接觸很惡劣，動音圈產生的熱量會使運動部件的溫度升高，因而音圈中所允許的最大電流較小.當載荷對熱特別敏感時，可以把載荷與磁體相連，即固定音圈結構.該結構線圈的散熱不再是大問題，線圈允許的最大電流較大，但為了減小運動部分的質量，採用了較小的磁鐵，因此磁場較弱。

直線音圈電機可實現直接驅動，且從旋轉轉為直線運動無後衝、也沒有能量損失.優選的引導方式是與硬化鋼軸相結合的直線軸承或軸襯.可以將軸觸襯集成為一個整體部分。重要的是要保持引導系統的低摩擦，以不降低電機的平滑響應特性。

典型旋轉音圈電機是用軸球軸承作為引導系統，這與傳統電機是相同的。旋轉音圈電機提供的運動非常光滑，成為需要快速響應、有限角激勵應用中的首選裝置，比如萬向節裝配。

高精密音圈電機模組需要優良的設計，嚴苛的軸系裝配工藝，具有極高性能，這使得TMMOTION系列音圈直線電機模組得以廣泛適用於需要成本效益、精密解決方案的工業應用，如醫療、微電子組件測試、疲勞試驗、取放、DNA測序、激光加工等領域。