电机的线性思考资料说明

当大多数工程师听到电机这个词时，他们自然地想到旋转安装，例如有刷直流、无刷直流、步进电机或变频原动机。但是电机不一定是旋转的，很多时分设计需求直线运动。一种解决方案是添加某种齿轮或皮带安装来转换旋转运动，这种解决方案在许多状况下都很无效。但是，它能够太复杂、本钱太高、太重、存在反弹成绩，或许基本不是一个好的婚配项。
取得所需线性运动的一种直接办法是“展开”传统旋转电机的定子，这种办法已成功用于长冲程要求。但是关于几英寸的行程间隔，有两种无效的、实质上是线性的替代方案：音圈致动器 (VCA)，通常称为音圈电机 (VCM) 和压电电机。它们基于彼此一模一样的原理运转，因而提供不同的功能属性。
望文生义，VCA 是为驱动扬声器的纸盆而开发的，它也提供了相当多的群众市场设计和制造经历。VCA 的设计和结构非常简单，具有永磁体和黑色钢的现场组件以及线圈组件。流过线圈组的电流与永磁场相互作用，发生垂直于电流方向的力；这个力的方向可以复杂地经过反转电流来反转。
VCA 可以结构成使线圈组件挪动，或使磁场组件挪动（图 1 和图 2）。关于前者，衔接到线圈的电线必需纤细、笨重、柔韧，并且布置得不会因不时弯曲而疲劳或断裂——这是经过数十亿个扬声器的消费而失掉完善的。典型的 VCA 位移为两到三英寸，但可以建造单位以到达该间隔的两倍。它们可以提供几盎司到几百磅的力，并且可以控制挪动元件的地位。



动圈式 VCA 的原理图和横截面显示了它的复杂性；这种布置用于扬声器中以控制扬声器锥体。：Group Six M, LLC



动磁 VCA 的原理图和横截面显示了它是动圈布置的物理补充。：Group Six M, LLC即便您从未直接运用过 VCA，您也无疑从中受害：它们是定位磁盘驱动器磁头的规范。鉴于驱动器的严密轨道密度和该使用的定位要求，您可以很好地理解 VCA 提供的精度、控制、速度和运动控制配置文件。

但是，为什么将直线电机的想法仅仅局限于电磁原理呢？望文生义，压电马达基于众所周知的对称原理，即施加电场对晶体尺寸稳定性的影响，反之亦然：当晶体资料遭到机械应力（挤压）时，它会发生电压；并且当对同一晶体施加电压时，资料会收缩十分小的量。
在压电电机中，晶体两端的电压会发生电场，资料会十分细微地伸长，关于典型的施加电压，大约为 0.001% 到 0.1%。晶体通常很小（每个维度通常为 10 毫米），由此发生的运动可以控制在微米级，但需求牛顿的力。压电运动用于输液泵、显微镜载物台、光学定位系统、仪器仪表、喷墨喷嘴、半导体加工机器等，而且它们是非磁性的（在许多状况下是一个次要优点）并且没有需求光滑的轴承（这能够会形成净化）。
压电资料可以像蠕虫一样向前挪动，办法是将其固定在交替固定和松开的小夹具中（图3），或许可以将一端固定到位，同时允许另一端来回挪动随着电压的施加和移除，发生微型活塞式运动（图 4）。



压电电机可以像尺蠖一样以巨大的增量向前匍匐，在通电和断电方面有适当的夹紧和松开机遇（1：外壳，2：挪动晶体，3：锁定晶体，4：旋转局部） . 材料：维基百科用户LaurensvanLieshout



压电马达成为一个的、高度可控的活塞，在通电和断电时一端固定在适当的地位。材料：维基百科用户Inductiveload这两种线性运动源的不同之处远不止于尺寸、行程、力、速度和其他性能参数，由于它们还需求十分不同的驱动信号。作为基于电磁的单元，VCA 需求模仿电流驱动，虽然它可以处于低电压。与之构成鲜明对比的是，压电电机是一种基于电压的设备，需求 50V 到数千伏的电压和低到适中的电流才干提供足够的功率；IC 和模块专门用于这种状况。因而，VCM 驱动器的设计者通常关注 IR 压降和运用较粗的电线，而压电驱动器的设计者必需关注与高压相关的平安成绩——这是一个很大的观念差别。

因而，当您正在为共同的使用寻觅线性运动解决方案时，请思索运用众所周知的旋转电机和相关运动“变压器”的替代品，由于固有的线性电机能够是更好的选择。或无效的。

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