音圈电机驱动双先导级大流量水压比例插装阀关键技术研究
音圈电机的技术原理
产业科技创新 Industrial Technology Innovation 60Vol.1 No.5音圈电机的技术原理姜 浩，薛鹏举，姜玉芹，李振亮（山东理工大学，山东 淄博 255000）摘要：音圈电机作为一种特殊结构形式的新型直驱电机，具有良好性能，其平滑力、快速响应、高速度和高加速度都是音圈电机所具有的特性，在此基础上给音圈电机的结构形式与工作原理提供理论依据。
与此同时将旋转音圈电机与直线音圈电机的计算方法分别给出，并且为音圈电机具体应用的场合做出详细介绍。
关键词：音圈电机；技术原理；应用分析中图分类号：TM359.9 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2019）05-0060-02近年来，音圈电机被广泛应用于众多行业，音圈电机技术的迅速发展与高速、高精度定位系统性能要求的提升，也标志着我国科学现代技术水平的提高。
其工作原理通电线圈在磁场上就会产生力的作用，而力的大小和所施加在线圈上的电流比例成正比，所以在此基础上制造出来可以是圆弧运动形式，也可以是直线运动形式。
应用范围涉及到医学装置精密电子管、机械工具多坐标定位平台、真空管控制和光学系统中透镜的定位等等，依据在不同形式的高频激励和高加速上广泛使用。
1 音圈电机音圈直线电机具有高精度、高频响的特点，与喇叭的音圈结构相似而得名。
此类电机主要分为摇臂式音圈电机和圆柱型音圈电机，而文章着重讲述摇臂式音圈电机。
1.1 音圈电机的特点及原理当时将音圈电机作为驱动的直驱式水液控制阀，在插装阀操作原理和构造特点之下，大流量水压比例建立了主阀控制腔和双先导阀液压半桥的非线性数字模型，形成大流量水压比例插装阀的仿真模型，并加入主阀芯和先导阀的动力学公式。
更深层次研究并分析其主阀芯控制腔直径、先导级系统压力和复位弹簧的刚硬度对动态性能带来的影响，获得主要规律，优化设计主阀芯控制腔直径和先导级系统压力。
优化过后的大流量水压比例插装阀的阶跃响应性能有很大的突破性，以原先15％超调量下降到6％，而阶跃响应时间从原先的58 ms 下降到48 ms，中间提高很大一部分效率，搭建了音圈电机推力特性试验台和整机性能试验系统以及先导阀性能实验系统，达成了大流量水压比例插装阀样机的试验与研究。
先导型力反馈电液比例流量阀的设计
先导型力反馈电液比例流量阀的设计
冯天麟;唐晓群
【期刊名称】《液压与气动》
【年(卷),期】2005(000)006
【摘要】介绍了一种二级控制先导型大流量力反馈比例流量阀.
【总页数】2页(P72-73)
【作者】冯天麟;唐晓群
【作者单位】华中科技大学,机械学院,湖北,武汉,430074;华中科技大学,机械学院,湖北,武汉,430074
【正文语种】中文
【中图分类】TH137.5
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一种基于PWM的音圈电机改进控制方法
一种基于PWM的音圈电机改进控制方法
周平;吕勇;夏润秋;王德钊
【期刊名称】《微特电机》
【年(卷),期】2018(46)9
【摘要】在PWM控制的音圈电机伺服系统中,小占空比PWM信号的音圈电机存在死区,导致系统在控制过程中调节时间增加,稳定性变差.提出了一种由位置环和速度环构成双闭环的改进控制算法,位置环采用PID算法控制音圈电机精确偏转到指定位置,速度环将输出量叠加于位置环PID算法的积分环节.将该算法用于高速精密光束指向系统,实验结果表明,该算法不但将高速精密光束指向系统调节时间缩短约65％,而且提高了系统的稳定性.另外,该算法还可用于PWM控制的其他伺服控制系统中.
【总页数】4页(P16-18,27)
【作者】周平;吕勇;夏润秋;王德钊
【作者单位】北京信息科技大学,北京100192;北京信息科技大学,北京100192;北京信息科技大学,北京100192;北京信息科技大学,北京100192
【正文语种】中文
【中图分类】TM359.4
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基于LabVIEW软件的音圈电机驱动系统模型辨识方法
基于LabVIEW软件的音圈电机驱动系统模型辨识方法
罗建强;张伟军
【期刊名称】《机械》
【年(卷),期】2007(034)002
【摘要】音圈电机是一种广泛应用于IC装备的高精度驱动元件,具有小惯量,高频响,以及收敛快的控制特性.本文采用理论推导和试验辨识相结合的方法研究了音圈电机的控制模型,详细介绍了运用LABVIEW软件对音圈电机系统进行系统辨识的方法,其中包括参数辨识中最小二乘法的基本原理,激励信号施加和响应信号的数据处理以及模型辨识算法的Labview程序编制,并对辨识的模型进行了验证.结果对研究IC封装过程的高精度控制算法有重要的参考价值.
【总页数】4页(P29-32)
【作者】罗建强;张伟军
【作者单位】上海交通大学,机器人研究所,上海,200240;上海交通大学,机器人研究所,上海,200240
【正文语种】中文
【中图分类】TP13
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音圈电机直驱高速开关阀动态特性研究
Abstract: In order to met We requirement of miniatu/zation and environmental compatibility of underwater working equipment, We voice coil motor direct-d/ven high-speed on-of valve is proposed in this paper, aiming at the current situation of less research on high-speed on-of valve in domestic water pressure environment. In order to optimize We st/ctu/ and improve its dynamic pe/ormanco, after a se/es of correlative dynamic models of voice coil motor direct-d/vv high-speed on-of valve are established, the eXects of the single-parameter and multi -parameter changes of main st/ctu/ of high-speed on-of valve on the dynamic characteristics of voice coil motor direct-d/vv high-speed on-of valve were analyzed by AMESim batch processing method and genetic algooWm respectWXy. The aesultsshowthat, theeaacatcon taend oothepaaameteaoomacn stauotuaeoohcyh-speed on-ooealeebased on multcparameter inCuenco relation of genetic algorithm is btically consistent with the result of single-parameter optimization. Through multi-parameter optimization, the dynamic pe/ormanco of the vvico coil motor direct-driven high-speed on-of valve is improved and the response time of We voice coil motor dpect-d/ven high speed on-of
【CN209731042U】音圈马达【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920469156.2(22)申请日 2019.04.08(73)专利权人 东莞市鑫濠数码科技有限公司地址 523000 广东省东莞市塘厦镇莲湖北路42号二楼(72)发明人 吕骇浪 (74)专利代理机构 东莞市浩宇专利代理事务所(普通合伙) 44460代理人 陈凯玉(51)Int.Cl.H02K 41/035(2006.01)G02B 7/09(2006.01)(54)实用新型名称音圈马达(57)摘要本实用新型公开了音圈马达，包括上壳、上弹片、磁石、镜头载体、下弹片和下壳；上壳设置有安装槽；安装槽中部设置有镜头孔；安装槽的槽角设置有第一垫块；上弹片的边角设置在第一垫块上；镜头载体设置在上弹片上；镜头载体设置有安装孔，安装孔与镜头孔圆心同轴；安装孔的孔壁设置有镜头安装螺纹；磁石设置在上弹片上；磁石贴靠在安装槽的槽壁，并且磁石位于镜头载体的外侧；下弹片的底部设置在镜头载体上，并且下弹片位于安装孔的外侧；下壳设置在上壳的顶部，并且下壳封盖安装槽；下壳底部设置有第二垫块；第二垫块压靠在下弹片的边角上。
本实用新型结构超薄，适用于超薄终端设备；螺距可调，适用性强；并且结构紧凑，安装稳固。
权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 209731042 U 2019.12.03C N 209731042U权 利 要 求 书1/1页CN 209731042 U1.音圈马达，其特征在于：包括上壳、上弹片、磁石、镜头载体、下弹片和下壳；所述上壳设置有安装槽；所述上弹片、所述磁石、所述镜头载体和所述下弹片设置在所述安装槽内；所述安装槽中部设置有镜头孔；所述安装槽的槽角设置有第一垫块；所述上弹片的边角设置在所述第一垫块上；所述镜头载体设置在所述上弹片上；所述镜头载体设置有安装孔，所述安装孔与所述镜头孔圆心同轴；所述安装孔的孔壁设置有镜头安装螺纹；所述磁石设置在所述上弹片上；所述磁石贴靠在所述安装槽的槽壁，并且所述磁石位于所述镜头载体的外侧；所述下弹片的底部设置在所述镜头载体上，并且所述下弹片位于所述安装孔的外侧；所述下壳设置在所述上壳的顶部，并且所述下壳封盖所述安装槽；所述下壳底部设置有第二垫块；所述第二垫块压靠在所述下弹片的边角上。
高精度音圈电动机
高精度音圈电动机
张宝铭
【期刊名称】《微电机》
【年(卷),期】1995(000)001
【摘要】高精度音圈电动机张宝铭，王春茹（哈尔滨工业大学１５０００１）１概述电刷试验转台需要测量出施加在电刷上的正压力人以测量电刷与摩擦盘之间的摩擦系数。
用音圈电机作为电刷的施力机构，音圈电机的输出力作为正压力作用到电刷上，压力大小可由供给音圈电机的电流大小测...
【总页数】1页(P50)
【作者】张宝铭
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TM320.3
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音圈电机的技术原理
音圈电机的技术原理
张大卫;冯晓梅
【期刊名称】《中北大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2006(027)003
【摘要】为了给音圈电机的选用提供理论基础,详细阐述了音圈电机的技术工作原理和结构形式,作为一种特殊结构形式的新型直驱电机,音圈电机具有高加速度、高速度、快速响应、平滑力特性等优良性能.在此基础上分别给出了直线音圈电机和旋转音圈电机的选型计算方法,并对音圈电机的应用场合进行了详细介绍.从而为音圈电机的具体应用提供了理论依据.
【总页数】5页(P224-228)
【作者】张大卫;冯晓梅
【作者单位】天津大学,机械工程学院,天津,300072;军事交通学院,天津,300161【正文语种】中文
【中图分类】TP202
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1.音圈电机的技术原理 [J], 姜浩;薛鹏举;姜玉芹;李振亮
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音圈电机驱动双先导级大流量水压比例插装阀关键技术研究压铸是一种先进、高效的金属精密成型技术,广泛应用于机电装备、汽车及航空航天零部件的制造中,传统压铸机液压系统以矿物油作工作介质,存在油液泄漏造成污染及高温工作环境下易燃等典型问题。
与之相比,由水液压驱动的压铸机具有绿色环保及安全的突出优势。
压射系统是决定压铸机性能好坏的关键部分,大流量水压比例插装阀是压射系统的核心控制元件。
压铸机的压射过程具有持续时间短、压射速度快及压射压力高等特点,因此要求其核心控制元件具有大流量、快速响应能力。
而水介质的汽化压力高、润滑性差及粘度低等特点,给大流量水压比例插装阀的研制及应用带来了极大的困难与挑战,主要表现在:1)如何提高大流量水压比例插装阀响应速度。
大流量水压比例插装阀的主阀通径大导致运动惯性大,先导级负载大,同时主阀控制腔体积大,降低了阀的响应速度;2)如何提高大流量水压比例插装阀控制精度。
水介质汽化压力高,阀口处极易产生空化,引起阀芯的振动和气蚀,此外通过阀口的大流量会使得阀芯受到的液动力大,阀口空化与液动力相互作用,非线性效应强,降低了阀控制精度。
针对上述存在的技术困难,本文提出了一种音圈电机驱动双比例先导阀控制的大流量水压比例插装阀的新型结构,重点对空化作用下的阀口液动力特性进行了系统的研究,建立了大流量水压比例插装阀的数学模型,对影响阀的响应速度与控制精度的关键结构参数进行了优化,并研制了样机,其主要研究内容如下:针对压射系统快慢压射时大小两种不同流量要求的工况特点,提出了一种双比例先导阀控制的大流量水压比例插装阀的新型结构,并进行了主阀及先导阀的结构设计,建立了主阀及先导阀动力学模型。
先导阀采用了音圈电机加杠杆力放大形式的球阀结构,主阀采用通流能力强、响应快的二通插装阀结构,主阀口采用了可实现大小通流面积分段控制的非全周阀口。
先导控制级为由2个先导阀所组成的液压半桥,控制主阀芯下控制腔的压力与流量,并配合所安装的主阀芯复位弹簧来共同控制主阀芯的运动,同时通过
主级阀芯上的位移传感器对主阀芯进行位置闭环控制。
对空化作用下的液动力特性进行了系统的研究。
采用水介质作为主相及蒸汽为第二相的汽液两相流仿真计算模型,研究了几种典型阀口形式对液动力及空化的影响机理。
基于仿真结果,提出了一种以大小双U型阀口复合形成的非全周主阀口形式,并对大小双U型阀口进行阶梯形式阀口设计,以形成二级节流阀口,提高流场低
压区域压力,抑制阀口空化的发生,同时还满足了主阀口对大小通流面积分段控
制的需求。
在确定了双U型主阀口结构的基础上,通过流场仿真研究了双U型阀口结构参数对液动力的影响,对阀口结构参数进行了优化设计,液动力减小了约10%。
基于大流量水压比例插装阀的结构特点及工作原理,建立了双先导阀液压半桥及主阀控制腔的非线性数学模型,并结合先导阀及主阀芯的动力学方程,建立
了大流量水压比例插装阀的仿真模型,深入分析研究了其先导级系统压力、主阀芯控制腔直径、主阀芯质量及复位弹簧刚度对动态性能的影响,获得了其对动态性能影响的规律,对先导级系统压力及主阀芯控制腔直径等关键参数进行了优化设计。
经优化后的大流量水压比例插装阀的阶跃响应性能得到了较大的提升,其中最大超调量从15%减小到6%(减小了约60%),阶跃响应的调整时间从58ms减小到了48ms(响应速度提高了约17.2%)。
完成了大流量水压比例插装阀的样机研制及试验研究,搭建了音圈电机推力特性试验台、先导阀性能试验系统及整机性能试验系统。
对音圈电机的推力线性输出特性进行了试验研究,确定了音圈电机的最佳推力行程区间为4mm~15mm;先导阀及整阀样机试验研究结果表明,先导阀与主阀开启与关闭过程控制平稳无震荡,其中先导阀阶跃响应上升时间约为12~15ms,开启时的调整时间约为30ms,关闭时的调整时间约为35ms。
主阀芯位移具有良好的线性度与控制精度,主阀芯的位置控制精度在2%以内,低压小流量工况时的(小于16MPa)主阀芯的阶跃响应调整时间约为60~80ms,高压大流量工况时(大于16MPa)主阀芯的阶跃响应调整时间约为90~110ms。
本文的研究成果可为大流量水压比例插装阀的研制提供理论指导,同时为全水液压驱动压铸机的研制奠定了坚实的基础。
此外本文的相关研究成果还可以进一步应用在锻造机、钢厂冶金机械、煤矿液压支架等装备上。