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                                                                                            什么是音圈電機?如何工作的?如何應用于相機鏡頭調焦?

                                                                                            發表時間:2021-09-15 文章出處:網絡人氣:-

                                                                                            在運動平臺中,對于微小運動,例如1-5毫米,甚至更小的行程,常用音圈電機來驅動。


                                                                                            因為它們具有體積小,運動質量小,高加速度等顯著特征。

                                                                                            無論是在工業領域,還是在醫用內窺鏡,呼吸機,以及攝像頭調焦等方面都有廣泛的應用。


                                                                                            比如小位移吸取頭,常用扁平型音圈電機驅動,配合LVDT絕對式位移傳感器,檢測運動軸位置。


                                                                                            再比如,手機攝像頭中,用圓柱形音圈電機,來帶動鏡頭運動,實現調焦。



                                                                                            11.webp (1).jpg

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                                                                                            12.webp (1).jpg

                                                                                            音圈電機用于微攝像頭調焦



                                                                                            13.webp (1).jpg音圈電機用于調焦




                                                                                            那么,何為音圈電機(VCM=Voice Coil Motor)?其運動原理是什么?



                                                                                            1. 什么是音圈?

                                                                                            首先,什么是音圈?音圈一詞,其實來源于揚聲器。它實質上就是一個線圈。

                                                                                            在揚聲器中,用來產生(展示)聲音信號,所以叫音圈,多虧了它,我們才能聽到美妙的音樂。

                                                                                            揚聲器的底層邏輯,其實也是帶電導線在磁場中受洛倫茲力,發生有規律的運動,帶動相關部件振動,進而發出聲音。

                                                                                            我們來具體看一下。

                                                                                            111.webp.jpg


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                                                                                            2.音圈電機結構及原理

                                                                                            音圈電機的原理,和上面所說的一模一樣:線圈在永磁場中通電受力,發生運動,只不過音圈電機線圈不連接在擴音部件上,而是連接在其他需要驅動的部件上。 


                                                                                            113.webp.jpg


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                                                                                            22.webp.jpg


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                                                                                            23.webp.jpg

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                                                                                            線圈受到的力稱為洛倫茲力,由電流和磁通量的乘積確定:

                                                                                            F = k * B * L * I * N

                                                                                            其中,

                                                                                            F =力(N)

                                                                                            k =力常數

                                                                                            B =磁通密度(特斯拉)

                                                                                            L =線長(m)

                                                                                            I =電流(安培)

                                                                                            N =導體數量

                                                                                            對于給定的音圈,除電流外,所有參數都是固定的。因此,產生的力與輸入電流成正比。力的方向既垂直于磁通量方向,又垂直于電流方向,改變電流方向會改變力的方向。

                                                                                            這就是音圈電機的原理。

                                                                                            其核心,還是通電線圈在磁場中受洛倫茲力。

                                                                                            在實際應用中,音圈產生的力推動負載,活動部件可以是線圈,也可以是磁體(力是相互的)。

                                                                                            24.webp.jpg

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                                                                                            但是,線圈會產生熱量,如果負載對溫度波動敏感,那么使用磁體移動更好。

                                                                                            當然,作為一個完整的執行機構,音圈電機和直線電機一樣,需要導向機構和位置反饋裝置。

                                                                                            導向機構可以用柔性結構(一般用于微小運動),滑塊式導軌,空氣軸承,或者交叉滾子導軌等。

                                                                                            反饋設備,可以用光柵尺和讀數頭,也可以用LVDT位移傳感器,霍爾傳感器等。它們和伺服控制器,提供了一種閉環系統,可實現極其精確的位置和速度控制。

                                                                                            即使沒有反饋裝置,音圈電機也具有良好的力控制,這是因為其產生的力與施加的電流成正比。


                                                                                            26.webp.jpg

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                                                                                            27.webp.jpg2軸音圈電機驅動平臺

                                                                                            28.webp.jpg

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                                                                                            3. 音圈電機如何應用于鏡頭調焦?

                                                                                            我們再來仔細看看,音圈電機是如何用于鏡頭調焦的。

                                                                                            扁平形和圓柱形都看一下。

                                                                                            31.webp.jpg

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                                                                                            32.webp.jpg

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                                                                                            到此,我們明白了音圈電機的工作原理。

                                                                                            正因為這個原理,音圈電機有如下的一些優點:無需換相,低至無遲滯,零齒槽,與“螺桿式”動力器相比,機械部件更少,線性控制特性,高功率質量比,高功率體積比,無限位置(僅受編碼器限制),高加速度等。所以音圈電機很適合于小位移直線運動,如果你的設計中有這個要求,不妨可以考慮一下使用音圈電機。



                                                                                            上一篇 返回列表 最后一篇
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