音圈执行器是什么?同茂电机带你了解它的原理与应用
半导体、3C等领域的部分场景对执行器的力控精度和响应速度要求较为极致,传统的丝杠方案或普通直线电机方案往往难以满足。这时候,音圈执行器成为了一种更为理想的选择。音圈执行器是什么?内部结构及控制原理是什么?有哪些具体的应用?本文将带您深入了解。
01音圈执行器是什么?
音圈执行器(Linear Coil Actuator)是一种特殊形式的线性驱动装置,直接将电能转化成直线运动机械能,无需任何中间转换机构,主要用于高速、高精度、高响应的位移执行操作。它的基本原理近似于扬声器(喇叭)中的永久磁铁应用,线圈被包含在磁铁壳中,只要向线圈供电,电磁力就得以产生。“音圈执行器”正是由此得名。
02工作原理
音圈执行器的工作原理基于安培力(即洛伦兹力)效应:当通电导体置于磁场中时,会受到磁场作用力 F 。该力的大小取决于磁感应强度 B (磁场强度)、电流 I 、导体的有效长度 L ,以及磁场与电流的方向。如果共有 N 根长度为 L 的导线放置在磁场中,则导线所受的总力可表示为:F=B×L×I×N
03内部结构
同茂音圈执行器基本结构:高性能磁铁+移动线圈+光栅尺+伺服电机&编码器+真空管+电气接口+电缆
永磁体:位置固定,提供恒定的磁场,使音圈产生受控运动
音圈:通电后在磁场中运动,产生电磁力,实现位移控制
04同茂音圈执行器
同茂音圈执行器产品包含TMEC系列圆柱型音圈电机、TMEH轴式音圈电机、TMEP平板型音圈电机、TMES矩型音圈电机、TMER摆角音圈电机、TMPT系列音圈电机平台模组。
同茂音圈电机具有结构简单,体积小,特别适合用在一些狭小的空间;音圈电机具有高频响应、高精度的特点,适合用于短行程的闭环伺服应用;它响应速度快(毫秒级),本身动子重量小,因而可以达到很高的加速度,可以做高速振荡往复运动(可达几十赫兹);音圈电机动子与定子为磁悬浮结构,相对运动无接触,无摩擦,噪音低,无需换向装置,力特性好,控制方便可靠,免维护,长寿命;
05优势技术:“软着陆”
智能“软着陆”,指在速度模式下,精密控制执行器的直线轴,以最小的力度,柔和地接触目标物体表面,同时持续地监控位置误差,一旦接触到物体表面时,位置误差增大到预先设置的值时,电机执行轴就会保持在物体表面那个位置。
音圈电机精准力控软着陆,降低损耗。同茂直线旋转电机带有“软着陆”功能,搭配小推力常数音圈电机可实现±1g以内的稳定力度控制,支持速度、加速度及力度控制的程序化设定,使贴装头能够以非常精准的压力触碰芯片表面,降低损耗;采用中空Z轴设计,预留气管接口,真空吸取、即插即用,并可根据元件结构及特性提供定制化服务。
精密导轨光栅高精度对位、贴片,保证良率。微米级光栅位置反馈,获取精准数据,±0.01N力控精度,±2μm直线重复定位精度,±0.01°旋转重复定位精度,径向偏摆小于10μm,编码器分辨率标准1μm,可在高速运行状态下仍稳定输出,提升良率及可靠性。
06同茂音圈电机方案VS传统方案
以芯片封装为例,传统芯片拾取机构接触芯片时,速度过快、接触力过大,过度按压芯片造成芯片的损坏,从而大大影响了芯片贴装的良率及效率。
06应用案例
易损元件柔性取放同茂的音圈执行器,可提供精准的“直线+旋转”运动,配合“软着陆”功能,能够以±5g的力去触碰精密组件,保护组件不受损坏,如芯片封装、摄像头模组组装。
3C电子产品检测应用于3C电子行业的手机、平板电脑、智能手表屏幕等触控面板检测、键盘测试、开关检测等。
新能源电池厚度测量通过程序设定好推力、速度,柔性地推压电池包,当达到设定的力度后,测量位置并输出电池包厚度。大寰机器人的音圈执行器的高稳定、高频长寿命特性,能够使检测长期、高效、精准、稳定执行。
微型电子零件组装微型电子零部件,对生产组装要求极高,如摄像头模组组装。大寰机器人的音圈线性旋转执行器±5g的精确力控和软着陆有效防止零件损坏;±0.02°的旋转重复定位精度,确保定位组装的准确,提高整体组装生产的良率。
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