搖臂式音圈電機(jī)的研究.pdf

1、音圈電機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置。其體積小、重量輕、定位精確；現(xiàn)代精密定位系統(tǒng)、磁盤驅(qū)動(dòng)器和光盤驅(qū)動(dòng)器的磁頭傳動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)都采用搖臂式音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)。搖臂式音圈電機(jī)較傳統(tǒng)方式有明顯優(yōu)勢(shì)，如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無磨損、噪聲低、速度快，且采用永磁體勵(lì)磁。目前世界燒結(jié)釹鐵硼材料的60％以上用于計(jì)算機(jī)軟硬盤及光盤驅(qū)動(dòng)器的VCM組件，作為尋道和聚焦機(jī)構(gòu)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置。 本文主要研究搖臂式音圈電機(jī)磁場(chǎng)分布和控

2、制策略，具體內(nèi)容如下： 回顧音圈電機(jī)的研究歷史、發(fā)展現(xiàn)狀和主要應(yīng)用，介紹音圈電機(jī)的研究背景和現(xiàn)狀。介紹VCM的分類和工作原理，著重討論搖臂式音圈電機(jī)的三維磁場(chǎng)分布；從電機(jī)電磁場(chǎng)的基本理論出發(fā)，采用有限元軟件，結(jié)合實(shí)際樣例(昆騰3.5’英寸系列硬盤驅(qū)動(dòng)器中音圈電機(jī))，對(duì)SA-VCM進(jìn)行建模和仿真，結(jié)合設(shè)計(jì)VCM應(yīng)當(dāng)遵循的原則，提出了若干結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面的建議。 文中介紹了硬盤中搖臂式音圈電機(jī)的兩種控制策略：模擬電流控制和數(shù)

3、字電壓控制；模擬電流控制是現(xiàn)在比較成熟的技術(shù)；數(shù)字電壓控制技術(shù)正在理論研究和探討階段。數(shù)字電壓驅(qū)動(dòng)器主要由PWM電源、輸入端前置濾波器、反電動(dòng)勢(shì)前饋補(bǔ)償環(huán)節(jié)等組成。本文詳細(xì)闡述了數(shù)字電壓控制的原理，系統(tǒng)方框圖，電機(jī)參數(shù)變化對(duì)控制器設(shè)計(jì)的影響。PWM電源對(duì)實(shí)現(xiàn)數(shù)字電壓的控制至關(guān)重要，文中其做了一些介紹。由于SA-VCM線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)控制精度有很大影響，并且硬盤中音圈電機(jī)線圈電阻隨溫度變化大約有±30％的變化，本文提出了一種基于擴(kuò)展卡爾曼濾