Un actuator cu bobină de voce, cunoscut și sub numele de actuator liniar de curent continuu necomutat, este un tip de motor liniar cu acționare directă. Denumirea de „bobină vocală” provine de la una dintre primele sale aplicații istorice: vibrarea conului de hârtie al unui difuzor. În prezent, acestea sunt utilizate pentru o gamă largă de aplicații, inclusiv pentru deplasarea unor mase mult mai mari. Se compune dintr-un ansamblu de câmp magnetic permanent (magneți permanenți și oțel feros) și un ansamblu de bobină. Curentul care circulă prin ansamblul bobinei interacționează cu câmpul magnetic permanent și generează un vector de forță perpendicular pe direcția curentului. Vectorul de forță poate fi inversat prin schimbarea polarității curentului care circulă prin bobină.
Un actuator liniar de curent continuu necomutat, denumit în mod obișnuit bobină vocală, este capabil de o deplasare de până la 5 inch, în timp ce majoritatea actuatorilor au deplasări de până la 2 inch. Bobinele vocale sunt disponibile într-o gamă largă de dimensiuni, de la dispozitive care generează câteva uncii de forță, până la altele care generează câteva sute de livre de forță. În plus, actuatoarele cu bobină vocală se pot deplasa bidirecțional, au o forță constantă pe toată cursa și pot fi utilizate fie pentru aplicații în buclă deschisă, fie pentru aplicații de poziție sau forță în buclă închisă.
Un actuator cu bobină vocală generează o forță bazată pe interacțiunea conductorilor purtători de curent într-un câmp magnetic permanent. Forța generată de bobina vocală este proporțională cu produsul încrucișat al curentului care circulă prin bobină și al fluxului magnetic din câmpul magnetic permanent, așa cum este dictat de ecuația forței lui Lorentz:
- F = B × I
- F= Forța (lbs sau N)
- B = Densitatea fluxului (Tesla)
- I = Curentul (Amperi)
Forța generată este relativ constantă pe întreaga cursă a dispozitivului de acționare, cu scăderi minore ale forței la începutul și la sfârșitul cursei.
Atât ansamblul bobinei, cât și ansamblul câmpului magnetic permanent pot fi folosite ca element mobil într-un actuator cu bobină vocală.
Bobină mobilă
Actuatoarele cu bobină vocală vin într-o varietate de pachete. Tipul standard, cu care majoritatea oamenilor sunt familiarizați, sunt actuatoarele de tip bobină mobilă. Acestea implică, de obicei, o bobină înfășurată în jurul unei bobine – care poate fi făcută din multe materiale nemagnetice – care se mișcă în și dinspre un ansamblu de câmp magnetic permanent format dintr-o carcasă de oțel cu un ansamblu de magneți permanenți concentrici în mijloc.
Imaginea de mai sus reprezintă tipul standard de actuatori cu bobină mobilă.
Moving Magnet
Un alt tip comun de actuator ar fi designul cu magnet mobil, în care bobina este fixă și ansamblul magnetic se mișcă. Această schimbare de construcție ar împiedica deplasarea cablurilor în timpul funcționării. Pachetul funcționează în mod similar, dar în loc de o bobină expusă care se mișcă în interiorul și în afara ansamblului magnetic, stilul cu magnet mobil utilizează un „piston” al ansamblului de câmp magnetic permanent care se mișcă în interiorul unui tub cilindric al bobinei. Acest stil vine adesea cu ansamblul de câmp permanent atașat la un arbore și cu capace de capăt care conțin rulmenți, astfel încât acest stil este cel mai frecvent furnizat cu un sistem integrat de rulmenți.
Amagnetul mobil este tipul comun de actuatoare cu bobină vocală.
Există variații ale ambelor modele comune ale ambelor modele de actuatoare care permit o geometrie unică și integrarea actuatoarelor cu bobină vocală în mai multe aplicații.
Câteva exemple de personalizări disponibile sunt:
- Lățimi radiale mari, astfel încât bobina mobilă să poată fi utilizată în aplicații cu rotație limitată
- Proiecte care operează intenționat motorul cu bobină mobilă într-un arc de cerc (denumite în mod obișnuit actuator cu bobină mobilă rotativă)
- Utilizarea materialelor cu degazare redusă pentru a permite utilizarea în medii de vid
- Integrarea dispozitivelor de reacție pentru controlul în buclă închisă
Vantajele actuatoarelor cu bobină vocală
Actuatoarele cu bobină vocală sunt utilizate de obicei în aplicații de focalizare, sistemele oscilatorii, înclinarea oglinzilor și controlul poziției în miniatură. Printre avantajele lor se numără proiectarea și construcția simplă, o histerezis scăzută, dimensiuni reduse pentru o amprentă de proiectare mai eficientă, accelerații mari și lipsa de angrenare sau de comutare.
Mark Wilson este proprietarul H2W Technologies, Inc. Compania este dedicată proiectării și fabricării de produse de mișcare liniară și rotativă care sunt utilizate în industria de control al mișcării.
.