Un actionneur à bobine mobile, également connu sous le nom d’actionneur linéaire DC non-commuté, est un type de moteur linéaire à entraînement direct. Le nom « bobine mobile » vient de l’une de ses premières applications historiques : faire vibrer le cône en papier d’un haut-parleur. Ils sont actuellement utilisés pour une large gamme d’applications, y compris le déplacement de masses beaucoup plus importantes. Elle se compose d’un assemblage de champ magnétique permanent (aimants permanents et acier ferreux) et d’un assemblage de bobine. Le courant qui circule dans l’ensemble de bobines interagit avec le champ magnétique permanent et génère un vecteur de force perpendiculaire à la direction du courant. Le vecteur de force peut être inversé en changeant la polarité du courant circulant dans la bobine.
Un actionneur linéaire à courant continu non-commuté, généralement appelé bobine mobile, est capable d’un déplacement allant jusqu’à 5 po, alors que la plupart des actionneurs ont des déplacements allant jusqu’à 2 po. Les bobines vocales existent en différentes tailles, depuis les dispositifs qui génèrent une force de quelques onces jusqu’à d’autres qui génèrent une force de plusieurs centaines de livres. En outre, les actionneurs à bobine vocale peuvent se déplacer de manière bidirectionnelle, ont une force constante sur la course et peuvent être utilisés soit pour des applications en boucle ouverte, soit pour des applications de position ou de force en boucle fermée.
Un actionneur à bobine vocale génère une force basée sur une interaction de conducteurs porteurs de courant dans un champ magnétique permanent. La force générée par la bobine vocale est proportionnelle au produit croisé du courant traversant la bobine et du flux magnétique dans le champ magnétique permanent, comme dicté par l’équation de force de Lorentz :
- F = B × I
- F= Force (lbs ou N)
- B = Densité de flux (Tesla)
- I = Courant (Amps)
La force générée est relativement constante tout au long de la course de l’actionneur, avec des diminutions mineures de la force au début et à la fin de la course.
L’ensemble de la bobine ou l’ensemble du champ magnétique permanent peut être utilisé comme élément mobile dans un actionneur à bobine vocale.
Bobine mobile
Les actionneurs à bobine vocale se présentent sous différents emballages. Le type standard, avec lequel la plupart des gens sont familiers, sont les actionneurs de type bobine mobile. Ceux-ci impliquent généralement une bobine enroulée autour d’une bobine – qui peut être faite de nombreux matériaux non magnétiques – qui se déplace dans et hors d’un ensemble de champ magnétique permanent constitué d’un boîtier en acier avec un ensemble d’aimants permanents concentriques au milieu.
L’image ci-dessus est le type standard d’actionneurs à bobine mobile.
Moving Magnet
Un autre type commun d’actionneur serait la conception à aimant mobile, où la bobine est fixe et l’assemblage d’aimant se déplace. Ce changement de construction permettrait d’éviter le déplacement des fils pendant le fonctionnement. L’ensemble fonctionne de manière similaire, mais au lieu d’une bobine exposée qui se déplace dans et hors de l’assemblage d’aimant, le style d’aimant mobile utilise un « piston » d’assemblage de champ magnétique permanent se déplaçant à l’intérieur d’un tube de bobine cylindrique. Ce style est souvent livré avec l’ensemble de champ permanent fixé à un arbre, et des embouts contenant des roulements, de sorte que ce style est le plus souvent fourni avec un système de roulement intégré.
L’aimant mobile est le type commun d’actionneurs à bobine mobile.
Il existe des variations sur les deux conceptions communes de l’une ou l’autre conception d’actionneur qui permettent une géométrie unique, et l’intégration d’actionneurs à bobine mobile dans plusieurs applications.
Plusieurs exemples de personnalisations disponibles sont :
- Grands jeux radiaux afin que la bobine vocale puisse être utilisée dans des applications à rotation limitée
- Des conceptions qui font fonctionner intentionnellement le moteur de la bobine vocale dans un arc (communément appelé actionneur rotatif à bobine vocale)
- Utilisation. matériaux à faible dégazage pour permettre une utilisation dans des environnements sous vide
- Intégration de dispositifs de rétroaction pour un contrôle en boucle fermée
Avantages des actionneurs à bobine vocale
Les actionneurs à bobine vocale sont généralement utilisés dans les applications de focalisation, les systèmes oscillatoires, l’inclinaison de miroirs et le contrôle de position miniature. Leurs avantages comprennent une conception et une construction simples, une faible hystérésis, une taille réduite pour une empreinte de conception plus efficace, des accélérations élevées et une absence de cogging ou de commutation.
Mark Wilson est le propriétaire de H2W Technologies, Inc. L’entreprise se consacre à la conception et à la fabrication de produits de mouvement linéaire et rotatif qui sont utilisés dans l’industrie du contrôle du mouvement.
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