A hangtekercses működtető, más néven nem kommutált egyenáramú lineáris működtető, a közvetlen meghajtású lineáris motorok egy típusa. A “hangtekercs” elnevezés az egyik történelmileg első alkalmazásáról származik: a hangszóró papírkúpjának rezgésbe hozásáról. Jelenleg számos alkalmazásban használják őket, többek között sokkal nagyobb tömegek mozgatására. Egy állandó mágneses mezőegységből (állandó mágnesek és vasacél) és egy tekercsegységből áll. A tekercsegységen átfolyó áram kölcsönhatásba lép az állandó mágneses térrel, és az áram irányára merőleges erővektort hoz létre. Az erővektor megfordítható a tekercsen átfolyó áram polaritásának megváltoztatásával.
A nem kommutált egyenáramú lineáris aktuátor, amelyet általában hangtekercsnek neveznek, akár 5 hüvelyk elmozdulásra is képes, míg a legtöbb aktuátor legfeljebb 2 hüvelyk elmozdulásra képes. A hangtekercsek különböző méretűek, a néhány uncia erőt előállító eszközöktől a több száz fontnyi erőt előállító eszközökig. Ezen túlmenően a hangtekercs-aktuátorok kétirányú mozgást végezhetnek, a löket alatt állandó erővel rendelkeznek, és nyílt hurkú alkalmazásokhoz vagy zárt hurkú pozíció- vagy erőalkalmazásokhoz egyaránt használhatók.
A hangtekercs-aktuátor az áramvezető vezetők állandó mágneses mezőben való kölcsönhatásán alapuló erőt generál. A hangtekercs által generált erő arányos a tekercsen átfolyó áram és az állandó mágneses mezőben lévő mágneses fluxus kereszteződésével, ahogyan azt a Lorentz-féle erőegyenlet diktálja:
- F = B × I
- F= Erő (font vagy N)
- B = Fluxussűrűség (Tesla)
- I = Áram (Amper)
A létrehozott erő viszonylag állandó az aktuátor teljes lökete alatt, kisebb erőcsökkenéssel a löket elején és végén.
A hangtekercses aktuátorban mozgó tagként vagy a tekercsegység vagy az állandó mágneses mezőegység használható.
Mozgó tekercs
A hangtekercses aktuátorok különböző csomagokban kaphatók. A standard típus, amelyet a legtöbben ismernek, a mozgó tekercs típusú működtetők. Ezek jellemzően egy orsó köré tekert tekercset tartalmaznak – amely számos nem mágneses anyagból készülhet -, amely egy acélházból álló állandó mágneses mezőegységben mozog, amelynek közepén egy koncentrikus állandó mágneses egység található.
A fenti képen a hangtekercses aktuátorok standard típusa látható mozgó tekerccsel.
Mozgó mágnes
A másik gyakori aktuátortípus a mozgó mágneses kialakítás lenne, ahol a tekercs rögzített és a mágneses egység mozog. Ez a konstrukcióváltás megakadályozná a vezetékek mozgását működés közben. A csomag hasonlóan működik, de a mágnesszerelvénybe be- és kimozduló, szabadon álló tekercs helyett a mozgó mágneses típus egy hengeres tekercscsőben mozgó állandó mágneses mezővel rendelkező “dugattyút” használ. Ez a stílus gyakran egy tengelyhez rögzített állandó mezőegységgel és csapágyakat tartalmazó végsapkákkal érkezik, így ezt a stílust leggyakrabban integrált csapágyrendszerrel szállítják.
A mozgó mágnes a hangtekercses aktuátorok közös típusa.
Változatai vannak mindkét közös kialakítású aktuátor kialakításának, amelyek lehetővé teszik az egyedi geometriát és a hangtekercses aktuátorok integrálását több alkalmazásba.
A rendelkezésre álló testreszabásokra néhány példa:
- Nagy radiális hézagok, hogy a hangtekercs korlátozott forgású alkalmazásokban is használható legyen
- Kialakítások, amelyek szándékosan ívben működtetik a hangtekercs-motort (általában forgó hangtekercs-aktuátornak nevezik)
- Azzal, hogy alacsony gázkibocsátású anyagok, amelyek lehetővé teszik a vákuumkörnyezetben való használatot
- A visszacsatoló eszközök integrálása a zárt hurkú vezérléshez
A hangtekercs-aktuátorok előnyei
A hangtekercs-aktuátorokat jellemzően fókuszáló alkalmazásokban használják, Oszcillációs rendszerek, tükördöntés és miniatűr pozíciószabályozás. Előnyeik közé tartozik az egyszerű tervezés és kivitelezés, az alacsony hiszterézis, a kisebb méret a hatékonyabb tervezési helyigény, a nagy gyorsulások, valamint a fogaskerekek és a kommutáció hiánya.
Mark Wilson a H2W Technologies, Inc. tulajdonosa. A vállalat a mozgásvezérlő iparban használt lineáris és forgó mozgástermékek tervezésével és gyártásával foglalkozik.
