ボイスコイルアクチュエーターとは?

ボイスコイルアクチュエータは、非整流型 DC リニアアクチュエータとも呼ばれ、ダイレクトドライブ リニアモータの一種です。 ボイスコイル」という名前は、歴史的に最初のアプリケーションの1つである、スピーカのペーパーコーンの振動に由来しています。 現在では、より大きな質量を動かすなど、幅広い用途で使用されている。 永久磁場アセンブリ(永久磁石と鉄鋼)とコイルアセンブリで構成されている。 コイルアセンブリを流れる電流は永久磁場と相互作用し、電流の方向に垂直な力ベクトルを発生させる。

一般的にボイスコイルと呼ばれる非整流式DCリニアアクチュエータは、ほとんどのアクチュエータの変位が2インチまでであるのに対し、最大5インチの変位が可能です。 ボイスコイルは、数オンスの力を発生させるものから、数百ポンドの力を発生させるものまで、さまざまなサイズがある。 さらに、ボイスコイルアクチュエーターは双方向に動くことができ、ストロークにわたって一定の力を持ち、開ループアプリケーションまたは閉ループの位置や力のアプリケーションのいずれにも使用できます。

ボイスコイルアクチュエーターは、永久磁界中の通電導体の相互作用に基づいて力を発生します。 ボイスコイルによって生成される力は、ローレンツの力の方程式によって指示されるように、コイルを流れる電流と永久磁界の磁束の積に比例します。

  • F = B × I
    • F = 力 (lbs or N)
    • B = 磁束密度 (Tesla)
    • I = 電流 (Amps)

発生する力は、ストロークの最初と最後に力がわずかに減少しますが、アクチュエータのストロークを通して比較的一定に保たれています。

ボイスコイルアクチュエータの可動部材として、コイルアセンブリまたは永久磁界アセンブリのいずれかを使用できます。

Moving Coil

ボイスコイルアクチュエータには、さまざまなパッケージがあります。 一般的によく知られているのは、ムービングコイルタイプのアクチュエータです。 ボビンに巻かれたコイルは、多くの非磁性材料で作ることができ、中央に同心の永久磁石アセンブリを持つスチール・ハウジングからなる永久磁場アセンブリの中を出たり入ったりするのが一般的です。

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上の画像は、ムービングコイル付きのボイスコイルアクチュエータの標準タイプです。

Moving Magnet

Another common type of actuator would be the moving magnet design, where the coil is fixed and magnet assemblies moves. この構造変更により、動作中にリード線が移動するのを防ぐことができます。 パッケージは同様に動作しますが、磁石アセンブリに出入りする露出したコイルの代わりに、ムービング・マグネット・スタイルでは、円筒形のコイル・チューブの中を動く永久磁場アセンブリ「ピストン」を使用します。 このスタイルは、しばしばシャフトに取り付けられた永久磁場アセンブリと、このスタイルが最も一般的に統合されたベアリングsystem.

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The moving magnet is the common type of voice coil actuators.

There are variations on both common design of either actuator design that allow for unique geometry, and the integration of voice coil actuators into several applications.The way is a consistent consistent type of voice coil actuatorsは、シャフトに取り付けられて、エンドキャップはベアリングを含んでいます。

利用可能なカスタマイズの例をいくつか挙げます。

  • ボイスコイルを制限された回転用途で使用できるように、半径方向のクリアランスを大きくする
  • ボイスコイルモーターを意図的に円弧状に動作させる設計(一般にロータリーボイスコイルアクチュエーターと呼ばれる)
  • ボイスコイルを使用する。 真空環境での使用を可能にする低アウトガス材料
  • 閉ループ制御のためのフィードバック装置の統合

ボイスコイルアクチュエータの利点

ボイスコイルアクチュエータは通常焦点用途で使用されます。 振動系、ミラーチルト、微小位置制御など。 その利点は、シンプルな設計と構造、低いヒステリシス、より効率的な設計フットプリントのための小型化、高い加速度、コギングや整流の欠如などです。 同社は、モーションコントロール業界で使用されるリニアおよびロータリーモーション製品の設計と製造に専念しています。

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