Um actuador de bobina de voz, também conhecido como actuador linear DC não comutado, é um tipo de motor linear de accionamento directo. O nome “bobina de voz” vem de uma das suas primeiras aplicações históricas: vibrar o cone de papel de um alto-falante. Actualmente são utilizados para uma vasta gama de aplicações, incluindo a movimentação de massas muito maiores. É composto por um conjunto de campo magnético permanente (ímãs permanentes e aço ferroso) e um conjunto de bobina. A corrente que passa pelo conjunto da bobina interage com o campo magnético permanente e gera um vetor de força perpendicular à direção da corrente. O vetor de força pode ser revertido alterando a polaridade da corrente que flui através da bobina.
Um atuador linear DC não comutado, normalmente referido como uma bobina de voz, é capaz de um deslocamento de até 5 pol., enquanto a maioria dos atuadores tem deslocamentos de até 2 pol. As bobinas de voz vêm em vários tamanhos, desde dispositivos que geram algumas onças de força, até outros que geram várias centenas de libras de força. Além disso, os atuadores de bobina de voz podem se mover bidirecionalmente, ter uma força constante sobre o curso, e podem ser usados tanto para aplicações em loop aberto quanto em loop fechado ou aplicações de força.
Um atuador de bobina de voz gera uma força baseada em uma interação de condutores condutores de corrente em um campo magnético permanente. A força gerada pela bobina de voz é proporcional ao produto transversal da corrente que flui através da bobina e do fluxo magnético no campo magnético permanente, como ditado pela equação de força de Lorentz:
- F = B × I
- F= Força (lbs ou N)
- B = Densidade do fluxo (Tesla)
- I = Corrente (Amps)
A força gerada é relativamente constante ao longo do curso do atuador, com pequenas diminuições de força no início e no fim do curso.
O conjunto da bobina ou o conjunto do campo magnético permanente pode ser usado como membro móvel em um atuador de bobina de voz.
Moving Coil
Acionadores de bobina de voz vêm em uma variedade de pacotes. O tipo padrão, com o qual a maioria das pessoas está familiarizada, são atuadores do tipo bobina móvel. Estes normalmente envolvem uma bobina enrolada em torno de uma bobina – que pode ser feita de muitos materiais não magnéticos – que se move para dentro e para fora de um conjunto de campo magnético permanente que consiste de uma carcaça de aço com um conjunto de ímã concêntrico permanente no meio.
A imagem acima é o tipo padrão de atuadores de bobina de voz com uma bobina móvel.
Moving Magnet
Um outro tipo comum de atuador seria o desenho do ímã móvel, onde a bobina é fixa e o conjunto do ímã se move. Esta mudança de construção impediria o movimento dos cabos durante a operação. O conjunto funciona de forma semelhante, mas em vez de uma bobina exposta que se move para dentro e para fora do conjunto do ímã, o tipo de ímã em movimento utiliza um “pistão” do conjunto de campo magnético permanente que se move dentro de um tubo cilíndrico da bobina. Esse estilo freqüentemente vem com o conjunto de campo permanente preso a um eixo, e tampas terminais contendo rolamentos, de modo que esse estilo é mais comumente fornecido com um sistema de rolamentos integrados.
O ímã móvel é o tipo comum de atuadores de bobina de voz.
Existem variações em ambos os projetos comuns de ambos os projetos de atuadores que permitem uma geometria única, e a integração de atuadores de bobina de voz em diversas aplicações.
Existem alguns exemplos de customizações disponíveis:
- Largas folgas radiais grandes para que a bobina de voz possa ser usada em aplicações de rotação limitada
- Designs que operam intencionalmente o motor da bobina de voz em um arco (comumente referido como atuador de bobina de voz rotativa)
- Utilização materiais de baixa emissão de gases para permitir o uso em ambientes de vácuo
- Integração de dispositivos de feedback para controle em malha fechada
Vantagens dos Atuadores de Bobina de Voz
Atuadores de bobina de voz são tipicamente usados em aplicações de focalização, sistemas oscilatórios, inclinação dos espelhos e controle de posição em miniatura. Suas vantagens incluem design e construção simples, baixa histerese, tamanho pequeno para um design mais eficiente, altas acelerações e falta de engrenagem ou comutação.
Mark Wilson é o proprietário da H2W Technologies, Inc. A empresa dedica-se ao projeto e fabricação de produtos de movimento linear e rotativo que são usados na indústria de controle de movimento.
