En röstspoleaktuator, även känd som en icke-kommuterad linjär DC-aktuator, är en typ av linjärmotor med direktdrift. Namnet ”röstspole” kommer från en av dess historiskt sett första tillämpningar: att vibrera papperskonen i en högtalare. De används för närvarande för ett brett spektrum av tillämpningar, bland annat för att förflytta mycket större massor. Den består av ett permanent magnetfält (permanentmagneter och järnstål) och en spole. Den ström som flyter genom spoleaggregatet interagerar med det permanenta magnetfältet och genererar en kraftvektor vinkelrätt mot strömriktningen. Kraftvektorn kan vändas genom att ändra polariteten på strömmen som flyter genom spolen.
En icke-kommuterad linjär likströmsaktuator, vanligen kallad röstspole, har en förskjutning på upp till 5 tum, medan de flesta aktuatorer har en förskjutning på upp till 2 tum. Röstspolar finns i olika storlekar, från enheter som genererar några uns kraft till andra som genererar flera hundra pund kraft. Dessutom kan röstspoleaktuatorer förflytta sig i båda riktningarna, ha en konstant kraft över slaglängden och kan användas antingen för tillämpningar med öppen loop eller tillämpningar med sluten loop för position eller kraft.
En röstspoleaktuator genererar en kraft baserad på en interaktion mellan strömförande ledare i ett permanent magnetfält. Den kraft som genereras av röstspolen är proportionell mot tvärprodukten av den ström som flyter genom spolen och det magnetiska flödet i det permanenta magnetfältet, vilket dikteras av Lorentz kraftsekvation:
- F = B × I
- F= Kraft (lbs eller N)
- B = Flödestäthet (Tesla)
- I = Ström (Ampere)
Den kraft som genereras är relativt konstant under hela ställdonets slaglängd, med smärre minskningar av kraften i början och slutet av slaget.
Endera spoleaggregatet eller det permanenta magnetfältet kan användas som den rörliga delen i ett röstspoleaktuator.
Rörlig spole
Röstspoleaktuatorer finns i en mängd olika förpackningar. Standardtypen, som de flesta känner till, är ställdon av typen rörlig spole. Dessa innefattar vanligtvis en spole som är lindad runt en spole – som kan tillverkas av många icke-magnetiska material – som rör sig in och ut ur ett permanent magnetfält som består av ett stålhölje med ett koncentriskt permanentmagnetaggregat i mitten.
Bilden ovan är standardtypen av röstspoleaktuatorer med en rörlig spole.
Moving Magnet
En annan vanlig typ av aktuator skulle vara designen med rörlig magnet, där spolen är fast och magnetsenheten rör sig. Denna konstruktionsförändring skulle förhindra rörliga ledningar under drift. Paketet fungerar på samma sätt, men i stället för en exponerad spole som rör sig in och ut ur magnetaggregatet använder den rörliga magnetstilen en ”kolv” med permanent magnetfältaggregat som rör sig inuti ett cylindriskt spolrör. Denna stil kommer ofta med det permanenta fältet monterat på en axel, och slutstycken som innehåller lager så att denna stil oftast levereras med ett integrerat lagersystem.
