一种动磁式音圈电机、控制系统及方法与流程

本发明涉及音圈电机，特别是指一种动磁式音圈电机、控制系统及方法。

背景技术：

1、音圈电机是一种特殊形式的直接驱动电机，直接驱动就是在驱动系统控制下将直驱电机直接连接到负载上，实现对负载的直接驱动，具有结构简单、体积小、速度高、加速快、响应迅速等特性。音圈电机运动形式可以为直线形式或者圆弧形式。随着对高速、高精度、定位系统性能要求的提高和音圈电机技术的迅速发展，音圈电机不仅被广泛用在磁盘、激光唱片、定位等精密定位系统中，在许多不同形式的高加速、高频激励上也得到广泛应用。如光学系统中透镜的定位、聚焦、机械工具的多坐标定位平台，医学装置中精密电子管、真空管控制，在柔性机器人中，为使末端执行器快速精确定位，还可以用音圈电机来有效地抑制振动。

2、音圈电机主要由永磁体和线圈组成，现有的运动方式一般以线圈运动（动圈）为主，如果要实现线圈的直线往复运动，还需要直线导轨等零件做成支撑导向模组的形式，存在零件多，装配耗时，结构不精简，成本高等缺点。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的实例提供一种动磁式音圈电机、控制系统及方法，实现一种结构体积小，安装方便，永磁体少，成本低的动磁式音圈电机，提高现有音圈电机控制系统的传输速率、可靠性和抗干扰性。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种动磁式音圈电机，包括：

4、主轴；

5、环绕所述主轴滑动设置的磁性动子；

6、环绕所述磁性动子设置的定子，所述定子与所述磁性动子具有预设间隙；

7、与所述主轴一端固定连接的第一端盖；

8、与所述主轴另一端固定连接的第二端盖；

9、所述定子通电后产生的磁场与所述磁性动子的磁场相互作用产生的推力，推动所述磁性动子沿所述主轴在所述第一端盖和所述第二端盖之间往复运动。

10、可选的，所述磁性动子包括：

11、滑动套设于所述主轴的连接柱；

12、环绕所述连接柱固定连接的永磁体，所述连接柱固定内嵌在所述永磁体内部。

13、可选的，所述定子包括：

14、固定于所述第一端盖和所述第二端盖之间的骨架；

15、缠绕在所述骨架上的第一线圈和第二线圈。

16、可选的，所述第一线圈和所述第二线圈是由漆包线通过绕线机卷绕在所述骨架上。

17、可选的，所述动磁式音圈电机还包括：

18、环绕所述定子固定连接的筒套；

19、环绕所述主轴一端设置，与所述第一端盖固定连接的第一缓冲垫；

20、环绕所述主轴另一端设置，与所述第二端盖固定连接的第二缓冲垫；

21、固定设置于所述第二端盖外侧的电路板，所述电路板与所述定子电连接。

22、本发明的实施例还提供一种动磁式音圈电机的控制系统，包括：

23、如上所述的动磁式音圈电机；所述系统还包括：

24、上位机；

25、与所述上位机通信连接的主站卡；

26、与所述主站卡通信连接的电机驱动器；

27、所述动磁式音圈电机与所述电机驱动器通信连接；所述上位机用于产生控制指令，将所述控制指令经由所述主站卡发送至所述电机驱动器，使得所述电机驱动器根据所述控制指令控制所述动磁式音圈电机处于工作状态，所述动磁式音圈电机的定子通电后产生的磁场与所述磁性动子的磁场相互作用产生的推力，推动所述磁性动子沿所述主轴在所述第一端盖和所述第二端盖之间往复运动，所述电机驱动器将所述动磁式音圈电机的状态参数反馈给所述主站卡，经由所述主站卡将所述状态参数反馈至所述上位机。

28、可选的，所述动磁式音圈电机的控制系统中，所述电机驱动器的前端电连接有第一终端电阻，所述电机驱动器的后端还电连接有第二终端电阻。

29、可选的，所述电机驱动器包括：

30、第一放大器，所述第一放大器的反相输入端与第一电阻电连接，非反相输入端与第二电阻电连接，输出端与第三电阻电连接；

31、第四电阻两端分别与所述第二电阻和所述第三电阻电连接，第一限压二极管和第一电容的两端分别与所述第一放大器输出端和电路负极电连接；

32、第二放大器，所述第二放大器的反相输入端与所述第三电阻电连接，非反相输入端与第六电阻电连接，正极端与第二电容和第三电容电连接，负极端与第四电容和第五电容电连接，输出端与第五电阻电连接；

33、场效应管，所述场效应管的栅极与第五电阻电连接，漏极与第六电阻和第二限压二极管电连接，源极与所述第二限压二极管及电源开关电连接；

34、控制信号从所述主站卡接入数据转换接口dac，经过所述第一放大器放大两倍，由所述第一限压二极管将电压限制在预设值内。

35、本发明的实施例还提供一种动磁式音圈电机的控制方法，应用于如上所述的动磁式音圈电机，所述方法包括：

36、接收控制指令；

37、根据所述控制指令控制动磁式音圈电机处于工作状态，所述动磁式音圈电机的工作状态包括：所述动磁式音圈电机的定子通电后产生的磁场与所述磁性动子的磁场相互作用产生的推力，推动所述磁性动子沿所述主轴在所述第一端盖和所述第二端盖之间往复运动；所述动磁式音圈电机的状态参数包括电流波形、振动频率和振动幅度。

38、可选的，所述振动频率通过以下方法控制：

39、使用所述动磁式音圈电机自感系数和回路电阻，获得在所述电压下所述动磁式音圈电机的工作电流；根据所述工作电流以及所述动磁式音圈电机两端的电压控制所述动磁式音圈电机振动频率。

40、本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

41、本发明的上述方案，通过设置主轴；环绕所述主轴滑动设置的磁性动子；环绕所述磁性动子设置的定子，所述定子与所述磁性动子具有预设间隙；与所述主轴一端固定连接的第一端盖；与所述主轴另一端固定连接的第二端盖；所述定子通电后产生的磁场与所述磁性动子的磁场相互作用产生的推力，推动所述磁性动子沿所述主轴在所述第一端盖和所述第二端盖之间往复运动。从而提供一种无需直线导轨等零件做支撑导向，零件精简，装配简便，体积小，成本低的动磁式音圈电机，同时提供一种传输速率高、可靠性稳定、抗干扰性强的动磁式音圈电机控制系统。

技术特征：

1.一种动磁式音圈电机，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的动磁式音圈电机，其特征在于，所述磁性动子（1）包括：

3.根据权利要求1所述的动磁式音圈电机，其特征在于，所述定子（2）包括：

4.根据权利要求3所述的动磁式音圈电机，其特征在于，所述第一线圈（22）和所述第二线圈（23）是由漆包线通过绕线机卷绕在所述骨架（21）上。

5.根据权利要求1所述的动磁式音圈电机，其特征在于，还包括：

6.一种动磁式音圈电机的控制系统，其特征在于，包括：如权利要求1至5任一项所述的动磁式音圈电机；所述系统还包括：

7.根据权利要求6所述的动磁式音圈电机的控制系统，其特征在于，所述电机驱动器的前端电连接有第一终端电阻（r1），所述电机驱动器的后端还电连接有第二终端电阻（r2）。

8.根据权利要求6所述的动磁式音圈电机的控制系统，其特征在于，所述电机驱动器包括：

9.一种动磁式音圈电机的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至5任一项所述的动磁式音圈电机，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的动磁式音圈电机的控制方法，其特征在于，所述振动频率通过以下方法控制：

技术总结本发明提供一种动磁式音圈电机、控制系统及方法，动磁式音圈电机包括：主轴；环绕所述主轴滑动设置的磁性动子；环绕所述磁性动子设置的定子，所述定子与所述磁性动子具有预设间隙；与所述主轴一端固定连接的第一端盖；与所述主轴另一端固定连接的第二端盖；所述定子通电后产生的磁场与所述磁性动子的磁场相互作用产生的推力，推动所述磁性动子沿所述主轴在所述第一端盖和所述第二端盖之间往复运动。本发明的方案能够实现动磁式音圈电机结构体积小，安装方便，永磁体少，成本低的优势。技术研发人员：邹宇,金帅,潘剑飞,李永光受保护的技术使用者：国川智能装备（深圳）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25