双磁路旋转式音圈电机电磁阻尼的抑制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种音圈电机电磁阻尼的抑制方法，属于航天航空领域。
【背景技术】
[0002]在硬盘驱动、IC封装、快速反射镜偏摆控制等场合中，音圈电机被用于实现高精度位置伺服。旋转式音圈电机的动子为无铁心结构，都需要用特制的框架来支撑和固定绕组。最简单的技术措施是用金属材料来制作框架，但由于电机的动子要在磁场中往复运动，导电的金属框架中会产生涡流进而产生电磁阻尼，带来控制特性的非线性，使动态响应变慢，系统的控制灵敏性降低。解决这个问题最常用的方法是用非金属材料来制造音圈电机的动子框架，但非金属材料的缺点是机械强度较差，常常需要更大的体积才能满足强度要求，这就意味着整个电机的体积要随之增大，这在对体积要求严格的场合中比如航空航天领域中并不适用。所以，旋转式音圈电机现有的设计不能同时满足电磁阻尼抑制和最小体积这两个要求。
[0003]为了克服金属框架中会产生涡流进而产生电磁阻尼的问题，传统的技术方案如图1所示，这种动子框架是叉形开口结构，四个叉脚①②③④之间放置的是通电线圈。这种结构的最大好处是四个叉脚①②③④互相独立，不存在电磁阻尼问题；最大的不足是机械强度不足。当线圈受力往左运动时，右边的两个叉脚不能起到支撑作用，同样当线圈受力往右运动时，左边的两个叉脚不能起到支撑作用。
[0004]在减小体积的前提下为了增加机械强度，动子框架最合适的结构是箱式封闭结构，如图2所示。动子框架由金属材料制成，杨氏弹性模量和拉屈服强度都远高于一般非金属材料，所以需要的材料更少，电机的体积更小。不过这样一来，由于四个叉脚①②③④顶部互相连接在一起，必然会存在电磁阻尼问题。
【发明内容】
[0005]本发明目的是为了解决旋转式音圈电机现有的设计不能同时满足电磁阻尼抑制和最小体积这两个要求的问题，提供了一种双磁路旋转式音圈电机电磁阻尼的抑制方法。
[0006]本发明所述双磁路旋转式音圈电机电磁阻尼的抑制方法，该方法为:
[0007]双磁路旋转式音圈电机的动子框架采用金属材料制成的箱式封闭结构，两个平行设置的底端板和顶端板之间设置四个叉脚；
[0008]在顶端板上横向切开一个通透的缺口 ；
[0009]采用连接板固定缺口两侧的顶端板。
[0010]本发明的优点:本发明通过在双磁路旋转式音圈电机动子金属框架顶端横向开口的设计，消除了电磁阻尼，提高了双磁路音圈电机的动态性能。与现有的动子框架相比，具有体积小、强度高的优点，可以满足有严格体积要求的高精度伺服系统的使用要求。
【附图说明】
[0011]图1是【背景技术】中涉及的叉形开口结构动子框架结构示意图；
[0012]图2是【背景技术】中涉及的箱式结构动子框架结构示意图；
[0013]图3和图4是本发明方法涉及的动子框架结构示意图；
[0014]图5是本发明方法抑制电磁阻尼的原理图。
【具体实施方式】
[0015]【具体实施方式】一:下面结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述双磁路旋转式音圈电机电磁阻尼的抑制方法，该方法为:
[0016]双磁路旋转式音圈电机的动子框架采用金属材料制成的箱式封闭结构，两个平行设置的底端板I和顶端板2之间设置四个叉脚3 ;
[0017]在顶端板2上横向切开一个通透的缺口 ；
[0018]采用连接板4固定缺口两侧的顶端板2。
[0019]连接板4为非金属材料制成。
[0020]是在金属动子框架的一个指定端面(顶端板2)上横向开口，切断感应出来的涡流的路径，以达到消除电磁阻尼的目的。切开的缺口如图3所示。
[0021]是动子框架上只开一个口，且开口处采用非金属材料做连接板4，以保证动子框架的整体机械强度。加上连接板4的结构如图4所示。
[0022]下面参见图5对其抑制电磁阻尼的原理进行说明，图5给出了双磁路旋转式音圈电机的磁路结构，相当于2层电机，磁路结构完全对称。当电机动子向某一方向运动时，①②③④四个叉脚中产生的电势方向如图所示。①②如果和③④有连接，就会形成感应电流，产生电磁阻尼。本实施方式在动子框架上顶端板2进行横向开口，使①②叉脚与③④叉脚完全断开。这样，①②之间、③④之间、①②与③④之间都不会产生感应电流，就可以有效地抑制电磁阻尼了。
[0023]在开口的端面，将上下两部分用非金属材料连接起来。在此种情况下，开口后的两部分仍可以同时受力，以减少动子框架的形变量，提高机械强度。
[0024]【具体实施方式】二:本实施方式对实施方式一作进一步说明，连接板4采用环氧玻璃布板制作。
[0025]【具体实施方式】三:本实施方式对实施方式一作进一步说明，连接板4与顶端板2之间采用螺钉固定在一起。
[0026]【具体实施方式】四:本实施方式对实施方式一作进一步说明，缺口的方向与顶端板2的横边平行。
[0027]【具体实施方式】五:本实施方式对实施方式一作进一步说明，缺口的宽度为0.3mm ?0.6mm0
[0028]【具体实施方式】六:本实施方式对实施方式一作进一步说明，缺口的宽度为0.5mm。
[0029]【具体实施方式】七:本实施方式对实施方式一作进一步说明，动子框架采用硬铝合金材料制成。
[0030]【具体实施方式】八:给出一个具体实施例，针对一个峰值力矩为1.5Nm的双磁路旋转式音圈电机，动子框架采用机械强度高、密度小的硬铝合金材料制作。动子顶端具体开口方式如图3所示，缺口宽度为0.5mm。连接板4采用环氧玻璃布板制作，厚度3mm，安装方式如图4所示。
【主权项】
1.双磁路旋转式音圈电机电磁阻尼的抑制方法，其特征在于，该方法为: 双磁路旋转式音圈电机的动子框架采用金属材料制成的箱式封闭结构，两个平行设置的底端板⑴和顶端板⑵之间设置四个叉脚⑶； 在顶端板(2)上横向切开一个通透的缺口 ； 采用连接板(4)固定缺口两侧的顶端板(2)。2.根据权利要求1所述双磁路旋转式音圈电机电磁阻尼的抑制方法，其特征在于，连接板(4)为非金属材料制成。3.根据权利要求1所述双磁路旋转式音圈电机电磁阻尼的抑制方法，其特征在于，连接板(4)采用环氧玻璃布板制作。4.根据权利要求1所述双磁路旋转式音圈电机电磁阻尼的抑制方法，其特征在于，连接板(4)与顶端板(2)之间采用螺钉固定在一起。5.根据权利要求1所述双磁路旋转式音圈电机电磁阻尼的抑制方法，其特征在于，缺口的方向与顶端板(2)的横边平行。6.根据权利要求1所述双磁路旋转式音圈电机电磁阻尼的抑制方法，其特征在于，缺口的宽度为0.3mm?0.6mm。7.根据权利要求1所述双磁路旋转式音圈电机电磁阻尼的抑制方法，其特征在于，缺口的宽度为0.5mm。8.根据权利要求1所述双磁路旋转式音圈电机电磁阻尼的抑制方法，其特征在于，动子框架采用硬铝合金材料制成。
【专利摘要】双磁路旋转式音圈电机电磁阻尼的抑制方法，属于航天航空领域，本发明为解决旋转式音圈电机现有的设计不能同时满足电磁阻尼抑制和最小体积这两个要求的问题。本发明该方法为：双磁路旋转式音圈电机的动子框架采用金属材料制成的箱式封闭结构，两个平行设置的底端板和顶端板之间设置四个叉脚；在顶端板上横向切开一个通透的缺口；采用连接板固定缺口两侧的顶端板。
【IPC分类】H02K41/035
【公开号】CN105207447
【申请号】CN201510607306
【发明人】李勇, 任留阳, 王骞, 赵博, 赵猛, 胡建辉, 刘承军, 徐永向, 邹继斌
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年9月22日