어떻게 로렌츠 힘 법칙이 음성 코일 모터에서 거의 즉각적인 움직임과 미크론 미만의 정밀도를 달성할 수 있을까요?
보이스 코일 모터 (VCM) 는 고성능 자동화의 기초 기술이며, 비교할 수 없는 속도, 가속,위치 정확성스마트폰 카메라의 렌즈 안정화에서부터 반도체 제조의 부품 정밀 정렬까지, VCM은 전통적인 모터를 뛰어넘는 모션 컨트롤을 제공합니다.이러한 극한 성능을 추구하는 엔지니어와 제품 개발자들에게 중요한 질문은: 어떤 물리학 의 기본 원칙 이 VCM 이 거의 즉각적 인 미크론 이하 의 운동 을 달성 할 수 있게 해 주며, 그 설계 는 왜 기어 또는 회전 모터 보다 그러한 뚜렷 한 장점 을 제공 합니까?
VCM의 운영 핵심은 로렌츠 힘 법칙의 직접적인 적용에 있다. 이 법칙은 전류를 운반하는 전도기에 자기장 안에 놓일 때 작용하는 힘을 설명한다.보통의 스피커를 움직이는 것과 같은 원리입니다., 그러나 VCM는 이 힘을 소리를 위해 이용하지 않고, 고도로 제어된 선형 또는 제한된 각의 기계적 움직임을 위해 이용합니다.
VCM에 의해 생성되는 기계적 힘은 세 가지 주요 요소에 직렬적으로 비례합니다: 자기 흐름 밀도, 코일을 통해 흐르는 전류,그리고 자기장의 내부에 있는 실선의 효과적 길이는이 선형 관계는 VCM의 정의 특징입니다. 출력 힘이 입력 전류와 직접적으로 비례적으로 연결되어 있기 때문에 모터는 본질적으로 결정적이고 선형적입니다.특정 전류 입력은 항상 정확하게 예측 가능한 힘을 생성합니다, 높은 정확성을 달성하기 위해 필요한 제어 전자 및 소프트웨어를 획기적으로 단순화합니다. 이것은 복잡한 비선형성을 가진 회전 또는 기어 모터와 크게 대조됩니다.자석 거부 또는 마찰 등, 지속적으로 보상해야 합니다.
VCM의 물리적 설계는 이 법칙에 근거하여 성능을 극대화하기 위해 정밀하게 설계되었습니다. 고정된 부품, 또는 스테터 (stator) 는 강력한,고에너지 밀도 영구 자석, 일반적으로 네오디미움-철-보론 (NdFeB). 이 자석은 코일이있는 공기 틈을 통해 매우 균일하고 방사성 자기장을 생성하도록 배치됩니다.이 자기장의 균일성은 무엇보다 중요합니다.; 어떤 변동도 모터의 정확성을 손상시키는 비선형성을 도입할 것입니다.
움직일 수 있는 부품 은 스핀 들 이 자신 입니다. 이 스핀 들 은 얇은 구리 와이어 로 엮여 있으며, 비범 히 가벼운 것 으로 설계 되었습니다.VCM의 속도 장점의 핵심은 직접 드라이브 액추에이터로서의 구조에 있습니다.이것은 힘 생성 스핀 들과 부하 사이에 중간 기계적 부품, 납 나사, 기어 박스 및 벨트가 없다는 것을 의미합니다. 이 마찰의 부족, 기계적 놀이,그리고 준수는 전통적인 기계 시스템에서 일반적인 오류의 원인을 제거.
이 설계의 결과로 엄청나게 높은 힘 대 질량 비율을 가진 액추에이터입니다. 뉴턴의 제2법칙에 따르면,움직인 질량을 최소화하면서 힘을 극대화하면 엄청난 가속을 얻을 수 있습니다.VCM는 전통적인 모터보다 훨씬 높은 가속을 달성 할 수 있으며 목표 속도까지 도달하고 거의 즉각적으로 방향을 변경 할 수 있습니다.이 빠른 동적 반응은 활성 진동 취소 및 고속 검사 시스템과 같은 응용 프로그램에 필수적입니다., 시스템 정착 시간이 최소화되어야하며 종종 밀리 초 안에 있습니다.
또한, VCM는 히스테레시스 없는 동작에서 탁월합니다. 히스테레시스, 또는 이전 운동 역사 (예를 들어, 마찰 또는 역반응) 에 대한 모터의 의존성으로 인한 위치 오류,정밀의 적자입니다.VCM은 접촉 없는 전자기 상호 작용을 통해 힘을 생성하여 모터 메커니즘 자체 내 마찰을 제거합니다. 고 정밀 응용 프로그램에서,코일은 종종 접촉하지 않는 공기 베어링이나 고도로 준수하는 융통 베어링으로 매달립니다., 제로 기계적 마찰 또는 역반응과 함께 움직임을 안내합니다. 이것은 모터의 위치가 접근 방향이나 속도와 관계없이 절대적이고 반복 가능하다는 것을 보장합니다.소미크론 정확도에 필요한 안정성을 제공하며.
요약하자면, 음성 코일 모터는 우아하게 적용된 전자기학의 증거입니다.직접 구동 아키텍처이 조합은 전통적인 액추에이터의 기계적 한계를 우회하여 예측 가능한 힘, 극심한 가속,세계에서 가장 까다로운 모션 컨트롤 작업에 대한 최종 선택으로.