科普：音圈电机的主要特点及典型应用

音圈电机(Voice Coil Motor)是一种特殊形式的直接驱动电机，利用洛伦兹力直接驱动的电机，其工作原理是通电线圈(导体)放在磁场内就会产生力，力的大小与施加在线圈上的电流成比例，其出力大小与磁场强度、线圈内的电流大小成正比例。

音圈电机的定子是由磁钢和导磁铁构成，动子则由质量较好的线圈和骨架组成，由磁钢产生的磁场经导磁铁导磁，即在动圈行程内产生大致均匀的磁场，当线圈通电后，通电导体在磁场中受到一个轴向电磁力，使音圈运动，其运动速度和方向因电流的大小和方向而异。

音圈电机具有结构简单、动态响应速度快、无齿槽转矩、高线性度、寿命长、响应快等优点。在高精度定位平台、稳像系统、精密医学设备、柔性机器人等高速高精度定位系统中得到广泛应用。 

音圈电机较传统的旋转电机，有如下特点：

◆ 采用音圈电机驱动的传动装置，不需要任何转换装置而直接产生推力，因此可以省去中间转换机构，简化了整个装置或系统，保证了运行的可靠性，提高传递效率，降低制造成本，易于维护。

◆ 普通旋转电机由于受到离心力的作用，其圆周速度受到限制，而音圈电机运行时，它的零部件和传动装置不像旋转电机那样会受到离心力的作用，因此它的直线运动速度可以不受限制。

◆ 音圈电机是通过电能直接产生直线电磁推力，它在驱动装置中，其运动时无机械接触，使传动部件无磨损，从而大大减少了机械损耗，使用寿命很长。

◆ 普通的旋转电机通过钢绳、齿条、皮带等转换机构将旋转运动转换成直线运动，这些转换机构在运行中，其噪声是不可避免的，而音圈电机是靠电磁推力驱动装置运行的，故整个装置或系统噪声很小接近于无，运行环境好。

近年来，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。

音圈电机结构简单、高精密率、高响应、免维护、寿命长、无齿槽效应，不需要换向，音圈电机主要应用于以下方面：

音圈电机广泛应用于光学、微电子及测量领域的光学扫描、定位、瞄准、跟踪和稳定；对快反镜、摆镜、振镜等反射镜进行精密的运动控制；激光切割设备 Z 轴的动态聚焦；以及天文望远镜中快速反射镜的偏摆控制等。

半导体制造与封装过程中，大多数场合都需要高速高精度的运动控制。音圈电机的优良特性正好可以满足这些需求。在点胶机、引线键合机、PCB 钻孔机、光刻机、晶圆的取放以及元件检测等设备中均有使用。

小体积音圈电机替代电磁作动器，用于解决电磁作动器体积、重量大，单位体积出力小，在日常工作中使用困难的问题；小体积音圈电机电磁作动器固定在设备需要控制振动的位置上，用作振动主动控制装置的执行机构。

音圈电机是对电动式激振器进行机械结构动力特性测试、疲劳试验的常用设备， 以抵消或减轻激振力， 从而减小或隔离振动的传递。

直线式压缩机在采用音圈电机驱动活塞，可以消除传统往复式压缩机由于活塞与缸体之间侧向力所引起的磨损、振动及噪声，广泛应用在冰箱、制冷器等设备中。

音圈电机还可以用于工业和医疗设备的精密控制阀，如汽车发动机气门，电液伺服阀、辅助呼吸压力控制阀和血液循环辅助泵等。

普通车床一般只能加工圆截面的回转体零件，对于某些具有非圆截面的零件则很难加工出来。采用大推力直线电机直接驱动刀具作径向的高频往复运动， 则可实现非圆截面形状零件的加工。

目前，音圈电机在凸轮、中凸变椭圆活塞以及波瓣形轴承外环滚道的加工中均有应用，在激光切割机和电磁式冲压机也有应用。

音圈电机在其它领域也有很多的应用，如3D打印、绘图机；某些需要张力控制及位移 /力量混合控制的应用场合， 如绕线机、超声波焊接等。

瑞控信目前已100%自主掌握了高精度音圈电机产品全部关键技术，目前自主开发的音圈电机已广泛应用在公司核心产品快反镜、摆镜、电调镜、振镜等产品上，且可实现产品100%国产化。

瑞控信研发的音圈电机产品采用耐高温设计，具有高精密率，高响应的特点，满足GJB2009的高低温和冲击振动等环境适应性要求，已应用于国防装备中。同时可根据用户要求，提供不同行程、出力、外形尺寸等提供动磁式、动圈式、偏摆式音圈电机的定制服务，包括工业级、军品级、宇航级等产品，满足不同应用场景。