Dlaczego linearność i operacja bez histerezy są decydującymi zaletami silników z cewkami głosowymi do pozycjonowania krytycznego?
W przypadku konieczności sterowania ruchem w zastosowaniach, w których nawet błędy na poziomie mikronowym są niedopuszczalne, takie jak skupianie soczewek w obrazowaniu medycznym, pozycjonowanie płytek w litografii,lub sterowania robotyką chirurgiczną, wybór siłownika jest bardzo ograniczonySilnik z cewką głosową (VCM) stale wyłania się jako preferowane rozwiązanie ze względu na dwie charakterystyczne cechy: wyjątkową liniowość i pracę bez histerezy.Kluczowe pytanie dla integratorów systemówW jaki sposób te właściwości VCM przekładają się na przewagę konkurencyjną w stosunku do siłowników opartych na napędach śrubowych lub tradycyjnych silnikach kroków?
Główną siłą VCM jest jego nieodłączną liniowość.Ponieważ VCM opiera się na prawie siły Lorentza, jest wewnętrznie liniowy, pod warunkiem że pole magnetyczne jest jednolite w całym układzie.które często opierają się na złożonych efektach nasycenia magnetycznego lub niechęci, w których moment obrotowy może zmieniać się nieliniowo w zależności od prędkości lub pozycji.
Ta nieodłączna wydajność liniowa znacząco upraszcza algorytm sterowania silnikiem.Proste sterowanie przekłada się na szybsze czasy serwo pętli i bardziej solidną wydajność bez potrzeby rozbudowy mapowania lub wyszukiwania tabelPonadto, ponieważ związek jest liniowy, drobne zmiany w prądzie wejściowym powodują przewidywalne, kontrolowane zmiany siły.Umożliwia to serwo systemowi wytwarzanie bardzo niskiej siły dla drobnych regulacji i bardzo dużych sił dla szybkiego przyspieszenia, wszystkie wykorzystujące tę samą liniową skalę sterowania, co powoduje lepszą rozdzielczość sił i możliwość wiarygodnego sterowania krokami submikronowymi.
W przeciwieństwie do szczotkowanych silników prądu stałego, VCM są zazwyczaj urządzeniami nieprzekształcającymi się, co oznacza, że nie jest wymagane fizyczne lub elektroniczne przełączanie podczas ruchu.To eliminuje falę momentu obrotowego, tarcia i hałasu elektrycznego związanego z komutacją, zapewniając, że wygenerowana siła jest czysta i czysta, co ma kluczowe znaczenie dla płynnych ruchów o niskiej prędkości niezbędnych dla systemów obrazowania.
Drugą potężną zaletą jest działanie bez histerezy, która odnosi się do zależności wyjścia systemu od jego poprzedniego stanu. it means that reaching a target position from one direction may require a slightly different current or yield a slightly different final position than reaching the same target from the opposite directionHysteresa jest wrogiem precyzji.
Hysteresa w większości silników mechanicznych wynika z tarcia (tarcie w łożyskach, śrubokrętach lub przewodnikach) i reakcji przeciwnej (wolna gra lub odbiór w biegówkach).VCM jest specjalnie zaprojektowany do wyeliminowania tych źródełPojawienie siły jest całkowicie elektromagnetyczne i bezkontaktowe, eliminując tarcie i reakcje w samym silniku.ruchoma cewka jest często zawieszona za pomocą łożysk powietrznych bez kontaktu lub łożysk z gięciem wysoce zgodnych z wymaganiami (przełony mechaniczne)Mechanizmy zawieszenia są zaprojektowane tak, aby kierować ruchem cewki z niemal zerowym tarciem i bez mechanicznego odruchu, zapewniając, że system jest skutecznie wolny od histerezy.
Ponadto wiele VCM o wysokiej wydajności jest bezrdzeniowych, co oznacza, że nie mają żelaza w zespole ruchomego cewki.Wyeliminuje to skutki niechęci magnetycznej i nasycenia, które powodują histerezę magnetyczną w silnikach o rdzeniu żelazaEfekt netto polega na tym, że dla każdego danego prądu wejściowego VCM wytworzy dokładnie tę samą siłę i osiągnie w ten sposób dokładnie tę samą pozycję,niezależnie od tego, czy system wcześniej poruszał się w lewo czy w prawoTa przewidywalność znacząco poprawia dokładność serwo układu zamkniętego pętli,umożliwiające szybciej i z większą długoterminową stabilnością zablokowanie się w pozycji docelowej niż każdy silnik dotknięty histerezą mechaniczną lub magnetyczną.
Dlatego też w przypadku pozycjonowania krytycznego linearność upraszcza układ sterowania i zwiększa rozdzielczość, podczas gdy operacja bez histerezy zapewnia, że osiągnięta pozycja jest absolutna i powtarzalna,niezależnie od trasy ruchuTe dwie cechy umacniają status VCM jako ostatecznego siłownika do sterowania ruchem wymagającego najwyższego poziomu absolutnej dokładności i powtarzalności.