在運動平臺中,，對于微小運動，例如1-5毫米,，甚至更小的行程,，常用音圈電機來驅(qū)動,。
因為它們具有體積小，運動質(zhì)量小,，高加速度等顯著特征,。
無論是在工業(yè)領(lǐng)域，還是在醫(yī)用內(nèi)窺鏡,，呼吸機,，以及攝像頭調(diào)焦等方面都有廣泛的應用。
比如小位移吸取頭,，常用扁平型音圈電機驅(qū)動,，配合LVDT絕對式位移傳感器，檢測運動軸位置,。
再比如,，手機攝像頭中，用圓柱形音圈電機,，來帶動鏡頭運動,，實現(xiàn)調(diào)焦。
線圈運動式單軸音圈電機驅(qū)動平臺,，來源：H2W Technologies, Inc.
音圈電機用于微攝像頭調(diào)焦
音圈電機用于微攝像頭調(diào)焦
不同形式的音圈電機驅(qū)動平臺和調(diào)焦平臺及其參數(shù),，來源：Equipment Solutions, Inc.
那么，何為音圈電機（VCM=Voice Coil Motor）,？其運動原理是什么,？
1. 什么是音圈？
首先,，什么是音圈,？
音圈一詞，其實來源于揚聲器,。
它實質(zhì)上就是一個線圈,。
在揚聲器中，用來產(chǎn)生（展示）聲音信號,，所以叫音圈,，多虧了它，我們才能聽到美妙的音樂,。
揚聲器的底層邏輯,，其實也是帶電導線在磁場中受洛倫茲力，發(fā)生有規(guī)律的運動,，帶動相關(guān)部件振動,，進而發(fā)出聲音。
我們來具體看一下,。
音圈（線圈）纏繞在椎體上,，永磁體南北極如上左圖（a）所示,，內(nèi)圈是北極，外圈是南極,，在剖視圖（b）中,，磁場穿過音圈導線向外輻射，當導線通聲音信號（電流）時,，音圈在左右方向受力,，發(fā)生運動，帶動錐體振動,，通過空氣把聲音擴散到外部,。
來幾張動圖，就一目了然了,。
通電時,，音圈來回運動
通電時，音圈來回運動,，帶動相關(guān)部件振動,，發(fā)出聲音
2．音圈電機結(jié)構(gòu)及原理
音圈電機的原理，和上面所說的一模一樣：線圈在永磁場中通電受力,，發(fā)生運動，只不過音圈電機線圈不連接在擴音部件上,，而是連接在其他需要驅(qū)動的部件上,。
磁體運動式圓柱形音圈電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖：音圈固定，磁體和軸固連,，軸兩端有柔性導向結(jié)構(gòu),，當線圈通電，線圈和磁鐵之間會產(chǎn)生軸向力,，帶動軸運動,。
線圈運動式音圈電機剖視圖，上方線圈電流垂直于屏幕向外,，下方電流垂直于屏幕向里,，磁場在縫隙中垂直于電流，使用左手定則（讓磁感線穿過手心,，四指指向電流方向,，大拇指所指方向就是線圈受力方向），很容易知道線圈沿左右方向受力運動,。
線圈受到的力稱為洛倫茲力,，由電流和磁通量的乘積確定：
F = k * B * L * I * N
其中，
F =力（N）
k =力常數(shù)
B =磁通密度（特斯拉）
L =線長（m）
I =電流（安培）
N =導體數(shù)量
對于給定的音圈,，除電流外,，所有參數(shù)都是固定的,。因此，產(chǎn)生的力與輸入電流成正比,。力的方向既垂直于磁通量方向,，又垂直于電流方向，改變電流方向會改變力的方向,。
這就是音圈電機的原理,。
其核心，還是通電線圈在磁場中受洛倫茲力,。
在實際應用中,，音圈產(chǎn)生的力推動負載，活動部件可以是線圈,，也可以是磁體（力是相互的）,。
線圈運動比磁體運動質(zhì)量低得多,，可以驅(qū)動更高負載,。
但是，線圈會產(chǎn)生熱量,，如果負載對溫度波動敏感,，那么使用磁體移動更好,。
當然,，作為一個完整的執(zhí)行機構(gòu)，音圈電機和直線電機一樣,，需要導向機構(gòu)和位置反饋裝置,。
導向機構(gòu)可以用柔性結(jié)構(gòu)（一般用于微小運動），滑塊式導軌,，空氣軸承，或者交叉滾子導軌等,。
反饋設(shè)備，可以用光柵尺和讀數(shù)頭,，也可以用LVDT位移傳感器,，霍爾傳感器等。它們和伺服控制器,，提供了一種閉環(huán)系統(tǒng)，可實現(xiàn)極其精確的位置和速度控制,。
即使沒有反饋裝置，音圈電機也具有良好的力控制,，這是因為其產(chǎn)生的力與施加的電流成正比,。
3軸音圈電機驅(qū)動平臺,，來源：H2W Technologies, Inc.
3. 音圈電機如何應用于鏡頭調(diào)焦？
我們再來仔細看看,，音圈電機是如何用于鏡頭調(diào)焦的,。
扁平形和圓柱形都看一下。
扁平式音圈電機,，用于驅(qū)動微鏡頭調(diào)焦：如圖（b）所示,，鏡頭和永磁鐵固定在鏡架上，然后穿在圖（c）對角線上兩根導向桿中,。如圖（c）,，導向桿及線圈還有霍爾傳感器固定在基座上，當線圈通電,，便可驅(qū)動鏡頭上下運動,，實現(xiàn)調(diào)焦。圖片來源：《Design and Characterization of Miniature Auto-Focusing Voice Coil Motor Actuator for Cell Phone Camera Applications》
圓柱式音圈電機,，驅(qū)動鏡頭上下運動,，實現(xiàn)調(diào)焦：鏡頭和線圈固定在藍色鏡座上，頂部和底部有黃色的柔性導向結(jié)構(gòu),，它們和鏡座固連。柱形磁鐵在外側(cè)提供磁場,，磁場輻射方向垂直于線圈,，容易判斷出線圈在上下方向受力，帶動鏡頭運動,，從而實現(xiàn)調(diào)焦,。圖片來源：《Design and Characterization of Miniature Auto-Focusing Voice Coil Motor Actuator for Cell Phone Camera Applications》
到此，我們明白了音圈電機的工作原理,。
正因為這個原理,，音圈電機有如下的一些優(yōu)點：無需換相，低至無遲滯,，零齒槽,，與“螺桿式”動力器相比，機械部件更少，線性控制特性,，高功率質(zhì)量比,，高功率體積比，無限位置（僅受編碼器限制）,，高加速度等,。
所以音圈電機很適合于小位移直線運動，如果你的設(shè)計中有這個要求,，不妨可以考慮一下使用音圈電機,。
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|2452152809發(fā)表于 03-02 09:50謝謝分享,，長知識<br>
|大白小白發(fā)表于 03-02 11:50謝謝大神分享,。<br>
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音圈電機和電致伸縮，磁致伸縮相比,，有何優(yōu)劣勢,？謝謝！
|磁鋼專家發(fā)表于 03-02 13:17我做過這個磁鋼
|會會君君plc發(fā)表于 03-02 14:00學習了,，謝謝分享<br>
|bearlord發(fā)表于 03-10 21:39論壇上的開始補了么,？<img class="emotion" src="http://97307.cn/static/image/smiley/default/smile.gif" smilieid="1 border=" 0"="" alt=""><br>
可能你需要照顧一些不太用手機的用戶，一些資深的上了點年紀的工程師們,，也是不小的一個群體
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