Warum sind Linearität und Hysterese-freie Bedienung die entscheidenden Vorteile von Stimmspule-Motoren für die kritische Positionierung?
Wenn die Bewegungssteuerung in Anwendungen erforderlich ist, bei denen selbst Fehler auf Mikronebene nicht akzeptabel sind, wie z. B. beim Fokussieren von Linsen in der medizinischen Bildgebung, beim Positionieren von Wafern in der Lithographie,Die Auswahl der Antriebe ist sehr begrenzt.Der Voice Coil Motor (VCM) ist aufgrund seiner zwei charakteristischen Eigenschaften: außergewöhnlicher Linearität und hysteresefreier Betrieb immer wieder die bevorzugte Lösung.Die entscheidende Frage für Systemintegratoren ist: Wie verwandeln sich diese VCM-Eigenschaften in einen Wettbewerbsvorteil gegenüber Schraubantrieben oder herkömmlichen Schrittmotoren?
Die primäre Stärke des VCM liegt in seiner inhärenten Linearität. Linearität in einem Motor bedeutet, dass die Ausgangskraft direkt und proportional mit dem Eingangsstrom zusammenhängt.Weil die VCM auf dem Lorentz-Kraftgesetz basiert., ist es intrinsisch linear, vorausgesetzt, das Magnetfeld ist über den gesamten Zug gleichmäßig.die häufig auf komplexe magnetische Sättigungs- oder Widerstandseffekte beruhen, bei denen das Drehmoment nicht linear mit der Geschwindigkeit oder Position variieren kann.
Diese inhärente lineare Leistung vereinfacht den Steuerungsalgorithmus des Motors drastisch.Einfache Steuerung führt zu schnelleren Servo-Schleife Zeiten und robustere Leistung ohne die Notwendigkeit von umfangreichen Kartierung oder AufsuchtabellenAußerdem, weil die Beziehung linear ist, führen winzige Änderungen des Eingangsstroms zu vorhersehbaren, kontrollierten Kraftänderungen.Dies ermöglicht es dem Servosystem, sehr geringe Kräfte für feine Anpassungen und sehr hohe Kräfte für schnelle Beschleunigung zu erzeugen, die alle die gleiche lineare Steuerungsskala verwenden, was zu einer überlegenen Kraft-Auflösung und der Fähigkeit führt, Sub-Micron-Schritte zuverlässig zu steuern.
Im Gegensatz zu gebürsten Gleichstrommotoren sind VCMs in der Regel nicht-kommutierende Geräte, was bedeutet, dass während der Bewegung kein physisches oder elektronisches Schalten erforderlich ist.Dies beseitigt die Drehmomentwelle, Reibung und elektrischem Lärm, die der Kommutation innewohnen, um sicherzustellen, dass die erzeugte Kraft rein und sauber ist, was für reibungslose, niedriggeschwindige Bewegungen von entscheidender Bedeutung ist, die für Bildgebungssysteme erforderlich sind.
Der zweite große Vorteil ist der hysteresefreie Betrieb. Hysterese bezieht sich auf die Abhängigkeit der Ausgabe eines Systems von seinem vorherigen Zustand. 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 directionHysterese ist der ultimative Feind der Präzision.
Die Hysterese in den meisten mechanischen Aktoren entsteht durch Reibung (Stick-Slip-Reibung in Lager, Schrauben oder Führungen) und Rückwirkung (freies Spiel oder Abstand in Getriebe).Die VCM ist speziell darauf ausgelegt, diese Quellen zu beseitigen.Die Kraftgenerierung erfolgt vollständig elektromagnetisch und kontaktlos, wodurch Reibung und Rückschlag innerhalb des Motors selbst beseitigt werden.die bewegliche Spule wird häufig mit berührungslosen Luftlagern oder hochkonformen Biegelagern (mechanische Federn) aufgehängtDiese Aufhängungsmechanismen sind so konzipiert, daß sie die Bewegung der Spule mit nahezu null Reibung und ohne mechanische Gegenwirkung steuern, so daß das System effektiv hysteresefrei ist.
Darüber hinaus sind viele Hochleistungs-VCMs kernlos, was bedeutet, dass sie kein Eisen in der beweglichen Spulenanlage haben.Dies beseitigt die magnetische Zurückhaltung und Sättigung Effekte, die magnetische Hysterese in Eisen-Kern-Motoren verursachenDer Nettoeffekt besteht darin, daß für jeden gegebenen Eingangsstrom die VCM die gleiche Kraft erzeugt und somit die gleiche Position erreicht.unabhängig davon, ob sich das System zuvor nach links oder rechts bewegt hatDiese Vorhersagbarkeit verbessert die Genauigkeit des geschlossenen Servosystems erheblich.so dass er sich schneller und langfristig stabiler auf eine Zielposition verriegelt als jeder Motor, der an mechanischer oder magnetischer Hysterese leidet.
Daher vereinfacht die Linearität bei der kritischen Positionierung das Steuerungssystem und erhöht die Auflösung, während der hysteresefreie Betrieb gewährleistet, dass die erreichte Position absolut und wiederholbar ist,unabhängig vom BewegungswegDiese beiden Eigenschaften festigen den Status der VCM als endgültiger Aktor für die Bewegungssteuerung, die höchste Absolute Genauigkeit und Wiederholbarkeit erfordert.