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毕设记录_论文阅读（动磁式音圈电机的开发与应用）_20241207

news 来源：原创 2025/7/12 21:47:32

前言

提醒：
文章内容为方便作者自己后日复习与查阅而进行的书写与发布，其中引用内容都会使用链接表明出处（如有侵权问题，请及时联系）。
其中内容多为一次书写，缺少检查与订正，如有问题或其他拓展及意见建议，欢迎评论区讨论交流。

文章目录

  • 前言
  • 论文信息
  • 第一章内容摘要
    • 电机的分类
      • 1. 动圈式音圈电机（Voice Coil Motor, VCM）
      • 2. 动铁式音圈电机（Magnetic Resistance Voice Coil Motor）
      • 3. 动磁式音圈电机（Magnetic Voice Coil Motor）
      • 总结：
  • 第二章内容摘要
    • 电机结构
    • 等效磁路分析

论文信息

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英语单词汉语翻译
special linear motor特殊直线电机
voice coil motor音圈电机
moving-magnet voice coil motor动磁式音圈电机
large thrust大推力
large displacement大位移
high frequency高频率
Parameter Sweep method参数扫描方法
the air gap size气隙尺寸
fatigue test system疲劳测试系统
static compression静态压缩
static maximum load of ±750N静态最大负载±750N
dynamic maximum load of ±1250N动态最大负载±1250N
precision of the load is 0.001N负载精度为0.001N

第一章内容摘要

电机的分类

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动圈式音圈电机、动铁式音圈电机和动磁式音圈电机是三种常见的音圈电机类型，每种电机的工作原理和应用场景各有不同。以下是对这三种电机的简要分析：

1. 动圈式音圈电机（Voice Coil Motor, VCM）

动圈式音圈电机的原理基于安培力定律，即通电导线在磁场中会受到力的作用。电机定子由永磁体和铁芯构成，产生恒定磁场；而动子部分是一个空心线圈，处于磁场中，电流通过时受到安培力作用，产生往复运动。

  • 优点：

    • 结构简单，原理直接，便于设计和制造。
    • 无磁滞损耗，输出动力与电流成线性关系。
    • 动子质量较轻，惯性小，适合高频运动和小推力应用。
    • 空载时轴向力为零，动子不受非轴向的力。

  • 缺点：

    • 由于通电线圈产生的热量，效率较低，尤其在电流较大时热量损失更为显著。
    • 作动线圈的散热较困难，影响了电机的长期稳定性。
    • 长时间运行的可靠性较差，尤其在高功率和寿命要求较高的应用场合。

  • 应用：

    • 常用于扬声器、硬盘、微位移调整等需要小功率和高频运动的场合。

2. 动铁式音圈电机（Magnetic Resistance Voice Coil Motor）

动铁式音圈电机的工作原理基于“磁阻最小”原则，即磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，通常称为磁阻直线电机。其定子由励磁线圈和铁芯构成，动子由具有高磁导率的铁磁性材料制成，通过交变电流在励磁线圈中形成变化的磁场，进而驱动动子产生往复运动。

  • 优点：

    • 不需要永磁体，成本较低。
    • 制造与安装相对简单。
    • 对高温、振动和腐蚀等环境适应性强。
    • 可在相同体积下产生较大的驱动力。

  • 缺点：

    • 动子在运动过程中容易偏离气隙中轴，导致较大的径向力。
    • 电机功率密度较低，尤其在需要高效能的应用中不适合。

  • 应用：

    • 适用于对驱动力要求高但对精度要求较低的场合，如喇叭、振动筛、打桩机等。

3. 动磁式音圈电机（Magnetic Voice Coil Motor）

动磁式音圈电机是将动圈式音圈电机的定子与动子互换而成。定子由励磁线圈和铁芯构成，动子则由永磁体排列而成，产生恒定磁场。通过改变励磁线圈中的电流方向形成交变磁场，驱动动子产生轴向往复运动。

  • 优点：

    • 结构紧凑，运动质量小，功率密度高。
    • 没有动圈式音圈电机的飞线问题，设计上较为简便。
    • 散热设计相对容易，能有效提高电机的功率和效率。

  • 缺点：

    • 结构较为复杂，设计时需要考虑磁场耦合、永磁体消磁等因素。
    • 推力呈非线性，可能导致性能不稳定。
    • 存在齿槽效应，尤其是大行程的电机中。
    • 对永磁体的性能依赖较大，受稀土资源等因素的影响，可能导致成本增加。

  • 应用：

    • 适用于高功率密度和需要较高效率的场合，但由于其依赖永磁体的特性，主要应用于高端设备，如高精度扬声器、电动执行器等。

总结：

  • 动圈式音圈电机适用于高频、小推力的应用，但存在热效率问题和长期运行的可靠性限制。
  • 动铁式音圈电机成本低，适合对驱动力要求高、但对精度要求不高的场合，但功率密度较低。
  • 动磁式音圈电机由于其高功率密度和较小的运动质量，适合高效能的高端应用，但设计复杂且成本较高。

这些电机各有优势和适用场景，选择哪种类型取决于具体应用的需求，包括驱动力、效率、精度、成本等因素。

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第二章内容摘要

电机结构

论文中电机采用动磁式结构，电机结构原理简图如图所示：
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线圈结构示意简图：
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B Z = 1 2 μ 0 N I { ( 1 2 + z ) ln ⁡ r 0 + r 0 2 + ( 1 2 + z ) 2 r i + r i 2 + ( 1 2 + z ) 2 + ( 1 2 − z ) ln ⁡ r 0 + r 0 2 + ( 1 2 − z ) 2 r i + r i 2 + ( 1 2 − z ) 2 } B_Z = \frac{1}{2} \mu_0 NI \left\{ \left( \frac{1}{2} + z \right) \ln \frac{r_0 + \sqrt{r_0^2 + \left(\frac{1}{2} + z\right)^2}}{r_i + \sqrt{r_i^2 + \left(\frac{1}{2} + z\right)^2}} + \left( \frac{1}{2} - z \right) \ln \frac{r_0 + \sqrt{r_0^2 + \left(\frac{1}{2} - z\right)^2}}{r_i + \sqrt{r_i^2 + \left(\frac{1}{2} - z\right)^2}} \right\} BZ​=21​μ0​NI⎩ ⎨ ⎧​(21​+z)lnri​+ri2​+(21​+z)2 ​r0​+r02​+(21​+z)2 ​​+(21​−z)lnri​+ri2​+(21​−z)2 ​r0​+r02​+(21​−z)2 ​​⎭ ⎬ ⎫​

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt# 给定的参数
mu_0 = 4 * np.pi * 1e-7  # 真空磁导率
N = 100  # 匝数
I = 1    # 电流大小
r_0 = 1  # 外半径
r_i = 0.5  # 内半径# 定义计算B_z的函数
def B_z(z):term1 = (0.5 + z) * np.log((r_0 + np.sqrt(r_0**2 + (0.5 + z)**2)) / (r_i + np.sqrt(r_i**2 + (0.5 + z)**2)))term2 = (0.5 - z) * np.log((r_0 + np.sqrt(r_0**2 + (0.5 - z)**2)) / (r_i + np.sqrt(r_i**2 + (0.5 - z)**2)))return (mu_0 * N * I / 2) * (term1 + term2)# z的取值范围
z = np.linspace(-2, 2, 400)# 计算B_z
B_z_values = B_z(z)# 绘制图像
plt.figure(figsize=(10, 6))
plt.plot(z, B_z_values, label='B_z to z')
plt.xlabel('z')
plt.ylabel('B_z')
plt.title('B_z to z')
plt.legend()
plt.grid(True)
plt.show()

给定的参数:
mu_0 = 4 * np.pi * 1e-7 # 真空磁导率
N = 100 # 匝数
I = 1 # 电流大小
r_0 = 1 # 外半径
r_i = 0.5 # 内半径
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等效磁路分析

可参考：
电机学4——【等效磁路法】原理知识及模型分析
在这里插入图片描述
电驱动系列：二十四、电机磁路
在这里插入图片描述

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编程日记 2025/7/9 13:42:01

【博士每天一篇文献-COIL算法】Co-transport for class-incremental learning

1 介绍 年份&#xff1a;2021 会议&#xff1a;2021ACM Zhou D W, Ye H J, Zhan D C. Co-transport for class-incremental learning[C]//Proceedings of the 29th ACM International Conference on Multimedia. 2021: 1645-1654. 本文提出的算法是CO-transport for clas…...

编程日记 2025/7/9 13:41:58

AI与BI的火花：大语言模型如何重塑商业智能的未来

大家好&#xff0c;我是独孤风。 在当今这个数据驱动的时代&#xff0c;企业对于信息的需求如同对于氧气的需求一般至关重要。商业智能&#xff08;BI&#xff09;作为企业获取、分析和呈现数据的关键工具&#xff0c;正在经历一场深刻的变革&#xff0c;而这一变革的催化剂正是…...

编程日记 2025/7/8 17:12:47

C++设计模式（建造者、中介者、备忘录）

一、建造者模式 将一个复杂对象的构建与它的表示分离&#xff0c;使得同样的构建过程可以创建不同的表示。 示例&#xff1a; //房子&#xff08;产品类&#xff09; class House { private:int rooms;int windows;string decoration; public:void setRooms(int r) {rooms …...

编程日记 2025/7/9 13:41:51

【数据结构】遍历二叉树

遍历二叉树的算法描述&#xff08;递归定义&#xff09; 先序遍历 若二叉树为空&#xff0c;则空操作&#xff1b; 否则 &#xff08;1&#xff09;访问根节点 &#xff08;2&#xff09;先序遍历左子树 &#xff08;3&#xff09;先序遍历右子树 中序遍历 若二叉树为空…...

编程日记 2025/7/9 13:41:47