Por que a linearidade e a operação sem histerese são as vantagens definidoras dos motores de bobina de voz para posicionamento crítico?
Quando o controlo de movimento é necessário em aplicações em que são inaceitáveis erros mesmo a nível de micrões, tais como focalizar lentes em imagens médicas, posicionar wafers em litografia,A selecção do actuador é severamente limitada.O motor de bobina de voz (VCM) emerge consistentemente como a solução preferida devido a duas características definidoras: linearidade excepcional e operação livre de histerese.A questão crucial para os integradores de sistemas é:: Como se traduzem estas propriedades VCM numa vantagem competitiva face aos atuadores baseados em motores de parafuso ou motores passo-a-passo tradicionais?
A força primária do VCM reside em sua linearidade inerente.Porque o VCM é baseado na Lei da Força de Lorentz, é intrinsecamente linear, desde que o campo magnético seja uniforme em toda a tração.que dependem frequentemente de efeitos complexos de saturação magnética ou de relutância, em que o binário de saída pode variar não linearmente com a velocidade ou a posição.
Este desempenho linear inerente simplifica drasticamente o algoritmo de controle do motor. Uma mudança na corrente de entrada prevê com precisão a força resultante.Controle simples traduz-se em tempos de circuito de servo mais rápidos e desempenho mais robusto sem a necessidade de mapeamento extensivo ou tabelas de pesquisaAlém disso, como a relação é linear, pequenas alterações na corrente de entrada resultam em alterações previsíveis e controladas da força.Isto permite que o sistema de servo para gerar forças muito baixas para ajustes finos e forças muito elevadas para aceleração rápida, todos usando a mesma escala de controle linear, resultando em uma resolução de força superior e a capacidade de comandar passos sub-micrônicos de forma confiável.
O VCM também se beneficia de comutação zero. Ao contrário dos motores de CC escovados, os VCM são tipicamente dispositivos sem comutação, o que significa que não há conmutação física ou eletrônica necessária durante o movimento.Isto elimina a onda de torque, atrito e ruído elétrico inerentes à comutação, garantindo que a força gerada seja pura e limpa, o que é crítico para movimentos suaves e de baixa velocidade necessários para sistemas de imagem.
A segunda vantagem poderosa é a operação sem histerese. A histerese refere-se à dependência da saída de um sistema do seu estado anterior. 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 directionA histerese é o maior inimigo da precisão.
A histerese na maioria dos atuadores mecânicos surge de atrito (atrito de deslizamento em rolamentos, parafusos de chumbo ou guias) e reação (jogo livre ou espaço livre em trens de engrenagens).O VCM foi especificamente concebido para eliminar estas fontesA geração de força é inteiramente eletromagnética e sem contato, eliminando inerentemente o atrito e a reação negativa dentro do próprio motor.a bobina em movimento é muitas vezes suspensa com rolamentos de ar sem contacto ou com rolamentos de flexão altamente conformes (ressorts mecânicos)Estes mecanismos de suspensão são concebidos para guiar o movimento da bobina com atrito quase zero e sem reação mecânica, garantindo que o sistema esteja efetivamente livre de histerese.
Além disso, muitos VCMs de alto desempenho são sem núcleo, o que significa que eles não têm ferro no conjunto de bobina móvel.Isto elimina a relutância magnética e saturação efeitos que causam histerese magnética em motores de núcleo de ferroO efeito líquido é que, para qualquer corrente de entrada dada, a VCM produzirá exatamente a mesma força e, assim, alcançará exatamente a mesma posição,independentemente de o sistema ter se movido anteriormente para a esquerda ou para a direitaEsta previsibilidade melhora drasticamente a precisão do servo-sistema de circuito fechado,permitindo-lhe bloquear em uma posição alvo mais rápido e com maior estabilidade a longo prazo do que qualquer motor afetado por histerese mecânica ou magnética.
Por conseguinte, para o posicionamento crítico, a linearidade simplifica o sistema de controlo e aumenta a resolução, enquanto que a operação sem histerese garante que a posição obtida seja absoluta e repetível,independentemente do percurso do movimentoEstas duas características consolidam o estatuto do VCM como o actuador definitivo para o controlo de movimento que exige os mais elevados níveis de precisão absoluta e repetibilidade.