The voice coil linear force motor is a kind of a direct drive motion device that uses a permanent magnetic field and coil winding to produce force. In order to design a voice coil linear force motor, an exact calculations of the required force, the flux density in air gap and the flux pathway are needed. A conventional method can be used usually to calculate the flux density in air gap, but with this method it is needed to find a magnetic circuit revision constant. In this paper a voice coil linear force motor is designed by conventional design method and analyzed by 3D simulation program "Flux". For the prototype linear force motor, the results of the calculated by conventional design method and the analyzed by 3D simulation program are compared with the test result. Finally it is showed that the magnetic circuit revision constant which is found by comparing of the analyzed and the measured data can be used for the design of the voice coil type linear force motor to minimize the trial and error.
The most basic form of a direct-drive linear motor is the voice coil motor(VCM). The voice coil motor employs a stationary permanent magnet field assembly in conjunction with a moving coil winding assembly to produce a force proportional to the current applied to the coil. Voice coil motor provide motion capable of extremely fine position sensitivity, limited only by the feedback sensor used to close the control loop. This paper presents dual-servo voice coil motor for improvement of driving range and position resolution. The voice coil motor is a cylindrical shape to improve reliability of a nanoindenter.
Voice Coil Motor is used linear motion actuator system that require precision positioning control. In order to control precision positioning of voice coil motor, Mathematical model of voice coil motor is needed. Mathematical model is obtained by combining voice coil motor's equation of motion with the equation of circuit and characteristic of voice coil motor. The induced model can predict output displacement according to duty ratio and amplitude. The model is verified by experimental test. Simulated results have tracking errors of less than 10 percent of experimental results.
Voice coil actuator is used linear motion system that requires precision positioning control. In order to control precision positioning of voice coil actuator, relation model between duty ratio and moving displacement of voice coil actuator is needed. This paper present a duty ratio - displacement model in PWM control of voice coil actuator. Transfer function of voice coil actuator is obtained by combining voice coil motor's equation of motion with the equation of circuit and characteristic of voice coil motor. Consider to initial condition of velocity and current, transfer function is transformed mathematical model. The induced model can predict output displacement, velocity and current according to duty ratio and amplitude. The model is verified by experimental tests such as velocity and displacement response of voice coil motor. Simulated results have tracking errors of less than 10 percent of experimental results.
직선형 진동모터가 휴대전화의 알림용이나 햅틱 인터페이스의 구동기로 적용되려면 빠른 응답속도와 긴 수명을 제공하여야 한다. 본 논문에서는 기존 직선형 진동모터를 개선하여 보이스 코일 구동기와 영구자석 스프링을 이용한 직선형 진동모터를 제시하고, 설계 제작하여 그 가능성을 검증하였다. Halbach 배열의 영구자석에 의해 구동되는 보이스 코일 구동기와 영구자석 간의 반발력을 이용하는 영구자석 스프링을 해석하고 설계하기 위해, 등가전류판 방법과 이미지 방법을 사용하였고, 방법의 적절성을 유한요소해석을 통해 검증하였다. 시작품 모터를 설계하고 제작하고, 실험을 통해 진동모터의 특성을 확인하였다.
In recent years, the LDM(Linear DC Motor) is widely used, because it has more merits than other rotary motors. First, if system requires linear motion, LDM realizes direct linear motion as rotary motor does not. Second, system is simple and easy to control, and so on. In optical disc drive, a tracking system consists of two parts. One is fine actuating and the other is coarse actuating. For coarse actuating VCM(Voice Coil Motor) actuator is used as a basic drive mechanism. In this paper, MC(Moving Coil) type LDM is designed, manufactured and controlled. System is composed of mechanical-electromagnetic component, therefore mechanical loss and electromagnetic loss exist. The dominent mechanical loss is friction which results from sliding between guide shaft and hole. Therefore, this paper shows the friction compensation control. High speed and accurate position is not gained only PID control, therefore other control method is applied to the system.
Propose of this paper is VCM (voice coil motor) design for application of Nanoindenter, which enable control of extremely small force and displacement. This paper present the VCM shape to produce a very small force by the difference of flux density of lower part from higher one. In wide range of current. VCM produces linear driving force and operate on regular thrust having maximum displacement(100um) was practiced.
This paper presents a linear motor, which generates large thrust with a low operating rate. In industrial fields there is a need for actuators that work with a low duty cycle but generate large thrusts. An example of such a case is provided by the actuators for ejector mechanisms in electric injection molding machines. The ordinary LSM (linear synchronous motor) is unsuitable for this large-thrust and low-operating-rate usage, because of its large size and high cost. This paper contains experimental results on linear motors that can generate large thrusts for a short time, and which can be cheaply produced. The described linear motor could be contained space of $250mm \times250mm\times 250mm$ and generate a maximum thrust of about 20000 N at a current of 250 A.
In this paper, a design of VCM(Voice Coil Motor) for the measurement system of nano-level force and displacement was proposed and developed. This paper present the VCM shape for improvement of position resolution and guarantee of a large displacement. And then the finite element analysis method(FEM) utilized to produce linear driving thrust and satisfy required thrust of the system. The result shows the applicable possibility of the proposed VCM as a study for nano-level measurement system.
In this paper, a dual-servo type VCM (Voice Coil Motor) for the measuring of nano-level displacement and small thrust is proposed and developed. The shape of VCM for improving the resolution of displacement and ensuring a large displacement are presented. The FEM (finite element method) is utilized to analyze the characteristics of VCM that produces linear driving thrust and satisfies the thrust that the measurement system requires. The Prototype is fabricated and an experiment is performed in order to measure displacement. As a result of simulation and testing, the proposed VCM shows the applicable possibility for a nano-level measurement system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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