La tecnologia Voice Coil Motor (VCM) si distingue nel campo del controllo del movimento per la sua eccezionale capacità di offrire sia una precisione senza pari che una velocità notevole. Queste due caratteristiche, spesso difficili da ottenere simultaneamente con le tecnologie motoristiche tradizionali, sono vantaggi intrinseci del design fondamentale del VCM. Questa combinazione unica rende i VCM indispensabili per applicazioni in cui anche minime deviazioni o ritardi possono portare a un significativo degrado delle prestazioni o al guasto.
Il segreto della precisione e della velocità di un VCM risiede in diversi principi di progettazione fondamentali:
Funzionamento a trasmissione diretta: a differenza dei motori rotativi che spesso richiedono meccanismi di conversione (come viti a ricircolo di sfere o ingranaggi) per ottenere un movimento lineare, i VCM sono dispositivi a trasmissione diretta. Ciò significa che la forza generata dall'interazione elettromagnetica si traduce direttamente in movimento. L'assenza di collegamenti meccanici elimina il gioco, l'attrito e la cedevolezza associati a questi componenti. Questa connessione diretta assicura che ogni movimento comandato venga eseguito con risposta immediata ed esatta, portando a un'accuratezza e ripetibilità posizionale incredibilmente elevate.
Bassa massa in movimento: i VCM, in particolare i modelli "a bobina mobile", hanno tipicamente una massa in movimento molto bassa. L'assemblaggio della bobina, che è la parte che si muove, è generalmente leggero. Secondo la seconda legge di Newton (F=ma), una massa bassa consente accelerazioni estremamente elevate (a=F/m) per una data forza. Ciò consente ai VCM di ottenere partenze, arresti e inversioni rapidi, traducendosi in tempi di assestamento molto rapidi in una posizione desiderata.
Bassa induttanza elettrica: la bobina in un VCM ha solitamente una bassa induttanza elettrica. Ciò significa che la corrente può accumularsi e decadere molto rapidamente in risposta alle variazioni della tensione applicata. Una costante di tempo elettrica bassa consente rapidi cambiamenti nell'uscita di forza, il che contribuisce direttamente alla capacità del motore di rispondere istantaneamente ai segnali di controllo e di ottenere un'elevata larghezza di banda in frequenza.
Nessun cogging o isteresi: il cogging si riferisce alle indesiderate ondulazioni di forza che possono verificarsi in alcuni motori a causa dell'interazione tra magneti e denti dello statore. I VCM sono intrinsecamente privi di cogging, con conseguente movimento eccezionalmente fluido, anche a velocità molto basse. L'isteresi, che è il ritardo o la differenza di risposta quando la direzione del movimento viene invertita, è anch'essa virtualmente eliminata nei VCM. Queste caratteristiche garantiscono movimenti costantemente precisi e ripetibili, privi di vibrazioni indesiderate o errori di posizione.
Forza proporzionale alla corrente: la forza (o coppia, nei VCM rotativi) generata da un VCM è direttamente e linearmente proporzionale alla corrente che scorre attraverso la sua bobina. Questa relazione lineare semplifica gli algoritmi di controllo, consentendo una modulazione molto fine e precisa dell'uscita del motore, consentendo il controllo posizionale a livello di sub-micron o addirittura nanometri se abbinato a encoder ad alta risoluzione e controller sofisticati.
Questi attributi combinati consentono ai VCM di raggiungere metriche di prestazione difficili da eguagliare per altre tecnologie motoristiche. Possono fornire:
Risoluzione da sub-micron a nanometri: se integrati con sensori di feedback di precisione, i VCM possono posizionare i carichi con una precisione sorprendente.
Tempi di assestamento in millisecondi: la capacità di accelerare e decelerare rapidamente significa che i VCM possono raggiungere e stabilizzarsi in una posizione target in pochi millisecondi.
Ampia larghezza di banda: il loro tempo di risposta rapido consente loro di operare efficacemente in applicazioni che richiedono oscillazioni ad alta frequenza o regolazioni rapide e continue.
Dai precisi meccanismi di autofocus negli obiettivi delle fotocamere di fascia alta e il rapido posizionamento delle testine di lettura/scrittura nei dischi rigidi alle applicazioni critiche nelle apparecchiature per la produzione di semiconduttori, negli strumenti di diagnostica medica e nella metrologia di precisione, la tecnologia Voice Coil Motor è la forza trainante dietro i sistemi che richiedono i massimi livelli di accuratezza e prestazioni dinamiche. La loro combinazione ineguagliabile di precisione e velocità continua a guidare l'innovazione nelle industrie high-tech in tutto il mondo.