Perché la linearità e il funzionamento senza isteresi sono i vantaggi decisivi dei motori a bobina vocale per il posizionamento critico?
Quando il controllo del movimento è richiesto in applicazioni in cui sono inaccettabili errori anche a livello micronico, come la messa a fuoco delle lenti nell'imaging medico, il posizionamento dei wafer nella litografia,La scelta dell'attuatore è fortemente limitata.Il motore a bobina vocale (VCM) emerge costantemente come la soluzione preferita a causa di due caratteristiche distintive: linearità eccezionale e funzionamento senza isteresi.La domanda cruciale per gli integratori di sistemi è:: In che modo queste proprietà VCM si traducono in un vantaggio competitivo rispetto agli attuatori basati su motori a vite o motori passo a passo tradizionali?
La forza primaria del VCM risiede nella sua linearità intrinseca.Perché il VCM si basa sulla legge della forza di Lorentz, è intrinsecamente lineare, a condizione che il campo magnetico sia uniforme su tutta la corsa.che spesso si basano su complessi effetti di saturazione magnetica o di riluttanza in cui la coppia di uscita può variare in modo non lineare con la velocità o la posizione.
Questa prestazione lineare intrinseca semplifica drasticamente l'algoritmo di controllo del motore.Un controllo semplice si traduce in tempi di servo-loop più rapidi e prestazioni più robuste senza la necessità di mappe estese o tabelle di ricercaInoltre, poiché la relazione è lineare, le piccole variazioni della corrente di ingresso comportano variazioni di forza prevedibili e controllate.Questo consente al servosistema di generare forze molto basse per regolazioni sottili e forze molto elevate per una rapida accelerazione, tutti utilizzando la stessa scala di controllo lineare, con conseguente risoluzione della forza superiore e la capacità di comandare con affidabilità i passaggi sub-micronici.
A differenza dei motori a corrente continua spazzolati, i VCM sono tipicamente dispositivi senza commutazione, il che significa che non è richiesta alcuna commutazione fisica o elettronica durante il movimento.Questo elimina l' ondulazione della coppia, l'attrito e il rumore elettrico inerenti alla commutazione, assicurando che la forza generata sia pura e pulita, che è fondamentale per movimenti lisci e a bassa velocità necessari per i sistemi di imaging.
Il secondo vantaggio potente è l'operazione senza isteresi. L'isteresi si riferisce alla dipendenza dell'uscita di un sistema dal suo stato precedente. 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 directionL'isteresi e' l'ultimo nemico della precisione.
L'isteresi nella maggior parte degli attuatori meccanici nasce da attrito (attrito di scivolamento di pali nei cuscinetti, viti a piombo o guide) e reazione negativa (libero gioco o spazio nei treni a marcia).Il VCM è specificamente progettato per eliminare queste fontiLa generazione di forza è interamente elettromagnetica e non a contatto, eliminando intrinsecamente l'attrito e la reazione negativa all'interno del motore stesso.la bobina in movimento è spesso sospesa utilizzando cuscinetti a aria senza contatto o cuscinetti a flessione altamente conformi (rimedi meccanici)Questi meccanismi di sospensione sono progettati per guidare il movimento della bobina con attrito quasi zero e senza reazione meccanica, garantendo che il sistema sia effettivamente privo di isteresi.
Inoltre, molti VCM ad alte prestazioni sono senza nucleo, il che significa che non hanno ferro nell'assemblaggio della bobina in movimento.Questo elimina la riluttanza magnetica e gli effetti di saturazione che causano l'isteresi magnetica nei motori a nucleo di ferroL'effetto netto è che per ogni corrente di ingresso data, la VCM produrrà esattamente la stessa forza e raggiungerà quindi esattamente la stessa posizione,indipendentemente dal fatto che il sistema si muoveva precedentemente a sinistra o a destraQuesta prevedibilità migliora notevolmente la precisione del servosistema a circuito chiuso,consentendogli di bloccarsi su una posizione bersaglio più velocemente e con una maggiore stabilità a lungo termine rispetto a qualsiasi motore afflitto da isteresi meccanica o magnetica.
Pertanto, per il posizionamento critico, la linearità semplifica il sistema di controllo e migliora la risoluzione, mentre il funzionamento senza isteresi garantisce che la posizione raggiunta sia assoluta e ripetibile,indipendentemente dal percorso di movimentoQueste due caratteristiche consolidano lo status della VCM come attuatore definitivo per il controllo del movimento che richiede i più alti livelli di precisione assoluta e ripetibilità.