چگونه قانون نیروی لورنتز موتورهای کویل صدا را قادر می سازد تا حرکتی نزدیک به لحظه ای و دقت زیر میکران را به دست آورند؟
موتور کویل صدا (VCM) یک فناوری پایه ای در اتوماسیون با عملکرد بالا است که به عنوان عامل ضروری در سیستم هایی که نیاز به سرعت بی نظیر، شتاب،و دقت موقعیتاز تثبیت لنز در دوربین گوشی های هوشمند تا تراز دقیق قطعات در تولید نیمه هادی، VCM کنترل حرکتی را ارائه می دهد که از موتورهای سنتی فراتر می رود.سوال کلیدی برای مهندسان و توسعه دهندگان محصول که به دنبال این عملکرد افراطی هستند: چه اصول اساسی فیزیک به VCM اجازه می دهد تا حرکتی تقریباً فوری و زیر میکروانی را به دست آورد و چرا طراحی آن چنین مزیت مشخصی را نسبت به موتورهای چرخ دار یا چرخانده ارائه می دهد؟
قلب عملیاتی VCM در کاربرد مستقیم قانون نیروی لورنتز است. این قانون نیروی اعمال شده بر یک رسانای حامل جریان را هنگام قرار دادن در یک میدان مغناطیسی توصیف می کند.اين همان اصوليه که يه بلندگوي عادي رو اجرا ميکنه، اما VCM این نیروی را برای صدا استفاده نمی کند، بلکه برای حرکت مکانیکی خطی یا زاویه محدود بسیار کنترل شده است.
نیروی مکانیکی تولید شده توسط VCM به صورت خطی متناسب با سه عامل اصلی است: تراکم جریان مغناطیسی ، جریان جریان از طریق کویل ،و طول موثر سیم داخل میدان مغناطیسیاین رابطه خطی ویژگی تعریف کننده VCM است. از آنجا که نیروی خروجی به طور مستقیم و متناسب با جریان ورودی مرتبط است، موتور به طور ذاتی تعیین کننده و خطی است.یک ورودی جریان خاص همیشه یک نیروی دقیقا قابل پیش بینی تولید خواهد شداین امر در تضاد شدید با موتورهای چرخشی یا چرخ دار است که در آن عدم خطی بودن های پیچیده،مانند عدم تمایل مغناطیسی یا اصطکاک، باید به طور مداوم جبران شود.
طراحی فیزیکی VCM به دقت برای به حداکثر رساندن عملکرد بر اساس این قانون طراحی شده است.مغناطیس های دائمی با چگالی انرژی بالااین مغناطیس ها به گونه ای تنظیم شده اند که یک میدان مغناطیسی بسیار یکنواخت و شعاعی را از طریق شکاف هوا که در آن کویل قرار دارد ایجاد می کنند.یکنواخت بودن این میدان مغناطیسی بسیار مهم استهر گونه تغییر یک عدم خطی را ایجاد می کند و دقت موتور را به خطر می اندازد.
این قطعه حرکت پذیر، خود کویل است. این قطعه از سیم مس نازک ساخته شده و به گونه ای طراحی شده است که به طور استثنایی سبک باشد.هسته ی مزیت سرعت VCM در معماری آن به عنوان یک محرک مستقیم استاین به این معنی است که هیچ قطعات مکانیکی میانگین وجود ندارد، هیچ پیچ سرب، هیچ گیربکس و هیچ کمربندی بین سیم پیچ تولید کننده نیروی و بار وجود ندارد.و انطباق باعث حذف منابع خطای رایج در سیستم های مکانیکی سنتی می شود..
نتیجه ی این طراحی یک محرک با نسبت نیروی به جرم فوق العاده ی بالاست. طبق قانون دوم نیوتن،به حداکثر رساندن نیروی در حالی که به حداقل رساندن جرم در حال حرکت تسریع عظیم تولید می کند.VCM ها می توانند شتاب قابل توجهی بالاتر از موتورهای سنتی را به دست آورند، که به آنها امکان می دهد سرعت هدف را به دست آورند و تقریبا بلافاصله جهت را تغییر دهند.این پاسخ پویا سریع برای کاربردهایی مانند لغو ارتعاش فعال و سیستم های بازرسی با سرعت بالا ضروری است، جایی که زمان تنظیم سیستم باید به حداقل برسد، اغلب تا میلی ثانیه.
علاوه بر این، VCM در کار بدون هیسترسی برجسته است. هیسترسی، یا خطای موقعیت ناشی از وابستگی موتور به سابقه حرکت قبلی آن (به عنوان مثال اصطکاک یا واکنش) ،دشمن دقت استVCM نیرویی را از طریق تعامل الکترومغناطیسی بدون تماس تولید می کند، که اصطکاک در داخل مکانیسم موتور خود را از بین می برد.کویل اغلب با لوله های هوا بدون تماس یا لوله های انعطاف پذیر بسیار سازگار معلق می شود، که حرکت را بدون اصطکاک مکانیکی یا واکنش منفی هدایت می کنند. این تضمین می کند که موقعیت موتور مطلق و قابل تکرار است، صرف نظر از جهت یا سرعت نزدیک شدن،که ثبات لازم برای دقت زیر میکروونی را فراهم می کند.
خلاصه، موتور کویل صوتی، گواهی از الکترومغناطیسی که به صورت ظریف به کار گرفته شده است.معماری درایو مستقیم. اين ترکیب از محدودیت هاي مکانیکي دستگاه هاي تقليدي عبور ميکنه و به نتيجه اي مي رسه که قدرت قابل پيش بيني، شتاب افراطي و دقت بي نظير در موقعيت دادن را ارائه ميدهکه باعث می شود آن را انتخاب قطعی برای سخت ترین وظایف کنترل حرکت در جهان.