Pourquoi la linéarité et le fonctionnement sans hystérésis sont-ils les avantages déterminants des moteurs à bobine vocale pour le positionnement critique?
Lorsque le contrôle du mouvement est nécessaire dans des applications où même des erreurs au niveau des microns sont inacceptables, telles que la mise au point des lentilles dans l'imagerie médicale, le positionnement des plaquettes dans la lithographie,ou de contrôle de la robotique chirurgicale, le choix de l'actionneur est fortement limité.Le moteur à bobine vocale (VCM) apparaît toujours comme la solution préférée en raison de deux caractéristiques déterminantes: une linéarité exceptionnelle et un fonctionnement sans hystérésis.La question cruciale pour les intégrateurs de systèmes est la suivante:: Comment ces propriétés de VCM se traduisent-elles par un avantage concurrentiel par rapport aux actionneurs à vis ou aux moteurs pas à pas traditionnels?
La force principale de la VCM réside dans sa linéarité inhérente.Parce que la VCM est basée sur la loi de la force de Lorentz, il est intrinsèquement linéaire, à condition que le champ magnétique soit uniforme sur toute la course.qui reposent souvent sur des effets complexes de saturation magnétique ou de réticence où le couple de sortie peut varier non linéairement avec la vitesse ou la position.
Cette performance linéaire inhérente simplifie considérablement l'algorithme de commande du moteur.Un contrôle simple se traduit par des temps de servo-boucle plus rapides et des performances plus robustes sans avoir besoin d'une cartographie ou de tableaux de recherche étendusEn outre, parce que la relation est linéaire, les changements mineurs du courant d'entrée entraînent des changements de force prévisibles et contrôlés.Cela permet au système de servo de générer des forces très faibles pour les ajustements fins et des forces très élevées pour l'accélération rapide, tous utilisant la même échelle de contrôle linéaire, ce qui donne une résolution de force supérieure et la capacité de commander des étapes sous-microniques de manière fiable.
Les VCM bénéficient également d'une commutation zéro. Contrairement aux moteurs à courant continu brossés, les VCM sont généralement des dispositifs sans commutation, ce qui signifie qu'aucune commutation physique ou électronique n'est requise pendant le mouvement.Cela élimine le couplage de couple, le frottement et le bruit électrique inhérents à la commutation, assurant que la force générée est pure et propre, ce qui est essentiel pour des mouvements lisses et à basse vitesse nécessaires aux systèmes d'imagerie.
Le deuxième avantage est le fonctionnement sans hystérésis. 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'hystérésis est l'ennemi ultime de la précision.
L'hystérésis dans la plupart des actionneurs mécaniques résulte du frottement (frottement par glissement des roulements, des vis de plomb ou des guides) et de la réaction (libre jeu ou dégagement dans les engrenages).Le VCM est spécialement conçu pour éliminer ces sourcesLa génération de force est entièrement électromagnétique et sans contact, éliminant par nature le frottement et les réactions négatives au sein du moteur lui-même.la bobine en mouvement est souvent suspendue à l'aide de roulements à air sans contact ou de roulements à flexion très conformes (ressorts mécaniques)Ces mécanismes de suspension sont conçus pour guider le mouvement de la bobine avec un frottement proche de zéro et sans réaction mécanique, assurant ainsi que le système est effectivement exempt d'hystérésis.
En outre, de nombreux VCM haute performance sont sans noyau, ce qui signifie qu'ils n'ont pas de fer dans l'assemblage de bobine en mouvement.Cela élimine la réticence magnétique et les effets de saturation qui causent l'hystérésis magnétique dans les moteurs à noyau de ferL'effet net est que pour tout courant d'entrée donné, la VCM produira exactement la même force et atteindra donc exactement la même position,indépendamment du fait que le système se déplaçait précédemment à gauche ou à droiteCette prévisibilité améliore considérablement la précision du servosystème en boucle fermée.lui permettant de se fixer sur une position cible plus rapidement et avec une plus grande stabilité à long terme que tout moteur affecté par une hystérésis mécanique ou magnétique.
Par conséquent, pour le positionnement critique, la linéarité simplifie le système de commande et améliore la résolution, tandis que le fonctionnement sans hystérésis garantit que la position obtenue est absolue et répétable,indépendamment de la trajectoire du mouvementCes deux caractéristiques renforcent le statut de la VCM en tant qu'actionneur définitif pour le contrôle du mouvement nécessitant les plus hauts niveaux de précision absolue et de répétabilité.