Los actuadores de bobina de voz en comparación con los
Los actuadores de bobina de voz existen desde hace muchos años. Son un tipo de motor lineal de accionamiento directo. Constan de un ensamblaje de campo magnético permanente (imanes permanentes y acero ferroso) y de un ensamblaje de bobina. Los actuadores se utilizan para una amplia gama de aplicaciones. Compiten sobre todo con los motores rotativos de imanes móviles y los accionamientos neumáticos. Los actuadores de bobina de voz pueden diseñarse de diferentes maneras. El tipo con el que la mayoría de los profesionales están familiarizados son los actuadores de bobina móvil. Pero otro tipo de actuador cada vez se demanda más: el diseño de imán móvil. En este actuador, la bobina está fija y el ensamblaje del imán se mueve. En este artículo compararemos un actuador de bobina de voz con uno de imán móvil. Aandrijvenenbesturen.nl ha escrito sobre nuestros actuadores de imán móvil (MMA).
Aandrijvenenbesturen.nl escribió sobre nuestros actuadores magnéticos móviles (MMA). El artículo (edición 5-2023) abordaba la introducción de nuestra nueva generación de actuadores de bobina móvil.
Actuador de bobina de voz (VCA)
Los actuadores de bobina de voz (VCA) son dispositivos de accionamiento directo no conmutados con una carrera limitada. Utilizan un campo magnético permanente y un conductor de corriente (bobina) para producir una fuerza (Lorentz). Las áreas de aplicación de los actuadores de bobina de voz son las siguientes: altavoces, unidades de disco duro, almacenamiento óptico (tecnología de DVD y CD), dirección de haces, bombas lineales y control de presión y de flujo.
Las bobinas de voz de los altavoces de alta fidelidad modernos habituales emplean materiales que pueden soportar temperaturas de funcionamiento de hasta 150 °C, o incluso de 180 °C.
Ventajas:
- Baja masa móvil (p. ej., bobina y soporte de bobina)
- Posibilidad de un ancho de banda elevado
- Cero histéresis (sin embargo, los cables para la conexión suelen añadirla)
Desventajas:
- Amortiguación por corriente de Foucault del soporte de la bobina (valor generalmente no especificado)
- El calor disipado en la bobina calentará la carga útil
- Constante de tiempo térmica baja (calentamiento de la bobina >10 °C/s)
- Cables móviles (conexiones de alimentación)
- Cuesta refrigerar la bobina (especialmente con el funcionamiento semiestático)
- Salida de fuerza lateral única del actuador
- Baja inclinación (N2/W)
Actuador de imán móvil (MMA)
Actuadores magnéticos móviles (MMA) son dispositivos de accionamiento directo no conmutados con una carrera limitada que utilizan un imán permanente en movimiento y un conductor de corriente estática (bobina) para producir una fuerza (Lorentz). Áreas de aplicación: sistemas mecatrónicos, bombas lineales, control de presión y de flujo, aplicaciones de vacío y sistemas automotrices.
La tecnología MMA se puede adaptar al uso específico del cliente. Los dispositivos OEM han sido diseñados y construidos para unas fuerzas máximas que van desde 1 hasta 10 000 N y para unos niveles de carrera de entre 1 y más de 50 mm.
Los materiales magnéticos empleados pueden soportar temperaturas de funcionamiento superiores a los 150 °C, o incluso superiores a los 200 °C si es necesario.
Ventajas:
- Disipación del calor en la parte estática (sin calentamiento directo de la carga útil)
- La versión de eje hueco permite un uso más flexible y un diseño compacto
- Mayor fiabilidad, sin riesgo de daños mecánicos en la bobina o el cable de conexión
- Puede funcionar en entornos sucios (es posible el encapsulamiento total)
- La mayor constante de tiempo térmico permite una fuerza de pico elevada
- La fuerza de reluctancia podría ajustarse para compensar la guía de ballesta/gravedad
- Salida de fuerza por ambos lados del actuador
- Elevada inclinación (N2/W), menor necesidad de energía eléctrica
- Elevada relación entre la fuerza máxima y la masa en movimiento (posibilidad de aceleraciones G muy elevadas)
Desventajas:
- Amortiguación por corrientes de Foucault de la plancha trasera
- Aumento (≈ factor 2) de la masa en movimiento.
- (Reducida) fuerza de arrastre
| Parámetro | Unidad | AVC comercial | Imán móvil MI-MMA 6033 |
Observación |
| OD | [mm] | 60 | 60 | |
| Longitud máxima | [mm] | 55 | 33 | Longitud en carrera máxima. |
| Carrera | [mm] | 8.3 | 8 | |
| Masa móvil | [g] | 106 | 130 | |
| Resistencia térmica | [°C/W] | 7.1 | 2.0 | |
| Fuerza máxima | [N] | 111 | 150 | 10 s/Bobina=155°C/Tamb=25°C |
| Fuerza Continua | [N] | 26 | 45 | Tcoil=155°C/Tamb=25°C |
| Pendiente | [N²/W] | 57 | 65 | |
| Aceleración máxima | G | 107 | 117 | La MMA consigue una mayor acel. |
| Fuerza máxima específica | [N/cm³] | 0.77 | 1.61 | |
| Fuerza cont. específica | [N/cm³] | 0.18 | 0.48 | |
| Pendiente específica | [N²/W/cm³] | 0.39 | 0.70 |
Conclusión Comparación entre AVC y MMA
- Con la misma potencia eléctrica se puede crear más potencia mecánica con la MMA debido a la mayor inclinación
- La menor resistencia térmica y la mayor inclinación del motor del MMA se traducen en
- Fuerza máxima específica 2,1 veces superior
- Fuerza específica continua 2,7 veces superior
- 1,1x mayor Aceleración máxima (fuerza máxima dividida por la masa en movimiento)
- La fuerza máxima puede aplicarse durante más tiempo debido a una mayor constante de tiempo térmica del MMA (las bobinas de voz se sobrecalientan con facilidad).
- Las fuerzas más elevadas que son posibles con el MMA compensan la masa móvil (a veces) mayor del MMA. Esto queda aún más claro cuando se tiene en cuenta la masa de carga (normalmente un factor de 10 a 50 veces superior a la masa móvil del actuador).
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