Voice Coil Actuatoren vs
Voice coil actuatoren bestaan al vele jaren, het is een soort lineaire motor met directe aandrijving. Het bestaat uit een permanent magnetisch veldsamenstel (permanente magneten en ferrostaal) en een spoelsamenstel. Actuatoren worden voor een breed scala aan toepassingen gebruikt. Ze concurreren het meest direct met roterende magneetmotoren en pneumatische aandrijvingen. Spreekspoelactuatoren kunnen op verschillende manieren worden ontworpen. Het type waarmee de meeste professionals bekend zijn, zijn actuatoren van het type met bewegende spoel. Maar een ander type actuator wint aan populariteit: het ontwerp met bewegende magneten. Met deze actuator wordt de spoel gefixeerd en beweegt het magneetsamenstel. In dit artikel vergelijken we de Voice Coil Actuator met een Moving Magnet Actuator. Aandrijvenenbesturen.nl schreef over onze Moving Magnet Actuators (MMA’s). Het artikel (editie 5-2023) ging over de introductie van onze nieuwe generatie spreekspoelactuators met bewegende magneten.
Voice Coil Actuator (VCA)
Voice Coil Actuators (VCA) zijn niet-gecommuteerde directe drive apparaten met een beperkte slag. Ze gebruiken een permanent magnetisch veld en een stroomvoerende geleider (spoel) om een kracht (Lorentz) te produceren. Toepassingsgebieden voor voice coil-actuatoren zijn onder andere luidsprekers, HDD-drives, optische opslag (DVD, CD-technologie), bundelbesturing, lineaire pompen, druk- en debietregeling.
Moderne hifi-luidspreker-voicecoils maken gebruik van materialen die bestand zijn tegen temperaturen tot 150°C, of zelfs 180°C.
Voordelen:
- Lage bewegende massa (bijv. spoel en spoelhouder)
- Hoge bandbreedte mogelijk
- Geen hysterese
Nadelen:
- Eddy-stroomdemping van spoelhouder (waarde meestal niet gespecificeerd)
- Afgestraalde warmte in spoel zal de lading verwarmen
- Kleine thermische tijdsconstante (> 10 °C/sec verwarming van spoel)
- Bewegende draden (voedingsaansluitingen)
- Moeilijke spoelkoeling (vooral voor semi-statische werking)
- Enkele zijwaartse krachtuitgang van actuator
- Lage stijlheid (N2/W)
Moving Magnet Actuator (MMA)
Moving Magnet Actuators (MMA) zijn niet-gecommuteerde apparaten met directe aandrijving en een beperkte slag, die gebruik maken van een bewegende permanente magneet en een statische stroomvoerende geleider (spoel) om een kracht (Lorentz) te produceren. Toepassingsgebieden; mechatronische systemen, lineaire pompen, druk- en debietregeling, vacuümtoepassingen, autosystemen.
De MMA-technologie kan worden aangepast aan het specifieke gebruik van de klant. OEM-apparaten zijn ontworpen en gebouwd voor piekkrachten variërend van 1 tot 10.000 N en slaglengtes tussen 1 en 50+ mm.
Magnetische materialen worden gebruikt die bestand zijn tegen temperaturen > 150°C, of zelfs > 200°C indien nodig.
Voordelen:
- Warmteafvoer op statisch deel (geen directe verwarming van de lading)
- Hol schachtontwerp, wat een meer flexibel gebruik en compact ontwerp mogelijk maakt
- Verbeterde betrouwbaarheid, geen risico op mechanische schade aan spoel of verbindingsdraad
- Kan worden gebruikt in een vuile omgeving (volledige inkapseling mogelijk)
- Verhoogde thermische tijdsconstante maakt hoge piekkracht mogelijk
- Reluctantiekracht kan worden afgestemd om bladveergids/zwaartekracht te compenseren
- Krachtuitgang aan beide zijden van actuator
- Hoge stijfheid (N2/W), verminderde elektrische vermogensvereisten
- Hoge piekkracht-gewichtsverhouding (zeer hoge G-versnellingen mogelijk)
Nadelen:
- Eddy-stroomdemping van achterijzer
- Verhoogde (≈ factor 2) bewegende massa
- (Verminderde) tandwielspeling
| Parameter | Eenheid | Commercial VCA | Moving Magnet MI-MMA 6033 |
Opmerkingen |
| Buitendiameter | [mm] | 60 | 60 | |
| Max. lengte | [mm] | 55 | 33 | Lengte bij maximale slag. |
| Slag | [mm] | 8.3 | 8 | |
| Bewegende massa | [g] | 106 | 130 | |
| Thermische weerstand | [°C/W] | 7.1 | 2.0 | |
| Piekkracht | [N] | 111 | 150 | 10 s/Tspoel=155°C/Tomg=25°C |
| Continu-kracht | [N] | 26 | 45 | 10 s/Tspoel=155°C/Tomg=25°C |
| Stijfheid | [N²/W] | 57 | 65 | |
| Maximale versnelling | G | 107 | 117 | MMA bereikt hogere versnelling. |
| Specifieke piekkracht | [N/cm³] | 0.77 | 1.61 | |
| Specifieke continue kracht | [N/cm³] | 0.18 | 0.48 | |
| Specifieke stijfheid | [N²/W/cm³] | 0.39 | 0.70 |
Conclusie vergelijking VCA en MMA
- Met dezelfde elektrische kracht kan met de MMA meer mechanisch vermogen worden gecreëerd vanwege de hogere stijfheid
- De lagere thermische weerstand en de hogere motorsnelheid van de MMA resulteren in
- 2,1x hogere specifieke piekkracht
- 2,7x hogere specifieke continue kracht
- 1,1x hogere maximale versnelling (maximale kracht gedeeld door de bewegende massa)
- De piekkracht kan langer worden toegepast vanwege een grotere thermische tijdsconstante van de MMA (Voice coils oververhitten gemakkelijk).
- De hogere krachten die mogelijk zijn met de MMA wegen op tegen de (soms) grotere bewegende massa van de MMA. Dit wordt nog duidelijker wanneer de belastingsmassa (meestal factor 10 tot 50 keer hoger dan de bewegende actuatormassa) in aanmerking wordt genomen.
Neem contact op met ons team
Als u een offerte wilt aanvragen, een vraag heeft over onze producten, of wilt weten wat wij speciaal voor u kunnen doen, neem dan contact met ons op. Wij zullen binnen 24 uur reageren op al uw vragen.
