線性馬達(dá)一般指線性電機
線性馬達(dá)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動機械能,而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)的傳動裝置。它可以看成是一臺旋轉(zhuǎn)電機按徑向剖開,并展成平面而成。
直線電機也稱線性電機,線性馬達(dá),直線馬達(dá),推桿馬達(dá)。最常用的直線電機類型是平板式和U 型槽式,和管式。線圈的典型組成是三相,由霍爾元件實現(xiàn)無刷換相。
線性馬達(dá)的工作原理類似于打樁機,實際上是一個依靠線性形式運動的彈簧質(zhì)量塊,將電能直接轉(zhuǎn)換為直線運動機械能的發(fā)動模塊。線性馬達(dá)依靠交流電壓驅(qū)動壓靠與彈簧連接的移動質(zhì)量塊的音圈,音圈在彈簧的共振頻率下被驅(qū)動時,使整個傳動器振動。由于直接驅(qū)動質(zhì)量塊做線性運動,所以響應(yīng)速度非???,振感也非常的強。


馬達(dá)是為手機提供振動的動力來源,主要有兩種:一是轉(zhuǎn)子馬達(dá)(Eccentric rotating mass),二是線性馬達(dá)(Linear resonant actuator) 。其中,線性馬達(dá)又分Z軸線性馬達(dá)、X軸線性馬達(dá)。
轉(zhuǎn)子馬達(dá)與小時候我們玩的四驅(qū)車所使用的馬達(dá)類似,原理非常簡單,就是通過一個小電機帶動偏心轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,從而產(chǎn)生振動。
它結(jié)構(gòu)簡單、體積小,在目前的眾多中低端產(chǎn)品中會比較常見,也有少部分高端機仍在使用。
但轉(zhuǎn)子馬達(dá)最主要的缺點是響應(yīng)速度慢,無法實現(xiàn)急啟動、急停,使手機振感有些拖沓,“嗡嗡嗡”的振動效果就是這種扁平轉(zhuǎn)子馬達(dá)所產(chǎn)生,因此它目前幾乎只停留在千元機中。

線性馬達(dá)則類似于打樁機,由定子和動子構(gòu)成,其中定子由線圈和FPC構(gòu)成,動子由質(zhì)量塊和磁鐵構(gòu)成。通電的線圈在磁場中受到洛倫茲力作用,帶著動子沿固定方向往復(fù)運動產(chǎn)生振感,運動的頻率取決于驅(qū)動信號頻率。
線性馬達(dá)響應(yīng)速度快,振感強,有振動方向,振動頻率和波形均可調(diào),因而能夠?qū)崿F(xiàn)更為復(fù)雜和各種定制化的振動效果。
Z軸線性馬達(dá)又稱圓形線性馬達(dá),馬達(dá)在垂直的Z軸方向運動,振動行程相對較短。
X軸線性馬達(dá)又稱長方形或橫向線性馬達(dá),可以做到較長的行程,加速時間長,所以振感要強于Z軸線性馬達(dá),性能最優(yōu),一般見于旗艦機型。
線性馬達(dá)與轉(zhuǎn)子馬達(dá)不僅在結(jié)構(gòu)上不同,驅(qū)動方案也有很大差異。
線性的驅(qū)動芯片可以輸出高達(dá)10V的峰值電壓,在高壓驅(qū)動下,可以進一步縮短啟停時間、提高振動強度。驅(qū)動芯片中內(nèi)置的幾十個振動波形更可搭配音頻解碼器,實現(xiàn)音頻隨振。
通過后期的體驗優(yōu)化,能在多種場景中實現(xiàn)精確的、有針對性的振動反饋。
而轉(zhuǎn)子馬達(dá)既不支持高壓驅(qū)動輸出,也不支持內(nèi)置驅(qū)動波形。
線性馬達(dá)與轉(zhuǎn)子馬達(dá)驅(qū)動方案對比
以上看不懂沒關(guān)系,劃重點:
X軸線性馬達(dá) > Z軸線性馬達(dá) > 轉(zhuǎn)子馬達(dá) > 扁平轉(zhuǎn)子馬達(dá)
線性馬達(dá)的優(yōu)勢
(1)結(jié)構(gòu)簡單。管型直線電機不需要經(jīng)過中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)而直接產(chǎn)生直線運動,使結(jié)構(gòu)大大簡化,運動慣量減少,動態(tài)響應(yīng)性能和定位精度大大提高;同時也提高了可靠性,節(jié)約了成本,使制造和維護更加簡便。它的初次級可以直接成為機構(gòu)的一部分,這種獨特的結(jié)合使得這種優(yōu)勢進一步體現(xiàn)出來。
(2)適合高速直線運動。因為不存在離心力的約束,普通材料亦可以達(dá)到較高的速度。而且如果初、次級間用氣墊或磁墊保存間隙,運動時無機械接觸,因而運動部分也就無摩擦和噪聲。這樣,傳動零部件沒有磨損,可大大減小機械損耗,避免拖纜、鋼索、齒輪與皮帶輪等所造成的噪聲,從而提高整體效率。
(3)初級繞組利用率高。在管型直線感應(yīng)電機中,初級繞組是餅式的,沒有端部繞組,因而繞組利用率高。
(4)無橫向邊緣效應(yīng)。橫向效應(yīng)是指由于橫向開斷造成的邊界處磁場的削弱,而圓筒型直線電機橫向無開斷,所以磁場沿周向均勻分布。
線性馬達(dá)(線型馬達(dá)、直線電機模組)的特性
1、高精度控制
2、高速移動
3、行程不受限
4、零件少
5、低磨耗
6、空隙小
7、運動平順
8、可多頭控制
9、動態(tài)響應(yīng)快
缺點
1、需要增益調(diào)整
2、靜止時有抖動現(xiàn)象
3、需回授控制
4、推力受限


直線電機與旋轉(zhuǎn)電機相比,主要有如下幾個特點:一是結(jié)構(gòu)簡單,由于直線電機不需要把旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動的附加裝置,因而使得系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)大為簡化,重量和體積大大地下降;二是定位精度高,在需要直線運動的地方,直線電機可以實現(xiàn)直接傳動,因而可以消除中間環(huán)節(jié)所帶來的各種定位誤差,故定位精度高,如采用微機控制,則還可以大大地提高整個系統(tǒng)的定位精度;三是反應(yīng)速度快、靈敏度高,隨動性好。直線電機容易做到其動子用磁懸浮支撐,因而使得動子和定子之間始終保持一定的氣隙而不接觸,這就消除了定、動子間的接觸摩擦阻力,因而大大地提高了系統(tǒng)的靈敏度、快速性和隨動性;四是工作安全可靠、壽命長。直線電機可以實現(xiàn)無接觸傳遞力,機械摩擦損耗幾乎為零,所以故障少,免維修,因而工作安全可靠、壽命長。
直線電機主要應(yīng)用于三個方面:一是應(yīng)用于自動控制系統(tǒng),這類應(yīng)用場合比較多;其次是作為長期連續(xù)運行的驅(qū)動電機;三是應(yīng)用在需要短時間、短距離內(nèi)提供巨大的直線運動能的裝置中。
對直線電機控制技術(shù)的研究基本上可以分為三個方面:一是傳統(tǒng)控制技術(shù),二是現(xiàn)代控制技術(shù),三是智能控制技術(shù)。傳統(tǒng)的控制技術(shù)如PID反饋控制、解耦控制等在交流伺服系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。其中PID控制蘊涵動態(tài)控制過程中的信息,具有較強的魯棒性,是交流伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)中最基本的控制方式。為了提高控制效果,往往采用解耦控制和矢量控制技術(shù)。在對象模型確定、不變化且是線性的以及操作條件、運行環(huán)境是確定不變的條件下,采用傳統(tǒng)控制技術(shù)是簡單有效的。但是在高精度微進給的高性能場合,就必須考慮對象結(jié)構(gòu)與參數(shù)的變化。各種非線性的影響,運行環(huán)境的改變及環(huán)境干擾等時變和不確定因素,才能得到滿意的控制效果。因此,現(xiàn)代控制技術(shù)在直線伺服電機控制的研究中引起了很大的重視。常用控制方法有:自適應(yīng)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、魯棒控制及智能控制。主要是將模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與PID、H∞控制等現(xiàn)有的成熟的控制方法相結(jié)合,取長補短,以獲得更好的控制性能。
線性馬達(dá)相對轉(zhuǎn)子馬達(dá)就復(fù)雜很多,其工作原理是將電能轉(zhuǎn)化為機械能,驅(qū)動彈簧質(zhì)量塊進行線性運動,從而產(chǎn)生振動。線性馬達(dá)分為橫向線性馬達(dá)與縱向線性馬達(dá)兩種,縱向線性馬達(dá)是沿Z軸振動,馬達(dá)振動行程較短,振動力量較弱。觸覺反饋相較于橫向線性馬達(dá)較弱,但“瘦死的駱駝比馬大”體驗依舊要強于轉(zhuǎn)子馬達(dá)。

橫向線性馬達(dá)振動行程長,啟動速度快且方向可控,在結(jié)構(gòu)上更加緊湊,間接降低了機身厚度。相對于轉(zhuǎn)子馬達(dá)來說,優(yōu)勢十分明顯:功耗降低,并且震動反饋方式更加多樣,最主要的還是震動起來更加干脆、利落,不會像轉(zhuǎn)子馬達(dá)那樣震動時的感覺不緊湊。橫向線性馬達(dá)伴隨軟件系統(tǒng)的適配優(yōu)化,可以大大提升用戶體驗。
原文鏈接:
https://blog.csdn.net/zhangzzqliumin/article/details/126639246
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