音圈电机力控制
音圈电机原理
音圈电机原理音圈电机是一种常见的电机类型，它利用电磁感应原理将电能转化为机械能。
它的工作原理主要包括电磁感应、磁场与电流的相互作用以及电能转换等方面。
下面将详细介绍音圈电机的工作原理。
首先，音圈电机的核心部件是音圈，它是由绝缘线圈绕制而成的。
当通过音圈通电时，会在音圈周围产生磁场，这是基于安培环路定律和法拉第电磁感应定律的基础上产生的。
磁场的产生使得音圈内产生感应电动势，从而使得音圈内产生感应电流。
这个过程实质上是电能转化为机械能的过程。
其次，音圈电机中的音圈会受到磁场力的作用，从而产生受力运动。
这个受力运动的方向和大小取决于音圈内感应电流的方向和大小，以及磁场的方向和大小。
通过合理设计磁场和电流的方向，可以实现对音圈的精确控制，从而实现对电机的运动控制。
另外，音圈电机还涉及到电能转换的问题。
在音圈电机中，电能首先被转化为磁能，然后再由磁能转化为机械能。
这个过程需要合理设计电路和磁路，以确保电能能够高效地转化为机械能。
同时，为了提高电机的效率和性能，还需要考虑磁路和电路的优化设计。
总的来说，音圈电机的工作原理涉及到电磁感应、磁场与电流的相互作用以及电能转换等方面。
通过合理设计磁路和电路，可以实现对电机的精确控制，从而实现对机械系统的精确控制。
这对于各种机械设备和系统的设计和应用具有重要意义。
希望通过本文的介绍，读者能够对音圈电机的工作原理有一个清晰的认识，从而更好地理解和应用这一电机类型。
同时，也希望本文能够对相关领域的研究和应用工作起到一定的参考作用。
感谢您的阅读！。
音圈电机工作原理
音圈电机工作原理音圈电机工作原理音圈电机是一种常见的电动机，它在许多领域中被广泛应用，例如音响设备、汽车、机器人等。
本文将从浅入深地解释音圈电机的工作原理。
一、什么是音圈电机音圈电机，也被称为电磁音圈驱动器（voice coil motor，简称VCM），是一种基于电磁原理工作的电动机。
它通常由定子、转子和磁场组成。
二、磁场的作用1. 磁场的产生音圈电机通过使用磁场来产生力，从而实现机械运动。
通常使用永磁体或电磁线圈产生一个稳定的磁场。
2. 磁场的极性磁场由两个极性组成：南极和北极。
当两个相同极性的磁场相遇时，它们会产生排斥力；而当两个不同极性的磁场相遇时，它们会产生吸引力。
三、音圈电机的工作原理1. 电流通过音圈当通过音圈通入电流时，产生的磁场与永磁体或电磁线圈中的磁场相互作用，引起力的产生。
这个力可以用来推动或拉动音圈。
2. 构造音圈电机的磁场为了使音圈电机工作，需要合适的磁场结构。
常见的方法是使用永磁体作为固定磁场，然后通过音圈传递电流，产生电磁力。
3. 双向运动音圈电机可以实现双向运动。
当电流通过音圈时，它会受到磁场的作用而运动。
改变电流的方向可以改变运动的方向。
四、应用领域音圈电机在许多应用领域中都有广泛的应用，其中一些包括：•音响设备：音圈电机可用于压电喇叭、耳机和扬声器等音频设备。
•汽车：音圈电机在汽车中用于控制各种机械部件，如调节器、重量平衡系统等。
•机器人：音圈电机具有精确控制和定位能力，因此常用于机器人运动控制。
五、总结通过以上简单的解释，我们对音圈电机的工作原理有了一定的了解。
音圈电机通过电流通入音圈，与磁场互相作用引起力的产生，从而实现机械运动。
它在音响设备、汽车和机器人等领域中具有广泛的应用前景。
希望本文能够帮助读者更好地理解音圈电机的工作原理。
音圈电机的原理
音圈电机的原理音圈电机是一种常见的电动机，它基于电磁感应原理工作。
它由固定在外部的磁铁（称为定子）和围绕定子旋转的线圈（称为转子）组成。
这种电机被广泛应用于许多领域，如工业自动化、汽车、机器人等。
音圈电机的工作原理可以简单描述为：当电流通过线圈时，它在磁场中产生一个力矩，推动线圈旋转。
这个磁场是由定子上的磁铁产生的，通常是通过永磁体或电磁线圈来实现的。
当线圈旋转时，它会不断地与定子上的磁场相互作用，产生一个旋转力矩。
通过控制电流的大小和方向，可以控制线圈的旋转速度和方向。
音圈电机的优点之一是它的响应速度非常快。
由于线圈和定子之间的物理接触非常小，摩擦和惯性影响较小，使得电机能够实现快速准确的位置控制。
这使得音圈电机在需要高精度和高速度的应用中非常受欢迎。
另一个优点是音圈电机具有较高的功率密度。
由于线圈和磁铁之间的间隙非常小，使得电机能够在较小的尺寸内提供较大的输出功率。
这对于空间有限的应用非常重要，例如机器人和汽车中的电动驱动系统。
音圈电机还具有良好的控制性能。
通过改变线圈中的电流，可以实现电机的速度和位置控制。
这使得电机可以根据需要实现精确的运动控制，例如在机器人中进行复杂的路径规划和执行。
然而，音圈电机也存在一些局限性。
首先，由于线圈和定子之间的物理接触非常小，使得电机的散热能力较差。
在高功率运行时，电机可能会产生较多的热量，需要额外的散热措施来保持温度在可接受范围内。
其次，音圈电机的成本较高。
相对于其他类型的电机，音圈电机的制造和维护成本较高，使得它在某些应用中可能不太实用。
总的来说，音圈电机是一种基于电磁感应原理工作的电动机。
它具有快速响应、高功率密度和良好的控制性能等优点，被广泛应用于许多领域。
然而，它也存在一些局限性，如散热能力较差和较高的成本。
对于不同的应用需求，我们可以选择适合的电机类型来实现最佳的性能和效果。
高频响应音圈电机的建模与控制研究
高频响应音圈电机的建模与控制研究一、引言音圈电机是一种常用于线性驱动系统的电动执行元件，具有响应速度快、重量轻、能耗低等优点。
在一些特殊应用中，需要音圈电机能够在高频响应下提供精确的运动控制。
因此，对于高频响应音圈电机的建模和控制研究具有重要的意义。
本文将从建模和控制两个方面，对高频响应音圈电机的特性进行全面、详细、完整及深入的探讨。
二、建模高频响应音圈电机的建模是研究该电机特性的基础。
在建模过程中，需要考虑以下几个方面：2.1 结构特点分析分析音圈电机的结构特点，包括线圈、磁场等元件的组成和工作原理，以及机械结构的特点。
通过对结构特点的分析，可以了解到电机在高频响应下可能存在的问题和挑战。
2.2 动力学模型建立音圈电机的动力学模型，考虑到电机的质量、惯性、摩擦等因素对运动过程的影响。
可以采用等效电路法、转速-电流法等方法进行建模，并结合理论分析和实验数据进行模型参数的辨识和优化。
2.3 控制器设计设计合适的控制器，以实现对音圈电机的高频响应控制。
可以采用PID控制、模型预测控制等方法，并考虑到控制器参数的影响因素，如采样周期、控制频率等。
2.4 仿真验证对建立的模型进行仿真验证，模拟音圈电机在高频响应下的运动特性。
通过仿真结果，可以评估模型的准确性和控制器的性能，并对模型和控制器进行进一步的优化。
三、控制研究基于建立的模型，对高频响应音圈电机的控制进行研究。
主要包括以下几个方面：3.1 高频响应特性分析分析电机在高频响应下的特性，并研究可能的影响因素，如电机结构、控制器参数等。
通过进一步了解高频响应特性，可以为后续的控制研究提供指导。
3.2 控制策略优化优化控制策略，以实现对音圈电机的更好控制效果。
可以通过模拟实验和实际实验的方法，对不同控制策略进行比较和评估，并选择最优的控制策略进行应用。
3.3 参数调节方法提出有效的参数调节方法，对控制器参数进行调节以适应高频响应要求。
可以采用自整定PID算法、自适应控制算法等方法，实现对控制器参数的在线调节。
音圈电机
音圈电机的原理及应用音圈电机(V oice Coil Motor)是一种特殊形式的直接驱动电机。
具有结构简单、体积小、高速、高加速、响应快等特性。
近年来，随着对高速、高精度定位系统性能要求的提高和音圈电机技术的迅速发展，音圈电机不仅被广泛用在磁盘、激光唱片定位等精密定位系统中，在许多不同形式的高加速、高频激励上也得到广泛应用。
如：光学系统中透镜的定位、机械工具的多坐标定位平台、医学装置中精密电子管、真空管控制等。
本文将系统讨论音圈电机的工作原理、结构及其应用场合。
1. 音圈电机的工作原理1.1 磁学原理音圈电机的工作原理是依据安培力原理，即通电导体放在磁场中，就会产生力F，力的大小取决于磁场强弱B、电流I、以及磁场和电流的方向(见图1)。
如果共有长度为L的N根导线放在磁场中，则作用在导线上的力可表示为F (1)kNBIL式中k为常数。
由图1可知，力的方向是电流方向和磁场向量的函数，是二者的相互作用，如果磁场和导线长度为常量，则产生的力与输入电流成比例，在最简单的音圈电机结构形式中，直线音圈电机就是位于径向电磁场内的一个管状线圈绕组(见图2)，铁磁圆筒内部是由永久磁铁产生的磁场，这样的布置可使贴在线圈上的磁体具有相同的极性，铁磁材料的内芯配置在线圈轴向中心线上，与永久磁体的一端相连，用来形成磁回路。
当给线圈通电时，根据安培力原理，它受到磁场作用，在线圈和磁体之间产生沿轴线方向的力，通电线圈两端电压的极性决定力的方向。
将圆形管状直线音圈电机展开，两端弯曲成圆弧，就成为旋转音圈电机。
旋转音圈电机力的产生方式与直线音圈电机类似，只是旋转音圈电机力是沿着弧形圆周方向产生的，输出转矩见图3。
1. 2 电子学原理音圈电机是单相两极装置。
给线圈施加电压则在线圈里产生电流，进而在线圈上产生与电流成比例的力，使线圈在气隙内沿轴向运动，通过线圈的电流方向决定其运动方向。
当线圈在磁场内运动时，会在线圈内产生与线圈运动速度、磁场强度、和导线长度成比例的电压(即感应电动势)。
一种基于pwm的音圈电机改进控制方法
一种基于pwm的音圈电机改进控制方法
基于PWM的音圈电机改进控制方法可以考虑以下几个方面:
1. 控制模式的优化:传统的音圈电机控制模式通常是通过PID 控制器来调整电机转速和转矩,但是这种控制方式存在一些问题,如误判、响应速度慢等。
因此,可以通过优化控制模式来提高电机控制的准确性和效率。
例如,将电机的控制模式分为积分控制和微分控制两种模式,可以根据实际需要选择合适的控制模式。
2. 控制频率的优化:PWM控制频率越高,电机的转速控制精度越高。
但是,如果控制频率过高,电机的启动力矩会降低,同时会增加电机的能耗。
因此,可以通过优化控制频率来提高电机的控制效率和稳定性。
例如,可以使用自适应控制算法来确定最佳的控制频率,或者通过调整控制周期来平衡电机的启动力和运行效率。
3. 控制精度的优化:传统的音圈电机控制方式通常是通过PID 控制器来调整电机转速和转矩,但是这种控制方式存在一个问题,即电机的转速和转矩波动较大。
因此,可以通过优化控制算法来提高电机的控制精度和稳定性。
例如,可以使用模糊控制算法来优化电机控制策略,减少电机的非线性运动。
4. 控制效率的优化:电机的控制效率直接影响电机的能耗和性
能。
因此,可以通过优化控制算法来提高电机的控制效率和稳定性,同时减少电机的能耗。
例如,可以使用模糊控制算法来优化电机控制策略,同时可以通过优化PWM占空比来控制电机的运行效率。
基于PWM的音圈电机改进控制方法需要根据具体情况进行优化设计,以达到更好的控制效果和性能。
音圈电机力控原理
音圈电机力控原理
嘿，朋友们！今天咱来说说音圈电机力控原理。
你想啊，这音圈电机就像一个超级大力士，能精准地控制力量的大小。
比如说，就像你举重一样，你得知道自己能举多重，还能根据需要调整用力的程度。
这音圈电机就是这么厉害！
它的力控原理其实不难理解。
简单说，就是通过控制电流来控制磁场，从而实现对力的精确控制。
这就好比你调节音量大小，轻轻一转，声音就变大变小，是不是很神奇？
咱再打个比方，音圈电机就像是一个非常听话的小跟班，你让它出多大力，它就出多大力。
比如你让它推动一个小玩具车，你想让它轻轻推，它就轻轻地；你想让它大力点推，那它绝对不含糊。
那在实际应用中呢，这音圈电机可厉害了！在很多高科技设备里都有它的身影。
就拿我们常见的手机摄像头来说吧，它就能帮忙实现自动对焦，根据拍摄物体的远近，精准地控制力的大小来调整镜头位置。
哎呀，这不是超级酷嘛！
“这音圈电机的力控原理真有这么神？”当然啦！它可是科技的小能手！如果没有它，很多高端设备都没法这么好用。
所以说，音圈电机的力控原理真的是至关重要呀！
朋友们，现在你们对音圈电机力控原理是不是有了更清楚的认识啦？相信随着科技的不断进步，音圈电机还会发挥更大的作用，给我们的生活带来更多的惊喜呢！。
音圈电机工作原理
音圈电机工作原理音圈电机是一种常见的电机类型，它在许多电子设备和汽车中都有广泛的应用。
它的工作原理主要是利用电流和磁场之间的相互作用来产生力和运动。
下面我们将详细介绍音圈电机的工作原理。
首先，我们来看一下音圈电机的结构。
音圈电机主要由磁体、音圈、导电环和轴承组成。
磁体产生一个磁场，音圈则通过导电环与电源连接，当电流通过音圈时，它会在磁场中受到力的作用，从而产生运动。
其次，让我们来了解一下音圈电机的工作原理。
当电流通过音圈时，根据安培定律，电流会在磁场中受到洛伦兹力的作用，从而产生一个力矩，使得音圈开始旋转。
这种旋转运动可以被用来驱动其他机械部件，实现各种功能。
另外，需要注意的是，音圈电机的转动方向与电流的方向、磁场的方向以及音圈的位置都有关系。
通过控制电流的方向和大小，以及磁场的方向，我们可以实现对音圈电机的控制，从而达到所需的运动效果。
此外，音圈电机的工作原理也与电磁感应有关。
当音圈在磁场中运动时，会产生感应电动势，这个电动势会产生阻力，影响音圈的运动。
因此，在设计音圈电机时，需要考虑如何减小感应电动势的影响，提高音圈电机的效率。
最后，我们来总结一下音圈电机的工作原理。
音圈电机利用电流和磁场之间的相互作用来产生力和运动，其工作原理主要是通过电流在磁场中受到力的作用，从而产生旋转运动。
通过控制电流和磁场的方向，可以实现对音圈电机的控制，实现各种功能。
综上所述，音圈电机的工作原理涉及电流、磁场和力的相互作用，通过合理设计和控制，可以实现对音圈电机的精确控制，从而满足不同的工程需求。
希望本文能够帮助大家更好地理解音圈电机的工作原理。
直线电机(线性马达)、力矩电机(DD马达)、音圈电机的区别
直线电机（线性马达）、力矩电机（DD马达）、音圈电机的区别在现代电机领域中，直线电机（线性马达）、力矩电机（DD马达）、音圈电机是常见的不同类型的电机。
在功能和用途方面，它们各自具有其独特的性能和优越性能。
在本文中，我们将比较并理解这三种电机的区别。
直线电机（线性马达）首先，直线电机（线性马达）属于一种传动形式，它通过产生与滑块或座子之间的磁场相互作用的力来产生直线运动，从而实现线性驱动。
直线电机可以根据应用的不同，产生直线或旋转电动机的动力，应用到机器人、工厂自动化、医疗设备等领域。
其中，直线电机的优势在于它高速、精度高、响应快、精准、低噪音、无污染、工作寿命长等。
力矩电机（DD马达）比较之下，力矩电机（DD马达）的工作原理更为特殊。
它在传动中使用双电机、双电感和双车间的结构，同时利用电流的磁场来产生转矩。
DD马达不但具有与普通直流电机一样的结构，而且还可以采用新型的转子类型，具有更高的电机转矩、更广泛的转速范围和更低的热损失。
并且，DD电机由于其特殊的工作原理，不需要使用减速器和传统电机所需要的控制器，节省了系统成本，并且提高了系统效率。
音圈电机另外，音圈电机也是现代电机的一种。
它主要应用于用于低速力控制，音圈电机的工作原理是通过经过定子上的线圈的电流产生磁场，从而引起转子上的极磁层之间的力矩来产生驱动力。
音圈电机的优点在于其高速响应、快速控制、高力矩、低噪声、低振动和平滑运动。
总结总体而言，直线电机（线性马达）、力矩电机（DD马达）、音圈电机在功能和特性方面各有所大致。
线性电机具有高速、精度高、响应快、精准和低噪声的优点，并且可以根据应用的不同，产生直线或旋转电动机的动力。
DD电机优越的结构和特殊的工作原理将其热损失降到了最低，同时高转矩、更广泛的转速范围和更低的热损失，具备更高的转矩和更快的控制速度。
音圈电机则具有高速、响应快、力矩大和低噪音的特点，并且适用于低速度力控制。
无论是直线电机（线性马达）、力矩电机（DD马达）、音圈电机，它们都具有优越的性能，每种电机的应用领域，在性能、控制、结构以及成本方面都有其独特的优势。
音圈电机工作原理
音圈电机工作原理
音圈电机工作原理是基于洛伦兹力原理的。
它由一个固定在磁场中的永磁体和一个可以旋转的线圈组成。
当线圈中通过电流时，根据洛伦兹力原理，电流在磁场中会受到一个力的作用。
具体来说，当电流通过线圈时，在线圈内部会产生一个磁场。
这个磁场与永磁体的磁场相互作用，使得线圈受到一个力的作用。
这个力的方向根据洛伦兹力的右手定则确定，即当握住线圈并将四指放置在电流方向上时，大拇指所指的方向就是力的方向。
由于线圈受到的力是与电流的大小和方向有关的，所以改变线圈中的电流可以控制线圈的运动。
通过改变线圈中的电流大小和方向，线圈会向不同的方向受力，从而实现旋转。
值得注意的是，为了使电机能够稳定工作，线圈的导线必须与电源相连，并且线圈的电流需要适当地控制。
此外，为了提高电机效率，音圈电机通常会使用多个线圈和永磁体，以增加电机的力量和灵敏度。
总的来说，音圈电机工作原理是通过线圈中的电流和磁场相互作用产生力的作用，从而实现线圈的旋转。
这种工作原理在许多电机和驱动设备中得到广泛应用。
基于STM32的音圈电机控制系统设计
《工业控制计算机》2021年第34卷第6期121基于STM32的音圈电机控制系统设计Design of Voice Coil MoPor CosProl SysPem Based on STM32孙俊哲周磊符慧敏万其（南京工程学院自动化学院，江苏南京211167）摘要:作为一款直线电机，音圈电机具有高频响、高精度等特性，能满足高速、高精度定位系统性能的需求。
设计了基于STM32微处理器为控制核心的音圈电机控制系统，利用高开关频率的PWM大幅减小电机运行时的振动、噪音和发热，提高电机精度；对电机的电流反馈系统和速度反馈系统进行控制；加入CAN总线通讯接口，使控制器能够接入分布式控制系统中，能够运用在更多控制场合，拥有更广阔的应用前景遥关键词：STM32曰音圈电机；PWM；PI控制Abstract:As a linear motor,voice coil motor has the characteristics of high frequency ynd high precision,which can meet the requirements of high speed and high precision positioning system performance.In this paper,a voice coil motor control system based on STM32is designed.The high s witching frequency PWM is used to greatly reduce the vibration,noise and heat of the motor during operation and improve the accuracy of the motor.Multi-loop control of current loop and speed loop is realized.Adding CAN bus communication interface,so that the controller can be connected to the distributed control system and used in more control occasions,making it have the broaderpplication prospect.Keywords:VTM32,voice coil motor,PWM,PI control音圈电机是一种特殊形式的直接驱动电机，具有结构简单、体积小、高速、高加速和响应快等特性［1］遥音圈电机直接产生推力，不用考虑中间环节的传递效率、损耗等问题，简化了驱动方式，拥有较高的可靠性和工作效率,并且运动形式可以为直线或者圆弧，故而被广泛地应用于精密定位系统中。
一种使用音圈电机实现力闭环控制的系统和方法[发明专利]
![一种使用音圈电机实现力闭环控制的系统和方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/416c57967fd5360cbb1adbb0.png)
专利名称：一种使用音圈电机实现力闭环控制的系统和方法专利类型：发明专利
发明人：江永明,谢淑芳,黄华,苏郑奥希
申请号：CN202011262634.6
申请日：20201112
公开号：CN112511048A
公开日：
20210316
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种使用音圈电机实现力闭环控制的系统和方法，包括音圈电机、电源、控制器、力传感器，信号放大板、受测设备安装支架和转接板；电源分别与控制器和信号放大板电连接；控制器分别与音圈电机和力传感器电连接；力传感器固定安装于音圈电机的下方，将力传感器信号传输给信号放大板；信号放大板将力传感器信号放大后传输给转接板；转接板将放大后的力传感器信号转发给控制器；控制器根据接收到的力传感器信号发送相应的驱动控制信号给音圈电机。
本发明通过直接在音圈电机下方安装力传感器，可以实时反馈力值给控制器，获取实时的力值，并输出力的数据，实现闭环控制。
闭环控制下的力输出会更加稳定，还能实时调节力参数。
申请人：雅科贝思精密机电(上海)有限公司
地址：200120 上海市浦东新区川沙路6999号川沙国际精工园B区38幢第三层
国籍：CN
代理机构：北京联瑞联丰知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：黄冠华
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华中科技大学硕士学位论文
1 绪论
1.1 课题来源
本课题得到以下项目的资助： ● 国家重点基础研究发展计划（973）项目子课题“电子制造中的混合约束数字建模与 产品缺陷诊断机理”，批准号：2003CB716207。 ● 国家高技术研究发展计划（863）项目“RFID 标签封装设备开发与生产”，批准号： 2006AA04A110。 ● 国家杰出青年基金项目 “数控技术与数字制造”，批准号：50625516。
而国内虽然有几家企业和科研机构从事相关设备的研制，但是尚不能满足实际生产 的要求。研制具有自主产权的 RFID 封装设备，打破国外公司对此类技术的垄断，不仅 可以在 RFID 芯片封装产业占据一席之地，摆脱半导体产业长期受制于人的窘境，而且 可以大大降低国内广大的 RFID 应用企业在生产设备方面的成本，提高企业的竞争力。
The function of voice coil motor in the flip chip process is to complete three movements: pick, orient and place. In the first two movements, the patch head which is fixed on the shaft of voice coil motor do not need to press the chip, so the control method is mainly position control. The method how to use Turbo PMAC to realize its position control is discussed, and the model of Turbo PMAC controller is established to simulate the result. Considering the movement is repeatable, the iterative learning control method is proposed to improve its precision, and the simulated result shows it works.
In the “place” process, high speed movement and low contact force are both required for the control system to ensure the high reliability. A new method which uses Turbo PMAC to realize the soft landing is proposed, and the motion track is optimized. The experiment result shows that this control method realizes the soft landing, costs shorter time and has a higher reliability.
Keywords: RFID; Flip chip; PMAC; Position control; Iterative learning control; Soft landing
II
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个 人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
音圈电机具有结构简单、体积小、重量轻、高速度、高加速度、高精度（直接驱动）、 急速响应、力控制精确等卓越特性，同时兼具有寿命长、运动频率高等优点。因此，音 圈电机被广泛地用于磁盘、激光唱片定位等精密定位系统以及许多1.3.2 音圈电机位置控制研究现状
本课题致力于音圈电机在 RFID 标签封装设备中的高速高精运动控制研究。结合音 圈电机具体的控制过程，对音圈电机的软着陆以及力/位混合控制做了初步的探讨，力求 在保证贴装质量的前提下，尽可能高的提高设备的效率。
1.3 国内外研究概况
1.3.1 音圈电机发展及应用现状
音圈电机（Voice Coil Motor，VCM）是新型控制微特电机的一种，它是一种特殊形 式的直接驱动电机，因为原理与扬声器类似而得名。其工作原理相当简单：通电线圈（导 体）在磁场中会产生力，力的大小与施加在线圈上的电流成比例。基于此原理制造的音 圈电机运动形式可以为直线或者圆弧[4][5]。
综观整个 RFID 标签设备，直接决定设备封装效率的关键是贴片过程。在第一台封 装设备中，贴片模块采用了柔性驱动（同步齿形带传动）拱架机器人的结构，然而存在 跟踪和补偿困难的缺陷，即使采用 PID 控制能使柔性驱动系统的末端执行器获得较高的 定位精度，但因没有对摩擦力和惯性力进行有效补偿，其稳态调节时间也会较长，从而 影响设备的加工效率[3]。 在本台设备中，一改之前伺服电机驱动拱架机器人的方式，采 用了直线电机+伺服电机+音圈电机的驱动方式，分别实现 Y 向、X 向和 Z 向的运动。 其中贴片的直接动作由音圈电机完成，包括实现直线与旋转两个自由度的运动。
首先从封装设备的贴片模块入手，对其贴片工艺流程做了简单介绍。针对贴片的技 术要求，选用一种两自由度音圈电机作为芯片拾放动作的执行机构。结合该模块控制系 统的组成，提出了一种利用 Turbo PMAC（多轴运动控制器）对音圈电机进行控制的方 法。
音圈电机在贴片流程中主要完成拾片、旋转及放置三个动作。针对拾片、旋转过程 中贴装头对芯片无挤压动作的特点，在这两个环节中，对音圈电机的控制主要为位置控 制。本文对利用 Turbo PMAC 实现音圈电机位置控制的方法做了详细分析，提取其控制 模型，并进行了模拟仿真。结合先进 PID 控制中的迭代学习控制方法，以及音圈电机运 动具有重复性的特点，探讨了该方法在音圈电机位置控制中的应用。仿真结果显示，该 控制方法能有效提高定位精度。
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
With the great development of semiconductor technology and electronic information technique, the radio frequency identification (RFID) technology is widely recognized and accepted by the people, and also expands new application areas and brings a broader market. The demand for low-cost RFID tags, cause the package equipment more effective and with higher reliability. This thesis mainly discusses the application of voice coil motor (VCM) in the RFID tags package equipment, and research on different control methods of VCM in different processes.
华中科技大学 硕士学位论文 基于音圈电机的力/位控制及应用 姓名：黄浩 申请学位级别：硕士 专业：机械电子工程 指导教师：尹周平
20080527
华中科技大学硕士学位论文
摘要
随着半导体技术以及电子信息技术的迅猛发展，RFID（射频识别）技术越来越被更 多的人所认识和接受，并带来更为广阔的市场和应用空间。RFID 标签低成本的需求， 推动 RFID 标签封装设备向着更高封装效率、更高可靠性的方向发展。本文围绕音圈电 机在 RFID 标签封装设备中的应用展开，研究了音圈电机在不同运动流程中的控制方法。
1
华中科技大学硕士学位论文
基于国内 RFID 标签封装设备研发落后的状况，华中科技大学数字制造装备与技术 综合实验室从 2005 年开始就致力与 RFID 封装设备的研制工作。并于 2006 年成功研制 开发了国内第一台 RFID 电子标签封装设备。2007 年初，该实验室开始着手第二台封装 设备，并在机械结构和控制结构上做了重大改进，以实现更高的封装效率。
针对芯片放置过程中快速进给与低力冲击的控制要求，提出一种利用 Turbo PMAC 实现音圈电机软着陆的方法，并进一步对运动轨迹进行了优化。实验结果表明，该控制 方法不仅实现了音圈电机的软着陆，而且可以有效缩短软着陆的时间，提高了运行的效 率和贴片的可靠性。
关键词：射频识别 倒装芯片 PMAC 位置控制 迭代学习控制 软着陆
目前制约 RFID 技术广泛普及的一个主要障碍在于单个标签的制造成本过高，而单 个标签的制造成本主要集中在芯片的制造成本和标签的封装成本上。因此，要使 RFID 技术得到更广泛的应用，开发出具有高产量和高成品率的 RFID 标签封装制造设备是很 重要的一个方面。
当前世界上只有国外几家大型半导体设备供应商可以生产此类设备，如德国纽豹、 日本 Toray、奥地利 Datacon 和 SUSS 等，而且价格不菲。RFID 标签制造设备最重要的 性能指标是每小时生产的合格标签个数（Unit Per Hour，简称 UPH），国外公司设备的 普遍水平在每小时 5000～8000UPH [2]。
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