八字电机行程

音圈电机是一种不需要任何机械传动环节，就可以将电能转化为直线运动机械能的直线电机。由于具有结构简单、体积小、响应速度快、定位精度高、易于控制等优越性能，音圈电机广泛应用于国民经济的诸多领域。特别在手机变焦、精密工作台等高精密领域具有突出优势，相信随着研究的不断深入，音圈电机将会得到更进一步的发展。

1 摄像头

在智能手机摄像模块中，相比于步进电机和压电材料，音圈电机更具优势，多数摄像头采用音圈电机，通过控制音圈电机的电流来实现手机镜头的自动对焦功能。开环音圈电机控制需要簧片提供复位力，存在振铃问题。对此，有学者提出摄像头的音圈电机闭环控制，霍尔传感器判断动子位置，镜头控制采用闭环，无需使用簧片。

目前，由于手机体积限制以及音圈电机行程，大部分手机仅有自动对焦功能，无法实现光学变焦。有学者设计如图1所示的音圈电机结构，采取L形绕组，有助于实现大行程。

图1 L形绕组音圈电机结构

2 快速反射镜

快速反射镜用来改变光源与目标之间光束指向的装置，需要对光传播方向进行高精度、高动态的控制，实现光束在所需转角范围内的快速精确指向，对系统的环境适应性等也有很高要求。当前快速反射镜平台根据驱动方式的不同分为压电陶瓷驱动和音圈电机驱动两大类。

压电陶瓷驱动器的行程相对较小，一般只有几十mm，用于快速反射镜中无法实现较大转角范围。采用音圈电机驱动，可使快速反射镜系统转角范围大、承载能力强，且对振动、冲击等工作环境具有较强的适应性。在国防军工等行程要求较高、反射镜口径较大的系统中，大多采用音圈电机驱动的快速反射镜，如图2所示。

图2 快速反射镜

3 精密运动平台

XY精密工作平台如图3所示，是光刻机、引线键合机、PCB钻孔等半导体器件制造和封装仪器的核心部件，工作台对驱动设备的速度和精度要求极高，音圈电机具有响应速度快和精度高的优点，在有关半导体制作的领域得到了广泛应用。

光刻机和引线键合机是芯片、半导体制作封装的核心设备，我国与西方国家有着较大差距，因此也有着较大的提升空间。目前最好的光刻机是荷兰的AMSL，能够刻出5nm的电路，而国产光刻机要在28nm以上。

图3 精密工作平台

本文编自2021年第6期《电工技术学报》，论文标题为“音圈电机结构优化及应用综述”，作者为柴嘉伟、贵献国。