ボイスコイルモータの電磁力解析事例

ボイスコイルモータのローレンツ力解析

フレミングの左手の法則により、磁界中のコイルに通電すると、磁束と電流の作用で電磁力が発生します。
電流の方向を逆にすると推力は逆方向となり、負荷を逆方向に駆動します。
ラウドスピーカーと同じ原理で、電気シグナルを機械運動(往復運動)に変換します。
鉄芯が動くソレノイドと異なり、可動部がコイルで軽量のため、高加速的に動作できます。
磁石が作る磁界中でコイルのみが動く、可動コイル型(ムービングコイル型)ボイスコイルモータ(VCM)の電磁力解析を行ないました。

解析テーマ ：ローレンツ力解析 (静解析)

解析内容 ：ボイスコイルモータ (VCM ) の3次元電磁力解析を行い、ヨーク部分の磁束密度分布と、コイルの電流に生じる電磁力

(ローレンツ力) を求めました。

解析ツール ： 磁界解析ソフトウェア F-MAG

解析モデル ： 解析を行なうボイスコイルモータ (VCM ) は、下図のように、マグネット、コイル、ヨークで構成されています。

物性

計算に使用した各物性は、以下のような値としました。

＊空　　　　　　 　気　 ：　比透磁率　1.0
＊コ　　　イ　　　ル　 ：　比透磁率　1.0
＊マ　グ　ネ　ッ　ト　 ：　比透磁率　1.0
＊ヨ ー ク （SPCC)　 ： 非線形磁化特性
・ ヨーク（SPCC)の非線形磁化特性につきましては、下図のようなBH特性を使用しました。

荷 重

マグネットの残留磁化： 1 x 106 (A/m)
コイルの電流値：70AT

F-MAG：ソリッドデータの読み込み

F-MAG：空気ソリッドデータの作成

F-MAG：1/2モデル化

F-MAG：各部材の物性定義

F-MAG：メッシュモデル作成

F-MAG：磁石への磁化入力

F-MAG：コイルへの電流入力

F-MAG：計算実行/終了

磁束密度分布コンター図

コイルに生じる電磁力(ローレンツ力)分布

この解析は磁界解析ソフトウェア F-MAG で行いました。

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