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Eine linear gelagerte Spule befindet sich zwischen zwei Eisenkernen, deren Oberflächen mit zwei oder mehreren Dauermagneten bestückt sind. Die Magnetfelder der Permanentmagnete durchdringen die Spule samt Eisenkerne. Wird die Spule mit einer Gleichspannung beaufschlagt, fliesst in der Spule, je nach Höhe der angelegten Gleichspannung, ein mehr oder weniger grosser Gleichstrom. Gleichzeitig baut sich um die Spule ein zweites Magnetfeld auf, welches durch den fliessenden Gleichstrom erzeugt wird. Die Magnetfelder der Dauermagnete und der Spule überlagern sich. Wird die Spule nun linear ausgelenkt, entsteht eine lineare Kraftkomponente, welche der Auslenkung entgegenwirkt und diese wieder rückgängig zu machen versucht. Die sich linear bewegende Spule wird abgebremst, kommt zum Stillstand und bewegt sich in die entgegengesetzte Richtung. Dieser Vorgang der oszillierenden Bewegung wiederholt sich nun laufend, solange die Spule mit Strom beaufschlagt wird.
Ursache der Kraft beim Linearantrieb Voice Coil
Jeder Dauermagnet hat einen Nord- und einen Südpol. Zwischen beiden Polen baut sich ein permanentes Magnetfeld auf, welches auch jeden anderen Körper durchsetzt, der sich in dessen Wirkungsbereich befindet. Jeder elektrische Leiter, durch welchen ein elektrischer Strom fliesst, ist von einem eigenen Magnetfeld umgeben, welches durch den fliessenden Strom verursacht wird. Die vielen Windungen der Spule verstärken dieses Magnetfeld in ganz erheblichem Masse. Auch das Magnetfeld der Spule hat einen Nord- und einen Südpol. Wenn gleichnamige Pole sich annähern, ist dies mit einer abstossenden Wirkung verbunden. Es entsteht eine Kraftkomponente, welche die beiden gleichnamigen Pole wieder zu entfernen versucht.
Ungleichnamige Pole ziehen sich dagegen an. Es entsteht ebenfalls eine Kraftkomponente, die jedoch die beiden ungleichnamigen Pole zusammenziehen möchte.
Wird die Spule nun aus ihrer Mittelstellung linear ausgelenkt, so kommt es zwangsläufig zu einer Annäherung von zwei gleichnamigen Polen auf der einen Seite. Gleichzeitig entfernen sich auf der anderen Seite zwei ungleichnamige Pole. Das Resultat ist eine Kraftkomponente, welche die Spule wieder in ihre neutrale Mittelstellung bewegen möchte.
Anwendungen Linearantrieb Voice Coil
Ein breites Anwendungsgebiet für Linearantriebe Voice Coil ergibt sich im medizinischen Bereich. Hier kommt es oft darauf an, dass in ganz bestimmten medizinischen Geräten eine genaue Dosierung von Stoffen gewährleistet werden muss. Für solche Dosierungsanwendungen sind Linearmotoren Voice Coil durch ihre hohen Wiederhol- und Positioniergenauigkeiten geradezu ideal.
Weiter sind Linearantriebe Voice Coil für dynamische Anwendungsfälle geeignet, bei denen es auf eine hohe Bewegungsfrequenz ankommt. Diese Art von Linearantrieben haben so gut wie keine Hystereseerscheinungen. Dadurch sind die oszillierenden Bewegungen nach beiden Seiten gut reproduzierbar.
Fazit
Linearantriebe Voice Coil werden je nach Anwendungsfall in verschiedenen Hublängen, beispielsweise von 5 mm bis 150 mm Hub ausgeführt. Sie zeichnen sich durch ihre hohen Frequenzen aus, welche mit ihnen möglich sind. Durch diese hohen Frequenzen in Verbindung mit hohen Geschwindigkeiten sind automatisch auch hohe Massenbeschleunigungen möglich. In der Praxis haben sich diese Linearantriebe besonders durch ihre hohe Positioniergenauigkeit bewährt, welche mit ihnen möglich sind. Linearantriebe Voice Coil arbeiten zuverlässig und sind sehr verschleissarm. In selbstschmierenden Ausführungen können Laufleistungen von über 100 Millionen Arbeitszyklen erreicht werden. Besonders die Einsätze in medizinischen Bereichen sind ohne Linearantriebe Voice Coil überhaupt nicht mehr vorstellbar.