音圈电机应用之硬盘电机

硬盘电机也就是主轴电机系统。硬盘主轴电机是驱动硬磁盘片作高速旋转以便摆动电机带动磁头对磁盘数据进行扫描读写。它的主要部件是主轴电机和有关控制电路。主轴电机在硬盘的盘腔内部，控制电路主要指硬盘电路板上的“音圈/主轴电机控制芯片”。硬盘驱动器采用高精度、轻型磁头驱动/定位系统。这种系统能使磁头在盘面上快速移动，可在极短的时间内精确地定位在由计算机指令指定的磁道上。人们还在研究各种新方法，如在盘上挤压（或刻蚀）图形、凹槽和斑点等作为定位和跟踪标记，以提高到和光盘相等的道密度，从而在保持磁盘机高速度、高位密度和高可靠性的优势下，大幅度提高存储容量。

硬盘驱动器磁头与磁头臂及伺服定位系统是一个整体。伺服定位系统由磁头臂后的线圈和固定在底板上的电磁控制系统组成。由于定位系统限制，磁头臂只能在盘片的内外磁道之间移动。因此，不管开机还是关机，磁头总在盘片上；所不同的是，关机时磁头停留在盘片启停区，开机时磁头“飞行”在磁盘片上方。硬盘驱动器内的电机都是无刷电机，即音圈电机。在高速轴承支持下机械磨损很小，可以长时间连续工作。高速旋转的盘体产生明显的陀螺效应，所以，在硬盘工作时不宜搬动，否则，将增加轴承的工作负荷。为了高速存储和读取信息，硬盘驱动器的磁头质量小，惯性也小，所以，硬盘驱动器的寻道速度明显快于软驱和光驱。

音圈电机是一种直接驱动型电机，通常采用无铁芯的机械结构，这样的结构给运动控制带来诸多优点。由于没有铁芯，在电枢电流方向变化时可以认为没有剩磁，音圈电机的输出推力正比于电枢电流，线性度高。因此可以做到推力平稳、光滑，适用于力控制模式。无铁芯机构也使得动子惯量小，相比传统电机，有着极高的伺服带宽。由于音圈电机在应用中不需要传动设备，使得其工作中所受摩擦力仅仅来自于导轨的摩擦。这使得音圈电机系统具有极低的阻尼比。

在其他的生产行业中，凡是对速度要求高，负载不大的场合，均适用于音圈电机的应用。如电子元器件的生产，电路板上元件的焊接，MEMS器件的装配，LED各生产工艺过程，如点胶、焊线、分装、检测等。总之，市场对高速伺服运动设备需求旺盛，而能满足市场需求的成熟产品种类还相对稀缺。研制这样一种符合市场需求的产品有着广阔的应用前景。

无论是音圈电机还是旋转马达、伺服马达，在运动过程中都会有发热的问题。

其实我们说的音圈电机发热问题，主要来自于马达自身的加减速度，如果加减速度所需的电流都能够维持在马达和驱动器的持续电流之下，那么就不会有严重的发热问题。相反，如果在加减速的过程中，有短暂的大电流的要求，那么务必在运动规划酝酿阶段就得考虑到等效推力，根据实际需求，加入暂停或等待运动的时间。

除此之外，如果音圈电机持续推压工作物的实际电流超过上述的持续电流，则也是要考虑发热问题的。在常规使用下，有铁心直线马达的构造相比更有利于散热，而无铁心马达的线圈想比没有足够的散热空间，所以在设计运动结构时，必须考虑直线音圈电机（马达）结构的散热特性。

音圈电机是一种特殊形式的直接驱动马达，能将电能直接转化成直线运动机械能而不需要任何中间转换机构的传动装置。其原理是:在均匀气隙磁场中放入一圆筒状绕组，绕组通电产生电磁力带动负载作直线往复运动，改变电流的强弱和极性，就可改变电磁力的大小和方向。因此音圈电机运动形式可以为直线或者旋转。其具有高响应、高速度、高加速度、结构简单、体积小、力特性好、控制方便等优点，音圈电机运动时无摩擦，因此在发热问题做出来巧妙的合理的设计。

机械硬盘式微，日本电产计划减产50%硬盘电机

IT之家5月4日消息 日本电机制造商日本电产公司（Nidec）的一份新财务报告称，该公司认为，今年PC硬盘的出货量将大幅下降。日本电产公司约占硬盘主轴电机产量的85％，该电机制造商正准备将2019年的硬盘电机销售额同比下调约50％。与此同时，该公司还计划将其他类型硬盘驱动器的销售放缓，但不会大幅降低。

根据日本电产的数据，硬盘的单位销售额从2010年到2018年下降了约43％，从2010年的约6.5亿部降低到2018年的3.75亿部。预计未来几年销售额将继续下降。

最近，Nidec将其2019年的HDD电机出货量预测从3.56亿个驱动器下调至3.09亿，到2020年将进一步降至2.9亿个。

来自TrendFocus的统计数字显示，在今年第一季度中，机械硬盘（HDD）的出货量下滑了13%，仅有7700万块。

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