音圈電機結(jié)構優(yōu)化及應用綜述

柴嘉偉 貴獻國

音圈電機結(jié)構優(yōu)化及應用綜述

柴嘉偉 貴獻國

（哈爾濱工業(yè)大學電氣工程及自動化學院 哈爾濱 150001）

音圈電機是一種不需要任何機械傳動環(huán)節(jié)，就可以將電能轉(zhuǎn)化為直線運動機械能的直線電機。由于具有結(jié)構簡單、體積小、響應速度快、定位精度高、易于控制等優(yōu)點，音圈電機廣泛應用于國民經(jīng)濟的諸多領域。該文首先簡述音圈電機的理論基礎，闡述音圈電機的工作原理、結(jié)構分類以及各結(jié)構的特點；然后，結(jié)合國內(nèi)外學者對音圈電機的結(jié)構優(yōu)化，對音圈電機提高力常數(shù)和定位精度的方法進行歸納總結(jié)；最后，對音圈電機的主要應用領域進行綜述，并對其發(fā)展趨勢和研究熱點進行討論和展望。

音圈電機 結(jié)構優(yōu)化 力常數(shù) 定位精度

0 引言

音圈電機是一種直接驅(qū)動的無遲滯設備[1-2]，利用永磁體產(chǎn)生的磁場與通電線圈的相互作用產(chǎn)生驅(qū)動力。音圈電機具有結(jié)構簡單、動態(tài)響應速度快、無齒槽轉(zhuǎn)矩、高線性度等優(yōu)點，在高精度定位伺服系統(tǒng)中得到廣泛應用[3-4]。隨著工業(yè)化不斷升級，快速化、小型化、精密化的電機已經(jīng)成為各國研究重點，因此音圈電機得到了廣泛的關注。

音圈電機屬于特種直線電機范疇，沒有中間傳動環(huán)節(jié)，極大地簡化了驅(qū)動機構，提高系統(tǒng)緊湊性。在直線運動系統(tǒng)中，直線電機在效率、推力控制和系統(tǒng)體積等方面比旋轉(zhuǎn)電機更具優(yōu)勢[5-6]。相對于U型直線電機和平板直線電機，音圈電機具有更好的高頻響應特性，可以實現(xiàn)高速往復直線運動，特別適用于定位精度高的短行程伺服控制系統(tǒng)中。但是，音圈電機作為直線電機同樣存在推力密度低、端部效應、線圈磨損等缺點[7-8]。針對直線電機的這些問題，國內(nèi)外研究學者做了大量研究實驗，且取得了一定成果。如采用高磁性材料、使用Halbach磁極陣列代替?zhèn)鹘y(tǒng)磁極結(jié)構、將超導材料應用于電機繞組制作、無線充電等[9-11]。

本文回顧總結(jié)國內(nèi)外學者對音圈電機的研究成果，對音圈電機的技術概況進行總結(jié)歸納。首先，簡述音圈電機的工作原理、結(jié)構分類以及各結(jié)構的特點；然后，結(jié)合國內(nèi)外學者對音圈電機的分析研究，對音圈電機存在的輸出力低、端部效應等問題以及相應問題的解決方案進行歸納總結(jié)；最后，對音圈電機的應用領域進行綜述，并對其發(fā)展前景和研究熱點進行討論。

1 理論基礎

1.1 工作原理

音圈電機是一種往復頻率極快的直驅(qū)式電機，一種基于安培力原理而設計的直線電機，屬于特種電機范疇，因其工作原理與揚聲器類似而得名[12-13]。安培力原理如圖1所示。

圖1 安培力原理

圖2所示為音圈電機結(jié)構，音圈電機主要由線圈、永磁體和磁軛三部分組成。其原理為線圈動子在永磁體中通電后，會受安培力作用并產(chǎn)生垂直于線圈平面方向的運動，可通過控制線圈電流的方向來控制線圈運動的方向，通過控制線圈通過電流的大小來控制線圈所受推力的大小[14]。音圈電機的磁學原理、電子學原理、機械學原理及數(shù)學模型的搭建在相關文獻中有詳細講解[15-16]。圖中，1為磁軛，2為永磁體，3為線圈（圖3～圖10中的1, 2, 3同圖2）。

圖2 音圈電機結(jié)構

1.2 結(jié)構分類

1.2.1 外磁式與內(nèi)磁式結(jié)構

音圈電機最初應用在磁盤磁頭定位機構[17]，1970年IBM推出的IBM3330存儲設備采用外磁式長音圈電機作為磁盤定位機構，外磁式結(jié)構如圖3a所示，永磁體暴露在電機外部，磁力線向外部發(fā)散，對外部造成磁干擾，所以外磁式結(jié)構需要采用磁屏蔽機構消除漏磁對磁頭讀寫的影響[18-19]。圖3b為內(nèi)磁式結(jié)構，利用音圈電機的外殼作為磁屏蔽，永磁體、氣隙和磁軛形成磁回路，減少漏磁。但是在電機軸開孔的場合不能使用內(nèi)磁式，如在光刻機[20-21]中，激光束需要穿過音圈電機，此時不能采用內(nèi)磁式結(jié)構。

圖3 外磁式和內(nèi)磁式音圈電機結(jié)構

1.2.2 短音圈與長音圈結(jié)構

短音圈與長音圈音圈電機結(jié)構如圖4所示，根據(jù)電機工作氣隙長度與音圈長度的大小關系，可以將電機分為短音圈結(jié)構和長音圈結(jié)構。長音圈電機由于只有一部分線圈在工作氣隙中，電能利用率較低，端部漏磁嚴重[22-23]；優(yōu)點是電機體積相對較小。短音圈電機的動子質(zhì)量輕、響應速度快，但是鐵磁機構大、成本高。隨著永磁材料的發(fā)展，將稀土永磁材料用于音圈電機設計能夠極大地減小電機的體積[24-25]，在IBM3330之后的IBM3340、IBM3350等產(chǎn)品均采用短音圈結(jié)構[19]。

圖4 短音圈與長音圈音圈電機結(jié)構

1.2.3 動圈式與動磁式結(jié)構

動圈式與動磁式音圈電機結(jié)構如圖5所示。在動圈式音圈電機中，固定磁體在線圈行程內(nèi)產(chǎn)生均勻磁場，線圈是運動部件，響應速度快，但是存在飛線問題且散熱能力差，可靠性較低，一般廣泛應用于小功率領域[26-28]，不適合于功率要求較高的場合。文獻[7]中提出無線充電的方法在理論上解決了飛線問題。動磁式音圈電機的動子是永磁體陣列，電機結(jié)構緊湊、功率密度高，可實現(xiàn)無摩擦，但是對永磁體的體積質(zhì)量和機械強度有一定限制，且電機結(jié)構復雜，要考慮磁場耦合、推力非線性和渦流損耗等問題[29-30]。

圖5 動圈式與動磁式音圈電機結(jié)構

1.2.4 平板形弧形與圓筒形結(jié)構

根據(jù)電機的外形不同，可以將電機分為圓筒形、弧形和平板形結(jié)構。圖6所示為音圈電機實物。平板形與弧形結(jié)構相對簡單，制作工藝成熟，但是漏磁相對嚴重，永磁體利用率低，產(chǎn)生的推力較?。粓A筒形音圈電機的永磁材料利用充分，能夠產(chǎn)生較大的推力，但是其環(huán)形結(jié)構的永磁陣列充磁成本相對較高，且其行程低于平板形[31-32]。

圖6 音圈電機實物

1.3 總結(jié)

內(nèi)磁式結(jié)構有效地解決了外磁式結(jié)構存在的磁干擾問題，但由于結(jié)構限制在特定的場合必須使用帶有屏蔽的外磁式結(jié)構；隨著永磁材料的發(fā)展，短音圈結(jié)構相對于長音圈結(jié)構的優(yōu)勢越來越明顯；動圈式結(jié)構相對于動磁式結(jié)構簡單，線性推力便于控制，但存在飛線問題；平板形和弧形結(jié)構簡單，但是推力較小，圓筒形結(jié)構相對復雜，但推力較大。

2 高推力音圈電機

音圈電機以其優(yōu)秀的動態(tài)響應和定位精度，使得磁盤存儲技術得到極大提升，隨著磁盤存儲容量的增加，對音圈電機的推力提出新的要求，并且由于音圈電機的優(yōu)秀性能，在激光、快速反射鏡、引線鍵合機等需要精密控制領域得到應用[32-34]。音圈電機的有效氣隙較大導致氣隙磁通密度較低，進而影響電機的推力，最初設計音圈電機首要考慮的是提高音圈電機的出力。由于增大電流會有損耗、散熱等問題，提高力常數(shù)的主要方法是增大氣隙磁通密度。

2.1 磁路優(yōu)化

在文獻[35-39]中，對如圖7所示的傳統(tǒng)單極型、單面多級型和雙面多極型三種磁極結(jié)構進行分析對比。在傳統(tǒng)單極型結(jié)構中，由于一段磁軛的存在導致電機的左右磁路不對稱，容易產(chǎn)生偏心問題。采用差動式結(jié)構，減小繞組電感和電樞反應，抑制不平衡推力。采用多級型磁極結(jié)構不僅能夠改善偏心問題，在相同體積和永磁材料下，多面多級型磁極結(jié)構能夠在一定程度上提高氣隙磁通密度，改善電機推力。但是由于電機磁軛底部的飽和問題，增加徑向充磁磁鋼厚度，氣隙磁通密度不是呈線性提升，且磁通密度提升有限，永磁體利用率較低。

圖7 磁路結(jié)構

文獻[40-42]提出在音圈電機中采用軸向充磁結(jié)構，如圖8所示，推導出軸向充磁圓筒形永磁動圈式直線電機的氣隙磁場解析計算公式，將徑向充磁與軸向充磁分析比對，證明了在采用相同永磁材料的前提下，軸向充磁能夠產(chǎn)生更高的磁通密度，具有明顯的聚磁效果。文獻[43]在采用軸向充磁的基礎上，在音圈電機的中央放置一個磁心以增加徑向磁通，電機磁路結(jié)構如圖9所示。該結(jié)構使得內(nèi)外線圈有效地利用徑向磁通來產(chǎn)生軸向力，進一步提高了電機的輸出力，使其能夠快速驅(qū)動大直徑的反射鏡。

文獻[44-46]對非常規(guī)的磁極形狀和充磁方向的磁極結(jié)構對氣隙磁通密度的影響進行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用非常規(guī)方向充磁和非矩形的磁極結(jié)構可能對氣隙磁通密度有著極大的改善，對于形狀不規(guī)則的磁極，其制造和加工燒結(jié)方式存在一定困難，故文獻[46]中，提出一種粘接式的磁極結(jié)構。文獻[47-48]采用徑向軸向混合的磁極陣列，制作了一臺應用于快速掃描鏡的集中通量式音圈電機，如圖10所示。該電機內(nèi)部中心有一個圓柱形磁體，中心外部有一環(huán)形磁體，有助于減小漏磁。

圖8 軸向充磁結(jié)構

圖9 電機磁路結(jié)構

圖10 集中通量式音圈電機

文獻[52-55]中，對單片磁極和單線圈、普通磁極陣列和三線圈、Halbach磁極陣列和三線圈三種結(jié)構的音圈電機進行性能比較，采用Halbach磁極陣列和三線圈結(jié)構的音圈電機具有最大的推力和最小的力矩波動，磁極結(jié)構如圖12所示。采用開槽的動圈支架，有助于抑制渦流損耗。從而制作出能夠應用于納米精確定位裝置的音圈電機。

圖11 環(huán)形磁鋼充磁方向

圖12 磁極結(jié)構

2.2 音圈電機線圈優(yōu)化設計

音圈電機是無槽電機，音圈厚度不僅影響電機繞組的安培匝數(shù)，還影響氣隙磁通密度。而電機的輸出與這兩項的乘積成正比，因此存在一個使電機輸出最大化的最佳厚度。通過有限元優(yōu)化繞組厚度得到最優(yōu)的繞組結(jié)構[56-57]。

導線組成如圖13所示。文獻[58-60]針對線圈材料對電機性能的影響進行分析，在電機體積不變的前提下，分別采用銅鐵混合線和銅包鋁（Copper Clad Aluminum, CCA）線作為線圈，銅鐵混合線減小磁阻，增大氣隙磁通密度，在導線電阻相差不多的前提下，CCA線的質(zhì)量是銅線質(zhì)量的40%左右，降低了動子的質(zhì)量。文獻[61]表明，在線圈體積一定的前提下，改變線圈匝數(shù)，不會改變推力。

圖13 導線組成

2.3 總結(jié)

提高音圈電機推力的優(yōu)化主要分為兩種：一種為磁路優(yōu)化，即采用多面多磁極結(jié)構、聚磁磁極結(jié)構和Halbach磁極結(jié)構等磁極陣列，在相同的永磁材料用量下，提高氣隙磁通密度，進而實現(xiàn)電機的大推力；另一種為線圈優(yōu)化，即采用銅鐵或銅鋁混合線，減小氣隙磁阻或動子質(zhì)量，實現(xiàn)推力的提高，但會增大繞組損耗，故音圈電機高推力的研究主要集中在磁路優(yōu)化方面。

3 提高音圈電機定位精度

隨著裝備制造高精尖發(fā)展，在滿足推力的基礎上對音圈電機的定位精度的要求越來越高，如何提高定位精度是研究的熱點之一。

3.1 均勻磁通密度方案

根據(jù)音圈電機的基本公式=，磁通密度越平穩(wěn)，力矩波動越小。在電機動子行程范圍內(nèi)，獲得相對平穩(wěn)均勻的氣隙磁通密度，能夠有效地減小波動。文獻[44-46]通過調(diào)整磁極的形狀和充磁方向，得到符合幅值和均勻性的磁通密度波形。文獻[62-63]對音圈電機的永磁體和磁軛進行優(yōu)化，提出兩種永磁體和磁軛的改進方案，其結(jié)構如圖14所示。通過改進音圈電機結(jié)構中的永磁體和磁軛，使其內(nèi)部垂直峰值磁通密度大大降低。但是，電機輸出力會減小，且對永磁體的加工和機械強度有一定要求。高磁通密度與低轉(zhuǎn)矩波動是相反的，要根據(jù)實際情況進行選擇。

圖14 永磁體和磁軛結(jié)構

文獻[64-65]對漏磁進行分析，磁力線云圖如圖15所示，永磁體產(chǎn)生的大量磁通通過磁軛中部，磁軛中部的磁通密度很大。磁軛中部高度飽和，此處氣隙磁通密度分布不均勻，會造成推力波動的現(xiàn)象。而且，當載流導線運動到磁軛中部時，通電導線在漏磁通的作用下，會產(chǎn)生一個向上的力，將線圈推向磁軛，造成線圈運行的不穩(wěn)定，因此提出了將永磁體分塊或調(diào)整永磁體之間的間隙，增大磁極間磁阻達到較少漏磁的目的。

圖15 磁力線云圖

3.2 端部效應與渦流損耗抑制

端部效應是直線電機的固有特性，但是音圈電機與永磁同步直線電機的端部效應是不同的。端部效應如圖16所示，永磁同步電機的端部力是由于電機鐵心端部與永磁體磁場相互作用而產(chǎn)生的磁阻力。音圈電機的端部效應是由于載流線圈移動出磁軛端部時會受到一個反向力降低推力[66]，因此永磁同步電機端部效應的抑制方法不適用于音圈電機。由渦流阻尼器的思想可知，適當?shù)臏u流阻尼可以減弱電機的振動，提高音圈電機的穩(wěn)定性和控制精 度[67-68]，當渦流損耗過大時會對電機的動態(tài)性能造成一定影響。關于音圈電機本體設計的大部分文獻研究重點都是重塑磁場，提高推力常數(shù)。近年來，重慶大學Luo Ciyong等在抑制音圈電機端部效應和渦流損耗方面做了相關研究[69-71]，認為減小端部磁阻和引導端部反向磁通對于抑制端部效應有著重要作用。

心理壓力又稱心理應激、心理緊張，是個體在生活適應過程中的一種身心緊張狀態(tài)。由環(huán)境要求和自身應對能力不平衡而產(chǎn)生，這種緊張狀態(tài)傾向于通過非特異的心理和生理反應表現(xiàn)出來。它是個體“察覺”到環(huán)境刺激對生理、心理和社會系統(tǒng)負擔過重時出現(xiàn)的整體現(xiàn)象所引起的反應[1]。

2017年Luo Ciyong提出在音圈電機底部增加一塊長度為的輔助鐵軛形成前相繞組，如圖17a所示[69]，由于線圈被運動軌道上的磁軛所覆蓋，在一定程度上有助于減弱電機的端部效應，增加輔助鐵軛導致電機體積增加，通過改變（鐵軛長度），推力特性曲線右移，曲線變寬，則平均推力增加，因此選取最優(yōu)值能夠得到最優(yōu)的推力密度。該方法雖然使音圈電機具有較小的端部反向磁通并改善了推力的特性，但端部氣隙磁阻仍然占磁路主磁阻相當大一部分，2019年Luo Ciyong提出一種半封閉結(jié)構的音圈電機，如圖17b所示[70]，在前向繞組的基礎上，采用Halbach永磁陣列來提高推力密度，并且在音圈電機端部增加一塊輔助鐵軛，引導端部磁通減小端部磁阻，達到抑制端部效應的目的。

圖16 端部效應

圖17 輔助軛鐵音圈電機

2020年Luo Ciyong提出一種新的無端鐵音圈電機，如圖18所示[71]，通過取消端鐵，增大端部氣隙磁阻減少反向磁通來抑制端部效應，且通過有限元分析得出最佳永磁體長度比。

圖18 無端鐵音圈電機

根據(jù)在傳統(tǒng)永磁同步電機中可以通過疊片磁心和套管開孔的方式減少渦流損耗[72-73]，提出了三種有利于減弱渦流損耗的鋁管結(jié)構如圖19所示[74]，經(jīng)過分析對比得出，加勁肋并連接開縫的方法對渦流損耗的抑制最顯著。

3.3 多自由度音圈電機

通過多個電機實現(xiàn)多自由度運動存在誤差疊加的問題，隨著精密加工技術的發(fā)展，滿足多維精密加工系統(tǒng)的高精度、高動態(tài)速度的電機成為研究的熱點。文獻[75-79]提出了三種結(jié)構簡單、體積小的新型二自由度旋轉(zhuǎn)直線音圈電機作為多維精密運動平臺的末端執(zhí)行器。電機的磁路結(jié)構如圖20所示，經(jīng)過實驗測試三種電機結(jié)構均滿足要求。

圖20 兩自由度的音圈電機磁路

具有兩個運動單元的電機結(jié)構具有良好的可控性；運動軸平行的電機結(jié)構具有最高的平均直線推力；運動軸垂直的電機結(jié)構具有最低的推力脈動和最高的平均旋轉(zhuǎn)力矩。本文還探究了電樞反應對電機性能的影響，實驗表明，通過優(yōu)化電機的電樞反應，能夠進一步提高電機的推力密度、降低紋波。

3.4 總結(jié)

對音圈電機的永磁體、鐵軛和端部等結(jié)構進行優(yōu)化，達到均勻動子行程內(nèi)的磁通密度、抑制音圈電機的端部效應和渦流損耗的目的，都有助于提高電機的定位精度。設計制造多自由度的音圈電機可以減少多個電機以實現(xiàn)多自由度運動時誤差疊加，有利于實現(xiàn)加工系統(tǒng)的高精度。

4 音圈電機的應用

4.1 攝像頭

在智能手機攝像模塊中，相比于步進電機和壓電材料，音圈電機更具優(yōu)勢，多數(shù)攝像頭采用音圈電機，通過控制音圈電機的電流來實現(xiàn)手機鏡頭的自動對焦功能。開環(huán)音圈電機控制需要簧片提供復位力，存在振鈴問題。對此，文獻[80]提出攝像頭的音圈電機閉環(huán)控制，霍爾傳感器判斷動子位置，鏡頭控制采用閉環(huán)，無需使用簧片。目前，由于手機體積限制以及音圈電機行程，大部分手機僅有自動對焦功能[81]，無法實現(xiàn)光學變焦。文獻[82]設計如圖21所示的音圈電機結(jié)構，采取L形繞組，有助于實現(xiàn)大行程。

圖21 L形繞組音圈電機結(jié)構

4.2 快速反射鏡

快速反射鏡用來改變光源與目標之間光束指向的裝置，需要對光傳播方向進行高精度、高動態(tài)的控制，實現(xiàn)光束在所需轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)的快速精確指向，對系統(tǒng)的環(huán)境適應性等也有很高要求[43]。當前快速反射鏡平臺根據(jù)驅(qū)動方式的不同分為壓電陶瓷驅(qū)動和音圈電機驅(qū)動兩大類。壓電陶瓷驅(qū)動器的行程相對較小，一般只有幾十mm，用于快速反射鏡中無法實現(xiàn)較大轉(zhuǎn)角范圍。采用音圈電機驅(qū)動，可使快速反射鏡系統(tǒng)轉(zhuǎn)角范圍大、承載能力強，且對振動、沖擊等工作環(huán)境具有較強的適應性。在國防軍工等行程要求較高、反射鏡口徑較大的系統(tǒng)中，大多采用音圈電機驅(qū)動的快速反射鏡，如圖22所示。

4.3 精密運動平臺

XY精密工作平臺如圖23所示，是光刻機、引線鍵合機、PCB鉆孔等半導體器件制造和封裝儀器的核心部件，工作臺對驅(qū)動設備的速度和精度要求極高[83]，音圈電機具有響應速度快和精度高的優(yōu)點，在有關半導體制作的領域得到了廣泛應用[84]。光刻機和引線鍵合機是芯片、半導體制作封裝的核心設備，我國與西方國家有著較大差距，因此也有著較大的提升空間。目前最好的光刻機是荷蘭的AMSL，能夠刻出5nm的電路，而國產(chǎn)光刻機要在28nm以上。

圖22 快速反射鏡

圖23 精密工作平臺

5 音圈電機研究熱點與未來發(fā)展

隨著我國裝備制造向著高、精、尖發(fā)展，對于音圈電機有著大量的需求，如光刻機、引線鍵合機等芯片、半導體加工制造裝備。隨著智能手機逐步引入多攝像頭、光學變焦等技術，也會增大音圈電機的需求，因此音圈電機具有廣泛的應用前景。目前，音圈電機的研究熱點有如下幾個方面：

1）提高音圈電機的推力。隨著稀土材料加工研制工藝的進步，將高性能的永磁材料以及Halbach陣列和多面多磁極等結(jié)構應用到音圈電機的設計中，初步解決音圈電機推力低的問題，但電機的推力依然有著巨大的提升空間，新型拓撲結(jié)構的構建和高性能材料的應用，都將有助于進一步提高音圈電機的推力。

2）提高音圈電機的定位精度。音圈電機主要應用于高精度領域，提高電機的定位精度是一個永久課題，如優(yōu)化拓撲結(jié)構以均勻磁通密度、抑制端部效應和渦流損耗，研制多自由度電機解決誤差積累問題等。音圈電機在理論上具有無限的控制精度，但在實際使用中會受到外部干擾，進一步深化對音圈電機控制的研究有重要價值。

3）減小音圈電機的體積。在推力不變的前提下，減小電機的體積有利于節(jié)省電機的制造材料，同時可間接減小如手機、工作臺等設備的體積，節(jié)省設備的制造成本，與國家的“去成本”政策相契合。并且，對于精密醫(yī)療儀器如掃描儀，航空設備如反射鏡平臺等設備的體積有著嚴格限制，音圈電機的小型化研究有重要的實用價值。

因此，音圈電機將朝著高推力、高精度和小型化方向發(fā)展。

6 結(jié)論

本文結(jié)合國內(nèi)外對音圈電機本體結(jié)構的研究，對音圈電機的技術概況進行綜述。本文分別對外磁式和內(nèi)磁式、短音圈和長音圈、動圈式和動磁式、平板形弧形和圓筒形的結(jié)構以相應的特點進行全面闡述，對如何提高音圈電機輸出力常數(shù)和定位精度的方法進行歸納總結(jié)，對音圈電機的應用前景和熱點問題進行分析討論。音圈電機發(fā)展至今，以其結(jié)構簡單、響應速度快、精度高等優(yōu)越性能得到廣泛應用，特別在手機變焦、精密工作臺等高精密領域具有突出優(yōu)勢，相信隨著研究的不斷深入，音圈電機將會得到更進一步的發(fā)展。

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Overview of Structure Optimization and Application of Voice Coil Motor

（School of Electrical Engineering and Automation Harbin Institute of Technology Harbin 150001 China）

Voice coil motor is a linear motor that can convert electrical energy into linear motion mechanical energy without any mechanical transmission. Due to the advantages of simple structure, small size, fast response speed, high positioning accuracy and easy control, voice coil motors are widely used in many electrical fields. This paper briefly described the theoretical basis of the voice coil motor, and explained the working principle, structural classification and characteristics of each structure of voice coil motor. Besides, based on the research of domestic and foreign scholars on the structure optimization of voice coil motor, this paper summarized the methods of improving the force constant and positioning accuracy of voice coil motor. Furthermore, the main application fields of voice coil motor were summarized, and their development trends and research hotspots were discussed and prospected.

Voice coil motor, structure optimization, force constant, positioning accuracy

TM359.9

10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.200725

國家科技重大專項資助項目（2012ZX04001051）。

2020-06-30

2020-12-02

柴嘉偉 男，1994年生，碩士，研究方向為永磁電機多目標優(yōu)化。E-mail: 2482572585@qq.com（通信作者）

貴獻國 男，1972年生，博士，副教授，研究方向為特種電機多物理場耦合優(yōu)化設計、永磁電機驅(qū)動與控制。E-mail: xianggui@hit.edu.cn

（編輯 陳 誠）