音圈电机是一种将电能直接转化为直线运动机械能而不需要任何中间转换机构的传动装置。其体积小、重量轻、定位精确;现代精密定位系统、磁盘驱动器和光盘驱动器的磁头传动执行机构都采用摇臂式音圈电机驱动。摇臂式音圈电机较传统方式有明显优势,如结构简单,无磨损、噪声低、速度快,且采用永磁体励磁。目前世界烧结钕铁硼材料的60%以上用于计算机软硬盘及光盘驱动器的VCM组件,作为寻道和聚焦机构的伺服驱动装置。本文主要研究摇臂式音圈电机磁场分布和控制策略,具体内容如下:回顾音圈电机的研究历史、发展现状和主要应用,介绍音圈电机的研究背景和现状。介绍VCM的分类和工作原理,着重讨论摇臂式音圈电机的三维磁场分布;从电机电磁场的基本理论出发,采用有限元软件,结合实际样例(昆腾3.5’英寸系列硬盘驱动器中音圈电机),对SA-VCM进行建模和仿真,结合设计VCM应当遵循的原则,提出了若干结构优化设计方面的建议。文中介绍了硬盘中摇臂式音圈电机的两种控制策略:模拟电流控制和数字电压控制;模拟电流控制是现在比较成熟的技术;数字电压控制技术正在理论研究和探讨阶段。数字电压驱动器主要由PWM电源、输入端前置滤波器、反电动势前馈补偿环节等组成。本文详细阐述了数字电压控制的原理,系统方框图,电机参数变化对控制器设计的影响。PWM电源对实现数字电压的控制至关重要,文中其做了一些介绍。由于SA-VCM线圈结构参数对控制精度有很大影响,并且硬盘中音圈电机线圈电阻随温度变化大约有±30%的变化,本文提出了一种基于扩展卡尔曼滤波器(EKF)的估计程序,能实时精确计算线圈电阻,并根据实际系统对其进行了简化处理,减少运算时间,易于实现。经验证,该控制系统具有响应迅速、适应性强等优点,最后,用MATLAB和Simulink仿真软件对文中提出的各种控制方案进行仿真实验,比较优缺点。