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美國SMAC音圈馬達介紹

| 2025年 - 5月| No.002 

 我們的服務 

提供國內、外自動化知名品牌: 關鍵零組件、控制監視系統、驅動控制系統、機械設計系統、變頻傳動系統、感測器。

我們提供的產品

美國SMAC 音圈馬達，

歡迎洽詢。

     在電機學的課程中，弗萊明左手定則是理解馬達運作原理的基礎。透過這個定則，我們可以清楚地掌握磁場、電流與作用力之間的關係：

• 食指（B）代表磁場方向（由N極指向S極）

• 中指（I）表示電流方向

• 拇指（F）則指向馬達產生的推力方向

     當驅動電流方向改變時，馬達的推力方向也會隨之反轉，實現前後精準移動。從公式 F = N × I × B 可知，在線圈匝數（N）與磁通量（B）固定的條件下，推力（F）與電流（I）呈線性正比關係。這一特性使音圈馬達成為力量控制應用的理想選擇，例如美國SMAC的音圈馬達產品，即可在無需外加Loadcell（力感測器）的情況下，實現高精度的力量控制，大幅簡化系統整合難度。

     音圈馬達的動作原理與音響喇叭相似，其核心優勢在於移動線圈結構帶來的極高響應速度與靈敏度，因此也常被稱為VCM（Voice Coil Motor）。這種特性讓它廣泛應用於相機鏡頭對焦、精密定位等需要快速精密微調的領域。

     音圈馬達的外型設計可根據應用需求採用圓形或方形結構，但其核心運作原理始終遵循電機學基礎。隨著產業發展及應用差異，設計重點也各有不同。以半導體產業為例，在摩爾定律的驅動下，晶圓製程技術已邁入2奈米甚至更精細的節點，這直接要求製程設備也必須具備更高的精度與穩定性。為滿足需求，音圈馬達的設計需突破多重限制：

1. 空間極致化：在有限的外型尺寸下，需整合更高解析度的編碼器方案。

2. 動態性能提升：透過優化磁路設計（如增強磁通密度B）與線圈配置（增加線圈匝數N），使推力最大化輸出（F=N×I×B）。

3. 輕量化結構：降低移動部件質量（M），以實現更快的加速度（A），符合牛頓第二定律F=MA的動態要求。

     在產業效率競爭白熱化的今天，設備速度直接關聯工廠產能與企業營收。SMAC音圈馬達的技術突破，正為半導體、面板檢測、電子汽車等精密組裝等高端應用提供「高加速、高精度、力量控制」的關鍵解決方案。

     美國SMAC 的移動線圈專利技術，使其音圈馬達（VCM）在精密控制領域脫穎而出，主要產品特性，我將其可歸納為三大核心優勢：

1. 軟著陸（Soft-Landing）技術

2. 可程式化的速度、力量及位置控制

3. 高精度PID伺服控制

1. 軟著陸（Soft-Landing）技術——提升製程良率與效率

在精密製造與自動化測試中，避免碰撞損傷與精確控制接觸力至關重要。SMAC 的軟著陸功能可實現：

• 防止產品撞擊損壞，降低不良率

• 精準控制接觸力，確保裝配或測試的一致性

• 提高生產速度，減少因衝擊造成的延遲

• 提升測試精度，避免過大力量影響測量結果

此技術不僅易於使用，更能讓使用者精確掌握實際接觸力，優化整體生產效率。如附註說明。

2. 可程式化速度、力量及位置控制——靈活適應不同製程需求。SMAC 音圈馬達可在單一行程內實現動態調整：

• 不同位置設定不同速度與力量，滿足複雜製程需求。

• 即時讀取馬達狀態（位置、速度、力量），配合上位系統執行多樣化任務。

• 無需額外感測器，直接透過馬達回授實現力量控制。

此特性特別適用於半導體封裝、精密組裝、自動化測試等需要高動態響應的應用。

3. 高精度PID伺服控制——穩定且快速收斂

SMAC 的閉迴路伺服系統，整合先進PID演算法，確保：

• 高穩定性，減少馬達到點位置的震盪與過衝（Overshoot）

• 快速響應，適應高速度、高精度需求

• 簡化系統架構，無需再額外接複雜控制器

透過精密的控制迴路，SMAC 音圈馬達能實現微米級定位與毫秒級響應，且可達高壽命的產品特性，滿足最嚴苛的工業需求。

總結：為什麼選擇SMAC音圈馬達？

• 軟著陸，避免碰撞損傷 → 提高產品良率

• 精準控制力量與速度 → 優化生產效率

• 可程式化控制 → 靈活適應不同應用

• 高階伺服控制 → 減少整合的複雜度

    在自動化控制領域，工程師可選擇的驅動方案眾多，包括伺服或步進馬達、氣動、油壓、機械結構等，但每種技術均有其限制。以下是優劣比較：

✅客戶為什麼選擇SMAC音圈馬達？

1. 速度與精度要求，

   傳統伺服馬達受機械結構（如螺桿背隙）限制，

   難以兼顧高速與微米級定位。

   → 改用SMAC實現±1µm 定位。

2. 力量控制需求，無需額外感測器，

   直接控制接觸力及推力，提升製程穩定性。傳統

   氣動/液壓或電動馬達系統，需額外搭配力感測器才能達到接觸力控制。而SMAC馬達除了達到接觸力控制外，還可透過電流-推力的線性關係，達到接觸後的力量控制，減少系統的複雜度。

   → 換用SMAC達力量控制，無需額外感測元件。

    

3. 尺寸大小空間受限需求 (Compact Size)，

   原空間受限的設備，SMAC產品，將線性軸及旋轉軸整合，並可同時達到真空取放的目的。

   → SMAC緊湊設計完美整合。

     在精密自動化設備領域，許多客戶的需求不僅僅是「高速」或「高精度」，而同時也要達到力量控制，甚至應用上，產品外型尺寸空間也受限(Compact Size)。當傳統驅動技術（如伺服、步進馬達、氣壓缸、油壓）己無法滿足這些條件時，SMAC 音圈馬達（VCM）便成為客戶眼中較佳的解決方案。

✅SMAC適合的應用

1. 需要「軟著陸」的應用：晶圓探針測試、面板檢測 、IC封裝測試、零件取放等精密組裝場合。

2. 需要高速+高精度定位：Wire bonding、Die bonding 、IC取放、高速掃描定位、調整焦聚、雷射加工...等。

3. 需要即時力量控制需求：按壓測試、電子元件壓合旋轉組裝、螺牙檢測、醫療器械裝配及玻璃易碎品搬運..等應用。

高速IC取放設備

• 軟著陸 (避免損傷)
• 高速定位10G以上(<10ms 響應)
• 微米級重覆定位控制±1µm
• Compact Size 整合吸真空模組

面板、按扭開關的測試

• 軟著陸 (模擬人手)

• 力量V.S位置曲線的取得

• 精準重覆性的按壓扭轉測試

瓶罐篩選、鎖附設備

• 軟著陸 (不能硬推)
• 高速度的剃瓶篩選
• 瓶罐的鎖附、按壓組裝
• Compact Size狹小安裝空間

手機鏡頭的組裝

• 軟著陸(避免損傷)
• Z軸及旋轉軸的Compact Size
• 鎖附Z軸高度控制

• 鎖附及壓合力量的一致性

瓶罐鎖附、按鍵開關測試、鏡頭組裝、面板功能測試、螺牙檢測、玻璃試管(易碎品)取放搬運......。