CN1858975B - 音圈马达装置 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种音圈马达装置，特别是指一种可应用于微型相机自动对焦或变焦镜组驱动的音圈马达装置。该装置包括一音圈马达，多个导引钢轴，一负载安装滑座及一底座。该音圈马达包含一由磁铁及轭铁所构成的磁路部件，及一由线圈所构成的电路部件；该磁路部件与该负载安装滑座刚性连接做为本装置的动件，该电路部件与导引钢轴固定于该底座为本装置的非动件；本装置的特征为，通过该音圈马达磁路部件本身漏磁场与导引钢轴交链产生的磁预压力以消除动件与非动件间公差间隙所造成的自由偏摆，以达高重现性的运动性能；此外，该磁路部件的磁铁及轭铁形成具有矩形外型的非全圆包覆的磁路结构，以达成整体装置最小化。

Description

音圈马达装置

技术领域

本发明是指一种具有磁预压力式精密导引的微型化音圈马达装置，特别是指一种可应用于微型相机镜组驱动的音圈马达装置。

背景技术

现有的圆筒型音圈马达，如图5所示，包含一具有U型截面的同心环轭铁51，数段弧形磁铁52贴于该U型截面的同心环轭铁的内面以构成封闭磁场，一线圈53置于上述磁铁52及轭铁51所形成的气隙54，当线圈53通以电流，该电流会与气隙54中的磁场交互作用产生推力。为使线圈53于气隙中保持与磁铁52及轭铁51的均匀间隙，有数种挟持导引方式，其一为使用一精密套筒滑轴，其套筒部与轭铁51刚性连接，而线圈53与轴部刚性连接，由于该精密套筒滑轴具有预压的滚动钢珠，固可保持线圈与轭铁的无接触精密平行滑动；其二为当线圈的移动距离相对很短时，可采用两弹簧片与线圈53刚性连接，若两弹簧片具有完全相同的弹性常数，理论上亦可达成线圈53与轭铁51的无接触精密平行运动；其三为对于非精密的应用，可将线圈53固定于一滑动套筒，该套筒的内缘与轭铁51的外缘滑动接触，使线圈53与轭铁51达成无接触滑动，其运动平行度及摩擦力由内外缘公差间隙所决定。

当现有的音圈马达装置应用于微型相机镜组驱动时有以下瓶颈：

(a)音圈马达所驱动的镜头为一可移动的对象，通过音圈马达来驱动镜头做前后移动而达到自动对焦或变焦的目的，此项应用除需要高重现精度的定位外，尚需在运动轴与光轴相对偏摆上作高精度的要求以符合光学成像的表现。若采用上述现有方式的第一法，虽其运动重现精度及摩擦力表现优异，但该精密套筒滑轴的成本过高且微型化有瓶颈，这对应用于微型相机的量产前提下实为不可行；若采用上述现有方式的第二法，当两弹簧片弹性是数有差异，或数段弧形磁铁冲磁强度有差异，都将造成一定程度的偏摆而影响应用于微型相机的呈像品质，此外，更严重的是，若应用于可携式微型相机，镜头的自重方向，也会造成运动偏摆，因此，采用此法在量产上可能造成良率不高的缺点，对于未来高画素的微型相机应用，其自重偏摆将明显恶化呈像品质；若采用上述现有方式的第三法，通过动件与非动件接触面间的严格组配公差约束而达到运动轴向的偏摆控制，这对应用于微型相机模块的镜组驱动时，由于音圈马达直接出力有限及各模穴射出成型模具精度齐一化控制不易，此将造成量产上整体装置随机组配的动件与非动件间的摩擦力及运动偏摆角度的品质不稳定，公差太紧使摩擦力过大造成音圈马达无法驱动，公差太松将使自由偏摆角过大降低呈像品质。综上所述，有必要创作一种摩擦力与偏摆角与动件及非动件组配公差及镜组自重方向无关的低成本导引机构，使应用于微型相机模块镜组驱动的音圈马达装置量产变为可行。

(b)因应微型相机镜组应用于可携式装置的需求，模块尺寸的微型化为市场上的潮流，以适应现有可携式装置尺寸空间限制，但现有的音圈马达为圆对称的架构，因此尺寸的微型化会因为薄型磁铁生产的加工极限而使微型化受到限制，因此如何从马达磁路设计架构上突破而达成上述尺寸微型化的要求实为重要的创作课题。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种具有磁预压力式无自由偏摆导引机构的低成本微型化音圈马达装置，以改善现有音圈马达应用于微型相机镜组驱动时所造成的缺点及瓶颈。

本发明的音圈马达装置，其特征为利用音圈马达本身磁路结构漏磁对导引钢棒产生的磁预压力使摩擦力为恒定，并消除动件及非动件的接触面间的间隙，得以使镜组在进行移动时可以得到低摩擦、无自由偏摆、高重现精度的运动结果；另一特征为该音圈马达具有矩形外型的非全圆包覆的磁路结构，使在固定长宽的限制下，通过磁束集中的磁路结构，达到最大马达推力。该音圈马达装置包括一音圈马达磁路部件、一音圈马达电路部件、多个导引钢轴，一负载安装滑座，及一底座。

当然，其中该音圈马达磁路部件，其是由多个非环型磁铁、多个非环型表面轭铁延音圈马达轴向方向堆栈于一具有中央环壁的底轭铁的外缘使该非环型表面轭铁内缘与该中央环壁间形成一内环气隙，其特征为磁路部件具有矩形外型的非全圆包覆的磁路结构，且于该内环气隙形成用以产生推力的主激磁磁场，及该磁路部件的外缘形成用以产生磁预压力的漏磁场。

当然，其中该音圈马达电路部件，其是由至少一组线圈所构成，该线圈中可流过适当电流并将其置于上述该磁路部件的该内环气隙中与上述该主激磁磁场作用产生推力。

当然，其中该负载安装滑座，与上述该磁路部件刚性连接以构成该装置的动件，其除具有一中空内螺牙用以锁固负载，其外缘并具有多个圆孔形或开放弧形承靠面与该多个导引钢轴滑动接触。

当然，其中该多个导引钢轴，其是由导磁材料所构成，安置于上述该负载安装滑座的多个圆孔形或开放弧形承靠面内缘，并通过该多个圆孔形或开放弧形承靠面与上述该磁路部件的外缘分别保持一间隙，上述该磁路部件所产生的该漏磁场，透过该间隙，与该多个导引钢轴磁交链，以构成封闭磁回路而产生磁预压力，该磁预压力所形成的合成力矩，将使上述该负载安装滑座的多个圆孔形或开放弧形承靠面，分别紧密滑动接触该多个导引钢轴，以达成无自由偏摆的滑动运动。

当然，其中该底座，用以固定上述该音圈马达电路部件及上述该多个导引钢轴，形成该装置的非动件。

现兹针对本发明的各细部技术内容，通过下述详细说明参阅所附图示而获较佳的了解：

附图说明

图1：本发明装置采用二磁石的矩形非全圆包覆的磁路结构示意图；

图2：本发明装置采用四磁石的矩形非全圆包覆的磁路结构示意图；

图3：本发明装置磁预压力式无自由偏摆的导引结构说明图；

图4：本发明装置的较佳实施例的机构图；

图5：现有的圆筒型音圈马达磁路结构示意图。

具体实施方式

本发明中的音圈马达磁路部件，如图1所示，该磁路部件是由两非环型磁石111，112、两非环型表面轭铁121，122与具有中央环壁的底轭铁13延音圈马达轴向方向所堆栈组成；该具有矩形外型的非全圆包覆的磁路结构可形成两种封闭磁路，其一用以产生推力的主磁力线15是由该两非环型磁石111，112的上表面出发，经由两非环型表面轭铁121，122转向内环气隙14，到达底轭铁13的中央环壁，在经由底轭铁13的导引回到该两非环型磁石111，112的下表面；而另一用以产生磁预压力的漏磁力线16是由该两非环型磁石111，112的上表面出发，经由非环型表面轭铁121，122转向外缘，穿越该表面轭铁121，122外缘与底轭铁13外缘间的空气部，到达底轭铁13外缘，在经由该底轭铁13的导引回到该两两非环型磁石111，112的下表面。该磁路结构的特性为可在特定空心圆直径及整体长宽的空间限制下，充分利用所定义的矩形面积的四隅设置磁石，利用该两非环型表面轭铁121，122达成磁束集中的效果，因此相较于现有的圆对称的磁路结构，在特定出力要求下，可实现最小长宽的设计，同时亦解决装置微小化时磁石太薄不易生产的瓶颈。当然，延伸此概念，该磁路部件亦可如图2所示，是由四非环型磁石211，212，213，214、四非环型表面轭铁221，222，223，224与具有中央环壁的底轭铁23所组成。

本发明中的音圈马达电路部件，其是由线圈所构成并固定于上述该底座上，且置于上述该磁路部件的内环气隙14，当线圈中流过电流时会与主磁力线交互作用而产生推力，此固定线圈式音圈马达架构，可省略现有音圈马达移动供电电缆，提升该装置的寿命可靠度。

本发明中的音圈马达装置达成磁力预压式无自由偏摆的导引特性，如图3所示，是将该负载安装滑座31与上述该磁路部件32刚性连接，以做为该音圈马达装置的动件。该音圈马达装置的线圈33与两导引钢轴341，342分别固定于底座35以构成该音圈马达装置的非动件。由于该两导引钢轴341，342是置于且分立于该负载安装滑座31的两个弧形承靠面311，312内，并与上述磁路部件32外缘分别保持一间隙36，由于前段所述的磁路部件32具有行经外缘的漏磁力线37，该漏磁力线会流经该二导引钢轴341，342而构成封闭磁回路，因此该动件面对该二导引钢轴的面会有磁预压力381，382产生，因而对该动件产生一合成力矩，该合成力矩会使上述该负载安装滑座31的两个弧形承靠面311，312紧贴于该二导引钢轴341，342的表面，因此即使该二导引钢轴341，342的中心位置或外径与该弧形承靠面311，312的中心位置或半径有公差而形成间隙，由于磁力是气隙愈小其值愈大，因此该动件会偏向气隙较小的弧形承靠面，而与另一承靠面仅保持线接触；此一创新的导引设计可使动件与非动件的相对运动为无自由偏摆的滑动运动，提高该音圈马达的定位重现精度，此外，该导引结构亦降低该两导引钢轴341，342的组装平行度要求，且使该导引结构的摩擦力仅与磁预压力有关而与组装公差无关，提高该音圈马达装置量产的良率。

综上所述，本发明所揭示的音圈马达装置，通过下述创作的技术手段，使音圈马达装置达成微型化易量产及无自由偏摆的运动性能：

(a)以具有矩形外型的非全圆包覆的磁路结构达成在特定出力要求下，可实现最小长宽的设计，并解决装置微小化时磁石太薄不易生产的瓶颈。。

(b)通过音圈马达本身磁路部件所产生的漏磁场经由导引钢轴产生磁预压力以消除动件与非动间的公差间隙达成无自由偏摆的滑动性能。

通常根据本发明应用于微型相机镜组驱动时，其较佳实施例如下所述：

如图4所示，该音圈马达装置包括一线圈41、第一导引钢轴421及第二导引钢轴422分别固定于底座43上，构成本装置的非动件，该装置亦包括一磁路部件44刚性连接于一负载安装滑座45连同固定于其上的镜组46，构成本装置的动件，其中该磁路部件44是由第一非环型磁铁441及第二非环型磁铁442、第一非环型表面轭铁443及第二非环型表面轭铁444堆栈于一具有中央环壁的底轭铁445的外缘以形成具有矩形外型的非全圆包覆的磁路结构，以降低整体装置的长宽。该线圈41恰置于上述磁路部件所形成的内环气隙，用以通过电流产生推力；于该负载安装滑座45上对称角落设有第一弧形承靠面451及第二弧形承靠面452用以与上述两导引钢轴421，422，通过该磁路部件44的漏磁力线产生磁预压力，进而保持紧密滑动接触。是故当音圈马达装置的动件因推力使与非动件产生相对运动时，不致有自由偏摆产生。

本发明得由熟悉本技艺的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。

Claims (3)

1.一种音圈马达装置，其特征在于包括：

一可动磁路部件，用以产生推力所需的一主激磁磁场及磁预压力所需的一漏磁场，其中该可动磁路部件包含：

一具有中央环壁的底轭铁；

多个非环型磁铁；以及

多个非环型表面轭铁，其中该些非环型磁铁及该些非环型表面轭铁沿音圈马达轴向方向，堆栈于该具有中央环壁的底轭铁的外缘，使该些非环型表面轭铁内缘与该中央环壁间形成一内环气隙，该可动磁路部件具有矩形外型的非全圆包覆的磁路结构，于该内环气隙形成该主激磁磁场，及该磁路部件的外缘形成该磁预压力的该漏磁场；

一固定电路部件，其是由至少一组线圈所构成，其中该线圈中流过适当电流；

一负载安装滑座，与上述该可动磁路部件刚性连接以构成该装置的动件，该负载安装滑座具有多个圆孔形或开放弧形承靠面；

多个导引钢轴，其是由导磁材料所构成，用以做为该上述负载安装滑座滑动时的导引轴；其中所述该多个导引钢轴是安置于上述该负载安装滑座的多个圆孔形或开放弧形承靠面内缘，并通过该多个圆孔形或开放弧形承靠面与上述可动磁路部件的外缘分别保持一间隙，上述可动磁路部件所产生的该漏磁场，通过该间隙，与多个导引钢轴磁铰链，以构成封闭回磁路而产生磁预压力，该磁预压力所形成的合成力矩，将使上述负载安装滑座的该多个圆孔形或开放弧形承靠面，分别紧密滑动接触该多个导引钢轴，以达成无自由偏摆的滑动运动；以及

一底座，用以固定上述该固定电路部件及上述多个导引钢轴，形成该装置的非动件。

2.如权利要求1所述的音圈马达装置，其特征在于：所述固定电路部件是置于上述该可动磁路部件的该内环气隙中与上述该主激磁磁场作用产生推力。

3.如权利要求1所述的音圈马达装置，其特征在于：所述负载安装滑座具有一中空内螺牙用以锁固该负载，所述多个圆孔形或开放弧形承靠面在所述负载安装滑座的外缘。

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