CN101534041B - 音圈马达、具有该音圈马达的镜头驱动装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种音圈马达，适用于具有摄像头的电子设备，包括：至少两线圈和至少三个磁铁，磁铁具有与线圈相应的形状且中部镂空，如圆环状、矩形框等。线圈的芯线缠绕的轴线方向与每一磁铁的南北极连线方向垂直，每一线圈设于每一磁铁发射端的侧边且与每一磁铁上下平行交替设置，从而当电流流过线圈时，线圈或磁铁沿轴线方向运动；磁铁与线圈为共中心轴、且具有不同外径的环状物，音圈马达还包括至少一环形的内壳，内壳为磁轭，内壳设于外径较大的环状物一侧面且与环状物具有相同的中心轴，外径较小的环状物位于内壳内部，内壳的外径与外径较大的环状物相等。本发明音圈马达的结构简单、便于组装、体积小且效率高。

Description

音圈马达、具有该音圈马达的镜头驱动装置及电子设备

技术领域

本发明涉及电子设备领域，尤其涉及一种音圈马达及具有该音圈马达的镜头驱动装置和电子设备。 

背景技术

随着各种电子产品的小型化，功能的多样化，如具有摄像功能的手机、具有拍照功能的MP4等，对于其使用的驱动设备要求越来越高。传统的使用步进马达的驱动器，由于其体积大、耗电量高，已不能应用到这些产品中。因此，体积小、功耗低且效率高的微型驱动器越来越受到关注，且获得了广泛应用。 

一般而言，当前通用的微型驱动器大多采用音圈马达或压电材料来驱动。然而，使用压电材料会导致成本过高，所以，大多数情况下以使用音圈马达为主。图1a为一传统的音圈马达的剖视图，显示了传统的音圈马达的基本结构。如图1所示，其主要包括永久磁铁11、线圈13及磁轭12，磁轭12包覆于永久磁铁11和线圈13的外围，磁铁11的N极面对线圈13，S极面对磁轭12，当电流通过线圈，利用在磁铁11表面最强的磁场和通过线圈13内部的电流，发生交互作用而产生动力，使线圈13沿图中空心箭头所示方向上下移动从而驱动连接在该线圈13上的物体(图未示)。然而，磁铁表面11可供利用的均匀磁场并不多，如图1b所示，尤其当线圈13上下移动时，通过其上下区域的磁力线往往不能正交于电流的流动方向，在这种情况下，往往要增加磁铁的大小以增加均匀磁场的范围，这样会增大音圈马达的厚度。另一种传统的音圈马达还在线圈的另一侧还设有内磁轭，从而必然会增大音圈马达的体积。前述传统的音圈马达均不符合微驱动器的小型化的发展趋势。 

因此，亟待一种改进的体积小且效率高的音圈马达以克服上述缺陷。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种体积小且效率高的音圈马达。 

本发明的另一目的在于提供一种体积小、效率高且组装方便的透镜驱动装置。 

本发明的又一目的在于提供一种体积小、功耗低且组装方便的电子设备。 

为了实现上述目的，本发明提供了一种音圈马达，适用于具有摄像头的电子设备，包括：至少两线圈和至少三个磁铁，所述磁铁具有与所述线圈相应的形状且中部镂空。所述线圈的芯线缠绕的轴线方向与每一所述磁铁的南北极连线方向垂直，每一所述线圈设于每一所述磁铁发射端的侧边且与每一所述磁铁上下平行交替设置，从而当电流流过所述线圈时，所述线圈或所述磁铁沿所述轴线方向运动；所述磁铁与所述线圈为共中心轴、且具有不同外径的环状物，所述音圈马达还包括至少一环形的内壳，所述内壳为磁轭，所述内壳设于外径较大的所述环状物一侧面且与所述环状物具有相同的中心轴，外径较小的所述环状物位于所述内壳内部，所述内壳的外径与外径较大的所述环状物相等。 

由于本发明音圈马达的线圈的芯线缠绕的轴线方向与每一磁铁的南北极连线方向垂直，每一所述线圈设于每一所述磁铁发射端的侧边且与每一所述磁铁上下平行交替设置，每一所述磁铁的磁力线以与所述线圈平行的方式穿过所述线圈，从而可以在线圈的运动过程中保持磁场的均匀性，进而当电流流过所述线圈时，所述线圈与所述磁铁之间产生驱动力以迅速驱动所述线圈或所述磁铁沿所述轴线方向运动，提高工作效率。此外，该结构的音圈马达有利于减小体积。该形状的磁铁与线圈便于制造、组装方便且外形美观。所述磁轭可以进一步提高磁场的均匀性，从而提高音圈马达的工作效率。 

可选的，所述磁铁为一体式或由多个小磁铁组合而成。 

本发明还提供了一种透镜驱动装置，包括：用于承载透镜的透镜承座及驱动该透镜承座的音圈马达，所述音圈马达包括至少两线圈和至少三个磁铁，所 述磁铁具有与所述线圈相应的形状且中部镂空，所述线圈的芯线缠绕的轴线方向与每一所述磁铁的南北极连线方向垂直，所述线圈设于所述磁铁发射端的侧边且与所述磁铁上下平行设置，从而当电流流过所述线圈时，所述线圈或所述磁铁沿所述轴线方向运动，所述透镜承座位于所述线圈和所述磁铁内，且承载于可轴向运动的所述线圈或所述磁铁上。 

本发明还提供了一种具有摄像头的电子设备，所述摄像头具有透镜驱动装置及安装于所述透镜驱动装置上的透镜，所述透镜驱动装置包括用于承载透镜的透镜承座及驱动该透镜承座的音圈马达，所述音圈马达包括至少两线圈和至少三个磁铁，所述磁铁具有与所述线圈相应的形状且中部镂空，其特征在于，所述线圈的芯线缠绕的轴线方向与每一所述磁铁的南北极连线方向垂直，所述线圈设于所述磁铁发射端的侧边且与所述磁铁上下平行设置，从而当电流流过所述线圈时，所述线圈或所述磁铁沿所述轴线方向运动，所述透镜承座位于所述线圈和所述磁铁内，且承载于可轴向运动的所述线圈或所述磁铁上。 

本发明的透镜驱动装置和电子设备均采用了前述音圈马达来驱动透镜轴承，因此可以获得与所述音圈马达相同的效果，从而提高整个透镜驱动装置和电子设备的效率、减小其体积。 

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1a为一传统的音圈马达的结构示意图。 

图1b为图1所示音圈马达的磁力线分布示意图。 

附图说明

图2a为本发明音圈马达的第一实施例的结构示意图。 

图2b为图2a所示音圈马达的磁力线分布示意图。 

图3为本发明音圈马达的第二实施例的结构示意图。 

图4a为本发明音圈马达的第三实施例的结构示意图。 

图4b为图4a所示音圈马达的磁力线分布示意图。 

图5为本发明音圈马达的第四实施例的结构示意图。 

图6a为本发明透镜驱动装置的第一实施例的立体图。 

图6b为图6a所示透镜驱动装置的立体分解图。 

图7为本发明透镜驱动装置的第二实施例的立体示意图。 

图8为本发明透镜驱动装置的第三实施例的立体示意图。 

图9为本发明透镜驱动装置的第四实施例的立体示意图。 

图10为本发明透镜驱动装置的第五实施例的立体示意图。 

图11显示了本发明音圈马达的多种组合方式。 

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。 

图2a为本发明音圈马达的第一实施例的结构示意图，如图2a所示，本实施例的音圈马达20为动圈式音圈马达，其包括一个固定的磁铁21，一个可移动的线圈23和一个固定的磁轭22。所述磁铁21具有与所述线圈23相应的形状且中部镂空(图未示)，如圆环状、矩形框等，所述线圈23的芯线缠绕的轴线O方向(y轴方向)与每一所述磁铁的南(S)北(N)极连线方向(x轴方向)垂直。如图所示，本实施例中，磁铁21靠近轴线O的一端为N极，靠近磁轭22的一端为S极。易知，磁铁21的N极S极可以根据需要设置，并不以此为限。所述线圈23位于所述磁铁21上方，与所述磁铁21上下平行设置，即所述线圈23位于所述磁铁21的磁力线发射端的侧面。所述磁轭22位于所述固定的磁铁21一侧面且与所述磁铁21表面垂直，所述线圈23位于所述磁轭22的内侧，即靠近轴线O的一侧。 

图2b为图2a所示音圈马达的磁力线分布示意图，从图2b中可以看出，由 磁铁21的N极发出的磁力线(箭头所示)通过线圈23回流至磁铁21的S极，当电流流过所述线圈23时，与其所在的磁场交互产生的洛仑兹力使得所述线圈23将沿所述轴线O方向运动，如图中空心箭头所示。由于线圈23相对于磁铁21的质量轻，更容易被驱动，所以一般来说动圈式音圈马达的效率比动磁式更高。由于磁轭22位于所述线圈23外围，便于集中磁力线，从而使得线圈23所在的磁场更均匀，磁力线密度更集中，进一步提高音圈马达的工作效率。此外，将线圈23设置在所述磁铁21的磁力线发射端的侧面，可以减小音圈马达的体积。因此，本实施例的音圈马达20相较于传统的音圈马达，更能节省空间且效率更高。 

需要说明的是，本实施例的磁铁21为一个整体，内侧外侧分别极化而成，但并不仅限于此种结构，也可以由多个小磁铁围绕组合而成；本实施例的磁轭22也可以由其它材料制成的内壳替换，如塑料内壳或其它磁性材料制成的内壳等。本发明所称“磁性材料”包括磁轭及磁铁等。 

图3为本发明音圈马达的第二实施例的示意图。本实施例的音圈马达30为动磁式音圈马达，其包括一个可移动的磁铁31、一个固定线圈33和一个固定磁轭32。与第一实施例的音圈马达20的差别在于本实施例的音圈马达30调换了磁铁31和线圈33的位置，即磁铁31设于线圈33上方，所述磁轭32位于所述固定线圈33一侧且与所述线圈33表面垂直，所述磁铁31位于所述磁轭32的内侧，即靠近轴线O的一侧。 

图4a为本发明音圈马达的第三实施例的示意图。本实施例的音圈马达40为动圈式音圈马达，其包括一个固定磁铁41、两个可移动线圈43a和43b以及两个固定磁轭42a和42b。本实施例与第一实施例相比，区别在于磁铁41下方设置了一组线圈43b和磁轭42b。线圈43a和磁轭42a位于所述磁铁41上方，线圈43b和磁轭42b位于所述磁铁下方。所述线圈43a和43b与所述磁铁41平行设置，而磁轭42a和42b均与所述磁铁41表面垂直。所述线圈43a和43b分别位于所述磁轭42a和42b的内侧，即靠近轴线O的一侧。 

图4b为图4a所示音圈马达的磁力线分布示意图。当电流流过线圈43a和线圈43b时，与其所在的磁场交互产生的洛仑兹力驱动线圈43a和43b沿轴线O 方向运动，如虚线箭头所示。当电流流向相反时，线圈43a和43b同时远离磁铁41或同时靠近磁铁41；当电流流向相同时，线圈43a靠近磁铁41时线圈43b远离磁铁41，反之亦然。显然，线圈43a和线圈43b可以分别用于驱动不同的物体。 

图5为本发明音圈马达的第四实施例的结构示意图。本实施例的音圈马达50为动磁式音圈马达，其包括两个可移动磁铁51a和51b、两个固定线圈53a和53b以及两个固定磁轭52a和52b。本实施例与第二实施例的区别在于本实施例的音圈马达50在线圈53a下方对称设置了一个磁铁51b、一个线圈53b和一个磁轭52b。当电流流过线圈53a和53b时，与其所在的磁场交互产生的洛仑兹力驱动磁铁51a和51b沿轴线O方向，如空心箭头所示。本实施例的音圈马达50同样可用于驱动两个物体。 

图6a为本发明透镜驱动装置的第一实施例的立体图。图6b为图6a所示透镜驱动装置的立体分解图。如图6a-6b所示，本实施例的透镜驱动装置60包括用于承载透镜的透镜承座64、驱动该透镜承座64的音圈马达、用于悬吊该透镜承座的弹簧片67a、67b及上盖66。本实施例中的音圈马达为动圈式音圈马达，其包括线圈63、上磁铁61a、下磁铁61b和磁轭62，所述线圈63、上磁铁61a、下磁铁61b和磁轭62均为圆环状且具有共同的中心轴O’，该中心轴O’与透镜的光轴重合，所述上磁铁61a、下磁铁61b和磁轭62具有相同的外径，且其外径大于线圈63的外径。所述线圈63与磁轭62夹设于所述上磁铁61a和下磁铁61b之间。内径较小的线圈63位于所述上磁铁61a、下磁铁61b和磁轭62形成的空间内。线圈63与上磁铁61a、下磁铁61b上下平行设置，所述线圈63的芯线绕中心轴O’缠绕，该中心轴O’分别与所述上、下磁铁61a、61b的南北极连线方向垂直，即所述线圈63位于所述磁铁61a、61b的磁力线发射端的侧面。该透镜承座64与线圈63连接，比如通过环氧胶等方式连接。所述透镜承座64和线圈一起悬吊于平行设置的两弹簧片(上弹簧片67a和下弹簧片67b)上，从而可以在上弹簧片67a和下弹簧片67b之间沿中心轴O’移动。上盖66可以为圆环状，且位于整个音圈马达的上方，可用来保护透镜承座64。该上盖66可以由塑料制成。上弹簧片67a夹设于上盖66和上磁铁61a之间，下弹簧片67b夹设 在磁轭62与下磁铁61b之间。上弹簧片67a与磁铁61a之间还夹设有一绝缘片65。在所述线圈63通电时，流过其内部的电流与所述上、下磁铁61a、61b产生的磁场发生交互，产生的洛仑兹力使得所述线圈63沿所述中心轴O’运动，由于所述透镜承座64和所述线圈63连接在一起，其随着线圈63沿中心轴O’运动，从而带动透镜沿光轴运动，实现聚焦的功能。 

本实施例的透镜驱动装置将磁铁61a、61b和线圈63平行设置，从而可以减小体积，又由于磁铁61a、61b的N极发出的磁力线通过线圈63回流至磁铁61a、61b的S极，线圈63所在的磁场均匀而稳定，当其通入电流时，可以快速移动，工作效率高。此外，再次参考图6b，本实施例的透镜驱动方式组装十分方便，只需将前述各部件从下至上堆叠在一起即可组装完成，因此产品生产效率极高。由于本实施例中的各部件均为圆环状，因此，所有固定元件部分只需通过其外径即可对准，而不需要额外的对准方式和步骤，进一步简化了制造过程，降低了成本。 

图7为本发明透镜驱动装置的第二实施例的立体图，本实施例的透镜驱动装置70可以有效地减少光学聚焦驱动装置的厚度。本实施例的透镜驱动装置70与第一实施例的透镜驱动装置60的差别在于透镜驱动装置70去掉了上磁铁，仅包括位于最下方的磁铁71，然后从下往上依次堆叠有下弹簧片77b、磁轭72、绝缘片75、上弹簧片77a和上盖76。透镜承座74承载于线圈73上，然后一起悬吊于弹簧片77上且位于磁轭72内。较佳地，该上盖76可以由磁性材料制成。透镜驱动装置70的工作方式与透镜驱动装置60的工作方式相同，在此不再赘述。 

图8为本发明透镜驱动装置的第三实施例的立体图。本实施例的透镜驱动装置80与第二实施例的透镜驱动装置70的不同之处在于，透镜驱动装置80采用动磁式音圈马达驱动，即将第二实施例中磁铁与线圈的位置相调换。从而，透镜驱动装置80由下至上依次包括线圈83、下弹簧片87b、磁轭82、绝缘片85、上弹簧片87a和上盖86。透镜承座84承载于线圈83上，然后一起悬吊于弹簧片87上且位于磁轭82内。本实施例的上盖86可以为塑料上盖。在所述线 圈83通电时，流过其内部的电流与所述磁铁81形成的磁场发生交互，产生的洛仑兹力使得所述磁铁81沿所述中心轴O’运动，从而驱动透镜承座84运动，进而带动透镜沿光轴运动，实现聚焦的功能。 

图9为本发明透镜驱动装置的第四实施例的立体图。本实施例的透镜驱动装置90与第一实施例的透镜驱动装置60的不同之处在于，其在下磁铁下方对称其上方的结构形成了另一组音圈马达以驱动另一个透镜承座。如图9所示，以磁铁91b为基准，其上方依次堆叠有第二弹簧片97b、第一磁轭92a、上磁铁91a、第一绝缘片95a、第一弹簧片97a和第一上盖96a，第一透镜承座94a连接于第一线圈93a上，然后一起悬吊于第一弹簧片97a和第二弹簧片97b上且位于第一磁轭92a内；而其下方依次包括第四弹簧片97d、第二磁轭92b、下磁铁91c、第二绝缘片95b、第三弹簧片97c和第二上盖96b。第二透镜承座94b连接于第二线圈93b上，然后一起悬吊于第三弹簧片97c和第四弹簧片97d上且位于第二磁轭92b内。当第一线圈93a和第二线圈93b通电时，可以分别驱动与其相连的第一透镜承座94a和第二透镜承座94b沿中心轴O’，即光轴运动，实现同时光学聚焦及变焦的功能。 

为了减少光学聚焦及变焦驱动装置的厚度，图10为本发明透镜驱动装置的第五实施例的立体图。本实施例的透镜驱动装置100与第四实施例的透镜驱动装置90的不同之处在于其仅保留了中间的磁铁，去掉了上下的两个磁铁。如图10所示，以中间的磁铁101为基准，其上方依次设有第二弹簧片107b、第一磁轭102a、第一绝缘片105a、第一弹簧片107a和第一上盖106a，第一透镜承座104a承载于第一线圈103a上，然后一起悬吊于第一弹簧片107a和第二弹簧片107b上且位于第一磁轭102a内；而其下方依次包括第四弹簧片107d、第二磁轭102b、第二绝缘片105b、第三弹簧片107c和第二上盖106b。第二透镜承座104b连接于第二线圈103b上，然后一起悬吊于第三弹簧片107c和第四弹簧片107d上且位于第二磁轭102b内。较佳地，第一上盖106a和第二上盖106b由磁性材料制成。当第一线圈103a和第二线圈103b通电时，可以分别驱动与其相 连的第一透镜承座104a和第二透镜承座104b沿中心轴O’，即光轴运动，实现同时光学聚焦及变焦的功能。 

图11展示了根据本发明音圈马达的构思，由磁铁、线圈等部件的变换组合形成的音圈马达。本发明的音圈马达，由于其体积小、效率高，因此可以广泛应用于各种小型电子设备中，如薄型照相机、手机等。 

需要说明的是，任何利用本发明的音圈马达和透镜驱动装置的电子设备均属于本发明的保护范围。本发明实施例中的磁铁可以为一体式结构，也可以由多个小磁铁围绕组合而成。本发明实施例的透镜驱动装置还可以包括一外壳(图未示)，包覆在整个透镜驱动装置外部，以对其内部元件进行保护。本发明实施例中的磁轭可以由其它具有相同形状的壳体代替，前述内壳、外壳均可以由塑料、磁性材料等材料制成。本发明实施例的透镜驱动装置采用弹簧片悬吊透镜承座，透镜承座再随着弹簧片运动，但并不仅限于这种方式，透镜承座也可以采用滑轨等方式运动。 

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。 

Claims (9)

1.一种音圈马达，适用于具有摄像头的电子设备，包括：至少两线圈和至少三个磁铁，所述磁铁具有与所述线圈相应的形状且中部镂空，其特征在于，所述线圈的芯线缠绕的轴线方向与每一所述磁铁的南北极连线方向垂直，每一所述线圈设于每一所述磁铁发射端的侧边且与每一所述磁铁上下平行交替设置，从而当电流流过所述线圈时，所述线圈或所述磁铁沿所述轴线方向运动；

所述磁铁与所述线圈为共中心轴、且具有不同外径的环状物，所述音圈马达还包括至少一环形的内壳，所述内壳为磁轭，所述内壳设于外径较大的所述环状物一侧面且与所述环状物具有相同的中心轴，外径较小的所述环状物位于所述内壳内部，所述内壳的外径与外径较大的所述环状物相等。

2.如权利要求1所述的音圈马达，其特征在于，所述磁铁为一体式或由多个小磁铁组合而成。

3.一种透镜驱动装置，包括：用于承载透镜的透镜承座及驱动该透镜承座的音圈马达，所述音圈马达包括至少两线圈和至少三个磁铁，所述磁铁具有与所述线圈相应的形状且中部镂空，其特征在于，所述线圈的芯线缠绕的轴线方向与每一所述磁铁的南北极连线方向垂直，每一所述线圈设于每一所述磁铁发射端的侧边且与每一所述磁铁上下平行交替设置，从而当电流流过所述线圈时，所述线圈或所述磁铁沿所述轴线方向运动，所述透镜承座位于所述线圈和所述磁铁内，且承载于可轴向运动的所述线圈或所述磁铁上；

所述磁铁与所述线圈为共中心轴、且具有不同外径的环状物，所述音圈马达还包括至少一环形的内壳，所述内壳为磁轭，所述内壳设于外径较大的所述环状物一侧面且与所述环状物具有相同的中心轴，外径较小的所述环状物位于所述内壳内部，所述内壳的外径与外径较大的所述环状物相等。

4.如权利要求3所述的透镜驱动装置，其特征在于，还包括一外壳，所述外壳设于所述内壳的外围，所述外壳的内径与所述内壳的外径相等。

5.如权利要求4所述的透镜驱动装置，其特征在于，所述外壳由磁性材料制成。

6.如权利要求3所述的透镜驱动装置，其特征在于，还包括至少一上盖，所述上盖的外径与所述内壳的外径相等，所述线圈、磁铁和内壳位于所述上盖的同一侧。

7.如权利要求3所述的透镜驱动装置，其特征在于，所述外径较大的环状物为磁铁，所述外径较小的环状物为线圈。

8.一种具有摄像头的电子设备，其特征在于，所述摄像头具有透镜驱动装置及安装于所述透镜驱动装置上的透镜，所述透镜驱动装置包括用于承载透镜的透镜承座及驱动该透镜承座的音圈马达，所述音圈马达包括至少两线圈和至少三个磁铁，所述磁铁具有与所述线圈相应的形状且中部镂空，其特征在于，所述线圈的芯线缠绕的轴线方向与每一所述磁铁的南北极连线方向垂直，每一所述线圈设于每一所述磁铁发射端的侧边且与每一所述磁铁上下平行交替设置，从而当电流流过所述线圈时，所述线圈或所述磁铁沿所述轴线方向运动，所述透镜承座位于所述线圈和所述磁铁内，且承载于可轴向运动的所述线圈或所述磁铁上；

所述磁铁与所述线圈为共中心轴、且具有不同外径的环状物，所述音圈马达还包括至少一环形的内壳，所述内壳为磁轭，所述内壳设于外径较大的所述环状物一侧面且与所述环状物具有相同的中心轴，外径较小的所述环状物位于所述内壳内部，所述内壳的外径与外径较大的所述环状物相等。

9.如权利要求8所述的电子设备，其特征在于，还包括一外壳，所述外壳设于所述内壳的外围，所述外壳的内径与所述内壳的外径相等。

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