CN103731002B - 音圈电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种音圈电机。所述音圈电机包括：定子，所述定子包括多个磁铁组件，每个所述磁铁组件包括两个磁轭和设在两个所述磁轭之间的永磁体，其中相邻两个所述磁铁组件共用一个所述磁轭，相邻两个所述磁铁组件的处于对等位置的永磁体的磁极方向相反；和多个动子，多个所述动子一一对应地设在多个所述磁铁组件内。根据本发明实施例的音圈电机具有成本低、结构紧凑、易于排布、易于安装拆卸等优点。

Description

音圈电机

技术领域

本发明涉及一种音圈电机。

背景技术

音圈电机由定子和动子组成。音圈电机的工作原理是：在定子间隙磁场中放入线圈绕组，线圈通电后产生电磁力，带动负载作直线运动，改变电流的强弱和极性，即可改变电磁力的大小和方向。

现有的音圈电机由一个定子和一个动子组成，称为单定子单动子电机。音圈电机广泛应用于自动化设备、精密仪器和医疗设备中。但是在某些特定的应用场合，使用音圈电机的驱动方案存在一定的局限性。如对于医用多叶准直器，执行机构是一组紧密排列的叶片（如：叶片32个，相邻叶片中心距3mm），各执行机构可独立运动。如果使用现有的单定子单动子音圈电机驱动，每个执行机构需要使用一个电机，则存在电机数量多、成本高、难以排布、不易安装拆卸的缺点。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有成本低、结构紧凑、易于排布、易于安装拆卸等优点的音圈电机。

根据本发明实施例的音圈电机包括：定子，所述定子包括多个磁铁组件，每个所述磁铁组件包括两个磁轭和设在两个所述磁轭之间的永磁体，其中相邻两个所述磁铁组件共用一个所述磁轭，相邻两个所述磁铁组件的处于对等位置的永磁体的磁极方向相反；和多个动子，多个所述动子一一对应地设在多个所述磁铁组件内。

根据本发明实施例的音圈电机通过使相邻两个所述磁铁组件共用一个所述磁轭且将多个所述动子一一对应地设在多个所述磁铁组件内，从而可以使多个所述磁铁组件所产生的间隙磁场相互独立，进而可以使多个所述动子可以被独立地驱动（每个所述动子的线圈绕组可独立通电流产生洛伦兹力，所以每个所述动子可以独立驱动）。由于一个所述动子可以独立地驱动一个执行机构，因此根据本发明实施例的音圈电机可以驱动多个执行机构。

当用于驱动多个执行机构时，与现有的单定子单动子音圈电机相比，根据本发明实施例的音圈电机具有成本低、结构紧凑、易于排布、易于安装拆卸等优点。

另外，根据本发明上述实施例的音圈电机还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，每个所述磁铁组件包括多个所述永磁体，每个所述磁铁组件的多个所述永磁体设在两个所述磁轭中的一个上。由此可以使所述音圈电机的结构更加简单、合理，而且可以使所述音圈电机更加容易制造。

根据本发明的一个实施例，每个所述磁铁组件包括两个所述永磁体。由此可以在确保每个所述磁铁组件产生的间隙磁场的磁场强度的情况下，简化所述音圈电机的结构，降低所述音圈电机的制造成本。

根据本发明的一个实施例，每个所述磁铁组件包括多个所述永磁体，每个所述磁铁组件的多个所述永磁体中的一部分设在两个所述磁轭中的一个上，每个所述磁铁组件的多个所述永磁体中的其余部分设在两个所述磁轭中的另一个上。由此可以使所述音圈电机的结构更加简单、合理，而且可以使每个所述磁铁组件产生的间隙磁场的磁场强度更大。

根据本发明的一个实施例，每个所述磁铁组件的多个所述永磁体中的所述一部分的数量等于每个所述磁铁组件的多个所述永磁体中的所述其余部分的数量。

根据本发明的一个实施例，每个所述磁铁组件包括四个所述永磁体。由此可以在确保每个所述磁铁组件产生的间隙磁场的磁场强度的情况下，简化所述音圈电机的结构，降低所述音圈电机的制造成本。

根据本发明的一个实施例，所述永磁体为钕铁硼永磁体。

根据本发明的一个实施例，所述磁轭由坡莫合金制成。

根据本发明的一个实施例，所述定子上设有多个光栅尺，多个所述光栅尺与多个所述动子一一对应。通过在所述定子上设置多个所述光栅尺，从而可以利用多个所述光栅尺检测出多个所述动子的运动位置和运动速度。

根据本发明的一个实施例，所述音圈电机为矩形音圈电机。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的音圈电机的剖视图；

图2是根据本发明的另一个实施例的音圈电机的剖视图；

图3是根据本发明实施例的音圈电机的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的音圈电机1。如图1-图3所示，根据本发明实施例的音圈电机1包括定子10和多个动子20。

定子10包括多个磁铁组件101，每个磁铁组件101包括两个磁轭1011和设在两个磁轭1011之间的永磁体1012以便形成封闭的磁场回路。其中，相邻两个磁铁组件101共用一个磁轭1011。换言之，该磁轭1011即属于相邻两个磁铁组件101中的一个，又属于相邻两个磁铁组件101中的另一个。相邻两个磁铁组件101的处于对等位置的永磁体1012的磁极方向相反，以便使相邻两个磁铁组件101的穿过共用的磁轭1011的磁力线的方向相同。

多个动子20一一对应地设在多个磁铁组件101内。也就是说，动子20的数量可以等于磁铁组件101的数量，且一个动子20可以设在一个磁铁组件101内。

根据本发明实施例的音圈电机1通过使相邻两个磁铁组件101共用一个磁轭1011且将多个动子20一一对应地设在多个磁铁组件101内，从而可以使多个磁铁组件101所产生的间隙磁场相互独立，进而可以使多个动子20可以被独立地驱动（每个动子20的线圈绕组可独立通电流产生洛伦兹力，所以每个动子20可以独立驱动）。由于一个动子20可以独立地驱动一个执行机构，因此根据本发明实施例的音圈电机1可以驱动多个执行机构。

当用于驱动多个执行机构时，与现有的单定子单动子音圈电机相比，根据本发明实施例的音圈电机1具有成本低、结构紧凑、易于排布、易于安装拆卸等优点。

根据本发明实施例的音圈电机1可以广泛地应用于自动化设备、精密仪器和医疗设备中。特别是在某些特定的应用场合，例如对于医用多叶准直器，根据本发明实施例的音圈电机1可以驱动医用多叶准直器的多个叶片。

具体地，音圈电机1可以是矩形音圈电机1。也就是说，音圈电机1可以是单定子多动子矩形音圈电机1。动子20可以可移动地设在磁铁组件101的两个磁轭1011之间。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，每个磁铁组件101可以包括多个永磁体1012，每个磁铁组件101的多个永磁体1012可以设在两个磁轭1011中的一个上。由此可以使音圈电机1的结构更加简单、合理，而且可以使音圈电机1更加容易制造。

有利地，如图1所示，每个磁铁组件101的多个永磁体1012可以设在处于对等位置的磁轭1011上。具体而言，音圈电机1的多个磁铁组件101的磁轭1011可以沿左右方向间隔开地设置，第一个磁铁组件101的多个永磁体1012设在第一个磁铁组件101的位于左侧的磁轭1011上，与第一个磁铁组件101相邻的第二个磁铁组件101的多个永磁体1012设在第二个磁铁组件101的位于左侧的磁轭1011上。其中，左右方向如图1和图2中的箭头A所示。

如图1所示，在本发明的一个具体示例中，每个磁铁组件101可以包括两个永磁体1012。换言之，每个磁铁组件101的一个磁轭1011上可以设有两个永磁体1012。由此可以在确保每个磁铁组件101产生的间隙磁场的磁场强度的情况下，简化音圈电机1的结构，降低音圈电机1的制造成本。

具体而言，图1示出的音圈电机1包括三个并列排布的磁铁组件101-1、101-2、101-3。相邻磁铁组件101-1和101-2共用相邻磁轭1011-2,相邻磁铁组件101-2和101-3共用相邻磁轭1011-3。相邻磁铁组件101-1和101-2中对等位置的永磁体1012-1与永磁体1012-3的磁极方向相反且永磁体1012-2和永磁体1012-4的磁极方向相反。相邻磁铁组件101-2和101-3中对等位置的永磁体1012-3与永磁体1012-5的磁极方向相反且永磁体1012-4和永磁体1012-6的磁极方向相反。

图1示出的音圈电机1包括三个动子20-1、20-2、20-3。三个动子20-1、20-2、20-3分别位于三个磁铁组件101-1、101-2、101-3的间隙磁场中。每个动子20的线圈绕组可独立通电流产生洛伦兹力，所以每个动子20可以独立驱动。

在本发明的一些示例中，如图2所示，每个磁铁组件101可以包括多个永磁体1012，每个磁铁组件101的多个永磁体1012中的一部分可以设在两个磁轭1011中的一个上，每个磁铁组件101的多个永磁体1012中的其余部分可以设在两个磁轭1011中的另一个上。换言之，每个磁铁组件101的每个磁轭1011上都可以设有永磁体1012。由此可以使音圈电机1的结构更加简单、合理，而且可以使每个磁铁组件101产生的间隙磁场的磁场强度更大。

如图2所示，有利地，每个磁铁组件101的多个永磁体1012中的所述一部分的数量可以等于每个磁铁组件101的多个永磁体1012中的所述其余部分的数量。也就是说，每个磁铁组件101的两个磁轭1011上可以设置数量相等的永磁体1012。

在本发明的另一个具体示例中，如图2所示，每个磁铁组件101可以包括四个永磁体1012。由此可以在确保每个磁铁组件101产生的间隙磁场的磁场强度的情况下，简化音圈电机1的结构，降低音圈电机1的制造成本。

具体而言，图2示出的音圈电机1包括三个动子20-1、20-2、20-3和三个并列排布的磁铁组件101-1、101-2、101-3。三个动子20-1、20-2、20-3分别位于三个磁铁组件101-1、101-2、101-3的间隙磁场中。每个动子20的线圈绕组可独立通电流产生洛伦兹力，所以每个动子20可以独立驱动。相邻磁铁组件101-1和101-2共用相邻磁轭1011-2,相邻磁铁组件101-2和101-3共用相邻磁轭1011-3。

相邻磁铁组件101-1和101-2中对等位置的永磁体1012-1与永磁体1012-5的磁极方向相反、永磁体1012-2和永磁体1012-6的磁极方向相反、永磁体1012-3和永磁体1012-7的磁极方向相反、永磁体1012-4和永磁体1012-8的磁极方向相反。

相邻磁铁组件101-2和101-3中对等位置的永磁体1012-5与永磁体1012-9的磁极方向相反、永磁体1012-6和永磁体1012-10的磁极方向相反、永磁体1012-7和永磁体1012-11的磁极方向相反、永磁体1012-8和永磁体1012-12的磁极方向相反。

具体地，如图2所示，每个磁铁组件101的一个磁轭1011上设有两个永磁体1012且另一个磁轭1011上也设有两个永磁体1012。

永磁体1012可以是钕铁硼永磁体1012。磁轭1011可以由坡莫合金制成。

在本发明的一个示例中，定子10上可以设有多个光栅尺，多个所述光栅尺与多个动子20一一对应。换言之，所述光栅尺的数量可以等于动子20的数量，且一个所述光栅尺可以与一个动子20对应以便检测该动子20的运动位置和运动速度。通过在定子10上设置多个所述光栅尺，从而可以利用多个所述光栅尺检测出多个动子20的运动位置和运动速度。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种音圈电机，其特征在于，包括：

定子，所述定子包括多个磁铁组件，每个所述磁铁组件包括两个磁轭和设在两个所述磁轭之间的永磁体，其中相邻两个所述磁铁组件共用一个所述磁轭，相邻两个所述磁铁组件的处于对等位置的永磁体的磁极方向相反，每个所述磁铁组件包括多个所述永磁体，每个所述磁铁组件的多个所述永磁体设在两个所述磁轭中的一个上；和

多个动子，多个所述动子一一对应地设在多个所述磁铁组件内以被独立地驱动，其中所述定子上设有多个光栅尺，多个所述光栅尺与多个所述动子一一对应。

2.根据权利要求1所述的音圈电机，其特征在于，每个所述磁铁组件包括两个所述永磁体。

3.根据权利要求1所述的音圈电机，其特征在于，每个所述磁铁组件包括多个所述永磁体，每个所述磁铁组件的多个所述永磁体中的一部分设在两个所述磁轭中的一个上，每个所述磁铁组件的多个所述永磁体中的其余部分设在两个所述磁轭中的另一个上。

4.根据权利要求3所述的音圈电机，其特征在于，每个所述磁铁组件的多个所述永磁体中的所述一部分的数量等于每个所述磁铁组件的多个所述永磁体中的所述其余部分的数量。

5.根据权利要求3或4所述的音圈电机，其特征在于，每个所述磁铁组件包括四个所述永磁体。

6.根据权利要求1所述的音圈电机，其特征在于，所述永磁体为钕铁硼永磁体。

7.根据权利要求1所述的音圈电机，其特征在于，所述磁轭由坡莫合金制成。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的音圈电机，其特征在于，所述音圈电机为矩形音圈电机。