CN104734452B - 音圈马达及透镜驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种音圈马达，包括：至少一磁铁和至少一线圈，所述磁铁具有发射面以及与所述发射面相邻的左、右侧面，所述磁铁的左侧面或右侧面与所述磁铁的南北极连线方向呈锐角，至少一所述线圈位于所述磁铁的左侧面和右侧面之其中一者。该音圈马达体积小、效率高、功耗低，迎合电子设备的薄型轻量化需求。

Description

音圈马达及透镜驱动装置

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透镜驱动装置。

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、平板电脑等，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。

当前通用的微型致动器大多采用音圈马达或记忆金属的材料来驱动。记忆金属的致动器虽然体积小反应快,然而，使用此材料的散热问题一直无法解决,导致升温时反应速度快,但降温时反应速度太慢的问题。所以，目前市面上用于手机相机里的微型致动器还是以音圈马达的设计为主。图1为传统的音圈马达100的剖视图，显示了传统的音圈马达的基本结构。其主要包括四个对称放置在角落的永久磁铁111、112、113（另一个磁铁未显示）、一个线圈120及一个磁轭130。磁轭130将四个永久磁铁111、112、113及线圈120包覆，每个磁铁呈三角体状，每个磁铁的N极面对线圈120，S极贴近磁轭130，当电流通过线圈120时，利用在磁铁表面的磁场和通过线圈120内部的电流，发生交互作用而产生动力，使线圈120沿图中空心箭头所示方向上下移动。

然而，磁铁表面可供利用的均匀磁场并不多，尤其当线圈120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。

为实现上述目的，本发明提供的音圈马达，包括：至少一磁铁和至少一线圈，所述磁铁具有发射面以及与所述发射面相邻的左、右侧面及上、下侧面，所述磁铁的上侧面和下侧面与所述磁铁的南北极连线方向平行，所述磁铁的左侧面或右侧面与所述磁铁的南北极连线方向呈锐角，至少一所述线圈位于所述磁铁的左侧面和右侧面之其中一者。

与现有技术相比，本发明的磁铁的左侧面或右侧面与磁铁的南北极连线方向呈锐角，即侧面呈斜面设置，因此侧面上发射出的磁力线密度则会自发射面向底面逐渐减弱。而由于线圈位于磁铁的左侧面或右侧面，因此穿过线圈的磁场强度和磁力线方向会因为该斜面的设计而发生改变，特别是线圈的内端,靠近磁铁的发射面时，其穿过的磁力线方向主要与磁铁的发射面同向,不会发生太大的改变，而线圈的外端,由于已经远离磁场发射面,本身磁场强度较小，受到其回流磁场的影响，穿过的磁力线,主要朝斜面的外侧射出,因此当线圈通电时,可产生内外两端互相加成,而不是互相抵消的驱动力。本发明音圈马达的设计驱动力好、占用体积小，适于薄型轻量化的电子设备。

较佳地，至少一所述线圈的电流回路的一侧电流位于所述磁铁侧面磁场的回流区内，至少一所述线圈的电流回路的另一侧电流位于所述磁铁侧面磁场的回流区外。

作为一个两轴控制的音圈马达的实施例，包括第一线圈及第二线圈，所述第一线圈位于所述磁铁的上侧面或下侧面，且与所述磁铁上下平行设置，所述第一线圈的芯线缠绕的轴线方向与所述磁铁的南北极连线方向垂直；所述第二线圈位于所述磁铁的左侧面和右侧面之其中一者。

较佳地，所述第二线圈的芯线缠绕的轴线方向与所述第一线圈的芯线缠绕的轴线方向垂直。

作为一个三轴控制的实施例，还包括第三线圈，所述第三线圈位于所述磁铁的左侧面和右侧面之另一者，所述第三线圈的芯线缠绕的轴线方向与所述第二线圈的芯线缠绕的轴线方向垂直。

可选地，包括第一磁铁组和第二磁铁组，分别平行配置于所述第一线圈的上下两侧。

可选地，所述第一线圈的数量为两个，两所述第一线圈分别平行配置于所述磁铁的上侧面和下侧面。

本发明提供一种透镜驱动装置，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，该音圈马达包括如上所述的结构特征。

除了利用弹片的支撑结构外，本发明也可用在传统四弦型的悬吊设计,包括设置于所述透镜承座之下的一线圈承座，所述线圈承座和所述透镜承座之间设置至少一弹片、或至少一弹线，或至少一滑轨，或用磁浮的方式互相牵制。

附图说明

图1为传统音圈马达的剖视图。

图2为本发明音圈马达的第一实施例的结构示意图。

图3a为本发明音圈马达的第二实施例的立体图。

图3b为本发明音圈马达的第二实施例的俯视图。

图4a为本发明的透镜驱动装置的第一实施例的立体图。

图4b为本发明的透镜驱动装置的第一实施例的分解图。

图5a为本发明的透镜驱动装置的第二实施例的立体图。

图5b为本发明的透镜驱动装置的第二实施例的剖视图。

图5c为本发明的透镜驱动装置的第二实施例的分解图。

具体实施方式

下面将参考附图阐述本发明几个不同的最佳实施例，其中不同图中相同的标号代表相同的部件。本发明的实质在于提供一种体积小、效率高的音圈马达及其应用。特别地，本发明的音圈马达可因应实际需求而设计成动圈式或动磁式音圈马达。

图2展示了本发明一种音圈马达200的第一实施例中的一个磁铁210和一个线圈220的剖面示意图。如图所示，该磁铁210具有发射面210a以及与该发射面210a相邻的左、右侧面210b、210c及上、下侧面（垂直于图示所在平面的上下方向），磁铁的上侧面和下侧面与磁铁210的南北极连线（图中虚线L所示）方向平行，磁铁210的左侧面210b或右侧面210c与磁铁210的南北极连线L方向呈锐角，至少一线圈220位于磁铁210的左侧面210b和右侧面210c之其中一者。

本发明的磁铁210的左侧面210b或右侧面210c与磁铁210的南北极连线L方向呈锐角，即侧面呈斜面设置，因此侧面上发射出的磁力线密度则会自发射面210a（图示的上边）向底面（图示的下边）逐渐减弱。而由于线圈220位于磁铁210的左侧面210b或右侧面210c，因此穿过线圈220的磁场强度和磁力线方向会因为该斜面的设计而发生改变，特别是线圈220的内端220a,靠近磁铁210的发射面210a时，穿过其中的磁力线方向主要与磁铁的发射面210a(N)同向,不会发生太大的改变，而线圈220的外端220b,由于已经远离磁场发射面210a,穿过220b中的磁力线，主要受到磁场回流的影响,会沿斜面210c的方向射出,因此当线圈220通电时,回路中的电流可产生内外两端(220a及220b)互相加成,而不是互相抵消的驱动力。本发明音圈马达的设计驱动力好、占用体积小，适于薄型轻量化的电子设备。

图3a及3b展示了本发明音圈马达的第二实施例的结构示意图。在本实施例中，该音圈马达的设计为可以沿Z方向上下运动及Y或X方向前后左右平移的三轴控制音圈马达。具体地，本实施例的音圈马达300包括第一磁铁310、第一线圈320、第二线圈330、第三线圈340以及磁轭350。该第一磁铁310为由四个独立磁铁组成的磁铁组合，其分别置于磁轭350的四条边上。每一个磁铁均具有发射面（N面），以及与发射面相邻的上侧面、下侧面以及左侧面、右侧面。在本实施例中，第一磁铁310靠近轴线（Z轴方向）的一端为N极，靠近磁轭350的一端为S极。磁轭350配置于线圈320、330及340和第一磁铁310的四周外侧，以防止漏磁问题发生。

如图3a所示，第一磁铁310的发射面的上侧面和下侧面与第一磁铁310的南北极连线方向平行，第一磁铁310的发射面的左侧面或右侧面与第一磁铁310的南北极连线方向呈锐角，第二线圈330位于第一磁铁310的左侧面和右侧面之其中一者。较佳地，该第二线圈330的芯线缠绕的轴线方向与第一线圈320的芯线缠绕的轴线方向垂直。本实施中，第一磁铁310包括四个独立的磁铁，围成大致矩形，相邻的两个磁铁之间形成间隙，第二线圈330和第三线圈340均包括呈对角设置的两个线圈，其中每一个线圈以上述的方式放置于每一间隙中。具体地，第三线圈340位于第一磁铁310的左侧面和右侧面之另一者，其芯线缠绕的轴线方向与第二线圈330的芯线缠绕的轴线方向垂直。需注意的是，磁铁、线圈的个数均不受本实施所限制。且如果将线圈固定,亦可改为动磁式的音圈马达。

如图3b所示，由于第一磁铁310的发射面的左侧面或右侧面与第一磁铁310的南北极连线方向呈锐角，即侧面呈斜面设置，因此侧面上发射出的磁力线密度则会自发射面（图示的上边）向底面（图示的下边）逐渐减弱。而由于第二线圈330位于第一磁铁310的左侧面或右侧面，因此穿过第二线圈330的磁力线密度和方向会因为该斜面的设计而发生改变，特别是第二线圈330的内端330a,靠近第一磁铁310的发射面(N)时，穿过其中的磁力线,会受到两边磁场的迭加效果,朝四个角的内侧方向射入。而第二线圈330的外端330b,由于已经远离磁场的发射面,本身磁场的强度已经较小，受到磁铁本身的回流磁场及磁轭350四个角导磁材料的吸磁影响，穿过线圈外端330b中的磁力线,主要会朝音圈马达300的四个角落,向外射出。值得注意的是,此方向刚好与通过线圈内端330a的磁力线方向相反，因此当第二线圈330施予驱动电流时,才可实现内外两端(330a及330b),产生同一方向（Y）的平移驱动力。同理，当第三线圈340具有与第二线圈330相应的配置方式时，也可以产生另一组X方向的平移驱动力。

具体地，当第二线圈330和第三线圈340通电时，第二线圈330和第三线圈340的电流回路的一侧电流位于第一磁铁310侧面磁场的回流区内，第二线圈330和第三线圈340的电流回路的另一侧电流位于第一磁铁310侧面磁场的回流区外。

同时,当第一线圈320通电时，流过其内部的电流与第一磁铁310产生的洛仑兹力，会驱动线圈320沿所述中心轴Z方向上下运动。而第一线圈320的个数,也可以为两个，分别平行配置于第一磁铁310的上侧面和下侧面。

可选地，该第一磁铁310可为上下两个磁铁组，分别行配置于第一线圈320的上下两侧。

图4a及4b为该音圈马达300组装成透镜驱动装置400的装配图及分解图。

该透镜驱动装置400除了上述的音圈马达300外，还包括与音圈马达300相配的透镜承座460、黏接在透镜承座460的下弹片470，该下弹片470,除了作为支撑运动的透镜承座460外,亦是音圈马达300的线圈320、330及340连接到外部端子490的导电桥梁。本实施例的下弹片470,为一分四的设计,可将三组线圈320、330及340的电流输出端,利用共同接地的方式,一起焊接到下弹片470一分四的其中一个弹片上,然后将三组线圈320、330及340的电流输入端,各自独立连接到一分四的下弹片470中的其它三个弹片上,当下弹片470上的四个端点,分别联接到端子490的四个端口时,就可以实现只用四个输入或输出端,完成三轴控制的致动器。本实施例的下弹片470、与线圈320、330及340之间的导通方式,为一特殊的焊接工艺，在此不详细描述。

由于透镜承座460和线圈320、330及340连接在一起，当线圈320通电时所产生的驱动力，使得透镜承座460内的透镜（图未示），沿光轴方向（Z方向）上下运动，以实现自动对焦的功能。当施加电流于第二线圈330或第三线圈340时，其所产生的驱动力，使得透镜承座460内的透镜平移，让聚焦的影像沿Y或X的方向前后左右移动，达到光学防手震的效果。为了防止灰尘的掉入，该透镜驱动装置400还包括在透镜承座460的上下方加设的上盖481及底座480，以保护透镜驱动装置400。此外，为使音圈马达的悬吊效果更好,还可在透镜承座460的上方增设一上弹片471，该上弹片471主要帮助支撑音圈马达300中的运动体，但没有电流导通的功能。

作为一个优选实施例，如图5a-5c所示的透镜驱动装置500的第二实施例,为了减少透镜承座560位移时的倾斜角度，除了下弹片570及上弹片571外，还可将运动体分开成只搭载线圈320的线圈承座561,及搭载线圈330、340及透镜(图未示)的透镜承座560。并在线圈承座561和透镜承座560之间配置至少一弹线572，例如四根平行的弹线572进行悬吊。该四根弹线572为导体，同时负有电流导通的作用，具体地，先将第二线圈330和第三线圈340的电流输入端与其中两弹线572的上端焊接，而其电流输出端则与另一条弹线572的上端共同地焊接，继而三条负有导通作用的弹线572的下端与下弹片570一分四，其中的三个弹片各自接通。同时,线圈承座561上第一线圈320的电流输入端,与下弹片570一分四中未使用的一个弹片焊接。而第一线圈320的电流输出端,可在下弹片570与弹线572上共同接地的焊接时,一起接通。当下弹片570一分四的四个弹片与外部端子590的四个端口接通后,就可完成整个透镜驱动装置500的电路联接工艺。

由于连接在线圈承座561上的下弹片570与上弹片571的限制，使线圈承座561上的第一线圈320通电后，只能做Z方向的上下运动，而透镜承座560，除了可以对线圈承座561做X Y方向的相对移动外，还可同时藉由线圈承座561的带动，做Z方向的上下运动，从而驱动透镜承座560中的透镜，通电后沿光轴的方向，做上下或前后左右的三轴运动，以实现光学防手震的功能。本实施例的悬吊系统，采取了上下弹片571、570及四弦型导线572的混搭方式，使得悬吊效果更好，更利于透镜移动时的倾角控制。由于透镜承座560本身已带有上盖防尘的效果，在本透镜驱动装置500的下方，只需再加了一个下盖580即可。

可选地，该透镜承座560的悬吊支撑方式并不限于此，也可通过其它方式如滑轨、磁浮的方式实现，在此不详述。

本发明的音圈马达、透镜驱动装置，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，利用本发明透镜驱动装置的音圈马达可采动圈或动磁式,而延展的其他实施例均属于本发明的保护范围。而因应本发明的发明构思而对磁铁、线圈的大小、数量所作改变均属本发明的保护范围。以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种音圈马达，包括：至少一磁铁和至少一线圈，所述磁铁具有发射面以及与所述发射面相邻的左、右侧面，所述磁铁的左侧面或右侧面与所述磁铁的南北极连线方向呈锐角，至少一所述线圈位于所述磁铁的左侧面和右侧面之其中一者。

2.如权利要求1所述的音圈马达，其特征在于：至少一所述线圈的电流回路的一侧电流位于所述磁铁侧面磁场的回流区内，至少一所述线圈的电流回路的另一侧电流位于所述磁铁侧面磁场的回流区外。

3.如权利要求2所述的音圈马达，其特征在于：包括第一线圈及第二线圈，所述第一线圈位于所述磁铁的上侧面或下侧面，且与所述磁铁上下平行设置，所述第一线圈的芯线缠绕的轴线方向与所述磁铁的南北极连线方向垂直；所述第二线圈位于所述磁铁的左侧面和右侧面之其中一者。

4.如权利要求3所述的音圈马达，其特征在于：所述第二线圈的芯线缠绕的轴线方向与所述第一线圈的芯线缠绕的轴线方向垂直。

5.如权利要求3所述的音圈马达，其特征在于：还包括第三线圈，所述第三线圈位于所述磁铁的左侧面和右侧面之另一者，所述第三线圈的芯线缠绕的轴线方向与所述第二线圈的芯线缠绕的轴线方向垂直。

6.如权利要求3所述的音圈马达，其特征在于：所述至少一磁铁包括第一磁铁组和第二磁铁组，分别平行配置于所述第一线圈的上下两侧。

7.如权利要求3所述的音圈马达，其特征在于：所述第一线圈的数量为两个，两所述第一线圈分别平行配置于所述磁铁的上侧面和下侧面。

8.一种透镜驱动装置，其特征在于：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，所述音圈马达如权利要求1-7任一项所述。

9.如权利要求8所述的透镜驱动装置，其特征在于：还包括设置于所述透镜承座之下的一线圈承座，所述线圈承座和所述透镜承座之间设置至少一弹片、或至少一弹线，或至少一滑轨，或用磁浮的方式互相牵制。