CN108768132B - 音圈电机以及驱动装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及音圈电机技术领域，涉及一种音圈电机以及驱动装置。其中音圈电机包括底座、轴承座、音圈定子、音圈动子以及第二固定件，音圈定子通过第一固定件固定于轴承座，通过第二固定件与第一固定件的配合限定音圈动子的转动自由度，使得音圈电机在对外输出时，功率能保持稳定。

Description

音圈电机以及驱动装置

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种音圈电机以及驱动装置。

背景技术

音圈电机(Voice Coil Actuator)是一种特殊形式的直接驱动电机，能将电能直接转化成直线运动机械能而不需要任何中间转换机构的传动装置。其原理是:在均匀气隙磁场中放入一圆筒状绕组，绕组通电产生电磁力带动负载作直线往复运动，改变电流的强弱和极性，就可改变电磁力的大小和方向。因此音圈电机运动形式可以为直线或者旋转。其具有高响应、高速度、高加速度、结构简单、体积小、力特性好、控制方便等优点。现有技术中的音圈电机在做直线运动时，不可避免的会存在转动自由度，这对于音圈电机的功率输出造成不稳定。

发明内容

在本发明的第一方面，提供了一种音圈电机，其解决了现有的音圈电机存在转动自由度，输出不稳定的缺陷。

在本发明的第二方面，提供了一种驱动装置，该驱动装置由上述的音圈电机提供动力。

本发明是这样实现的：

一种音圈电机，包括底座，

固定于底座的轴承座，轴承座沿其轴线设置有轴孔和用于安装气浮轴承的安装孔，安装孔的轴线与轴孔的轴线平行；

音圈定子，音圈定子通过第一固定件同轴固定于轴承座的一侧，

音圈动子，音圈动子通过连接件与气浮轴承连接，并与音圈定子滑动配合，以及；

用于安装输出轴的第二固定件，第二固定件与第一固定件配合并被第一固定件限定转动自由度，第二固定件与音圈动子同轴固定连接。

优选地，第一固定件包括环形的下固定件和上固定件，下固定件与轴承座配合，上固定件和下固定件间形成用于夹持音圈定子的卡槽。

优选地，下固定件的内壁具有与音圈定子配合的第一台阶，上固定件的内壁具有与音圈定子配合的第二台阶，音圈定子的外壁设置有与第一台阶和第二台阶配合的凸台。

优选地，第二固定件包括连接板以及用于安装输出轴的柱形部，连接板设置有与音圈动子配合的连接孔，连接板设置于柱形部的端部并向外凸出形成至少一个卡齿，上固定件设置有与卡齿配合的缺口。

优选地，连接板大致呈矩形，连接板的四个边角向外凸出形成凸齿。

优选地，上固定件的横截面大致为矩形，缺口设置于上固定件的四个边角处。

优选地，还包括至少两组配重磁铁，至少两组配重磁铁对称布置并设置于第二固定件与上固定件之间。

优选地，配重磁铁为4组，4组配重磁铁分别设置于上固定件的四个边角处。

优选地，还包括编码器，轴承座的侧壁设置有用于安装编码器的安装部。

一种驱动装置，包括上述的音圈电机以及与输出轴配合的联轴器。

上述方案的有益效果：本发明提供的音圈电机，通过第一固定件限定第二固定件的转动自由度，当安装于第二固定件的输出轴对外进行直线输出时，由于转动受限，对外输出会更加稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的音圈电机的爆炸图；

图2为本发明实施例提供的音圈电机的剖面图；

图3为本发明实施例提供的轴承座的剖面图；

图4为本发明实施例提供的音圈电机中音圈定子的安装结构示意图；

图5为本发明实施例提供的音圈电机的音圈定子的剖面图；

图6为本发明实施例提供的音圈电机的上固定件的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的音圈电机的第二固定件的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的音圈电机的第二固定件的剖面图。

图标：100-轴承座；101-第一凸台；110-气浮轴承；120-连接件；130-底座；200-第一固定件；210-下固定件；211-第一台阶；220-上固定件；221-第二台阶；222-缺口；223-圆孔；300-第二固定件；310-卡齿；311-连接孔；312-内螺纹；330-柱形部；340-配重磁铁；400-端盖；510-音圈定子；511-凸台；520-音圈动子；600-编码器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，在不矛盾或冲突的情况下，本发明的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本发明中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本发明公开的内容自制。在本发明中，为了突出本发明的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。

实施例

本实施例提供一种驱动装置，包括音圈电机以及与音圈电机的输出轴配合的联轴器。

具体的，音圈电机的结构参阅图1和图2，其包括底座130、轴承座100、音圈定子510、音圈动子520、第一固定件200以及第二固定件300。底座130用于固定轴承座100，其结构与轴承座100相配合。

轴承座100的结构请参阅图3，轴承座100为中空式结构，并呈大致的矩形结构，中间设置有贯穿轴承座100的通孔，用于音圈电机的输出轴在伸缩过程中容纳音圈电机的输出轴的一部分。轴承座100的外壁设置有第一凸台101，第一凸台101的外径小于轴承座100自身外径，第一凸台101位于轴承座100的远离底座130的端部。

本实施例，第一凸台101并不是围绕轴承座100的外缘连续设置成环状，而是在轴承座100的四边单独设置独立的第一凸台101。

轴承座100的四个边角处分别设置有安装孔，用于安装气浮轴承110，四个边角的安装孔相互呈对称关系，保证气浮轴承110在电机输出过程中均匀受力。

气浮轴承110设置于轴承座100的安装孔内，本实施例中，气浮轴承110为4个，分别设置于4个安装孔内。

音圈定子510作为音圈电机的主要零件，其自身与轴承座100相对固定，并与音圈动子520相对配合。本实施例中，参阅图4，音圈定子510通过第一固定件200同轴固定于轴承座100上，应当理解，音圈定子510的固定方式可以有很多，但较为优选地，如本实施例中图4所示，通过第一固定件200将音圈定子510固定于轴承座100，并保证在音圈电机运行过程中，音圈定子510无论是在伸缩方向(沿音圈定子510的轴线方向)和转动方向(沿音圈定子510的周向)均无自由度。

具体的，参阅图4，第一固定件200包括下固定件210和上固定件220，并且，上固定件220和下固定件210均为中空的环形结构，上固定件220和下固定件210的外缘围成大致的矩形。下固定件210与轴承座100配合，下固定件210的厚度与轴承座100的第一凸台101的宽度相匹配，使得下固定件210刚好卡持于轴承座100的第一凸台101处，承上述，第一凸台101并不是围绕轴承座100的外缘连续设置成环状，相应的，下固定件210的结构与第一凸台101的设置方式相配合。

下固定件210的中部开设有圆形的通孔，下固定件210与轴承座100之间还设置有连接件120，连接件120主要用于连接气浮轴承110以及音圈动子520。连接件120大致呈矩形板状，并且连接件120中部同样开设有圆形的通孔，该通孔与下固定件210上的通孔以及轴承座100上开设的通孔相匹配。在组装时，连接件120通过螺栓固定于轴承座100的远离底座130的表面，且连接件120的四个边角处开设有与四个气浮轴承110对应的孔，供气浮轴承110伸出并与音圈动子520连接。

上固定件220和下固定件210间形成用于夹持音圈定子510的卡槽。具体的，请继续参阅图4，下固定件210的内壁具有与音圈定子510配合的第一台阶211，第一台阶211的内径大于整个下固定件210的其他部分的内径，第一台阶211位于下固定件210的远离轴承座100的端部。上固定件220的内壁具有与音圈定子510配合的第二台阶221，第二台阶221的内径大于上固定件220的其他部分的内径，第二台阶221位于上固定件220的靠近下固定件210的端部，第一台阶211和第二台阶221相对应，并形成用于夹持音圈定子510的卡槽。

本实施例中，音圈定子510的结构如图5所示，音圈定子510的主体结构中中空的筒状，音圈定子510的外壁设置有凸台511，凸台511整体是沿音圈定子510的周向设置的，凸台511的外边缘大致围成矩形结构，其中一侧凸台511稍向外突出形成凸出部，该凸台511同时与第一台阶211和第二台阶221相配合，即与卡槽相配合，下固定件210的与凸出部对应的一侧贯穿供凸出部伸出。

音圈动子520的结构为中空的筒状，其外径尺寸与音圈定子510的内径间隙配合以使得音圈动子520能沿音圈定子510的轴线方向运动，并且本实施例中，音圈动子520在沿其轴线方向上的长度大于音圈动子520沿其轴线方向的长度，音圈动子520与气浮轴承110通过连接机构相连接。

请参阅图6，图6示出了本实施例中上固定件220的结构，上固定件220的外边缘围成矩形结构，即横截面为矩形，中部为中空状，上固定件220的四个边角处均设置缺口222，且四个缺口222均位于上固定件220的同一端，每个缺口222的位置均设置有圆孔223。

图7和图8示出了本实施例中第二固定件300的结构，请一并参阅图7和图8，第二固定件300包括连接板以及用于安装输出轴的柱形部330，柱形部330的内壁设置有内螺纹312，连接板设置有与音圈动子520配合的连接孔311，第二固定件300通过连接孔311与音圈动子520固定连接，连接板设置于柱形部330的端部并向外凸出形成卡齿310，卡齿310的数量为至少一个，本实施例中，连接板的四个边角向外凸出形成4个卡齿310，卡齿310与上固定件220上的缺口222相配合。

柱形部330的外壁与音圈动子520的内壁尺寸上相配合，以使柱形部330可以伸入音圈动子520内部，装配时，第二固定件300的卡齿310正好与上固定件220上的缺口222对位。装配后，由于缺口222位置位于上固定件220的边角处，呈现出“L”型的剖面结构，卡齿310与缺口222对位后，卡齿310受到缺口222的限制失去转动自由度，即不能相对于上固定件220发生转动。第二固定件300的连接板固定于音圈动子520使得第二固定件300随音圈动子520做伸缩运动。

本实施例中，音圈电机还包括配重磁铁340，优选地，配重磁铁340为至少两组，本实施例中，配重磁铁340为4组，每组配重磁铁340包括2块圆柱形磁铁，同组配重磁铁340中的2块圆柱形磁铁重叠组装，并与上固定件220上的圆孔223位置对应，使得4组配重磁铁340呈对称布置关系。组装时，配重磁铁340设置于圆孔223内。当卡齿310与缺口222对位后，卡齿310对配重磁铁340形成遮挡防止配重磁铁340从圆孔223中脱出。

第二固定件300的远离轴承座100的一端端部设置端盖400，对第二固定件300形成密封，端盖400中部设置供输出轴穿出的螺纹孔，该螺纹孔贯穿端盖400并与柱形部330的内孔对应配合。端盖400与第二固定件300通过螺栓固定连接。

此外，本实施例中，音圈电机还包括编码器600，轴承座100的侧壁设置有用于安装编码器600的安装部，编码器600安装于轴承座100的安装部上。

本实施例提供的音圈电机具有以下优点：

第二固定件300的卡齿310与上固定件220的缺口222配合，第二固定件300被上固定件220限止转动自由度，第二固定件300相对于上固定件220不能转动，进而使得装配于第二固定件300的输出轴只能做伸缩运动，在对外输出功率的时候不会产生转动自由度，保持了电机的结构稳定。整个音圈电机的结构简单，装配方便。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种音圈电机，其特征在于，包括底座，

固定于所述底座的轴承座，所述轴承座沿其轴线设置有轴孔和用于安装气浮轴承的安装孔，所述安装孔的轴线与所述轴孔的轴线平行；

音圈定子，所述音圈定子通过第一固定件同轴固定于所述轴承座的一侧，

音圈动子，所述音圈动子通过连接件与所述气浮轴承连接，并与所述音圈定子滑动配合，以及；

用于安装输出轴的第二固定件，所述第二固定件与所述第一固定件配合并被所述第一固定件限定转动自由度，所述第二固定件与所述音圈动子同轴固定连接；

所述第一固定件包括环形的下固定件和上固定件，所述下固定件与所述轴承座配合，所述上固定件和所述下固定件间形成用于夹持所述音圈定子的卡槽；

所述第二固定件包括连接板以及用于安装输出轴的柱形部，所述连接板设置有与所述音圈动子配合的连接孔，所述连接板设置于所述柱形部的端部并向外凸出形成至少一个卡齿，所述上固定件设置有与卡齿配合的缺口。

2.根据权利要求1所述的音圈电机，其特征在于，所述下固定件的内壁具有与所述音圈定子配合的第一台阶，所述上固定件的内壁具有与所述音圈定子配合的第二台阶，所述音圈定子的外壁设置有与第一台阶和所述第二台阶配合的凸台。

3.根据权利要求2所述的音圈电机，其特征在于，所述连接板大致呈矩形，所述连接板的四个边角向外凸出形成凸齿。

4.根据权利要求3所述的音圈电机，其特征在于，所述上固定件的横截面大致为矩形，所述缺口设置于所述上固定件的四个边角处。

5.根据权利要求4所述的音圈电机，其特征在于，还包括至少两组配重磁铁，至少两组所述配重磁铁对称布置并设置于所述第二固定件与所述上固定件之间。

6.根据权利要求5所述的音圈电机，其特征在于，所述配重磁铁为4组，4组所述配重磁铁分别设置于所述上固定件的四个边角处。

7.根据权利要求1-6任一项所述的音圈电机，其特征在于，还包括编码器，所述轴承座的侧壁设置有用于安装所述编码器的安装部。

8.一种驱动装置，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的音圈电机以及与所述输出轴配合的联轴器。