CN112242785A - 一种直线电机、镜头组件及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种直线电机、镜头组件及电子设备；直线电机，包括中心磁石组件、定子组件和转子组件；中心磁石组件包括轴向设置的至少一个中心磁石单元；定子组件包括轴向设置的磁石阵列；转子组件包括轴向设置的至少一个线圈，至少一个线圈围设在至少一个中心磁石单元的外围；其中，磁石阵列与至少一个中心磁石单元构成具有磁隙的至少一个磁回路，至少一个线圈位于至少一个磁回路的磁隙中，以使转子组件相对定子组件在轴向上移动。本申请提供的直线电机中，中心磁石组件与磁石阵列之间能够形成磁回路，从而能够较大程度上提升直线电机的驱动力。

Description

一种直线电机、镜头组件及电子设备

技术领域

本申请涉及电机技术领域，尤其涉及一种直线电机、镜头组件及电子设备。

背景技术

电机是把电能转换成机械能的一种设备，其种类多种多样，不同类型的电机能根据实际需求应用在不同的使用环境中。例如，按照运转方式的不同，电机可以分为旋转电机和直线电机两种类型；其中，旋转电机中的转子相对定子作旋转运动，直线电机中的转子相对定子作直线运动。在实际应用中，若要通过旋转电机实现机械部件的直线运动，则需要在旋转电机与机械部件之间配备曲柄连杆或蜗轮蜗杆等传动机构，以将旋转运动转换为直线运动，但是这种传动机构在结构上较为复杂、重量大、体积大、工作不可靠；而传统的直线电机则不需要配备传动机构即可实现机械部件的直线运动，因此，相对于旋转电机而言直线电机具有结构简单、重量轻、体积小等优点。

但是随着科技的发展，用户及厂家对于直线电机的要求也越来越高；例如，在有些电子设备中配备有镜头模块以实现拍摄等功能，为了实现镜头模块的对焦、防抖等功能，通常通过直线电机来驱动镜头模块进行相应动作；但是随着镜头模块重量的增加，传统的直线电机已不能提供足够的驱动力；同时，由于电子设备中的空间有限，直线电机的尺寸也不能过大；因此，传统的直线电机已不能满足小型化、大驱动力的需求。

发明内容

本申请提供了一种体积小、驱动力大的直线电机、镜头组件及电子设备。

一方面，本申请实施例提供了一种直线电机，包括中心磁石组件、定子组件和转子组件；所述中心磁石组件包括轴向设置的至少一个中心磁石单元；所述定子组件包括轴向设置的磁石阵列，其中，所述磁石阵列径向围设在所述至少一个中心磁石单元的外围并与所述至少一个中心磁石单元保持预定间隙；所述转子组件包括轴向设置的至少一个线圈，所述至少一个线圈围设在所述至少一个中心磁石单元的外围；其中，所述磁石阵列与所述至少一个中心磁石单元构成具有磁隙的至少一个磁回路，所述至少一个线圈位于所述至少一个磁回路的磁隙中，以使所述转子组件相对所述定子组件在轴向上移动。在本申请实施例提供的直线电机中，定子组件中的磁石阵列与中心磁石阵列能够形成磁场力较强的磁回路，因此，线圈中有电流通过时，线圈能够受到较大的安培力，从而能够提升直线电机的驱动力，同时，这种结构设置也不会额外增加直线电机的体积大小，从而能够满足小体积、大驱动力的需求。

在具体实施时，磁石阵列可以选择海尔贝克磁石阵列，由于海尔贝克磁石阵列具有单侧强磁性，因此，为了使得中心磁石单元处于较强的磁场内，在一些具体实施方式中，可以设置海尔贝克磁石阵列靠近中心磁石单元的一侧为强磁侧，所述中心磁石单元可以包括中心磁石，所述中心磁石的极向沿轴向设置，从而能够与海尔贝克磁石阵列所产生的磁场进行强度上的叠加，以产生磁场力较强的磁回路。

当然，在一些具体实施方式中，中心磁石单元并不仅限于包括中心磁石；例如，在一些实施例中，所述中心磁石单元还可包括设置在所述中心磁石的至少一个磁极端的磁轭。磁轭具体指，通常本身不产生磁场，在磁路中只起到磁感线传输的软磁材料；在具体制作时，磁轭可以采用导磁率比较高的软铁以及软磁合金等材料来制造。

另外，在一些具体实施方式中，中心磁石的磁极端不仅能够通过设置磁轭的方式来加强磁回路，还可以通过在中心磁石的磁极端设置辅助磁石的方式来实现。

具体来说，所述中心磁石单元还包括设置在所述中心磁石的N极端的辅助磁石；当然，为了增加中心磁石的磁场强度，所述辅助磁石的极向应背离轴心设置。另外，中心磁石单元还可以包括设置在中心磁石的S极端的辅助磁石；当然，为了增加中心磁石的磁场强度，所述辅助磁石的极向应朝向轴心设置。

在具体实施时，辅助磁石的结构形态可以分为多种，例如，可以由多个磁石合围而成，当然，也可以为一整块的磁石。当辅助磁石由多个磁石合围而成时，为了保证多个磁石处于相对固定的状态，可以考虑采用支架等辅助件实现多个磁石之间的相对固定。另外，在一些具体实施方式中，也可以采用粘接等方式实现多个磁石之间的固定连接。

另外，在具体实施时，海尔贝克阵列的结构形态及组合也可以为多种。例如，在本申请提供的一种具体实施方式中，所述海尔贝克磁石阵列包括：在轴向上依次排列的第一磁石、第二磁石和第三磁石；所述第一磁石和所述第三磁石的极向沿径向相反设置，所述第二磁石的极向沿轴向设置；其中，所述中心磁石在径向上对应所述第二磁石设置，且所述中心磁石的极向与所述第二磁石的极向在轴向上反向设置。

为了高效的利用中心磁石与海尔贝克磁石阵列所形成的磁回路，在一些具体实施方式中，所述转子组件可以包括沿轴向设置两个所述线圈；两个所述线圈在径向上分别对应所述第一磁石和所述第二磁石设置；其中，两个所述线圈的通电方向相反。具体来说，两个线圈分别设置在中心磁石与海尔贝克磁石阵列所形成的磁回路的两个磁隙中；由于两个磁隙中的磁感线方向是互为相反的，即其中一个磁隙中的磁感方向朝向轴心，另一个磁隙中的磁感方向背离轴心，因此，为了保证两个线圈所受到的安培力的方向相同，需要保证两个线圈中电路的方向是互为相反的。

另外，为了增加两个线圈在轴向上移动时的行程，在一些具体实施方式中，两个所述线圈在轴向上的长度均小于各自对应的所述第一磁石和所述第二磁石在轴向上的长度。以保证两个线圈在移动时能够在较大的活动范围内仍能受到较大的磁场力。

为了实现对两个线圈的固定，在一些具体实施方式中，所述转子组件还可以包括线圈支架；所述线圈绕设在所述线圈支架的外围。

另外，在一些具体实施方式中，转子组件与中心磁石组件之间可以相对固定，也可以相对滑动。具体来说，线圈支架可以与中心磁石组件固定连接，定子组件也可以与中心磁石组件固定连接，且线圈支架与中心磁石组件相对滑动。

为了实现定子组件与中心磁石组件之间的固定连接，在一些具体实施方式中，定子组件还可以包括壳体；具体来说，所述海尔贝克磁石阵列可以固定在所述壳体内；中心磁石组件也可以固定在壳体内，从而实现中心磁石组件与定子组件之间的固定连接。

当然，为了对转子组件与定子组件之间的相对位置进行有效的控制的同时，还能够允许转子组件相对定子组件进行移动。在本申请提供的一个具体实施方式中，定子组件中还包括弹片；弹片具有能在轴向上产生弹性形变的弹臂，所述弹臂的一端与所述线圈支架固定连接，另一端与所述壳体固定连接。具体来说，转子组件相对定子组件进行移动时，可通过弹臂在轴向上的弹性形变允许转子组件相对定子组件产生位移，同时，还能在一定程度上保持转子组件与定子组件在径向上的相对位置。

另外，转子组件在相对定子组件进行移动时，转子组件需要驱动其他部件(如镜头组件)进行移动，因此，在一些具体实施方式中，转子组件中还可以设置输出轴。在具体实施时，输出轴的一端可以与线圈支架固定连接，另一端伸出于壳体与其他部件进行连接，以驱动其他部件动作。

直线电机在实际应用中，为了获取转子组件的移动位置，还可以在直线电机中设置霍尔器件，所述霍尔器件与所述转子组件固定连接，用于感测所述转子组件的位置变化。具体来说，霍尔器件能够明显感知磁场的变化，当转子组件在移动过程中，不同位置处的磁场强度和磁场方向是不同的，因此，可以将霍尔器件固定在转子组件中，以感测转子组件的位置变化。

当然，本申请实施例提供的直线电机可以根据不同需求应用到多种领域，以实现不同的功能。例如，在本申请实施例提供的一种镜头组件中，包括固定透镜组件和可调透镜组件，还包括上述的直线电机；具体来说，所述可调透镜组件能在光轴的方向移动，所述直线电机的转子组件与所述可调透镜组件连接，用于驱动所述可调透镜组件沿光轴的方向移动。以实现焦距调节的功能。

当然，本申请实施例提供的直线电机还可以用于实现镜头组件的防抖。例如，在本申请提供的另一实施例中，一种镜头组件包括镜头主体和镜头支架，还包括上述的直线电机；所述直线电机的定子组件与所述镜头支架固定连接，所述转子组件与所述镜头主体固定连接，用于驱动所述镜头主体相对所述镜头支架移动。

当然，在实际应用中，可以提供陀螺仪以及控制器来配合使用。具体来说，陀螺仪可以感测镜头组件的位置变化，控制器可以根据陀螺仪的电信号来控制直线电机的工作状态，以此实现镜头组件的防抖功能。例如，当陀螺仪感测到镜头组件朝X轴的正方向有轻微偏移时，控制器可以根据陀螺仪的电信号来控制直线电机驱使镜头组件朝X轴的负方向进行轻微移动，以保证镜头组件处于稳定的状态，从而提升拍摄画面时的稳定性。

另外，直线电机还可以驱动镜头组件进行较大距离的移动，以实现镜头组件升降的功能。例如，在本申请提供的一种电子设备中，包括机壳和镜头组件，还包括上述的直线电机；所述镜头组件可滑动地设置在所述机壳内，所述直线电机的转子组件与所述镜头组件传动连接，所述直线电机的定子组件固定在所述机壳内；其中，所述直线电机用于驱动所述镜头组件伸出于所述机壳或缩入所述机壳内，以实现镜头组件升降的目的。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种镜头组件的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种镜头组件的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种条形磁石的磁感线分布图；

图5为本申请实施例提供的一种海尔贝克磁石阵列的磁感线分布图；

图6为本申请实施例提供的另一种海尔贝克磁石阵列的磁感线分布图；

图7为本申请实施例提供的一种直线电机的分解结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种直线电机的又一分解结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种直线电机的剖面结构示意图；

图10为本申请实施例提供的一种中心磁石的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的另一种中心磁石的结构示意图；

图12为本申请实施例提供的一种中心磁石单元的结构示意图；

图13为本申请实施例提供的另一种中心磁石单元的结构示意图；

图14为本申请实施例提供的又一种中心磁石单元的结构示意图；

图15为本申请实施例提供的又一种中心磁石单元的分解结构示意图；

图16为本申请实施例提供的另一种中心磁石单元的分解结构示意图；

图17为本申请实施例提供的一种辅助磁石的结构示意图；

图18为本申请实施例提供的一种中心磁石单元的结构示意图；

图19为本申请实施例提供的一种直线电机的分解结构示意图；

图20为本申请实施例提供的一种直线电机的剖面结构示意图；

图21为本申请实施例提供的一种海尔贝克磁石阵列的分解结构示意图；

图22为本申请实施例提供的一种海尔贝克磁石阵列的部分分解结构示意图；

图23为本申请实施例提供的另一种海尔贝克磁石阵列的分解结构示意图；

图24为本申请实施例提供的一种直线电机的分解结构示意图；

图25为本申请实施例提供的另一种直线电机的分解结构示意图；

图26为本申请实施例提供的一种转子组件的分解结构示意图；

图27为本申请实施例提供的一种转子组件的剖面结构示意图；

图28为本申请实施例提供的另一种直线电机的分解结构示意图；

图29为本申请实施例提供的另一种直线电机的剖面结构示意图；

图30为本申请实施例提供的一种弹片的结构示意图；

图31为本申请实施例提供的又一种直线电机的剖面结构示意图；

图32为本申请实施例提供的另一种直线电机的结构示意图；

图33为本申请实施例提供的一种镜头组件的结构示意图；

图34为本申请实施例提供的另一种镜头组件的结构示意图；

图35为本申请实施例提供的另一种镜头组件的结构示意图；

图36为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。

为了方便理解本申请实施例提供的直线电机，下面首先介绍一下其应用场景。直线电机主要包括定子以及能够相对定子进行直线运动的转子，根据不同使用需求，直线电机可应用在多种不同的领域中，并实现多种不同的功能。

例如，如图1所示，当直线电机01应用在镜头组件02中时，可以用于驱动镜头组件02中的透镜021沿光路进行移动，从而实现焦距调节的功能。或者，如图2所示，直线电机01还可以用于驱动镜头组件02整体进行移动，以实现防抖功能，从而提升拍摄时的稳定性；具体来说，当用户使用摄像机或其他可拍摄设备进行图像拍摄时，很难保证镜头组件02处于稳定的状态，从而会降低图像的拍摄质量，然而在直线电机01的辅助作用下，可以驱动镜头组件02进行移动，以中和用户因抖动或其他动作致使拍摄画面不稳定的影响，从而提升图像的拍摄质量。

另外，直线电机还可以应用在平板电脑、手机、笔记本电脑等电子设备中。如图3所示，以手机为例，手机03中通常会设置前置摄像头031，以方便用户进行自拍、面部识别、视频通话等功能。有些手机厂商为了避免前置摄像头031对屏幕空间的占用，通常会设置可升降式摄像头，以在需要时通过直线电机01驱动摄像头031伸出于手机03，在不需要时通过直线电机01驱动摄像头031缩入手机03内部。

但是，随着镜头组件的功能需求越来越高，有些镜头组件的重量也在不断提升，然而，传统的直线电机由于驱动力有限，已不能满足较大驱动力的要求，同时，随着电子设备的小型化设计需求，直线电机的体积也受到了较大限制，因此，传统的直线电机已不能满足小型化、大驱动力的要求。为此，本申请实施例提供了一种结构小巧紧凑，同时，具有大驱动力的直线电机。

为了便于理解本申请实施例提供的直线电机的工作原理，下面首先介绍一下磁石的磁感特性以及海尔贝克磁石阵列(halbach array)。

如图4所示，示出了一种条形磁石04的磁感线分布图；其中，磁石04的左端为S极，右端为N极，图中磁石04内的实线箭头代表磁石04的极向，即在磁石04内部由S极指向N极的方向；图中虚线代表磁石04外部所形成的磁场磁感线分布，即在磁石04的外部由磁石的N极为起始，然后回到磁石的S极。

海尔贝克磁石阵列是一种磁体结构，是工程上的近似理想结构，其原理是利用磁体单元的排列，增强单位方向上的磁场强度，以达到用最少量的磁体产生最强的磁场的目的。如图5所示，示出了一种海尔贝克磁石阵列05的磁感线分布图；具体的，海尔贝克磁石阵列05由三块条形磁石从左到右依次排列组成；图中三个实线箭头分别表示三块磁石的磁极方向。三块磁石所形成的磁场相互影响，使得上侧的磁场强度得到了有效增加，并在上侧形成强磁侧；使得下侧的磁场强度得到了有效降低，并在下侧形成弱磁侧。

当然，海尔贝克磁石阵列并不仅限于图5中所示出的排列组合，磁石的数量以及排列组合方式可以为多种；例如，如图6所示，示出了另一种海尔贝克磁石阵列05的磁感线分布图；具体的，海尔贝克磁石阵列05由五块条形磁石依次排列组成；图中五个实线箭头分别表示五块磁石的磁极方向。五块磁石所形成的磁场相互影响，使得上侧的磁场强度得到了有效增加，并在上侧形成强磁侧；使得下侧的磁场强度得到了有效降低，并在下侧形成弱磁侧。

下面将介绍本申请实施例提供的直线电机。以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。还应当理解，在本申请以下各实施例中，“至少一个”、“一个或多个”是指一个、两个或两个以上。术语“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系；例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A、B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

如图7所示，在本申请提供的一个实施例中，直线电机10包括中心磁石组件100、定子组件200和转子组件300三个主要组成部分，转子组件300能够在轴向上相对定子组件200移动。请结合参阅图8，具体来说，中心磁石组件100中包括中心磁石111，且中心磁石111的极向沿轴向设置；定子组件200包括磁石阵列210，磁石阵列210呈环形围设在中心磁石111的外围，并与中心磁石111形成磁回路。当然，在具体应用时，磁石阵列210的排列形式可以为多种，只需满足能够与中心磁石111形成磁回路即可。例如，在本申请提供的实施例中，磁石阵列可以选用海尔贝克磁石阵列210，具体来说，海尔贝克磁石阵列210包括沿轴向依次设置的三个磁石，三个磁石具体为第一磁石211、第二磁石212和第三磁石213。海尔贝克磁石阵列210呈环形(图中示出的环形具体为矩形环)围设在中心磁石111的外周；具体来说，第一磁石211、第二磁石212和第三磁石213均为矩形的环状结构，并保持预定间隙地围设在中心磁石111的外围。其中，海尔贝克磁石阵列210的内侧为强磁侧，其内侧具体指的是，海尔贝克磁石阵列210所围成的矩形环状结构的内环侧。

请结合参阅图9，中心磁石111与海尔贝克磁石阵列210形成具有上、下两个磁隙400、401的磁回路；图9中所示出的两个矩形虚线框表示磁回路；可以理解的是，中心磁石111与海尔贝克磁石阵列210所形成的磁回路为三维空间内的磁回路；磁隙400、401具体为，中心磁石与海尔贝克磁石阵列之间保持的预定间隙，磁回路穿过间隙的区域为磁隙。如图8和图9所示，转子组件300具体包括线圈310，线圈310套设在中心磁石111的外围，或者可以理解的是，线圈310位于中心磁石111与海尔贝克磁石阵列210之间的磁隙内；具体的，线圈310设有两个，分别为线圈310a和线圈310b，线圈310a位于上磁隙400中，线圈310b位于下磁隙401中。以线圈310a为例，当线圈310a中有电流通过时，线圈310a受到轴向上的安培力，以使线圈310a沿轴向移动。可以理解的是，由于两个磁隙400、401中磁感线的方向是互为相反的，因此，在实际应用时，为了使得两个线圈310a、310b沿同一方向进行移动，两个线圈310a、310b中通过的电流方向也应当互为相反；具体来说，当线圈310a中的电流方向为顺时针方向时，线圈310b中的电流方向应为逆时针方向。

在上述实施例中，中心磁石组件100中的中心磁石111与定子组件200中的海尔贝克磁石阵列210形成较大磁场强度的磁回路，使得在同等电流强度下，线圈310所受到的安培力得到了有效加强，进而能够有效提升直线电机10的驱动力，同时，这种结构设置也不会增加直线电机10的整体体积，因而，能够满足小型化、大驱动力的需求。

在具体实施时，中心磁石111的结构形态可以为多种。例如，中心磁石111可以为图10中所示的矩形柱状结构，也可以为图11中所示的圆柱状结构；当然，在其他实施方式中，中心磁石111也可以为截面为其他形状的柱状结构。

另外，在实际应用中，中心磁石组件100并不仅限于包括一个中心磁石111，其结构组成以及形态可以有多种。例如，中心磁石组件100可以包括中心磁石111以及设置在中心磁石111上的至少一个磁极端的磁轭，可以理解的是中心磁石111和磁轭构成一个中心磁石单元。具体的，如图12所示，在本申请提供的一个实施例中，中心磁石单元110中包括一个中心磁石111和一个磁轭112。需要说明的是，磁轭112具体指，通常本身不产生磁场，在磁路中只起到磁感线传输的软磁材料；在具体制作时，磁轭112可以采用导磁率比较高的软铁以及软磁合金等材料来制造。

在具体实施时，磁轭112可以设置在中心磁石111的N极端，也可以设置在中心磁石111的S极端；当然，在其他实施方式中，一个中心磁石单元110中并不仅限于包含一个磁轭112。如图13所示，在本申请提供的另一个实施例中，中心磁石单元110包括一个中心磁石111以及两个磁轭112，两个磁轭112分别设置在中心磁石111的N极端和S极端。

在实际应用时，由于中心磁石111与磁轭112之间能够相互吸附，因此，中心磁石111与磁轭112之间可以不采用辅助固定结构对中心磁石111和磁轭112进行固定；当然，为了提升中心磁石111与磁轭112之间的连接稳定性，在一些具体实施方式中，中心磁石111与磁轭112之间还可以通过粘结剂(如聚丙烯、聚酰胺、环氧树脂胶等)或者其他连接方式进行辅助固定。

另外，一些具体实施方式中，中心磁石单元110不仅可以包括磁轭，还可以包括辅助磁石，以提升中心磁石111的磁场强度。具体的，如图14所示，在本申请提供的一个实施例中，中心磁石111的N极端设有辅助磁石113，且辅助磁石113的极向背离轴心设置；通过这种结构设置可以有效加强中心磁石111的磁场强度。

在具体实施时，辅助磁石113的结构形态可以分为多种。例如，如图15所示，在本申请提供的一个实施例中，辅助磁石113包括四块独立的磁石，分别为磁石113a、113b、113c、113d；四块磁石的极向均背离轴心设置。在实际应用时，由于四块辅助磁石之间会相互吸引或相互排斥，因此，其相对位置不可控。为了便于装配，还可以通过辅助件对四个磁石进行固定。具体的，如图16所示，在本申请提供的一个实施例中，辅助件具体为辅助支架114；辅助支架114包括四个定位槽1141，四个定位槽1141分别用于固定磁石113a、113b、113c、113d。当然，为了防止辅助磁石113与辅助支架114相脱离，在一些实施方式中，还可以通过粘结剂(如聚丙烯、聚酰胺、环氧树脂胶等)或者其他连接方式对辅助磁石113和辅助支架114进行辅助固定。另外，为了便于实现辅助磁石113与中心磁石111之间的相对固定；请继续参阅图16，辅助支架114中也可以设置用于与中心磁石111的N极端进行连接的定位槽1142。当然，为了防止辅助支架114与中心磁石111相脱离，在一些实施方式中，还可以通过粘结剂(如聚丙烯、聚酰胺、环氧树脂胶等)或者其他连接方式对辅助支架114和中心磁石111进行辅助固定。

当然，辅助磁石113的结构形态并不仅限于为上述实施例中所示出的四块独立磁石的组合。例如，如图17所示，在本申请提供的另一实施例中，辅助磁石113可以为圆环形结构，其内环侧为S极端，其外环侧为N极端，即辅助磁石113的极向背离轴心设置。

另外，在具体应用时，辅助磁石113并不仅限于设置在中心磁石111的N极端。如图18所示，在本申请提供的另一实施例中，辅助磁石113还可以设置在中心磁石111的S极端，且辅助磁石113的极向指向轴心设置；通过这种结构设置也可以有效加强中心磁石111的磁场强度。

在具体实施时，辅助磁石113的结构形态可以分为多种。例如，辅助磁石113可以为上述实施例中所示出的由四块独立的磁石组成；或者也可以为上述实施例中所示出的圆环形结构。需要说明的是，当辅助磁石113由四块独立的磁石组成时，辅助磁石的极向应朝向轴心设置；相应的，当辅助磁石113为圆环形结构时，其内环侧应为N极端，其外环侧应为S极端，即辅助磁石113的极向朝向轴心设置。

当然，可以理解的是，在一些实施例中，也可以在中心磁石111的N极端和S极端均设置上述的辅助磁石113。以提升中心磁石111的磁场强度，进而有效提升中心磁石111与海尔贝克磁石阵列210之间所形成的磁回路的磁场强度，最终提升直线电机10的驱动力。

另外，提升直线电机10的驱动力的方式并不仅限于通过增加磁场强度的方式来实现，还可以通过增加磁回路数量的方式来实现。例如，在本申请提供的一个实施例中，为了增加中心磁石组件100与定子组件200之间所形成的磁回路的数量，中心磁石组件100中还可以包括多个中心磁石单元110。如图19所示，在本申请提供的一个实施例中，中心磁石组件100中包括两个中心磁石单元110。在具体实施时，两个中心磁石单元110可以沿轴向排列设置。相应的定子组件200中海尔贝克磁石阵列210中磁石的数量也应当相应增加，以能够与两个中心磁石单元110形成多个磁回路；同时，转子组件300中线圈310的数量也应当相应增加，以有效利用多个磁回路。

如图20所示，在本申请提供的一个具体实施例中，转子组件中包括两个轴向设置的中心磁石111a、111b；海尔贝克磁石阵列210中包括五个轴向依次排列的磁石，具体为：磁石211、磁石212、磁石213、磁石214和磁石215。具体的，中心磁石111a与磁石211、磁石212、磁石213形成一个磁回路，中心磁石111b与磁石213、磁石214、磁石215形成一个磁回路；为了有效利用两个磁回路，本申请提供的实施例中线圈设置有四个，分别为线圈310a、310b、310c、310d；具体的，由于线圈310a与线圈310b处的磁感方向相反、线圈310c与线圈310d处的磁感方向相反，且线圈310a与线圈310c处的磁感方向相同，因此，为了保证四个线圈受到的安培力朝向同一方向，在实际应用中，线圈310a与线圈310b的电流方向相反、线圈310c与线圈310d的电流方向相反，且线圈310a与线圈310c的电流方向相同。

当然，在其它实施例中，中心磁石组件100中并不仅限于包含两个中心磁石单元110，同时，每个中心磁石单元110中并不仅限于包含一个中心磁石111；例如，中心磁石组件100中还可以包含三个或者更多个中心磁石单元110，同时每个中心磁石单元110中除了包含一个中心磁石111外，还可以包括上述实施例中所示出的磁轭112以及辅助磁石113等。

另外，定子组件200中所包含的海尔贝克磁石阵列210的具体形式也可以为多种；例如，海尔贝克磁石阵列210中也可以包含四个磁石、六个磁石、七个磁石等；同时，每个磁石的结构形态也可以是多样的。例如，如图21所示，在本申请提供的一个实施例中，海尔贝克磁石阵列210中包含三个矩形环状的磁石，三个磁石具体为磁石211、磁石212和磁石213。以磁石211为例，如图22所示，为了便于制作，磁石211可由四个子磁石2111合为而成。

另外，如图23所示，在本申请提供的另一个实施例中，海尔贝克磁石阵列210中可以包含三个圆形环状的磁石，三个磁石具体为磁石211、磁石212和磁石213。

当然，在其它实施例中，海尔贝克磁石阵列210中每个磁石的结构形态并不仅限于为上述的环形结构；例如，其还可以为六边形环状结构等。

可以理解的是，为了提升直线电机10内空间的利用率，中心磁石组件100的形状轮廓可以与定子组件200中海尔贝克磁石阵列210所围成的轮廓相对应；具体来说，如图24所示，当海尔贝克磁石阵列210为圆环形时，中心磁石组件100可以为圆柱形。如图25所示，当海尔贝克磁石阵列210为矩形环时，中心磁石组件100可以为矩形柱。相应的，线圈310的形状可以与中心磁石组件100和定子组件200中海尔贝克磁石阵列的形状相匹配。

在实际应用中，为了保持线圈之间的相对位置，如图26所示，在本申请提供的一个实施例中，转子组件300还包括线圈支架320。具体的，如图27所示，转子组件300中具有两个线圈310，两个线圈310均绕设在线圈支架320的外围。

另外，为了保持定子组件200和中心磁石组件100之间的相对位置。如图28所示，定子组件200中还包括壳体220，壳体220具体包括上盖221和底座222。请结合参阅图29，海尔贝克磁石阵列固定在上盖221的内壁，中心磁石组件100固定在底座222上，并位于线圈支架320的滑孔321内。

如图29所示，为了保持转子组件300与定子组件200之间的相对位置，线圈支架320与壳体220之间通过弹片进行连接。具体来说，弹片设有两个，分别为弹片500和弹片501；线圈支架320的上端通过弹片500与上盖221固定连接；线圈支架320的下端通过弹片501与底座222固定连接。当然，为了转子组件300能够在轴向上(图中的上、下方向)相对定子组件200进行移动。如图30所示，以弹片500为例，弹片500具有多个弹臂510，多个弹臂510能在轴向上产生弹性形变，以使线圈支架320能够在轴向上相对壳体220进行移动，同时也能保证线圈支架320与壳体220在径向上的相对位置。

当然，为了使得转子组件300在相对定子组件200进行移动时，能够驱动其它部件(如镜头组件)进行移动，本申请提供的实施例中，转子组件300还包括输出轴340。具体的，输出轴340的一端固定在线圈支架320上，其另一端伸出于上盖221，以便于与其它部件(如镜头组件)传动连接。

在上述实施例中，中心磁石组件100固定在底座222上；即中心磁石组件100与定子组件200相对固定，中心磁石组件100与转子组件300相对运动。当然，在一些实施方式中，中心磁石组件100还可以与转子组件300相对固定。

具体的，如图31所示，在本申请提供的一个实施例中，中心磁石组件100固定在线圈支架320的滑孔内。在具体实施时，中心磁石组件100可以通过粘结剂600(如聚丙烯、聚酰胺、环氧树脂胶等)或者其他连接方式实现与线圈支架320之间的相对固定。通过这种结构设置，可以使得当转子组件300相对定子组件200移动时，中心磁石组件100能够随转子组件300同步移动，与此同时，中心磁石组件100与定子组件200之间所形成的磁回路也会随之偏移，从而能够提升转子组件300的最大移动行程。

另外，为了对转子组件300的位置进行监测；如图31所示，在本申请提供的一个实施例中，在上述实施例基础上还可以包括霍尔器件330。具体来说，霍尔器件330是利用霍尔效应的一种半导体磁电器件，其能够感测到磁场的变化，因此，在具体实施时可以将霍尔器件330安装在线圈支架320上，以当转子组件300在相对定子组件200进行移动时，霍尔器件330所受到的磁场力不同，因此能够间接反馈出转子组件300的位置。

在具体实施时，可以通过转子组件300的位置对其工作状态进行精准的控制。如图32所示，霍尔器件330以及转子组件300中的线圈可以与控制器700进行信号连接，控制器700可以根据霍尔器件330反馈的电信号开控制转子组件300中线圈的供断电状态，以此来控制转子组件300的工作位置。

当然，上述实施例中的直线电机还可以根据不同需求应用到多种领域，以实现不同的功能。例如，如图33所示，在本申请实施例提供的一种镜头组件02中，包括固定透镜组件022和可调透镜组件021。具体来说，可调透镜组件021能在光轴的方向(图中的左、右方向)相对固定透镜组件022移动，直线电机10的转子组件与可调透镜组件021连接，用于驱动可调透镜组件021沿光轴的方向移动。以实现焦距调节的功能。

另外，本申请实施例提供的直线电机10还可以用于实现镜头组件02的防抖功能。例如，如图34所示，本申请实施例还提供了一种镜头组件02，镜头组件02包括镜头主体020和镜头支架032；直线电机10的定子组件(图中未示出)与镜头支架032固定连接，转子组件(图中未示出)与镜头主体020固定连接，用于驱动镜头主体020相对镜头支架032移动。

当然，在实际应用中，可以提供陀螺仪以及控制器来配合使用。具体来说，如图35所示，控制器700与陀螺仪800和直线电机10信号连接；陀螺仪800可以可根据自身的状态来反应出镜头组件的位置变化，控制器700可以根据陀螺仪800的电信号来控制直线电机10的工作状态，以此实现镜头组件的防抖功能。例如，当陀螺仪800感测到镜头组件朝X轴的正方向有轻微偏移时，控制器700可以根据陀螺仪800的电信号来控制直线电机10驱使镜头组件朝X轴的负方向进行轻微移动，以保证镜头组件处于稳定的状态，从而提升拍摄画面时的稳定性。

另外，直线电机10还可以驱动镜头组件02进行较大距离的移动，以实现镜头组件02升降的功能。例如，如图36所示，在本申请提供的一种电子设备中，以手机为例，包括机壳032和镜头组件02；镜头组件02可滑动地设置在机壳032内，直线电机10的转子组件(图中未示出)与镜头组件02传动连接，直线电机10的定子组件(图中未示出)固定在机壳032内；其中，直线电机10用于驱动镜头组件02伸出于机壳032或缩入机壳032内，以实现镜头组件02升降的目的。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (19)

1.一种直线电机，其特征在于，包括中心磁石组件、定子组件和转子组件；

所述中心磁石组件包括轴向设置的至少一个中心磁石单元；

所述定子组件包括轴向设置的至少一个磁石阵列，其中，每个所述磁石阵列径向围设在所述至少一个中心磁石单元的外围并与所述中心磁石单元的外围保持预定间隙；

所述转子组件包括轴向设置的至少一个线圈，所述至少一个线圈围设在所述至少一个中心磁石单元的外围；

其中，所述每个磁石阵列与所述至少一个中心磁石单元构成具有磁隙的至少一个磁回路，所述至少一个线圈位于所述至少一个磁回路的磁隙中，以使所述转子组件相对所述定子组件在轴向上移动。

2.根据权利要求1所述的直线电机，其特征在于，所述磁石阵列为海尔贝克磁石阵列，且所述海尔贝克磁石阵列的内侧的磁场强度大于其外侧的磁场强度；

其中，所述海尔贝克磁石阵列的内侧为靠近所述中心磁石单元的一侧，所述海尔贝克磁石阵列的外侧为远离所述中心磁石单元的一侧。

3.根据权利要求2所述的直线电机，其特征在于，所述中心磁石单元包括中心磁石，所述中心磁石的极向沿轴向设置。

4.根据权利要求3所述的直线电机，其特征在于，所述中心磁石单元还包括设置在所述中心磁石的至少一个磁极端的磁轭。

5.根据权利要求3或4所述的直线电机，其特征在于，所述中心磁石单元还包括设置在所述中心磁石的至少一个磁极端的辅助磁石；

其中，所述辅助磁石设置在所述中心磁石的N极端，且所述辅助磁石的极向背离轴心设置，和/或，

所述辅助磁石设置在所述中心磁石的S极端，且所述辅助磁石的极向指向轴心设置。

6.根据权利要求2至5中任意一项所述的直线电机，其特征在于，所述海尔贝克磁石阵列包括：在轴向上依次排列的第一磁石、第二磁石和第三磁石；

所述第一磁石和所述第三磁石的极向沿径向相反设置，所述第二磁石的极向沿轴向设置；

其中，所述中心磁石在径向上对应所述第二磁石设置，且所述中心磁石的极向与所述第二磁石的极向在轴向上反向设置。

7.根据权利要求6所述的直线电机，其特征在于，所述转子组件包括沿轴向设置两个所述线圈；

两个所述线圈在径向上分别对应所述第一磁石和所述第二磁石设置；

其中，两个所述线圈的通电方向相反。

8.根据权利要求7所述的直线电机，其特征在于，两个所述线圈在轴向上的长度均小于各自对应的所述第一磁石和所述第二磁石在轴向上的长度。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的直线电机，其特征在于，所述转子组件还包括线圈支架；

所述线圈绕设在所述线圈支架的外围。

10.根据权利要求9所述的直线电机，其特征在于，所述线圈支架与所述中心磁石组件固定连接。

11.根据权利要求9或10所述的直线电机，其特征在于，还包括：

壳体，所述磁石阵列固定在所述壳体内；

弹片，具有能在轴向上产生弹性形变的弹臂，所述弹臂的一端与所述线圈支架固定连接，另一端与所述壳体固定连接。

12.根据权利要求9所述的直线电机，其特征在于，所述线圈支架包括轴向设置的滑孔；

所述中心磁石组件可滑动地设置在所述滑孔内。

13.根据权利要求12所述的直线电机，其特征在于，还包括：

壳体，所述壳体包括底座和上盖，所述磁石阵列固定在所述上盖内，所述中心磁石组件与所述底座固定连接；

弹片，具有能在轴向上产生弹性形变的弹臂，所述弹臂的一端与所述线圈支架固定连接，另一端与所述壳体固定连接。

14.根据权利要求11或13所述的直线电机，其特征在于，所述转子组件还包括输出轴；

所述输出轴的一端与所述线圈支架固定连接，另一端伸出于所述壳体。

15.根据权利要求1至14中任意一项所述的直线电机，其特征在于，所述中心磁石单元在垂直于轴向上的截面外轮廓为多边形结构或圆形结构；

所述磁石阵列和所述线圈在垂直于轴向上的截面轮廓为与所述中心磁石相对应的多边形环状结构或圆环状结构。

16.根据权利要求1至15中任意一项所述的直线电机，其特征在于，还包括霍尔器件，所述霍尔器件与所述转子组件固定连接，用于感测所述转子组件的位置变化。

17.一种镜头组件，其特征在于，包括可调透镜组件和如权利要求1至16中任意一项所述的直线电机；

所述可调透镜组件能在光轴的方向移动，所述直线电机的转子组件与所述可调透镜组件连接，用于驱动所述可调透镜组件沿光轴的方向移动。

18.一种镜头组件，其特征在于，包括镜头主体和镜头支架，还包括如权利要求1至16中任意一项所述的直线电机；

所述直线电机的定子组件与所述镜头支架固定连接，所述转子组件与所述镜头主体固定连接，用于驱动所述镜头主体相对所述镜头支架移动。

19.一种电子设备，其特征在于，包括机壳和镜头组件，还包括如权利要求1至16中任意一项所述的直线电机；

所述镜头组件可滑动地设置在所述机壳内，所述直线电机的定子组件与所述镜头组件传动连接，所述直线电机的定子组件固定在所述机壳内；

其中，所述直线电机用于驱动所述镜头组件伸出于所述机壳或缩入所述机壳内。

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