CN203135682U - 一种音圈电机 - Google Patents
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Abstract
一种音圈电机，属于直流直线电机技术领域。包括环形磁座和线圈动子，特点：环形磁座包括环形磁座本体和瓦形磁铁，环形磁座本体上开设有两圈以上的环形腔，相邻环形腔间由环形壁分隔，每一环形腔内至少设置一瓦形磁铁，瓦形磁铁粘贴在环形壁上；线圈动子包括线圈底座、两个以上的线圈支撑架和环形线圈，线圈支撑架的数量与环形腔的数量相同，在每一环形腔内对应设置有一线圈支撑架，各线圈支撑架与线圈底座固定，在各线圈支撑架的外壁上绕设环形线圈，环形线圈位于对应的环形腔内且与瓦形磁铁相对应。能够产生比已有技术大两倍以上的推力，而且整体结构简单，空间紧凑，易于加工制作，拓扑结构好，装配可靠，可以实现大推力、短行程和高速响应。
Description
技术领域
本实用新型属于直流直线电机技术领域，具体涉及一种音圈电机。
背景技术
音圈电机是一种短行程的直流直线电机，主要分为圆柱型音圈电机和摆动型音圈电机。目前市场上圆柱型音圈电机系列应用相当广泛，这种电机具有结构简单、体积小、推力波动小、高加速度、响应快而其行程少于50mm等特性，因而被广泛应用在医疗、半导体、航空、汽车、IC装备等领域，包括阀门制动器、小型精密替换测量仪、振动平台以及主动式减振系统等众多方面。其工作原理是：通电线圈放在磁场内就会产生力，从而将实际的电流转化为直线推力或扭力，力的大小与施加在线圈上的电流成比例，基于此原理制造的音圈电机运动形式为直线或圆弧。
近年来，随着科技的发展，对音圈电机的技术要求更为苛刻。例如：在IC装备业中，要求加工的晶片尺寸愈来愈大，而加工精度却愈来愈高，这样就要求音圈电机的推力增大、定位精度更高、响应速度更快。已有技术中的音圈电机，尽管其响应速度较快，但通常在线圈底座上设置单只线圈支架，在单只线圈支架上绕设单线圈，导致音圈电机的推力小，无法满足对大推力的需求。而传统的能实现大推力的液压伺服电机和具有丝杠传动机构的旋转伺服电机，由于其响应速度较慢，因而无法满足高速响应的要求。还有一种是采用电磁阀方式，即线圈通过吸合磁铁或导磁体的方式实现短行程推力，但电磁阀由于其推力和电流大小的非线性特性导致伺服控制算法复杂，不利于高速伺服控制，而且电磁阀实现大推力的行程特别短。
鉴于上述已有技术，有必要对现有的音圈电机之结构加以改进，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种大推力、短行程、能实现高速响应的音圈电机。
本实用新型的目的是这样来达到的，一种音圈电机，包括环形磁座和与环形磁座相配合的线圈动子，其特点是：所述的环形磁座包括环形磁座本体和一组瓦形磁铁，所述的环形磁座本体上开设有两圈以上的环形腔，相邻环形腔之间由环形壁分隔，每一环形腔内至少设置有一瓦形磁铁，所述的瓦形磁铁粘贴在所述的环形壁上；所述的线圈动子包括线圈底座、两个以上的线圈支撑架和环形线圈，所述的线圈支撑架的数量与所述的环形腔的数量相同，在每一环形腔内对应设置有一线圈支撑架，各线圈支撑架分别与所述的线圈底座固定，在各线圈支撑架的外壁上分别绕设有环形线圈，各环形线圈分别位于对应的环形腔内且与所述的瓦形磁铁相对应。
在本实用新型的一个具体的实施例中，所述的线圈支撑架的截面形状呈C字形，其高度方向的上方向外扩设而形成有第一台阶面,高度方向的下方同样向外扩设而形成有第二台阶面，而所述的第一台阶面与所述的第二台阶面之间的凹腔构成为用于容纳所述的环形线圈的线圈腔。
在本实用新型的另一个具体的实施例中，粘贴在所述环形壁上的一组瓦形磁铁的磁极呈S-N-S-N的循环交替方式排列。
在本实用新型的再一个具体的实施例中，粘贴在所述环形壁上的一组瓦形磁铁的磁极呈N-S-N-S的循环交替方式排列。
在本实用新型的还有一个具体的实施例中，所述的线圈底座的轴向中间开设有第一导向孔，与此相对应地，所述的环形磁座本体的轴向中间开设有第二导向孔，所述的第二导向孔与所述的第一导向孔的位置相对应且同轴。
在本实用新型的进而一个具体的实施例中，所述的线圈底座上开设有第一螺孔，与此相对应地，所述的线圈支撑架在第一台阶面上开设有第二螺孔，所述的线圈支撑架与所述的线圈底座通过紧固件在依次穿过第一螺孔、第二螺孔后将两者连接固定。
在本实用新型的更而一个具体的实施例中，所述的环形磁座本体在高度方向的底部开设第三螺孔，所述的第三螺孔用于环形磁座的安装固定；所述的线圈底座上还开设有用于与外界负载连接的螺纹孔。
在本实用新型的又进而一个具体的实施例中，所述的环形壁在宽度方向的内侧侧壁或外侧侧壁上粘贴有所述的瓦形磁铁。
在本实用新型的又更而一个具体的实施例中，所述的环形壁在宽度方向的内外两侧侧壁上均粘贴有所述的瓦形磁铁。
在本实用新型的更进而一个具体的实施例中，所述的瓦形磁铁优选采用钕铁硼磁体制成；所述的环形磁座本体优选采用高导磁纯铁或高导磁钢制成；所述的线圈底座、线圈支撑架优选采用高强度铝合金制成；所述的环形线圈优选采用自粘漆包线制成。
本实用新型提供的技术方案由于在所述的环形磁座本体上开设有两圈以上的环形腔，每一环形腔内分别设置一线圈支撑架，在每一线圈支撑架上分别绕设有线圈，这样通过增加线圈以及瓦形磁铁的数量，使通电流的线圈能够产生比已有技术大两倍以上的推力，而且整体结构简单，空间紧凑，易于加工制作，拓扑结构好，装配可靠，可以实现大推力、短行程和高速响应。
附图说明
图1为本实用新型的一实施例整体结构图。
图2为本实用新型音圈电机为两环结构的立体剖视图。
图3为本实用新型音圈电机为两环结构且所述的瓦形磁铁贴在环形壁一侧的平面剖视图。
图4为图2中线圈支撑架的立体剖视图。
图5为图2中环形磁座的立体剖视图。
图6为本实用新型的环形磁座磁场方向的一种实施方式。
图7为本实用新型的环形磁座磁场方向的另一种实施方式。
图8为本实用新型音圈电机为三环结构的平面剖视图。
图9为本实用新型音圈电机为四环结构的平面剖视图。
图10为本实用新型音圈电机为六环结构的平面剖视图。
图11为本实用新型所述的瓦形磁铁贴在环形壁另一侧的平面剖视图。
图12为本实用新型所述的瓦形磁铁贴在环形壁两侧的平面剖视图。
图13为本实用新型音圈电机为五环结构且所述的瓦形磁铁贴在环形壁另一侧的平面剖视图。
图14为本实用新型音圈电机为五环结构且所述的瓦形磁铁贴在环形壁两侧的平面剖视图。
图中：1.线圈动子、11.线圈底座、111.第一螺孔、112.第一导向孔、113.螺纹孔、12.线圈支撑架、121.第一台阶面、1211.第二螺孔、122.第二台阶面、123.线圈腔、13.环形线圈；2.环形磁座、21.环形磁座本体、211.环形腔、212.环形壁、213.第二导向孔、214.第三螺孔、22.瓦形磁铁。
具体实施方式
为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本实用新型方案的限制，任何依据本实用新型构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本实用新型的技术方案范畴。
实施例1
请见图1、图2、图3、图4和图5，本实施例给出了音圈电机为两环结构的具体实施方案。其包括环形磁座2和与环形磁座2相配合的线圈动子1，所述的环形磁座2包括环形磁座本体21和两个直径不同的瓦形磁铁22，所述的环形磁座本体21优选采用高导磁纯铁或高导磁钢加工而成，在环形磁座本体21上开设有两圈直径不同的环形腔211，相邻环形腔211之间由环形壁212分隔，每一环形腔211内至少设置有一瓦形磁铁22，本实施例中示意的每一环形腔211内仅设置有一瓦形磁铁22，且所述的瓦形磁铁22粘贴在所述的环形壁212的宽度方向的外侧侧壁上，从而形成完整的环形径向磁场，瓦形磁铁22沿径向方向充磁，形成一致的径向磁场。所述的线圈动子1包括线圈底座11、两个直径不同的线圈支撑架12和环形线圈13，所述的线圈底座11优选采用高强度铝合金制成圆盘形，在线圈底座11上分别开设有第一螺孔111、用于与外部负载连接的螺纹孔113和第一导向孔112，所述的第一导向孔112开设在线圈底座11的轴向中间，所述的环形磁座本体21的轴向中间同样开设有第二导向孔213，所述的第二导向孔213与所述的第一导向孔112的位置相对应且同轴，分别用于固定导柱和轴套的安装，以实现轴向运动时的导向作用；所述的线圈支撑架12同样由高强度铝合金加工而成，其截面形状优选呈C字形，在线圈支撑架12高度方向的上方向外扩设而形成有第一台阶面121、高度方向的下方同样向外扩设而形成有第二台阶面122，而所述的第一台阶面121与所述的第二台阶面122之间的凹腔构成为线圈腔123；所述的环形线圈13优选采用自粘漆包线制成，分别绕设在两个直径不同的线圈支撑架12上且位于对应的线圈腔123内，环形线圈13与线圈支撑架12之间用清漆粘结固定，两个直径不同的线圈支撑架12分别置于两个直径不同的环形腔211内，且使线圈支撑架12上的环形线圈13与环形壁212上的瓦形磁铁22相对应，两个直径不同的线圈支撑架12又同时与所述的线圈底座11固定，具体是：所述的线圈支撑架12在第一台阶面121上开设有第二螺孔1211，所述的线圈支撑架12与所述的线圈底座11通过紧固件在依次穿过第一螺孔111、第二螺孔1211后将两者连接固定。所述的环形磁座本体21在高度方向的底部还开设第三螺孔214，所述的第三螺孔214用于环形磁座2的安装固定。
实施例2
请参阅图6，一组瓦形磁铁22在环形壁212上的固定方式按磁极或称充磁方向呈S-N-S-N的循环交替方式排列。
实施例3
请参阅图7，一组瓦形磁铁22在环形壁212上的固定方式按磁极或称充磁方向呈N-S-N-S的循环交替方式排列。
实施例4
请参阅图8，本实施例给出了音圈电机为三环结构的具体实施方案。在环形磁座本体21上开设有三圈直径不同的环形腔211，同时有三个直径不同的线圈支撑架12分别置于对应的环形腔211内，在三个直径不同的线圈支撑架12上分别绕设有环形线圈13，与此相对应地，在各环形壁212的外侧侧壁上分别粘贴有瓦形磁铁22。
实施例5
请参阅图9，本实施例给出了音圈电机为四环结构的具体实施方案。在环形磁座本体21上开设有四圈直径不同的环形腔211，同时有四个直径不同的线圈支撑架12分别置于对应的环形腔211内，在四个直径不同的线圈支撑架12上分别绕设有环形线圈13，与此相对应地，在各环形壁212的外侧侧壁上分别粘贴有瓦形磁铁22。
实施例6
请参阅图10，本实施例给出了音圈电机为六环结构的具体实施方案。在环形磁座本体21上开设有六圈直径不同的环形腔211，同时有六个直径不同的线圈支撑架12分别置于对应的环形腔211内，在六个直径不同的线圈支撑架12上分别绕设有环形线圈13，与此相对应地，在各环形壁212的外侧侧壁上分别粘贴有瓦形磁铁22。
实施例7
请参阅图11，在各环形壁212的内侧侧壁上分别粘贴有瓦形磁铁22，其余同对实施例1的描述。
实施例8
请参阅图12，在各环形壁212的内外侧侧壁上同时粘贴有瓦形磁铁22，其余同对实施例1的描述。
实施例9
请参阅图13，本实施例给出了音圈电机为五环结构的具体实施方案。在环形磁座本体21上开设有五圈直径不同的环形腔211，同时有五个直径不同的线圈支撑架12分别置于对应的环形腔211内，在五个直径不同的线圈支撑架12上分别绕设有环形线圈13，与此相对应地，在各环形壁212的内侧侧壁上分别粘贴有瓦形磁铁22。
实施例10
请参阅图14，本实施例给出了音圈电机为五环结构的另一具体实施方案。在环形磁座本体21上开设有五圈直径不同的环形腔211，同时有五个直径不同的线圈支撑架12分别置于对应的环形腔211内，在五个直径不同的线圈支撑架12上分别绕设有环形线圈13，与此相对应地，在各环形壁212的内外侧侧壁上分别粘贴有瓦形磁铁22。
综上所述，本实用新型提供的技术方案克服了已有技术中的欠缺，达到了发明目的，体现了申请人所述的技术效果。
Claims (10)
1.一种音圈电机，包括环形磁座(2)和与环形磁座(2)相配合的线圈动子(1)，其特征在于：所述的环形磁座(2)包括环形磁座本体(21)和一组瓦形磁铁(22)，所述的环形磁座本体(21)上开设有两圈以上的环形腔(211)，相邻环形腔(211)之间由环形壁(212)分隔，每一环形腔(211)内至少设置有一瓦形磁铁(22)，所述的瓦形磁铁(22)粘贴在所述的环形壁(212)上；所述的线圈动子(1)包括线圈底座(11)、两个以上的线圈支撑架(12)和环形线圈(13)，所述的线圈支撑架(12)的数量与所述的环形腔(211)的数量相同，在每一环形腔(211)内对应设置有一线圈支撑架(12)，各线圈支撑架(12)分别与所述的线圈底座(11)固定，在各线圈支撑架(12)的外壁上分别绕设有环形线圈(13)，各环形线圈(13)分别位于对应的环形腔(211)内且与所述的瓦形磁铁(22)相对应。
2.根据权利要求1所述的一种音圈电机，其特征在于：所述的线圈支撑架(12)的截面形状呈C字形，其高度方向的上方向外扩设而形成有第一台阶面(121),高度方向的下方同样向外扩设而形成有第二台阶面(122)，而所述的第一台阶面(121)与所述的第二台阶面(122)之间的凹腔构成为用于容纳所述的环形线圈(13)的线圈腔(123)。
3.根据权利要求1所述的一种音圈电机，其特征在于：粘贴在所述环形壁(212)上的一组瓦形磁铁(22)的磁极呈S-N-S-N的循环交替方式排列。
4.根据权利要求1所述的一种音圈电机，其特征在于粘贴在所述环形壁(212)上的一组瓦形磁铁(22)的磁极呈N-S-N-S的循环交替方式排列。
5.根据权利要求1所述的一种音圈电机，其特征在于：所述的线圈底座(11)的轴向中间开设有第一导向孔(112)，与此相对应地，所述的环形磁座本体(21)的轴向中间开设有第二导向孔(213)，所述的第二导向孔(213)与所述的第一导向孔(112)的位置相对应且同轴。
6.根据权利要求1所述的一种音圈电机，其特征在于：所述的线圈底座(11)上开设有第一螺孔(111)，与此相对应地，所述的线圈支撑架(12)在第一台阶面(121)上开设有第二螺孔(1211)，所述的线圈支撑架(12)与所述的线圈底座(11)通过紧固件在依次穿过第一螺孔(111)、第二螺孔(1211)后将两者连接固定。
7.根据权利要求1所述的一种音圈电机，其特征在于：所述的环形磁座本体(21)在高度方向的底部开设第三螺孔(214)，所述的第三螺孔(214)用于环形磁座(2)的安装固定；所述的线圈底座(11)上还开设有用于与外界负载连接的螺纹孔(113)。
8.根据权利要求1所述的一种音圈电机，其特征在于：所述的环形壁(212)在宽度方向的内侧侧壁或外侧侧壁上粘贴有所述的瓦形磁铁(22)。
9.根据权利要求1所述的一种音圈电机，其特征在于：所述的环形壁(212)在宽度方向的内外两侧侧壁上均粘贴有所述的瓦形磁铁(22)。
10.根据权利要求1所述的一种音圈电机，其特征在于：所述的瓦形磁铁(22)优选采用钕铁硼磁体制成；所述的环形磁座本体(21)优选采用高导磁纯铁或高导磁钢制成；所述的线圈底座(11)、线圈支撑架(12)优选采用高强度铝合金制成；所述的环形线圈(13)优选采用自粘漆包线制成。
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