CN211655966U - 一种音圈电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电机技术领域，具体涉及一种音圈电机，其包括具有容纳部的壳体；贴设于壳体四周内壁用于提供恒定磁场的多个磁铁，多个磁铁形成磁铁阵；设于容纳部中并位于磁铁阵中的线圈绕组，线圈绕组与磁铁之间存在间隙；用于安装线圈绕组和负载的支撑机构；当线圈绕组通电时，在磁铁阵中，线圈绕组的四周均受到电磁力作用，通过改变电流的方向和大小以使线圈绕组在容纳部中作上下往复运动从而带动支撑机构和安装在支撑机构上的负载一起运动。该音圈电机能够使缠绕在支撑结构上线圈绕组的四个面均位于工作气隙中，以提高线圈绕组的电功利用率，从而获得更大的运行效率和负载承载能力。

Description

一种音圈电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，具体涉及一种音圈电机。

背景技术

音圈电机(Voice Coil Actuator/Voice Coil Motor)因其结构类似于喇叭的音圈而得名，因其具有高频响、高精度的特点而广泛应用于医疗、半导体、航空、汽车等领域。音圈电机是一种将电能转化为机械能的直流电机，主要分为直线型和摆动型，利用通电导线在由永磁体励磁产生的磁场内受力而产生有规律的直线型或有限摆角的运动。

对于方形或矩形音圈电机的传统结构，无论是长动圈还是短动圈，都只有二面的线圈位于工作气隙中，电功率利用不足，导致电磁出力小。

鉴于此，克服以上现有技术中的缺陷，提供一种新的音圈电机成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种音圈电机，能够使缠绕在支撑结构上线圈绕组的四个面均位于工作气隙中，以提高线圈绕组的电功利用率，从而获得更大的运行效率和负载承载能力，本实用新型的音圈电机成本低、电磁出力大、制作安装简单，较传统的音圈电机的输出力能提高两倍以上。

本实用新型的目的可通过以下的技术措施来实现：

本实用新型的一个实施例提供了一种音圈电机，该音圈电机包括：

具有容纳部的壳体；

贴设于所述壳体四周内壁用于提供恒定磁场的多个磁铁，所述磁铁靠近所述壳体内壁的一侧呈S极，另一侧呈N极，多个所述磁铁形成磁铁阵；

设于所述容纳部中并位于所述磁铁阵中的线圈绕组，所述线圈绕组与所述磁铁之间存在间隙；

用于安装所述线圈绕组的支撑机构，所述支撑机构的一端位于所述壳体内部并与所述线圈绕组连接，所述支撑机构的另一端位于所述壳体的外部并与负载连接；当所述线圈绕组通电时，在所述磁铁阵中，所述线圈绕组的四周均受到电磁力作用，通过改变电流的方向和大小以使所述线圈绕组在所述容纳部中作上下往复运动从而带动所述支撑机构和安装在所述支撑机构上的负载一起运动。

根据本实用新型的一个实施例，所述壳体的一侧开设有通口，所述支撑机构包括位于所述容纳部中的第一安装部、位于所述壳体外的第二安装部以及通过所述通口连接所述第一安装部和所述第二安装部的连接部，所述线圈绕组套设在所述第一安装部上，所述负载安装在所述第二安装部上。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一安装部具有中空结构，所述音圈电机还包括安装在所述中空结构中的导向机构。

根据本实用新型的一个实施例，所述导向机构采用硬质铝合金或3D材料制成。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一安装部包括第一限位块、第二限位块和连接在所述第一限位块和所述第二限位块之间的固定块，所述线圈绕组套设于所述固定块上并位于所述第一限位块和所述第二限位块之间。

根据本实用新型的一个实施例，所述第二安装部呈工字型，所述连接部包括连接所述第二安装部一端和所述第一限位块的第一连接块以及连接所述第二安装部另一端和所述第二限位块的第二连接块。

根据本实用新型的一个实施例，所述磁铁包括三个第一磁铁和两个第二磁铁，所述壳体包括三个第一侧板和一个第二侧板，所述第一侧板和所述第二侧板共同形成所述容纳部，所述通口位于所述第二侧板，所述第二磁铁贴设在所述第二侧板的内壁上，两个所述第二磁铁分别位于所述通口的两侧，所述第一磁铁贴设在所述第一侧板的内壁上，一个所述第一磁铁与一个所述第一侧板对应设置。

根据本实用新型的一个实施例，所述线圈绕组呈方形，各个所述第一磁铁的宽度等于所述线圈绕组的边长，各个所述第二磁铁的宽度为所述线圈绕组的边长的一半。

根据本实用新型的一个实施例，所述壳体采用铁或钢材料制成。

根据本实用新型的一个实施例，所述支撑机构采用硬质铝合金材料制成。

本实用新型的音圈电机能够使缠绕在支撑结构上线圈绕组的四个面均位于工作气隙中，以提高线圈绕组的电功利用率，从而获得更大的运行效率和负载承载能力，本实用新型的音圈电机成本低、电磁出力大、制作安装简单，较传统的音圈电机的输出力能提高两倍以上。

附图说明

图1是本实用新型实施例的音圈电机的爆炸结构示意图。

图2是本实用新型实施例的音圈电机的立体结构示意图。

图3是本实用新型实施例的音圈电机的主视图。

图4是图3中沿A-A向的剖视图。

图5是本实用新型实施例的音圈电机的左视图的断面示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在下文中，将参考附图来更好地理解本实用新型的许多方面。附图中的部件未必按照比例绘制。替代地，重点在于清楚地说明本实用新型的部件。此外，在附图中的若干视图中，相同的附图标记指示相对应零件。

如本文所用的词语“示例性”或“说明性”表示用作示例、例子或说明。在本文中描述为“示例性”或“说明性”的任何实施方式未必理解为相对于其它实施方式是优选的或有利的。下文所描述的所有实施方式是示例性实施方式，提供这些示例性实施方式是为了使得本领域技术人员做出和使用本公开的实施例并且预期并不限制本公开的范围，本公开的范围由权利要求限定。在其它实施方式中，详细地描述了熟知的特征和方法以便不混淆本实用新型。出于本文描述的目的，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”和其衍生词将与如图1定向的实用新型有关。而且，并无意图受到前文的技术领域、背景技术、发明内容或下文的详细描述中给出的任何明示或暗示的理论限制。还应了解在附图中示出和在下文的说明书中描述的具体装置和过程是在所附权利要求中限定的实用新型构思的简单示例性实施例。因此，与本文所公开的实施例相关的具体尺寸和其他物理特征不应被理解为限制性的，除非权利要求书另作明确地陈述。

本实用新型实施例的音圈电机应用于自动化激光加工设备，主要用于固定光学镜头和激光头的垂直运动机构，或者需要在微小水平移动空间内，能够承载更高负载，比如活塞枪，在大负载，小行程的情况下，依然满足有足够的出力以获取最佳的运动性能(如高加速，高响应)的实时性要求。本实用新型实施例的音圈电机能够较传统的音圈电机提供高两倍以上的输出力，并能满足更高负载的承载要求。

图1是本实用新型实施例的音圈电机的爆炸结构示意图。请参见图1，该音圈电机包括：壳体10、设于壳体10中用于提供恒定磁场的多个磁铁20、在恒定磁场中受电磁力作用而做线性运动的线圈绕组30以及用于安装线圈绕组30和负载的支撑机构40，电磁力由线圈绕组30通电后产生，在电磁力的作用下，线圈绕组30通过支撑机构40带动负载一起作线性运动。

请参见图1，壳体10采用铁或钢材料制成，用于提供闭合磁路。进一步地，壳体10包括三个第一侧板11和一个第二侧板12，第一侧板11和第二侧板12共同形成容纳部13，第二侧板12上开设有通口121。

请参见图1和图2，多个磁铁20贴设于壳体10四周内壁，磁铁20靠近壳体内壁的一侧呈S极，另一侧呈N极，多个磁铁20形成磁铁阵。请参见图1至图4，进一步地，磁铁20包括三个第一磁铁21和两个第二磁铁22，其中，第二磁铁22贴设在第二侧板12的内壁上，两个第二磁铁22分别位于通口121的两侧，第一磁铁21贴设在第一侧板11的内壁上，一个第一磁铁21与一个第一侧板11对应设置。

进一步地，请参见图1至图4，线圈绕组30设于容纳部13中并位于磁铁阵中的，线圈绕组30四周与磁铁20之间存在间隙50；更进一步地，线圈绕组30呈方形，各个第一磁铁21的宽度等于线圈绕组30的边长，各个第二磁铁22的宽度为线圈绕组30的边长的一半。该设置方式能够提供固定的磁路通道，使整个线圈绕组30能充分落于磁场阵中，提高电磁出力，避免只有两侧线圈绕组30(例如矩形音圈)位于磁通。在本实施例中，当给线圈绕组30通电时，线圈绕组30的四周均能受到恒定磁场的励磁作用，在电磁原理的作用下，通电的线圈绕组30在磁场的作用下，会产生电磁推力的效果。通过上述线圈绕组30和磁铁20布局方式，音圈电机的电磁推力能够增加到传统矩形音圈的两倍以上。

请参见图1和图2，支撑机构40采用硬质铝合金材料制成，支撑机构40的一端位于壳体10内部并与线圈绕组30连接，支撑机构40的另一端位于壳体10的外部并与负载连接。进一步地，支撑机构40包括位于容纳部13中的第一安装部41、位于壳体10外的第二安装部42以及通过通口121连接第一安装部41和第二安装部42的连接部43，线圈绕组30套设在第一安装部41上，负载安装在第二安装部42上，在电磁力的作用下，线圈绕组30在容纳部13中作线性运动并带动支撑机构40在通口121中跟随作线性运动，从而带动负载一起运动。

请参见图1，第一安装部41包括第一限位块411、第二限位块412和连接在第一限位块411和第二限位块412之间的固定块413，线圈绕组30套设于固定块413上并位于第一限位块411和第二限位块412之间。第二安装部42呈工字型，连接部43包括连接第二安装部42一端和第一限位块411的第一连接块431以及连接第二安装部42另一端和第二限位块412的第二连接块432。

请参见图1、图2、图4和图5，第一安装部41具有中空结构414，音圈电机还包括安装在中空结构414中的导向机构60，具体地，导向机构60采用硬质铝合金或3D材料制成，导向机构60为导向棒，导向机构60在支撑机构40安装和运动过程中提供导向作用，使支撑机构40的安装和负载的运动更加稳定。

本实施例中，当线圈绕组30通以反向直流电时，线圈绕组30的四周均受到整体向下的电磁力作用，线圈绕组30在容纳部13中作向下线性运动从而带动支撑机构40和安装在支撑机构40上的负载一起运动；当线圈绕组30通以正向直流电时，线圈绕组30的四周均受到整体向上的电磁力作用，线圈绕组30在容纳部13中作向上线性运动从而带动支撑机构40和安装在支撑机构40上的负载一起运动。本实用新型实施例的音圈电机通过改变电流的方向和大小以使线圈绕组30在容纳部中作上下往复运动从而带动支撑机构40和安装在支撑机构40上的负载一起运动。

本实用新型实施例的音圈电机可应用于半导体高精尖设备行业以及生命科学领域(如基因检测，癌症筛查等)，能够在不增加额外成本以及需要承载更高负载的情况下实现一键式替换，相对于圆筒形或圆弧形音圈电机安装过程简单、加工简单，可通过线圈绕组30、磁铁20形状以及壳体10结构变化来提高电机本体的整体能效。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种音圈电机，其特征在于，该音圈电机包括：

具有容纳部的壳体；

贴设于所述壳体四周内壁用于提供恒定磁场的多个磁铁，所述磁铁靠近所述壳体内壁的一侧呈S极，另一侧呈N极，多个所述磁铁形成磁铁阵；

设于所述容纳部中并位于所述磁铁阵中的线圈绕组，所述线圈绕组与所述磁铁之间存在间隙；

用于安装所述线圈绕组的支撑机构，所述支撑机构的一端位于所述壳体内部并与所述线圈绕组连接，所述支撑机构的另一端位于所述壳体的外部并与负载连接；当所述线圈绕组通电时，在所述磁铁阵中，所述线圈绕组的四周均受到电磁力作用，通过改变电流的方向和大小以使所述线圈绕组在所述容纳部中作上下往复运动从而带动所述支撑机构和安装在所述支撑机构上的负载一起运动。

2.根据权利要求1所述的音圈电机，其特征在于，所述壳体的一侧开设有通口，所述支撑机构包括位于所述容纳部中的第一安装部、位于所述壳体外的第二安装部以及通过所述通口连接所述第一安装部和所述第二安装部的连接部，所述线圈绕组套设在所述第一安装部上，所述负载安装在所述第二安装部上。

3.根据权利要求2所述的音圈电机，其特征在于，所述第一安装部具有中空结构，所述音圈电机还包括安装在所述中空结构中的导向机构。

4.根据权利要求3所述的音圈电机，其特征在于，所述导向机构采用硬质铝合金或3D材料制成。

5.根据权利要求2所述的音圈电机，其特征在于，所述第一安装部包括第一限位块、第二限位块和连接在所述第一限位块和所述第二限位块之间的固定块，所述线圈绕组套设于所述固定块上并位于所述第一限位块和所述第二限位块之间。

6.根据权利要求5所述的音圈电机，其特征在于，所述第二安装部呈工字型，所述连接部包括连接所述第二安装部一端和所述第一限位块的第一连接块以及连接所述第二安装部另一端和所述第二限位块的第二连接块。

7.根据权利要求2所述的音圈电机，其特征在于，所述磁铁包括三个第一磁铁和两个第二磁铁，所述壳体包括三个第一侧板和一个第二侧板，所述第一侧板和所述第二侧板共同形成所述容纳部，所述通口位于所述第二侧板，所述第二磁铁贴设在所述第二侧板的内壁上，两个所述第二磁铁分别位于所述通口的两侧，所述第一磁铁贴设在所述第一侧板的内壁上，一个所述第一磁铁与一个所述第一侧板对应设置。

8.根据权利要求7所述的音圈电机，其特征在于，所述线圈绕组呈方形，各个所述第一磁铁的宽度等于所述线圈绕组的边长，各个所述第二磁铁的宽度为所述线圈绕组的边长的一半。

9.根据权利要求1所述的音圈电机，其特征在于，所述壳体采用铁或钢材料制成。

10.根据权利要求1所述的音圈电机，其特征在于，所述支撑机构采用硬质铝合金材料制成。

Images