CN212305102U - 圆弧形音圈电机及直线旋转电机装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种圆弧形音圈电机及直线旋转电机装置,该圆弧形音圈电机包括：两端开口且内部中空的外壳，外壳的侧面开设有第一切口；固定于外壳内壁的磁铁，磁铁的侧面开设有与第一切口相配合的第二切口；设于磁铁内部的动子和套设在动子上的线圈绕组，线圈绕组位于磁铁和动子之间，动子的一端依次通过第二切口、第一切口连接负载；设于动子内部且与动子同轴心设置的铁芯，通电时，磁铁、铁芯与线圈绕组共同作用，驱动动子带动负载作直线运动。通过上述方式，本实用新型能够产生均匀的电磁力，改善力控的难度和提高电机加速度；相对于传统的无铁芯直线电机，在高精度、短行程的直线电机领域中能够获得更低的成本和更高的效率。

Description

圆弧形音圈电机及直线旋转电机装置

技术领域

本实用新型涉及电机领域，具体是涉及一种圆弧形音圈电机及直线旋转电机装置。

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。

传动的音圈电机，铁壳有一面是封闭的，而另外一面是开放的，开放的一面必须通过机械结构与滑块连接并带动负载。这样会导致音圈电机中左右磁场闭环不均匀，电磁出力小，且难以控制，此外，传统的无铁芯电机输出不稳定，难以达到高运动精度的要求。

发明内容

本实用新型提供一种圆弧形音圈电机及直线旋转电机装置，能够产生相对均匀的电磁力，改善力控的难度和提高电机加速度。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种圆弧形音圈电机，包括：

两端开口且内部中空的外壳，所述外壳的侧面开设有第一切口；

固定于所述外壳内壁的磁铁，所述磁铁两端开口且内部中空，所述磁铁的侧面开设有与所述第一切口相配合的第二切口；

设于所述磁铁内部的动子和套设在所述动子上的线圈绕组，所述线圈绕组位于所述磁铁和所述动子之间，所述动子内部中空，所述动子的一端依次通过所述第二切口、第一切口连接负载；

设于所述动子内部且与所述动子同轴心设置的铁芯，通电时，所述磁铁、所述铁芯与所述线圈绕组共同作用，驱动所述动子带动所述负载作直线运动。

根据本实用新型的一个实施例，所述动子与所述磁铁之间存在间隙。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一切口从所述外壳的一端延伸至另一端，所述第二切口从所述磁铁的一端延伸至另一端。

根据本实用新型的一个实施例，所述动子包括用于安装所述线圈绕组的第一安装部和用于安装所述负载的第二安装部，所述第一安装部与所述第二安装部固定连接，所述第一安装部位于所述磁铁的内部，所述第二安装部位于所述外壳的外部。

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第一固定块，所述线圈绕组套设于所述第一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，所述第二安装部包括与所述第一限位块固定连接的第一连接块、与所述第二限位块固定连接的第二连接块和连接在所述第一连接块与所述第二连接块之间的第二固定块。

根据本实用新型的一个实施例，所述外壳采用铁或钢材料制成。

根据本实用新型的一个实施例，所述外壳和所述磁铁呈圆弧形。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的另一个技术方案是：提供一种直线旋转电机装置，包括所述的圆弧形音圈电机，所述圆弧形音圈电机驱动所述直线旋转电机装置作直线运动。

本实用新型的有益效果是：通过两端开放的结构配合铁芯能够产生相对均匀的电磁力，改善力控的难度和提高电机加速度，在大负载，小行程的直线运动部分中替换传统使用的无铁芯直线电机，该圆弧形音圈电机的整体体积仅为传统无铁芯直线电机的一半，依然有足够的出力以获取最佳的运动性能(高加速，高响应)，圆弧形音圈电机的安装和加工简单便捷，相对于传统的无铁芯直线电机，在高精度、短行程的直线电机领域中能够获得更低的成本和更高的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1是本实用新型实施例的圆弧形音圈电机的爆炸结构示意图；

图2是本实用新型实施例的圆弧形音圈电机的主视图；

图3是本实用新型实施例的圆弧形音圈电机的侧视图；

图4是图2的圆弧形音圈电机在A-A向的的剖面图；

图5是本实用新型实施例的圆弧形音圈电机的局部结构示意图；

图6是本实用新型实施例的铁芯和磁体形成的磁感线示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参见图1至图4，该圆弧形音圈电机包括外壳10、磁铁20、动子30、线圈绕组40以及铁芯50。其中，外壳10为圆弧形，采用铁或钢材料制成，外壳10的两端开口且内部中空，外壳10的侧面开设有第一切口11，第一切口11从外壳10的一端延伸至另一端；磁铁20与外壳10相配合，磁铁20为圆弧形，磁铁20固定设置在外壳10的内部，用于产生恒定的磁场，磁铁20的两端开口且内部中空，磁铁20的侧面开设有第二切口21，第二切口21与第一切口11相对应，第二切口21从磁铁20的一端延伸至另一端；动子30设于磁铁20的内部且与磁铁20之间存在间隙60，线圈绕组40套设在动子30上，进一步地，动子30的内部中空，动子30的一端依次通过第二切口21、第一切口11连接负载(图中未示出)，负载设置在外壳10的外部；铁芯50设置在动子30的内部且与动子30同轴心设置，用于产生闭合磁路。通电时，磁铁20、铁芯50与线圈绕组40共同作用，驱动动子30带动负载作直线运动。

请参见图1，动子30包括用于安装线圈绕组40的第一安装部31和用于安装负载的第二安装部32，第一安装部31与第二安装部32固定连接，第一安装部31位于磁铁20的内部，第二安装部32位于外壳10的外部。

进一步地，第一安装部31包括第一限位块311、第二限位块312和连接在第一限位块311和第二限位块312之间的第一固定块313，线圈绕组40套设于第一固定块313上并位于第一限位块311和第二限位块312之间。

进一步地，第二安装部32包括与第一限位块311固定连接的第一连接块321、与第二限位块312固定连接的第二连接块322和连接在第一连接块321与第二连接块322之间的第二固定块323。

本实用新型实施例的铁芯50设置在动子30中，当线圈绕组40接入直流电后，能够提供一个闭合磁场从而提升磁场均匀的分布和稳定性。由于此结构能够产生一个均匀磁场，所以，当动子30作直线位移运动时，能够保证负载与动子30同轴心运动，并且所产生的推力能够得到更好的控制。

请参见图5和图6，图6是图5的B-B向剖视图，图6中示出了铁芯50和磁铁20形成的磁感线。铁芯50与磁铁20共同作用提供一个均匀磁场，磁感线如图6所示，线圈绕组40通电所产生的磁场方向与动子30的轴心线相互垂直，当线圈绕组40穿入均匀磁场时，线圈绕组40通电切割均匀磁场产生安培力驱动动子30带动负载作直线运动。当线圈绕组40中通入正向电流时，受安培力作用，驱动动子30带动负载在第一切口11、第二切口21中向左运动，线圈绕组40中通入反向电流时，受安培力作用，驱动动子30带动负载在第一切口11、第二切口21中向右运动。

本实用新型实施例的圆弧形音圈电机通过两端开放的结构配合铁芯能够产生相对均匀的电磁力，改善力控的难度和提高电机加速度，在大负载，小行程的直线运动部分中替换传统使用的无铁芯直线电机，该圆弧形音圈电机的整体体积仅为传统无铁芯直线电机的一半，依然有足够的出力以获取最佳的运动性能(高加速，高响应)，圆弧形音圈电机的安装和加工简单便捷，相对于传统的无铁芯直线电机，在高精度、短行程的直线电机领域中能够获得更低的成本和更高的效率。

本实用新型的实施例还提供了一种直线旋转电机装置，直线旋转电机装置包括上述的圆弧形音圈电机，圆弧形音圈电机驱动直线旋转电机装置作直线运动，能够提高直线旋转电机装置作直线运动的运行速度和位置精度，在有限的水平移动空间内，能够承载更高的负载并且在驱动器的控制下，能够精准的达到力控的要求。

以上所述仅为本实用新型的部分实施例，并非因此限制本实用新型的保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种圆弧形音圈电机，其特征在于，包括：

两端开口且内部中空的外壳，所述外壳的侧面开设有第一切口；

固定于所述外壳内壁的磁铁，所述磁铁两端开口且内部中空，所述磁铁的侧面开设有与所述第一切口相配合的第二切口；

设于所述磁铁内部的动子和套设在所述动子上的线圈绕组，所述线圈绕组位于所述磁铁和所述动子之间，所述动子内部中空，所述动子的一端依次通过所述第二切口、第一切口连接负载；

设于所述动子内部且与所述动子同轴心设置的铁芯，通电时，所述磁铁、所述铁芯与所述线圈绕组共同作用，驱动所述动子带动所述负载作直线运动。

2.根据权利要求1所述的圆弧形音圈电机，其特征在于，所述动子与所述磁铁之间存在间隙。

3.根据权利要求1所述的圆弧形音圈电机，其特征在于，所述第一切口从所述外壳的一端延伸至另一端，所述第二切口从所述磁铁的一端延伸至另一端。

4.根据权利要求1所述的圆弧形音圈电机，其特征在于，所述动子包括用于安装所述线圈绕组的第一安装部和用于安装所述负载的第二安装部，所述第一安装部与所述第二安装部固定连接，所述第一安装部位于所述磁铁的内部，所述第二安装部位于所述外壳的外部。

5.根据权利要求4所述的圆弧形音圈电机，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第一固定块，所述线圈绕组套设于所述第一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所述的圆弧形音圈电机，其特征在于，所述第二安装部包括与所述第一限位块固定连接的第一连接块、与所述第二限位块固定连接的第二连接块和连接在所述第一连接块与所述第二连接块之间的第二固定块。

7.根据权利要求1所述的圆弧形音圈电机，其特征在于，所述外壳采用铁或钢材料制成。

8.根据权利要求1所述的圆弧形音圈电机，其特征在于，所述外壳和所述磁铁呈圆弧形。

9.一种直线旋转电机装置，其特征在于，包括权利要求1至8任意一项所述的圆弧形音圈电机，所述圆弧形音圈电机驱动所述直线旋转电机装置作直线运动。

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