[发明专利]一种超小体积的音圈电机结构

说明书

本发明提出一种超小体积的音圈电机结构，包括定子和动子；定子由上线圈、下线圈和外铁芯组成；外铁芯为钢质筒体，内侧面靠近两端的位置加工有一圈环形凸起；上下线圈固定在外铁芯内侧环形凸起；动子由上铁芯、下铁芯以及永磁体组成；永磁体为轴向充磁永磁体；上铁芯与下铁芯均为钢质圆柱体；上下铁芯同轴固定在永磁体的上下端面；将动子置入定子空腔内，动子的中心轴与定子中心轴重合；当在上线圈及下线圈中通入设定方向的电流，可使动子产生动力。本发明使用了轴向磁路结合径向磁路的方法，采用动铁方式，将聚磁、导磁等电机结构功能在简单的回转体上实现，易于机械加工和实现，同时取消了底座结构，使得电机能够实现双向输出。

技术领域

本申请涉及音圈电机的结构设计技术领域，具体为一种超小体积的音圈电机结构。

背景技术

音圈电机(Voice Coil Motor，VCM)是新型控制微特电机的一种，它是一种特殊形式的直接驱动电机，因为原理与扬声器类似而得名。其工作原理为：通电线圈(导体)在磁场中会产生力，力的大小与施加在线圈上的电流成比例。

现有音圈电机结构原理如图1所示，音圈电机所使用的磁力线由环形磁钢N极出发，经底座-铁芯-线圈后进入环形磁钢S极，线圈单向通电产生安培力。线圈在磁场内的磁通有效面积利用较充分，电机性能较好。

在一些新的应用场景中，如卫星通信用激光系统，其光路调整装置要求体积小，重量轻，可高精度控制；其中的光路调整机构外径仅5mm，而其中实现光路调整的驱动机构设计是外径2.5mm、高度3mm的音圈电机，通过4台四角安装的音圈电机之间作动方式的配合，实现外径5mm的镜片的偏摆动作；而且从可靠性角度出发，对于该音圈电机提出了双向运动的需求，即当其中电机失效时对角安装的另一台电机可以推动或拉动镜片，保证光路调整机构不失效，提高可靠性。

在上述应用场景中，现有的音圈电机存在的问题包括：

1、结构加工较为复杂，底座、铁芯、外壳之间的空腔形状不易加工；

2、在外包络体积很小情况下，如≦Ф2.5mm×3mm时，现有技术下的音圈电机所依赖的结构加工工艺性极差，包括永磁体无法环形充磁、底座机械加工时无法夹持等；

3、由于底座的存在，现有音圈电机结构仅可单向输出力，另一方向会被底座遮挡。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种能够在微小尺度下实现的的音圈电机结构，使用了轴向磁路结合径向磁路的方法，采用动铁方式，将聚磁、导磁等电机结构功能在简单的回转体上实现，易于机械加工，在外包络尺寸很小情况下容易实现，同时取消了底座结构，使得电机能够实现双向输出。

本发明的技术方案为：

所述一种超小体积的音圈电机结构，包括定子和动子；

所述定子由上线圈、下线圈和外铁芯组成；

所述外铁芯为外径2.5mm，内径2.2mm，高度3mm的钢质筒体，内侧面靠近两端的位置加工有一圈单边厚度0.15mm，高度1mm环形凸起，用于加强聚磁效果；

所述上线圈内径为1.5mm，外径为1.9mm，高度为1mm，绕制方向为顺时针；所述下线圈为用上线圈引出的漆包线绕制的线圈内径为1.5mm，外径为1.9mm，高度为1mm，绕制方向为逆时针；所述上线圈固定在外铁芯内侧上部的环形凸起中，所述下线圈固定在外铁芯内侧下部的环形凸起中；

所述动子由上铁芯、下铁芯以及永磁体组成；

所述永磁体为直径1.2mm，高度1mm的轴向充磁永磁体；上铁芯与下铁芯均为直径1.2mm，高度1mm的钢质圆柱体；上铁芯同轴固定在永磁体的上端面，下铁芯同轴固定在永磁体的下端面，形成动子；