[發明專利]一種基于線彈性雙膜簧結構的音圈作動器

無效

• 申請號: 201110286935.7
• 申請日: 2011-09-23
• 公開（公告）號: CN102412695A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 李偉鵬;楊天光;黃海
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H02K33/18
• 分類號: H02K33/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種基于線彈性雙模膜簧結構的音圈作動器，屬于結構與機構技術領域。

背景技術

音圈電機是一種將電能轉化為機械能的裝置，并實現直線型及有限擺角的運動。利用來自永久磁鋼的磁場與通電線圈導體產生的磁場中磁極間的相互作用產生有規律的運動的裝置。由于音圈電機無需轉動機構即可獲得直線運動，所以沒有傳動機械磨損，而且還具有無滯后、高響應、高加速度、高速度、體積小、力特性好、控制方便等優點，市場上圓柱型音圈電機系列應用相當廣泛。這種電機有很高的加速率，能夠產生0.7N-1000N的強大動力，而其行程少于50mm。該款電機主要應用在醫療、半導體、航空、汽車等領域，包括閥門制動器，小型精密替換測量儀、振動平臺以及主動式減振系統等眾多方面。特別是在精密運動控制、振動平臺以及主動減震系統等應用領域，為了消除運動間隙及摩擦的不利影響，往往通過膜簧來支撐音圈電機的動子與定子。由于膜簧自身結構的特點，其縱向剛度往往存在很大的非線性，這種非線性對精密運動控制以及振動控制是不利的。基于上述考慮，本發明通過特殊的設計，通過雙膜簧預變形剛度互補的方式，使膜簧在一定的運動范圍內剛度保持恒定，為音圈電機的運動控制帶來方便，使音圈作動器的控制算法簡化的同時，控制效果得到改善。

發明內容

本發明的目的是在于提供一種基于新型線彈性雙膜簧結構的音圈作動器，其動力源采用圓柱形音圈電機，音圈的電機動子與定子通過膜簧連接，通過特殊的雙膜簧結構設計，使得膜簧的縱向剛度保持恒定，使得本發明的音圈作動器具有動力特性線性化的優點，達到控制算法簡化的同時，控制效果得到改善的目的。

本發明是一種基于新型線彈性雙膜簧結構的音圈作動器，其具體結構包括：外筒、底盤、動子頂蓋、限位塊、膜簧墊圈、蓋板、支桿及音圈電機的定子和動子(如圖2所示)。其中底盤固定在音圈電機定子的底部，用于固定支撐音圈電機定子；外筒與底盤固連，同時與音圈電機定子外壁同軸配合，以保證外筒與音圈電機定子的同軸度；動子頂蓋一端與音圈電機動子固連，另一端與膜簧的內圈固連；膜簧的內圈通過內限位塊與動子頂蓋壓緊，外圈則利用膜簧墊圈及蓋板壓緊在外筒上。蓋板與外筒固連，并且其中間有一圓孔，此圓孔只能在內限位塊和外限位塊之間運動，從而限制了音圈電機動子與音圈電機定子的相對運動幅度，起到了保護音圈電機及膜簧的作用；外限位塊一端與內限位塊固連，另一端與支桿固連；支桿可以用來連接其他物體，用于作動器力的輸出。

其中所述的膜簧采用雙膜簧結構(如圖4所示)，是本發明的重要創新點。兩個膜簧的內圈緊挨在一起，而外圈通過膜簧墊圈隔開，這樣兩個膜簧在縱向上分別有相反方向的預變形。兩個膜簧在其內圈相對于外圈運動時，其剛度互相補充，以保持整體剛度不變，從而達到其彈力線性化的目的。

本發明的優點在于：外筒與音圈電機定子直接配合，保證了音圈電機動子與音圈電機定子的同軸度；限制了音圈電機動子與音圈電機定子的相對運動幅度，起到了保護音圈電機及膜簧的作用；通過特殊的雙膜簧結構設計，使得膜簧的縱向剛度保持恒定，音圈作動器具有動力特性線性化的優點，使得控制算法簡化的同時，控制效果得到改善。以上特點使本發明在精密運動控制、振動平臺以及主動減震系統等應用領域有很好的應用前景。

附圖說明

圖1：音圈電機總體外觀圖；

圖2：音圈電機總體結構圖；

圖3：雙模結構外觀圖；

圖4：雙膜簧結構剖視圖；

圖5：單膜簧與雙膜簧剛度變化對比。

圖中的具體標號如下：

1、外筒??????2、底盤??????3、音圈電機定子??4、音圈電機動子

5、動子頂蓋??6、內限位塊??7、膜簧墊圈??????8、蓋板

9、外限位塊??10、支桿?????11、膜簧

具體實施方案

下面結合附圖和實施方案對本發明的技術方案進一步說明。