[發(fā)明專利]一種音圈電機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610318940.4
• 申請日: 2016-05-13
• 公開（公告）號: CN105827096B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周海波;段吉安;羅梅竹;張子嬌
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: H02K41/035
• 分類號: H02K41/035
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11002
• 代理人: 湯財寶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及儀器設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種音圈電機，具體涉及一種運行精度高且適用于多維精密運動平臺的音圈電機。

背景技術(shù)

音圈電機(Voice Coil Actuator/Voice Coil Motor)因其結(jié)構(gòu)類似于喇叭的音圈而得名，因其具有高頻響、高精度的特點而廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、半導(dǎo)體、航空、汽車等領(lǐng)域。音圈電機是一種將電能轉(zhuǎn)化為機械能的直流電機，主要分為直線型和擺動型，利用通電導(dǎo)線在由永磁體勵磁產(chǎn)生的磁場內(nèi)受力而產(chǎn)生有規(guī)律的直線型或有限擺角的運動。

但是，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別在光電子封裝、復(fù)雜機械手、光刻機以及其他高精多維復(fù)雜運動領(lǐng)域中，多自由度的音圈電機已成為研究重點。而傳統(tǒng)的可實現(xiàn)擺動和直線兩自由度運動的機構(gòu)，是通過兩個電機一起協(xié)作實現(xiàn)的，由于兩個電機間需通過中間傳動控制裝置連接，且中間傳動控制裝置受到最大轉(zhuǎn)速限制和反向間隙，很難實現(xiàn)高速高精度定位。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是解決現(xiàn)有的單只音圈電機只能進(jìn)行單一的直線或旋轉(zhuǎn)運動或只能通過兩個電機聯(lián)合實現(xiàn)直線與旋轉(zhuǎn)運動，運動誤差和定位誤差逐維疊加，從而不能滿足于多維精密運動平臺的技術(shù)需求。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種音圈電機，該音圈電機包括機殼、定子及動子，所述定子與所述機殼固定連接，所述定子包括鐵軛及固定于所述鐵軛上的多個永磁鐵；所述動子的一端設(shè)于由多個所述永磁鐵形成的磁極對之間，另一端設(shè)有穿出所述機殼的輸出軸；所述輸出軸在所述動子的驅(qū)動下同時進(jìn)行直線與旋轉(zhuǎn)運動。

其中，所述動子包括直線運動單元及旋轉(zhuǎn)運動單元，所述旋轉(zhuǎn)運動單元的一端與所述直線運動單元可轉(zhuǎn)動連接，且所述旋轉(zhuǎn)運動單元的運動軸線與所述直線運動單元的運動軸線平行，另一端與所述輸出軸固定連接。

其中，所述直線運動單元包括第一支架及設(shè)于所述第一支架內(nèi)的第一繞組，所述旋轉(zhuǎn)運動單元包括第二支架及設(shè)于所述第二支架內(nèi)的第二繞組；所述第一支架通過軸承與所述第二支架連接。

其中，所述永磁鐵的數(shù)量為4個且構(gòu)成兩個大小不一的磁極對，4個所述永磁鐵排布采用N-S極相對的方式布置。

其中，所述旋轉(zhuǎn)運動單元與所述相對較大的磁極對對應(yīng)設(shè)置；所述直線運動單元的一端與所述相對較大的磁極對對應(yīng)設(shè)置，另一端與所述相對較小的磁極對對應(yīng)設(shè)置。

(三)有益效果

本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點：本發(fā)明提供了一種包括機殼、定子及動子的音圈電機，定子與機殼固定連接，定子包括鐵軛及固定于鐵軛上的多個永磁鐵；動子的一端設(shè)于由多個永磁鐵形成的磁極對之間，另一端設(shè)有穿出機殼的輸出軸；輸出軸在動子的驅(qū)動下同時進(jìn)行直線與旋轉(zhuǎn)運動，從而實現(xiàn)同時輸出推力及扭矩，提高了平臺運行速度，進(jìn)而提高了加工效率；本申請只需通過一個電機實現(xiàn)多維運動，簡化了多維復(fù)雜運動平臺結(jié)構(gòu)，適用于多維精密運動的平臺；同時，本申請的音圈電機因省卻了中間傳動機構(gòu)，體積小，動子輕，動態(tài)響應(yīng)速度快，也避免了不同維運動誤差的疊加，利于高精度的實現(xiàn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例一種音圈電機的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例一種音圈電機中定子及永磁體排列方式的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例一種音圈電機中動子的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例一種帶有滑塊及滑軌的音圈電機的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例一種帶有滑塊及滑軌的音圈電機中動子的具體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1：機殼；2：鐵軛；3：永磁鐵；4：第一支架；5：第一繞組；6：第二支架；7：第二繞組；8：無油襯套；9：輸出軸；10：連接塊。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。