專利名稱：超小型化音圈電機的制作方法
技術領域：
本申請涉及一種音圈電機，尤其涉及用于手機及筆記本等便攜式電子設備中自動對焦攝像模組中的超小型化音圈電機。本申請通過對電機關鍵零件的設計創(chuàng)新，在保證功能特性的前提下，將音圈電機的外形尺寸充分減少。
背景技術：
目前用于手機和筆記本電腦的自動對焦攝像頭模組普遍采用音圈電機作為其光學裝置位移的動力單元。此前國內對此應用范疇的音圈電機的研發(fā)和量產為空白。而全球能實現(xiàn)工業(yè)生產也只有三家亞洲公司，他們的機構設計基本類似，如圖1、2所示。涉及的零部件包括外殼1、2、運動載座5、電磁驅動單元6、永磁單元7和彈性支撐座3、8。另有電流輸入引腳10、11，分別與彈性支撐座8、3焊接在一起，作為電流輸入+/-端子。為避免電流+/-輸入端子10、11之間，彈性支撐座8、3之間形成短路，定位片4和絕緣片9被設置在金屬殼體72和彈性支撐座8、3之間。永磁體71設置在金屬殼體72內，運動載座5通過彈性支撐座3、8安裝在所述金屬殼體72內，電磁驅動單元6固定在運動載座5上。
工作原理當通過10、11，經由彈性支撐座8、3，向電磁驅動單元6通電時，永磁單元電流+/-輸入端子7向所述電磁驅動單元6施加與所述彈性支撐座3、8向運動載座5相反的作用力，并在永磁單元7的作用下所述電磁驅動單元6帶動所述運動載座5移動。通過調節(jié)電磁驅動單元6中導電線圈電流的強弱變化，從而實現(xiàn)運動載座5前后移動位移量的控制；通過借助磁場作用力和彈性支撐座3、8的機械回復力而使運動載座5回復到初始位置。因為其工作原理來源于音箱設計，而又以其中的通電導線圈作為動子，故名音圈電機。
由以上現(xiàn)有技術不難看出，雖然能夠提供需要的線性位移，但存在著部件設計臃腫，很難在結構上進一步縮小空間的缺點和工藝實施性差，實際生產品質難保證的缺陷。例如a)彈性支撐座3、8要與流+/-輸入端子10、11焊接形成電路回路，尤其是與彈性支撐座8相連的端子10，要穿過音圈電機的內部結構，從另一端伸出，涉及零件數(shù)、焊接工序增多，又復雜，而直接導致不良幾率增高；b)永磁單元7由4片89度弧度的瓦片狀永磁體71設置在圓環(huán)形金屬殼體72內組成，如圖2所示。存在徑向尺寸有效利用率低的缺陷。很難在此基礎上進一步縮小空間。c)運動載座5需要為電磁驅動單元6中導電線圈的導線預留過線槽，或者鼓出凸起便于過線和導向。如圖4(2)中’41和圖4(3)中”41所示。此部件的臃腫設計直接導致音圈電機的整體徑向尺寸。采用現(xiàn)有技術的音圈電機所能做到的最小尺寸為12×12×5.3毫米(長×寬×高)。而手機和筆記本電腦的自動對焦攝像頭模組對動力單元的體積要求是越來越小、越來越薄?，F(xiàn)有技術的以上缺陷，很大程度局限了其在手機和筆記本電腦的自動對焦攝像頭模組領域的應用。

發(fā)明內容
針對上述存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種結構簡潔緊湊的超小型化的音圈電機，通過對電機關鍵零件的設計創(chuàng)新，在保證功能特性的前提下，將電機的外形尺寸充分減少。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的超小型化的音圈電機，包括外殼、運動載座、導電線圈、永磁單元、絕緣片、前彈簧片和后彈簧片，運動載座被前、后彈簧片夾持，導電線圈固定在運動載座上，其特征在于，所述后彈簧片由兩個彼此分開的左右分片構成，每一片分別折出引腳，作為電流+/-輸入端子，所述絕緣片被設置在金屬殼體和后彈簧片之間，當通過電流+/-輸入端子，經由分體式后彈簧片的左右分片，向導電線圈通電時，在永磁單元的磁場力作用下，所述導電線圈帶動運動載座移動，通過調節(jié)導電線圈中電流的強弱變化，從而實現(xiàn)運動載座前后移動位移量的精確控制；借助磁場作用力和前、后彈簧片的機械回復力的合力，使運動載座回復到初始位置。
由于后彈簧片的分體式設計，除承擔軸向機械回復力和徑向對中保證的功能，還由其左、右分片自帶的引腳承擔正、負極電流引導的功能。實現(xiàn)了只需從運動載座一端將線圈正、負極線尾與后彈簧片導通引出，為盡可能減少裝置軸向尺寸提供可能。而不需要特別從運動載座中穿孔引出導線與其焊接，使結構簡單，且直接從后彈簧片上彎出+/-輸入端子，節(jié)省了焊接步驟，大大簡化了安裝工藝。
進一步，其中所述永磁單元包括四片弧形的片狀永磁鐵和金屬殼體，片狀永磁體設置在矩形帶弧形倒角的金屬殼體內的四角，永磁鐵的外表面與金屬殼體外壁的內表面切合。這種設計充分節(jié)省了徑向空間。所述永磁體的磁力線方向為徑向，通過提高磁鐵材料等級，提高磁力強度，補償由此產生的磁力削弱問題。
另外，所述運動載座為簡單的配有內螺紋的圓筒，且后端帶有凸臺，用于與后彈簧片安裝定位，以及隔開后彈簧片的兩個分片，有效實現(xiàn)后彈簧片左右分片之間的絕緣功能。由于運動載座不需要設計有配合前彈簧片導電的導線槽，也不需要靠圓筒外壁凸起進行導向，所以進一步節(jié)省了徑向空間。
進一步，其中的導電線圈由熱固成型高溫自粘銅導線繞制，套裝固定在運動載座上，其機械位置位于由永磁鐵和金屬殼體外壁所構成的間隙內。
特別地，前、后彈簧片都是由銅、鎳、錫合金材料制成的；該材料的硬度、彈性、加工工藝性、抗疲勞性、導電性、易上錫性等比較普通材料有非常明顯的改善和提高。
此外，本發(fā)明的前彈簧片采用整片式設計，只承擔軸向機械回復力和徑向對中保證的功能，但不用其承擔電流引導功能。
進一步，所述殼體包括前蓋板和后蓋板，前蓋板和后蓋板之間通過簡單的凸凹卡合，配以膠水固定。進一步節(jié)省出徑向及軸向空間。
綜上所述，本發(fā)明通過對運動載座的徑向尺寸簡化設計、前后彈簧片的材料創(chuàng)新設計、后彈簧片左右分片的分體式設計、以及永磁單元的磁鐵形狀及分布的優(yōu)化設計、殼體的前蓋板和后蓋板，前蓋板之間簡單的凸凹卡合設計實現(xiàn)了整體結構上的新突破。在保證功能特性的前提下，將電機的徑向及軸向外形尺寸充分減少。采用此項設計的超小型化的音圈電機可以實現(xiàn)的最小外形尺寸可以達到8.3×8.3×4.0毫米(長×寬×高)?？傮w積只為現(xiàn)有音圈電機體積的35％。


圖1是現(xiàn)有技術音圈電機的機構示意圖；圖2是現(xiàn)有技術音圈電機的機構分解示意圖；圖3是本發(fā)明的結構分解示意圖；圖4(1)-圖4(3)是運動載座設計優(yōu)點比較示意圖；圖5是運動載座與導電線圈、前彈簧片、后彈簧片的結構示意圖；圖6是前、后彈簧片的設計優(yōu)點示意圖；圖7是磁場單元設計優(yōu)點示意圖；圖8是前、后蓋板安裝設計優(yōu)點示意圖；圖9是前、后彈簧片所采用特制合金材料優(yōu)點示意圖；具體實施方式
下面具體結合附圖3-9，描述本發(fā)明的一個具體實施例。如圖3所示，本發(fā)明包括外殼1、2、運動載座5、導電線圈6、永磁單元7和分體式前、后彈簧片8、3。絕緣片4被設置在金屬殼體72和后彈簧3之間。4片40度弧度的片狀永磁鐵71設置在矩形帶弧形倒角的金屬殼體72內，組成永磁單元7；運動載座5被分體式前、后彈簧片8、3前、后夾持安裝在所述金屬殼體72內；環(huán)形導電線圈6由熱固成型高溫自粘銅導線繞制，套裝固定在運動載座5上。其機械位置位于由磁鐵71和外殼72外壁所構成的外側間隙內。這樣就形成了從磁鐵71的N極開始，經過外殼72外壁、底壁、內壁，穿過線匝6，最后返回磁瓦71的S極的一條閉合磁路，這也是本發(fā)明涉及的超小型化音圈電機需要的有效磁回路。分體式后彈簧片3被設計成左右兩個分片結構，豎直折出左右輸入端子31、32，分別和彈簧片3的左右兩片連接，如圖5、圖6所示，作為電流+/-輸入端子，。因前彈簧片8不起導電功能，故不需要絕緣片與金屬殼體72隔開。
當通過電流+/-輸入端子31、32，經由分體式后彈簧片3的左右分片，向導電線圈6通電時，永磁單元7向導電線圈6及其連帶的運動載座5施加與所述前、后彈簧片8、3向運動載座5相反的磁場力，在永磁單元7的磁場力作用下，所述導電線圈6帶動運動載座5移動。通過調節(jié)導電線圈6中電流的強弱變化，從而實現(xiàn)運動載座5前后移動位移量的精確控制；通過借助磁場作用力和前、后彈簧片8、3的機械回復力而使運動載座5回復到初始位置。
需要說明的是，在本實施例中，附圖中相似或相同的零部件均采用相同的標號表示。這里需要特別闡明“前”與“后”的位置關系本說明中所提到的“前”與“后”都是以附圖的“右”與“左”或者“上”與“下”為對照。即圖中“右”或者“上”的方向為“前”方；“左”或者“下”的方向為“后”方。
前、后彈簧片8、3都是由特別開發(fā)的一種銅、鎳、錫合金材料制成的；該材料的硬度、彈性、加工工藝性、抗疲勞性、導電性、易上錫性等比較普通材料有非常明顯的改善和提高(參看附圖9)。前、后彈簧片8、3具有同心結構的內外環(huán)緣，環(huán)緣靠凹凸卡位與運動載座5實現(xiàn)徑向定位，靠前、后蓋板2、1與絕緣片4的壓合實現(xiàn)軸向定位；內外環(huán)緣之間靠極細的簧絲連接，組成網(wǎng)兜狀彈性裝置33，實現(xiàn)軸向同軸心彈力(參看圖5、6)，當由于運動載座5前后移動而帶動前、后彈簧片8、3的內環(huán)緣位移達到極限位置后，由前、后彈簧回復合力將運動載座5拉回初試位置，因此具備良好的軸向耐沖擊性；所述前彈簧片8采用整片式設計，只承擔軸向機械回復力和徑向對中保證的功能，但不用其承擔電流引導功能。故不需要特別從運動載座5中穿孔引出導線與其焊接；所述后彈簧片3采用創(chuàng)新的分片式設計。除承擔軸向機械回復力和徑向對中保證的功能，還由其左、右分片的輸入端子31、32承擔正、負極電流引導的功能。實現(xiàn)了只需從運動載座5一端將線圈6正、負極線尾與后彈簧片3導通直接引出，而不需要如背景技術中所述的，負極從前彈簧片8引出，穿過運動載座5，為減少裝置軸向尺寸提供可能。
矩形帶弧形倒角的金屬殼體72采用鐵磁性材料(例如不銹鐵)制成。而磁鐵71由稀土強性永磁材料制成。本裝置采用四片40度弧度的片狀永磁鐵71徑向吸附在外殼72特別設計的環(huán)槽形結構中(參看附圖7)，其位置位于該環(huán)槽的四個角處，充分節(jié)省了因均勻排布所占用的徑向空間。所述磁鐵的磁力線方向為徑向，通過提高磁鐵材料等級，提高磁力強度，補償由于體積減小而產生的磁力削弱問題。
運動載座5由電氣絕緣材料(例如合成樹脂等)制成；所述運動載座為簡單的配有內螺紋的圓筒。因為不需要設計有配合前彈簧片導電的導線槽，也不需要靠圓筒外壁突起進行導向，所以可以盡可能的節(jié)省徑向空間(參看附圖4(1)中51)。所述運動載座后端特別設計有凸臺(參看附圖4(1)中52)。既起后彈簧片的安裝定位功能，也可以有效隔開分體式后彈簧片，有效實現(xiàn)后彈簧片左右分片之間的絕緣功能。
絕緣片4由電氣絕緣材料(例如合成樹脂等)制成；前端面支撐固定磁場單元7，后端面壓住后彈簧片3的外環(huán)緣。使二者之間導電絕緣。
前、后蓋板2、1由電氣絕緣材料(例如合成樹脂等)制成，特別指出本發(fā)明提供了簡單的凹凸位置卡合，配以膠結固定，分別分布在四個角連接處(可參看圖8中12)。摒棄傳統(tǒng)的倒扣設計可以充分節(jié)省出徑向及軸向空間?？梢匀菁{前述運動載座5、固定永磁場單元7、前、后彈簧8、3、絕緣片4，并將它們緊密卡合在一起。即方便了批量生產的快速對位操作，也使整個裝置的結構更得緊密、更牢靠。
綜上所述，本發(fā)明涉及的超小型化音圈電機，通過對運動載座的徑向尺寸簡化設計、前后彈簧片的材料創(chuàng)新設計、后彈簧片左右分片的分體式設計、以及永磁單元的磁鐵形狀及分布的優(yōu)化設計、殼體的前蓋板和后蓋板，前蓋板之間簡單的凸凹卡合設計實現(xiàn)了整體結構上的新突破。在保證功能特性的前提下，將電機的徑向及軸向外形尺寸充分減少。采用此項設計的超小型化的音圈電機可以實現(xiàn)的最小外形尺寸可以達到8.3×8.3×4.0mm(長×寬×高)，總體積只為現(xiàn)有音圈電機體積的35％。
以上所描述的僅是本發(fā)明的一種實施情況，本發(fā)明并不局限于上述具體實施例形態(tài)，本領域普通技術人員在不脫離本發(fā)明的主旨下所作的任何形態(tài)上的變化和/或改進，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種超小型化的音圈電機，包括外殼、運動載座、導電線圈、永磁單元、絕緣片、前彈簧片和后彈簧片，運動載座被前、后彈簧片夾持，導電線圈固定在運動載座上，其特征在于，所述后彈簧片由兩個彼此分開的左右分片構成，每一片分別折出引腳，作為電流+/-輸入端子，所述絕緣片被設置在金屬殼體和后彈簧片之間，當通過電流+/-輸入端子，經由分體式后彈簧片的左右分片，向導電線圈通電時，在永磁單元的磁場力作用下，所述導電線圈帶動運動載座移動，通過調節(jié)導電線圈中電流的強弱變化，從而實現(xiàn)運動載座前后移動位移量的精確控制；借助磁場作用力和前、后彈簧片的機械回復力的合力，使運動載座回復到初始位置。
2.根據(jù)權利要求1所述的超小型化音圈電機，其中所述永磁單元進一步包括四片弧形的片狀永磁鐵和金屬殼體，片狀永磁體設置在矩形帶弧形倒角的金屬殼體內的四角，永磁鐵的外表面與金屬殼體外壁的內表面切合，
3.根據(jù)權利要求2所述的超小型化音圈電機，其特征在于所述運動載座為簡單的配有內螺紋的圓筒，且后端帶有凸臺，用于與后彈簧片安裝定位，以及隔開后彈簧片的兩個分片，有效實現(xiàn)后彈簧片左右分片之間的絕緣功能。
4.根據(jù)權利要求3所述的超小型化音圈電機，其中導電線圈由熱固成型高溫自粘銅導線繞制，套裝固定在運動載座上，其機械位置位于由永磁鐵和金屬殼體外壁所構成的間隙內。
5.根據(jù)權利要求4所述的超小型化音圈電機，其特征在于前、后彈簧片都是由銅、鎳、錫合金材料制成的；該材料的硬度、彈性、加工工藝性、抗疲勞性、導電性、易上錫性等比較普通材料有非常明顯的改善和提高。
6.根據(jù)權利要求5所述的超小型化音圈電機，其特征在于所述前彈簧片采用整片式設計，只承擔軸向機械回復力和徑向對中保證的功能，但不用其承擔電流引導功能。
7.根據(jù)權利要求6所述的超小型化音圈電機，其特征在于所述殼體包括前蓋板和后蓋板，前蓋板和后蓋板之間通過簡單的凸凹卡合，配以膠水固定。
8.根據(jù)權利要求2-7任意一項所述的超小型化音圈電機，其特征在于弧形的片狀永磁鐵的弧度為40度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超小型化音圈電機，通過對運動載座的徑向尺寸簡化設計、前后彈簧片的材料創(chuàng)新設計、后彈簧片左右分片的分體式設計、以及永磁單元的磁鐵形狀及分布的優(yōu)化設計、殼體的前蓋板和后蓋板，前蓋板之間簡單的凸凹卡合設計實現(xiàn)了整體結構上的新突破。在保證功能特性的前提下，將電機的徑向及軸向外形尺寸充分減少。采用此項設計的超小型化的音圈電機可以實現(xiàn)的最小外形尺寸可以達到8.3×8.3×4.0毫米(長×寬×高)。
文檔編號H02K41/02GK101068091SQ20071011889
公開日2007年11月7日 申請日期2007年6月13日 優(yōu)先權日2007年6月13日
發(fā)明者邵柏芝, 臧慶龍 申請人:宜興市貴鑫磁電高科技有限公司