专利名称：音圈马达及预压力产生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种音圈马达，特别涉及一种小型化、高定位精度及低制造 成本的音圈马达。
背景技术：
随着科技的进步，设置于手机中的相机已朝着高画质、省能源、低成本 及小型化的设计方向来发展，而驱使其中的镜头模块移动的致动装置则是影 响其产品品质的关《建性零组件。在目前应用于小型镜头模块的自动位移驱动装置中，其驱动器依运动方 向可大致分为两种，第一种驱动器可提供旋转动力，且其旋转轴是平行于镜 头模块的光轴，而第二种驱动器则可提供平移动力，且其移动方向是平行于 镜头模块的光轴。第一种驱动器(例如，步进马达)的旋转运动通常需要额外的传动方向转 换机构，以使镜头模块能进行平行于光轴的移动。就运用第一种驱动器的自 动位移驱动装置而言，其特点在于当镜头模块到达定位时，不需要增加额外 的电力来维持镜头模块的位置。然而，含有第一种驱动器的自动位移驱动装 置会具有非常多的构成零件，且其构造复杂度相当高，因而不利于缩小自动 位移驱动装置的体积。而第二种驱动器(例如，音圈马达、压电致动装置及液态透镜致动装置) 可直接将力量应用于位置调节上。相较于运用第一种驱动器的自动位移驱动 装置，运用第二种驱动器的自动位移驱动装置可具有较少的构成零件以及较 小的体积。然而，面对未来市场的需求，如何更有效的缩小此种驱动器或自 动位移驱动装置的尺寸以及提高其精度乃是一个重要课题。在中华民国专利公开第200525859号中披露有一种音圈马达装置，其主 要是以两个相对的非环型》兹石及多个轭铁组构成一可动^兹路部件。部分》兹力 线会从非环型；兹石的表面导出，并经由轭铁组而传至导石兹轴中，以在可动^兹 路部件与导磁轴之间产生径向吸力(径向预压力)，此径向吸力仅是用来使可动》兹if各部件相对于导f兹轴的滑动能更为顺畅。请参阅图1A及图1B，在日本专利公开第2005-128405号中披露有一种 已知镜头驱动装置l，其通过使用特殊上下设计之上弹簧片9与下弹簧片11, 可提供镜头模块20精确的移动并减少移动时的摩擦力。上弹簧片9与下弹 簧片11亦可视为线圈15的延伸，以作为线圈15两端电流流通的导体。值 得注意的是，在镜头驱动装置1之中，上弹簧片9与下弹簧片11乃是用来 对镜头模块提供轴向预压力，以使镜头模块在线圈15通电时能够顺利定位 在某一特定位置。然而，由于镜头驱动装置1必须具有用来导磁的轭铁3， 故其整体尺寸及制造成本无法^皮有效降低。此外，在日本专利公开第2005-128392号及美国专利第6,856,469号中 所披露的镜头驱动装置亦是采用弹簧片(弹性元件)来提供轴向预压力。然而， 弹簧片(弹性元件)的制作较为不易，并且弹簧片(弹性元件)容易因受力而发 生变形，因而不利于降低镜头驱动装置的制造成本。同样地，由于弹簧片(弹 性元件)的存在，故镜头驱动装置的整体尺寸无法被有效降低。另外，在日本专利公开第2003-207708号、日本专利公开第2006-220776 号、美国专利第4,678，951号、美国专利第5,939,804号及美国专利第5,220,461 号所披露的音圈马达装置之中，永久磁石的充磁方向是与其移动方向垂直 (亦即，永久磁石是被径向充磁)。为了提高永久磁石的磁通量利用率，在永 久磁石的径向侧面会加入导磁轭铁，如此会不利于音圈马达装置的小型化。 此外，就生产角度而言，径向充磁的永久磁石虽然可以一体成型的方式来被 制作，但其小型化的制作难度高，因而需将永久磁石分成数块再组合起来， 如此又会增加生产成本。此外，在日本特开平1-196011号、中华民国专利公开第200525859号及 中华民国专利第176799号所披露的音圈马达装置之中，永久磁石的充磁方 向是与其移动方向平行(亦即，永久磁石是被轴向充》兹)。就日本特开平 1-196011号而言，永久;兹石是位于镜头模块的径向单侧面，由于永久磁石与 镜头模块之间没有尺寸重叠的地方(亦即，在永久磁石与镜头模块之间具有 气隙)，因而不利于音圈马达装置的小型化。就中华民国专利公开第 200525859号及中华民国专利第176799号而言，其具有多个永久;兹石，而线 圈是设置于多个永久i兹石与导义兹扼铁之间。如上所述，将多个永久磁石组装 在一起除了会增加生产成本外，尚还会导致组装误差，因而不利于产品的一致性。再者，由于线圈是设置于永久磁石与导磁轭铁之间，故在永久磁石与 线圈之间以及在导磁轭铁与线圈之间分别会具有气隙。如上所述，这些气隙 的存在亦会不利于音圈马达装置的小型化。此夕卜，在日本专利公开第2005-250086号及日本专利公开第2005-141188 号所披露的音圈马达装置之中，线圈与轴向充磁的永久磁石是上下配置，-而永久磁石会产生封闭的磁力线路径。虽然永久磁石所提供的磁力线会垂直 通过线圈，但通过线圈的磁力线的强度会与线圈和永久磁石间的距离的平方 成反比。也就是说，依电磁音圏原理所产生的作用力会随着线圈和永久磁石 间的距离的增加而快速递减(不论有无增加导》兹扼铁，此现象皆存在)。因此， 为了改善上述的问题，必须增加通过线圈的电流大小，以提升依电磁音圈原 理所产生的作用力。然而，上述的运作方式会使得音圈马达装置的耗电量及 定位控制的处理时间增加。有鉴于此，本发明的目的是要提供一种音圏马达，其可达成小型化、高 定位精度及低制造成本的功效。发明内容本发明基本上采用如下所详述的特征以为了要解决上述的问题。也就是 说，本发明适用于驱使镜头模块进行变焦移动，并且包括固定座；至少一导 引杆，连接于该固定座；线圏，连接于该固定座；安装座，以移动的方式穿 设于该导引杆之上；以及环形^1性元件，连接于该安装座，并且为该线圈所 围绕，其中，该环形；兹性元件的充石兹方向平行于该安装座及该环形》兹性元件 的移动方向，该环形石兹性元件具有第一磁极及第二》兹极，该第一磁极位于该 线圈之中，并且间隔于该线圈的底部，该第二磁极位于该线圈之外，以及该 线圏与该环形磁性元件交互作用而产生第一作用力，以驱使该安装座及该环 形石兹性元件依该环形；兹性元件的充》兹方向移动。同时，根据本发明的音圈马达，该导引杆由导磁性材料所制成。 又在本发明中，该环形磁性元件具有第一高度中心平面，该第一高度中 心平面垂直于该环形磁性元件的充磁方向，该导引杆具有第二高度中心平 面，该第二高度中心平面平行于该第一高度中心平面，并且间隔于该第一高 度中心平面，该环形》兹性元件与该导引杆相吸而产生第二作用力，以及该第 二作用力的方向与该第一作用力的方向相反。又在本发明中，还包括位置感测器，连接于该固定座，并且相对于该环 形磁性元件，用以感测该环形/磁性元件的移动。又在本发明中，还包括位置感测器及定位磁石，其中，该定位磁石连接 于该安装座，以及该位置感测器连接于该固定座，并且相对于该定位》兹石， 用以感测该定位》兹石的移动。又在本发明中，该位置感测器包括霍尔元件或》兹阻感测元件。又在本发明中，还包括位置感测器，连接于该固定座，并且相对于该安 装座，用以感测该安装座的移动。又在本发明中，该位置感测器包括光遮断器，该光遮断器具有光发射部 及光接收部，该安装座具有反射平面，该光发射部朝向该反射平面发出光线， 以及该光接收部接收经由该反射平面所反射的光线。又在本发明中，该位置感测器包括光遮断器，该光遮断器具有光发射部 及光接收部，该环形磁性元件具有反射平面，该光发射部朝向该反射平面发 出光线，以及该光接收部接收经由该反射平面所反射的光线。为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施 例并配合附图做详细说明。
图1A是显示一种已知镜头驱动装置的剖面示意图； 图1B是显示根据图1A的已知镜头驱动装置的立体分解示意图； 图2A是显示本发明的第 一 实施例的音圈马达的立体分解示意图； 图2B是显示本发明的第 一实施例的音圈马达的剖面示意图； 图3是显示根据图2B的部份构造示意图；图4是显示本发明的第一实施例的音圈马达与镜头才莫块结合的剖面示意图；图5是显示本发明的第二实施例的音圈马达的剖面示意图； 图6A是显示本发明的第三实施例的音圈马达的立体示意图； 图6B是显示根据图6A的A-A剖面示意图； 图7A是显示本发明的第四实施例的音圈马达的部份立体示意图； 图7B是显示才艮据图7A的前4见示意图；图8A是显示本发明的第五实施例的音圈马达的部份立体示意图；图8B是显示根据图8A的前视示意图；图9是显示本发明的第六实施例的音圈马达的部份前视示意图； 图IO是显示本发明的第七实施例的音圈马达的剖面示意图。 附图标记说明以及1 镜头驱动装置 7~镜头承座 11 下弹簧片 20~1竟头100、 100'、 100"、 100'110、 610 固定座125 导》兹片140、 640~安装座142、 153 反射平151、 651~第一磁极160、 161 位置感测器161b 光接收部630 第一线圈F, 第一作用力F广第三作用力H广第一高度中心平面H广第三高度中心平面0 光轴3~轭铁9 上弹簧片15~线圏100，，，，、 200、 600 音圈马达 120、 620~导引杆 130~线圈 141~透孔150、 650 环形》兹性元件152、 652~第二磁极161a 光发射部170~定<立;兹石635 第二线圏F广第二作用力F广第四作用力H广第二高度中心平面L 镜头模块具体实施方式
兹配合图式说明本发明的优选实施例。 第一实施例请参阅图2A及图2B,本实施例的音圈马达100可应用于驱使相机的镜 头模块进行变焦移动，并且主要包括有固定座110、两相对导引杆120、线 圈130、安装座140及环形磁性元件150,其中，固定座110、导引杆120 及线圈130可视为音圈马达100的固定部件，而安装座140及环形石兹性元件 150可^L为音圈马达100的移动部件。两导引杆120皆是连接于固定座110。在此，两导引杆120皆是由导》兹 性材料所制成(或是其中导引杆120是由导磁性材料所制成)，并且两导引 杆120具有同第二高度中心平面H2，如图2B所示。线圈130是连接于固定座110。安装座140是以移动的方式穿设于两导引杆120之上。更详细的来说， 如图2A所示，安装座140具有多个透孔141，而两导引杆120则是穿设于 透孔141之中。也就是说，安装座140是通过其透孔141来穿设于两导引杆 120之上。此外，安装座140可用来安装或承载镜头模块(未显示)。仍如图2B所示，环形》兹性元件150是连接于安装座140,并且环形;兹 性元件150是被线圈130所围绕。特别的是，环形磁性元件150的充磁方向 是平行于安装座140及环形^兹性元件150的移动方向，亦即，环形i兹性元件 150是被轴向充磁，而非被径向充磁。此外，环形磁性元件150具有第一磁 极151、第二磁极152及第一高度中心平面H"第一磁极(例如N极)151是 位于线圈130之中，并且第一磁极151是间隔于线圈130的底部。第二磁极 (例如S极)152是位于线圈130之外，亦即，第二磁极152是位于线圈130 之上方。第一高度中心平面Hi是垂直于环形磁性元件150的充磁方向。在 此，导引杆120的第二高度中心平面H2是平行且间隔于环形磁性元件150 的第一高度中心平面H"此外，在本实施例中，环形磁性元件150可以是磁 石。如上所述，仍如图2B所示，环形磁性元件150所提供的封闭磁力线会 垂直通过线圈130。当线圈130被通入电流时，根据电磁音圈原理，线圈130 会与环形磁性元件150所提供的磁力线交互作用产生第一作用力F!,而此第 一作用力Fi可驱^f吏安装座140及环形石兹性元件150依环形；兹性元件150的充 磁方向移动。在此，第一作用力Fi的大小与线圈130的绕线匝数/电流强度/ 尺寸、环形-兹性元件150的充磁强度/尺寸、第一;兹极151间隔于线圏130 的底部的距离、以及环形磁性元件150与线圈130之间的气隙大小等有直接 关系。举例来说，在线圈130与环形磁性元件150的尺寸固定且对线圈130 通入特定强度电流的情形下，当第一磁极151间隔于线圈130的底部的距离 不同时，依电磁音圈原理所产生的第一作用力F,也会不同。根据实验结果， 当第一磁极151间隔于线圏130的底部的距离位于某一范围内时，依电磁音 圈原理所产生的第一作用力F!会很均匀且最大(亦即，石兹通量利用性最佳)，而可被运用来进行精密定位。在另一方面，就环形磁性元件150与导引杆120之间的^兹路结构而言，环形磁性元件150与导引杆120可构成预压力产生装置。更详细的来说，如 图3所示，由于两导引杆120是由导磁性材料所制成(或是其中导引杆120 是由导磁性材料所制成)以及第二高度中心平面H2是平行且间隔于第一高 度中心平面H,，故环形石兹性元件150会与导引杆120相吸而产生第二作用力 F2(亦即，与环形磁性元件150的充磁方向平行的轴向预压力)。在此实施例 中，环形磁性元件150与导引杆120可构成预压力产生装置，但是单独就此 预压力产生装置而言，环形磁性元件150亦可由非环形的磁性元件所取代， 如圆盘状的永久磁石等，其预压力产生原理一样，在此省略。值得注意的是， 第二作用力F2的方向是与第一作用力F!的方向相反。当环形磁性元件150 往其充磁方向移动而使得第一高度中心平面Hi与第二高度中心平面H2之间 的距离变大时，第二作用力(轴向预压力)F2亦会变大。在此，第二作用力(轴 向预压力)F2是用来使音圈马达100回复定位的预压力，亦即，第二作用力(轴 向预压力)F2可与依电磁音圈原理所产生的第一作用力F,平衡，因而可使音 圈马达100的安装座140及环形磁性元件150定位于特定位置。此外，由于 导引杆120具有导磁性，故其亦可兼具导磁轭铁的作用，因而可使得线圈130 与环形^磁性元件150之间因电》兹音圈作用所产生的第一作用力Fi变大。在将音圈马达IOO应用于驱使相机的镜头模块L进行变焦移动时，其结 构可如图4所示。镜头模块L可被安装座140所承载，并且镜头模块L具有 光轴0。环形磁性元件150的充磁方向即为平行于光轴O的方向。环形磁性 元件150所提供的封闭磁力线会垂直通过导电的线圈130。此时，依电磁音 圈原理会产生平行于光轴O的第一作用力Fp而第一作用力F,会驱使镜头 模块L、安装座140及环形/磁性元件150沿光轴0方向(或环形磁性元件150 的充磁方向)移动。同时，环形磁性元件150会与导引杆120相吸而产生与 光轴O方向平行且与第一作用力Ft的方向相反的第二作用力(轴向预压力) F2。如上所述，利用第一作用力F,与第二作用力(轴向预压力)F2的平衡，即 可使得镜头模块L沿光轴O移动与定位，进而可达成镜头模块L的变焦或 对焦功能。此外，当线圏130内停止通电时，第一作用力F!会消失，而镜头 模块L、安装座140及环形磁性元件150即会因第二作用力(轴向预压力)F2 的故而返回至其原始位置处。此外，值得注意的是，环形磁性元件150并不局限于圆环形的构造。换言之，为了提升环形磁性元件150与线圈130之间的电磁音圈作用力，环形 磁性元件150亦可以具有非圆环形的几何构造，以增加其与线圈130之间的 电》兹音圈作用面积。 第二实施例在本实施例中，与第一实施例相同的元件均标示以相同的符号。 请参阅图5，本实施例的音圈马达200亦可应用于驱使相机的镜头模块 进行变焦移动，并且主要包括有固定座110、两相对导引杆120、导磁片125、 线圈130、安装座140及环形磁性元件150，其中，固定座110、导引杆120、 导磁片125及线圈130可视为音圈马达200的固定部件，-而安装座140及 环形》兹性元件150可^L为音圈马达200的移动部件。在本实施例中，依电磁音圈原理所产生的第一作用力F,与第一实施例相 同，故在此省略其说明。导引杆120在本实施例中是由不导磁的材料所制成。 在此，导引杆120可与固定座HO—体射出成型。导磁片125具有第三高度 中心平面H3。在另一方面，就环形磁性元件150与导磁片125之间的磁路结 构而言，环形磁性元件150与导磁片125可构成预压力产生装置。更详细的 来说，由于导磁片125是由导磁性材料所制成以及第三高度中心平面H3是 平行且间隔于第一高度中心平面HP故环形磁性元件150会与导磁片125 相吸而产生第三作用力F3 (亦即，与环形^兹性元件150的充^f兹方向平^"的轴 向预压力)。值得注意的是，第三作用力F3的方向是与第一作用力Fi的方向 相反。当环形磁性元件150往其充磁方向移动而使得第一高度中心平面Hi 与第三高度中心平面H3之间的距离变大时，第三作用力(轴向预压力)F3亦 会变大。在此，第三作用力(轴向预压力)F3是用来使音圈马达200回复定位的预压力，亦即，第三作用力(轴向预压力)F3可与依电;兹音圈原理所产生的第一作用力Fi平衡，因而可使音圈马达200的安装座140及环形磁性元件 150定位于特定位置。至于本实施例的其他元件构造、特征或运作方式均与第一实施例相同， 故为了使本案的说明书内容能更清晰易懂起见，在此省略其重复的说明。另外导磁片125与环形磁性元件150之间亦有径向磁吸力F4存在，使得 移动部件透过安装座140的透孔141来移动于导引杆120之上时，透孔141 会因为径向磁吸力F4而紧靠着导引杆120,可使得安装座140的移动更平顺，因而可减低安装座140移动过程中的偏摆现象。 第三实施例在本实施例中，与第 一实施例相同的元件均标示以相同的符号。请参阅图6A及图6B，本实施例的音圈马达100，亦可应用于驱使相机的 镜头模块进行变焦移动。特别的是，音圈马达100，包括有位置感测器160。 位置感测器160是连接于固定座110，并且位置感测器160是相对于环形-兹 性元件150。在本实施例中，位置感测器160可以是霍尔元件或^f兹阻感测元件。至于本实施例的其他元件构造、特征或运作方式均与第一实施例相同， 故为了使本案的说明书内容能更清晰易懂起见，在此省略其重复的说明。当安装座140及环形/磁性元件150依环形^兹性元件150的充^兹方向移动 时，位置感测器(霍尔元件或磁阻感测元件)160会感应音圈马达IOO，中的某 一固定点处的环形磁性元件150的(漏)磁场强度。在此，某一固定点处的环 形》兹性元件150的(漏)》兹场强度与环形》兹性元件150的位移有一定的关系存 在。通过将位置感测器160与定位控制器(未显示)结合，即可进行闭回路定 位控制，进而得以控制安装座140及环形磁性元件150的移动位置。此外，在本实施例中，导引杆120亦可以选择性地是由不导磁的材料所 制成。同样地，导引杆120可与固定座IIO—体射出成型。第四实施例在本实施例中，与第一实施例相同的元件均标示以相同的符号。请参阅图7A及图7B,本实施例的音圏马达IOO"亦可应用于驱使相机 的镜头模块进行变焦移动。特别的是，音圈马达100"包括有位置感测器160 及定位磁石170。定位磁石170是连接于安装座140。位置感测器160是连 接于固定座IIO，并且位置感测器160是相对于定位石兹石170。在本实施例 中，位置感测器160可以是霍尔元件或磁阻感测元件。至于本实施例的其他元件构造、特征或运作方式均与第 一 实施例相同， 故为了使本案的说明书内容能更清晰易懂起见，在此省略其重复的说明。当安装座140及环形磁性元件150依环形磁性元件150的充磁方向移动 时，位置感测器(霍尔元件或^f兹阻感测元件)160会感应音圈马达IOO"中的某 一固定点处的定位磁石170的(漏)磁场强度。在此，某一固定点处的定位磁 石170的(漏)磁场强度与定位磁石170的位移有一定的关系存在。通过将位置感测器160与定位控制器(未显示)结合，即可进行闭回路定位控制，进而得以控制安装座140及环形磁性元件150的移动位置。 第五实施例在本实施例中，与第一实施例相同的元件均标示以相同的符号。请参阅图8A及图8B，本实施例的音圈马达100"，亦可应用于驱使相机 的镜头模块进行变焦移动。特别的是,音圈马达IOO"，包括有位置感测器161。 位置感测器161是连接于固定座110，并且位置感测器161是相对于安装座 140。在本实施例中，位置感测器161可以是光遮断器，并且具有光发射部 161a及光接收部161b,而安装座140具有反射平面142。至于本实施例的其他元件构造、特征或运作方式均与第一实施例相同， 故为了使本案的说明书内容能更清晰易懂起见，在此省略其重复的说明。位置感测器161的光发射部161a会朝向安装座140的反射平面142发 出光线，而位置感测器161的光接收部161b则会接收经由反射平面142所 反射的光线。当安装座140及环形石兹性元件150依环形；兹性元件150的充;兹方向移动 时，由位置感测器161的光接收部161b所接收到的反射光线的量与安装座 140的位移有一定的关系存在。通过将位置感测器161与定位控制器(未显示) 结合，即可进行闭回路定位控制，进而得以控制安装座140及环形磁性元件 150的移动位置。第六实施例在本实施例中，与第 一 实施例相同的元件均标示以相同的符号。请参阅图9,本实施例的音圈马达IOO""亦可应用于驱使相机的镜头模 块进行变焦移动。特别的是，音圈马达IOO""包括有位置感测器161。位置 感测器161是连接于固定座110,并且位置感测器161是相对于环形石兹性元 件150。在本实施例中，位置感测器161可以是光遮断器，并且具有光发射 部161a及光4妄收部161b,而环形石兹性元件150具有反射平面153。至于本实施例的其他元件构造、特征或运作方式均与第一实施例相同， 故为了使本案的说明书内容能更清晰易懂起见，在此省略其重复的说明。位置感测器161的光发射部161a会朝向环形磁性元件150的反射平面 153发出光线，而位置感测器161的光接收部161b则会接收经由反射平面 153所反射的光线。当安装座140及环形^t性元件150依环形石兹性元件150的充》兹方向移动 时，由位置感测器161的光接收部161b所接收到的反射光线的量与环形磁 性元件150的位移有一定的关系存在。通过将位置感测器161与定位控制器 (未显示)结合，即可进行闭回路定位控制，进而得以控制安装座140及环形 磁性元件150的移动位置。第七实施例请参阅图10,本实施例的音圈马达600亦可应用于驱使相机的镜头模块 进行变焦移动，并且主要包括有固定座610、两相对导引杆620、第一线圈 630、第二线圈635、安装座640及环形/兹性元件650,其中，固定座610、 导引杆620、第 一线圈630及第二线圈635可视为音圈马达600的固定部件， -而安装座640及环形-兹性元件650可视为音圈马达600的移动部件。两导引杆620皆是连接于固定座610。在此，两导引杆620皆是由导磁 性材料所制成(或是其中一导引杆620是由导^f兹性材料所制成)，并且两导 引杆620具有同第二高度中心平面H2。第一线圈630是连接于固定座610。第二线圈635是连接于第一线圈630，并且第二线圈635是位于第一线 圈630之上。值得注意的是，第一线圈630的中心轴是与第二线圈635的中 心轴重合。此外，在本实施例中，第一线圈630的尺寸是与第二线圈635的 尺寸相同。安装座640是以移动的方式穿设于两导引杆620之上，其可用来安装或 承载镜头模块(未显示)。环形》兹性元件650是连接于安装座640，并且环形》兹性元件650是被第 一线圈630及第二线圈635所围绕。特别的是，环形磁性元件650的充磁方 向是平行于安装座640及环形磁性元件650的移动方向，或者换句话说，环 形磁性元件650是被轴向充磁，而非被径向充》兹。此外，环形磁性元件650 具有第 一磁极651 、第二磁极652及第 一 高度中心平面H,。第 一磁极(例如N 极)651是位于第一线圈630之中，并且第一石兹极651是间隔于第一线圈630 的底部。第二磁极(例如S极)652是位于第二线圈635之中。第一高度中心 平面H,是垂直于环形石兹性元件650的充磁方向。在此，导引杆620的第二 高度中心平面H2是平行且间隔于环形;兹性元件650的第一高度中心平面H!。 同样地，在本实施例中，环形》兹性元件650可以是永久》兹石。仍如图IO所示，环形磁性元件650所提供的封闭磁力线会垂直通过第 一线圈630及第二线圈635。当第一线圏630及第二线圈635分别被通入不 同方向的电流时，根据电;兹音圈原理，第一线圈630及第二线圈635会同时 与环形磁性元件650所提供的磁力线交互作用而产生合成的第一作用力Fp 而此第一作用力F,可驱使安装座640及环形^兹性元件650依环形磁性元件 650的充^f兹方向移动。如上所述，由于本实施例所采用的第一线圈630及第 二线圈635可完全充份利用环形磁性元件650所提供的磁力线或磁通量，故 可大幅提升第 一作用力F！的大小。同样地，就环形磁性元件650与导引杆620之间的-兹路结构而言，环形 磁性元件650与导引杆620亦构成预压力产生装置。更详细的来说，由于两 导引杆620是由导磁性材料所制成(或是其中一导引杆620是由导》兹性材料 所制成)以及第二高度中心平面H2是平行且间隔于第一高度中心平面H!， 故环形/磁性元件650会与导引杆620相吸而产生第二作用力F2 (亦即，与环 形磁性元件650的充磁方向平行的轴向预压力)。值得注意的是，第二作用 力F2的方向是与第一作用力F,的方向相反。当环形磁性元件650往其充磁方向移动而使得第一高度中心平面H!与第二高度中心平面H2之间的距离变 大时，第二作用力(轴向预压力)F2亦会变大。在此，第二作用力(轴向预压力) F2是用来使音圈马达600回复定位的预压力，亦即，第二作用力(轴向预压 力)F2可与依电磁音圈原理所产生的第一作用力F,平衡，因而可使得音圈马 达600的安装座640及环形磁性元件650定位于特定位置。此外，由于导引 杆620具有导磁性，故其亦可兼具导磁轭铁的作用，因而可使得第一线圈 630、第二线圈635与环形磁性元件650之间因电磁音圈作用所产生的合成 的第一作用力Fi变大。此外，当第一线圈630及第二线圈635内停止通电时，第一作用力F, 会消失，而安装座640及环形磁性元件650即会因第二作用力(轴向预压力)F2 的故而返回至其原始位置处。同样地，环形磁性元件650并不局限于圆环形的构造。换言之，为了提 升环形磁性元件650与第一线圈630及第二线圈635之间的电磁音圈作用力， 环形^l性元件650亦可以具有非圓环形的几何构造，以增加其与第一线圈 630及第二线圏635之间的电^兹音圏作用面积。如同第三实施例，本实施例通过位置感测器(未显示)与定位控制器(未显示)结合，即可进行闭回路定位控制，进而得以控制安装座640及环形-兹性元件650的移动位置。此外，在本实施例中，导引杆620亦可以选择性地是由不导磁的材料所 制成。同样地，导引杆620可与固定座610—体射出成型。综上所述，本发明所披露的音圈马达具有下列的优点(1) 本发明的音圈马达利用导磁的导引杆与环形磁性元件之间的中心高 度差来提供轴向预压力，而不若已知采用弹性元件来提供回复弹力的方式， 因而可缩减音圈马达的整体尺寸及制造成本。(2) 本发明的音圈马达仅采用一个轴向充磁的环形磁性元件，其可一体 成型被制造。因此，已知多个磁石组装在一起的累积公差及生产成本过高的 问题即可被避免。(3) 在本发明的音圈马达之中，移动部件与固定部件之间只有一个气隙 存在(亦即，仅在环形磁性元件与线圈之间具有气隙)，如此一来，音圈马达 的体积即可有效被缩小。(4) 由于本发明的音圈马达在不加入导磁轭铁的情况下即能产生足够的 音圈力，故其可省略导磁轭铁所占的体积与成本。虽然本发明已以优选实施例披露于上，然其并非用以限定本发明，本领 域普通技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润 饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的为准。
权利要求
1.一种音圈马达，包括；固定座；至少一导引杆，连接于该固定座；线圈，连接于该固定座；安装座，以移动的方式穿设于该导引杆之上；以及环形磁性元件，连接于该安装座，并且为该线圈所围绕，其中，该环形磁性元件的充磁方向平行于该安装座及该环形磁性元件的移动方向，该环形磁性元件具有第一磁极及第二磁极，该第一磁极位于该线圈之中，并且间隔于该线圈的底部，该第二磁极位于该线圈之外，以及该线圈与该环形磁性元件交互作用而产生第一作用力，以驱使该安装座及该环形磁性元件依该环形磁性元件的充磁方向移动。
2. 如权利要求1所述的音圈马达，其中，该导引杆由导磁性材料所制成。
3. 如权利要求2所述的音圈马达，其中，该环形磁性元件具有第一高度 中心平面，该第一高度中心平面垂直于该环形磁性元件的充磁方向，该导引 杆具有第二高度中心平面，该第二高度中心平面平行于该第一高度中心平 面，并且间隔于该第一高度中心平面，该环形磁性元件与该导引杆相吸而产 生第二作用力，以及该第二作用力的方向与该第一作用力的方向相反。
4. 如权利要求1所述的音圈马达，还包括导^f兹片，连接于该固定座。
5. 如权利要求4所述的音圈马达，其中，该环形磁性元件具有第一高度 中心平面，该第一高度中心平面垂直于该环形石兹性元件的充磁方向，该导^兹 片具有第三高度中心平面，该第三高度中心平面平行于该第一高度中心平 面，并且间隔于该第一高度中心平面，该环形/磁性元件与该导;兹片相吸而产 生第三作用力，以及该第三作用力的方向与该第一作用力的方向相反。
6. 如权利要求1所述的音圈马达，其中，该导引杆由不导磁性材料所制成。
7. 如权利要求6所述的音圏马达，其中，该导引杆与该固定座一体射出 成型。
8. 如权利要求1所述的音圈马达，还包括位置感测器，连接于该固定座， 并且相对于该环形磁性元件，用以感测该环形磁性元件的移动。
9. 如权利要求8所述的音圈马达，其中，该位置感测器包括霍尔元件或/磁阻感测元件。
10. 如权利要求1所述的音圈马达，还包括位置感测器及定位磁石，其中， 该定位磁石连接于该安装座，以及该位置感测器连接于该固定座，并且相对 于该定位i兹石，用以感测该定位/磁石的移动。
11. 如权利要求IO所述的音圏马达，其中，该位置感测器包括霍尔元件 或》兹阻感测元件。
12. 如权利要求1所述的音圈马达，还包括位置感测器，连接于该固定座， 并且相对于该安装座，用以感测该安装座的移动。
13. 如权利要求12所述的音圈马达，其中，该位置感测器包括光遮断器， 该光遮断器具有光发射部及光接收部，该安装座具有反射平面，该光发射部 朝向该反射平面发出光线，以及该光接收部接收经由该反射平面所反射的光 线。
14. 如权利要求8所述的音圈马达，其中，该位置感测器包括光遮断器， 该光遮断器具有光发射部及光接收部，该环形一磁性元件具有反射平面，该光 发射部朝向该反射平面发出光线，以及该光接收部接收经由该反射平面所反射的光线。
15. —种音圈马达，包括； 固定座；至少一导引杆，连接于该固定座； 第一线圈，连接于该固定座；第二线圈，连接于该第一线圈，并且位于该第一线圈之上，其中，该第 一线圈的中心轴与该第二线圈的中心轴重合；安装座，以移动的方式穿设于该导引杆之上；以及环形磁性元件，连接于该安装座，并且为该第一线圈及该第二线圈所围 绕，其中，该环形磁性元件的充磁方向平行于该安装座及该环形磁性元件的 移动方向，该环形磁性元件具有第 一磁极及第二磁极，该第 一磁极位于该第 一线圈之中，并且间隔于该第一线圈的底部，该第二萄t极位于该第二线圈之 中，以及当该第一线圈及该第二线圈分别被通入不同方向的电流时，该第一 线圈及该第二线圈与该环形^磁性元件交互作用而产生第一作用力，以驱使该 安装座及该环形磁性元件依该环形磁性元件的充磁方向移动。
16. 如权利要求15所述的音圈马达，其中，该导引杆由导磁性材料所制成。
17. 如权利要求16所述的音圈马达，其中，该环形-兹性元件具有第一高 度中心平面，该第一高度中心平面垂直于该环形磁性元件的充磁方向，该导引杆具有第二高度中心平面，该第二高度中心平面平行于该第一高度中心平 面，并且间隔于该第一高度中心平面，该环形磁性元件与该导引杆相吸而产 生第二作用力，以及该第二作用力的方向与该第一作用力的方向相反。
18. 如权利要求15所述的音圈马达，其中，该第一线圈的尺寸与该第二 线圈的尺寸相同。
19. 如权利要求15所述的音圈马达，其中，该导引杆由不导磁性材料所 制成。
20. 如权利要求19所述的音圈马达，其中，该导引杆与该固定座一体射 出成型。
21. —种预压力产生装置，包括；》兹性元件，其中，该》兹性元件的充-兹方向平行于该石兹性元件的移动方向， 该磁性元件具有第一高度中心平面，以及该第一高度中心平面垂直于该磁性 元件的充》兹方向；以及导引杆，由导磁性材料所制成，其中，该导引杆具有第二高度中心平面， 该第二高度中心平面平行于该第一高度中心平面，并且间隔于该第一高度中 心平面，以及该》兹性元件与该导引杆相吸而产生预压力。
22. —种预压力产生装置，包括；磁性元件，其中，该磁性元件的充磁方向平行于该磁性元件的移动方向， 该磁性元件具有第一高度中心平面，以及该第一高度中心平面垂直于该磁性 元件的充;兹方向；以及导磁片，由导磁性材料所制成，其中，该导磁片具有第三高度中心平面， 该第三高度中心平面平行于该第一高度中心平面，并且间隔于该第一高度中 心平面，以及该》兹性元件与该导-兹片相吸而产生预压力。
全文摘要
本发明公开了一种音圈马达和预压力产生装置。一种音圈马达，包括固定座、导引杆、线圈、安装座及环形磁性元件。导引杆连接于固定座。线圈连接于固定座。安装座以移动的方式穿设于导引杆之上。环形磁性元件连接于安装座，并且为线圈所围绕。环形磁性元件的充磁方向平行于安装座及环形磁性元件的移动方向。环形磁性元件具有第一磁极及第二磁极。第一磁极位于线圈之中，并且间隔于线圈的底部。第二磁极位于线圈之外。线圈与环形磁性元件交互作用而产生第一作用力，以驱使安装座及环形磁性元件依环形磁性元件的充磁方向移动。
文档编号H02K33/18GK101335479SQ20071012707
公开日2008年12月31日 申请日期2007年6月28日 优先权日2007年6月28日
发明者刘建圣, 张裕修, 林柏衡, 柯顺升, 王雍行, 蔡孟哲 申请人:财团法人工业技术研究院