具有重力补偿功能的音圈电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有重力补偿功能的音圈电机。
【背景技术】
[0002] 音圈电机因其结构简单、体积小、高响应速度、高精度等特点，被广泛应用在光刻 机中的短行程微动单元中。
[0003] 现有技术中的音圈电机，请参考图1至图3，多采用线圈2独立于磁铁3和背铁la、 lb的结构，且当电机垂向出力时，电机没有对负载的重力补偿功能，在一定程度上增加了电 机发热。
[0004] 图1是一种传统音圈电机三维结构，其剖面图如图2所示，其电磁结构包括：磁铁 3,与磁铁3固连的背铁la和lb(属导磁材料），以及处在磁铁3和两背铁la和lb之间的 线圈2。其二维剖面图及磁路分布如图3所示，图中粗箭头4表示磁铁3的充磁方向，细箭 头5表示背铁la和lb内部的磁路走向。磁铁3的充磁方向与两个背铁la和lb的内部磁 路分布构成了径向闭合的磁回路，磁铁3的外壁与外围背铁la和lb内壁之间的气隙磁场 方向是径向向外的。图中的Θ代表电流流向垂直纸面向外，?表示电流流向垂直纸面向里， 当线圈2通入如图3中所示方向的电流时，线圈2会受到垂直向上（Z轴正向）的作用力； 当通入与图3中所示方向相反的电流时，线圈2会受到垂直向下的作用力。
【发明内容】
[0005] 本发明提供具有重力补偿功能的音圈电机，对负载进行重力补偿，进而减小电机 发热。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供一种具有重力补偿功能的音圈电机，包括
[0007] 筒型背铁；
[0008] 置于所述筒型背铁内的磁钢组件；以及
[0009] 置于所述筒型背铁内侧及所述磁钢组件外侧之间的线圈，所述线圈与所述磁钢组 件之间可相对运动；
[0010] 所述筒型背铁内的磁通饱和度沿所述音圈电机轴向变化。
[0011] 较佳地，所述筒型背铁一端厚度大于另一端厚度。
[0012] 较佳地，所述筒型背铁内径相同，所述筒型背铁沿所述音圈电机轴向的剖面呈阶 梯状。
[0013] 较佳地，所述筒型背铁内径相同，所述筒型背铁沿所述音圈电机轴向的剖面呈向 所述音圈电机轴线凹陷状。
[0014] 较佳地，所述筒型背铁内径相同，所述筒型背铁沿所述音圈电机轴向的剖面呈梯 形状。
[0015] 较佳地，所述筒型背铁由多个硅钢片沿一周线方向叠压而成。
[0016] 较佳地，所述线圈为两组,且两组线圈之间互不接触。
[0017] 较佳地，所述两组线圈分别为第一线圈和第二线圈，所述第一线圈的一端面与所 述筒型背铁的一端面平齐，所述第二线圈的一端面低于所述筒型背铁的另一端面。
[0018] 较佳地，所述磁钢组件包括中心背铁、套设于所述中心背铁两端的两个筒型磁铁。
[0019] 较佳地，所述磁钢组件包括中心背铁、套设于所述中心背铁上的筒型磁铁。
[0020] 较佳地，所述的筒型磁铁的位置与所述线圈的位置一一对应。
[0021] 较佳地，所述中心背铁中设有一沿所述音圈电机轴向贯穿整个中心背铁的圆柱形 孔。
[0022] 较佳地，所述磁钢组件包括中心磁铁、两个第一背铁以及两个充磁方向相反的筒 型磁铁，所述两个第一背铁与所述中心磁铁的两端固连，所述两个筒型磁铁分别套设于所 述两个第一背铁。
[0023] 较佳地，所述两个筒型磁铁的位置与所述两组线圈的位置一一对应。
[0024] 较佳地，所述中心磁铁以及两个第一背铁中设有沿音圈电机轴向贯穿的圆柱形 孔。
[0025] 较佳地，所述磁钢组件包括中心磁铁和固定于所述中心磁铁两端的两背铁。
[0026] 较佳地，所述两背铁的位置与所述两组线圈的位置一一对应。
[0027] 较佳地，所述中心磁铁和两个背铁中设有沿音圈电机轴向贯穿的圆柱形孔。
[0028] 较佳地，所述筒型背铁、两组线圈沿音圈电机轴向的长度关系如下：
[0029] 2Hrall+Hair<Hiron，其中，Η_为筒型背铁沿轴向的长度，Hrall为每一组线圈沿音圈 电机轴向的长度，为两组线圈之间沿音圈电机轴向的间距。
[0030] 较佳地，筒型背铁由两个内外径均相同的第一部分与第二部分沿所述音圈电机轴 向堆叠而成，且第一部分磁导率不等于第二部分磁导率。
[0031] 较佳地，所述筒型背铁沿其径向的剖面为圆形或长方形。
[0032] 本发明还提供了一种具有重力补偿功能的音圈电机，包括：
[0033] 两个板型背铁，
[0034] 置于所述两个板型背铁内的磁钢组件；以及
[0035] 设置在所述板型背铁与所述磁钢组件之间的线圈，所述线圈与所述磁钢组件可相 对移动；
[0036] 所述两个板型背铁的磁通饱和度沿所述音圈电机轴向变化。
[0037] 较佳地，所述两个板型背铁沿所述音圈电机轴向厚度分布为：所述板型背铁一端 厚度大于另一端厚度。
[0038] 较佳地，所述两个板型背铁的内侧面均为平面，板型背铁沿所述音圈电机轴向的 剖面呈阶梯状，所述剖面与所述板型背铁内侧面所在平面相交。
[0039] 较佳地，所述两个板型背铁的内侧面为平面，所述板型背铁沿所述音圈电机轴向 的剖面呈向所述音圈电机轴线凹陷状，所述剖面与所述板型背铁内侧面所在平面相交。
[0040] 较佳地，所述两个板型背铁的内侧面为平面，所述板型背铁沿所述音圈电机轴向 的剖面呈梯形状。
[0041] 较佳地，所述两个板型背铁均为平板型背铁，且每一平板型背铁均由第一部分与 第二部分沿所述音圈电机轴向堆叠而成，且第一部分磁导率不等于第二部分磁导率。
[0042] 较佳地，所述线圈为两组，所述磁钢组件包括中心背铁以及设于所述中心背铁两 端的两个充磁方向相反的磁铁组件。
[0043] 较佳地，所述两个磁铁组件分别由两个充磁方向相反的磁铁组成。
[0044] 较佳地，所述两个板型背铁分别由多个导磁片状材料叠压而成。
[0045] 本发明还提供了一种具有重力补偿功能的音圈电机，包括：
[0046] 外部背铁；
[0047] 磁钢组件，设置于外部背铁内；以及
[0048] 线圈，设置于所述外部背铁与所述磁钢组件之间，所述线圈与所述磁钢组件可相 对移动；
[0049] 所述外部背铁的磁通饱和度沿所述音圈电机轴向变化。
[0050] 较佳地，外部背铁为筒型背铁。所述筒型背铁一端厚度大于另一端厚度。
[0051] 较佳地，所述筒型背铁沿所述音圈电机轴向的剖面呈阶梯状。
[0052] 较佳地，所述筒型背铁沿所述音圈电机轴向的剖面呈向所述音圈电机轴线凹陷 状。
[0053] 较佳地，所述筒型背铁沿所述音圈电机轴向的剖面呈倒梯形。
[0054] 较佳地，所述筒型背铁由两个内外径均相同的第一部分与第二部分沿所述音圈电 机轴向堆叠而成，且第一部分磁导率不等于第二部分磁导率。
[0055] 较佳地，所述外部背铁由两个板型背铁组成。
[0056] 较佳地，所述两个板型背铁沿所述音圈电机轴向厚度分布为：所述板型背铁一端 厚度大于另一端厚度。
[0057] 较佳地，所述板型背铁沿所述音圈电机轴向的剖面呈阶梯状，所述剖面与所述板 型背铁内侧面所在平面相交。
[0058] 较佳地，所述板型背铁沿所述音圈电机轴向的剖面呈向所述音圈电机轴线凹陷 状，所述剖面与所述板型背铁内侧面所在平面相交。
[0059] 较佳地，所述板型背铁沿所述音圈电机轴向的剖面呈梯形状，所述剖面与所述板 型背铁内侧面所在平面相交。
[0060] 较佳地，所述两个板型背铁均为平板型背铁，且每一平板型背铁均由第一部分与 第二部分沿所述音圈电机轴向堆叠而成，且第一部分磁导率不等于第二部分磁导率。
[0061] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0062] 1.本发明通过设置磁通饱和度沿音圈电机轴向（电机轴向为图中的Z向，该方向 与重力方向基本一致）由小变大的外部背铁，根据磁铁本身的特性，使电机具有一个相对 稳定地向上（反重力方向）的作用力，以此作为重力补偿，进而减小电机发热；
[0063] 2.在电机出力不变的情况下，径向（图中X向和Y向）尺寸可以做得更小，提高空 间利用率；
[0064] 3.线圈可固定于外部背铁的内侧面，有利于线圈的散热；
[0065] 4.第一线圈的一端面与所述筒型背铁的一端面平齐，所述第二线圈的一端面低于 所述筒型背铁的另一端面，即在整个行程范围内，线圈始终处于外部背铁内部，与现有技术 中的线圈裸露于背铁外部相比，本发明可以有效保护线圈，延长其使用寿命。
【附图说明】
[0066] 图1为传统音圈电机的三维结构示意图；
[0067] 图2为图1的剖视图；
[0068] 图3为图1所示传统音圈电机的二维剖面及磁路分布图；
[0069] 图4为本发明实施例1的具有重力补偿功能的音圈电机的结构示意图；
[0070] 图5为图4的剖视图；
[0071] 图6为图4的爆炸图；<