集成式音圈电机模组的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种集成式音圈电机模组，适合高速定位机械手末端负载的驱动，特别适合半导体设备的点胶、装片等末端负载小的场合应用。它包括一体式定子基座、磁铁、一体式动子载板、线圈、直线导轨、光栅尺、编码器读头、编码器读头固定座。通过把底座与音圈电机的定子设计为一体，即磁铁、导轨、底座安装孔、编码器读头固定座都设置在一体式定子基座上；把音圈电机的动子和运动承载台也设计为一体，即线圈、导轨、负载安装孔、光栅尺都设置在一体式动子载板上。以此方式，极大地降低了音圈电机的重量和体积，减少漏磁且提高了系统刚性。以上，使得音圈电机的快速定位性能得到大幅提升。
【专利说明】
集成式音圈电机模组
技术领域
[0001]本发明涉及音圈电机领域，特别涉及一种集成式音圈电机模组。
【背景技术】
[0002]音圈电机因为其结构简单小巧、可靠性高、能量转换效率高、响应快速、动作平滑，通常用在高加速度、高精度的场合，并且随着电机驱动技术的不断成熟，运用场合越来越广泛。上述特点使得音圈电机特别适合应用在多维驱动的机械手终端，其小巧的结构和较小的重量，使得机械手可以较高速的运作，且带来的震动较小。如上的许多场合为了进一步提高速度和产能，对音圈电机的要求越来越高，以至于目前传统的音圈电机结构无法达到使用要求。
[0003]目前音圈电机的应用通常如公开号CN204271804U所示，音圈电机分为定子和动子，动子上通常封装有线圈，定子上安装有磁铁。定子再安装到固定的底座上，底座上设置线性滑轨，线性滑轨的运动部分安装承载台，承载台再与音圈电机的动子相连接，构成音圈电机模组。音圈电机供应商通常提供上述音圈电机模组，或者更常见的是出售音圈电机的动子和定子，再由用户的工程师自行设计类似上述模组结构的机构来使用。
[0004]上述传统的结构和方法使得音圈电机存在部分不必要的运动负载，固定部件也存在一部分不必要的重量和体积。这样不仅影响了音圈电机的高速响应性能，而且对带动整个音圈电机模组运动的底层驱动系统而言也降低了速度和响应特性。其较大的体积和较慢的系统响应特点限制了音圈电机在工业上的许多应用。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有技术的不足，设计一种极为紧凑的集成式音圈电机模组，减少了音圈电机运动部件和固定部件的重量和体积，最大限度地增加音圈电机的优势，使之可应用于更极端的场合或需求，同时也避免了许多不专业的应用设计导致的系统性能下降。
[0006]本发明的技术手段是:把底座与音圈电机的定子设计为一体，即磁铁直接设置在一体式定子基座上；导轨也直接设置在一体式定子基座上；一体式定子基座还设置有用于整体固定的底座安装孔;一体式定子基座还安装有光栅尺对应的编码器读头固定座。同样的思路，把音圈电机的动子和运动承载台也设计为一体，即线圈直接嵌入或通过线圈固定座封装在一体式动子载板上，一体式动子载板上直接设置有导轨安装螺纹孔，一体式动子载板上还直接设置有用来安装负载的负载安装孔，一体式动子载板上还直接设置有光栅尺。一体式动子载板和一体式定子基座的结构即有效完成音圈定子的磁力线导通作用，也保证了线圈尽可能地接近动子承载台的负载螺纹孔的位置，极大地降低音圈电机的负载重量和整体重量，也极大地减小了整体体积，减少漏磁且提高了系统刚性，本发明的体积和重量只有传统音圈电机模组的50%左右。以上，使得音圈电机的快速定位性能得到大幅提升。
[0007]根据几种不同的音圈电机及线圈的形式，在采用上述发明特征的基础上详细设计了以下几种对应的实施例结构方案。
[0008]实施例[I]，为对应常见的U型或平板型音圈电机的方案；
[0009]实施例[2]，为对应常见的圆柱型音圈电机的方案，并给出3种不同导轨应用的实施方式；
[0010]实施例[3]，为对应常见的环形音圈电机的方案。
【附图说明】
[0011]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面对实施例描述中需要的附图做介绍，显而易见地，下面推述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造行劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他类似的实施例。
[0012]图1为本发明实施例[1]U型音圈电机实施方式的三维示意图。
[0013]图2为本发明实施例[1]U型音圈电机实施方式的爆炸图。
[0014]图3为本发明实施例[1]U型音圈电机的一体式定子基座的零件示意图。
[0015]图4为本发明实施例[1]U型音圈电机的一体式动子载板的零件示意图。
[0016]图5为本发明实施例[2]圆柱型音圈电机实施方式的三维示意图。
[0017]图6为本发明实施例[2]圆柱型音圈电机实施方式的爆炸图。
[0018]图7为本发明实施例[2]圆柱型音圈电机对称使用导轨滑块实施方式的示意图。
[0019]图8为本发明实施例[2]圆柱型音圈电机单面使用导轨滑块实施方式的示意图。
[0020]图9为本发明实施例[3]环形音圈电机的三维示意图。
[0021]图10为本发明实施例[3]环形音圈电机的爆炸图。
[0022]附图标记说明:以下为各附图中出现的标记说明
[0023]图1:101—体式定子基座、102磁铁、103—体式动子载板、104线圈、105直线导轨、106光栅尺、107编码器读头、108编码器读头固定座。
[0024]图3:301底座安装孔、302下限位梁、303下限位调节螺孔、304上限位梁、305上限位螺孔、306导轨定位边、307导轨调整顶丝孔、308导轨安装螺纹孔、309编码器读头固定座安装螺丝孔、310磁铁定位沿。
[0025]图4:401线圈固定臂、402导轨安装孔、403负载安装孔、404光栅尺安装平面。
[0026]图5:501—体式定子基座、503—体式动子载板、504线圈、506光栅尺、507编码器读头、508编码器读头固定座。
[0027]图6:502磁铁、505直线导轨、511线圈固定座、521顶面的负载安装孔、522侧面的负载安装孔、523底座安装孔、524、导轨安装螺纹孔。
[0028]图7:701直线导轨、702滑块。
[0029]图8:801导轨、802滑块、803—体式定子基座、804—体式动子载板、805、底座安装孔。
[0030]图9:901—体式定子基座、902磁铁、903—体式动子载板、904线圈、905直线导轨、906光栅尺、907编码器读头、908滑块、909定子基座端头、910负载安装孔、911、底座安装孔。
【具体实施方式】
[0031]下面参照附图详细说明本发明及几个实施例，详细阐明本发明的特征和【具体实施方式】。
[0032]市面上常见的，比较成熟的线性音圈电机以线圈与定子的外形划分，有U型结构、圆柱型结构和环形结构，本发明分别对应以上三种音圈电机的组合使用，提供了以下的几种【具体实施方式】。
[0033]第一种实施例如图1、图2、图3、图4所不的一种米用U型音圈电机的实施方式。图1为本发明实施例[1]U型音圈电机实施方式的三维示意图；图2为本发明实施例[1]U型音圈电机实施方式的爆炸图；图3为本发明实施例[1]U型音圈电机的一体式定子基座的零件示意图；图4为本发明实施例[1]U型音圈电机的一体式动子载板的零件示意图。
[0034]—体式定子基座101同时具有音圈电机定子和音圈电机模组基座的机能，其内腔表面设有用于定位的磁铁定位沿310，其内腔表面如图位置安装固定有4块方形磁铁102;其一个端面直接设置有直线导轨105;其上还设置有用于整体固定的底座安装孔301;其一个侧面还设置有用于安装编码器读头的固定座安装螺丝孔309;其上下端面还设置有用于机械限位的下限位梁302、下限位调节螺孔303、上限位梁304和上限为螺孔305。同样的思路，把音圈电机的动子和运动承载台设计为一体，即线圈104直接嵌入两个线圈固定臂401之间，并与一体式动子载板103封装为一体，其上直接设置有导轨安装螺纹孔，其前表面还直接设置有用来安装负载的负载安装孔403，其侧面还直接设置有用于安装光栅尺106的光栅尺安装平面404。一体式定子基座1I为铁磁性材料。
[0035]此U型音圈电机实施例图中所述的直线导轨105，采用的交叉滚子式直线导轨，所以在一体式定子基座101上还设置了用于定位的导轨定位边306、导轨调整顶丝孔307和导轨安装螺纹孔308，通过调节导轨调整顶丝孔307中的顶丝的顶紧扭力，再固定锁紧导轨安装螺丝，保证导轨顺滑且具有可靠的刚性和精度。导轨可选用SUS304材质。当然也可以选用如图7所示的导轨滑块方式来实施。
[0036]根据不同的应用场合，上述一体式定子基座101上的底座安装孔301可以是通孔，也可以是螺纹孔，并且可以设置在一体式定子基座101的不同位置或表面上。同样的，上述一体式动子载板103上的负载安装孔403可以是通孔，也可以是螺纹孔，并且可以设置在一体式动子载板103的不同位置或表面上。
[0037]第二种实施例如图5、图6、所不的一种米用圆柱型音圈电机的实施方式。图5为本发明实施例[2]圆柱型音圈电机实施方式的三维示意图；图6为本发明实施例[2]圆柱型音圈电机实施方式的爆炸图。
[0038]其实施的方式和原理同第一种U型音圈电机实施例一样，只是使用的是比较成熟的圆柱型音圈线圈和对应磁铁的结构方式，图中所示，一体式定子基座501、一体式动子载板503、线圈504、直线导轨505、光栅尺506、编码器读头507、编码器读头固定座508、导轨安装螺纹孔524的安装配合方式与特征与第一种实施例一样，不再重复。而由于采用圆柱式音圈，其线圈需要的固定架设计为如图的线圈固定座511，所述的线圈固定座511用来固定线圈的部位为管状结构，线圈504封装固定在线圈固定座511外侧圆柱环槽内，并通过螺丝与一体式动子载板固定为一体，达到经济实用又紧凑的目的。其可采用I块圆柱形磁铁502，其一体式动子载板503上的负载安装孔可一并设计在顶面和侧面，如顶面的负载安装孔521、侧面的负载安装孔522所示；同理，一体式定子基座501上的底座安装孔，如底座安装孔523所示，也可一并设置在其底面和多个侧面上，以方便用户选择性使用。
[0039]图7、图8提供了第二种实施例拓展的另外两种具体的实施方式，其一体式定子基座上安装有一对导轨滑块。图7、图8分别是使用I对儿对称排布的导轨滑块，以及在一个平面上并列排布的I对儿导轨滑块的实施例方式。直线导轨701、滑块702、导轨801、滑块802、一体式定子基座803、一体式动子载板804、底座安装孔805以图示位置和方式排布，用以实现本发明。结构特征同上，不再重复。
[0040]第三种实施例如图9、图10所示的一种采用环形音圈电机的实施方式。图9为本发明实施例[3]环形音圈电机的三维示意图；图10为本发明实施例[3]环形音圈电机的爆炸图。
[0041]其实施的方式和原理同第一种U型音圈电机实施例一样，只是使用的是比较成熟的环形音圈线圈和对应磁铁的结构方式，图中所示，一体式定子基座901、一体式动子载板903、线圈904、直线导轨905、光栅尺906、编码器读头907、负载安装孔910、底座安装孔911的安装配合方式和特征与第一种实施例一样，不再重复。而由于采用环形音圈线圈，为了实现安装，设计了定子基座端头909，在装入磁铁902和线圈904之后，再扣合安装此定子基座端头909零件。一体式定子基座901，其内侧安装两块方形磁铁，其固定磁铁的两个安装面部分和套入线圈中的铁心为一个整体的零件。并且此种实施例方案可以不使用编码器读头的固定座，将编码器读头907直接固定在一体式动子载板903上。
【主权项】
1.集成式音圈电机模组，通过使用音圈电机实现小负载应用的高速且高精度定位，所述的集成式音圈电机模组其特征在于包括一体式定子基座、磁铁、一体式动子载板、线圈、直线导轨、光栅尺、编码器读头，其磁铁、导轨、底座安装孔都设置在一体式定子基座上，所述一体式定子基座为铁磁性材料。2.如权利要求1中所述的集成式音圈电机模组，其特征在于，所述的集成式音圈电机模组，其线圈、导轨、负载安装孔都直接设置在一体式动子载板上。3.如权利要求1中所述的集成式音圈电机模组，其特征在于，所述的集成式音圈电机模组，其编码器读头固定座直接安装在一体式定子基座上。4.如权利要求1中所述的集成式音圈电机模组，其特征在于，所述的集成式音圈电机模组，其光栅尺直接贴装在一体式动子载板上。5.如权利要求1或2或3或4中所述的集成式音圈电机模组，采用U型音圈电机的形式，其特征在于所述的一体式定子基座，其内腔表面设有用于定位的磁铁定位沿，其内腔表面安装固定有4块方形磁铁。6.如权利要求1或2或3或4中所述的集成式音圈电机模组，采用U型音圈电机的形式，其特征在于，所述的一体式定子基座，其上下端面还设置有用于机械限位的下限位梁和上限位梁。7.如权利要求1或2或3或4中所述的集成式音圈电机模组，采用U型音圈电机的形式，其特征在于，所述的一体式动子载板，其线圈直接嵌入两个线圈固定臂之间，并与一体式动子载板封装为一体，其上直接设置有导轨安装螺纹孔，其前表面还直接设置有用来安装负载的负载安装孔，其侧面还直接设置有用于安装光栅尺的光栅尺安装平面。8.如权利要求1或3或4中所述的集成式音圈电机模组，采用圆柱型音圈电机的形式，其特征在于，所述线圈封装固定在线圈固定座上，并通过螺丝与一体式动子载板固定为一体，所述的线圈固定座用来固定线圈的部位为管状结构。9.如权利要求1或3或4中所述的集成式音圈电机模组，采用圆柱型音圈电机的形式，其特征在于所述的集成式音圈电机模组，其一体式定子基座上安装有一对导轨滑块。10.如权利要求1或2或3或4中所述的集成式音圈电机模组，采用环形音圈电机的形式，其特征在于所述的一体式定子基座安装有基座端头，其内侧安装两块方形磁铁，其固定磁铁的两个安装面部分和套入线圈中的铁心为一个整体的零件。
【文档编号】H02K1/18GK105896758SQ201610331409
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】刘宁
【申请人】刘宁