本发明属于机械传动技术领域，更具体地说，是涉及一种防抖摆幅机构。
背景技术：
随着移动互联网、人工智能、大数据等技术的快速发展，无人机、智能安防、vr等产品也随着快速发展。以智能安防系统为例，其高清摄像头通过生物识别跟踪目标对象，可对远距离大范围内的目标进行监控，但是振动、风等外力因素总会影响到摄像头的清晰度，为保证图像的质量，防抖功能非常重要。再例如，在卫星通信中，地面天线需要与卫星时刻保证方向高度一致性，在外力因素导致天线或卫星发生位移时，需及时调整方向以保证通信的稳定性和连续性，因此防抖功能可实现高速可靠的通信。
上述防抖应用均需要在(角度或位移)有限范围内保证高速、精确的响应。现有技术中，通过伺服电机控制某一方向的转动或移动是常见的防抖方案，但对于多轴防抖应用，需要多个自由度的控制，伺服电机的应用很难满足高响应速度及高定位精度的要求。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种防抖摆幅机构，以解决现有技术中存在的防抖应用采用伺服电机控制导致响应速度不快及定位精度不高的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供了一种防抖摆幅机构，包括摆动型的下音圈电机、摆动型的上音圈电机及连接件，所述下音圈电机包括下旋转轴及固定于所述下旋转轴上的下输出架，所述上音圈电机包括上旋转轴及固定于所述上旋转轴上的上输出架，所述上音圈电机固定于所述下输出架上，所述连接件固定于所述上输出架上，所述上旋转轴与所述下旋转轴相互垂直且均与所述防抖摆幅机构的中心线垂直。
优选地，所述上音圈电机与所述下音圈电机的结构相同。
进一步地，所述上输出架上开设有开口向上的u型槽，所述u型槽的底部设有定位柱，所述u型槽的侧壁设有螺纹孔；所述连接件包括连接块，所述连接块上设有定位孔及安装孔，所述连接块容纳于所述u型槽内，所述定位柱插设于所述定位孔中，所述螺纹孔与所述安装孔通过螺钉连接。
进一步地，所述上音圈电机包括：
动子组件，所述动子组件包括垂直固定于所述上旋转轴上的保持架，以及分别设于所述保持架相对两端的线圈，所述线圈轴向与所述上旋转轴轴向平行，所述上输出架设于所述保持架上；
定子组件，所述定子组件包括套设于所述上旋转轴上并与所述保持架相对平行的固定框，以及设于所述固定框上并用于带动通电后的所述线圈绕所述上旋转轴中心线摆动的多个磁体，多个所述磁体位于同一圆周上。
进一步地，所述保持架上开设有沿所述保持架轴向贯通的线圈腔，所述线圈安装于所述线圈腔中。
进一步地，所述固定框的相对两端均开设有沿所述固定框轴向贯通的磁体腔，各所述磁体腔内均安装有两沿周向并排设置且磁极相反的所述磁体，且相对所述上旋转轴呈中心对称的两所述磁体的磁极相同。
进一步地，所述保持架与固定框之间还设有用于限定所述保持架摆动角度的周向限位结构，以及用于限定所述保持架轴向位移的轴向限位结构。
进一步地，所述音圈电机包括两所述定子组件，两所述定子组件沿所述上旋转轴轴向分别夹持于所述动子组件的两侧。
进一步地，所述定子组件的外侧围设有具有磁屏蔽作用的外壳。
进一步地，所述音圈电机还包括用于实时检测所述动子组件实际摆动角度的角度感应器。
本发明提供的防抖摆幅机构的有益效果在于：与现有技术相比，本发明的防抖摆幅机构通过将两个摆动型音圈电机垂直安装，并将连接件固定于上音圈电机的上输出架上，使得上旋转轴与下旋转轴相互垂直且均与防抖摆幅机构的中心线垂直，从而使得安装于连接件上的待防抖件能够实现快速精确地调整摆角方向，进而使得本发明的防抖摆幅机构能够应用于高响应速度要求及高定位精度的微型防抖应用中。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描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，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的防抖摆幅机构的立体示意图；
图2为图1中的连接件的结构示意图；
图3为图1中的上音圈电机的结构示意图；
图4为图3的纵向剖视示意图；
图5为图3的横向剖视示意图；
图6为图3中的动子组件的结构示意图；
图7为图3中的两个定子组件安装的结构示意图；
图8为图3中的上音圈电机的工作示意图；
图9为图3中的外壳的结构示意图。
其中，图中各附图标记：
100-上音圈电机；300-连接件；500-下音圈电机；700-防抖摆幅机构的中心线；310-连接块；311-定位孔；320-安装顶；510-下旋转轴；520-下输出架；1-动子组件；2-定子组件；3-周向限位结构；4-轴向限位结构；5-外壳；6-角度感应器；11-上旋转轴；12-保持架；13-线圈；20-容纳腔；21-固定框；22-磁体；31-限位孔；32-限位柱；41-滚轴；42-滚套；51-第一壳体；52-第二壳体；61-磁性件；62-pcb板；63-安全套；64-外套；121-线圈腔；122-线槽；123-上输出架；124-凸块；221-磁体腔；420-凹环；511-容置腔；512-第一片体；513-第二片体；514-第三片体；521-第四片体；522-第五片体；1230-u型槽；1231-定位柱；1232-螺纹孔。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请一并参阅图1及图4，现对本发明提供的防抖摆幅机构进行说明。该防抖摆幅机构包括下音圈电机500、上音圈电机100及连接件300，下音圈电机500及上音圈电机100均为摆动型，音圈电机是一种特殊形式的直接驱动电机，具有结构小、高速、高加速响应等特性，摆动型音圈电机则是实现有限摆角的运动。上音圈电机100与下音圈电机500单独控制，下音圈电机500包括下旋转轴510及固定于下旋转轴510上的下输出架520，上音圈电机100包括上旋转轴11及固定于上旋转轴11上的上输出架123，上音圈电机100固定于下输出架520上，连接件300固定于上输出架123上，连接件300用于与待防抖件(如摄像头或天线等)连接，上旋转轴11与下旋转轴510相互垂直且均与防抖摆幅机构的中心线700垂直，本实施例中，设下旋转轴510的延伸方向为x轴，设上旋转轴11的延伸方向为y轴，设防抖摆幅机构的中心线700的延伸方向为z轴。在本发明实施例中，请参阅图1，上音圈电机100及下音圈电机500均呈扁平状并竖直设置，下旋转轴510及上旋转轴11均水平设置并相互垂直，下输出架520位于下音圈电机500的顶部，上输出架123位于上音圈电机100的顶部。本发明的防抖摆幅机构使用时，首先将下音圈电机500固定安装于一水平工作台上，将待防抖件安装于连接件300上，进入工作状态之后，待防抖元件通过图像识别、霍尔感应、防陀仪等方式发现目标物体发生偏移，并取得相应的偏移量，通过解析后转化成防抖摆幅机构在x、y方向上的转角，通过控制单元调整通过防抖摆动机构中线圈13的电流大小和方向，从而实现防抖摆幅机构的防抖功能。
本发明提供的防抖摆幅机构，与现有技术相比，本发明的防抖摆幅机构通过将两个摆动型音圈电机垂直安装，并将连接件300固定于上音圈电机100的上输出架123上，使得上旋转轴11与下旋转轴510相互垂直且均与防抖摆幅机构的中心线700垂直，从而使得安装于连接件300上的待防抖件能够实现快速精确地调整摆角方向，进而使得本发明的防抖摆幅机构能够应用于高响应速度要求及高定位精度的微型防抖应用中。
优选地，请参阅图1，作为本发明提供的防抖摆幅机构的一种具体实施方式，上述上音圈电机100与下音圈电机500的结构相同，这样不仅能够减少整个防抖摆幅机构的模具数量，减少成本，也提高了防抖摆幅机构加工效率。
进一步的，请参阅图2及图6，作为本发明提供的防抖摆幅机构的一种具体实施方式，上述上输出架123上开设有开口向上的u型槽1230，u形槽1230的横向延伸方向与上旋转轴11相同，u型槽1230的底部设有定位柱1231，u型槽1230的侧壁设有螺纹孔1232；上述连接件300包括连接块310，连接块310呈板状，连接块310上设有定位孔311及安装孔，定位孔311与定位柱1231对应设置，安装孔与螺纹孔1232对应设置，安装时，连接块310容纳于u型槽1230内，定位柱1231插设于定位孔311中，螺纹孔1232与安装孔通过螺钉连接，从而完成连接件300在上音圈电机100上的安装。当然，在本发明的其他实施例中，根据实际情况及具体要求，上述连接件300与上音圈电机100之间的安装也可以采用其他方式，且定位柱1231和螺纹孔1232的位置及数量也可以改变，此处不做唯一限定。
同样的，上述上音圈电机100也是通过同样的方式安装于下音圈电机500的下输出架520上，只需在上音圈电机100的底部对应的位置设置定位孔及安装孔即可。
进一步的，请参阅图2，作为本发明提供的防抖摆幅机构的一种具体实施方式，上述连接件300还包括安装顶320，安装顶320设于连接块310的顶部，且安装顶320为以连接块310的竖直中心线为回转中心线的回转体，安装顶320呈伞状，安装顶320的顶部中心用于安装摄像头及天线等待防抖件。
进一步的，请参阅图3至图8，作为本发明提供的防抖摆幅机构的一种具体实施方式，上述上音圈电机100包括动子组件1和定子组件2，动子组件1包括上旋转轴11、保持架12和两线圈13，保持架12呈扁平状，保持架12固定于上旋转轴11上并与上旋转轴11垂直设置，保持架12以上旋转轴11为中心线左右对称设置，两线圈13分别设于保持架12相对两端，即两线圈13分别设于保持架12的左右两端，两线圈13轴向均与上旋转轴11轴向平行。定子组件2包括固定框21及多个磁体22，固定框21呈扁平状，固定框21套设于上旋转轴11上并与保持架12相对平行设置，多个磁体22设于固定框21上位于同一圆周上，多个磁体22用于带动通电后的线圈13绕上旋转轴11中心线摆动。本发明的上音圈电机100的工作原理如下：首先将两线圈13分别通上电流，使得线圈13产生磁极方向为轴向的磁场，该磁场会与磁体22发生相互作用，最终使得线圈13绕上旋转轴11中心线摆动，从而带动整个动子组件1绕上旋转轴11中心线摆动。
本发明的上音圈电机100通过将保持架12垂直固定于上旋转轴11上，将固定框21套设于上旋转轴11上并与保持架12平行设置，且使得线圈13的轴向与上旋转轴11轴向相同，从而使得导通电流后的线圈13产生轴向的磁场，轴向的磁场刚好与固定框21上的磁体22产生相互作用，根据同极相互排斥，异极相互吸引的原理，位于同一圆周上的磁体22共同对线圈13产生的磁场进行作用，从而使得线圈13可绕上旋转轴11中心线转动，进而使得动子组件1转动。本发明的上音圈电机100，通过将动子组件1与定子组件2相互平行的设置，从而使得整个上音圈电机100的轴向尺寸大幅度减小。
进一步地，请参阅图4及图6，作为本发明提供的防抖摆幅机构的一种具体实施方式，上述保持架12上开设有两线圈腔121，两线圈腔121分别位于保持架12的相对两端，且线圈腔121沿保持架12轴向贯通保持架12，线圈13容纳并安装于线圈腔121中。在本发明实施例中，线圈13包括绕线架和绕线，绕线架安装于线圈腔121中，绕线绕设于绕线架上，且绕线的轴向与上旋转轴11的轴向方向，即绕线产生的磁极方向与上旋转轴11的轴向方向相同。
进一步地，请参阅图7及图8，作为本发明提供的防抖摆幅机构的一种具体实施方式，上述固定框21的相对两端均开设有沿固定框21轴向贯通的磁体腔221，磁体腔221呈扇形并以上旋转轴11的中心线为中心，磁体22呈片状，各磁体腔221内均安装有两沿周向并排设置且磁极相反的磁体22，即同一固定框21上安装有四片磁体22，且相对上旋转轴11呈中心对称的两磁体22的磁极相同。具体的，请参阅图8，以位于后侧的定子组件2为例，若设左上方的磁体22靠近线圈13的一侧的磁极为s极，则左下方为n极，右上方为n极，右下方为s极，此时，若左侧的线圈13通上顺时针的电流，则线圈13的磁极为前面为s极，靠近后侧磁体22的磁极为n极，根据同极相互排斥，异极相互吸引的原理，左侧线圈13将会被左下方的磁体22吸引，被左上方的磁体22排斥，从而左侧线圈13将会向下移动，同时，右侧的线圈13也会通上顺时针的电流，因左右两侧的磁体22磁极刚好相反，因此右侧的线圈13将会向上移动，从而使得整个保持架12甚至整个动子组件1产生逆时针的运动。
进一步地，请参阅图6，作为本发明提供的防抖摆幅机构的一种具体实施方式，上述保持架12上还开设有线槽122，线槽122分别与左右两侧的线圈腔121相通并延伸至与保持架12外侧相通，线槽122用于将线圈13引出至上音圈电机100外部。具体的，上述保持架12的前后两侧均开设有线槽122，线圈13的两端分别通过保持架12上两侧的线槽122连接至上音圈电机100外部。本发明通过线槽122的设置，使得不会因为线圈13的紊乱而在整个上音圈电机100在组装时操作繁琐，同时也使得整个上音圈电机100的结构整齐而紧凑，同时线槽122对线圈13起到保护作用，防止了因上音圈电机100工作时其他结构对线圈13产生破坏，进而防止了因线圈13接触不良而导致整个上音圈电机100停止工作。
进一步地，请参阅图6，作为本发明提供的防抖摆幅机构的一种具体实施方式，上输出架123为左右对称结构并设于上旋转轴11的正上方，上输出架123与保持架12一体成型，使用时，将需要被驱动的被驱动件定位安装与上输出架123上，则当保持架12进行顺时针或者逆时针摆动时，被驱动件也会产生顺时针或逆时针的摆动，从而将运动输出。此外，上述线槽122从线圈腔121一直延伸至上输出架123，且从上输出架123的底部向前后两侧延伸至端部。
在本发明的其他一些实施例中，上述上输出架123与保持架12不是一体成型，上输出架123通过紧固件固定安装于保持架12上，如此，单个上输出架123及保持架12的加工工艺更加简单，且当保持架12或者上输出架123中的某一个结构损坏，都只需要将损坏的那一个进行维修即可，使得整个上音圈电机100的后期维修方便。
在本发明的其他一些实施例中，上述保持架12的摆动运动也可以通过上旋转轴11输出至上音圈电机100外部，此时，只需要将上旋转轴11设计成伸出至上音圈电机100外部即可。当然，本发明的目的是减小整个上音圈电机100的轴向尺寸，因此，本发明优选采用上输出架123的方式进行运动输出。
进一步地，请参阅图4，作为本发明提供的防抖摆幅机构的一种具体实施方式，上述上音圈电机100还包括周向限位结构3，周向限位结构3设于保持架12和固定框21之间，周向限位结构3用于限定保持架12的摆动角度。通过周向限位结构3的设置，使得保持架12的摆动幅度在一定的范围之内，进而保证被驱动件的摆动幅度也在一定的范围之内。
具体的，上述周向限位结构3包括限位孔31及限位柱32，限位孔31开设于保持架12上，限位孔31呈腰形，且限位孔31位于线圈腔121的内侧，限位柱32设于固定框21上，限位柱32止挡于限位孔31的相对两内侧壁之间。当保持架12摆动至上极限位置时，限位柱32与限位孔31的下侧内壁接触，当保持架12摆动至下极限位置时，限位柱32与限位孔31的上侧内壁接触，从而使得保持架12无法极限摆动。当然，在本发明的其他实施例中，根据实际情况及具体要求，上述限位孔31也可开设于固定框21上，而上述限位柱32则设于保持架12上，当保持架12摆动至上极限位置时，限位柱32与限位孔31的上侧内壁接触，当保持架12摆动至下极限位置时，限位柱32与限位孔31的下侧内壁接触，从而使得保持架12无法极限摆动。
进一步地，请参阅图2及图3，作为本发明提供的防抖摆幅机构的一种具体实施方式，上述上音圈电机100还包括轴向限位结构4，轴向限位结构4设于保持架12和固定框21之间，轴向限位结构4用于限定保持架12轴向位移。优选地，上述音圈电机包括两轴向限位结构4，两轴向限位结构4分别设于动子组件1的相对两端，通过两轴向限位结构4分别限定动子组件1相对两端的轴向摆动，从而进一步的提高了动子组件1的动力稳定性及旋转精度。具体的，上述轴向限位结构4包括滚轴41及滚套42，滚轴41为光轴，滚轴41两端分别固定于一固定框21上，滚轴41与上旋转轴11平行设置，即滚轴41分别与固定框21及保持架12垂直设置，滚套42套设于滚轴41上，滚套42与保持架12端部形成卡接以限定保持架12的轴向位移。
优选地，请参阅图3，作为本发明提供的防抖摆幅机构的一种具体实施方式，上述滚套42呈圆筒状，滚套42的外表面沿周向开设有凹环420，请参阅图3，凹环420位于滚套42的中间位置，凹环420的上侧内壁及下侧内壁均与滚轴41垂直，保持架12端部凸设有凸块124，凸块124的轴向两侧分别止挡于凹环420的轴向两侧内壁(即凹环420的上侧内壁及下侧内壁)，这样，即使保持架12具有旋转运动，但是保持架12在轴向上不会产生摆动位移，从而保证了动子组件1的动力稳定性及旋转精度。
优选地，在本发明的其他一些实施例中，上述滚套42呈圆筒状，滚套42的外表面沿周向凸设有凸环(图中未示出)，凸环位于滚套42的中间位置，凸环的上侧面及下侧面均与滚轴41垂直，保持架12端部凹设有凹槽(图中未示出)，凹槽的轴向两侧内壁分别止挡于凸环的轴向两侧(即凸环的上侧面及下侧面)，这样，即使保持架12具有旋转运动，但是保持架12在轴向上不会产生摆动位移，从而保证了动子组件1的动力稳定性及旋转精度。
进一步地，请参阅图3，作为本发明提供的防抖摆幅机构的一种具体实施方式，上述上音圈电机100包括两定子组件2，两定子组件2沿上旋转轴11轴向分别夹持于动子组件1的两侧。具体的，两定子组件2的结构相同并前后对称设置，两定子组件2的通过多个销钉固定在一起，两定子组件2前后叠设于在一起之后，中间形成一容纳腔20，且容纳腔20具有顶部开口，动子组件1容纳于容纳腔20中，且上输出架123从定位开口处伸出至外部。此外，需要注意的是，两定子组件2的磁体22并不是前后对称设置的，而是平行设置，也即是，前侧定子组件2上的四个磁体22向后平移将得到后侧定子组件2上的四个磁体22，如此，可以保证在线圈13通上电流之后，位于线圈13前后对称位置上的磁极是相反的，从而保证线圈13的两端磁极均被吸引或者被排斥。本发明通过两个定子组件2的设置，使得定子组件2上的磁体22对线圈13的作用是双倍的，进而保证了整个上音圈电机100的工作精度及灵敏度。
进一步地，请参阅图3及图9，作为本发明提供的防抖摆幅机构的一种具体实施方式，上述定子组件2的外侧还围设有具有磁屏蔽作用的外壳5。具体的，上述外壳5包括底座51及顶盖52，底座51具有容置腔511，容置腔511的开口朝上，定子组件2及动子组件1容纳于容置腔511中，顶盖52盖设于底座51上，顶盖52通过螺钉等紧固件固定于底座51上。
进一步地，请参阅图7，作为本发明提供的音圈电机的一种具体实施方式，上述底座51包括第一片体512、第二片体513及第三片体514，第一片体512及第二片体513沿旋转轴11轴向相对两侧分别包覆于固定框21外侧，第三片体514连接于第一片体512及第二片体513之间并与顶盖52相对设置，顶盖52通过紧固件连接于第一片体512及第二片体513之间。本发明通过将第一片体512、第二片体513、第三片体514及顶盖52分别设于定子组件2外侧可能漏磁的位置，从而防止定子组件2及动子组件1漏磁。在本发明实施例中，上述第一片体512、第二片体513及第三片体514一体成型，其加工工艺简单，成本低。当然，在本发明的其他实施例中，上述第一片体512、第二片体513及第三片体514也可以是分别单独成型，然后通过紧固件进行连接，如此可以方便后续维修。
进一步地，请参阅图7，作为本发明提供的音圈电机的一种具体实施方式，上述顶盖52包括第四片体521及第五片体522，第四片体521及第五片体522分别位于输出架123两侧，也即是顶部开口两侧，从本申请下文可以看出，顶部开口是用于供输出架123伸出的，因此顶盖52需要错开输出架123，同时也不能让磁场从音圈电机的顶部泄露。
优选地，作为本发明提供的音圈电机的一种具体实施方式，上述底座51与顶盖52均采用金属制成，即第一片体512、第二片体513、第三片体514、第四片体521及第五片体522均为金属片，金属不仅具有较好的屏蔽作用，且加工成型工艺简单，底座采用冲压工艺即可，加工方便且成本低。当然，在本发明的其他实施例中，根据实际情况及具体要求，上述底座及顶盖也可以采用其他材料制作，只要具有良好的屏蔽作用，且加工工艺简单即可，此处不做唯一限定。
进一步地，请参阅图5，作为本发明提供的防抖摆幅机构的一种具体实施方式，上述上音圈电机100还包括角度感应器6，角度感应器6用于实时检测动子组件1的实际旋转角度，通过角度感应器6将动子组件1的实际旋转角度转化处理成电信号，从而实现上音圈电机100实际旋转角度的实时反馈，进而完成输入驱动电流、上音圈电机100旋转(或摆动)、感应实际旋转角度、反馈实际旋转角度和补偿旋转角度误差的闭环控制。
进一步地，请参阅图5，作为本发明提供的防抖摆幅机构的一种具体实施方式，上述角度感应器6包括磁性件61及感应元件，磁性件61设于上旋转轴11上并随上旋转轴11转动，具体的，上旋转轴11的一端套设有安装套63，上旋转轴11的一端设置呈扁平状以方便套设安装套63，安装套63内具有容纳腔20，磁性件61容置于安装套63中。感应元件设于外壳5上并用于感应磁性件61磁场变化，具体的，感应元件设于一pcb板62上并与pcb板62电连接，pcb板62通过一外套64固定于外壳5上，且使得感应元件与磁性件61之间有一定间隙不会相互接触，这样，当磁性件61随着上旋转轴11旋转时，带动周围的磁场发生变化，感应元件将磁场的变化通过电磁感应原理转化处理为电信号，从而实现上音圈电机100实际旋转角度的实时反馈，进而完成输入驱动电流、上音圈电机100旋转(或摆动)、感应实际旋转角度、反馈实际旋转角度和补偿旋转角度误差的闭环控制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。