CN101944816A - 音圈马达及其片状弹簧 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种音圈马达及其片状弹簧。该音圈马达包括固定部分和运动部分，所述片状弹簧包括上弹簧和下弹簧，运动部分的前端、后端分别通过上弹簧、下弹簧连接到固定部分。下弹簧包括若干弹簧单元，每一个弹簧单元包括一个固定部分连接端(321)用于连接所述固定部分、一个运动部分连接端(324)用于连接所述运动部分、一个直的弹性臂(322)以及一个弧形连接部(323)；所述弹性臂一端连接到所述固定部分连接端(321)，另一端通过所述弧形连接部(323)连接到所述运动部分连接端(324)。下弹簧的抗运动部分转动的弹力大于上弹簧的。本发明的片状弹簧具有较大的抗扭能力，避免运动部分在沿前后方向运动时出现较大的偏摆。

Description

音圈马达及其片状弹簧

技术领域

本发明涉及一种音圈马达以及用于音圈马达的片状弹簧(leaf spring)。

背景技术

音圈马达广泛使用到摄像***、扬声器等领域。音圈马达通常包括固定部分、运动部分以及上弹簧和下弹簧。固定部分通常包括基座、安装到基座的磁轭、安装到磁轭的磁铁；而运动部分通常包括活动架(例如镜头架)、套装在活动架外周的线圈。上弹簧用来连接运动部分的上端与固定部分，而下弹簧用来连接运动部分的下端与固定部分。运动部分既能够在电磁作用下相对于固定部分进行前后运动，又能够在弹簧的作用下稳定在想要的位置。

图12是现有一种用于音圈马达的弹簧的示意图，该弹簧为片状弹簧(leaf spring)，包括内圈325’、外圈321’以及用于连接内圈和外圈的若干弹性臂322’。弹簧的内圈325’安装到音圈马的运动部分(例如镜头架)，外圈321’安装到音圈马达的固定部分。本领域的技术人员将意识到，这种弹簧的弹力较小，运动部分容易相对于固定部分发生偏摆，从而增加了组装音圈马达的难度，影响了组装速度。此外，音圈马达在使用过程中，运动部分相对于固定部分前后方向的线性运动时，还容易产生转动或者晃动。如果该音圈马达用于驱动镜头，将会影响了成像质量。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于音圈马达的片状弹簧，这种弹簧具有较大的抗音圈马达的运动部分转动的弹力。

为此，本发明提供一种片状弹簧，用于连接音圈马达的固定部分和运动部分，所述弹簧包括若干弹簧单元，每一个弹簧单元包括一个固定部分连接端用于连接所述固定部分、一个运动部分连接端用于连接所述运动部分、一个直的弹性臂以及一个弧形连接部；所述弹性臂一端连接到所述固定部分连接端，另一端通过所述弧形连接部连接到所述运动部分连接端。

本发明的进一步改进是：所述弧形连接部的强度大于所述弹性臂的强度，

本发明的进一步改进是：所述弧形连接部的片材厚度与所述弹性臂的片材厚度相同，所述弧形连接部的片材宽度大于所述弹性臂的片材宽度。

本发明的进一步改进是：所述弹簧还包括若干连接边，每个连接边的两端分别连接到对应的两个弹簧单元的运动部分连接端，所述连接边基本平行于其中一个弹簧单元的弹性臂并与另一个弹性单元的弹性臂形成一夹角。

本发明还提供一种音圈马达，包括固定部分、运动部分以及上弹簧和下弹簧，上弹簧连接所述运动部分的前端与固定部分，下弹簧连接所述运动部分的后端与固定部分，所述运动部分可沿着一轴线相对于固定部分进行前后运动；其中：所述下弹簧是片状弹簧，包括若干弹簧单元，每一弹簧单元包括一个固定部分连接端用于连接所述固定部分、一个运动部分连接端用于连接所述运动部分、一个直的弹性臂以及一个弧形连接部；所述弹性臂一端连接到所述固定部分连接端，另一端通过所述弧形连接部连接到所述运动部分连接端；所述下弹簧的抗所述运动部分绕所述轴线转动的弹力大于所述上弹簧的抗所述运动部分绕所述轴线转动的弹力。

本发明的进一步改进是：所述上弹簧也包括若干所述弹簧单元；所述下弹簧的弧形连接部的强度大于所述上弹簧的弧形连接部的强度。

本发明的进一步改进是：所述下弹簧的弹性臂的强度大于所述上弹簧的弹性臂的强度。

本发明的进一步改进是：所述运动部分安装有线圈，所述下弹簧的其中两个弹簧单元与所述线圈电连接作为所述线圈供电电路的一部分。

与现有的片状弹簧相比，本发明的片状弹簧包括若干弹簧单元，弹簧单元具有直的弹性边以及弧形连接部，因此具有较大的抗音圈马达的运动部分发生扭转的能力。这种弹簧能够稳定音圈马达的运动部分，避免运动部分在进行前后运动时出现不想要的转动。

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

附图中：

图1是本发明一个实施例的镜头驱动装置的***示意图；

图2是图1所示镜头驱动装置的局部示意图；

图3是图1所示镜头驱动装置的剖视图；

图4是图1所示镜头驱动装置的磁通回路的示意图；

图5是图1所示镜头驱动装置的下弹簧的示意图；

图6是图1所示镜头驱动装置的上弹簧和下弹簧的示意图；

图7是图5所示弹簧安装到镜头架的示意图；

图8是另一种上弹簧的示意图；

图9是图1所示镜头驱动装置的磁轭的示意图；

图10是图1所示镜头驱动装置去掉镜头架后的剖视图；

图11是另一种实施例的镜头驱动装置的磁轭的示意图；

图12是现有的一种镜头驱动装置使用的弹簧的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。

在本发明的实施例中，音圈马达作为一种镜头驱动装置，但是本发明的音圈马达不局限于作为镜头驱动装置。

图1和图2分别是一实施例中镜头驱动装置的***示意图和局部示意图。如图1和图2所示，镜头驱动装置包括固定部分1、运动部分2以及弹簧31和32。其中，固定部分1包括基座15、安装到基座的磁轭13、安装到磁轭内的磁铁14、安装到基座的保护罩12和前盖板11。运动部分2包括镜头架21以及套装在镜头架外侧的线圈22。镜头架21由基座15支撑，本实施例中镜头架21是空心的棱柱体，包括若干侧壁以及若干连接相邻相隔侧壁的棱部。镜头架21内可以安装光学成型设备例如CCD(电荷耦合器件)镜头或者CMOS(互补金属氧化物半导体)镜头。镜头驱动装置装配好之后，线圈22位于磁轭13内并处于磁铁14的磁场范围内，线圈22通电后受到磁场的作用力从而带动镜头架21沿着光轴方向相对基座15运动。保护罩12和前盖板11设有通孔，以便于光学成型设备拍摄。弹簧31连接镜头架21的前端与基座15，本说明书和权利要求书中将弹簧31称为上弹簧；下弹簧32连接镜头架21的后端与基座15，本说明书和权利要求书中将弹簧32称为下弹簧。上弹簧31和下弹簧32都是片状弹簧(leaf spring)，用于将镜头架稳定在在想要的位置，以及将镜头架恢复到初始位置。

在本实施例中，镜头架21具有4个侧壁和4个棱部。棱部具有凸肋211，凸肋211呈L型，其弯折处作为一个肩部用于支承线圈22。线圈22固定到凸肋211上，从而套装在镜头架21的外周，凸肋211的上端可以高于线圈22的上端，或者与线圈22的上端平齐，或者低于线圈22的上端。本实施例中，线圈22包括4个边部和4个角部，边部和角部交替排列，角部连接相邻两个边部。可通过使用粘合剂等方式将线圈22的角部固定到凸肋211，因为凸肋211是相对于侧壁向外凸出的，所以，线圈22的边部与对应的镜头架21的侧壁之间将存在气隙，该气隙允许磁轭13穿过，下面将会进行详细说明。

图3和图4分别是镜头驱动装置的截面示意图和磁场回路示意图。如图3和图4所示，磁轭13的安装位置与线圈的边部对应，每个磁轭13对应一个线圈边部。参考图3，磁轭13截面呈U型，包括外壁131、内壁132以及用于连接外壁和内壁的连接壁133。磁轭13倒扣在基座15上，磁轭的外壁131位于线圈22外，内壁132伸入到对应的线圈22边部与镜头架21侧壁之间的气隙内，使线圈22的边部位于磁轭13内部并与外壁131、内壁132之间存在气隙。如上所述，因为线圈22的边部与对应的镜头架21侧壁之间存在气隙，所以，磁轭13不会干涉镜头架21的运动。本发明的镜头驱动装置中能够增加磁轭13的内壁132的高度，使外壁131、内壁132的高度基本相等，这有利于提高磁场利用率，下面结合图4进行进一步的说明。

如图4所示，磁铁14安装在磁轭13的内侧表面，在本实施例中，每个磁轭安装有一块磁铁14，磁铁14的一个侧面紧贴到磁轭的外壁131的内侧表面，磁铁14的另一个侧面正对着线圈22的边部并与该边部之间存在气隙。磁铁与对应镜头架侧壁、磁轭内壁、磁轭外壁基本平行。磁铁14沿着线圈的径向极化，磁场方向如图4的箭头所示，这种设计下，从磁铁14发出的磁通，绝大部分都能够进入磁轭13并穿过线圈22。因为磁轭13的磁阻较小，因此，穿过线圈的磁场将会较大，从而能够提高磁场的利用率。作为一种优选方案，磁轭13的外壁131和内壁132的长度相等或者基本相等，高度也相等或者基本相等，磁轭的内壁的轴向尺寸大于或者等于所述磁铁的相应尺寸，使磁铁的大部分磁通回路都经过磁轭。

图5是图1所示的下弹簧32的示意图，图7是弹簧安装到镜头架的示意图。参考图1、图5以及图7，下弹簧32为片状弹簧(leaf spring)，下弹簧32未发生形变时其所在平面基本垂直于镜头架的光轴。下弹簧32包括独立的弹簧单元，每一弹簧单元都包括一个固定部分连接端321、一个直的弹性臂322、一个弧形连接部323以及一个运动部分连接端324。弹性臂322一端连接到固定部分连接端321，另一端通过弧形连接部323连接运动部分连接端324，固定部分连接端321用来安装到基座15，而运动部分连接端324用来安装到镜头架21。因为下弹簧的弹性臂322是直的且基本平行于镜头架21的侧壁，因此，这种结构的弹簧具有较大的弹力，防止镜头架21在进行前后运动时发生不想要的扭转或者偏摆，能够更加稳定地将镜头架21保持在想要的位置，从而保证了成像质量。另一方面，在装配时，下弹簧32的固定部分连接端321安装到基座15、运动部分连接端324安装到镜头架21之后，镜头架21就比较稳定了，从而有助于快速装配。

为了便于安装，下弹簧32还包括两个连接边325，每个连接边325的两端分别连接到对应的两个弹簧单元的运动部分连接端324，连接边325基本平行于与其中一个弹簧单元的弹性臂从而与该弹性臂形成U形，该连接边325还与另一个弹簧单元的弹性臂形成一个夹角，该夹角优选等于镜头架相邻相隔侧壁的夹角。本实施例中，下弹簧32的4个弹簧单元分为独立的两组，这两组还分别与对应的连接器42连接并作为线圈22供电电路的一部分，从而不再需要额外的导线作为线圈22的供电电路，简化了结构。替换地，下弹簧32还可以具有更多的连接边，从而将各个运动部分连接端324连接在一起，或者将各个固定部分连接端321连接在一起。

为进一步增强下弹簧32抗镜头架21扭转的能力，下弹簧32的弧形连接部323的强度最好大于弹性臂322的强度，这可通过通过改变片材的宽度或者厚度来实现。本实施例中，弧形连接部323的片材厚度与弹性臂322的片材厚度相同，弧形连接部323的片材宽度大于弹性臂322的片材宽度。替换地，弧连接部323的片材宽度与弹性臂322的片材宽度相同，而弧形连接部323的片材厚度大于弹性臂322的片材厚度。

再次参考图5和图7，当镜头架21从它的初始位置开始相对于基座15前后运动时，下弹簧32的运动部分连接端324将相对于固定部分连接端321进行一定的前后运动，因为弹性臂322难以拉长，所以，镜头架21将发生轻微的转动，其转动方向如图5的箭头所示。这种转动是受下弹簧32约束的，不是随意的，且转动量不会太大。

如图6和图7所示，本实施例中，上弹簧31的结构与下弹簧32相同。装配时，上弹簧31的弹性臂312的摆向应该与下弹簧的弹性臂322的摆向相同，使镜头架21运动时前端和后端的扭转方向相同。此外，由于这种具有直弹性臂的弹簧具有较大的弹力，因此，上弹簧31的弹力应当小于下弹簧32的弹力。更进一步地，下弹簧32的抗镜头架21转动的弹力要大于上弹簧31的抗镜头架21转动的弹力。

本实施例中，下弹簧32的弧形连接部323的强度大于上弹簧31的弧形连接部313的强度，下弹簧32的弹性臂322的强度大于上弹簧31的弹性臂312的强度。如上所述，可通过改变弹簧的片材厚度、片材宽度来改变强度。

此外，上弹簧31、下弹簧32可以具有不同的结构。图8是另外一种上弹簧的示意图。这种上弹簧的各个运动部分连接端都通过连接边连接在一起。

图9是磁轭的示意图。磁轭13由磁阻较小的材料组成，本实施例中，磁阻13由铁片弯折而成，可以快速地批量生产，降低了磁轭的成本。为了便于安装磁轭，可以在磁轭的外壁上设置通孔135用于与基座扣合。通孔135可以设置在外壁的下缘，也可以设置在从外壁延伸出的安装脚136上。

此外，如图9和图10所示，磁轭13的连接壁133两端具有向外伸出的凸块134。而基座15上设有若干竖起的支撑片151，每个磁轭对应两个支撑片，两个支撑片的上端设置有凹槽用于支承磁轭两端的凸块。

作为一种替换的磁轭，各个磁轭13之间可以通过内壁、外壁或者连接壁连接在一起。例如，如图11所示，各个磁轭13通过外壁连接在一起。制造这种磁轭也较为方便，在长条形的铁片上裁掉不需要的部分，然后折弯以形成内壁和外壁，然后弯曲该铁片即可。

上面结合优选实施例对本发明进行了阐述。应当意识到，本发明不局限于优选实施例所示的方案。例如，镜头架21可以是空心的圆柱型，或者空心的五棱柱型、六棱柱型等等，只要镜头架的外表面设置有凸肋用于固定线圈并使线圈与镜头架的外周表面之间具有气隙即可。凸肋可以设置在所有的棱部上，也可以仅仅在一部分棱部。类似地，可以在所有的线圈边部对应安装磁轭，也可以仅仅在一部分线圈边部安装磁轭。每个磁轭内安装的磁铁数可以是一块，也可以是多块，磁铁可以安装在磁轭的外壁或者内壁。每个磁轭内安装多块磁铁的情况下，这些磁铁可以排成一排，也可以排成两排或者多排。

Claims (12)

1.一种片状弹簧，用于连接音圈马达的固定部分和运动部分，其特征在于，所述弹簧(32)包括若干弹簧单元，每一个弹簧单元包括一个固定部分连接端(321)用于连接所述固定部分、一个运动部分连接端(324)用于连接所述运动部分、一个直的弹性臂(322)以及一个弧形连接部(323)；所述弹性臂一端连接到所述固定部分连接端(321)，另一端通过所述弧形连接部(323)连接到所述运动部分连接端(324)。

2.根据权利要求1所述的片状弹簧，其特征在于，所述弧形连接部(323)的强度大于所述弹性臂(322)的强度。

3.如权利要求2所述的片状弹簧，其特征在于，所述弧形连接部(323)的片材厚度与所述弹性臂(322)的片材厚度相同，所述弧形连接部的片材宽度大于所述弹性臂的片材宽度；或者

所述弧形连接部(323)的片材宽度与所述弹性臂(322)的片材宽度相同，所述弧形连接部的片材厚度大于所述弹性臂的片材厚度。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的片状弹簧，其特征在于，所述弹簧(32)还包括若干连接边(325)，每个连接边的两端分别连接到对应的两个弹簧单元的运动部分连接端(324)，所述连接边(325)与其中一个弹簧单元的弹性臂(322)形成U状并与另一个弹性单元的弹性臂(322)形成一夹角。

5.如权利要求4所述的片状弹簧，其特征在于，所述弹簧(32)包括四个所述弹簧单元以及两个所述连接边，一个连接边连接其中两个弹簧单元的运动部分连接端(324)，另一个连接边连接另外两个弹簧单元的运动部分连接端。

6.如权利要求4所述的片状弹簧，其特征在于，所述弹簧(32)包括四个所述弹簧单元以及四个所述连接边。

7.一种音圈马达，包括固定部分(1)、运动部分(2)以及上弹簧(31)和下弹簧(32)，所述运动部分(2)的前端、后端分别通过所述上弹簧和下弹簧连接到所述固定部分(1)，所述运动部分可沿着一轴线相对于所述固定部分进行前后运动；其特征在于：

所述下弹簧是片状弹簧，包括若干弹簧单元，每一弹簧单元包括一个固定部分连接端(321)用于连接所述固定部分、一个运动部分连接端(324)用于连接所述运动部分、一个直的弹性臂(322)以及一个弧形连接部(323)；所述弹性臂一端连接到所述固定部分连接端(321)，另一端通过所述弧形连接部(323)连接到所述运动部分连接端(324)；

所述下弹簧的抗所述运动部分(2)绕所述轴线转动的弹力大于所述上弹簧的抗所述运动部分(2)绕所述轴线转动的弹力。

8.如权利要求7所述的音圈马达，其特征在于，所述上弹簧(31)的结构与所述下弹簧(32)相同，所述下弹簧(32)的弧连接部的强度大于所述上弹簧(31)的弧形连接部的强度。

9.如权利要求8所述的音圈马达，其特征在于：

所述下弹簧(32)的弧连接部的片材厚度与所述上弹簧(31)的弧形连接部的片材厚度相同，所述下弹簧(32)的弧连接部的片材宽度大于所述上弹簧(31)的弧形连接部的片材宽度；或者

所述下弹簧(32)的弧形连接部的片材宽度与所述上弹簧(31)的弧形连接部的片材宽度相同，所述下弹簧(32)的弧连接部的片材厚度大于所述上弹簧(31)的弧形连接部的片材厚度。

10.如权利要求8所述的音圈马达，其特征在于，所述下弹簧(32)的弹性臂的强度大于所述上弹簧(31)的弹性臂的强度。

11.如权利要求7至10中任意一项所述音圈马达，其特征在于，所述下弹簧(32)还包括若干连接边(325)，每个连接边的两端分别连接到下弹簧(32)的两个弹簧单元的运动部分连接端(324)。

12.如权利要求7至10中任意一项所述音圈马达，其特征在于，所述运动部分安装有线圈，所述下弹簧(32)的其中两个弹簧单元与所述线圈电连接作为所述线圈供电电路的一部分。

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