CN111181342A - 一种vcm马达的z轴变焦组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种VCM马达的Z轴变焦组件，设置在镜头模组外部并通过电磁控制使得镜头模组定向移动进行焦距变换，包括支架和设置在支架两侧的上弹簧片和下弹簧片；所述支架内设有可在支架内直线移动的载体，所述载体与上弹簧片和下弹簧片连接并通过上弹簧片和下弹簧片提供回复力；所述载体上套设有线圈，在支架上设有形成磁场的磁铁，通过给线圈通电控制载体在支架内运动所述上弹簧片包括相同的两组设置在同一平面上的弹性组件，所述弹性组件包括固定在支架上的外弹片和设置在载体上的内弹片；所述外弹片与内弹片采用至少两根弦丝连接并提供弹性回复力。本发明通过优化内部结构设计从而具有较好的稳定性，且体积小，内部结构较为紧凑。

Description

一种VCM马达的Z轴变焦组件

技术领域

本发明属于电控设备技术领域，具体涉及一种VCM马达的Z轴变焦组件。

背景技术

音圈马达是现在小型或***模块中常用的变焦机构，随着科技的发展，移动互联网技术的不断更新，许多电子设备也不断的小型化精密化，因为移动终端设备集成度越来越高，则需要将大型零部件保留原有的功能进行缩小，才能够在终端设备上集成多种功能。例如摄像头，原本数码相机要完成基础的拍照和摄像两个功能，至少需要能够对进入设备中的光线装换成数字信号进行处理和传输的传感器，还需要能够精确进光的镜头模块，同时还需要能够移动镜头模块进行自动对焦的组件。为了适应小型化的技术趋势，同时能够精确对焦并具有较高对焦效率，则原有的许多机械马达无法适应现有的移动终端设备。

因为音圈马达是一种非换流型动力装置，其定位精度完全取决于反馈及控制***，与音圈马达本身无关。采用合适的定位反馈及感应装置其定位精度可以轻易达到10nm。论是直线型或是摆动型，他们基本原理相同。通电的导体穿过磁场的时候，会产生一个垂直于磁场线的力，这个力的大小取决于通过场的导体的长度，磁场及电流的强度。音圈马达产生的推力的大小取决于设计结构以及电流强度，电流与产生的力的关系，在直线型音圈电机中体现为力敏感度，在旋转型音圈马达中体现为扭力敏感度。音圈马达是一个简单的装置，将电流转化为机械力，所以其定位以及力的控制通过位置反馈装置以及控制器达成，其精度由控制器决定，与音圈马达本身毫无关系。

现有的音圈马达从上到下依次包括外壳、前垫片、上弹片、支架、载体、线圈、下弹片、后垫片和底座，其中所述线圈设置在载体上，而在支架或底座上设有用于产生固定磁场的永久磁铁。因为上弹簧片与下弹簧片用于限制所述载体在支架内进行变焦移动，但现有的上弹簧片、载体和支架结构常常会因为移动幅度过大且较为频繁，若上弹簧片的弹性弯折部位容易疲劳断裂。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种VCM马达的Z轴变焦组件。

本发明所采用的技术方案为：

一种VCM马达的Z轴变焦组件，设置在镜头模组外部并通过电磁控制使得镜头模组定向移动进行焦距变换，包括支架和设置在支架两侧的上弹簧片和下弹簧片；

所述支架内设有可在支架内直线移动的载体，所述载体与上弹簧片和下弹簧片连接并通过上弹簧片和下弹簧片提供回复力；

所述载体上套设有线圈，在支架上设有形成磁场的磁铁，通过给线圈通电控制载体在支架内做Z轴方向运动；

所述上弹簧片包括相同的两组设置在同一平面上的弹性组件，所述弹性组件包括固定在支架上的外弹片和设置在载体上的内弹片；

所述外弹片与内弹片采用多根弦丝连接并提供弹性回复力。

则将音圈马达结构应用到摄像头中提供自动对焦的效果，不仅电磁控制精度较高，且因为体积尺寸较小，则对焦的效率较高。为了实现上述的基本功能，现有的移动终端设备的摄像头包括传感器、镜头模块和音圈马达，而所述镜头模块设置在音圈马达内，音圈马达上固定霍尔磁石感应移动位置，由音圈马达的动作机构带动相较于固定的传感器表面产生定向位移，从而达到调整焦距的效果。

本发明是应用在音圈马达内控制镜头模块轴向移动，因为所述镜头模块相对于传感器属于移动部分，则通过两个可进行相对移动的结构连接，即支架和载体。其中的载体用来承载镜头模块，而所述支架则与传感器固定连接，载体能够在支架内进行直线往复运动，且通过外壳天面内壁平面与载体的四个叶片来进行限位。

也就是说，通过设有的上弹簧片和下弹簧片同时与载体连接，在没有受到外力的情况下，整个载体所受重力与两个弹簧片的拉力形成静力平衡，则此时载体相对于支架为悬浮状态。为了精确移动载体，故通过在支架上设有磁铁形成磁场，并在载体上设有与载体固定连接的线圈形成电磁感应力，从而通过控制输入线圈的电流大小和方向来控制载体的移动。

因为载体的移动通过两个弹簧片和线圈共同作用实现精确定位，而在具有 OIS防抖功能的音圈马达中，下弹簧片需要提供X/Y平面上的回复力，则上弹簧片需要具有较好的回弹效果，同时具有较好的稳定性和结构强度。本发明为了提高使用寿命，同时降低加工制造难度，将上弹簧片分为相同的两部分。载体和支架均为环形机构，而上弹簧片分为两个相同的结构环并在安装时以支架中心点的点对称。为了提供较好的回弹性能，通过设置内外两层连接结构，并采用多条弦丝进行连接。

进一步的，所述支架内部设有控制走线和供电走线，并在设有上弹簧片一侧表面设有与控制走线连接的触点A和与供电走线连接的触点B，所述触点A 和触点B设置在两个所述弹性组件的间隙处；

所述弹性组件的外弹片与所述触点A和触点B接触，所述弹性组件的内弹片与设置在载体上用于连接线圈的触点C连接。

进一步的，所述载体上设有便于定位的定位永磁石，并在所述支架上设有对应定位永磁石进行信息反馈的霍尔传感器。

进一步的，所述支架上设有便于弦丝上下摆动的凹槽。

进一步的，所述支架上设有用于固定上弹簧片的定位柱.

进一步的，所述载体内侧设有用于固定镜头模块带有螺纹的孔或者无螺纹孔。

进一步的，所述载体外侧设有引导叶片，并在所述支架内侧设有多个与引导叶片配合实现直线运动的限位槽。

进一步的，所述支架内的控制走线和供电走线均通过将具有导电功能的导电材料或者金属冲压件以电路设计与支架基材一同注塑成型。

进一步的，所述支架在设有下弹簧片的侧面设有至少四个安装槽，所述磁铁嵌套在所述安装槽内。

进一步的，所述安装槽内表面设有多个用于给磁铁提供储存胶水的储胶槽的条状凸起。

本发明的有益效果为：

(1)本发明通过将上弹簧片设置为两部分，且将每个弹性组件设计为内外两部分，通过多个弦丝连接，从而提高整个限位弹性机构的稳定性，同时通过增长弦丝长度，从而避免因力臂过短而导致其弯折幅度较大造成材料疲劳断裂；

(2)本发明通过在架体内注塑导电材料电路或则采用冲压电路的方式一体注塑形成一体式电路结构，从而避免在外部走线或者采用PCB软板进行导电控制，并且利用外壳天面内壁平面与载体的四个叶片来进行限位效果，同时通过其金属材料给线圈导电，从而减少装配工位减少装配人员，避免因走线或部件较多导致其稳定性下降的情况发生。

附图说明

图1是本发明整个音圈马达的装配示意图；

图2是本发明的整个变焦组件的拆分结构示意图；

图3是本发明的图2中的放大示意图；

图4是本发明中整个变焦组件的装配示意图；

图5是本发明支架和埋设在支架内的电路的拆分结构示意图；

图6是本发明整个变焦组件装配时的底面结构示意图，图中可以看到磁铁的设置位置；

图7是本发明整个支架的结构示意图。

图中：1-支架，2-上弹簧片，2.1-外弹片，2.2-内弹片，2.3-弦丝，3-下弹簧片，4-载体，5-线圈，6-引导叶片，7-磁铁，8-霍尔磁石。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

首先，本实施例是应用在音圈马达内控制镜头模块轴向移动，因为所述镜头模块相对于传感器属于移动部分，则通过两个可进行相对移动的结构连接，即支架1和载体4。

其中的载体4用来承载镜头模块，而所述支架1则与传感器固定连接，载体4上固定有用于感应位置的霍尔磁石8，通过线圈5通电与支架1内的多个磁铁7产生磁场感应，能够在支架1内进行直线往复运动，且通过设置在支架 1的四个角落的磁铁7和整个音圈马达外壳顶面的内壁平面与载体4的四个引导叶片6来进行限位。

本实施例公开一种VCM马达的Z轴变焦组件，包括支架1和设置在支架1两侧的上弹簧片2和下弹簧片3；所述支架1内设有可在支架1内直线移动的载体4，所述载体4与上弹簧片2和下弹簧片3连接并通过上弹簧片2和下弹簧片3提供回复力。则在没有受到线圈通电时产生的驱动力的情况下，整个载体4所受重力与两个弹簧片的拉力形成静力平衡，则此时载体4相对于支架1 为悬浮状态。为了精确移动载体4，故通过在支架1上设有磁铁7形成磁场，并在载体4上设有与载体4固定连接的线圈5形成电磁感应力，从而通过控制输入线圈5的电流大小和方向来控制载体4的移动，通过固定在载体4上的霍尔磁石8来控制Z轴移动的位置。

载体4上套设有线圈5，在支架1上设有形成磁场的磁铁7，通过给线圈5 通电控制载体4在支架1内运动；所述上弹簧片2包括相同的两组设置在同一平面上的弹性组件，所述弹性组件包括固定在支架1上的外弹片2.1和设置在载体4上的内弹片2.2；所述外弹片2.1与内弹片2.2采用4根弦丝2.3连接并提供弹性回复力。

因为载体4的移动通过两个弹簧片和线圈5共同作用实现，精确的位移量通过固定在载体4上的霍尔磁石8与支架1上的传感器来实现精确定位，而在具有OIS防抖功能的音圈马达中，下弹簧片3需要提供X/Y平面上的回复力，则上弹簧片2需要具有较好的回弹效果，同时具有较好的稳定性和结构强度。本实施例为了提高使用寿命，同时降低加工制造难度，将上弹簧片2分为相同的两部分。载体4和支架1均为环形机构，而上弹簧片2分为两个相同的结构环并在安装时以支架1中心点的点对称。为了提供较好的回弹性能，通过固定弹片2.1在支架1上和固定弹片2.3在载体4上形成内外两层固定连接结构，并采用4条弦丝2.3进行连接。

如图1所示，因为载体4和支架1均为环形结构，且中心孔用于安装镜头模块，故载体4与支架1之间的间隙较小，但根据材料的弹性特征和规律，增加力臂长度能够在采用同种材料的前提下增加屈服强度，也就是将短力臂状态下造成的局部较大形变在增加材料长度后被均匀分摊在每一段材料内。

故只能通过增加弦丝2.3长度来避免在载体4运动时弹簧片因疲劳而断裂。在图2中可以看到，弦丝2.3从外弹片2.1出发，沿载体4中心轴线进行圆周延伸为4条相同的弦丝

实施例2：

本实施例具体公开一种VCM马达的Z轴变焦组件，如图1-7所示，在整体图中可以看到，主要包括支架1、设置在支架1两侧的上弹簧片2、下弹簧片 3和设置在支架1内的载体4结构。

图中可以看到支架1与载体4为一组内外相互嵌套的环形组件，因为支架 1内设有可在支架1上进行Z轴移动的载体4，且载体4与上弹簧片2和下弹簧片3连接并通过上弹簧片2和下弹簧片3提供回复力。则在没有受到线圈通电与磁铁产生磁力的情况下，整个载体4所受重力与两个弹簧片的拉力形成静力平衡，则此时载体4相对于支架1为悬浮状态。

在载体4下部设有环形凹槽，并在凹槽上套设有线圈5。该线圈5可通过直接绕线或者点胶烘烤固化的组装方式固定在载体4上，通过向线圈5内通电与支架1的磁铁7形成磁场推动载体4移动。

为了形成固定的磁场，本实施例在支架1上设有形成磁场的磁铁7，通过给线圈5通电控制载体4在支架1做Z轴方向的运动；所述上弹簧片2包括相同的两组设置在同一平面上的弹性组件，所述弹性组件包括固定在支架1上的外弹片2.1和设置在载体4上的内弹片2.2；所述外弹片2.1与内弹片2.2采用4 根弦丝2.3连接并提供弹性回复力。

支架1内部设有控制走线和供电走线，并在设有上弹簧片2一侧表面设有与控制走线连接的触点A和与供电走线连接的触点B，所述触点A和触点B设置在两个所述弹性组件的间隙处；所述弹性组件的外弹片2.1与所述触点A和触点B接触，所述弹性组件的内弹片2.2与设置在载体4上用于连接线圈5的触点C连接。

如图5所示，图中将作为电路的材料整体向外移动形成示意图，其实该电路是采用导电材料或者金属冲压件一体注塑成型。因为支架1是设置在音圈马达内用于限制载体4进行轴线方向运动的结构，载体4上设有线圈5，线圈5需要通过与上弹片电连接从而导电形成通电导线，而上弹片分为内外圈结构，内圈结构与载体4触点使用锡膏焊接，而外圈结构与架体上部的使用导电银浆或锡焊或则激光焊等方式焊接导电。则本实施例中通过一体式浇注成型的方式，是将PCB或软性排线的方式修改为导电材料直接注塑形成电路或则金属冲压电路一体注塑成型的结构。一般音圈马达均采用分体式电路设计，软板或PCB板需要人工组装和点胶固定，单独设置多个独立的连接组件，不仅降低装配效率，同时也会影响良率。而本实施例中所采用的导电材料直接浇注成型或则金属冲压电路一体注塑成型的结构的方式，在支架1壳体内形成规则的实体电路带，然后安装时只需将部件固定好后使用导电银浆或锡焊或则激光焊接实现导通连接，方便快捷。

其中，为了形成闭环控制，在载体4内侧固定设有便于与传感器感应的霍尔磁石8，并在所述支架1上设有对应定位永磁石进行信息反馈的霍尔传感器。在载体4移动时，定位永磁石相对于霍尔传感器进行位移，从而通过霍尔传感器对磁石进行定位并将数据发送至控制IC中，从而达到反馈调节的作用。

支架1上设有便于弦丝2.3上下摆动的凹槽，且支架1上设有用于固定上弹簧片2的定位柱。图7是单个支架1的上端面结构展示图，图中可以看到支架1上端面的外圈设有用于固定上弹簧片2的外弹片2.1定位柱及承载面，而内侧设有的限位槽和沉台结构。外弹片2.1固定在支架1的外缘表面上，并通过多个定位柱进行固定，而弦丝2.3与外弹片2.1的连接处加宽，从而提高其连接部位的结构强度。

载体4内侧设有用于固定镜头模块的孔，而载体4外侧设有4个引导叶片 6，并在所述支架1内侧设有4个与引导叶片6配合实现直线运动的限位槽。

支架1内的控制走线和供电走线均通过将具有导电功能的基础材料以电路设计与支架1基材一同注塑成型。支架1在设有下弹簧片3的侧面设有至少四个安装槽，所述磁铁7通过点胶固定方式嵌套在所述安装槽内，且在安装槽内。

Claims (10)

1.一种VCM马达的Z轴变焦组件，设置在镜头模组外部并通过电磁控制使得镜头模组定向移动进行焦距变换，其特征在于：包括支架(1)和设置在支架(1)两侧的上弹簧片(2)和下弹簧片(3)；

所述支架(1)内设有可在支架(1)内直线移动的载体(4)，所述载体(4)与上弹簧片(2)和下弹簧片(3)连接并通过上弹簧片(2)和下弹簧片(3)提供回复力；

所述载体(4)上套设有线圈(5)，在支架(1)上设有形成磁场的磁铁(7)，通过给线圈(5)通电控制载体(4)在支架(1)内运动；

所述上弹簧片(2)包括相同的两组设置在同一平面上的弹性组件，所述弹性组件包括固定在支架(1)上的外弹片(2.1)和设置在载体(4)上的内弹片(2.2)；

所述外弹片(2.1)与内弹片(2.2)采用多根弦丝(2.3)连接并提供弹性回复力。

2.根据权利要求1所述的一种VCM马达的Z轴变焦组件，其特征在于：所述支架(1)内部设有控制走线和供电走线，并在设有上弹簧片(2)一侧表面设有与控制走线连接的触点A和与供电走线连接的触点B，所述触点A和触点B设置在两个所述弹性组件的间隙处；

所述弹性组件的外弹片(2.1)与所述触点A和触点B接触，所述弹性组件的内弹片(2.2)与设置在载体(1)上用于连接线圈(5)的触点C连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种VCM马达的Z轴变焦组件，其特征在于：所述载体(4)上设有便于感应定位的霍尔磁石8，并在所述支架(1)上设有对应定位永磁石进行信息反馈的霍尔传感器。

4.根据权利要求1或2所述的一种VCM马达的Z轴变焦组件，其特征在于：所述支架(1)上设有便于弦丝上下摆动的凹槽。

5.根据权利要求1或2所述的一种VCM马达的Z轴变焦组件，其特征在于：所述支架(1)上设有用于固定上弹簧片(2)的定位柱.

6.根据权利要求1或2所述的一种VCM马达的Z轴变焦组件，其特征在于：所述载体(1)内侧设有用于固定镜头模块的通孔。

7.根据权利要求1或2所述的一种VCM马达的Z轴变焦组件，其特征在于：所述载体(1)外侧设有引导叶片(6)，并在所述支架(1)内侧设有多个与引导叶片(6)配合实现限位直线运动的限位槽。

8.根据权利要求2或3所述的一种VCM马达的Z轴变焦组件，其特征在于：所述支架(1)内的控制走线和供电走线均通过将具有导电功能导电材料或者金属冲压件的电路设计与支架基材一同注塑成型。

9.根据权利要求1或2所述的一种VCM马达的Z轴变焦组件，其特征在于：所述支架(1)在设有下弹簧片(3)的侧面设有至少四个安装槽，所述磁铁(7)嵌套在所述安装槽内。

10.根据权利要求9所述的一种VCM马达的Z轴变焦组件，其特征在于：所述安装槽内表面设有多个用于给磁铁提供储存胶水的条状凸起的储胶槽。

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