CN113410974A - 一种三轴ois闭环马达及其控制方法 - Google Patents

一种三轴ois闭环马达及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种三轴OIS闭环马达及其控制方法，其技术要点是，包括：外壳；底座；载体；控制单元；上簧片。其中，控制单元，包括一一对应的四组夹爪和四组记忆金属线。作为一种高端新颖的摄像头自动对焦装置，本发明用于解决传统的音圈马达电磁推力小、稳定时间长的问题，可推动大重力镜头模组，具有防抖动功能、位置识别功能，同时实现了摄像头天面和底面的双向导通功能。

Description

一种三轴OIS闭环马达及其控制方法
技术领域
本发明涉及音圈马达技术领域，具体涉及一种三轴OIS闭环马达及其控制方法，适用于作为移动端设备中使镜头模组可沿光轴方向自动对焦及垂直于光轴方向移动的镜头驱动装置。
背景技术
传统的音圈马达采用电磁方案推动镜头模组，其主要包括基座、外壳、载体、线圈、磁铁、簧片等，当线圈在通电状态下，与磁铁配合作用，带动载体在外壳和基座形成的空间中沿光轴直线运动，以对载体上的镜头模组起到调焦的作用。然而这种电磁驱动结构对镜头模组的推力受限，无法推动大重力镜头，而且需要较长的稳定时间，无法对镜头实现垂直于光轴（Z轴）的X、Y轴方向的运动驱动，因此不具有防抖动功能。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种结构紧凑、使用可靠的三轴OIS闭环马达及其控制方法，作为一种高端新颖的摄像头自动对焦装置，用于解决传统的音圈马达电磁推力小、稳定时间长的问题，可推动大重力镜头模组，具有防抖动功能、位置识别功能，同时实现了摄像头天面和底面的双向导通功能。
本发明的技术方案是：
一种三轴OIS闭环马达，其技术要点是，包括：
外壳；
底座，内置金属料带组Ⅰ，上表面具有对角布置的两个C型挡墙和与两个C型挡墙呈十字形布置的两个限位凸台，所述金属料带组Ⅰ的各个金属料带Ⅰ一端引出底座底面形成用于与外置装置连接导通的PIN脚，一部分金属料带Ⅰ的另一端延伸至C型挡墙预先设置的侧面焊盘结构Ⅰ，余下的金属料带Ⅰ的另一端延伸至C型挡墙预先设置的顶面焊盘结构Ⅰ；
载体，位于外壳与底座形成的内腔中，载体的两对角位置内置金属料带组Ⅱ且此两对角位置的底面设有与底座的两个限位凸台配合的避让槽，所述金属料带组Ⅱ中各个金属料带Ⅱ一端延伸至载体预先设置的侧面焊盘结构Ⅱ，另一端延伸至载体预先设置的顶面焊盘结构Ⅱ；
控制单元，包括一一对应的四组夹爪和四组记忆金属线，其中两组夹爪在X轴方向上间隔布置，另两组夹爪在Y轴方向上间隔布置，每组夹爪由与底座的侧面焊盘结构Ⅰ焊接的夹爪Ⅰ和与载体的侧面焊盘结构Ⅱ焊接的夹爪Ⅱ组成，每组记忆金属线一端与夹爪Ⅰ连接，另一端与夹爪Ⅱ连接；
上簧片，连接于底座和载体之间，包括弹片结构Ⅰ和弹片结构Ⅱ，所述弹片结构Ⅰ用于连接并导通C型挡墙的顶面焊盘结构Ⅰ和载体的顶面焊盘结构Ⅱ，所述弹片结构Ⅱ一端与C型挡墙的另一顶面焊盘结构Ⅰ焊接，另一端与载体连接并增设用于与马达天面外置装置连接导通的焊盘。
上述的三轴OIS闭环马达，所述上簧片的弹片结构Ⅰ和弹片结构Ⅱ分别包括与底座的连接部Ⅰ、与载体的连接部Ⅱ、设于连接部Ⅰ和连接部Ⅱ之间的弹丝，弹片结构Ⅰ的数量为两个，四组记忆金属线中每两组共用一个弹片结构Ⅰ与电源负极导通，弹片结构Ⅱ的数量为四个，其中两个与弹片结构Ⅰ组成双弹丝结构后相对布置，另两个弹片结构Ⅱ相对布置且分别设计为双弹丝结构，以保证力的平衡，四个双弹丝结构围绕载体四周布置。
上述的三轴OIS闭环马达，与所述底座的侧面焊盘结构Ⅰ焊接的夹爪Ⅰ由分别只具有一个夹持端的两个单线夹爪组成，与所述载体的侧面焊盘结构Ⅱ焊接的夹爪Ⅱ为具有两个夹持端的双线夹爪，每组记忆金属线由交叉且间隔布置的两根记忆金属线组成，同组的两根记忆金属线的高电位端分别与对应的两个单线夹爪的夹持端连接，同组的两根记忆金属线的低电位端与对应的双线夹爪的两个夹持端分别连接。
上述的三轴OIS闭环马达，还包括底盖，所述底盖设于底座底面并包绕外壳下部，以避免漏光，底盖底部的中间位置与底座底面贴合，底盖底部的四周位置设置避让内凹结构，所述载体的位于底座C型挡墙内侧的两个对角位置的底面开槽并放置Z向充磁的磁铁，所述磁铁与载体点胶固化连接，所述底盖的材质为导磁材料，以与所述磁铁相配合使载体贴附在底座上。
上述的三轴OIS闭环马达，所述载体的四角分别设有对应外壳内顶面的限位防撞台，载体的中部围绕用于组装镜头模组的通孔设有高挡墙结构，以利于与镜头模组配合粘接。
上述的三轴OIS闭环马达，所述底座四周中部分别设有定位凸台，所述外壳四周下沿分别设有与定位凸台对应的缺口定位结构，外壳的两个对面设有侧孔结构，所述底座的侧方设有与侧孔结构配合的卡扣，以使底座与外壳固定在一起，所述侧孔结构外部点胶覆盖，外壳的另两个对面下沿开槽并点胶，以使外壳与底座点胶固化连接，所述外壳内腔表面电镀绝缘层，以防接触短路。
上述的三轴OIS闭环马达，各组的记忆金属线长度一致，且分别与水平面呈设定角度。
上述的三轴OIS闭环马达，所述底座上的限位凸台与载体的避让槽之间留有一定间隙，底座接近限位凸台的根部位置开设捕尘槽，并在捕尘槽中点捕尘胶，以捕集马达内部产生的异物。
上述的三轴OIS闭环马达，所述记忆金属线的材质为镍钛合金。
一种如上所述的三轴OIS闭环马达的控制方法，其技术要点是：
马达利用底座内置的金属料带Ⅰ的外部PIN脚连接电源正极，金属料带Ⅰ使电信号经由底座的C型挡墙的侧面焊盘结构Ⅰ、单线夹爪传送给记忆金属线，又经由记忆金属线、双线夹爪、载体的侧面焊盘结构Ⅱ、载体的金属料带Ⅱ、载体的顶面焊盘结构Ⅱ、上簧片的弹片结构Ⅰ、底座的C型挡墙的顶面焊盘结构Ⅰ、底座内置的具有外部PIN脚的另一金属料带Ⅰ与电源负极连接，从而构成控制记忆金属线的电气回路，通过调节经过每根记忆金属线的电流来控制记忆金属线的伸缩程度，从而控制载体及其上的镜头模组沿光轴方向的直线运动以及在垂直光轴方向的平面运动，从而实现自动对焦功能及防抖动功能；
马达利用底座内置的另一金属料带Ⅰ的外部PIN脚连接电源正极，并经由底座的C型挡墙的另一顶面焊盘结构Ⅰ、上簧片的另一弹片结构Ⅱ、用于与马达天面外置装置连接导通的焊盘向马达天面外置装置传送电信号；从而实现马达的双向导通功能。
本发明的有益效果是：
1、增设了利用记忆金属线的控制单元，记忆金属线在通电状态下产生伸缩，各根记忆金属线在不同电流分配的情况下会产生对于载体的不同方向、不同大小的驱动力，以实现对于载体及其上镜头模组的运动方向、运动幅度的控制，即，使载体及其上镜头模组可沿光轴方向直线运动以及在垂直光轴的方向平面运动，从而实现自动对焦功能及防抖动功能。这种驱动结构可驱动大质量镜头模组，体积小、无噪音、对焦精度高、速度快，稳定时间短，同时通过检测马达内部电阻，可实现对镜头模组位置的识别，实现闭环功能。
2、由于上簧片增设了用于与马达天面外置结构连接导通的焊盘，通过此焊盘结构，可使马达天面外置器件的想法很容易实现，实现马达双向导通的目的。
附图说明
图1是本发明的外部结构示意图；
图2是本发明的内部结构示意图；
图3是本发明的***结构示意图；
图4是本发明的底盖的结构示意图；
图5是本发明的底座的结构示意图；
图6是本发明的载体的结构示意图；
图7是本发明的外壳的结构示意图；
图8是本发明的上簧片的结构示意图；
图9是本发明的一组夹爪和一组记忆金属线的结构示意图。
图中：1.外壳、101.缺口定位结构、102.槽、103.避让缺口、2.底盖、201.避让内凹结构、202.中间位置、3.PIN脚、4.侧孔结构、5.卡扣、6.载体、601.对角位置、602.限位防撞台、7.上簧片、701.弹片结构Ⅰ、702.弹片结构Ⅱ、703.焊盘、8.夹爪、801.夹爪Ⅰ、802.夹爪Ⅱ、9.记忆金属线、10.底座、1001.C型挡墙、1002.限位凸台、1003.捕尘槽、1004.定位凸台、11.磁铁。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作详细描述。
如图1-图9所示，一种三轴OIS闭环马达，主要包括外壳1、底座10、载体6、控制单元、上簧片7和底盖2。
其中，所述底座10内置金属料带组Ⅰ，其上表面具有对角布置的两个C型挡墙1001和与两个C型挡墙1001呈十字形布置的两个限位凸台1002。所述金属料带组Ⅰ的各个金属料带Ⅰ一端引出底座10底面形成用于与外置装置连接导通的PIN脚3，一部分金属料带Ⅰ的另一端延伸至C型挡墙1001预先设置的侧面焊盘结构Ⅰ，余下的金属料带Ⅰ的另一端延伸至C型挡墙1001预先设置的顶面焊盘结构Ⅰ。
所述载体6位于外壳1与底座10形成的内腔中，载体6的两对角位置601内置金属料带组Ⅱ且此两对角位置601的底面设有与底座10的两个限位凸台1002配合的避让槽，所述金属料带组Ⅱ中各个金属料带Ⅱ一端延伸至载体6预先设置的侧面焊盘结构Ⅱ，另一端延伸至载体6预先设置的顶面焊盘结构Ⅱ。
所述控制单元包括一一对应的四组夹爪8和四组记忆金属线9，其中两组夹爪8在X轴方向上间隔布置，另两组夹爪8在Y轴方向上间隔布置。每组夹爪8由与底座10的侧面焊盘结构Ⅰ焊接的夹爪Ⅰ801和与载体6的侧面焊盘结构Ⅱ焊接的夹爪Ⅱ802组成。每组记忆金属线9一端与夹爪Ⅰ801连接，另一端与夹爪Ⅱ802连接。
所述上簧片7连接于底座10和载体6之间，包括弹片结构Ⅰ701和弹片结构Ⅱ702。所述弹片结构Ⅰ701用于连接并导通C型挡墙1001的顶面焊盘结构Ⅰ和载体6的顶面焊盘结构Ⅱ，所述弹片结构Ⅱ702一端与C型挡墙1001的另一顶面焊盘结构Ⅰ焊接，另一端与载体6连接并增设用于与马达天面外置装置连接导通的焊盘703，外壳1的顶面设有对应焊盘703的避让缺口103。
所述底盖2设于底座10底面并包绕外壳1下部，以避免漏光，底盖2底部的中间位置202与底座10底面贴合，底盖2底部的四周位置设置避让内凹结构201，所述载体6的位于底座10的C型挡墙1001内侧的两个对角位置的底面开槽并放置Z向充磁的磁铁11，所述磁铁11与载体6点胶固化连接，所述底盖2的材质为导磁材料，以与所述磁铁11相配合使载体6贴附在底座10上。
本实施例中，与所述底座10的侧面焊盘结构Ⅰ焊接的夹爪Ⅰ801由分别只具有一个夹持端的两个单线夹爪组成，与所述载体6的侧面焊盘结构Ⅱ焊接的夹爪Ⅱ802为具有两个夹持端的双线夹爪，每组记忆金属线9由交叉且间隔布置的两根记忆金属线组成，同组的两根记忆金属线9的高电位端分别与对应的两个单线夹爪的夹持端连接，同组的两根记忆金属线9的低电位端与对应的双线夹爪的两个夹持端分别连接。夹爪8的夹线位置要高于焊接面，避免线材与其余零件干涉。各组的记忆金属线9长度一致，且分别与水平面呈设定角度。所述记忆金属线9的材质为镍钛合金，可伸缩可复位。
所述上簧片7的弹片结构Ⅰ701和弹片结构Ⅱ702分别包括与底座10的连接部Ⅰ、与载体6的连接部Ⅱ、设于连接部Ⅰ和连接部Ⅱ之间的弹丝。弹片结构Ⅰ701的数量为两个，四组记忆金属线9中每两组共用一个弹片结构Ⅰ701与电源负极导通，弹片结构Ⅱ702的数量为四个，其中两个与弹片结构Ⅰ701组成双弹丝结构后相对布置，另两个弹片结构Ⅱ702相对布置且分别设计为双弹丝结构，以保证力的平衡，四个双弹丝结构围绕载体四周布置。
所述载体6的四角分别设有对应外壳1内顶面的限位防撞台602，载体6的中部围绕用于组装镜头模组的通孔设有高挡墙结构，以利于与镜头模组配合粘接。所述底座10四周中部分别设有定位凸台1004，所述外壳1四周下沿分别设有与定位凸台1004对应的缺口定位结构101，外壳1的两个对面设有侧孔结构4，所述底座10的侧方设有与侧孔结构4配合的卡扣5，以使底座10与外壳1固定在一起，所述侧孔结构4外部点胶覆盖，外壳1的另两个对面下沿开槽102并点胶，以使外壳1与底座10点胶固化连接，所述外壳1内腔表面电镀绝缘层，以防接触短路。所述底座10上的限位凸台1002与载体6的避让槽之间留有一定间隙，底座10接近限位凸台1002的根部位置开设捕尘槽1003，并在捕尘槽1003中点捕尘胶，以捕集马达内部产生的异物。
本发明的控制方法是：
马达利用底座10内置的金属料带Ⅰ的外部PIN脚3连接电源正极，金属料带Ⅰ使电信号经由底座10的C型挡墙1001的侧面焊盘结构Ⅰ、单线夹爪传送给记忆金属线9，又经由记忆金属线9、双线夹爪、载体6的侧面焊盘结构Ⅱ、载体6的金属料带Ⅱ、载体6的顶面焊盘结构Ⅱ、上簧片7的弹片结构Ⅰ701、底座10的C型挡墙1001的顶面焊盘结构Ⅰ、底座10内置的具有外部PIN脚3的另一金属料带Ⅰ与电源负极连接，从而构成控制记忆金属线9的电气回路，通过调节经过每根记忆金属线9的电流来控制记忆金属线9的伸缩程度，从而控制载体6及其上的镜头模组沿光轴方向的直线运动以及在垂直光轴方向的平面运动，从而实现自动对焦功能及防抖动功能。
马达利用底座10内置的另一金属料带Ⅰ的外部PIN脚3连接电源正极，并经由底座10的C型挡墙1001的另一顶面焊盘结构Ⅰ、上簧片7的另一弹片结构Ⅱ702、用于与马达天面外置装置连接导通的焊盘703向马达天面外置装置传送电信号；从而实现马达的双向导通功能。
本实施例中，外部PIN脚3的数量为14个，其中8个外部PIN脚3分别用于8根记忆金属线9连接导通电源正极，2个弹片结构Ⅰ701和2个外部PIN脚3用于连接导通8根记忆金属线9和电源负极，即每4根记忆金属线9共用1个弹片结构Ⅰ701和1个外部PIN脚3连接电源负极；余下的4个外部PIN脚3用于马达天面外置装置连接电源。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明创造范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种三轴OIS闭环马达，其特征在于，包括：
外壳；
底座，内置金属料带组Ⅰ，上表面具有对角布置的两个C型挡墙和与两个C型挡墙呈十字形布置的两个限位凸台，所述金属料带组Ⅰ的各个金属料带Ⅰ一端引出底座底面形成用于与外置装置连接导通的PIN脚，一部分金属料带Ⅰ的另一端延伸至C型挡墙预先设置的侧面焊盘结构Ⅰ，余下的金属料带Ⅰ的另一端延伸至C型挡墙预先设置的顶面焊盘结构Ⅰ；
载体，位于外壳与底座形成的内腔中，载体的两对角位置内置金属料带组Ⅱ且此两对角位置的底面设有与底座的两个限位凸台配合的避让槽，所述金属料带组Ⅱ中各个金属料带Ⅱ一端延伸至载体预先设置的侧面焊盘结构Ⅱ，另一端延伸至载体预先设置的顶面焊盘结构Ⅱ；
控制单元，包括一一对应的四组夹爪和四组记忆金属线，其中两组夹爪在X轴方向上间隔布置，另两组夹爪在Y轴方向上间隔布置，每组夹爪由与底座的侧面焊盘结构Ⅰ焊接的夹爪Ⅰ和与载体的侧面焊盘结构Ⅱ焊接的夹爪Ⅱ组成，每组记忆金属线一端与夹爪Ⅰ连接，另一端与夹爪Ⅱ连接；
上簧片，连接于底座和载体之间，包括弹片结构Ⅰ和弹片结构Ⅱ，所述弹片结构Ⅰ用于连接并导通C型挡墙的顶面焊盘结构Ⅰ和载体的顶面焊盘结构Ⅱ，所述弹片结构Ⅱ一端与C型挡墙的另一顶面焊盘结构Ⅰ焊接，另一端与载体连接并增设用于与马达天面外置装置连接导通的焊盘。
2.根据权利要求1所述的三轴OIS闭环马达，其特征在于：所述上簧片的弹片结构Ⅰ和弹片结构Ⅱ分别包括与底座的连接部Ⅰ、与载体的连接部Ⅱ、设于连接部Ⅰ和连接部Ⅱ之间的弹丝，弹片结构Ⅰ的数量为两个，四组记忆金属线中每两组共用一个弹片结构Ⅰ与电源负极导通，弹片结构Ⅱ的数量为四个，其中两个与弹片结构Ⅰ组成双弹丝结构后相对布置，另两个弹片结构Ⅱ相对布置且分别设计为双弹丝结构，以保证力的平衡，四个双弹丝结构围绕载体四周布置。
3.根据权利要求1所述的三轴OIS闭环马达，其特征在于：与所述底座的侧面焊盘结构Ⅰ焊接的夹爪Ⅰ由分别只具有一个夹持端的两个单线夹爪组成，与所述载体的侧面焊盘结构Ⅱ焊接的夹爪Ⅱ为具有两个夹持端的双线夹爪，每组记忆金属线由交叉且间隔布置的两根记忆金属线组成，同组的两根记忆金属线的高电位端分别与对应的两个单线夹爪的夹持端连接，同组的两根记忆金属线的低电位端与对应的双线夹爪的两个夹持端分别连接。
4.根据权利要求1所述的三轴OIS闭环马达，其特征在于：还包括底盖，所述底盖设于底座底面并包绕外壳下部，以避免漏光，底盖底部的中间位置与底座底面贴合，底盖底部的四周位置设置避让内凹结构，所述载体的位于底座C型挡墙内侧的两个对角位置的底面开槽并放置Z向充磁的磁铁，所述磁铁与载体点胶固化连接，所述底盖的材质为导磁材料，以与所述磁铁相配合使载体贴附在底座上。
5.根据权利要求1所述的三轴OIS闭环马达，其特征在于：所述载体的四角分别设有对应外壳内顶面的限位防撞台，载体的中部围绕用于组装镜头模组的通孔设有高挡墙结构，以利于与镜头模组配合粘接。
6.根据权利要求1所述的三轴OIS闭环马达，其特征在于：所述底座四周中部分别设有定位凸台，所述外壳四周下沿分别设有与定位凸台对应的缺口定位结构，外壳的两个对面设有侧孔结构，所述底座的侧方设有与侧孔结构配合的卡扣，以使底座与外壳固定在一起，所述侧孔结构外部点胶覆盖，外壳的另两个对面下沿开槽并点胶，以使外壳与底座点胶固化连接，所述外壳内腔表面电镀绝缘层，以防接触短路。
7.根据权利要求1所述的三轴OIS闭环马达，其特征在于：各组的记忆金属线长度一致，且分别与水平面呈设定角度。
8.根据权利要求1所述的三轴OIS闭环马达，其特征在于：所述底座上的限位凸台与载体的避让槽之间留有一定间隙，底座接近限位凸台的根部位置开设捕尘槽，并在捕尘槽中点捕尘胶，以捕集马达内部产生的异物。
9.根据权利要求1所述的三轴OIS闭环马达，其特征在于：所述记忆金属线的材质为镍钛合金。
10.一种如权利要求1所述的三轴OIS闭环马达的控制方法，其特征在于：
马达利用底座内置的金属料带Ⅰ的外部PIN脚连接电源正极，金属料带Ⅰ使电信号经由底座的C型挡墙的侧面焊盘结构Ⅰ、单线夹爪传送给记忆金属线，又经由记忆金属线、双线夹爪、载体的侧面焊盘结构Ⅱ、载体的金属料带Ⅱ、载体的顶面焊盘结构Ⅱ、上簧片的弹片结构Ⅰ、底座的C型挡墙的顶面焊盘结构Ⅰ、底座内置的具有外部PIN脚的另一金属料带Ⅰ与电源负极连接，从而构成控制记忆金属线的电气回路，通过调节经过每根记忆金属线的电流来控制记忆金属线的伸缩程度，从而控制载体及其上的镜头模组沿光轴方向的直线运动以及在垂直光轴方向的平面运动，从而实现自动对焦功能及防抖动功能；
马达利用底座内置的另一金属料带Ⅰ的外部PIN脚连接电源正极，并经由底座的C型挡墙的另一顶面焊盘结构Ⅰ、上簧片的另一弹片结构Ⅱ、用于与马达天面外置装置连接导通的焊盘向马达天面外置装置传送电信号；从而实现马达的双向导通功能。
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