TWI546583B - A voice coil motor that focuses on the side of the suction - Google Patents

A voice coil motor that focuses on the side of the suction Download PDF

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Description

基於側向吸力進行對焦的音圈馬達
本發明係關於一種音圈馬達，尤其是基於側向吸力進行對焦或變焦的音圈馬達。
隨為了對鏡頭組或硬碟的磁頭臂做精密的定位控制，通常都會採用音圈馬達(Voice Coil Motor,VCM)來移動鏡頭組或硬碟的磁頭臂。音圈馬達的機構，主要是將線圈置放於含有永久磁鐵之磁路內。
若需要進行光學對焦或變焦時，需使音圈馬達的固定電路部件(未描繪)的一組線圈獲得電力後，在固定電路部件的該組線圈與可動磁路部件的感磁元件(未描繪)所提供的主磁通互相作用下，使可動磁路部件的負載安裝滑座(通常承載著鏡頭)循著複數個導引軸作直線上下移動。
在上述移動過程中，基於感磁元件對已抵靠於穿孔之導引軸的磁性吸引力，導引軸將貼近並接觸穿孔的孔璧，並且兩個導引金屬分別以單一點接觸穿孔的孔璧(以俯視圖來觀察時)。不論導引軸軸心在穿孔內滑動，或軸軸心在平面上滑動，從立體空間來看，導引軸與穿孔的孔壁之間均為線接觸。
然而，在地心引力的作用下，不一樣的方向與角度，會造成軸與穿孔之間沒有一定的接觸線。換言之，在沒有某一種大於地心引力的牽引下或限制下，在兩個導引金屬分別以單一點接觸穿孔的孔璧(即僅2個線 接觸)之下，導引軸與穿孔的孔壁之間將會有360度環狀接觸線的機會，促使在可動磁路部件循著導引軸滑動或停止滑動時造成有比較大的姿勢差，導致可動磁路部件上的取像鏡頭有影像不清楚的問題。
請參閱第六A~六B圖，第六A~六B圖為習知音圈馬達之示意圖。如第六A~六B圖所示，中華民國專利公告號第I400861號之習知音圈馬達包含底座30、固定在底座30上的一組導引軸801與802、固定電路部件(未描繪；主要由線圈所構成)、可動磁路部件80(包含有感磁元件(未描繪)且剛性連接有負載安裝滑座(未描繪))。其中，為了讓可動磁路部件80可以沿著該組導引軸801與802作上下的垂直移動，可動磁路部件80的外部具有第一抵靠結構701與第二抵靠結構702。
基於該感磁元件的磁性吸引力，該組導引軸801、802抵靠於第一抵靠結構701與第二抵靠結構702，同時也會讓可動磁路部件沿著旋轉方向R，導致導引軸801與802與第一抵靠結構701與第二抵靠結構702發生接觸關係。在這接觸關係中，導引軸801與802分別與第一抵靠結構701、第二抵靠結構702的抵靠面之間存在有複數個接觸點，並將這些接觸點分別定義成接觸線C4、C5與C6。換言之，只要發生磁性吸引後，基於第一抵靠結構701的開放孔的結構設計，導引軸801與第一抵靠結構701之間就會存在有兩個接觸線C4、C5，而導引軸802則與第二抵靠結構702之間只會有單一接觸線C6。
在這種情況下，由於抵靠面均為平面，而非弧面，因此就算可動磁路部件80沿著旋轉方向R旋轉，導引軸801與第一抵靠結構701之間的兩個接觸線C4、C5、導引軸802則與第二抵靠結構702之間的單一接觸線C6 均為直線狀，而不會變成螺旋狀，而讓可動磁路部件80在移動時的姿勢或傾斜角度穩定度提高。
然而，第一抵靠結構701與第二抵靠結構702的抵靠面的長度相對長，要將整個抵靠面都製作成絕對的平面並非容易，導致良率難以提升到十分令人滿意的程度。
本發明之主要目的在提供一種基於側向吸力進行對焦的音圈馬達，其藉著感磁元件對設置在側面上的導磁板的側向磁性吸引力，使得可動磁路部件不再沿著特定旋轉方向旋轉，大幅度降低第一抵靠結構與第二抵靠結構的平坦度要求。在這種情況下，可動磁路部件的第一抵靠結構與第二抵靠結構分別抵靠於該組導引軸，且同樣地該組導引軸中之一與該第一抵靠結構之間至少以單一接觸點的方式接觸，而該組導引軸中另一與該第二抵靠結構之間至少以兩個接觸點的方式接觸。
基於上述目的，本發明基於側向吸力進行對焦的音圈馬達主要包含可動磁路部件、底座、組導引軸、平面線圈、導磁板。可動磁路部件具有感磁元件且剛性連接有負載安裝滑座。可動磁路部件的抵靠側面上具有第一抵靠結構與第二抵靠結構，而該組導引軸被固定在底座上，且該組導引軸所被固定的位置上可分別對應於第一抵靠結構與第二抵靠結構。平面線圈與可動磁路部件的感磁元件之間具有第一預定距離。導磁板則被設置在面向感磁元件，並與平面線圈之間具有第二預定距離。基於感磁元件對導磁板的磁性吸引力，使得可動磁路部件的第一抵靠結構與第二抵靠結構分別抵靠於該組導引軸，且該組導引軸中之一與該第一抵靠結構之間 至少以單一接觸點的方式接觸，而該組導引軸中另一與該第二抵靠結構之間至少以兩個接觸點的方式接觸。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
10、80‧‧‧可動磁路部件
101‧‧‧感磁元件
102、702‧‧‧第一抵靠結構
1021‧‧‧平坦表面
1022、1031‧‧‧第一抵靠子結構
1023、1032、1033、1034、1035‧‧‧第二抵靠子結構
103、701‧‧‧第二抵靠結構
20‧‧‧底座
30‧‧‧一組導引軸
301、302、801、802‧‧‧導引軸
40‧‧‧平面線圈
41‧‧‧印刷電路板
50‧‧‧導磁板
60‧‧‧位置感應器
61‧‧‧感磁元件
70、1701、1702‧‧‧外殼
C1、C2、C3‧‧‧接觸點
C4、C5、C6‧‧‧接觸線
第一A~一B圖係本發明可穩定移動動件之音圈馬達之示意圖。
第二A~二B圖係本發明可動磁路部件之示意圖。
第三圖係本發明可動磁路部件與該組導引軸之抵靠示意圖。
第四圖係本發明封閉磁路之示意圖。
第五A~五D圖係本發明可動磁路部件之示意圖。第六A~六B圖為習知音圈馬達之示意圖。
請參考第一A~一B圖，第一A~一B圖係本發明可穩定移動動件之音圈馬達之示意圖。如第一A~一B圖所示，本發明基於側向吸力進行對焦的音圈馬達主要包含具有感磁元件101的可動磁路部件10、底座20、被固定在底座20上的一組導引軸30、平面線圈40(被形成在印刷電路板41上的圖案化金屬層且面向感磁元件101)、以及被設置在面向感磁元件的導磁板50。其中，可動磁路部件10且剛性連接有負載安裝滑座(未描繪)，用來安裝鏡頭組(未描繪)。平面線圈40及該組導引軸30與可動磁路部件10的感磁元件101之間分別具有第一預定距離與第三預定距離，而導磁板50則與平面線圈40之間具有第二預定距離。位置感應器60可感測可動磁路部件10的所在位置，以便進行光學對焦或變焦。
需特別注意的是，如第一A圖所示之外殼70，其一部份可替代導磁板50的作用，而可將外殼70分拆成如第一B圖所示之外殼1701與1702。其中，在位置設置上可對應到感磁元件101的外殼1702具有相同於導磁板50的作用。
請參考第二A~二B圖，第二A~二B圖係本發明可動磁路部件之示意圖。如第二A~二B圖所示，為了在進行光學對焦或變焦時，可動磁路部件10可以穩定上下移動，在可動磁路部件10的抵靠側面上具有第一抵靠結構102與第二抵靠結構103。當音圈馬達的元件都完成組裝時，該組導引軸30所被固定的位置上可分別對應於第一抵靠結構102與第二抵靠結構103，亦即導引軸301、302分別對應於第一抵靠結構102與第二抵靠結構103。
如第二A圖所示，第一抵靠結構102主要為凸起的平坦表面1021，使得導引軸301與第一抵靠結構102之間至少以複數個接觸點的方式作線狀接觸。不過，第一抵靠結構102的平坦表面1021短邊長度為抵靠側面B的1/2~1/4。換言之，為了減少摩擦力，平坦表面1021與導引軸301有接觸到的範圍相對於導引軸301是短很多的，因此複數個接觸點的方式作線狀接觸也不會太長。
相對地，第二抵靠結構103為開放式的V型凹槽，使得導引軸302與第二抵靠結構103之間以兩組複數個接觸點的方式構成兩個線狀接觸。不過，第二抵靠子結構1032在平行於所構成的線狀接觸方向上，其長度為抵靠側面A的1/3~1/5。不過，第二抵靠結構103也可為開放式且非連續表面的V型凹槽，使得導引軸302與第二抵靠結構103之間以兩組連續或非連續複數個接觸點的方式構成兩個線狀或點狀接觸。
導引軸302與第二抵靠結構103之間以非連續複數個接觸點時，至少大致分成兩組連續的複數個接觸點，並分別定義成第一抵靠子結構1031、第二抵靠子結構1032。
另外，如第二B圖所示，第二抵靠結構103中V型凹槽的兩個壁面之間彼此帶有一接觸面夾角，該接觸面夾角為45~120度。
為了使得可動磁路部件10不再像先前技術音圈馬達那樣會沿著特定旋轉方向旋轉，以大幅度降低第一抵靠結構102與第二抵靠結構103的平坦度要求，如第一A~一B圖所示，在本發明基於側向吸力進行對焦的音圈馬達中，具有可活動性的可動磁路部件10，將會因為其所擁有的感磁元件101而被吸引靠近導磁板50所在的位置，因此只要導磁板50設置在音圈馬達的某個側面時，可動磁路部件10就會向側面移動，但因為導引軸301、302分別對應於第一抵靠結構102與第二抵靠結構103，因此可動磁路部件10側面移動的距離會受限於導引軸301、302的所在位置。不過，為了讓可動磁路部件10在移動時的姿勢或傾斜角度穩定度提高，在上述兩組接觸關係中有主從的區別。
請參考第三圖，第三圖係本發明可動磁路部件與該組導引軸之抵靠示意圖。如第三圖所示，基於感磁元件101對導磁板50的側向磁性吸引力，使得可動磁路部件10的第一抵靠結構102與第二抵靠結構103分別抵靠於該組導引軸30，且該組導引軸30中的導引軸301與第一抵靠結構102之間至少以單一接觸點C1的方式接觸，而該組導引軸30中的導引軸302與第二抵靠結構103之間至少以兩個接觸點C2、C3的方式接觸。這其中，有兩個接觸點C2、C3就是主要的導引軸302，而只有一個接觸點C1則定義成次要的 導引軸301。
請參考第四圖，第四圖係本發明封閉磁路之示意圖。如第四圖所示，本發明封閉磁路80從感磁元件101出發，經過導引軸301與導磁板50後，又回到感磁元件101。
在上述的情況下，平面線圈40獲得電力後，在平面線圈40與具有感磁元件101的可動磁路部件10所提供的主磁通互相作用下，可動磁路部件10可以沿著該組導引軸30作上下的垂直移動。不過，平面線圈40所提供的磁力還需要考慮克服導引軸301、302分別對應於第一抵靠結構102與第二抵靠結構103之間的摩擦力。為達到上述目的，平面線圈40、該組導引軸30、可動磁路部件10的感磁元件101、導磁板50之間的第一預定距離、第二預定距離、第三預定距離均需要特殊考量。
除此之外，在可動磁路部件10中的第二抵靠結構103進一步包含如第二A圖所示之第一抵靠子結構1031、第二抵靠子結構1032之外，第一抵靠結構102與第二抵靠結構103還有許多種變化，但原則上第一抵靠結構102為一組連續或非連續複數個接觸點的方式構成一個線狀或點狀接觸，而第二抵靠結構103為兩組連續或非連續複數個接觸點的方式構成兩個線狀或點狀接觸。
請參考第五A~五D圖，第五A~五D圖係本發明可動磁路部件之示意圖。如第五A圖所示，第二抵靠結構103可為兩組連續複數個接觸點的方式構成兩個線狀接觸，而構成第二抵靠子結構1033。如第五B圖所示，第一抵靠結構102為一組連續複數個接觸點的方式構成一個線狀接觸，而構成第一抵靠子結構1022。如第五C~五D圖所示，第二抵靠結 構103為一組連續複數個接觸點的方式構成一個線狀、以及一組非連續複數個接觸點的方式構成接近點狀接觸，而構成第二抵靠子結構1034、1035。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
10‧‧‧可動磁路部件
101‧‧‧感磁元件
20‧‧‧底座
30‧‧‧一組導引軸
301、302‧‧‧導引軸
40‧‧‧平面線圈
41‧‧‧印刷電路板
50‧‧‧導磁板
60‧‧‧位置感應器
61‧‧‧感磁元件

Claims (10)

  1. 一種基於側向吸力進行對焦的音圈馬達，包含：一可動磁路部件，具有一感磁元件且剛性連接有一負載安裝滑座，該可動磁路部件的一抵靠側面上具有一第一抵靠結構與一第二抵靠結構；一底座；一組導引軸，被固定在該底座上，且該組導引軸所被固定的位置上可分別對應於該第一抵靠結構與該第二抵靠結構；一平面線圈，被形成在一印刷電路板上的圖案化金屬層且面向該感磁元件，其中該印刷電路板被固定在該底座上，並與該可動磁路部件的該感磁元件之間具有一第一預定距離；一導磁板，被設置在該音圈馬達的一單一側面，並面向該感磁元件，並與該平面線圈之間具有一第二預定距離；其中，基於該感磁元件對該導磁板的側向磁性吸引力，使得該可動磁路部件的該第一抵靠結構與該第二抵靠結構分別抵靠於該組導引軸，且該組導引軸中之一與該第一抵靠結構之間至少以單一接觸點的方式接觸，而該組導引軸 中另一與該第二抵靠結構之間至少以兩個接觸點的方式接觸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之基於側向吸力進行對焦的音圈馬達，其中該第一抵靠結構為一平坦表面，使得該組導引軸中之一與該第一抵靠結構之間至少以複數個接觸點的方式作線狀接觸。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之基於側向吸力進行對焦的音圈馬達，其中該第一抵靠結構的該平坦表面短邊長度為該抵靠側面的1/2~1/4。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之基於側向吸力進行對焦的音圈馬達，其中該第二抵靠結構為開放式的一V型凹槽，使得該組導引軸中另一與該第二抵靠結構之間以兩組複數個接觸點的方式構成兩個線狀接觸。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之基於側向吸力進行對焦的音圈馬達，其中該第二抵靠結構為開放式且非連續表面的一V型凹槽，使得該組導引軸中另一與該第二抵靠結構之間以兩組連續或非連續複數個接觸點的方式構成兩個線狀或點狀接觸。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之基於側向吸力進行對焦的音圈馬達，其中該組導引軸中另一與該第二抵靠結構之間以 非連續複數個接觸點時，至少大致分成兩組連續的複數個接觸點，並分別定義成一第一抵靠子結構、一第二抵靠子結構。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之基於側向吸力進行對焦的音圈馬達，其中該第一抵靠子結構或該第二抵靠子結構在平行於所構成的線狀接觸方向上，其長度為該抵靠側面的1/3~1/5。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之基於側向吸力進行對焦的音圈馬達，其中在該第二抵靠結構中該V型凹槽的兩個壁面之間彼此帶有一接觸面夾角，該接觸面夾角為45~120度。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之基於側向吸力進行對焦的音圈馬達，其中該導磁板可為該音圈馬達的外殼或外殼的一部份。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之基於側向吸力進行對焦的音圈馬達，其中該音圈馬達進一步包含：一位置感應器，以感測該可動磁路部件的所在位置。
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