申请/专利权人：沈阳工业大学

申请日：2017-11-30

公开（公告）日：2020-10-16

公开（公告）号：CN108183593B

主分类号：H02K41/035(20060101)

分类号：H02K41/035(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.10.16#授权;2018.07.13#实质审查的生效;2018.06.19#公开

摘要：一种均匀平行磁场式音圈电机，其特征在于：该电机包括垫片（2）、音圈支架（3）、导向轴（4）、漆包线圈（5）、陶瓷直线轴承（7）、永磁环（8）、散热环（9）、软铁芯（10）和外壳（11）；音圈电机属于特种直线电机，广泛应用于光盘驱动器、硬盘驱动器、扫描仪、透镜聚焦、激光切割、医疗器械、航空航天等精密定位系统。其工作原理是通电线圈在磁场内运动会产生磁力，磁力的大小与通电电流的大小成比例。

主权项：1.一种均匀平行磁场式音圈电机，其特征在于：该电机包括垫片（2）、音圈支架（3）、导向轴（4）、漆包线圈（5）、陶瓷直线轴承（7）、永磁环（8）、散热环（9）、软铁芯（10）和外壳（11）；永磁环（8）安装在软铁芯（10）的外表面，软铁芯（10）的外部套有外壳（11），软铁芯（10）与外壳（11）之间留有供音圈支架（3）往返穿梭的气隙；永磁环（8）的个数根据音圈电机运动行程调节，永磁环（8）由若干块瓦形永磁铁构成，瓦形永磁铁采用径向磁化，磁极分布为外N内S或者外S内N；永磁环（8）与散热环（9）沿着铁芯（10）的轴向交替排列安装；软铁芯（10）顶部开有凹槽，将陶瓷直线轴承（7）放于该凹槽内；导向轴（4）穿过陶瓷直线轴承（7）后伸进软铁芯（10）内并能相对于该软铁芯（10）组轴向的相对移动；音圈支架（3）安装在导向轴（4）上；漆包线圈（5）缠绕在音圈支架（3）上；并能随着音圈支架（3）穿梭于软铁芯（10）与外壳（11）之间的气隙，使用时，漆包线圈（5）与音圈支架（3）在软铁芯（10）与外壳（11）所构成的气隙内沿外壳（11）轴向移动；漆包线圈（5）的外表面与铁壳（11）的内表面距离最小，且不能干涉，外壳（11）安装在软铁芯（10）上；软铁芯（10）上端设置有堵头（6），以挡住陶瓷直线轴承（7）；外壳（11）的底部与软铁芯（10）底部之间通过内六角圆柱头螺钉（12）固定。

全文数据：均匀平行磁场式音圈电机技术领域[0001]本发明属于音圈电机设计技术，具体涉及一种均匀平行磁场式音圈电机。背景技术[0002]音圈电机是一种特殊形式的、不需要任何的中间转换机构可以直接把电信号转换为位移信号的直线驱动电机。具有结构简单、体积小、响应速度快、频率高、推力均匀、加速度大、精度高、维护方便等特点，由于音圈电机的众多优点，近年来受到了广泛关注。但是目前的应用上效果都不理想。发明内容[0003]发明目的：均匀平行磁场式音圈电机，其目的是解决以往所存在的问题。[0004]技术方案：一种均匀平行磁场式音圈电机，其特征在于:该电机包括垫片2、音圈支架3、导向轴4、漆包线圈（5、陶瓷直线轴承7、永磁环8、散热环9、软铁芯（10和外壳11;永磁环8安装在软铁芯（10的外表面，软铁芯（1〇的外部套有外壳（11，软铁芯（1〇与外壳11之间留有供音圈支架⑶往返穿梭的气隙;永磁环⑻的个数根据音圈电机运动行程调节，永磁环8由若干块瓦形永磁铁构成，本发明采用8块，瓦形永磁铁采用径向磁化，磁极分布为外N内S或者外S内N;采用这种瓦形永磁铁构成的永磁环，由于所有瓦形永磁铁磁化方向一致，可以更好的在气隙内形成均匀的平行磁场。使音圈电机控制简单、运动行程长。永磁环⑻与散热环⑼沿着铁芯（1〇的轴向交替排列安装;软铁芯（1〇顶部开有凹槽，将陶瓷直线轴承7放于该凹槽内；导向轴4穿过陶瓷直线轴承7后伸进软铁芯（10内并能相对于该软铁芯（10组轴向的相对移动;音圈支架3安装在导向轴4上;漆包线圈（5缠绕在音圈支架3上，并用强力胶将漆包线圈（5固定住;并能随着音圈支架3穿梭于软铁芯（10与外壳（11之间的气隙，使用时，漆包线圈⑸与音圈支架⑶在软铁芯（1〇与外壳11所构成的气隙内沿外壳11轴向移动。[0005]音圈支架3的内表面与软铁芯（1〇的外表面距离应适宜，漆包线圈（5的外表面与铁壳11的内表面距离最小，且不能干涉，外壳11安装在软铁芯1〇上。[0006]软铁芯（10上端设置有堵头⑹，以挡住陶瓷直线轴承⑺。[0007]外壳11的底部与软铁芯（10底部之间通过内六角圆柱头螺钉12固定。[0008]音圈支架3通过六角螺母1固定在导向轴4上。[0009]优点效果：本发明提出一种均匀平行磁场式音圈电机，该音圈电机具有控制简单、漏磁少、产生磁通量大、磁通密度大、响应速度快等特点。[0010]该均匀平行磁场式音圈电机有以下优点：永磁环产生的磁感线由永磁环N极、夕卜壳、软铁芯回到永磁环的s极，形成闭合磁路。由于永磁环是由若干块瓦形永磁铁拼接而成，磁化方向一致，所以在整个气隙内形成均匀平行磁场，使线圈在有效的空间内最大程度的切割磁感线。该均匀平行磁场式音圈电机特征在于可以根据动子运动行程长短来选择永磁环的个数。本发明的结构紧密使磁通得到充分利用，漏磁大幅度减少。本发明的永磁环与散热环的厚度采用一定比例，可以有助于形成均匀平行磁场。[0011]由于本结构的永磁环由8块瓦形永磁铁构成，瓦形永磁铁磁化方向一致，每个永磁环之间有斥力，采用堵头固定住所有永磁环，同时堵头可以防止漏磁现象发生，音圈电机工作过程有热量产生，采用铝环起散热作用。导向轴起导向作用，防止漆包线圈与软铁芯外表面与外壳内表面干涉。[0012]该均匀磁场式音圈电机以音圈支架、漆包线圈等作为动子运动，永磁环、软铁芯等作为定子。当给漆包线圈通电时，动子会在磁力的作用下振动。[0013]导向轴材料为铝合金，在运动过程中不受磁场的影响；音圈支架的材料为环氧棒；直线轴承采用陶瓷材料;漆包线圈采用具有导体和绝缘层的细铜丝缠绕而成;堵头与散热环均采用铝合金材料;永磁环材料采用钕铁硼;软铁芯与外壳材料为纯铁棒加工而成。[0014]音圈电机属于特种直线电机，广泛应用于光盘驱动器、硬盘驱动器、扫描仪、透镜聚焦、激光切割、医疗器械、航空航天等精密定位系统。其工作原理是通电线圈在磁场内运动会产生磁力，磁力的大小与通电电流的大小成比例。附图说明[0015]图1为本发明整体结构剖视图。[0016]图2为构成的永磁环结构图。[0017]图中：1-六角螺母;2-垫片;3-音圈支架;4-导向轴;5-漆包线圈;6-堵头;7-陶瓷直线轴承;8-永磁环;9-散热环;10-软铁芯；11-外壳;12-内六角圆柱头螺钉。具体实施方式[0018]如附图1所示:一种均匀平行磁场式音圈电机，其特征在于:该电机包括垫片（2、音圈支架3、导向轴4、漆包线圈（5、陶瓷直线轴承7、永磁环S、散热环9、软铁芯10和外壳（11;永磁环（8安装在软铁芯（10的外表面，软铁芯（10的外部套有外壳11，软铁芯（10与外壳（11之间留有供音圈支架⑶往返穿梭的气隙;永磁环⑻的个数根据音圈电机运动行程调节，永磁环8由若干块瓦形永磁铁构成，本发明采用8块，瓦形永磁铁采用径向磁化，磁极分布为外N内S或者外S内N;采用这种瓦形永磁铁构成的永磁环，由于所有瓦形永磁铁磁化方向一致，可以更好的在气隙内形成均匀的平行磁场。使音圈电机控制简单、运动行程长。永磁环⑻与散热环⑼沿着铁芯（10的轴向交替排列安装;软铁芯10顶部开有凹槽，将陶瓷直线轴承7放于该凹槽内；导向轴4穿过陶瓷直线轴承7后伸进软铁芯（10内并能相对于该软铁芯（10组轴向的相对移动;音圈支架3安装在导向轴4上;漆包线圈（5缠绕在音圈支架3上，并用强力胶将漆包线圈（5固定住;并能随着音圈支架3穿梭于软铁芯（1〇与外壳（11之间的气隙，使用时，漆包线圈（5与音圈支架⑶在软铁芯（10与外壳11所构成的气隙内沿外壳1D轴向移动。[0019]音圈支架3的内表面与软铁芯（1〇的外表面距离应适宜，漆包线圈（5的外表面与铁壳a1的内表面距离最小，且不能干涉，外壳11安装在软铁芯（丨〇上。[0020]软铁芯（10上端设置有堵头6，以挡住陶瓷直线轴承7。[0021]外壳11的底部与软铁芯（10底部之间通过内六角圆柱头螺钉12固定。[0022]音圈支架⑶通过六角螺母1固定在导向轴⑷上。[0023]在软铁芯10外表面安装永磁环8;永磁环8由8块瓦形永磁铁拼合而成，瓦形永磁铁采用径向磁化，磁化方向一致;磁极分布为外端N极，内端S极;磁感线由永磁环N极经过外壳11、软铁芯10回到永磁环S极，由于软铁芯10与外壳11均导磁，可以在气隙内更容易形成均匀的平行磁场，在同等电流下给漆包线圈通电时，使音圈电机出力更大。[0024]将瓦形永磁铁内端S极贴近软铁芯10外表面安装，采用强力胶与软铁芯10外表面粘接，在安装完成整个永磁环8后安装散热环9，永磁环8与散热环9交替排列。[0025]在软铁芯10的顶部留有凹槽口，将陶瓷直线轴承7放在凹槽内，软铁芯1〇与堵头6连接，同时陶瓷直线轴承7被堵头6固定在凹槽内。[0026]导向轴4穿过陶瓷直线轴承7,将音圈支架3安装在导向轴4上。[0027]漆包线圈5缠绕在音圈支架3的外表面，并用强力胶粘住漆包线圈5,音圈支架3与漆包线圈5安装在导向轴4上，同时由软铁芯10与外壳11包围着，工作时音圈支架3、导向轴4、漆包线圈5作为动子。[0028]软铁芯10与外壳11由纯铁棒加工而成，将外壳11安装在软铁芯10上，软铁芯10与外壳11等作为定子。[0029]永磁环8产生的磁感线经过永磁环8的N极、外壳11、软铁芯10、回到永磁环8的S极，由于本发明结构的永磁环有若干块瓦形永磁铁拼接而成，瓦形永磁铁磁化方向一致；因此在软铁芯10的外壁与外壳11构成的气隙中形成均匀的平行磁场;软铁芯10与外壳11的壁厚要适宜，壁厚太厚，永磁环8产生的磁感线会大量通过软铁芯10和外壳11，导致气隙内的磁感线较少;壁厚太薄，会有磁饱和效应产生;本发明通过仿真分析采用适宜壁厚，使磁感线最大程度的分布在气隙内。

权利要求：1.一种均匀平行磁场式音圈电机，其特征在于:该电机包括垫片（2、音圈支架3、导向轴4、漆包线圈（5、陶瓷直线轴承7、永磁环8、散热环9、软铁芯（1〇和外壳11;永磁环⑻安装在软铁芯（10的外表面，软铁芯（1〇的外部套有外壳11，软铁芯（1〇与外壳（11之间留有供音圈支架3往返穿梭的气隙;永磁环8的个数根据音圈电机运动行程调节，永磁环8由若干块瓦形永磁铁构成，瓦形永磁铁采用径向磁化，磁极分布为外N内S或者外S内N;永磁环8与散热环9沿着铁芯（1〇的轴向交替排列安装;软铁芯（1〇顶部开有凹槽，将陶瓷直线轴承7放于该凹槽内；导向轴4穿过陶瓷直线轴承7后伸进软铁芯（10内并能相对于该软铁芯（10组轴向的相对移动；音圈支架3安装在导向轴4上；漆包线圈⑸缠绕在音圈支架⑶上;并能随着音圈支架⑶穿梭于软铁芯（1〇与外壳（11之间的气隙，使用时，漆包线圈（5与音圈支架3在软铁芯（10与外壳（11所构成的气隙内沿外壳11轴向移动。2.根据权利要求1所述的均匀平行磁场式音圈电机，其特征在于:漆包线圈（5的外表面与铁壳11的内表面距离最小，且不能千涉，外壳1D安装在软铁芯10上。3.根据权利要求1所述的均匀平行磁场式音圈电机，其特征在于:软铁芯（10上端设置有堵头6，以挡住陶瓷直线轴承7。4.根据权利要求1所述的均匀平行磁场式音圈电机，其特征在于:外壳（11的底部与软铁芯10底部之间通过内六角圆柱头螺钉12固定。5.根据权利要求1所述的均匀平行磁场式音圈电机，其特征在于：音圈支架3通过六角螺母1固定在导向轴4上。

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