帶有平面線圈的線性音圈致動器的製作方法
2023-05-28 08:53:26 2
專利名稱：帶有平面線圈的線性音圈致動器的製作方法
技術領域：
本發明總體涉及一種線性音圈致動器，尤其涉及一種帶有平面線圈的線性音圈致動器。
背景技術：
頒予BEI Electronics，Inc.公司的美國專利號4,808,955中所公開的帶有交錯磁路的動圈線性致動器的兩種不同變型繪於該專利的圖5和圖7中。這些圖複製成本申請的圖6和圖7。這種致動器的一個場組件包括多個附連於場坯(返回通路)上的具有交變極性並且沿運動方向具有相同或不同寬度的磁體，以及多個位於磁體之間的空腔中的單個線圈。
上述設計的一個缺點在於所形成的致動器的高度太大。
發明內容
先前動圈致動器的以上及其它缺點通過本發明的線性音圈致動器來克服，其包括多個場分組件和一個線圈組，這些場分組件各包括一個場坯，其中這些場分組件中至少一個第一場分組件包括多個具有交變極性的磁體，這些磁體置於場坯上以便沿線性音圈致動器的運動方向形成交錯磁路；而且其中這些場分組件相對於彼此放置以便在包括這些磁體的這些場分組件中的第一場分組件與這些場分組件中的另一個之間形成一間隙，而線圈組包括在間隙內置於一平面中的線圈，其中該平面基本上平行於線性音圈致動器的運動方向。
這些具有交變極性的磁體可沿運動方向具有相同或不同寬度，並且這些磁體可以相互隔開或者相互接觸。
場坯可還包括磁通量通路段，它們定位成為這些場分組件中的第一場分組件的每個磁體以及跨過間隙離開磁體定位的這些場分組件中另一個的場坯的對應部分提供一磁通量通路，該磁通量通路垂直於線性音圈致動器的運動方向穿過場坯。
在本發明的一個實施例中，這些場分組件中的第一和第二場分組件各包括這些具有交變極性的磁體，以便使得這些分組件中的第一和第二分組件的極性相反的磁體對由一間隙分開，而且其中場坯還包括磁通量通路段，它們定位成為每對由間隙分開的極性相反的磁體提供一磁通量通路，該磁通量通路垂直於線性音圈致動器的運動方向穿過場坯。
據發現，包括上述這些磁通量通路段，就容許本發明的致動器的高度很大程度上與所採用的磁體的長度無關。與通常需要增加護鐵寬度以便容納沿運動方向上磁體長度的增加的先前致動器結構不同，本發明並不如此。
本發明所屬領域的普通技術人員將會理解，上述結構可以提供一種高度大大降低的致動器。
在考慮了對本發明某些優選實施例的以下詳細描述和附圖之後，將更易於理解本發明的這些及其它優點和特徵。
圖1為根據本發明的一種線性音圈致動器的一個實施例的透視圖。
圖2為圖1中的本發明實施例的兩個場分組件的簡化示意圖。
圖3為圖1中的本發明實施例的線圈組的簡化示意圖。
圖4為圖1中的本發明實施例的兩個場分組件和線圈組的部件分解圖的簡化示意圖。
圖5為沿圖1的線5-5剖開的致動器的簡化剖面圖，示出了本發明所提供的沿著垂直於圖1中所示運動方向的方向上的磁通量的顯著磁路。
圖6和7分別為對美國專利號4,808,955的圖5和圖7的複製。
具體實施例方式
現在參看圖1、2和3，本申請的線性音圈致動器10包括兩個場分組件12、14和一個帶有一位置傳感器18的線圈組16。其與以上所參考的美國專利No.4,808,955中所述的致動器類似，該專利在此引入作為參考，但是在至少以下兩個方面中與其不同1)根據以上美國專利No.4,808,955，線圈繞著一芯或繞著附連於芯上的磁體纏繞，因此使得繞組置於垂直於運動方向的多個平面中。根據本申請，如圖4的實施例中所示，所有的線圈20都位於介於兩排磁體22之間的同一平面內，並且該平面與運動方向19平行。
2)根據以上美國專利No.4,808,955，磁通量通路沿著運動方向(在專利4,808,955的圖7中，其在兩個端板208和210之間延伸)順序地設置。根據本申請，對於由氣隙26分開的每對具有相反極性的磁體，存在另一條附加或主磁通量通路24。在圖5中，磁通量的該其它磁路24由致動器(為簡單起見，線圈未示出)橫截面中標有箭頭的通路24所描繪，致動器橫截面垂直於運動方向19(圖5中進出頁面的方向)。
由本申請的上述方法產生的設計使得場坯28的厚度減至最小，因而使得致動器高度減至最小。
在本發明的另一個實施例中，只有一個場分組件12或14需要具有任一磁體。在這個實施例中，永久磁體將只置於線圈20的一個側面上。
因此，本發明的一個實施例的目的在於一種線性音圈致動器，其包括多個場分組件以及一個線圈組。這些場分組件各包括一個場坯，並且這些場分組件中至少一個還包括多個具有交變極性並且沿運動方向具有相同或不同寬度的磁體，其中這些磁體可以相互隔開或者相互接觸並且置於場坯上以便沿線性音圈致動器的運動方向形成交錯磁路。這些場分組件相對於彼此放置，以便在包括這些磁體的這些場分組件中的至少一個與這些場分組件中的另一個之間形成一間隙。這個實施例的線圈組包括在間隙內置於同一平面中的多個線圈，其中該平面基本上平行於線性音圈致動器的運動方向。
本發明的另一個實施例的目的在於一種線性音圈致動器，其包括多個場分組件以及一個線圈組。這些場分組件各包括一個場坯，並且這些場分組件中至少一個還包括多個具有交變極性並且沿運動方向具有相同或不同寬度的磁體，其中這些磁體可以相互隔開或者相互接觸並且置於場坯上以便沿線性音圈致動器的運動方向形成交錯磁路。這些場分組件相對於彼此放置，以便在包括這些磁體的這些場分組件中的至少一個與這些場分組件中的另一個之間形成一間隙。這個實施例中的場坯還包括磁通量通路段30，其為每對由氣隙分開的具有相反極性的磁體提供了一條垂直於運動方向的磁通量通路。
在以上線性音圈致動器的另一個實施例中，每個這些場分組件的場坯包括一基本為平面的部分，並且磁通量通路段在平面部分上方沿運動方向延伸。當這些場分組件中的一第一場分組件和這些場分組件中的一第二場分組件放置成形成一間隙時，該第一和第二場分組件的磁通量通路段則處於彼此接觸或者彼此相鄰的位置。所提供的垂直磁通量通路穿過第一場分組件的磁體，跨過間隙到達第二場分組件的具有相反極性(若有的話)的磁體，穿過平面部分並且隨後穿過第二場分組件的場坯的磁通量通路段之一，穿過相鄰的磁通量通路段並隨後穿過第一場分組件的平面部分，然後返回至第一場分組件的磁體。
參看圖1，現在將對根據本發明的線性音圈致動器10的所示實施例進行更詳細的描述。這種線性音圈致動器包括相互並列的一第一場分組件12和一第二場分組件14。一沿運動方向19運動的線圈組16置於場分組件12和14之間。同樣如圖1中所示，一位置傳感器18和用於與位置傳感器18連通的導線40以及用於與線圈組16的各線圈連通的導線44置於在線圈組16的一部分中形成的狹槽40和42中。從圖1中可以看到，場分組件12和14具有形狀基本為矩形的外部，其相對的邊緣進行成形從而提供一孔48以便線圈組16相對於場分組件12和14運動。線性承座或滑塊(未示出)可以置於孔48中或者環繞著孔48放置以便支承線圈組16的運動。
圖2示出了場分組件12和14的內部，兩個場分組件12和14各包括一場坯28和永久磁體22。永久磁體22置於一形成於場坯28的內表面中的凹槽區域中。磁通量通路段30沿著平行於線圈組16的運動方向的場坯邊緣而形成於場坯28的朝內部分上。當場分組件12和14聯接在一起時，這些磁通量通路段30就提供了一垂直於線性致動器的運動方向19的磁通量通路24(如圖5中所示)。
在圖2中還可以看到，場坯28的磁通量通路段30的厚度大於沿著垂直於線性致動器的運動方向19的邊緣的厚度。當場分組件12和14裝配在一起時，因此就形成了孔48。
應當指出，在圖2中所示的線性致動器的實施例中，兩個場分組件都包括磁體22。如前所述，本發明的線性致動器的其它實施例可使用只有一個場分組件中才具有的磁體22。還應當指出，磁體22在每個場分組件12和14中置成一排以便具有交變極性，從而沿線性音圈致動器的運動方向形成交錯磁路。在場分組件12中，極性順序為N-S-N。在場分組件14中，極性順序為S-N-S。按照這種方式，當場分組件裝配在一起時，在場分組件12的磁體和場分組件14的磁體之間就形成了一間隙(請看圖5中的間隙26)並且具有相反極性的磁體成對跨過間隙。這樣，從如圖2中所示的場分組件的後面開始，場分組件12的「N」極性的磁體22與場分組件14的「S」極性的磁體22成對；然後一「S」極性的磁體22與一「N」極性的磁體22成對；最後，場分組件12的一「N」極性的磁體22與一「S」極性的磁體22成對，它們全都跨過間隙26。
從圖2中可以看到，這個實施例的磁體22具有不同的寬度。在場分組件12的三個磁體22中，中間磁體寬度最大。場分組件14的三個磁體中同樣是中間磁體寬度最大。
本發明所屬領域的普通技術人員將會理解，對於上述實施例，儘管所示的每個場分組件中的每個磁體都與相鄰的磁體接觸，但是可以考慮到，在本發明的範圍之內，這些磁體還可以相互隔開。本發明所屬領域的普通技術人員還將會理解，圖中所示的磁體之間的寬度比只是本發明的一個實施例，並且可以根據致動器所需的力-行程曲線而選擇其它比值。此外，儘管所示的為在每個場分組件中排成一排的三個磁體，但是可以使用其它數量的磁體來形成本發明的交錯磁路，對此本發明所屬領域的普通技術人員將會理解。
參看圖3，以下將對線性致動器10的線圈組16進行更詳細的描述。線圈組16包括一支承結構50，其具有一線圈支承段50和形成於線圈支承段50的相對兩端的支承延伸部分52和54。狹槽40和42形成於支承延伸部分52中，用於確定導線44連至位置傳感器18和線圈20的路線。線圈20形狀為平面並且優選地置於形成於支承段50中的凹槽區域56中。從圖3中可以看到，平面線圈20的厚度約等於凹槽區域56的深度。線圈20可以結合於支承結構50上或者完全封裝於凹槽區域56內。
圖4為線性致動器10的部件分解圖，示出了線圈20相對於磁體22的相對位置。在圖4的實施例中，每個場分組件12和14具有三個一組的帶有交變極性的磁體22。每三個一組磁體中的中間磁體22的寬度大於兩側的兩個磁體。線圈組16具有兩個寬度類似的線圈22。在圖4的實施例中，線圈20的寬度類似於三個一組磁體的中間磁體的寬度。
現在參看圖5，示出了沿圖1的線5-5剖開的線性致動器的橫截面。因此，圖5中示出的橫截面垂直於線性致動器10的運動方向19。從圖中可以看到，在線性致動器10的這個橫截面位置處，場分組件14的磁體22的極性為「S」而場分組件12的磁體22的極性為「N」，因此就提供了一對具有相反極性的磁體，由位於這對磁體之間的間隙26隔開。
在圖5中還應當指出，場分組件12和14的磁通量通路段30相對於彼此放置以便提供由箭頭24所示的磁通量通路。這些磁通量通路24垂直於線性致動器10的運動方向。這些磁通量通路段的一個顯著優點在於它們所形成的裝置的高度很大程度上和所使用的磁體的長度無關。因此，如果致動器的行程需要增加，致動器的高度將不需要同等增加，而對於例如圖6和7中所示的常規型致動器結構通常卻需要如此。
如前所述，在本發明的另一個實施例中，只有一個場分組件包括磁體22。其它場分組件將包括一具有磁通量通路段30的場坯28，但在場坯28的內表面中不帶凹槽區域。
此處所使用過的術語和措詞為描述術語而非限制性，並且在使用這些術語和措詞時並不想排除所示所述特徵的等價內容或其部分，應當認識到，在申請專利的本發明的範圍內，可以做出各種改動。
權利要求
1.一種線性音圈致動器，包括多個場分組件，這些場分組件各包括一個場坯，其中這些場分組件中至少一個第一場分組件包括多個具有交變極性的磁體，這些磁體置於場坯上以便沿線性音圈致動器的運動方向形成交錯磁路；而且其中這些場分組件相對於彼此放置以便在包括這些磁體的這些場分組件中的第一場分組件與這些場分組件中的另一個之間形成一間隙，以及一個線圈組，線圈組包括在間隙內置於一平面中的線圈，其中該平面基本上平行於線性音圈致動器的運動方向。
2.根據權利要求1所述的線性音圈致動器，其中這些磁體沿線性音圈致動器的運動方向具有相同寬度。
3.根據權利要求1所述的線性音圈致動器，其中這些磁體相對於彼此隔開。
4.根據權利要求1所述的線性音圈致動器，其中這些磁體沿線性音圈致動器的運動方向具有不同寬度。
5.根據權利要求1所述的線性音圈致動器，其中這些磁體相互接觸。
6.根據權利要求1所述的線性音圈致動器，其中場坯還包括磁通量通路段，它們定位成為這些場分組件中的第一場分組件的這些磁體中的每一個以及跨過間隙離開該磁體定位的這些場分組件中另一個的場坯的對應部分提供一磁通量通路，該磁通量通路垂直於線性音圈致動器的運動方向穿過場坯。
7.根據權利要求1所述的線性音圈致動器，其中這些場分組件中的第二場分組件包括多個具有交變極性的磁體，這些磁體置於場坯上以便沿線性音圈致動器的運動方向形成交錯磁路，以便使得這些分組件中的第一和第二分組件的極性相反的磁體對由間隙分開，而且其中場坯還包括磁通量通路段，它們定位成為每對由間隙分開的極性相反的磁體提供一磁通量通路，該磁通量通路垂直於線性音圈致動器的運動方向穿過場坯。
8.根據權利要求6所述的線性音圈致動器，其中每個場坯包括一基本為平面的部分，並且磁通量通路段沿線性音圈致動器的運動方向在平面部分之外並沿平面部分延伸，並且其中這些場分組件中的第一場分組件和另一場分組件的磁通量通路段處於彼此接觸或者彼此相鄰的位置，以便使得所形成的垂直磁通量通路穿過這些場分組件中的第一場分組件的磁體，跨過間隙到達這些場分組件中的另一個場分組件的對應部分，穿過這些場分組件中的另一個場分組件的平面部分，穿過這些場分組件中的另一個場分組件的場坯的磁通量通路段之一，穿過相鄰的磁通量通路段並隨後穿過這些場分組件中的第一場分組件的平面部分，然後返回至這些場分組件中的第一場分組件的磁體。
9.根據權利要求7所述的線性音圈致動器，其中每個場坯包括一基本為平面的部分，並且磁通量通路段沿線性音圈致動器的運動方向沿著平面部分並在平面部分之外延伸，並且其中這些場分組件中的第一和第二場分組件的磁通量通路段處於彼此接觸或者彼此相鄰的位置，以便使得所形成的垂直磁通量通路穿過這些場分組件中的第一場分組件的磁體，跨過間隙到達這些場分組件中的第二場分組件的具有相反極性的磁體，穿過這些場分組件中的第二場分組件的平面部分，穿過這些場分組件中的第二場分組件的場坯的磁通量通路段之一，穿過相鄰的磁通量通路段並隨後穿過這些場分組件中的第一場分組件的平面部分，然後返回至這些場分組件中的第一場分組件的磁體。
10.一種線性音圈致動器，包括多個場分組件，這些場分組件各包括一個場坯，其中這些場分組件中至少一個第一場分組件包括多個具有交變極性的磁體，這些磁體置於場坯上以便沿線性音圈致動器的運動方向形成交錯磁路；其中這些磁體沿線性音圈致動器的運動方向具有相同寬度並且相互接觸，而且其中這些場分組件相對於彼此放置以便在這些場分組件中的第一場分組件與這些場分組件中的另一個之間形成一間隙，以及一個線圈組，線圈組包括在間隙內置於一平面中的線圈，其中該平面基本上平行於線性音圈致動器的運動方向。
11.一種線性音圈致動器，包括多個場分組件，這些場分組件各包括一個場坯，其中這些場分組件中至少一個第一場分組件包括多個具有交變極性的磁體，這些磁體置於場坯上以便沿線性音圈致動器的運動方向形成交錯磁路；其中這些磁體沿線性音圈致動器的運動方向具有不同寬度並且相互隔開，而且其中這些場分組件相對於彼此放置以便在這些場分組件中的第一場分組件與這些場分組件中的另一個之間形成一間隙，以及一個線圈組，線圈組包括在間隙內置於一平面中的線圈，其中該平面基本上平行於線性音圈致動器的運動方向。
12.根據權利要求10所述的線性音圈致動器，其中場坯還包括磁通量通路段，它們定位成為這些場分組件中的第一場分組件的這些磁體中的每一個以及跨過間隙離開該磁體定位的這些場分組件中另一個的場坯的對應部分提供一磁通量通路，該磁通量通路垂直於線性音圈致動器的運動方向穿過場坯。
13.根據權利要求10所述的線性音圈致動器，其中這些場分組件中的第二場分組件包括多個具有交變極性的磁體，這些磁體置於場坯上以便沿線性音圈致動器的運動方向形成交錯磁路，以便使得這些分組件中的第一和第二分組件的極性相反的磁體對由間隙分開，而且其中場坯還包括磁通量通路段，它們定位成為每對由間隙分開的極性相反的磁體提供一磁通量通路，該磁通量通路垂直於線性音圈致動器的運動方向穿過場坯。
14.根據權利要求12所述的線性音圈致動器，其中每個場坯包括一基本為平面的部分，並且磁通量通路段沿線性音圈致動器的運動方向在平面部分之外並沿平面部分延伸，並且其中這些場分組件中的第一場分組件和另一場分組件的磁通量通路段處於彼此接觸或者彼此相鄰的位置，以便使得所形成的垂直磁通量通路穿過這些場分組件中的第一場分組件的磁體，跨過間隙到達這些場分組件中的另一個場分組件的對應部分，穿過這些場分組件中的另一個場分組件的平面部分，穿過這些場分組件中的另一個場分組件的場坯的磁通量通路段之一，穿過相鄰的磁通量通路段並隨後穿過這些場分組件中的第一場分組件的平面部分，然後返回至這些場分組件中的第一場分組件的磁體。
15.根據權利要求13所述的線性音圈致動器，其中每個場坯包括一基本為平面的部分，並且磁通量通路段沿線性音圈致動器的運動方向在平面部分之外並沿平面部分延伸，並且其中這些場分組件中的第一和第二場分組件的磁通量通路段處於彼此接觸或者彼此相鄰的位置，以便使得所形成的垂直磁通量通路穿過這些場分組件中的第一場分組件的磁體，跨過間隙到達這些場分組件中的第二場分組件的具有相反極性的磁體，穿過這些場分組件中的第二場分組件的平面部分，穿過這些場分組件中的第二場分組件的場坯的磁通量通路段之一，穿過相鄰的磁通量通路段並隨後穿過這些場分組件中的第一場分組件的平面部分，然後返回至這些場分組件中的第一場分組件的磁體。
16.根據權利要求11所述的線性音圈致動器，其中場坯還包括磁通量通路段，它們定位成為這些場分組件中的第一場分組件的這些磁體中的每一個以及跨過間隙離開該磁體定位的這些場分組件中另一個的場坯的對應部分提供一磁通量通路，該磁通量通路垂直於線性音圈致動器的運動方向穿過場坯。
17.根據權利要求11所述的線性音圈致動器，其中這些場分組件中的第二場分組件包括多個具有交變極性的磁體，這些磁體置於場坯上以便沿線性音圈致動器的運動方向形成交錯磁路，以便使得這些場分組件中的第一和第二場分組件的極性相反的磁體對由間隙分開，而且其中場坯還包括磁通量通路段，它們定位成為每對由間隙分開的極性相反的磁體提供一磁通量通路，該磁通量通路垂直於線性音圈致動器的運動方向穿過場坯。
18.根據權利要求16所述的線性音圈致動器，其中每個場坯包括一基本為平面的部分，並且磁通量通路段沿線性音圈致動器的運動方向在平面部分之外並沿平面部分延伸，並且其中這些場分組件中的第一場分組件和另一場分組件的磁通量通路段處於彼此接觸或者彼此相鄰的位置，以便使得所形成的垂直磁通量通路穿過這些場分組件中的第一場分組件的磁體，跨過間隙到達這些場分組件中的另一個場分組件的對應部分，穿過這些場分組件中的另一個場分組件的平面部分，穿過這些場分組件中的另一個場分組件的場坯的磁通量通路段之一，穿過相鄰的磁通量通路段並隨後穿過這些場分組件中的第一場分組件的平面部分，然後返回至這些場分組件中的第一場分組件的磁體。
19.根據權利要求17所述的線性音圈致動器，其中每個場坯包括一基本為平面的部分，並且磁通量通路段沿線性音圈致動器的運動方向在平面部分之外並沿平面部分延伸，並且其中這些場分組件中的第一和第二場分組件的磁通量通路段處於彼此接觸或者彼此相鄰的位置，以便使得所形成的垂直磁通量通路穿過這些場分組件中的第一場分組件的磁體，跨過間隙到達這些場分組件中的第二場分組件的具有相反極性的磁體，穿過這些場分組件中的第二場分組件的平面部分，穿過這些場分組件中的第二場分組件的場坯的磁通量通路段之一，穿過相鄰的磁通量通路段並隨後穿過這些場分組件中的第一場分組件的平面部分，然後返回至這些場分組件中的第一場分組件的磁體。
20.一種線性音圈致動器，包括多個場分組件，這些場分組件各包括一個場坯，其中這些場分組件中至少一個第一場分組件包括多個具有交變極性的磁體，這些磁體置於場坯上以便沿線性音圈致動器的運動方向形成交錯磁路；而且其中這些場分組件相對於彼此放置以便在包括這些磁體的這些場分組件中的第一場分組件與這些場分組件中的另一個之間形成一間隙，以及一個線圈組，線圈組包括在間隙內置於一平面中的線圈，其中該平面基本上平行於線性音圈致動器的運動方向，其中場坯包括磁通量通路段，它們定位成為這些場分組件中的第一場分組件的這些磁體中的每一個以及跨過間隙離開該磁體定位的這些場分組件中另一個的場坯的對應部分提供一磁通量通路，該磁通量通路垂直於線性音圈致動器的運動方向穿過場坯。
全文摘要
所公開的一種線性音圈致動器包括多個場分組件，這些場分組件各包括一個場坯，其中這些場分組件中至少一個場分組件包括多個具有交變極性的磁體，這些磁體置於場坯上以便沿線性音圈致動器的運動方向形成交錯磁路。這些場分組件相對於彼此放置以便在具有這些磁體的場分組件與這些場分組件中的另一個之間形成一間隙。還有一線圈組包括於其中，該線圈組包括在間隙內置於一平面中的線圈，其中該平面基本上平行於線性音圈致動器的運動方向。場坯包括磁通量通路段，它們定位成為每對由間隙分開的極性相反的磁體提供一垂直於運動方向的磁通量通路，從而使得本發明的致動器的高度很大程度上與所採用的磁體的長度無關。
文檔編號H02K41/03GK1620705SQ02828290
公開日2005年5月25日 申請日期2002年12月20日 優先權日2001年12月21日
發明者M·戈德金 申請人:Bei技術公司