專利名稱：一種線性電磁驅(qū)動(dòng)裝置及其在透鏡調(diào)整中的使用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到電磁驅(qū)動(dòng)裝置，更具體地說(shuō)，涉及這樣的裝置，即這種裝置具有體積小、重量輕的特點(diǎn)，并且在攝影機(jī)(攝像機(jī))可以發(fā)現(xiàn)目前的應(yīng)用是調(diào)整其中的透鏡，例如用于變焦和/或聚焦的目的。
變焦和/或聚焦用的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的透鏡已被設(shè)計(jì)用于攝影機(jī)、電視攝像機(jī)、電子照相機(jī)及其類似設(shè)備中。在一種裝置中，一個(gè)電動(dòng)機(jī)被用來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)安裝有一透鏡架的蝸桿，使透鏡產(chǎn)生雙向移動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)的體積相當(dāng)大、苯重而復(fù)雜;通常用于進(jìn)行透鏡的粗調(diào)移動(dòng)(相對(duì)于細(xì)微移動(dòng))。因此，這種類型的儀器此前一直用于實(shí)現(xiàn)一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的變焦操作，但通常并不用于實(shí)現(xiàn)一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的聚焦操作。
其它類型的既能用于變焦又能用于聚焦的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置是利用被稱為一音頻線圈電動(dòng)機(jī)的裝置。已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的美國(guó)專利5，220，461描述了一個(gè)包括有一音頻線圈電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的透鏡組件裝置。另一個(gè)包括有一音頻線圈電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的透鏡組件裝置的例子示于附

圖1和圖2中。這種組件裝置在例如圖3所示類型的電視攝像機(jī)的透鏡筒中可找到具體的用途。在圖1的透鏡組件裝置中，一個(gè)被稱為前部透鏡單元120的固定透鏡與一個(gè)由一步進(jìn)電動(dòng)機(jī)122驅(qū)動(dòng)的變焦透鏡121配合動(dòng)作。一個(gè)從變焦透鏡121來(lái)的影像通過一光闌單元123到達(dá)一聚焦透鏡單元125。變焦透鏡121和光闌123的組合通常被稱作一變焦單元126。聚焦單元125由一固定透鏡124、一活動(dòng)單元103和一支承在一外殼101中的固定單元102組成，活動(dòng)單元103包括一個(gè)透鏡，該透鏡的位置可被調(diào)節(jié)到實(shí)現(xiàn)合適的聚焦。單元102和103組合構(gòu)成一個(gè)音頻線圈電動(dòng)機(jī)，這將在下面予以說(shuō)明。活動(dòng)單元103包括可以在軸104a和104b上滑動(dòng)的支承件，軸104a和104b安裝在外殼101中，并沿著平行于音頻線圈電動(dòng)機(jī)的縱軸方向伸出。
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)122被用于在一相當(dāng)寬的范圍內(nèi)改變變焦透鏡121的位置，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生遠(yuǎn)距離攝影和廣角成像作用的變焦功能。單元103的移動(dòng)范圍與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)122的移動(dòng)范圍相比是相當(dāng)小的，從而便于利用音頻線圈電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)聚焦調(diào)整。
如圖2中更具體地例示出，音頻線圈電動(dòng)機(jī)的固定單元102設(shè)置在外殼101中并構(gòu)成一個(gè)定子構(gòu)件?；顒?dòng)單元103與定子構(gòu)件配合并可以在軸104a和104b上沿該構(gòu)件的軸向(即沿縱軸向)滑動(dòng)。如圖所示，該定子構(gòu)件是由兩組框架板109和110組成的，它們分別稱為外框架板和內(nèi)框架板。內(nèi)框架板110的形狀大體上為一矩形管，而外框架板109是由平行于內(nèi)框架板壁并與其隔開的矩形板部件組成的。一矩形的連接板108具有從其伸出的外框架板109，這些外框架板被彎曲成90°，因而使其垂直于連接板108。內(nèi)框架板110固定到連接板108上，使得(例如)從外框架板109通過連接板108到內(nèi)框架板110形成一條磁通量路徑。連接板具有矩形的中央開口107，其與由內(nèi)框架板110形成的矩形管的內(nèi)部同軸心。最好是，每個(gè)外框架板109都固定有一矩形磁體106。在圖示的實(shí)施例中，一個(gè)面對(duì)一內(nèi)框架板110表面的外框架板109的表面具有例如通過一個(gè)適合的膠粘劑固定于其上的一個(gè)磁體106。換句話說(shuō)，一個(gè)磁體106固定到一個(gè)外框架板109的一內(nèi)表面上并與一個(gè)相對(duì)的內(nèi)框架板110的外表面間隔開，從而在磁體和內(nèi)框架板之間形成一個(gè)間隙。每個(gè)磁體106沿其厚度方向被極化，以使得磁通量通過從磁體到內(nèi)框架板110通過連接板108到外框架板109而后再到磁體106的路徑。
如圖所示，活動(dòng)單元103由一透鏡保持框架112構(gòu)成，該框架上固定一個(gè)具有一纏繞其上的線圈118的線圈架113，后者沿軸向伸出。透鏡保持框架可以用金屬制成，其上固定一個(gè)框架支承件114?？蚣苤С屑屯哥R保持框架可以是整體構(gòu)成，或者可以由合適地結(jié)合在一起的獨(dú)立件組成。框架支承件114是一個(gè)具有一中心開口的矩形板，該中心開口的外延至少與一透鏡111的直徑相同，透鏡111安裝在一個(gè)筒管115上并由其支承，筒管115隨之又受框架支承件114的支承。一對(duì)軸承116a和116b固定在筒管115上，軸承沿徑向向外伸出，以分別接納軸104a和104b?？蚣苤С屑?14和管筒115的組合構(gòu)成透鏡保持框架112，保持框架112可以在軸104a和104b上滑動(dòng)。因?yàn)榫€圈架113固定在透鏡保持框架112上，所以線圈架113也可以沿圖示組件裝置的軸向方向滑動(dòng)。軸承116a和116b分別設(shè)有通孔117a和117b，孔中通過軸104a和104b。
線圈架113用一種合成樹脂制造，且其形狀為大體上呈矩形的管，其中該管有一個(gè)矩形的中央空心區(qū)。線圈架的周邊形成一個(gè)繞線槽，在槽中纏繞著線圈118?？梢岳斫?，矩形管狀的線圈架配裝在定子構(gòu)件的磁體106和內(nèi)框架板110之間的間隙中，使得線圈穿過由磁體106在間隙中產(chǎn)生的磁通量。這樣，內(nèi)框架板110配裝在線圈架113的中央空心區(qū)內(nèi)，而線圈架本身則配裝在內(nèi)框架板110和磁體106之間的間隙中。
線圈118連接到適當(dāng)?shù)慕泳€器(未示出)上，以使得驅(qū)動(dòng)電流可以供應(yīng)到線圈上。隨著該電流方向的不同，線圈上施加有一個(gè)正比于電流大小和從磁體106來(lái)的磁通量的大小的力，從而沿相應(yīng)的方向使線圈118、線圈架113和透鏡保持框架112滑動(dòng)。也就是，由于供應(yīng)給線圈電流，使得活動(dòng)單元103沿軸向相對(duì)于固定單元102受到驅(qū)動(dòng)。
但是，活動(dòng)單元103的雙向軸向移動(dòng)的限度受到線圈架113的自由端緊靠連接板108的限制，也受到內(nèi)框架板110的自由端或前端緊靠框架支承件114的限制。重要的是線圈118，要始終位于磁體106和內(nèi)框架板110之間的間隙中，而不要由其中向前伸出。因此，活動(dòng)單元103的軸向運(yùn)動(dòng)受到框架支承件114的軸向長(zhǎng)度h的限制。為了使運(yùn)動(dòng)范圍更大，從而允許更大程度的焦距調(diào)整，必須增大軸向長(zhǎng)度h，或者是另一種選擇，必須增大線圈架113的軸向長(zhǎng)度，這樣使得線圈更深地伸入到磁體106和內(nèi)框架板110之間的間隙中。當(dāng)然，為了提供活動(dòng)單元103更大的軸向移動(dòng)，必須增大固定單元102的軸向長(zhǎng)度。因此，如果準(zhǔn)備增大調(diào)整范圍，那么使用圖2所示的音頻線圈電動(dòng)機(jī)裝置的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的透鏡裝置的總長(zhǎng)度以及因此設(shè)置該裝置的透鏡筒的軸向總長(zhǎng)度都增大了。其結(jié)果，可調(diào)整透鏡裝置的重量同樣也增加了。
此外，在圖2所示的裝置中，外框架板109和內(nèi)框架板110的自由端或前端必須保持敞開的，以允許線圈118移入其間的間隙。也就是說(shuō)，間隙的前端不可能封閉。因此內(nèi)外框架板的自由端或前端不可能在一個(gè)低磁阻的磁路中，如由一個(gè)類似于連接板108的板所形成的低磁阻中磁性連接。因此，定子構(gòu)件中的磁通量路徑是單向的，也就是說(shuō)，磁路徑在每個(gè)外框架板109中只沿一個(gè)方向延伸，同樣在每個(gè)內(nèi)框架板110中也只沿一個(gè)方向延伸，從而減小了定子構(gòu)件的磁效率。為了改善這種磁效率，內(nèi)和/或外框架板必須制造得更厚，進(jìn)而造成總裝置體積更大和重量更大。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供總體積和總重量減小的改進(jìn)的電磁驅(qū)動(dòng)裝置，該裝置在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的透鏡裝置中具有特別的用途，用以實(shí)現(xiàn)透鏡元件的聚焦和/或變焦功能。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述類型的裝置，該裝置對(duì)于給定的體積和重量允許范圍更大的移動(dòng)，從而使透鏡具有更大的調(diào)整范圍。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供上述類型的裝置，該裝置具有一個(gè)磁效率得到改善的而體積相當(dāng)小、重量相當(dāng)輕的定子構(gòu)件。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供上述類型的裝置，該裝置用于調(diào)整攝影機(jī)的透鏡，使攝影機(jī)的體積減小，重量減輕。
從隨后的詳細(xì)說(shuō)明中將會(huì)容易地理解本發(fā)明的各種其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特征，而在附屬的權(quán)利要求中將特別指出新的特征。
本發(fā)明提供一種具有一定子的線性電磁驅(qū)動(dòng)裝置，該定子包括一個(gè)大體上為矩形管狀的磁軛，磁軛由互相間隔開的且其間形成有一個(gè)間隙的內(nèi)外框架板組成，并帶有一個(gè)在內(nèi)外框架板之間提供有磁通量路徑的連接件。至少有一個(gè)磁體固定在一對(duì)相應(yīng)的內(nèi)外框架板之一上，以產(chǎn)生磁通量。一個(gè)線圈架位于內(nèi)外框架板之間的間隙中，并具有一個(gè)纏繞于其上的線圈，其沿平行于矩形管狀磁軛的縱軸方向延伸。一個(gè)固定于線圈架上的并與其同軸的從動(dòng)件，其具有容納磁軛的內(nèi)框架板的開口，使得當(dāng)激勵(lì)線圈而移動(dòng)間隙中的線圈架時(shí)，內(nèi)框架板伸入和通過線圈架并伸入和通過從動(dòng)件的開口。支承件被固定在由線圈架和從動(dòng)件組成的結(jié)構(gòu)件上并向外伸出以接納一個(gè)固定軸，從而使結(jié)構(gòu)件能夠沿軸向滑動(dòng)。矩形管狀磁軛的角至少有一個(gè)被切削掉，以形成一個(gè)能讓支承件通過的開口部分。
最好是，一個(gè)環(huán)狀框架部件被連接到內(nèi)外框架板的離連接件較遠(yuǎn)的端部上，以便形成一個(gè)磁通量連接并在內(nèi)外框架板之間形成一個(gè)磁通量路徑。因此，磁通量沿兩個(gè)方向通過每個(gè)內(nèi)外框架板，從而改善定子構(gòu)件的磁效率。
在一種實(shí)施例中，一個(gè)位置檢測(cè)器連接到由線圈架和從動(dòng)件組成的活動(dòng)結(jié)構(gòu)件上，從而能夠檢測(cè)出活動(dòng)結(jié)構(gòu)件相對(duì)于定子的位置。最好是，位置檢測(cè)器包括一個(gè)磁體和一個(gè)傳感線圈，它們其中之一個(gè)是固定的，而另一個(gè)固定到有待從外部定位在矩形管狀磁軛上的支承件上。在一種較佳實(shí)施例中，傳感線圈從外部固定地定位在矩形管狀磁軛上，而定位檢測(cè)器的磁體固定在與傳感線圈相對(duì)而可以活動(dòng)地通過那里的支承件上。
作為本發(fā)明的一個(gè)特征，外框架板在端視圖中形成一個(gè)大體上為矩形的外框架結(jié)構(gòu)件，而內(nèi)框架板在端視圖中形成一個(gè)大體上為矩形的內(nèi)框架結(jié)構(gòu)件。如果一個(gè)內(nèi)框架板和一個(gè)外框架板被認(rèn)為形成相應(yīng)的一對(duì)，那么一個(gè)磁體被固定到每對(duì)框架板之一的一個(gè)表面上。最好是，該磁體設(shè)置在一對(duì)內(nèi)外框架板之間的間隙中，磁體的一個(gè)表面被固定在一個(gè)框架板例如內(nèi)框架板上，而磁體的另一表面面對(duì)該對(duì)板的另一個(gè)框架板。
作為本發(fā)明的一個(gè)特征，如果每個(gè)磁體的厚度為L(zhǎng)m(mm)，沿平行于縱軸方向延伸的長(zhǎng)度為Wm(mm)而殘留磁通密度為Br(泰斯拉)，如果間隙的長(zhǎng)度為L(zhǎng)g(mm)，如果磁體的平均殘留磁通密度為Brx(泰斯拉)而且如果磁體的平均長(zhǎng)度為Wmx(mm)，那么(Lm/Lg)×(Br/Brx)×(Wm/Wmx)≥0.05。在一個(gè)所述實(shí)施例中，Brx＝0.8，而Wmx＝20。
作為本發(fā)明的另一方面，固定到線圈架上的從動(dòng)件是一個(gè)支承透鏡的透鏡保持部件。有利的情況是，透鏡保持部件沿徑向向內(nèi)方向是懸掛在線圈架上。
在本發(fā)明的最佳應(yīng)用中，驅(qū)動(dòng)裝置被合并到一臺(tái)攝影機(jī)中，以便對(duì)包括于其中的可調(diào)整透鏡元件上實(shí)現(xiàn)聚焦和/或變焦控制。
下面通過具體實(shí)施例結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，而這些說(shuō)明并非是對(duì)本發(fā)明內(nèi)容的限制。附圖中
圖1是此前研制的先有技術(shù)照相機(jī)透鏡裝置的分解透視圖;
圖2是圖1所示一部分元件的分解透視圖;
圖3是采用了圖1所示透鏡組件裝置的先有技術(shù)照相機(jī)的透視圖;
圖4是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)分解透視圖;
圖5是現(xiàn)有應(yīng)用圖4所示本發(fā)明的一種電視攝像機(jī)的透視圖;
圖6A和6B是圖4所示定子構(gòu)件的前視圖和截面圖;
圖7A和7B是圖4所示活動(dòng)單元的前視圖和截面圖;
圖8A和8B是圖4所示的與定子裝配的活動(dòng)單元的前視圖和截面圖;
圖9A和9B是作為圖4所示定子構(gòu)件的一部分包括環(huán)形磁軛的前視圖和側(cè)視圖;
圖10是圖4所示定子構(gòu)件的一部分的截面圖;和圖11-15是在評(píng)價(jià)本發(fā)明獲得的改進(jìn)性能方面有用的圖形表示。
現(xiàn)在參照附圖所示，圖中全部采用相同的參照標(biāo)號(hào)，特別參照?qǐng)D4、6A-6B、7A-7B、8A-8B和9A-9B，可以看到，電磁驅(qū)動(dòng)裝置由一固定單元2和一活動(dòng)單元3組成。固定單元2安裝在一外殼1中，外殼1固定在其它裝置和圖5所示的電視攝像機(jī)的透鏡筒中。但是，可以理解，外殼1可以采取適用于線性運(yùn)動(dòng)的其它器件形式，而且毋需只限于與一電視攝像機(jī)結(jié)合使用。也可以理解，如果需要，外殼1可以省去。
為方便起見，本發(fā)明的討論涉及說(shuō)明用來(lái)調(diào)整透鏡的位置的所示設(shè)備的應(yīng)用。但是，也仔細(xì)考慮了其它應(yīng)用，因而本發(fā)明毋需只限于透鏡驅(qū)動(dòng)裝置。
固定單元2包括有一個(gè)定子構(gòu)件，定子構(gòu)件包含有一個(gè)大體上為矩形管狀的磁軛，磁軛由外框架板9、內(nèi)框架板10和一連接板8組成，內(nèi)框架板10面對(duì)外框架板并與其間隔開，以在兩板之間形成一個(gè)間隙，連接板8用來(lái)連接內(nèi)外框架板并提供一條從其中通過的磁通路。最好是，連接板8和外框架板9由一合適的磁性材料形成一整體結(jié)構(gòu)，在其裝配之前，外框架板可以作為支腳從連接板8上伸出，而后向著圖示位置彎曲90°?？梢钥吹?，位于相鄰的外框架板9之間的角被切削掉了，以便在這樣的相鄰?fù)饪蚣馨逯g形成一個(gè)敞開部分。也可以看到，連接板8設(shè)置有一個(gè)大體上為矩形的開口7，而內(nèi)框架板10從連接板8沿軸向伸出并位于開口7的邊緣上。作為參照點(diǎn)，連接板8可以被認(rèn)為是位于矩形管狀磁軛的后部，而外框架板9和內(nèi)框架板10從連接板8向前伸出。各內(nèi)框架板形成一個(gè)矩形管，而相鄰內(nèi)框架板之間的角被切削掉，以形成平行于外框架板中敞開部分的開口部分。
一個(gè)外框架板9和一個(gè)面對(duì)的內(nèi)框架板10可以被認(rèn)為是一對(duì)框架板;而一對(duì)板之間的間隔形成一個(gè)間隙11。最好是，每一對(duì)板之間的間隙11是均勻的，這樣，每一間隙顯示同樣的間隙長(zhǎng)度。而且最好是，每個(gè)外框架板的長(zhǎng)度即沿軸向的長(zhǎng)度是相等的，而所有外框架板的寬度同樣是相等的。與此相類似，所有內(nèi)框架板10的長(zhǎng)度是相等的，而所有這些內(nèi)框架板的寬度同樣是相等的。但是，一對(duì)內(nèi)外框架板并不需要具有相等的長(zhǎng)度和相等的寬度，雖然，如將要說(shuō)明的，這樣的框架板確實(shí)顯示相等的長(zhǎng)度。
每一對(duì)內(nèi)外框架板配置有一個(gè)磁體6。最好是，每個(gè)磁體固定在一個(gè)內(nèi)框架板的一外表面上，即固定在內(nèi)框架板10面對(duì)外框架板9的表面上。而且，每個(gè)磁體沿其厚度方向極化，使得(例如)從一個(gè)磁體6、一個(gè)內(nèi)框架板10經(jīng)過連接板8到外框架板9而后穿過間隙回到磁體?；蛘呤?，每個(gè)磁體6可以制造成多個(gè)磁體。另一種替代辦法是，可以只設(shè)置一對(duì)磁體(例如頂部和底部磁體)。
圖6A和6B分別表示安裝在外殼1內(nèi)的固定單元10的前視圖和截面圖。可以看到，軸4a和4b被安裝在外殼1內(nèi)，其沿固定單元的縱軸方向平行伸出，并設(shè)置于矩形管狀磁軛的外部。
如圖4和圖7A-7B所示，活動(dòng)單元3由一個(gè)固定有一透鏡架13的線圈架14組成。透鏡架沿徑向向內(nèi)方向懸掛在線圈架14上。雖然此處說(shuō)明的是透鏡架，但可以理解，透鏡架可以用任何其它的從動(dòng)件替代，其位置有待調(diào)整。但是，在圖示的實(shí)施例中，一透鏡12固定在透鏡架13，后者的形狀制成一個(gè)環(huán)或類似面包圈的環(huán)形圈16。透鏡架13而特別是環(huán)16借助支臂18a和18b并借助增強(qiáng)支腳19懸掛在線圈架14上，這些將在以后說(shuō)明。
線圈架14大體上為矩形，其有一個(gè)敞開的內(nèi)部或空心部分23(圖7B)。線圈架可以認(rèn)為是一矩形管，其外表面形成一個(gè)繞線槽，其中纏繞有線圈24。如圖4和圖7B中可清楚地看到，在繞線槽中的線圈24沿軸向伸出。線圈架14可以用一種合成樹脂制造。
因?yàn)橥哥R架13借助支臂18a和18b與增強(qiáng)支腳19懸掛在線圈架14上，所以在線圈架和透鏡架之間形成開口35，如圖7A中可清楚地看到。如下面將要說(shuō)明的，這些開口適合于接納矩形管狀磁軛的內(nèi)框架板10和磁體6。
支臂18a和18b從透鏡架13沿徑向向外伸展;而增強(qiáng)支腳19同樣從透鏡架沿徑向向外伸展。最好是，支臂和增強(qiáng)支腳互相交替地按90°間隔開。增強(qiáng)支腳19端接于安裝部分19a上，安裝部分19a固定在線圈架14上，如圖4和圖7A所示。支臂18a在其后表面上形成一個(gè)L形槽31，如圖8B中清楚地看到的，而支臂18b的后表面上形成一個(gè)具有L形端面的臺(tái)階32，如圖7B中可清楚地看到。槽31的高度等與線圈架14的厚度，而線圈架插入于該槽中。線圈架同時(shí)位于支臂18b的臺(tái)階32上，如圖7B所示。可以理解，當(dāng)線圈架14和透鏡架13裝配時(shí)，線圈架的一角插入支臂18a的槽31中，而線圈架的沿徑向相對(duì)的角位于支臂18b的臺(tái)階32上。并且，線圈架的其余兩角則接觸增強(qiáng)支腳19的安裝部分19a;并將一種合適的粘合劑如合適的膠接劑被用來(lái)將線圈架固定到支臂和增強(qiáng)支腳上。
支臂18a和18b分別設(shè)有通孔17a和17b，用以接納軸4a和4b，如圖8b所示。支臂18a的上端連接在磁體安裝部分20中，安裝部分有一個(gè)凸耳，用以承接一磁體22。最好是，磁體緊靠在一磁體安裝部分20的直立臂21上，如圖8A中可清楚地看到。磁體22與傳感線圈34配合動(dòng)作，形成一個(gè)位置檢測(cè)器，以檢測(cè)透鏡12的軸向位置。如圖8A和8B中可清楚地看到，傳感線圈34固定在外殼1的內(nèi)表面上，與磁體22相對(duì)。可以理解，當(dāng)線圈架14沿軸向移動(dòng)從而驅(qū)動(dòng)透鏡架13和透鏡12時(shí)，該構(gòu)造的軸向位置被傳感線圈34傳感，當(dāng)磁體22通過線圈運(yùn)動(dòng)時(shí)線圈34中感生電流。磁體22沿其縱向方向極化，因此，當(dāng)磁體通過線圈34運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈傳感交替的南北極通過該處的運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)固定有透鏡架13的線圈架14安裝在固定單元2的磁軛內(nèi)時(shí)，線圈架及其線圈34被放置在磁體6和外框架板9之間的間隙內(nèi)，如圖8A和8B中可清楚地看到。可以理解，磁體6和內(nèi)框架板10很容易地通過在線圈架和透鏡架之間形成的開口35，從而使線圈架能夠沿軸向移動(dòng)，如圖8B中所見，該運(yùn)動(dòng)的唯一限制是由于支臂18a的后端緊靠外殼1的后端面造成的。當(dāng)不安裝該外殼時(shí)，線圈架的向后運(yùn)動(dòng)受其后端緊靠連接板8的限制。
可以看到，線圈24被放置在定子構(gòu)件的間隙11內(nèi)的通路中。因而，當(dāng)從一適合的電源(未示出)向線圈供應(yīng)驅(qū)動(dòng)電流時(shí)，產(chǎn)生的力施加到線圈架上，該力正比于間隙11中的通量以及穿過線圈24的電流的大小和極性，而沿向前(向外)或向后(向內(nèi))的方向驅(qū)動(dòng)線圈架和固定于其上的透鏡架13。如上所述，當(dāng)線圈架運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁體22運(yùn)動(dòng)通過傳感線圈34，產(chǎn)生通量變化，這一變化被傳感線圈檢測(cè)到并用作線圈架/透鏡位置變化的度量。因?yàn)榫€圈架的初始位置是已知的，這種位置變化的檢測(cè)被用作線圈架實(shí)際位置的檢測(cè)。
如圖8B中可清楚地看到，活動(dòng)單元3在固定單元2中的裝配與圖2所示在先有技術(shù)的固定單元102中活動(dòng)單元103的裝配的比較可得出這樣的結(jié)論，即本發(fā)明避免了先有技術(shù)在運(yùn)動(dòng)范圍上的限制。特別是，先有技術(shù)中磁軛的前端緊靠著框架支承件114，從而限制了活動(dòng)單元的向后運(yùn)動(dòng)，然而這種情況在本發(fā)明中已不存在，因?yàn)榇跑椀那岸撕?jiǎn)單地通過透鏡架13和線圈架14之前的開口35。并且，通過在矩形管狀磁軛的角上設(shè)置切削掉的部分，磁軛裝置的總重量減小了。作為比較的度量，圖2所示先有技術(shù)的透鏡存在10mm的運(yùn)動(dòng)范圍，固定單元102的總軸向長(zhǎng)度加上框架支承件114的軸向長(zhǎng)度為約28mm的量級(jí)，至于本發(fā)明則省去屬于框架支承件114的軸向長(zhǎng)度，因此結(jié)果為固定單元2的18mm長(zhǎng)度，產(chǎn)生了同樣10mm運(yùn)動(dòng)范圍的效果。
如圖8A所示，因?yàn)楸景l(fā)明的磁軛結(jié)構(gòu)件的前端簡(jiǎn)單地通過開口35，所以磁軛的各前端可以通過圖9A和9B所示的環(huán)形框架件41相互連接，從而在每對(duì)框架板的前端形成一個(gè)閉合的磁通量路徑，如圖8B所示?？梢岳斫?，這種環(huán)形框架件并不干擾活動(dòng)單元3的軸向運(yùn)動(dòng)，并且，因?yàn)榭蚣芗?1為一環(huán)形框架，所以不存在對(duì)通過透鏡12聚焦的影像的干擾。因此，通過每個(gè)外框架板9和通過每個(gè)內(nèi)框架板10的通量路徑是雙向的，因此通量現(xiàn)在可以沿一個(gè)方向通到以及穿過連接板8并沿相反的反向通到以及穿過環(huán)形框架件41。結(jié)果，磁效率得到改善。這就意味著，對(duì)于間隙中的同一磁通量，也即對(duì)于用來(lái)連接先有技術(shù)的線圈118的同一磁通量連接線圈24來(lái)說(shuō)，可以減小內(nèi)外框架板的厚度。因此，同樣可以減小電磁驅(qū)動(dòng)裝置的總重量。作為例子，圖2所示的常規(guī)聚焦裝置的重量為大約20克(grams)的量級(jí)，而根據(jù)本發(fā)明達(dá)到先有技術(shù)同一驅(qū)動(dòng)力的聚焦裝置的重量為大約13克(grams)的量級(jí)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D10，該圖表示了磁軛裝置、線圈架14和線圈24的一部分。特別是，表示了一個(gè)外框架板9、一個(gè)內(nèi)框架板10、一個(gè)磁體6、一部分連接板8和磁軛結(jié)構(gòu)件的一部分環(huán)形框架件41。假定磁體6的厚度為L(zhǎng)m(mm)而磁軛的相應(yīng)板的厚度為t。還假定磁軛顯示大體上均勻的特性，但它可能有一部分可以達(dá)到飽和，而磁軛的可以飽和部分的磁通量密度B為1.5泰斯拉(T)?？梢哉J(rèn)為，磁軛指的是外框架板9、內(nèi)框架板10、連接板8和環(huán)形框架件41的組合。還可進(jìn)一步假定線圈24的厚度為L(zhǎng)c，作為一數(shù)字例子，Lc＝0.5mm;
通過線圈24的電壓為Vo，作為一數(shù)字例子，Vo＝4.5伏;
線圈的電阻為Ro，作為一數(shù)字例子，Ro＝33Ω;
磁體6的寬度(如圖6B中清楚地看到)以及內(nèi)外框架板的寬度為Hm，作為一數(shù)字例子，Hm＝12.6mm;
用于線圈24的線的電阻為1.72×10-5Ω/mm;
磁體6的比重為7;
構(gòu)成磁軛結(jié)構(gòu)件的材料的比重為7.86;
用于線圈24的線的比重為8.93;
磁體22的比重為4.9;和由磁體6產(chǎn)生的通過磁軛的最大磁通量密度Bo為1.5T。
現(xiàn)在，假定間隙的距離為L(zhǎng)g+Lm，此處Lm為磁體的厚度(作為一數(shù)字例子，Lm＝0.2mm)而Lg為磁體6和外框架板9之間的間隔，外框架板9的外表面和內(nèi)框架板10的內(nèi)表面之間的總距離為L(zhǎng)emm(作為一數(shù)字例子，Le＝4.5mm)，線圈24的每匝平均長(zhǎng)度為RLCmm，磁體6的長(zhǎng)度為Wmmmm，磁軛的導(dǎo)磁系數(shù)為K1(作為一數(shù)字例子，K1＝1.3)，磁軛結(jié)構(gòu)件沿其磁滯回線的工作點(diǎn)為Bd(T)，而磁體6和外框架板9之間的間隙中的磁通量為Bg(T)，那么得出下列方程式Lg＝Le-2×t-Lm(1)Lc＝Lg-0.5-0.3-0.3(2)RLC＝4×Hm+2π(Lm+0.5Lg)(3)Pc＝(Lm/Lg)×K1(4)Bd＝Br/(1+1.04/Pc)(5)B＝0.5×Bd×Wm/(t×K1)(6)Bg＝Bd/K1(7)從制造框架板9和10與連接板8的材料的磁滯回線的原點(diǎn)到磁滯回線的工作點(diǎn)處的磁通量Bd的直線斜率為Pc，此處Pc＝B/H。此外，上述方程式(5)中，因子“1.04”是磁滯回線在工作點(diǎn)Bd處切線的斜率。
現(xiàn)在，如果線圈24所用線的直徑為D1而形成電阻R1為33Ω的線圈所用的匝數(shù)為N1，如果線圈24的長(zhǎng)度為Wc(如圖10所示)，而如果線圈架14的厚度為0.4mm，那么N1＝Lc×(Wc-0.4×2)×sf/(π×(D1)2/4) (8)R1＝RLC×N1×1.72×10-5(9)式中Sf是“空間因子”，它是線圈架14的繞線槽中由線圈24的線所占據(jù)的空間量的度量?？臻g因子Sf可以用數(shù)學(xué)式表示為Sf＝(2πr2×N1)/(a×b)，式中r為構(gòu)成線圈24的線的直徑，a為線圈架14的繞線槽的深度，而b為繞線槽的寬度。
通過線圈24的電流I1和線圈的功率耗散W可從下式得到I1＝Vo/R1＝4.5/33＝0.136(A)(10)W＝Vo×R1＝4.5×0.136＝0.612(W)(11)由通過線圈24的電流I1產(chǎn)生的以克-英尺為單位的推力可從下列方程式得到F＝Bg×4×Hm×I1×N1/9.8(12)式中Hm為磁體6的寬度。
固定單元2和活動(dòng)單元3的組合重量MM可從下式得到(除磁體6以外)磁軛結(jié)構(gòu)件的重量表示為Myo，磁體6的重量為Mmg，線圈24的重量為Mci，透鏡12、透鏡架13和線圈架14的疊加重量用Mho表示(為大約1克的量級(jí))，磁體22的重量用Mmr表示，各值為Myo＝(4×Hm)×2×(Wm+Le)×t×7.86/1000(13)Mmg＝4×(Hm×Wm×Lm)×7/1000(14)Mci＝π×(D1)2/4×RLC×N1×8.93/1000 (15)Mmr＝2×2.5×Wm×4.9/1000(16)Mho＝1(17)MM＝Myo+Mmg+Mci+Mmr+Mho(18)現(xiàn)在，每單位重量的推力可以表示為M1，此處M1＝F/MM從上述方程式可以理解，每單位重量的推力M1作為磁體6的厚度Lm的函數(shù)而變化。更具體地說(shuō)，每單位重量的推力與值(Lm/Lg)×(Br/0.8)×(Wm/20)之間的關(guān)系用曲線M1′表示于圖11中，此處M1′為歸一化為1.0峰值的每單位重量推力。在圖示的曲線中，Br為磁體的殘留磁通量密度，假定標(biāo)稱殘留磁通量密度為0.8T。Wm為每個(gè)磁體的長(zhǎng)度(如圖10所表示)，假定每個(gè)磁體的標(biāo)稱長(zhǎng)度為20mm。
圖11也描述了推力隨磁體6的厚度Lm的改變而變化的曲線F;由線MM/40代表由單元2和單元3形成的電磁驅(qū)動(dòng)裝置的重量隨磁體厚度的變化而變化的方式(因此由線MM將以曲線M1′和F的相同圖形出現(xiàn)，該曲線表示由于尺寸大小的原因電磁驅(qū)動(dòng)裝置重量的曲線簡(jiǎn)單地除以值40)。
從圖11可以看出，如果函數(shù)(Lm/Lg)×(Br/0.8)×(Wm/20)不小于0.05，那么就能產(chǎn)生理想的每單位重量推力M1′(圖11示出的曲線未對(duì)函數(shù)(Lm/Lg)×(Br/0.8)×(Wm/20)＞0.3進(jìn)行繪制，因?yàn)榫€圈架14上纏繞的線圈的大小存在實(shí)際的限制)。
圖12例示當(dāng)磁體6的長(zhǎng)度Wm從10mm變到30mm而磁體的殘留磁通量密度Br從0.4T變化到1.2T時(shí)，每單位重量產(chǎn)生的推力M1和函數(shù)(Lm/Lg)×(Br/0.8)×(Wm/20)之間的關(guān)系。用圓圈(○)表示的曲線代表當(dāng)Wm＝10mm和Br＝0.4T時(shí)每單位重量產(chǎn)生的推力的變化，用三角(△)表示的曲線代表當(dāng)Wm＝30mm和Br＝0.4T時(shí)每單位重量產(chǎn)生的推力的變化，用方塊(□)表示的曲線代表Wm＝10mm和Br＝1.2T時(shí)每單位重量產(chǎn)生的推力變化，而用帶圓圈點(diǎn)(⊙)表示的曲線代表當(dāng)Wm＝30mm和Br＝1.2T時(shí)每單位重量產(chǎn)生的推力的變化。對(duì)于所有這些曲線，可以理解，如果函數(shù)(Lm/Lg)×(Br/0.8)×(Wm/20)不小與0.05，那么就能產(chǎn)生理想的每單位重量推力。
在一種實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)活動(dòng)單元3產(chǎn)生的推力F應(yīng)當(dāng)為20gf(克英尺)的量級(jí)。如果電磁驅(qū)動(dòng)裝置的總重量即固定單元2和活動(dòng)單元3的疊加重量用MM表示的話，該裝置產(chǎn)生20gf推力所需的重量用MA表示，則MA可從下式得到MA＝(MM/F)×20(20)圖13表示產(chǎn)生一20gf推力所需重量MA和函數(shù)Lm/Lg)×(Br/0.8)×(Wm/20)之間的關(guān)系;同時(shí)表示出電磁驅(qū)動(dòng)裝置的重量MM和該函數(shù)之間的關(guān)系，以及此裝置產(chǎn)生的推力F和上述函數(shù)之間的關(guān)系。在圖示的曲線中，磁體6的長(zhǎng)度Wm和磁體的磁通密度Br分別確定在20mm和0.8T。從圖13可以看出，如果(Lm/Lg)×(Br/0.8)×(Wm/20)不小于0.05，那么就可以得到產(chǎn)生一20gf推力所需的重量MA的理想值。
從上述討論可以理解，如果(Lm/Lg)×(Br/0.8)×(Wm/20)不小于0.05，那么可以在減小的驅(qū)動(dòng)裝置重量MM下獲得令人滿意的高的每單位重量推力M1。因此，用于調(diào)節(jié)透鏡如聚焦或變焦調(diào)節(jié)的驅(qū)動(dòng)裝置的全部重量，都可以減少。
圖11-13所示的曲線是當(dāng)環(huán)形框架件41使內(nèi)外框架板的前端部分相互連接時(shí)(例如在如圖8B所示的構(gòu)造形狀中)得到的。然而，可以理解，即使不使用該環(huán)形框架件，只要函數(shù)(Lm/Lg)×(Br/0.8)×(Wm/20)不小與0.05，那么驅(qū)動(dòng)裝置的重量也可以獲得令人滿意的減少。當(dāng)然，如果不設(shè)置環(huán)形框架件，那么定子構(gòu)件的重量Myo即固定單元2的重量也會(huì)減少。
圖14表示一當(dāng)磁體長(zhǎng)度Wm從10mm變化到30mm而磁體的殘留磁通密度Br從0.4T變化到1.2T時(shí)，每單位重量M1′的歸一化推力作為(Lm/Lg)×(Br/0.8)×(Wm/20)的函數(shù)的變化關(guān)系。表示W(wǎng)m＝10mm和Br＝0.4T時(shí)歸一化的每單位重量的推力M1′的曲線用圓圈(○)所示的曲線圖示，表示當(dāng)Wm＝30mm和Br＝0.4T時(shí)歸一化的每單位重量的推力的曲線用三角(△)所示的曲線圖示，表示當(dāng)Wm＝10mm和Br＝1.2T時(shí)歸一化的每單位重量的推力用帶圓圈點(diǎn)(⊙)所示的曲線圖示，而表示當(dāng)Wm＝30mm和Br＝1.2T時(shí)歸一化的每單位重量的推力用方塊(□)所示的曲線圖示。從這四條曲線可以理解，即使磁體6的長(zhǎng)度可以從10mm變化到30mm而磁體的殘留磁通密度可以從0.4T變化到1.2T，只要函數(shù)(Lm/Lg)×(Br/0.8)×(Wm/20)不小于0.05，仍然可以獲得理想的每單位重量的推力M1。
如圖15所示，當(dāng)定子構(gòu)件中沒有設(shè)置環(huán)形框架件41時(shí)，作為(Lm/Lg)×(Br/0.8)×(Wm/20)的函數(shù)的產(chǎn)生-20gf的推力所需的驅(qū)動(dòng)裝置的重量MA、驅(qū)動(dòng)裝置總重量MM和由這樣的裝置產(chǎn)生的推力F之間的關(guān)系?？梢钥闯?，圖15所示的曲線十分相似于圖13所示的曲線。但是，因?yàn)闆]有使用環(huán)形框架件41，所以減少了殘留磁通密度Br。然而，如圖15的曲線所示，即使沒有這個(gè)環(huán)形框架件，只要函數(shù)(Lm/Lg)×(Br/0.8)×(Wm/20)不小于0.05，也能獲得產(chǎn)生-20gf推力所需的理想的推力F、令人滿意的減小的重量MM和減小的重量MA。因此，每單位重量的推力M1可以足夠地高，而結(jié)果產(chǎn)生一所要推力F所需要的減小的重量MM。
上述函數(shù)(Lm/Lg)×(Br/0.8)×(Wm/20)假定一標(biāo)稱殘留磁通密度為0.8，一標(biāo)稱磁體長(zhǎng)度為20mm。由于制造公差，可以預(yù)期，磁體的殘留磁通密度可能各不相同，同樣，每個(gè)磁體的長(zhǎng)度可能不會(huì)精確地相同。因此，更為精確的函數(shù)將是(Lm/Lg)×(Br/Brx)×(Wm/Wmx)，式中Brx是所有磁體的平均殘留磁通密度，而Wmx是所有磁體的平均長(zhǎng)度，可以理解，它們不同于相應(yīng)的標(biāo)稱值分別為Br＝0.8和Wm＝20。然而，如果(Lm/Lg)×(Br/Brx)×(Wm/Wmx)≥0.05，那么理想推力、令人滿意的每單位重量的推力、令人滿意的總重量和令人滿意的產(chǎn)生-20gf推力的重量都能獲得。
雖然本發(fā)明是參照一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例開具體地圖示和說(shuō)明的，但本技術(shù)的普通專業(yè)人員將會(huì)容易地理解，其可以進(jìn)行各種變化和修改而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。例如，利用本發(fā)明的音頻線圈電動(dòng)機(jī)裝置，可以通過驅(qū)動(dòng)其重量等于或小于(例如)圖2所示的先有技術(shù)驅(qū)動(dòng)裝置的重量的驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)使從動(dòng)部件如透鏡12和透鏡架13移動(dòng)更長(zhǎng)的距離。
同樣可以理解，雖然圖4示出兩個(gè)圓形截面的軸，但也可以使用具有不同截面的軸。而且，如果需要，可以只設(shè)置單獨(dú)一根軸。
我們預(yù)定將附屬的權(quán)利要求解釋為包括此處說(shuō)明的實(shí)施例、上面討論過的那些替代方案以及所有與其等價(jià)的方案。
權(quán)利要求
1.一種線性電磁驅(qū)動(dòng)裝置，其包括有定子機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括一個(gè)大體上為矩形的管狀磁軛，磁軛包含有外框架板、內(nèi)框架板、一個(gè)連接部件和至少一個(gè)磁體，該內(nèi)框架板面對(duì)外框架板并與其間隔開，從而在兩板之間形成一個(gè)間隙，該連接部件用于連接內(nèi)外框架板并形成通過那里的一磁通量路徑，該至少一個(gè)磁體固定在所述內(nèi)外框架板之一上以產(chǎn)生所述磁通量，所述矩形管狀磁軛有一個(gè)縱軸而且還有多個(gè)角，所述這些角中至少有一個(gè)被切削掉以形成一個(gè)敞開部分；活動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可以在所述內(nèi)外框架板之間的所述間隙中滑動(dòng)并包括一個(gè)由線圈架和線圈組成的驅(qū)動(dòng)件，該線圈架位于所述間隙中，該線圈纏繞在所述線圈架上并沿平行于所述縱軸的方向延伸，一個(gè)從動(dòng)件固定于所述線圈架上并與其同軸且具有容納所述磁軛機(jī)構(gòu)的所述內(nèi)框架板的開口，這樣，當(dāng)所述線圈被激勵(lì)來(lái)移動(dòng)所述間隙中的所述活動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，所述內(nèi)框架板伸入并通過所述線圈架且伸入并通過所述驅(qū)動(dòng)件的開口；一個(gè)固定軸，其平行于所述矩形管狀磁軛的所述縱軸而延伸；以及支承機(jī)構(gòu)，其固定在所述活動(dòng)機(jī)構(gòu)上并由該處向外伸出，大體上垂直于所述縱軸，并通過所述矩形管狀磁軛的至少一個(gè)所述角的敞開部分，所述支承機(jī)構(gòu)接納所述固定軸并可以在所述固定軸上滑動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述磁軛還包括一個(gè)環(huán)狀框架部件，該框架部件連接到所述內(nèi)外框架板的離所述連接件較遠(yuǎn)的端部上，所述環(huán)狀框架部件在所述內(nèi)外框架板之間形成有一個(gè)磁通量連接并通過那里建立一條磁通量路徑。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其還包括連接到所述活動(dòng)機(jī)構(gòu)上的位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)，用于檢測(cè)所述活動(dòng)機(jī)構(gòu)相對(duì)于所述定子機(jī)構(gòu)的位置。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括有一個(gè)磁體和一個(gè)傳感線圈，它們其中之一個(gè)是固定的，而另一個(gè)固定在所述支承機(jī)構(gòu)上并從外部定位在所述矩管狀磁軛上，由此，所述活動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)的磁體和傳感線圈之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述傳感線圈從外部固定地定位在所述矩形管狀磁軛上，而所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)的磁體固定在與所述傳感線圈相對(duì)的而可以活動(dòng)地通過那里的所述支承機(jī)構(gòu)上。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述外框架板形成一個(gè)大體上為矩形的外框架結(jié)構(gòu)件，所述內(nèi)框架板形成一個(gè)大體上為矩形的內(nèi)框架結(jié)構(gòu)件，每個(gè)所述內(nèi)外框架板具有一個(gè)平行于所述縱軸的相應(yīng)表面并形成一對(duì)相應(yīng)的框架板，而一個(gè)磁體被固定到之一所述每對(duì)框架板的一個(gè)表面上。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，每個(gè)磁體被設(shè)置在所述間隙中，其一個(gè)表面固定在一對(duì)相應(yīng)的框架板中的一塊板上，其另一個(gè)表面面對(duì)所述那對(duì)板的另一塊框架板。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，每個(gè)磁體的厚度為L(zhǎng)m(mm)，沿平行于所述縱軸方向延伸的長(zhǎng)度為Wm(mm)而殘留磁通密度為Br(泰斯拉);其中間隙的長(zhǎng)度為L(zhǎng)g(mm);所述磁體的平均殘余磁通密度為Brx(泰斯拉)，而所述磁體的平均長(zhǎng)度為Wmx(mm);而(Lm/Lg)×(Br/Brx)×(Wm/Wmx)≥0.05。
9.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述外框架板形成一個(gè)大體上為矩形的外框架結(jié)構(gòu)件;所述內(nèi)框架板形成一個(gè)大體上為矩形的內(nèi)框架結(jié)構(gòu)件;每個(gè)所述內(nèi)外框架板具有一個(gè)平行于所述縱軸的相應(yīng)表面并形成一對(duì)相應(yīng)的框架板，一個(gè)磁體固定在每對(duì)框架板之一的一個(gè)表面上并設(shè)置在所述間隙中，所述磁體的厚度為L(zhǎng)m(mm)，沿平行于所述縱軸方向延伸的長(zhǎng)度為Wm(mm)而殘留磁通密度為Br(泰斯拉)，所述間隙的長(zhǎng)度為L(zhǎng)g(mm);所述磁體的平均殘留磁通密度為Brx(泰斯拉);所述磁體的平均長(zhǎng)度為Wmx(mm);而(Lm/Lg)×Br/Brx)×(Wm/Wmx)≥0.05。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述外框架板與所述連接件是一個(gè)整體，連接件具有一個(gè)大體上為矩形的開口，開口的周邊固定在所述內(nèi)框架板上。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述從動(dòng)件沿徑向向內(nèi)方向懸掛在所述線圈架上。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其還包括一個(gè)平行于第一次提到的軸的第二固定軸和固定于所述活動(dòng)機(jī)構(gòu)上并從該處向外伸出的第二支承機(jī)構(gòu)，后者通過所述矩形管狀磁軛的另一角的敞開部分并接納所述第二固定軸。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二固定軸設(shè)置在所述矩形管狀磁軛的外部。
14.一種電磁驅(qū)動(dòng)聚焦裝置，其包括有定子機(jī)構(gòu)，其包括一個(gè)大體上為矩形管狀的磁軛，磁軛包含有外框架板、內(nèi)框架板、一個(gè)連接部件和至少一個(gè)磁體，該內(nèi)框架板面對(duì)所述外框架板并與其間隔開，以在兩板之間形成一個(gè)間隙，該連接部件用于連接內(nèi)外框架板并形成通過那里的一磁通量路徑，該至少一個(gè)磁體固定在所述內(nèi)外框架板之一上以產(chǎn)生所述磁通量，所述矩形管狀磁軛有一個(gè)縱軸而且還有多個(gè)角，這些所述角中至少有一個(gè)被切削掉，以形成一個(gè)敞開部分;活動(dòng)機(jī)構(gòu)，其可以在所述內(nèi)外框架板之間的所述間隙中滑動(dòng)并包括一個(gè)由一線圈架和一線圈組成的驅(qū)動(dòng)件，該線圈架位于所述間隙中，該線圈纏繞在所述線圈架上并沿平行于所述縱軸的方向延伸，透鏡保持機(jī)構(gòu)固定于所述線圈架上并與其同軸以保持一個(gè)透鏡，且具有容納所述磁軛機(jī)構(gòu)的所述內(nèi)框架板的開口，以使得當(dāng)所述線圈被激勵(lì)來(lái)移動(dòng)所述間隙中的所述活動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，所述內(nèi)框架板伸入并通過所述線圈架且伸入并通過所述透鏡保持機(jī)構(gòu)的開口;一個(gè)固定軸，其平行于所述矩形管狀磁軛的所述縱軸而延伸;以及支承機(jī)構(gòu)，其固定在所述活動(dòng)機(jī)構(gòu)上并由該處向外伸出，大體上垂直于所述縱軸，并通過所述矩形管狀磁軛的至少一個(gè)所述角的敞開部分，所述支承機(jī)構(gòu)接納所述固定軸并可以在所述固定軸上滑動(dòng)。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述磁軛還包括一個(gè)環(huán)狀框架部件，其連接到所述內(nèi)外框架板的離所述連接件較遠(yuǎn)的端部上，所述環(huán)狀框架部件在所述內(nèi)外框架板之間形成一個(gè)磁通量連接并通過那里建立一條磁通量路徑。
16.如權(quán)利要求14所述的裝置，其還包括連接到所述活動(dòng)機(jī)構(gòu)上的位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)，用于檢測(cè)所述活動(dòng)機(jī)構(gòu)相對(duì)于所述定子機(jī)構(gòu)的位置。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)磁體和一個(gè)傳感線圈，它們其中之一個(gè)是固定的，而另一個(gè)固定在所述支承機(jī)構(gòu)上并從外部定位在所述矩形管狀磁軛上，由此所述活動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)的在磁體和傳感線圈之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述傳感線圈從外部固定地定位在所述矩形管狀磁軛上，而所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)的磁體固定在與所述傳感線圈相對(duì)而可以活動(dòng)地通過那里的所述支承機(jī)構(gòu)上。
19.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述外框架板形成一個(gè)大體上為矩形的外框架結(jié)構(gòu)件，所述內(nèi)框架板形成一個(gè)大體上為矩形的內(nèi)框架結(jié)構(gòu)件，每個(gè)所述內(nèi)外框架板具有一個(gè)平行于所述縱軸的相應(yīng)表面并形成一對(duì)相應(yīng)的框架板，而一個(gè)磁體被固定到所述每對(duì)框架板之一的一個(gè)表面上。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，每個(gè)磁體被設(shè)置在所述間隙中，其一個(gè)表面固定在一對(duì)相應(yīng)的框架板中的一塊框架板上，其另一個(gè)表面面對(duì)所述那對(duì)板的另一塊框架板。
21.如權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，每個(gè)磁體的厚度為L(zhǎng)m(mm)，沿平行于所述縱軸方向延伸的長(zhǎng)度為Wm(mm)而殘留磁通密度為Br(泰斯拉);其中間隙的長(zhǎng)度為L(zhǎng)g(mm);而(Lm/Lg)×(Br/0.8)×(Wm/20)≥0.05。
22.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述外框架板形成一個(gè)大體上為矩形的外框架結(jié)構(gòu)件;所述內(nèi)框架板形成一個(gè)大體上為矩形的內(nèi)框架結(jié)構(gòu)件;每個(gè)所述外框架板具有一個(gè)平行于所述縱軸的相應(yīng)表面并形成一對(duì)相應(yīng)的框架板，一個(gè)磁體固定在每對(duì)框架板之一的一個(gè)表面上并設(shè)置在所述間隙中，該磁體的厚度為L(zhǎng)m(mm)，沿平行于所述縱軸方向延伸的長(zhǎng)度為Wm(mm)而殘留磁通密度為Br(泰斯拉);所述間隙的長(zhǎng)度為L(zhǎng)g(mm);而(Lm/Lg)×(Br/0.8)×(Wm/20)≥0.05。
23.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述外框架板與所述連接件是一個(gè)整體，連接件具有一個(gè)大體上為矩形的開口，開口的周邊固定在所述內(nèi)框架板上。
24.如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，所述透鏡保持機(jī)構(gòu)沿徑向向內(nèi)方向懸掛在所述線圈架上。
25.如權(quán)利要求14所述的裝置，其還包括一個(gè)平行于第一次提到的軸的第二固定軸和固定于所述活動(dòng)機(jī)構(gòu)并從該處向外伸出的第二支承軸，后者通過所述矩形管狀磁軛的另一角的敞開部分并接納所述第二固定軸。
26.如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二固定軸設(shè)置在所述矩形管狀磁軛的外部。
27.一種用于移動(dòng)攝影機(jī)(攝像機(jī)，照相機(jī))中透鏡的透鏡驅(qū)動(dòng)裝置，其包括有定子機(jī)構(gòu)，其包括一個(gè)大體上為矩形的管狀磁軛，磁軛包含有外框架板、內(nèi)框架板、一個(gè)連接部件和至少一個(gè)磁體，該內(nèi)框架板面對(duì)所述外框架板并與其間隔開，以在兩板之間形成一個(gè)間隙，該連接部件用于連接內(nèi)外框架板并形成通過那里的一條磁通量路徑，該至少一個(gè)磁體固定在所述內(nèi)外框架板之一上，以產(chǎn)生磁通量，所述矩形狀磁軛有一個(gè)縱軸而且還有多個(gè)角，這些所述角中至少有一個(gè)被切削掉，以形成一個(gè)敞開部分;活動(dòng)機(jī)構(gòu)，其可以在所述內(nèi)外框架板之間的所述間隙中滑動(dòng)并包括一個(gè)由一線圈架和一線圈組成的驅(qū)動(dòng)件，該線圈架位于所述間隙中，該線圈纏繞在所述線圈架上并沿平行于所述縱軸的方向延伸，透鏡保持機(jī)構(gòu)固定于所述線圈架上并與其同軸以保持一個(gè)透鏡，且具有容納所述磁軛機(jī)構(gòu)的所述內(nèi)框架板的開口，使得當(dāng)所述線圈被激勵(lì)來(lái)移動(dòng)所述間隙中的活動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，所述內(nèi)框架板伸入并通過所述線圈架且伸入并通過所述透鏡保持機(jī)構(gòu)的開口;一個(gè)固定軸，其平行于所述矩形管狀磁軛的縱軸而延伸;以及支承機(jī)構(gòu)，其固定在所述活動(dòng)機(jī)構(gòu)上并由該處向外伸出，大體上垂直于所述縱軸，并通過所述矩形管狀磁軛的至少一個(gè)所述角的敞開部分，所述支承機(jī)構(gòu)接納所述固定軸并可以在所述固定軸上滑動(dòng)。
28.如權(quán)利要求27所述的裝置，其特征在于，所述磁軛還包括一個(gè)環(huán)狀框架部件，該框架部件連接到所述內(nèi)外框架板的離所述連接件較遠(yuǎn)的端部上，所述環(huán)狀框架部件在所述內(nèi)外框架板之間形成一個(gè)磁通量連接并通過那里建立一條磁通量路徑。
29.如權(quán)利要求27所述的裝置，其還包括連接到所述活動(dòng)機(jī)構(gòu)上的位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)，用于檢測(cè)所述活動(dòng)機(jī)構(gòu)相對(duì)于所述定子機(jī)構(gòu)的位置。
30.如權(quán)利要求29所述的裝置，其特征在于，所述位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)磁體和一個(gè)傳感線圈，它們其中之一個(gè)是固定的，而另一個(gè)固定在所述支承機(jī)構(gòu)上并從外部定位在所述矩形管狀磁軛上，由此所述活動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)的在磁體和傳感線圈之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
31.如權(quán)利要求30所述的裝置，其特征在于，所述傳感線圈從外部固定地定位在所述矩形管狀磁軛上，而所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)的磁體固定在與所述傳感線圈相對(duì)的而可以活動(dòng)地通過那里的所述支承機(jī)構(gòu)上。
32.如權(quán)利要求27所述的裝置，其特征在于，所述外框架板形成一個(gè)大是上為矩形的外框架結(jié)構(gòu)件，所述內(nèi)框架板形成一個(gè)大體上為矩形的內(nèi)框架結(jié)構(gòu)件，每個(gè)所述內(nèi)外框架板具有一個(gè)平行于所述縱軸的相應(yīng)表面并形成一對(duì)相應(yīng)的框架板，而一個(gè)磁體被固定到所述每對(duì)框架板之一的一個(gè)表面上。
33.如權(quán)利要求32所述的裝置，其特征在于，每個(gè)磁體被設(shè)置在所述間隙中，其一個(gè)表面固定在一對(duì)相應(yīng)的框架板中的一塊框架板上，而其另一個(gè)表面面對(duì)所述那對(duì)板的另一塊框架板。
34.如權(quán)利要求33所述的裝置，其特征在于，每個(gè)磁體的厚度為L(zhǎng)m(mm)，沿平行于所述縱軸方向延伸的長(zhǎng)度為Wm(mm)而殘留磁通密度為Br(泰斯拉);其中間隙的長(zhǎng)度為L(zhǎng)g(mm);而(Lm/Lg)×(Br/0.8)×(Wm/20)≥0.05。
35.如權(quán)利要求28所述的裝置，其特征在于，所述外框架板形成一個(gè)大體上為矩形的外框架結(jié)構(gòu)件;所述內(nèi)框架板形成一個(gè)大體上為矩形的內(nèi)框架結(jié)構(gòu)件;每個(gè)所述內(nèi)外框架板具有一個(gè)平行于所述縱軸的相應(yīng)表面并形成一對(duì)相應(yīng)的框架板，一個(gè)磁體固定在每對(duì)框架板之一的一個(gè)表面上并設(shè)置在所述間隙中，所述磁體的厚度為L(zhǎng)m(mm)，沿平行于所述縱軸方向延伸的長(zhǎng)度為Wm(mm)而殘留磁通密度為Br(泰斯拉);其中該間隙的長(zhǎng)度為L(zhǎng)g(mm);而(Lm/Lg)×(Br/0.8)×(Wm/20)≥0.05。
36.如權(quán)利要求27所述的裝置，其特征在于，所述外框架板與所述連接件是一個(gè)整體，連接件具有一個(gè)大體上為矩形的開口，開口的周邊固定在所述內(nèi)框架板上。
37.如權(quán)利要求36所述的裝置，其特征在于，所述透鏡保持機(jī)構(gòu)沿徑向向內(nèi)方向懸掛在所述線圈架上。
38.如權(quán)利要求27所述的裝置，其還包括一個(gè)平行于第一次提到的軸的第二固定軸和固定于所述活動(dòng)機(jī)構(gòu)并從該處向外伸出的第二支承軸，后者通過所述矩形管狀磁軛的另一角的敞開部分并插入所述第二固定軸。
39.如權(quán)利要求38所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二固定軸設(shè)置在所述矩形管狀磁軛的外部。
全文摘要
一種線性電磁驅(qū)動(dòng)裝置，其包括由間隙隔開的內(nèi)外框架板組成的大體為矩形管狀的磁軛，至少一個(gè)磁體固定于內(nèi)板或外板上以產(chǎn)生磁通量。一線圈架沿磁軛縱向伸入并置于間隙內(nèi)。一從動(dòng)件同軸地固定于線圈架上，它有開口容納磁軛內(nèi)板，當(dāng)線圈受激勵(lì)使線圈架移入間隙時(shí)，內(nèi)框架板伸入并通過線圈且伸入并通過從動(dòng)件開口。一固定軸平行于磁軛縱軸延伸；一軸承固定于線圈架構(gòu)件上并向外伸出而接納固定軸并可在軸上滑動(dòng)。磁軛上至少一個(gè)角切去以形成敞開部分使軸承通過，以使線圈架在磁軛內(nèi)滑動(dòng)時(shí)不受阻擋。
文檔編號(hào)H02K41/035GK1094820SQ94103599
公開日1994年11月9日 申請(qǐng)日期1994年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月30日
發(fā)明者坂本敏, 織茂進(jìn)一 申請(qǐng)人:索尼公司