專利名稱：直線電動機、鏡頭和電子設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及直線電動機，尤其涉及用于驅(qū)動鏡片移動的直線電動機。
背景技術：
對焦是圖像捕捉技術中的重要一環(huán)，它的主要目的是將待捕捉的圖像聚焦到圖像傳感元件上。目前的對焦技術中，圖像傳感元件一般保持固定，而鏡片可由電動機驅(qū)動沿著其光軸前后移動，從而將以一定方向入射到鏡片上的光線匯聚到該固定的圖像傳感器上。可見，如何驅(qū)動鏡片沿光軸的移動，以及如何保持鏡片在沿光軸的位置是對焦中必需解決的技術問題。在便攜式的圖像捕捉設備，例如帶有攝影/攝像功能的手機中，對包括鏡片在內(nèi)的對焦設備的尺寸要求很高，對焦設備應盡可能地小。所以，目前鏡片的移動一般由尺寸很 小的音圈電動機所驅(qū)動。音圈電動機的基本原理是通過將通電線圈置于磁場之中，從而產(chǎn)生洛侖茲力作用于線圈，繼而驅(qū)動線圈移動。線圈與鏡片通過鏡片的框架固定連接，磁性材料沿光軸方向布置，從而線圈可以帶動鏡片沿光軸方向直線移動。目前，普遍使用的對焦設備的結構是這樣的在平行于光軸方向設置彈性結構將音圈電動機的動子與底座相連，例如使用彈片支撐或者彈簧懸掛，該彈性結構產(chǎn)生的彈力與光軸方向平行。音圈電動機在電流控制下驅(qū)動鏡片組件克服該彈力沿光軸移動。

實用新型內(nèi)容可見，現(xiàn)有技術的缺點包括由于彈性結構本身具有一定長度且在鏡片移動方向上伸縮，導致鏡片可移動的距離較短；并且為了使鏡片保持在某個位置，需要給音圈電動機持續(xù)提供電流以平衡彈性結構施加給鏡片組件的彈力，導致對焦設備的功耗較大。此外，運動部分在軸向運動的過程中，容易發(fā)生轉動或晃動，可能導致光路的偏心等問題。出于解決至少一個以上技術問題的目的，提供了一種直線電動機，包括定子和動子，所述動子沿直線方向移動，其特征在于，所述動子具有第一摩擦部，該電動機還包括-夾持元件，提供沿直線方向的間隙，該間隙用于容納第一摩擦部，并允許所述第一摩擦部在所述移動方向上移動；所述夾持元件用于收縮所述間隙，以一定壓力夾持所述第一摩擦部；其中，所述壓力使得所述第一摩擦部上能夠產(chǎn)生將所述第一摩擦部以及所述動子保持在當前位置的摩擦力。根據(jù)該方面，首先，由于動子在移動方向上沒有彈片限制，所以移動距離大大增力口，這顯著地提高了該裝置的應用范圍和性能。第二，在本實用新型的動子被移動到所需的位置時，摩擦力被允許產(chǎn)生以將其保持在該位置，不需要持續(xù)施加電流，從而大大節(jié)省了直線電動機的能耗。第三，由于在移動過程中存在摩擦力，減少了動子在移動時發(fā)生轉動或晃動的可能性，避免光路偏心。第四，該間隙可以作為引導該動子移動的導軌使用，使該裝置結構更加緊湊。[0011]根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式，所述夾持元件包括-第一臂，固定于所述定子上；-第二臂，與所述第一臂之間形成所述間隙；所述第一臂和第二臂中的一個含有磁體，另一個含有能夠與所述磁體相互吸引的磁性物質(zhì)，所述第二臂被配置 為受所述第一臂吸引而向所述第一臂偏轉，以收縮所述間隙。該實施方式的優(yōu)點在于，采用磁體和磁性材料來形成該間隙，并通過兩者之間的自然吸引來收縮該間隙，可以在相當長的時間內(nèi)保證收縮力的恒定，繼而保證摩擦力的恒定。在該實施方式應用于直線電動機時，該第一摩擦部能夠?qū)崿F(xiàn)在動子的線圈上，由于線圈本身就需要置于永磁體的磁場中，所以該實施方式的這種結構同時實現(xiàn)了以上兩個目的，結構比較緊湊。在一個優(yōu)選的實施方式中，所述第二臂被配置為以下任一項a.從中部向第一臂偏轉，以收縮所述間隙；b.從側部向第一臂偏轉，以收縮所述間隙。該實施方式提供了兩種收縮所述間隙的具體方式。進一步優(yōu)選的，對于配置為a項，第二臂的兩側部分由磁體或磁性材料制成，并分別固定于所述定子，第二臂的中央部分由彈性材料制成；或第二臂由彈性材料制成，第二臂的兩側部分分別固定于所述定子。對于配置為b項，第二臂的該側部由磁體或磁性材料制成，第二臂的另一側部通過彈性材料連接到所述定子。該實施方式提供了采用磁體和磁性材料實現(xiàn)收縮的幾種具體實現(xiàn)方式。在一個優(yōu)選的實施方式中，所述動子帶有線圈，所述線圈具有至少一個倒角；所述第一摩擦部位于所述倒角上；在該實施方式中，第一摩擦部位于倒角上，能夠進一步防止動子在移動時發(fā)生轉動或晃動的可能性，避免光路偏心。在另一個優(yōu)選的實施方式中，該直線電動機還包括-導磁材料(36)，連接所述第一臂和所述第二臂，以產(chǎn)生磁通路。在該實施方式中，導磁材料產(chǎn)生的磁通路能夠改善第一臂和第二臂之間的磁場。在一個優(yōu)選的實施方式中，所述動子具有在移動方向上延伸的筒狀外壁，該定子具有在移動方向上向定子內(nèi)部延伸的筒狀內(nèi)壁，所述內(nèi)壁的內(nèi)徑大于所述外壁的外徑一給定尺寸，用于容納所述外壁，并且通過弓I導所述外壁來弓I導所述動子的移動。該實施方式在定子和動子上提供了匹配的套筒型導軌，與以上的間隙一起來引導動子的移動，從而進一步增加了動子移動的穩(wěn)定性。進一步優(yōu)選的，所述內(nèi)壁還向所述定子的外部延伸。由于本實用新型的實施方式動子的移動不受移動方向上的彈性元件的限制，因此具有很大的移動范圍，相應地，將內(nèi)壁延伸至定子外部能夠在引導動子的大范圍移動，增加了動子的穩(wěn)定性。在一個優(yōu)選的實施方式中，，所述直線電動機在驅(qū)動所述動子從靜止開始移動前，使所述動子產(chǎn)生振動，所述振動將驅(qū)動所述動子從靜止狀態(tài)開始移動需克服的靜摩擦力轉變?yōu)閯幽Σ亮Α0035]在該實施方式中，使動子產(chǎn)生振動后，驅(qū)動動子從開始移動需克服的靜摩擦力轉變?yōu)閯幽Σ亮?，這樣能夠減少驅(qū)動動子移動所需的力，節(jié)省該裝置的能量消耗。并且，本實用新型還提供了一種鏡頭，其特征在于，包括-鏡片；-根據(jù)本實用新型的直線電動機，所述動子與所述鏡片固定連接，且所述移動方向與所述鏡片的光軸一致，用于驅(qū)動所述鏡片沿所述光軸移動；-圖像傳感器，與所述定子固定連接，并與所述鏡片的光軸同軸放置。在該方面中，在對焦中控制與動子相連的鏡片沿鏡片光軸的移動。由于動子能夠驅(qū)動鏡片在相當長的對焦范圍內(nèi)移動，因此可以顯著地提高成像質(zhì)量。此外，本實用新型還提供了一種具有圖像捕捉功能的電子設備，其特征在于，包括 根據(jù)本實用新型的鏡頭。本實用新型的其它優(yōu)點將在下文中描述，或者通過下文的說明而由本領域的技術
人員所理解。

圖I是根據(jù)本實用新型第一實施方式的直線電動機的分解示意圖；圖2是根據(jù)本實用新型的直線電動機的動子的立體圖；圖3是根據(jù)本實用新型第一實施方式的直線電動機的橫截面圖；圖4是根據(jù)本實用新型第一實施方式的一個變化例的橫截面圖；圖5是根據(jù)本實用新型第二實施方式的直線電動機的橫截面圖；圖6是根據(jù)本實用新型第三實施方式的直線電動機的橫截面圖；圖7是根據(jù)本實用新型第四實施方式的直線電動機的橫截面圖；附圖中，相同或相似的附圖標記代表相同或相似的步驟特征或部件(模塊)特征。
具體實施方式
本實用新型提供了一種直線電動機，包括定子和動子，所述動子沿直線方向移動，其特征在于，所述動子具有第一摩擦部，該電動機還包括-夾持元件，提供沿直線方向的間隙，該間隙用于容納第一摩擦部，并允許所述延伸部在所述移動方向上移動；所述夾持元件用于收縮所述間隙，以一定壓力夾持所述第一摩擦部；其中，所述壓力使得所述第一摩擦部上能夠產(chǎn)生將所述第一摩擦部以及所述動子保持在當前位置的摩擦力。下面分別對本實用新型的數(shù)個實施方式進行描述。第一實施方式圖I示出了根據(jù)本實用新型第一個實施方式的直線電動機的分解示意圖。在該實施方式中,直線電動機包括定子I、動子2、夾持元件3。其中,動子2包含基部24和線圈22。夾持元件3包含第一臂34和第二臂32。該直線電動機還能夠可選地包含蓋板4。線圈22四周具有倒角220，定子I四周也具有相應形狀的倒角12，從而能夠容納線圈22并防止線圈22轉動。[0059]參見圖2，示出了動子2的立體圖。其中，基部24的底部四周含有水平向外延伸的臂41，在臂41的末端具有凹槽42，該凹槽42用于接納線圈220，從而基部24和線圈220構成動子2。并且，基部24具有在動子2的移動方向(A方向)上延伸的筒狀外壁240，定子I也具有在A方向上延伸的內(nèi)壁10，定子的內(nèi)壁10的內(nèi)徑大于動子的外壁240的外徑一給定尺寸，以允許容納外壁240，并且通過引導外壁240來引導動子2的在A方向的移動。該給定尺寸一般是實際外徑的尺寸的某個百分比，例如5-10%即可。參見圖3，示出了組裝完成的直線電動機的橫截面圖。第一臂32固定于定子I上，且由兩個側部320、322與中部324所構成。在一個例子中，兩個側部320、322由永磁體所制造，中部324能夠由導磁的材料，例如鐵片所制造，它們能夠被例如膠貼在定子上。第二臂34由兩個側部340、342與中部344所構成。在一個例子中，兩個側部320、322由永磁體所制造，中部324能夠由導磁并具有一定彈性的材料，例如鐵片所制造。第二臂34與第一臂32間隔一段距離所放置，第二臂34的兩個側部340、342分別固定于定子I上，且導磁材料36被置于第二臂34和第一臂32的側部之間，起到間隔并且導通磁路的作用。這樣，在第一臂32和第二臂34之間，形成了間隔30。線圈22的倒角部分220被置于該間隔30中。 根據(jù)本實施方式，第一臂32和第二臂34相互吸引，由于第一臂32固定在定子I上，且第二臂34的兩側固定于定子1，而第二臂的中部是彈性材料，因此該彈性材料被吸引朝著第一臂32偏轉。從而收縮間隙30。第二臂34的中部344和第一臂的中部324將線圈22夾持，對線圈22上的第一摩擦部20產(chǎn)生壓力，該壓力使得第一摩擦部20上能夠產(chǎn)生將第一摩擦部20以及動子2保持在當前位置的摩擦力。可以理解，在本實施方式中，作為永磁體，第一臂和第二臂磁極相反地放置，以允許相互吸引。替代地，第二臂也可以由磁性材料制成。在本實用新型中，磁體是指本身能夠產(chǎn)生磁場的材料，例如永磁體等，而磁性材料是指能夠被由磁體所吸引的本身不產(chǎn)生磁場的材料，例如鐵、低碳鋼等。在一個變化的實施方式中，如圖4所示，由于本實用新型能夠允許的動子移動范圍很大，定子的內(nèi)壁10還向定子I的外部延伸出去一段距離，以在動子向上運動時進行引導。第二實施方式圖5示出了本實用新型的第二實施方式的橫截面圖。它與圖3、4所示的第一實施方式相比，第一臂和第二臂的實現(xiàn)方式有差異。如圖5所示，在本實施方式中，第一臂32整體上是一塊徑向充磁的永磁體，第二臂34整體上是一塊高導磁性的軟磁材料彈片，例如鐵片。第二臂34與第一臂32間隔開一段距離，形成間隙30。第一臂32固定于定子I。第二臂34的兩側部固定于定子1，例如通過限位塊38，而第二臂34的中部由于彈性，能夠被第一臂32所吸引朝著第一臂32偏轉。從而收縮間隙30，并且將線圈22夾持，對線圈22上的第一摩擦部20產(chǎn)生壓力。該壓力使得第一摩擦部20上能夠產(chǎn)生將第一摩擦部20以及動子2保持在當前位置的摩擦力。限位塊38的長度能夠控制間隙30的尺寸，以控制第一臂和第二臂對線圈22的第一摩擦部施加壓力的大小。第三實施方式圖6示出了本實用新型的第三個實施方式。它與前兩個實施方式的區(qū)別在于是第二臂的側部向第一臂偏轉，以收縮間隙，而前兩個實施方式是第二臂的中部向第一臂偏轉。[0068]具體的，參見圖6。第一臂32固定于定子1，它由永磁體制成。第二臂34能夠由永磁體或磁性材料制成，它一端通過彈性件36連接到定子1，另一端則沒有固定。第一臂32和第二臂34之間隔開一段距離，以形成間隙30。第一臂32吸引第二臂34，由于第二臂34的一端通過彈性件36連接到定子I而無法移動，所以另一端將向第一臂32而偏轉，以收縮該間隙30。可以理解，當?shù)诙?4也由永磁體制成時，這兩個臂應磁極相反的放置，以允許相互吸引。而在第一臂32的磁力足夠的情況下，第二臂也能夠用低碳鋼等磁性材料制成。為了提高磁場的效果，彈性件36能夠由導磁的彈性材料制成，并且定子I也能夠由導磁材料，例如金屬制成。這樣，第一臂32產(chǎn)生的磁力線能夠通過定子I和彈性件36抵達第二臂34，從而形成很好的磁通。定子I由金屬材料制成也能夠起到一定的電磁屏蔽效果，避免第一臂和第二臂產(chǎn)生的磁場影響電機外部。 第四實施方式圖7示出了本實用新型的第四個實施方式。第一臂32固定于彈片36的一端和定子I上，彈片36的該端固定于定子I上，另一端不固定。第二臂34的一端固定于彈片36的另一端上，并與第一臂32間隔一定距離，另一端不固定。第一臂32能夠由永磁體制造，第二臂34也能夠由永磁體制成時，這兩個臂應磁極相反的放置，以允許相互吸引。而在第一臂32的磁力足夠的情況下，第二臂34也能夠用低碳鋼等導磁材料制成。第一臂32吸引第二臂34，第二臂34的一端通過彈性件36的彎折而向第一臂32偏轉，以收縮該間隙30。為了提高磁場的效果，彈性件36能夠由導磁的彈性材料制成。這樣，第一臂32產(chǎn)生的磁力線能夠通過彈性件36抵達第二臂34，從而形成很好的磁通。在這種情況下，定子I能夠由塑料制成。而在需要電磁屏蔽的情況下，定子I也能夠由金屬制成，也能夠由塑料制成并被加入金屬屏蔽網(wǎng)。為了防止第一臂和第一臂與線圈22的倒角220處的第一摩擦表面20之間的摩擦造成線圈22的損壞，在以上各實施方式中，能夠在線圈22的第一摩擦表面20處表面用注塑等工藝進行防護處理，延長產(chǎn)品壽命。根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式，定子I用于在驅(qū)動動子2從靜止狀態(tài)開始移動前，使動子2產(chǎn)生振動，振動將定子I驅(qū)動動子2從靜止狀態(tài)開始移動需克服的靜摩擦力轉變?yōu)閯幽Σ亮?。該直線電動機的電路向線圈22提供變化的電流，以產(chǎn)生永磁體對動子2的、變化的作用力，從而使動子2在直線A方向產(chǎn)生振動。該技術方案的原理在于，動子2 —般是一個非剛體，振動可以使動子2積累運動的趨勢，從而將驅(qū)動動子2從靜止狀態(tài)開始移動需克服的靜摩擦力轉變?yōu)閯幽Σ亮ΑＴ摲桨傅膬?yōu)點在于，首先，減少了將動子2從靜止狀態(tài)開始移動所需驅(qū)動力，從而降低了電能消耗；其次，如果首先需克服靜摩擦力，那么驅(qū)動力將會較大，而在動子2開始移動后僅需克服動摩擦力，但該較大的驅(qū)動力仍在作用，會使得動子2較難控制，而在本實施方式中，驅(qū)動動子從靜止狀態(tài)開始移動和開始移動后需克服的摩擦力相同，恒定的驅(qū)動力就可以適用。值得注意的是，這里所述的振動包括動子的位置圍繞一中心點實際地前后移動的情況，也包括動子具有前后移動的趨勢，例如被施加了一變化的力(方向變化的力，或方向不變但是大小變化的力)從而具有移動趨勢，但沒有真正移動起來的情況。[0078]在應用在對焦模組中時，該直線電動機I的動子2與鏡片L固定連接在一起，動子2移動的直線A方向與鏡片L的光軸一致。在該對焦模組應用在圖像捕捉模組中時，圖像傳感器S垂直于鏡片L的光軸、與鏡片L對齊地布置，從而接受鏡片L對焦的圖像。該圖像捕捉模組可以被安裝在具有圖像捕捉功能的電子設備中，例如手機中。相對于現(xiàn)有的、采用彈力來固定動子位置的直線電動機，根據(jù)本實用新型以上方面的直線電動機采用摩擦力來固定動子位置，具有下面一些優(yōu)點第一，省去了在直線方向上伸縮的彈性部件，從而在直線方向上節(jié)省了空間，并且也提供了更大的動子移動范圍。特別地，在應用在對焦模組中時，減少了對焦模組的光軸方向的尺寸，使其更加薄，并且可以提供更大的鏡片移動范圍，有利于對焦。第二，在動子移動到達目標位置后，若動子(及其帶有的部件，例如鏡片)具有運動趨勢，例如直線電動機被晃動，動子在壓力產(chǎn)生的摩擦力的作用下被保持在目標位置，而無需持續(xù)提供電能。相對于現(xiàn)有的、需要持續(xù)施加電能產(chǎn)生與彈性部件的彈力相平衡的直 線電動機，本實用新型提供的直線電動機可以在很大程度的減少電能消耗。盡管在附圖和前述的描述中詳細闡明和描述了本實用新型，應認為該闡明和描述是說明性的和示例性的，而不是限制性的；本實用新型不限于上述實施方式。例如，第一摩擦表面20可以并不位于線圈22的倒角220上；或者，線圈22和定子I可以并不含有倒角220。例如，在第三和第四實施方式中，第二臂可以僅在偏移端設置磁體或磁性材料，從而被第一臂吸引。那些本技術領域的一般技術人員能夠通過研究說明書、公開的內(nèi)容及附圖和所附的權利要求書，理解和實施對披露的實施方式的其他改變。在本實用新型的實際應用中，一個零件可能執(zhí)行權利要求中所引用的多個技術特征的功能。在權利要求中，措詞“包括”不排除其他的元素和步驟，并且措辭“一個”不排除復數(shù)。權利要求中的任何附圖標記不應理解為對范圍的限制。
權利要求1.ー種直線電動機，包括定子(I)和動子(2)，所述動子(2)沿直線方向移動，其特征在于，所述動子具有第一摩擦部(20),該電動機還包括 -夾持元件(3)，提供沿直線方向的間隙(30)，該間隙用于容納第一摩擦部，并允許所述第一摩擦部(20)在所述移動方向上移動； 所述夾持元件用于收縮所述間隙，以一定壓カ夾持所述第一摩擦部(20)，所述壓カ使得所述第一摩擦部上能夠產(chǎn)生將所述第一摩擦部以及所述動子保持在當前位置的摩擦力。
2.根據(jù)權利要求I所述的直線電動機，其特征在于，所述夾持元件包括 -第一臂(32)，固定于所述定子上； -第二臂(34)，與所述第一臂之間形成所述間隙； 所述第一臂和第二臂中的ー個含有磁體，另ー個含有能夠與所述磁體相互吸引的磁性物質(zhì)，所述第二臂被配置為受所述第一臂吸引而向所述第一臂偏轉，以收縮所述間隙。
3.根據(jù)權利要求2所述的直線電動機，其特征在于，所述第二臂被配置為以下任ー項 a.從中部(324)向第一臂偏轉，以收縮所述間隙； b.從側部(320)向第一臂偏轉，以收縮所述間隙。
4.根據(jù)權利要求3所述的直線電動機，其特征在于，對于配置為a項，第二臂的兩側部分(320、322)由磁體或磁性材料制成，并分別固定于所述定子，第二臂的中央部分由弾性材料制成；或 第二臂由彈性材料制成，第二臂的兩側部分(320、322)分別固定于所述定子。
5.根據(jù)權利要求3所述的直線電動機，其特征在于，對于配置為b項，第二臂的該側部(320)由磁體或磁性材料制成，第二臂的另ー側部(322)通過彈性材料連接到所述定子。
6.根據(jù)權利要求I所述的直線電動機，其特征在于，所述動子帶有線圈(20)，所述線圈具有至少ー個倒角(200)； 所述第一摩擦部位于所述倒角上； 該直線電動機還包括 -導磁材料(36)，連接所述第一臂和所述第二臂，以產(chǎn)生磁通路。
7.根據(jù)權利要求I所述的直線電動機，其特征在于，所述動子具有在移動方向上延伸的筒狀外壁(240)，該定子具有在移動方向上向定子內(nèi)部延伸的筒狀內(nèi)壁(10)，所述內(nèi)壁的內(nèi)徑大于所述外壁的外徑ー給定尺寸，用于容納所述外壁，并且通過引導所述外壁來引導所述動子的移動。
8.根據(jù)權利要求7所述的直線電動機，其特征在于，所述內(nèi)壁還向所述定子的外部延伸。
9.一種鏡頭，其特征在于，包括 -鏡片(L)； -根據(jù)權利要求I至8中任一項所述的直線電動機，所述動子與所述鏡片固定連接，且所述移動方向與所述鏡片的光軸一致，用于驅(qū)動所述鏡片沿所述光軸移動； -圖像傳感器(S)，與所述定子固定連接，并與所述鏡片的光軸同軸放置。
10.ー種具有圖像捕捉功能的電子設備，其特征在于，包括根據(jù)權利要求9所述的鏡頭。
專利摘要現(xiàn)有的直線電動機功耗大、移動距離短，本實用新型提出了直線電動機、鏡頭和電子設備，該直線電動機包括定子(1)和動子(2)，動子(2)沿直線方向移動，其特征在于，動子具有第一摩擦部(20)，該電動機還包括夾持元件(32、34)，提供沿直線方向的間隙(30)，該間隙用于容納第一摩擦部，并允許第一摩擦部(2)在移動方向上移動；夾持元件用于收縮間隙，以一定壓力夾持第一摩擦部(2)，該壓力使得所述第一摩擦部上能夠產(chǎn)生將第一摩擦部以及動子保持在當前位置的摩擦力。本實用新型還提供了包含鏡片、該直線電動機和圖像傳感器的鏡頭，以及含有該鏡頭的電子設備。
文檔編號H02K41/02GK202565140SQ20112054204
公開日2012年11月28日 申請日期2011年12月21日 優(yōu)先權日2011年12月21日
發(fā)明者趙立新, 吳強 申請人:格科微電子(上海)有限公司