[发明专利]无后坐力的音圈致动器及方法

说明书

技术领域

本发明一般来说涉及音圈型致动器或电动机。

背景技术

利用音圈及磁铁的致动器是已知的且已在广泛应用中使用许多年。由于封闭系统中动量守恒的基本物理原理，因此音圈因对相反磁场的反作用所致的移动在固定体上(在此实例中为磁铁)产生相等且相反的反作用力或后坐力。同样地，在其中磁铁移动而音圈固定的接地音圈配置中，后坐力或反作用力施加到音圈。

在敏感装备(例如计算机磁盘驱动器及用于电路电阻器及电容器的激光修整装备)中，如果不能充分地抑制此后坐力或以其它方式加以管理，那么其可变为问题且影响主要装置的准确性。例如，在电阻器或电容器的激光修整中，所述激光通常结合高敏感测量装置使用以测试经变更元件的性质。激光及反射镜可由闭环伺服控制系统中的电流计来致动以将所述激光引导到工件上的所期望区域。所述激光及反射镜的快速移动导致动量(如果不能抑制或以其它方式加以管理)可有害地影响所述测量装置且危及测量的准确性。激光修整装置的实例为波特兰的电子科学工业有限公司(Electro Scientific Industries，Inc.)或本发明的受让人的型号2100。

抑制后坐力的需要已长期存在且许多设计已尝试消除或完全抵消后坐力，但成功的不多。一种此设计是美国专利第5,146,122号：具有弹性安装短路线匝的音圈致动器(Voice Coil Actuator with Resiliently Mounted Shorted Turn)。在此设计中，引入额外短路线匝元件且其经置放而与磁铁接触以吸收由音圈载架施加于磁铁上的后坐力。替代设计是美国专利第3,699,555号中用于快速行动位移控制的设备(Apparatus for Rapid Action Displacement Control)。在此设计中，磁铁/定子安装于定位于杆上的滚子轴承上。转换器载架安装于骑跨于轨道上的轮上。

发明内容

已知设计包括额外复杂精密元件(例如短路线匝)且需要额外组装步骤，此给制造及组装装置添加成本及时间。先前描述的装置均不包括挠曲件，因为所述装置并入有轴承或隔离器以抑制后坐力。相信无一设计产生真正的无后坐力致动器。

已在音圈(在磁铁接地配置中)上或在磁铁(在音圈接地配置中)上采用抑制器或挠曲件以尝试减少或消除接地结构所经受的所得后坐力的设计不产生相对于接地结构的无后坐力系统。

然而，本文描述的本发明的实施例教示一种操作方法及一种致动器，其采用用于磁铁组件及音圈组件两者的挠曲件以大致减少或完全消除接地结构先前所经受的后坐力以改良致动器及周围系统或装备的性能。

目前的无后坐力致动器通常包括永久磁铁及能够接收电流的音圈。致动器支撑音圈以在位置上将所述音圈维持在磁铁的磁场及接地结构内。

在本发明的一个实例中，所述无后坐力致动器包括连接到磁铁支架的独立的第一及第二挠曲板；及连接到音圈支架的第三独立挠曲板。专用于音圈的第三挠曲板可以是类似构造且操作以管理施加于所述音圈上的力。磁铁及音圈两者及其相应挠曲板在所述挠曲板的相对端上连接到两个接地板，从而通过相应挠曲构件挠性地悬挂磁铁及音圈。通过选择相应挠曲构件的弹簧率或刚度以实现磁铁组件与音圈组件的相同自然频率，磁铁与音圈两者所产生的动量是相等且守恒的，因此不在接地板上施加后坐力或剩余力。一旦经组装，即可通过给音圈组件及磁铁组件中的一者或两者添加或移除质量来调谐或调整致动器。

在一个实例中，每一挠曲板包括内部部分，其通过所述内部部分的相对侧上的两个独立挠曲件连接到外部部分。每一挠曲件包括两个挠曲带以管理对相应音圈及磁铁的任何致动力或后坐力。

在挠曲件的一个实例中，第一挠曲带连接到所述内部部分的第一边缘且第二挠曲带连接到所述内部部分的第二边缘。

在本发明的线性及非线性形式的其它实例中，所述致动器包括用于磁铁支架的第一挠曲件及用于线圈支架的第二挠曲件，从而在线圈及磁铁移动时在致动方向上大致不产生后坐力。

本发明进一步揭示一种产生无后坐力致动器的方法。所述方法的一个实例包括：提供与能够接收电流的音圈轴向对准的永久磁铁，所述电流产生线圈相对于磁铁沿纵向轴的轴向移动。磁铁及音圈每一者独立地连接到至少一个挠曲板，所述挠曲板包括具有选定弹簧率的若干个别挠曲件，所述挠曲件管理施加于所述音圈及所述磁铁上的相应力，从而致使在附接到所述挠曲板的接地板处经受零后坐力。

结合附图阅读以下说明，所属领域的技术人员将显而易见本发明的这些及其它应用的变化。

附图说明

本文中的说明参照附图，其中在数个视图中相同的参考编号指代相同的零件，且图式中：