基于非对称海尔贝克永磁体阵列的音圈电机及摄影镜头的制作方法

本发明涉及音圈电机，尤其涉及一种基于非对称海尔贝克永磁体阵列的音圈电机及摄影镜头。

背景技术：

1、在摄影镜头的音圈电机（vcm，voice coil motor）驱动系统中，音圈电机定子固定于镜头结构件，线圈作为动子，通电后在永磁体产生的磁场中受洛伦兹力驱动，带动与其绑定的镜头动群运动，从而实现镜头的自动对焦或变焦功能。然而，在设备断电或休眠状态下，动子缺乏固定约束，外出携带时易因晃动产生噪音，且跌落或碰撞时可能造成内部零部件损耗，因此，通常需设置锁止机构对动子进行辅助固定，具体而言，锁止机构的定子固定于镜头结构件，动子则与线圈及镜头动群固连，断电时，锁止机构依靠永磁吸力将动群锁止于固定位置，通电时，锁止机构通过通入电流产生斥力或消除吸力，将动子推开以释放动群，使其恢复自由运动。

2、在现有技术中，常规音圈电机的永磁体多采用均匀磁化或对称式海尔贝克阵列，其磁场沿行程方向呈对称分布，然而，上述传统的音圈电机结构在相机有限的空间内存在以下固有缺陷：

3、第一，锁止段无效占用有效行程， 锁止机构吸合与解锁对应的锁止行程，会占用一部分原本可用于对焦工作的轴向物理空间，但由于磁场呈对称分布，该锁止行程区间内依然维持着与对焦段相当的推力常数，而实际上，锁止机构的释放主要依靠其自身的通电斥力或机械弹簧力，音圈电机在该段仅需提供很小的电磁力甚至无需出力，并不需要输出大推力，对称磁场无法在空间上实现推力的按需分配，使得锁止行程区间磁势能和轴向行程资源被无效消耗，造成对焦段可用行程的实质性缩减。

4、第二，轭铁的磁饱和特性进一步恶化电机的行程利用效率，常规音圈电机中，轭铁在轴向行程的两端区域容易发生磁饱和，造成磁场利用率下降，而行程中间区域轭铁磁路未达到饱和状态，又存在气隙磁场强度不足的问题，锁止行程区间无论落在轭铁端部磁饱和区域还是中间磁场薄弱区域，锁止行程区间内的推力常数受对称永磁阵列的磁场约束而无法针对性调低，进一步浪费有限的轴向空间，使得对焦段的推力提升和有效行程延长受到严重制约。

5、第三，为弥补行程损失而被迫过度设计， 由于锁止机构挤占了对焦有效行程，为满足镜头对焦行程指标要求，现有方案通常选择增大电机整体外形尺寸，或者选用更高性能等级的永磁材料，试图依靠提升推力来缩短对焦时间，补偿行程不足带来的性能损失。然而该方式会增加永磁、结构件等物料成本，增大电机工作功耗，还会造成摄像镜头模组体积增大，导致与消费电子镜头小型化、低功耗的设计趋势背道而驰。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于非对称海尔贝克永磁体阵列的音圈电机及摄影镜头，旨在解决现有音圈电机中锁止段磁势能与行程资源被无效占用、有效对焦行程不足以及难以兼顾模组小型化与低功耗需求的技术问题。

2、第一方面，本发明提供了一种基于非对称海尔贝克永磁体阵列的音圈电机，用于与锁止机构配合控制动群组件的对焦运动，所述音圈电机包括：线圈、轭铁以及永磁体阵列；

3、其中，所述线圈可移动地设置于所述轭铁内，所述永磁体阵列设置于所述轭铁的内侧，所述线圈与所述永磁体阵列相对设置且所述线圈与所述永磁体阵列之间形成工作气隙，所述永磁体阵列为非对称海尔贝克结构，所述永磁体阵列包括沿线圈移动方向依次布置的第一永磁体、第二永磁体和第三永磁体，所述第一永磁体在线圈移动方向上的长度大于所述第三永磁体的长度，所述第一永磁体设置于靠近所述锁止机构的一侧；

4、所述第一永磁体的长度与所述第三永磁体的长度满足以下条件：

5、2.5 ≤ h01/h02 ≤ 3.5；

6、其中，h01表示所述第一永磁体的长度，h02表示所述第三永磁体的长度。

7、在一些实施例中，所述轭铁包括底壁、与所述底壁相对设置的顶壁以及连接所述底壁与所述顶壁的第一侧壁和第二侧壁，所述永磁体阵列贴合设置于所述底壁朝向所述顶壁的内表面。

8、在一些实施例中，所述线圈为直板型线圈，所述线圈可移动地设置于所述第一侧壁与所述第二侧壁之间，且所述线圈与所述轭铁的顶壁之间设置有运动间隙。

9、在一些实施例中，还包括补充永磁体，所述补充永磁体嵌设于所述轭铁，所述补充永磁体设置于所述第二永磁体的下方位置且所述补充永磁体沿所述线圈移动方向的几何中心向所述第三永磁体的方向偏移。

10、在一些实施例中，所述第一永磁体远离所述第二永磁体的一侧与所述第一侧壁之间形成第一空气间隙，所述第三永磁体远离所述第二永磁体的一侧与所述第二侧壁之间形成第二空气间隙。

11、在一些实施例中，所述第一空气间隙的长度等于所述第二空气间隙的长度。

12、在一些实施例中，所述第一空气间隙与所述音圈电机的总行程满足以下条件：

13、5.8% ≤ t01/ht ≤ 15.6%；

14、其中，t01表示所述第一空气间隙的长度，ht表示所述音圈电机的总行程。

15、在一些实施例中，所述第一永磁体的长度、所述第三永磁体的长度以及所述音圈电机的总行程满足以下条件：

16、10% ≤ (h01 + h02)/ht ≤ 22.5%；

17、其中，h01表示所述第一永磁体的长度，h02表示所述第三永磁体的长度，ht表示所述音圈电机的总行程。

18、第二方面，本发明提供了一种摄影镜头，包括动群组件、锁止机构以及如上所述的基于非对称海尔贝克永磁体阵列的音圈电机，所述音圈电机与所述动群组件固定连接，用于在通电状态下驱动所述动群组件沿线圈移动方向移动，所述锁止机构用于在断电状态下对所述动群组件进行锁止，并在通电状态下释放所述动群组件。

19、本发明实施例通过将永磁体阵列设置为非对称海尔贝克结构，并将第一永磁体的长度设置为大于第三永磁体的长度，使得合成磁场沿线圈移动方向呈非对称分布，磁通密度主瓣朝远离锁止机构的方向偏移，从而使气隙磁场的高磁密区间向对焦工作段集中，有效提升对焦段的推力常数并延长对焦段的有效行程，通过将第一永磁体设置于靠近锁止机构的一侧，从而在锁止机构对应的行程区间内主动降低推力常数，使得锁止机构释放时无需音圈电机输出额外推力，实现对锁止段行程资源的释放，进一步提高磁能利用效率，降低电机功耗，通过将线圈设置于永磁体阵列的上方且二者之间形成工作气隙，使得线圈在合成磁场中进行往复运动时，始终处于磁通密度主瓣所对应的增强区域，从而保证了对焦全行程范围内驱动力输出的稳定性。

1.一种基于非对称海尔贝克永磁体阵列的音圈电机，用于与锁止机构配合控制动群组件的对焦运动，其特征在于，所述音圈电机包括：线圈、轭铁以及永磁体阵列；

2.如权利要求1所述的基于非对称海尔贝克永磁体阵列的音圈电机，其特征在于，所述轭铁包括底壁、与所述底壁相对设置的顶壁以及连接所述底壁与所述顶壁的第一侧壁和第二侧壁，所述永磁体阵列贴合设置于所述底壁朝向所述顶壁的内表面。

3.如权利要求2所述的基于非对称海尔贝克永磁体阵列的音圈电机，其特征在于，所述线圈为直板型线圈，所述线圈可移动地设置于所述第一侧壁与所述第二侧壁之间，且所述线圈与所述轭铁的顶壁之间设置有运动间隙。

4.如权利要求2所述的基于非对称海尔贝克永磁体阵列的音圈电机，其特征在于，还包括补充永磁体，所述补充永磁体嵌设于所述轭铁，所述补充永磁体设置于所述第二永磁体的下方位置且所述补充永磁体沿所述线圈移动方向的几何中心向所述第三永磁体的方向偏移。

5.如权利要求2所述的基于非对称海尔贝克永磁体阵列的音圈电机，其特征在于，所述第一永磁体远离所述第二永磁体的一侧与所述第一侧壁之间形成第一空气间隙，所述第三永磁体远离所述第二永磁体的一侧与所述第二侧壁之间形成第二空气间隙。

6.如权利要求5所述的基于非对称海尔贝克永磁体阵列的音圈电机，其特征在于，所述第一空气间隙的长度等于所述第二空气间隙的长度。

7.如权利要求6所述的基于非对称海尔贝克永磁体阵列的音圈电机，其特征在于，所述第一空气间隙与所述音圈电机的总行程满足以下条件：

8.如权利要求1所述的基于非对称海尔贝克永磁体阵列的音圈电机，其特征在于，所述第一永磁体的长度、所述第三永磁体的长度以及所述音圈电机的总行程满足以下条件：

9.一种摄影镜头，其特征在于，包括动群组件、锁止机构以及如权利要求1至8任一项所述的基于非对称海尔贝克永磁体阵列的音圈电机，所述音圈电机与所述动群组件固定连接，用于在通电状态下驱动所述动群组件沿线圈移动方向移动，所述锁止机构用于在断电状态下对所述动群组件进行锁止，并在通电状态下释放所述动群组件。