Pcb线圈及音圈电的制造方法
【专利摘要】本发明适用于电子技术和机械领域，提供了一种PCB线圈，应用于音圈电机，所述PCB线圈包括至少两层PCB板，所述每层PCB板上具有按螺旋状分布的金属线导体，以及设置于所述金属线导体两端的过线孔和焊盘，相邻连通的两层所述PCB板具有位置相同的所述过线孔，其它的所述过线孔分布于不同位置。本发明还提供一种包括上述PCB线圈的音圈电机。借此，本发明PCB线圈即是一块多层PCB板，由于PCB制造工艺成熟，适合大规模生产，用其工艺制作的线圈尺寸和性能一致性良好，制作效率高，不良率低，制作成本低。
【专利说明】PCB线圈及音圈电机
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子【技术领域】和机械领域，尤其涉及一种PCB线圈及音圈电机。
【背景技术】
[0002] 音圈电机的应用涉及自动化和精密加工等很多领域，按一定形状绕制的线圈和协 同工作的永磁体，通过机械装置固定，线圈可以带动负载实现高速、高精度的往复运动。音 圈电机的线圈对形状要求较高，传统一般通过手工或者绕线机进行加工，但是即使是通过 绕线机进行加工，也因为线圈的绕制成形过程涉及导线的质量、绕线设备的状况、模具加工 水平、制作者和环境状况等诸多因素的影响，导致线圈加工效率较低，线圈成品率不高，一 致性不好，相应成本较高，并且导致其应用设备的可靠性降低。另外，传统音圈电机出厂后， 参数和性能即固定，用户无法按照需要进行调整和更改。
[0003] 综上可知，现有的音圈电机，在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以 改进。
【发明内容】
[0004] 针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种PCB线圈及音圈电机，用其工艺制 作的线圈尺寸和性能一致性良好，制作效率高，不良率低，制作成本低。
[0005] 为了实现上述目的，本发明提供一种PCB线圈，应用于音圈电机，所述PCB线圈包 括至少两层PCB板，所述每层PCB板上具有按螺旋状分布的金属线导体，以及设置于所述金 属线导体两端的过线孔和焊盘，相邻连通的两层所述PCB板具有位置相同的所述过线孔， 其它的所述过线孔分布于不同位置。
[0006] 根据本发明的PCB线圈，所述金属线导体的螺旋状为矩形螺旋状、圆形螺旋状或 椭圆形螺旋状。
[0007] 根据本发明的PCB线圈，所述金属线导体在相连通的两层PCB板通过所述过线孔 连通。
[0008] 根据本发明的PCB线圈，所述金属线导体为铜箔。
[0009] 根据本发明的PCB线圈，所述PCB线圈包括四层PCB板。
[0010] 本发明还提供一种包括如上所述PCB线圈的音圈电机。
[0011] 本发明通过将PCB线圈设置至少两层PCB板，所述每层PCB板上具有按螺旋状分 布的金属线导体，以及设置于所述金属线导体两端的过线孔和焊盘，相邻连通的两层所述 PCB板具有位置相同的所述过线孔，其它的所述过线孔分布于不同位置。借此，本发明PCB 线圈即是一块多层PCB板，由于PCB制造工艺成熟，适合大规模生产，用其工艺制作的PCB 线圈尺寸和性能一致性良好，制作效率高，不良率低，制作成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是现有技术的音圈电机的工作示意图；
[0013] 图2是本发明实施例的单层PCB示意图；
[0014] 图3A是本发明一实施例的双层PCB的第一层PCB结构示意图；
[0015] 图3B是图3A所示实施例的双层PCB的第二层PCB结构示意图；
[0016] 图3C是图3A所示实施例的双层PCB的叠放结构示意图；
[0017] 图4A是本发明另一实施例的多层PCB的第一层PCB结构示意图；
[0018] 图4B是图4A所示实施例的多层PCB的第二层PCB结构示意图；
[0019] 图4C是图4A所示实施例的多层PCB的第三层PCB结构示意图；
[0020] 图4D是图4A所示实施例的多层PCB的第四层PCB结构示意图；
[0021] 图4E是图4A所示实施例的多层PCB的叠放结构示意图；
[0022] 图5为本发明一实施例的PCB线圈配合永磁体工作的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0024] 为更好的理解本发明，在此将相关现有技术加以描述。
[0025] 图1为传统音圈电机工作示意图，如图中所示，线圈101装置于永磁体102、103上 方。
[0026] 当线圈通电时，置于N级永磁体102上方线圈导线的电流方向一致，并与置于S级 永磁体103上方线圈导线的电流方向相反，它们提供相对于永磁体而言相同方向的力。当 驱动电源提供的电流方向在1到2和2到1之间变化时，音圈电机线圈在其有效行程内实 现往复运动（图中有效行程标示的箭头方向为运动方向），从而带动负载实现往复运动。
[0027] 本发明的思路是用PCB制作线圈，替换图1中的传统金属导线绕制的线圈。
[0028] 参见图2?图4,本发明的PCB线圈包括至少两层PCB板10,所述每层PCB板上具 有按螺旋状分布的金属线导体20,以及设置于所述金属线导体20两端的过线孔和焊盘，相 邻连通的两层所述PCB板10具有位置相同的所述过线孔，其它的所述过线孔分布于不同位 置。
[0029] 首先见图2,本发明的单层PCB基板上的导体（铜箔）按照图中所示方式排布，端 点1和2为过线孔和焊盘，接驱动电源的导线可以在此进行焊接。需要说明的是，本发明 的金属线导体20优选采用铜箔，其螺旋状可以为矩形螺旋状、圆形螺旋状或椭圆形螺旋状 等。
[0030] 再参见图3A?图3C所示的双层PCB板的PCB线圈的结构，图3A和图3B所示的 分别为双层PCB板的第一层和第二层示意。过线孔1和过线孔2用以连接驱动电源，过线 孔12表示此位置第一层和第二层连通。当驱动电源的电流方向为从1到2时，此PCB线圈 右边坚直方向所有导线（铜箔）的电流方向为从上到下，左边坚直方向所有导线（铜箔） 的电流方向为从下到上；当驱动电源的电流方向为从2到1时，上述的电流方向也相反。
[0031] 图4A?图4E为本发明实施例的多层PCB示意图，其中图4A?图4D分别为四层 PCB板的第1、2、3、4层示意。过线孔1和过线孔4用以连接驱动电源，过线孔12表示此位 置第1层和第2层连通，过线孔23表示此位置第2层和第3层连通，过线孔34表示此位置 第3层和第4层连通。当驱动电源的电流方向为从1到4时，此PCB板右边坚直方向所有 金属线导体（铜箔）的电流方向为从上到下，左边坚直方向所有金属线导体（铜箔）的电 流方向为从下到上；当驱动电源的电流方向为从4到1时，上述的电流方向也相反。
[0032] 图5为本发明该实施例的多层PCB配合永磁体工作的示意图（俯视）。PCB线圈装 置于永磁体上方（具体装置与本发明无关，在此没有示意），当驱动电源对PCB通电时（参 考对图4A?图4E的描述说明），此PCB在其有效行程内实现往复运动，图中有效行程标示 的箭头方向即为运动方向。
[0033] 更好的是，再参见图4A?图4E，本发明实施例中的过线孔采用贯穿整个PCB板的 过线孔并设有焊盘。在这里将图4A?图4D的四块板从左至右分别称为板1、板2、板3和 板4。当用户将过线孔34和过线孔4进行焊接连接，即对板4进行短接，整个PCB板通电 时只有板1、2、3励磁。这样，用户可根据自己的需要，通过简单操作改变成品PCB线圈的电 阻、电感和励磁位置等特性，进而改变线圈的运动特性和驱动要求。同样，可将过线孔23与 过线孔4进行焊接连接（相当于将板3、板4短接），或者将过线孔12与过线孔4进行焊接 连接（相当于将板2、板3、板4短接），视用户需要而定。
[0034] 需要指出的是，当用户没有改变线圈特性的需求时，过线孔也可以不采用贯穿整 块PCB板的过线孔，可用仅连通两层板的内部过线孔（实心），这样过线孔也不需要分布于 PCB板的不同位置。
[0035] 本发明的PCB线圈是使用多层PCB工艺加工制造的音圈电机线圈，其本身就是一 块PCB多层板，但是实现了传统线圈的功能，因此本文在描述过程中，称之为"PCB线圈"。 其优点是：
[0036] 第一，PCB制造工艺成熟，适合大规模生产，用其工艺制作的线圈尺寸和性能一致 性良好，制作效率高，不良率低，制作成本低。
[0037] 第二，可以实现任何形状的线圈，在尺寸和几何形状应用苛刻的场合可以很容易 进行音圈电机的设计和制作。
[0038] 第三，PCB工艺制造的线圈，外观即是一块PCB板，很容易实现封闭设计，达到防 水、防尘、防污、防腐蚀特性，能应用于环境状况很差的场合以及液体环境中。
[0039] 第四，用户可以通过对PCB板上过线孔的连通（通过与过线孔连通的焊盘间的焊 接），更改线圈的励磁位置、电阻、电感等特性，进而达到改变音圈电机运动特性的目的。这 样的音圈电机，给了用户很大的应用自由度。
[0040] 本发明还相应的提供一种包括如上所述PCB线圈的音圈电机，其具有较好的一致 性和可靠性。
[0041] 综上所述，本发明通过将PCB线圈设置至少两层PCB板，所述每层PCB板上具有按 螺旋状分布的金属线导体，以及设置于所述金属线导体两端的过线孔和焊盘，相邻连通的 两层所述PCB板具有位置相同的所述过线孔，其它的所述过线孔分布于不同位置。借此，本 发明PCB线圈即是一块多层PCB板，由于PCB制造工艺成熟，适合大规模生产，用其工艺制 作的线圈尺寸和性能一致性良好，制作效率高，不良率低，制作成本低。
[〇〇42]当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变 形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1. 一种PCB线圈，应用于音圈电机，其特征在于，所述PCB线圈包括至少两层PCB板，所 述每层PCB板上具有按螺旋状分布的金属线导体，以及设置于所述金属线导体两端的过线 孔和焊盘，相邻连通的两层所述PCB板具有位置相同的所述过线孔，其它的所述过线孔分 布于不同位置。
2. 根据权利要求1所述的PCB线圈，其特征在于，所述金属线导体的螺旋状为矩形螺旋 状、圆形螺旋状、或者椭圆形螺旋状。
3. 根据权利要求1所述的PCB线圈，其特征在于，所述金属线导体在相连通的两层PCB 板通过所述过线孔连通。
4. 根据权利要求1所述的PCB线圈，其特征在于，所述金属线导体为铜箔。
5. 根据权利要求1所述的PCB线圈，其特征在于，所述PCB线圈包括四层PCB板。
6. -种包括如权利要求1?5任一项所述PCB线圈的音圈电机。
【文档编号】H05K1/14GK104105341SQ201310127450
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月10日 优先权日:2013年4月10日
【发明者】张海洲 申请人:张海洲