VCM音圈马达培训讲义
音圈马达-高雄应用科技大学
位移 感測器
隨著精密加工機、半導體生產裝置之高性能化的趨勢，對
於位移感測器之高解析度、高精密化（高準確度、高重現
性）的要求越來越高。而為了提昇生產力，感測器的高頻
響應特性，亦是追求的重要特性。表中之雷射干涉儀的解
析度可達奈米，頻率響應特性可達1 MHz。
8
奈米定位技術
致動器(Actuator)
(主要參考資料來源：日本，精密工學會誌，2001.2. Vol.67 ）
2
積體電路
近幾年來，積體電路（Integrated Circuits, ICs）的精度 需求越來越高，尤其在VLSIs ( Very Large-Scale ICs )， 及 ULSIs ( Ultra-Large-Scale ICs )上。 為了獲得極高的 精密度，製造過程中必須利用遮罩技術，將電路圖形在 晶片上多次重複曝光。在重複曝光過程中，對準精度的 要求相當高，線寬約為0.13 m左右。由此可知，將來由於 定位精度要求的提高，將突破奈米級數，且為符合高精 度定位之要求，超精密微/奈米定位系統之開發，已成為 必然的發展趨勢。
光纖與導波器的對準(alignment)需求，則為0.5至1 m範圍，並且
於角度上的需求，亦十分嚴格。為符合高定位精度的要求，超精
密微定位系統之開發，已成為必然的趨勢。
4
國內產業之研發方向
由於國內機械產業的研發方向為精密機械技術，微機電技術 與奈米加工技術。而精密機械發展趨勢為高效能化、高精密 化、資訊化及綠色環保化。在產品發展方面，則應以創造親 人性化、易操作且低成本的精密機械為主。以國內現有資源 來說，精密工具機、半導體製程設備、LCD製程設備及精 密成形製程設備等四項技術，為精密機械領域發展的重點； 至於注重超精密化、細微化的微機電與奈米加工技術，則屬 創新前瞻的發展方向。另外，此一發展方向，很適合做為國 內機械產業廠商轉型及升級的契機，同時也與國內高科技電 子資訊、通訊光電發展利基不謀而合。由於人類對微小化元 件的殷切需求，已由微米 (10–6 m) 進入了奈米 (10–9 m) 範 圍的時代，在面臨廿一世紀高科技發展的競爭中，奈米技術 將是國家高科技發展政策中不可或缺的一環。
VCM材料知识V_1--2012-5-30(1)
马达基础知识简介1.简介2.VCM基本结构示意图3.VCM驱动原理4.VCM关键性能参数5.VCM主要生产流程5.VCM主要生产流程6.VCM测试方法7.VCM选型时考量因素8.与马达相关主要工序及工序条件9.Truly主要马达供应商情况和特点1.简介1.1 AF介绍•目前客户需求/市场需求逐渐倾向于AF产品。
•AF即"Auto Focus"，可直接翻译为"自动对焦"。
•AF优点:景深比较大,拍照的清晰范围很广。
1.2 马达•马达有音圈马达(Voice Coil Motor).步进马达(Stepping Motor).压电式马达(Piezoelectric Motor);目前最常用的驱动机制为音圈马达(vcm)•VCM是一种将电能转化为机械能的装置。
利用来自永久磁钢的磁场与通电线圈导体产生的磁场中磁极间的相互作用产生有规律的运动的装置。
2.VCM基本结构示意图FRAMEF-SPRING YOKEMAGNET COILCARRIER B-SPACERB-SPRING BASE实物拆解图主要分为3大部分Magnet各组件示意图3.VCM驱动原理音圈马达的基本原理很简单，弗莱明左手定则：通过音圈导电后横切割磁场的磁力线，从而产生一个带动镜头向上的力。
通过这种直线运动的方式来达成驱动透镜进行自动调焦的一个目的。
4.VCM关键性能参数4.1 AF特性曲线•额定行程(Rated stroke)：在某个电流下，必须满足的最小位移值；•启动电流(Current)：最小位移量(通常默认为5μm)上升开始的电流；•斜率(Slope)：2点间的斜率（slope=位移差/电流差）•磁滞(Hysteresis)：去回行程差异•阻抗(Resistance)图片数据说明ØStarting Current[real]:启动电流；ØCustom Stroke@80mA：80mA时的位移值；ØHysteresis:磁滞(ave:平均值,max:最大值);ØStroke diff：位移差Øslope：斜率Stroke,Slope,Start currentHysteresis图片说明Ø动态Tilt 变化可以用跟Collimator 相似的曲线进行观察.右侧0°，左侧180°，上90°，下270°的方位角，中心Tilt 为0，以0.1°为单位的Tilt 角.Ø轨迹离中心越远表示tilt 越大ØTilt 过大可能会造成MN 或暗角。
YOKE铁壳品质管控
测量工具
高度规 高度规 高度规 二次元 二次元 二次元 二次元 高度规 二次元 二次元 二次元 二次元
测量说明
4边台阶(共8个)均须测量，每边记录最大值 每个圆弧至少点2个位置，最大、最小值须合格，记录最大值 每个台阶至少点2个位置，记录最大值 每个圆弧(黑边)靠中间、左边、右边位置各取1点，共12点画圆 放置45°斜块治具上测量最小处 每边平均至少取5点构成一条直线，计算直线到直线的距离 每边(白边)平均至少取5点构成一条直线，计算直线到直线的距离(见附图6) 4边台阶(共8个)均须测量，每边记录最大值 白边取点位置见附图7 每个圆弧靠中间、左边、右边位置各取1点，共12点画圆 取点位置见附图8 内框构造的中心与内圆中心的偏差
音圈马达图片
内部结构图片
YOKE铁壳作用：固定 其他零件，与磁石一起 产生磁场回路。
2. Camera模组
3. 国内主要的马达厂商：新思考、比路、金诚泰、中蓝、浩泽等； 国内主要的模组厂商：欧菲光、丘钛、舜宇、光宝、富士康等。
三、测量方法介绍
1. 测量注意事项 (1) 二次元十字线较粗(宽度0.01~0.015左右)，取点或靠边时应采用
YOKE铁壳
测量和品质管控培训
日期：2017.3.23
一、VCM音圈马达简介
1. VCM (Voice Coil Motor)，即音圈马达，用于推动镜头移动产生自动 对焦的成像模组。其工作原理：线圈和镜头筒固定在一起，磁铁和铁 壳构成的磁场穿过线圈，当线圈中有电流通过时产生力，使镜筒带着 镜头前后移动。
同一边或位置，以免所测数据多一个或少一个十字线宽度(如下图1)。
(2) 因YOKE铁壳尺寸公差比较小，部分尺寸公差只有0.02~0.03，为 避免测量误差，二次元放大倍率至少调为2.0 (如下图2) 。
CCM用VoiceCoilMotor(音圈马达)资料(ppt16)
Voice Coil Motor
手机透镜实现AF的方式 手机透镜实现 的方式
目前能够实现手机透镜AF驱动的装置包括 目前能够实现手机透镜 驱动的装置包括: 驱动的装置包括
优点
1.步进马达 连杆 齿轮 方式驱动 步进马达+连杆 步进马达 连杆+齿轮
缺点
尺寸比较大,有机 尺寸比较大 有机 械损失
技术成熟
目前市场上VCM的主力厂商 的主力厂商 目前市场上 客户 产能
SONY SHARP SHICOH(JP) HYSONIC(KR) 台湾泓记,微 太) 贵鑫磁电 ……..
自给自足,供应自己的 模组厂
确实数据未知
SHICOH 电机+电子 产能400W 月出 货量(135W+150W) (135W+150W) HYSONIC 月出货量 100~200W左右 其他台湾厂家未知,估计未量产阶段
实现自动对焦采用对焦马达(AF) 实现自动对焦采用对焦马达(AF)
自动对焦原理是通过微距 离移动整个镜头(而不是镜 离移动整个镜头 而不是镜 头内的镜片)的位置 控制镜 头内的镜片 的位置,控制镜 的位置 头焦距的长短,而实现影像 头焦距的长短 而实现影像 的清晰. 的清晰
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￥1.78, 21%
￥0.81, 9%
合计成 本:8.66RMB
材料費合計
材料非正常消耗（20%)
部品代加工费
人工费
运输费用
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Voice Coil Motor
某音圈马达类型(12*12*５.３)利润空间 ５ ３ 利润空间 某音圈马达类型
品质 生产
(经典)VCM马达原理
• Register sequence 0x6c, 0x30f0,0x8000 0x6c, 0x30f2,0x00 0x6c, 0x30f2,0x66
// 开启 // 驱动电流为0mA // 驱动电流为40mA
NINGBO SUNNY OPOTECH CO.,LTD
VCM工作原理
VCM动作示意图
Contents
三.VCM结构
NINGBO SUNNY OPOTECH CO.,LTD
VCM结构
VCM组成部分
防磁罩
音圈马达（sunny普遍使用）的结构包括：
上固定圈
1、载体，用来固定镜头； 2、线圈，线圈环绕在载体上面。 3、4片磁石和环形YOKE，磁石成角度的环形固
定在环形YOKE上；通电后磁石与线圈产生磁 力，推动带着镜头的载体进行直线运动； 4、弹簧片：在载体上下两面各有一片弹簧片用 来限制载体运动的位置； 下弹片为动子（通电），脆弱易变形。 上弹片不通电，只用于保持载体稳定性。 5、垫片：有些VCM上下弹片上会放置垫片用来 保护弹簧片防止簧片变形导致AF不良，主要 表现为像糊。
case 1
单向抗扭
+
case 2
VCM底座处脉冲状凸台
双向抗扭
同一马达VCM底部 2种不同抗扭设计。
→ 供应商：贵鑫
无防尘结构
载体上脉冲状凹槽
+
=
注：该马达防尘结构蓝色圈出部分：VCM底座阶梯设计（高度落差大）和载体全圆凸台设计。 当镜头向上动作，底座内径足够的高度在额定Stroke内有效避免partical的产生。
VCM结构
二、抗扭结构
VCM抗扭结构能有效防止旋动镜头时因VCM和Lens扭力配合过大导致的弹片变形（弹片很脆弱，略 微施压易会产生轻微型变），影响VCM AF动作，主要表现在远焦像糊。不良往往出现在调焦和返修过程 中。
普通vcm培训讲义
Stroke [um]
0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05
0 0
曲线1
Center sensitivity
曲线2
正常曲线
20
40
60
80
Current [mA]
5、磁滞不良
不良曲线见右图；其中右下图中蓝色为上去 的曲线，红色为回来的曲线。
① 右图上所示的磁滞，曲线很乱。多为马达 内部相关部件有干涉，如磁轭与线圈、磁轭 与载体、线圈与磁铁、载体与底座。如外壳 变形导致磁轭弯角变化，侧面铁壳侧面受力 导致磁石位置变化，胶水等异物卡住活动部 件等等；
电流c
电流d
1、Rate Stroke：额定电流下对应的行程，如上图所示为80mA对应的行程。
2、sensitivity：马达的对焦灵敏度，即马达每增加1mA,对应的行程增量，计算方法 为（b-a）/（d-c），规格书会给定电流c、d的值或行程a、b的值。
3、starting current：克服马达弹片预压和lens重量所需要的电流。计算公式为 c-a/[（b-a）/（d-c）]，也有的马达规格书会直接以10um对应的电流作为starting current的值。 4、hysteresis：马达曲线来回的重合度。在额定行程或额定电流范围内，每1mA(或商 讨值)电流值上去回来所对应行程的最大差值。如下图蓝色圈内即为磁滞最大的位置。
制程方面： ①胶水干涉，右图为上弹片胶水干涉；内部其他部件间胶
水干涉也会导致行程不良； ②弹片变形，导致弹片浮起，也会同时出现启动电流小，
迟滞大等现象； ③外壳顶部下压变形； ④垫片未装到位，导致弹片预压力大，同时出现启动电流
大现象； ⑤底座有异物顶住载、底座有内凹变形；
马达行业岗位培训资料
马达行业岗位培训资料马达行业岗位培训资料1. 概述马达（Motor）是将电能转化为机械能的装置，广泛应用于各个领域，如汽车、电子设备、工业生产等。
在马达行业中，岗位培训是非常重要的一环，以确保员工具备所需的技能和知识，能够胜任工作任务。
本文档将介绍马达行业岗位培训所需的资料和培训内容。
2. 岗位培训资料下面列举了马达行业岗位培训所需的资料：马达基础知识手册：包含马达的基本原理、分类、结构和工作原理等内容。
相关技术手册：针对不同类型的马达，提供详细的技术参数和使用说明，以及故障排查和维修方法。
安全操作手册：介绍使用马达过程中的安全注意事项和操作规范，确保员工的人身安全。
马达制造流程手册：针对马达生产线员工，介绍马达的制造流程和各个环节的操作要点。
3. 培训内容培训内容的具体安排根据不同岗位的需求而有所差异。
以下是一些常见的培训内容： 3.1 马达基础知识培训马达的定义和分类马达的主要结构和工作原理马达常见的技术参数和单位马达的选择和安装要点3.2 马达使用培训马达的调试和运行方法马达的维护和保养马达的故障排查和解决方法3.3 马达生产线操作培训马达制造流程的熟悉和掌握马达装配和调试技巧马达生产线的质量控制和检验要求4. 培训方法为了更好地实施岗位培训，可以采用以下方法：1. 讲座式培训：由资深专家或技术人员进行讲解，介绍马达基础知识和技术要点。
2. 实践操作培训：通过操作实际马达设备，让员工亲自体验和学习。
3. 案例分析培训：通过分析真实案例，培养员工解决问题的能力。
4. 小组讨论培训：组织员工进行小组讨论，分享经验和解决方案。
5. 在线学习培训：利用互联网资源，提供在线学习资料和培训课程，方便员工随时学习。
5. 培训评估与反馈为了评估培训效果并改进培训内容，可以采取以下措施：培训前评估：了解员工的现有知识和技能水平，为培训内容的调整提供依据。
培训过程中的反馈：通过实时问答、练习考核等形式，了解员工的学习情况，并及时纠正错误和补充讲解。
VCM音圈马达
VCM音圈马达简介VCM音圈马达（Voice Coil Motor）是一种常见的线性电机，广泛应用于许多领域，包括汽车、航天航空、医疗设备等。
它主要通过电磁原理实现电能转化为机械能，具有高速、高精度的特点。
本文将介绍VCM音圈马达的工作原理、应用领域以及优缺点。
工作原理VCM音圈马达的工作原理基于洛伦兹力定律和弗莱明定则。
当通过音圈或线圈施加电流时，电流会在磁场中产生力。
这力是由电流和磁感应强度的乘积决定的。
VCM音圈马达主要由固定部分（磁体）和移动部分（线圈）组成。
当通过音圈施加电流时，电流会在磁场中产生一个力，大小和方向由洛伦兹力定律决定。
这个力会导致线圈沿着轴向移动。
通过控制施加到线圈上的电流，可以实现精确地控制线圈的位置和速度，从而实现精确的线性运动。
应用领域VCM音圈马达具有高速、高精度和响应速度快的优点，因此在许多领域得到了广泛应用。
汽车工业VCM音圈马达在汽车工业中有许多应用。
例如，它可以用于自动雨刷系统中，通过控制线圈的位置和速度来实现雨刷的运动。
此外，它还可以用于汽车座椅调节装置、车门锁等。
航天航空领域由于VCM音圈马达的高精度和高速性能，它在航天航空领域有广泛的应用。
例如，在卫星中，VCM音圈马达可以用于控制卫星的位置和姿态。
此外，在飞机中，VCM音圈马达可以用于舵机、电动阀门等系统。
医疗设备医疗设备是另一个应用VCM音圈马达的领域。
例如，在医用输液泵中，VCM音圈马达可以用于精确控制液体的输送速度。
此外，VCM音圈马达还可以用于电动手术刀、人工心脏等设备中。
优缺点优点•高速：VCM音圈马达具有快速的响应速度和高达数千转/分钟的速度。
•高精度：VCM音圈马达能够实现毫米级的精确定位。
•高可靠性：VCM音圈马达由少量的零件组成，因此具有较高的可靠性。
缺点•功耗较大：由于VCM音圈马达需要通过电流来产生力，因此功耗较大。
•成本较高：VCM音圈马达的制造成本相对较高，因为它需要使用特殊材料和精密的加工工艺。
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精品课件
马达零部件的作用及问题
部件名
后垫片 前簧片
作用
材料及制造方法
绝缘
树脂带料冲压
承载载体，平衡力距 蚀刻
常见问题
毛刺，变形 尺寸，变形，生锈
精品课件
马达成品外观图
精品课件
七．VCM产品特性
精品课件
最大行程 80mA时移动距离 例：B85D59
STRK＞150μm
始动电流 始动行程达到10μm时 电流值 例：B85D59
精品课件
四、VCM马达的特点
• VCM自动对焦马达，占用电路板面积小，可靠性 高，能支持大功率，因此能降低系统成本和体 积。
• VCM靠簧片方式支持镜头伸缩，能实现平滑且连 续镜头移动。
• VCM能与所有镜头匹配，增加了手机/模块厂商 的选择权。
精品课件
五、马达种类
• 超声波马达 • 步进马达 • 记忆合金马达 • 液体镜头 • 液晶对焦机 • 软件对焦
AFL马达的电磁回路及驱动原理
电磁驱动力： Fc=ｎ・BILb
弹簧力： Fs=K・⊿
磁场方向及线圈位置
线圈的电流方向
行程函数： ⊿=1/K・ｎ・BILbーｆ
可简略为： ⊿=G・Iーｆ
线圈中产生向上的力
精品课件
按左手法则线圈中产生与电流成正比的驱 动力，此力与弹簧的拉力取得平衡，从而 控制镜头的位置。
STC＞5 mA
迟滞误差 间隔5mA测量去回的 行程差值
Hys≤10 μm
增益 40mA～60mA之间增加 的行程
VCM产品特性
精品课件
位置差
间隔5mA测量 水平位置与向上位置 行程差值 水平位置与向下位置 行程差值
标准 向上位置差≤50μm 向下位置差≤50μm
例：B85D59实际值 向上位置差＜20μm 向下位置差＜20μm
VCM基础知识
员工培训讲义
精品课件
讲义大纲:
一.什么是VCM 二.VCM成像原理 三.VCM马达的用途 四.VCM马达的特点 五.马达种类 六.VCM马达结构介绍 七.VCM产品特性
精品课件
一.什么是VCM？
VCM 取自Voice Coil Motor 首位英文字母的缩写, 俗称音圈马达或音圈电机。 因其原理和扬声器类似，所以叫音圈电机。
以5m的物体为基准调焦后，要 拍摄清楚10cm远的物体，只要 将镜头位移0.245mm即可。
精品课件
模组成像示意图
精品课件
三、VCM马达的用途
随着照相手机向高像素发展，它对自动对焦功能开始 提出要求。 一般来说，用户希望200万像素以上的照相手机要具有 自动对焦功能。但按传统方式，对焦功能会大大增加 电路板尺寸和手机的厚度，而当今时代，电子产品短 小轻薄的追求愈来愈苛刻， 因此，VCM成为手机摄像模组的最佳选择．
目前世界上的手机变焦和硬盘的磁臂的驱动电机一 般都是VCM。
精品课件
二．VCM成像原理
凸透镜成像原理
焦距f、物距u、像距v三者关系符合下列公式时，图像清晰
1 11 f uv
f 固定，物距u大→像距v小 物距u小→像距v大
精品课件
马达对焦原理
70
60
50
電流 [mA]
40
30
20
10
5m
10cm
0 0
当镜头焦距一定、物距一定时：
透镜成像计算公式： 1 1 1 v fu
例：镜头组焦距EFL：4.88mm 物距u=5m时，像距v=4.885 mm
物距u=10cm时，像距v=5.130 mm
被写体距離と電流の関係
10
20
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ30
40
50
60
被写体距離 [cm]
拍摄5m的物体和拍摄10cm的物 体的像距差为0.245mm
1、镜头耐磨 2、不易破碎
不详
不详
精品课件
缺点
1、工艺复杂 2、成本高
1、尺寸规格难以做小 2、特性不如VCM
新材料产品，不易实现
1、成本高 2、产品尚未大批量用于消
费电子市场 不详 1、微距拍摄效果不理想 2、不适用于高像素拍摄
六、VCM 马达结构介绍
Yoke F.Spacer
Magnet
F.Spring
作用
通电产生驱动力矩 承载镜头 承载载体，平衡力距
材料及制造方法
热熔接,自动圈线 注塑成型 蚀刻
常见问题
变形，松散，尺寸，电阻 尺寸，扭力配合，毛刺 尺寸，变形，生锈
精品课件
马达零部件的作用及问题
部件名
底座 前垫片
作用
固定部件 绝缘
材料及制造方法
注塑成型 树脂带料冲压
常见问题
尺寸，毛刺 毛刺，变形
Coil
Carrier B.Spacer
B.Spring
Base
精品课件
马达零部件的作用及问题
部件名
磁石 Yoke
作用
产生永久磁场 固定其他组件，导磁
材料及制造方法
线切割，镀镍，充磁 冷冲压拉伸，镀镍
常见问题
尺寸，生锈，磁场弱，热减磁 配合公差，生锈
精品课件
马达零部件的作用及问题
部件名
线圈 载体 后弹簧
精品课件
各类马达优缺点比较
马达类别 超声波马达
步进马达 记忆合金马达 液体镜头 液晶对焦机 软件对焦
优点
1、具有低转速大扭矩的输出特性； 2、制动力矩大； 3、结构简单； 4、马达启动和制动的可控性非常好；
1、稳定性高 2、适用于大型相机
1、小型，重量轻。 2、不易受到周围环境（温度除外）的影响 3、价格低