CN101507089A - 具有受控制的力分布的用于往复运动的动圈致动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种以快速来回运动的方式移动的动圈致动器，它采用将磁力线集中于一个有限长度的区域中的磁体组件以及包括两个隔开的缠绕密度区域的卷绕导线，该组件和导线设置成只有一个线圈区域处在致动器冲程的任一端处的磁力线集中区域。这是通过单个磁力线集中区域或两个间隔开的磁力线集中区域来实现的。在任一种情况下，力常数、亦即各线圈的每个流过线圈的单位电流所产生的电动力是非线性的，在其冲程的各端处有最大的力，而在冲程的中点处有最小的力。其结果就是有效利用电流以及结构材料用量较少，并且，因此，在其移动和变向时致动器所载带的重量较轻。

Description

具有受控制的力分布的用于往复运动的动圈致动器

技术领域

本发明涉及用于诸如核酸或蛋白质之类的生物物种的微型阵列的扫描系统，以及用于如下任何类型的分析方法的扫描系统：即在设置成规则的二维阵列的大量单个阵点处进行十分快速的照明、观察和/或检测时的那种类型。具体地说，本发明涉及作为用于光学系统往复运动的驱动机构的动圈致动器。

背景技术

微型阵列是阵点的二维阵列，它们常常是显微尺度并具有粘附于每个阵点的不同的分子结构物种。这些阵列被置于玻璃载片、微量滴定板、薄膜以及其它二维支承件上，它们的最广泛的应用之一就是用在用于识别或定性一种未知的生物物种的键联分析或者用于具有一定键联结合力的其内含物的试样分析中。通常采用高精尖的印刷方法来将微型阵列设置到支承件上，且能做成十分大的规模。例如，单一块玻璃载片就能包含10000个阵列。在高速进行多重复合试验以获取定性和定量两种结果时微型阵列极其有用。在一种典型的在微型阵列上进行的键联分析中，阵列的各个点包含不同的DNA断片，而整个阵列被放置成与含有未知DNA的试样相接触，或者与已被标示而当将之暴露于激励光线中时会发出发光信号的其它DNA键联物种相接触。然后，用光学系统的方法来进行激励和检测，所用的光学系统通过接连地横过阵点的各排来扫描微型阵点，或者使微型阵列相对于光学系统运动而达到同样的结果，通常采用装备有激光的扫描头来作激励。

用于产生扫描头横过二维阵列中的接连的行的来回运动的方法之一是采用的动圈致动器。动圈致动器利用众所周知的劳伦茨力来提供高速运动以及高度的可控性和可变性，并可被制成为符合精密的详细规格。通常用作扫描头的动圈致动器是音圈致动器，它是个直接驱动、有限运动的装置，它利用永久磁场和电动线圈来产生与施加至线圈的电流成正比的力。现时所用的音圈致动器的例子包括美国加里福尼亚州圣马克斯的BEI技术股份有限公司金科磁性部(Kimco Magnetics Division ofBEI Technologies，Inc.)的产品以及美国加里福尼亚州瓦伦西亚的H2W技术股份有限公司(H2W Technologies，Inc.)的产品。音圈致动器的揭示可在第6,894,408、6,870,285、6,815,846和6,787,943号美国专利中找到。

动圈致动器可得到其有效性部分地是由于高的力与质量比，这会产生致动器和有效负载两者的高的加速度。在扫描器中，有效负载通常是镜子和透镜组件加上任何必要的支架和承座。力与质量比正比于穿过导线的磁场与导线中的电流强度的乘积除以线圈和有效负载的质量。由于线圈中的电阻率随温度升高而升高且电流强度的升高会引起温度升高，故最高电流强度受到线圈发热所引起的热量问题而有所限制。因此，热量的积累对于致动器的效率是很不利的。热量还能引起所附加的有效负载的尺度畸变，而当有效负载包含光学元件时，这就会破坏光学对准。另一个影响动圈致动器效率的因素是磁体的大小和强度。磁体的成本与所要求的磁场强度和间隙宽度成正比。

由于线圈相对于磁极的运动，致动器的力常数、即每单位输入电流的电动力随着线圈沿其移动长度的位置而改变。在线圈和磁场在空间有共同的扩展范围的最简单的音圈致动器中，当线圈处于其移动的中心处时线圈才完全处在磁场中。因此在此位置力常数为峰值，而向着移动的两端力常数减小。但是，由于在两端处必须克服惯性力以使移动反向，故在移动的两端处需要最大的力。为了达到这个效果，可采用比磁体长的线圈或反过来磁体比线圈长来消除该减小的力，并可限制移动的长度以使线圈的一定长度保持在磁场中。这就会产生两种构型，其一种被称为是“内悬的(anderhang)”而另一种则被称为“外伸的(overhang)”。在“内悬的”构型中，磁极延伸超过线圈长度，以使线圈移动经过整个磁极长度而不损失磁力线对线圈的作用。在“外伸的”构型中，线圈延伸超过磁极，而线圈的运动范围从线圈的一端与磁极对齐的一个极限位置延伸到线圈的另一端与磁极对齐的一个极限位置延伸到线圈的另一端与磁极对齐的另一个极端位置，尽管都有同样的长度处在沿移动长度的不同的点处的磁场之内，但线圈的部分是不同的。内悬和外伸构型还意味着线圈移动的长度，也就是冲程。

尽管内悬和外伸构型可达到这些目标，但它们各有其限制。内悬构型要求相对较大量的磁性材料，这是致动器成本的主要组成部分。此外，过长的磁体长度会降低热量从线圈的耗散，会引起温度升高，而温度升高又会在电流继续流过线圈时增加电阻。外伸构型要求致动器来移动相对较大的线圈质量，从而要求过大的力来实现同样范围的运动。此外，额外的线圈长度就会对电流有更大的电阻，从而要求有更高的电压而会在线圈内产生更大的电阻发热。另外，内悬和外伸两种设计方案都会产生沿着移动的长度基本恒定的力常数，而在要使线圈反向运动而需要更大的力的冲程的两端处却无增加的力。

扫描器的难点之一通常是在冲程的两端处、亦即在扫描器反向运动处、直线扫描移动路径的极端处需要较大的驱动力。在冲程两端处的这种力的要求主要是由克服惯性的需要而不是由克服粘性的需要来决定的。不过，有效负载并不随时间变化，而所要的速度变化形式也不随时间变化。因此，尽管传统的动圈致动器是线性的，即其所产生的力与施加于线圈的电流成正比，该线性度既不是基本的也不是所要求的。

发明内容

本发明针对现有技术的这些和其它的限制，本发明的动圈致动器的结构包括带有一间隙加上卷绕导线的磁体组件，磁体组件的间隙有一个或多个有限长度的磁力线集中区域，而卷绕导线具有两个线圈区域，这两个线圈区域由没有线圈或缠绕密度比其中任一个的缠绕密度都要低的线圈分隔开来。该间隙大到足以整个地或部分地接纳卷绕导线，并具有足够的公差以允许导线在间隙内来回移动，从而在移动长度的各端处，两个线圈区域中的一个是在磁力线集中区域内而另一个不在磁力线集中区域内。因此，两个线圈区域中的一个暴露于移动长度一端处的集中的磁力线中，而另一个线圈区域则类似于暴露于在另一端处的集中的磁力线中。集中磁力线到有限长度区域以及采用了沿移动方向分隔开的两个电线圈的复合作用可提供允许致动器在冲程的两端处给有效负载施加最大的电动力以及在两端之间的中点处给有效负载施加最小的电动力的独特效果。

本发明可以提供明显不同的益处的多种变化形式来具体实施。在一些实施例中，磁体组件形成仅仅一个磁力线集中区域，而将两个电线圈区域设置成一个线圈处在冲程各端处的磁力线集中区域中。在这种情况下冲程的长度是由两线圈之间的间隔来限定的。在另一些实施例中，磁体组件形成两个磁力线集中区域，这两个磁力线集中区域由不等于、较佳地大于这两个线圈区域的距离的一段距离分隔开来。在冲程的一端处，一个线圈区域处在一个磁力线集中区域中，而在另一端，另一个线圈区域处在另一个磁力线集中区域中。任何时间点上都不会有两个线圈区域都在磁力线集中区域中。冲程的长度等于两个磁力线集中区域的间隔与两个线圈区域的间隔之间的差值。

由本发明的所有的实施例所提供的一个优点是使由昂贵的磁场形成材料、包括永久磁体和导磁金属所产生的磁场最强化并将之集中于需要最高的力的区域。额外的线圈缠组和/或磁性材料、包括在现有技术中用来保持由于所施加的电流而产生的线性力的致动器中的这些缠组和/或材料现在就可去除掉了。这就可降低线圈的电阻，它可在电源处看出，从而可有较高的峰值电流，并可允许系统将力和电能的产生设置于最需要它们的地方。致动器元件的重量、电能消耗以及成本与现有技术相比都降了下来。本发明还允许两个线圈分别在不同的时间供电，也就是说，仅仅是需要电流的一半的时间。还有一个优点在于，可用较少量的磁性材料来实现间隙内有限长度范围内磁力线集中。还有一个优点在于，可使一个线圈区域或两个线圈区域不被冲程的绝大部分覆盖住，从而可允许更大的热量耗散以及更高的峰值电流强度。本发明的还有的一些优点、实施例、特点和目的将从以下的说明中变得显而易见。

附图说明

图1是根据本发明的动圈致动器沿其轴线剖切的剖视图。

图2是图1的动圈致动器横截其轴线剖切的另一个剖视图。

图3是图1的部分3的放大图。

图4是与图1相同的剖视图，但它处在冲程中点时。

图5是与图1和4相同的剖视图，但它处在与图1所示的相反的冲程端时。

图6是根据本发明的第二个动圈致动器沿其轴线剖切的剖视图。

图7是图6的部分7的放大图。

图8是与图1相同的剖视图，但它处在冲程中点时。

图9是与图6和8相同的剖视图，但它处在与图6所示的相反的冲程端时。

具体实施方式

本发明致动器的电线圈部分包括两个间隔地分隔开来的电线圈区域，其间没有线圈或其间有缠绕密度比两个线圈区域中的任一个的缠绕密度都要低的线圈。在任一情况下，在分隔该两电线圈区域中所产生的劳伦茨力为零或比这些区域处在磁力线集中区域中时所产生的劳伦茨力明显地小。词语“没有线圈”表示在两个线圈区域间没有任何电连接或者存在着诸如直线连接之类的、至多对致动器的电动力具有可忽略不计之作用的非卷绕电连接。当两个线圈区域由低缠绕密度的线圈间隔开时，在连接区域中所产生的劳伦茨力还是比在更高密度线圈区域中所产生的劳伦茨力要明显地小。在本说明书中，术语“低缠绕密度线圈”和“低密度线圈”是等同的并可互换采用，而术语“高缠绕密度线圈”和“高密度线圈”也同样是等同的并可互换采用。

缠绕密度的差别可通过在线圈的相邻绕圈之间引入间隔并改变间隔的间隔宽度、或者采用分层缠绕并改变线圈的不同区域之间的层数来实现，所有这些都落入本发明的范围。在本发明范围内的缠绕密度的差别可通过多层线圈的层数或在单层线圈中的相邻绕圈之间的间隔的阶梯形变化、或者层数或间隔的逐渐改变来实现。因此，该差别可以是在高缠绕密度和低缠绕密度区域之间连续或近似连续的，或者是在每个区域的限定范围中均匀缠绕密度阶梯形变化的。在高密度和低密度区域之间的缠绕密度的相差程度对于本发明并不是很苛刻的而可根据系统的需要而改变。在多数情况下，当高密度区域与低密度区域的缠绕密度之比值从约2:1到约20:1、且较佳地为从约3:1到约10:1时会得到最佳结果。当通过不同层数的线圈来实现差别时，高密度区域较佳地其厚度各为从1至10层而在低密度区域为较少的层数(如果高密度区域为两层或两层以上层时)或每层为较少的有效缠绕圈数(如果高密度区域为仅仅一层时)，或者更佳地各高密度区域为2至6层而在低密度区域为单一层。采用低密度区中的缠绕密度低于高密度区域的缠绕密度的一半也能获得有效的结果。在本发明的一些实施例中，将每个高密度线圈区域考虑为至少在长度上接近等于线圈区域会处在冲程的端处的磁力线集中区域的长度。在这些实施例中，在高密度线圈区域和邻近区域之间的差别较佳地通过阶梯形变化来实现。

在本发明的这些实施例中，磁体组件形成仅仅单一个磁力线集中区域，当线圈支架在冲程的两端之间移动时，沿着分隔这两个高密度线圈的线圈支架的间隔区域将通过磁力线集中区域。在这些实施例中，对两个高密度线圈的每一个都存在着磁力线集中的分隔区，仅有的将通过冲程两端间的任一个磁力线集中区域的、沿着线圈支架的区域是处在高密度线圈外端处的区域。在任一情况下，可要求将低密度线圈放置到将通过冲程两端间的磁力线集中区域的线圈支架区域。可将高密度和低密度的结合用来产生连续的电动力，尽管当低密度线圈处于磁力线集中区域中时会有较低幅值的电动力。较佳的是，电动力将在移动路径的两个极端处有最大值，而在中心处有最小值，在中心处时起决定性作用的力是粘性力和阻尼力。在那些利用单一磁力线集中区域的实施例中，因此可将低密度线圈与两个高密度线圈相连接，而在那些利用两个磁力线集中区域的实施例中，可将低密度线圈放置在两个高密度线圈的外端处。

磁力线集中区域和高密度线圈区域各有有限的长度以及在每个冲程中由高密度线圈移动经过的、大于这些区域的宽度的距离。由此，高密度线圈区域在每个冲程中移动进出磁力线集中区域。其结果，致动器的“力常数”并不正比于在线圈的移动长度上的电流。本发明的致动器因此而为非线性的，与现有技术的线性致动器有明显区别。本发明的致动器上的力在冲程各端处所出现的、一个高密度线圈完全处于磁力线集中区域时最大。

用于磁体组件中磁性材料可以是在现有技术的音圈致动器中所通常采用的任何传统的磁性材料。该磁体可以是个永久磁铁或电磁铁。较佳的是永久磁铁。磁力线集中区域的尺度可由磁极的尺寸、形状及其设置情况来确定，对于那些熟悉磁性材料及其构成的专业技术人员来说，那些事情都是显而易见的。在所有的情况下，都将磁极设置成磁力线垂直于线圈的轴线。在较佳的构型中，磁力线是放射状的，且朝向或离开线圈轴线延伸并环绕线圈整个周围连续。劳伦茨合力是沿着线圈轴线的。磁体组件是个结构件，它支承磁极并将它们保持在位，且带有在其间的间隙，该间隙足够大以适合于线圈的往复运动。在存在有两个磁力线集中区域的实施例中，该磁体组件可由两个间隔分开的半件所组成，各具有一对磁极和用于接纳线圈的间隙。这两个磁性材料半件之间的间隔可增加线圈暴露于周围大气环境以有助于热量从线圈中耗散。

线圈支架可以是诸如圆柱体或绕线管之类的、任何支承线圈的结构件。该支架应尽可能的轻薄。该支架较佳的是中空的，以使磁极能延伸进入线圈的内部。可通过将一张薄片缠绕在管子或管段里或者通过熟悉本技术领域的人显而易见的任何传统的技术来制造中空的薄壁圆柱体。在现在所设想的实施例中，该圆柱壁的厚度是从约25微米至150微米。当存在有分裂的或多重线圈时，所有的线圈应为共轴的并设置成端对端，且在合适处沿着轴线有间隙。线圈可以是用任何导电材料来制成的。实际上可采用通常用来导电的金属。杰出的例子是铝和铜。诸如导线直径规格、线圈直径、线圈长度、支架长度、电流幅度和电流变动形式之类的参数都会随致动器设计用于驱动的系统的需要而有所改变。在许多情况下，例如，从10号到40号线径规格的导线、较佳地从20号到30号规格的导线将提供最佳结果。现在所设想的实施例采用25、26、27或28号规格的导线。所示的线圈直径在约1厘米至约10厘米线圈内径的范围内，较佳地为从约2厘米至约4厘米的范围，现在所考虑的是约2.5厘米。线圈的长度(即冲程长度)在许多情况下为从约10毫米至约50毫米，较佳地为从约25毫米至约30毫米。线圈和支架的复合重量例如可在从约3克至约30克的范围内，而现在所考虑的是在约10克至约15克的范围内。包括在这些将致动器设计成可产生带有光学元件的扫描头的移动的实施例中的光学元件在内的有效负载通常的重量为从约1克至约20克，而现在所考虑的是从约2.5克至约10克。

表征动圈致动器的其它参数包括“力常数”(在线圈中每单位电流所产生的力)的峰值、β值(为峰值力常数的平方除以电阻)以及时间常数(为运动部分的总重量除以β值)。所有这些参数和那些熟悉本技术领域的人所熟知的其它参数在本发明的诸不同实施例中会有所变化，而作为整个具体数值对于本发明来说并不苛刻。无论如何，最为常用一些范围的数值将会提供最为有用的结果。力常数例如会在上述的整个移动长度上改变，而在冲程的两端处达到其峰值。在较佳实施例中的峰值的范围从约1.5至约10N/A(每安培的牛顿数)，而最佳地为从约2至约5N/A。在较佳实施例中的β值的范围从约5至约50N²/N(每瓦特的牛顿平方数)，而更佳地为从约8至约30N²/N。在较佳实施例中的时间常数的范围从约0.3毫秒至约10毫秒，而最佳地为从约2毫秒至5毫秒。

可以采用在本技术领域中已知的广泛范围的任何电源。诸例子是线性放大器和开关或脉冲宽度调制放大器。电源将是一个产生交变极性的电流的装置，或者产生方波或正弦波或工程特定的波形。可通过闭环发生器与位置和/或速度传感器相结合来形成波形。或者，也可采用开环控制系统或自适应的开环控制系统。较佳的波形是在各种冲程终点处含有峰值以在调头处提供最大电流。波形的频率以及因此的致动器的频率也同样会有所不同，尽管在较佳的实施例中峰值电流具有基本的、从约3赫兹至约30赫兹的频率，而较佳地为从约10至20确定的频率。现在所考虑的频率是大约10赫兹。

尽管限定本发明的诸特征能够以各种动圈致动器设计方案来实现，但作为一个整体将通过对各个实施例的详细考察来最佳地理解本发明。在附图中示出两个这种实施例。

在图1、2、3、4和5中示出了这些实施例的一个。在该实施例中的致动器是个单端的设计方案，其中磁体组件放置在线圈支架的冲程路径的一端处。在该实施例中，卷绕导线的主要部分将暴露于周围环境中，因而能改善线圈支架处在冲程一端处时的热量耗散。图1示出了在冲程路径的一端处的致动器11、包括磁体组件12在内的致动器元件、线圈支架13、卷绕导线14和电源15。磁体组件包括磁体16和磁极件17、18，每个磁极件是诸如铁之类的导磁材料制成的，磁体16和磁极件17、18是环绕共同轴线19的旋成体，而示于图1中的图是沿着轴线所在平面的剖视图。垂直于在磁极件17位置处的轴线的横剖面示于图2中。如图1和2所示，在磁极件17、18之间存在着环形间隙21。间隙21足够宽以接纳线圈支架13和线圈14，并允许它们在磁体罩壳的空腔22内沿轴线19移动。磁极件17、18形成磁力线集中区域23。磁力线是沿着由图2的磁力线箭头24所指的方向并放射经过间隙21。

回到图1，卷绕导线14是个由低缠绕密度区域27分隔开的两个高缠绕密度区域25、26所组成的连续线圈。虽然未图示，但为了制造的方便可存在有横过低密度区的单根轴向导线来给线圈提供回路。最左边的高缠绕密度区域25示于图3的放大图中，该图是图1中虚线圆圈3所示的部分的放大图。在该放大图中所示出的高缠绕密度区域25是个在此示为包含四层的多层线圈，而低缠绕密度区域27是个单层线圈。

在图1中，线圈支架13相对于磁体组件12的位置是个将最左边的高缠绕密度区域放置在磁力线集中区域23中的位置。在此位置上，通过线圈14的单位电流所产生的电动力是处在电动力范围的高端处，这是因为两个最高密度线圈区域是处在磁力线集中区域中。图4和5是与图1相同的致动器沿着同一平面剖切的剖视图。不过，在图4中，线圈支架13和线圈14处于冲程中点，在相对于磁体组件12局部延伸的位置上。在该位置上，两个高缠绕密度线圈区域都不在磁力线集中区域内，而单位电流所产生的电动力处在力范围的低端。在图5中，线圈支架13和线圈14处于冲程路径的相反端，其最右边的高缠绕密度区域26占据了磁力线集中区域23。在该位置上，通过线圈14的每单位电流所产生的电动力再次处于电动力范围的高端。在沿着冲程路径的所有点处，线圈的一段处于磁力线集中区域23中，因而经过线圈的电流流过总在致动器中产生或总能在致动器中产生劳伦茨力。不过，力常数取决于高密度或低密度线圈是否处在磁力线集中区域中或各有多少处在磁力线集中区域中。在图1至5所示的实施例中，冲程的长度约为两个高密度线圈区域之间的中心到中心的距离。

图6、7、8和9示出第二个实施例。在该实施例中的致动器是个分裂线圈/分裂磁体或双端的设计方案，其中磁体组件分裂成两个半件31、32，每个半件各处于线圈支架的冲程路径的各端处。各个半件，如左半件31为例，包括磁体33和磁极件34、35，每个磁极件是导磁材料制成的，并在磁极件间有间隙36以容纳线圈并使这些线圈可在磁体组件中来回运动。如图1至5的实施例那样，磁极件形成穿过间隙36的磁力线集中区域37。也如图1至5的实施例那样，图6的磁体组件的多个半件也是绕中心轴线38的旋成体，并具有与图2同样的在磁力线集中区域处的横截面。存在着两个磁力线集中区域37、39，每个各在磁组组件的一半件中，在这些区域的每个区域中的磁力线也同样与图2的那些相同。

在图6至9的实施例中，卷绕导线被分成两个单独的线圈41、42。这两个线圈由双电源(未图示)供电来协调在这两个线圈中的电流的大小和方向，但这两个线圈是不相连的。该设计方案具有图1至5的单端形式的一半的电阻值和二倍的β峰值，但要用较多的磁性材料并要有第二个电源(放大器)。该分裂线圈设计方案最适合于要求有特别小的运动质量和关于支座或支承结构较大的对称性的那些系统。

图7是图6的虚线圆圈7中的部分的放大图，它表示在该部分中的电线圈。该部分包含图6所示的两个高密度线圈的最左边的高密度线圈43。高密度线圈43减少到低密度线圈44，且它们两者相互紧邻，而与图1至5的实施例不同，低密度线圈44及其邻近最右边的高密度线圈段46的对应线圈47都处在高密度线圈的外端处，而不在高密度线圈之间。图8和9示出与图6相同的横截面，但分别是在冲程中点时和冲程相对端时。在冲程中点时，如图8所示，两个高密度线圈区域43、46都不在两个磁力线集中区域37、39中，而在冲程的相对端时，如图9所示，最右边的高密度线圈区域46处在最右边的磁力线集中区域39中。当低密度线圈段44、47在冲程路径之间移动时，它们通过磁力线集中区域。因此，尽管本实施例的构型与图1的构型有差别，但本实施例的线圈段在沿着冲程路径的所有点处都还是在这两个磁力线集中区域37、39中的一个区域中。因此，经过线圈的电流流过总在致动器中或总能在致动器中产生劳伦茨力，不过，力常数取决于高密度或低密度线圈是否处在磁力线集中区域中或各有多少处在磁力线集中区域中。在图6至9的实施例中，冲程的长度比两个磁力线集中区域之间的中心与中心的距离要小，并且是由这两个磁力线集中区域之间的距离减去两个高密度线圈区域之间的距离来决定的。这两个线圈组件中的每一个都具有一个独立的电源，且这两个电源联合运作来给线圈组件供电。可供选择的是，可使这两个电源运作成当线圈支架在其移动的中点处时两个电源同时供电。这种两个电源的同时供电可使在产生力的过程中开—关转换时的噪声最小化。

熟悉动圈致动器技术领域的工程技术人员研究了以上所提供的附图和说明后将会对其它变形和实施例一目了然。对于熟悉本技术领域的工程技术人员来说显而易见的是，例如，磁体罩壳和线圈缠组的不同构型和几何形状、以及宽泛范围的运作情况和结构材料，所有这些都落入本发明的范围之内。

Claims (18)

1.一种采用一系列接连地横过扫描区域的冲程而对所述扫描区域进行高速扫描的动圈致动器，所述动圈致动器包括：

其上安装有卷绕导线的电线圈支架，所述卷绕导线分别由第一和第二缠绕密度的第一和第二线圈区域组成，所述第一和第二线圈区域位于沿着所述支架相等于一个冲程长度的距离的相对端处，并由无线圈或缠绕密度比所述第一和第二缠绕密度都要低的线圈分隔开来；

包含磁极和间隙的磁体组件，所述磁极被构造成可施加穿过所述间隙的磁力线，所述磁力线集中在一个或多个被称为磁力线集中区域的区域中，所述间隙的尺寸大小做成可接纳所述卷绕导线并可使所述卷绕导线沿着一端以所述第一线圈区域而非所述第二线圈区域处在磁力线集中区域中的位置为终点、而另一端以所述第二线圈区域而非所述第一线圈区域处在磁力线集中区域中的位置为终点的移动路径运动；以及

连接至所述卷绕导线的电源，用以在其中产生交变极性的电流。

2.如权利要求1所述的动圈致动器，其特征在于，所述磁力线集中于在所述间隙中的仅仅一个磁力线集中区域。

3.如权利要求1所述的动圈致动器，其特征在于，所述磁力线集中于两个、并且仅仅两个被称为第一和第二磁力线集中区域的磁力线集中区域，以及

所述移动路径一端以所述第一线圈区域处在第一磁力线集中区域中而所述第二线圈区域不在任一所述磁力线集中区域中的位置为终点，而另一端以所述第二线圈区域处在第二磁力线集中区域中而第一线圈区域不在任一所述磁力线集中区域中的位置为终点。

4.如权利要求3所述的动圈致动器，其特征在于，所述第一和第二磁力线集中区域分隔开一段比在所述第一和第二线圈区域间的距离要大的距离。

5.如权利要求2所述的动圈致动器，其特征在于，每个所述第一和第二线圈区域和所述磁力线集中区域具有相等的轴向长度。

6.如权利要求3所述的动圈致动器，其特征在于，所述第一线圈区域和所述第一磁力线集中区域具有相等的轴向长度，而所述第二线圈区域和所述第二磁力线集中区域具有相等的轴向长度。

7.如权利要求2所述的动圈致动器，其特征在于，所述卷绕导线由被称为第一和第二主线圈区域的所述第一和第二线圈区域组成，且由被称为副线圈区域并具有比所述第一和第二缠绕密度更低的缠绕密度的中间线圈区域分隔开来。

8.如权利要求7所述的动圈致动器，其特征在于，所述卷绕导线包括沿着从所述主线圈区域至所述副线圈区域的方向层数变少的多层线圈。

9.如权利要求7所述的动圈致动器，其特征在于，所述卷绕导线包括层数在所述主线圈区域和所述副线圈区域之间按阶梯形变化的多层线圈。

10.如权利要求7所述的动圈致动器，其特征在于，所述第一和第二主线圈区域是各为1—10线圈层的多层线圈，而所述副线圈区域是个比所述第一和第二线圈区域层数少或每层有效圈数少的线圈。

11.如权利要求7所述的动圈致动器，其特征在于，所述第一和第二主线圈区域是各为2—6线圈层的多层线圈，而所述副线圈区域是单层线圈。

12.如权利要求7所述的动圈致动器，其特征在于，所述副主线圈区域具有比所述第一和第二主线圈区域的缠绕密度的一半还要低的缠绕密度。

13.如权利要求3所述的动圈致动器，其特征在于，所述卷绕导线由无线圈分隔开的所述第一和第二线圈区域组成，且所述卷绕导线还包括在所述第一和第二线圈区域的外端处的外部线圈区域，所述外部线圈区域具有比所述第一和第二缠绕密度都要低的缠绕密度。

14.如权利要求13所述的动圈致动器，其特征在于，所述第一和第二线圈区域是各为1—10线圈层的多层线圈，且所述外部线圈区域是比所述第一和第二线圈区域层数少或每层有效圈数少的线圈。

15.如权利要求13所述的动圈致动器，其特征在于，所述第一和第二线圈区域是各为2—6线圈层的多层线圈，且所述外部线圈区域是单层线圈。

16.如权利要求13所述的动圈致动器，其特征在于，所述外部线圈区域具有比所述第一和第二线圈区域的缠绕密度的一半还要低的缠绕密度。

17.如权利要求1所述的动圈致动器，其特征在于，所述电线圈支架和卷绕导线具有约3—30克的组合质量。

18.如权利要求1所述的动圈致动器，其特征在于，所述致动器具有约0.3—10毫秒的时间常数。

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