CN115356849A - 一种用于超大口径快反镜的电磁驱动装置及超大口径快反镜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光电扫描跟踪技术领域，特别涉及一种用于超大口径快反镜的电磁驱动装置，永磁体组件和线圈组件；永磁体组件包括：第一永磁体和第二永磁体，第一永磁体和第二永磁体结构相同且平行设置，二者间隔预设间隙；线圈组件与超大口径快反镜镜托固定连接，包括依次串联连接的若干个线圈，若干个线圈套设于永磁体组件上且均匀分布，线圈与永磁体组件间设有气隙。通过间隙配合的线圈组件与永磁体组件，实现了在增加电机出力的同时，增加其动态特性，相应转角范围也会增加，大大提升了工作效率，在体积约束范围内也能够实现较大的转角范围和工作带宽。
Description
技术领域
本发明涉及光电扫描跟踪技术领域，具体涉及一种用于超大口径快反镜的电磁驱动装置及超大口径快反镜。
背景技术
快反镜的一个重要指标就是工作带宽，而影响该指标的器件是其中的电机，必须具有较高的出力和较短的阶跃响应时间。传统的快反镜一般包括四个电机，在每个旋转轴方向上采用两个电机组成推拉式对，为反射镜提供平滑、均匀的扭矩，但电机的出力不是很理想。电磁驱动是一种常见的驱动方式，磁场相对于导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，一般用于电机的驱动，上述用于快反镜的电磁驱动装置能够大大的提高电机的出力。
目前，配备在快反镜上的音圈电机作为驱动器大都采用动圈式设计，即磁缸部分连接在快速反射镜基座上，线圈连接在反射镜镜托上。因一般线圈部分的重量远小于磁缸部分的重量，因此这样设计能够减小反射镜转动部分的转动惯量，但线圈工作时会产生较多的热量，热量会传导到反射镜上，引起反射镜的热变形，降低了反射镜的平面度等指标，进而降低快速反射镜的整体性能。
有的采用音圈电机作为驱动器的快速反射镜大部分采用圆柱形音圈电机，这种类型的音圈电机具有相对较高的出力效率，但是缺点是线圈与磁缸之间的间隙较小，从而使快速反射镜的转动范围较小；而且现有的动磁式音圈电机出力大小和出力效率也不能满足越来越高的快速反射镜工作带宽的需求。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种用于超大口径快反镜的电磁驱动装置及超大口径快反镜，通过间隙配合的线圈组件与永磁体组件，实现了在增加电机出力的同时，增加其动态特性，相应转角范围也会增加，大大提升了工作效率，在体积约束范围内也能够实现较大的转角范围和工作带宽。
为解决上述技术问题，本发明实施例的第一方面提供了一种用于超大口径快反镜的电磁驱动装置，永磁体组件和线圈组件；
所述永磁体组件包括：第一永磁体和第二永磁体，所述第一永磁体和第二永磁体结构相同且平行设置，二者间隔预设间隙；
所述线圈组件与超大口径快反镜镜托固定连接，包括依次串联连接的若干个线圈，所述若干个线圈套设于所述永磁体组件上且均匀分布，所述线圈与所述永磁体组件间设有气隙。
进一步地，所述第一永磁体和所述第二永磁体均为圆环状结构或多边形结构。
进一步地，所述第一永磁体包括若干个第一永磁体单元，所述第二永磁体包括第二永磁体单元；
所述第一永磁体单元和所述第二永磁体单元的数量与所述线圈的数量相同且一一对应；
所述第一永磁体单元和所述第二永磁体单元均分别与所述线圈一一间隔设置。
进一步地，所述第一永磁体单元和所述第二永磁体单元的数量均为8的倍数个。
进一步地，所述第一永磁体和所述第二永磁体的材料为钕铁硼永磁体。
进一步地，所述线圈的材料为铜。
相应地，本发明实施例的第二方面提供了一种超大口径快反镜，包括上述任一所述的用于超大口径快反镜的电磁驱动装置。
进一步地，超大口径快反镜还包括：位置传感器；
所述位置传感器为电涡流传感器。
本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
通过间隙配合的线圈组件与永磁体组件，实现了在增加电机出力的同时，增加其动态特性，相应转角范围也会增加，大大提升了工作效率，在体积约束范围内也能够实现较大的转角范围和工作带宽。
附图说明
图1是本发明实施例提供的用于超大口径快反镜的电磁驱动装置主视图；
图2是本发明实施例提供的用于超大口径快反镜的电磁驱动装置立体图；
图3是本发明实施例提供的用于超大口径快反镜的电磁驱动装置俯视图；
图4是本发明实施例提供的用于超大口径快反镜的电磁驱动装置磁路示意图；
图5是本发明实施例提供的超大口径快反镜***结构示意图一；
图6是本发明实施例提供的超大口径快反镜***结构示意图二。
附图标记：
1、线圈组件，2、永磁体组件，21、第一永磁体，22、第二永磁体，3、镂空位置，4、双层结构，5、气隙，6、反射镜，7、镜托，8、位置传感器，9、壳体，10、驱动电路，11、后盖，12、浅槽，13、通电插口。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
请参照图1、图2、图3和图4，本发明实施例的第一方面提供了一种用于超大口径快反镜的电磁驱动装置，永磁体组件2和线圈组件1；永磁体组件2包括：第一永磁体21和第二永磁体22，第一永磁体21和第二永磁体22结构相同且平行设置，二者间隔预设间隙；线圈组件1与超大口径快反镜镜托7固定连接，包括依次串联连接的若干个线圈，若干个线圈套设于永磁体组件2且均匀分布上，线圈与永磁体组件2间设有气隙。
通过采用双层结构的永磁体组件2及对应的线圈组件1，能够让电磁驱动装置具有较高的稳定性、重复性。
进一步地，第一永磁体21和第二永磁体22均为圆环状结构或多边形结构，例如梯形结构。
进一步地，第一永磁体21包括若干个第一永磁体单元，第二永磁体22包括第二永磁体单元；第一永磁体单元和第二永磁体单元的数量与线圈的数量相同且一一对应；第一永磁体单元和第二永磁体单元均分别与线圈一一间隔设置。
进一步地，第一永磁体单元和第二永磁体单元的数量均为8的倍数个，例如8个、16个、24个或32个，数量由快反镜的口径所决定，数量越多，越有利于增大出力，驱动大口径快反镜的偏摆。
可选的，第一永磁体单元和第二永磁体单元的数量均为16个，若干个线圈也为16组，相邻的两组线圈分别按照以22.5°夹角设置，每组线圈与永磁体组件之间设有一定的气隙。
传统的快反镜中只能布置少量的音圈电机，出力往往达不到想要的效果，而这种将16组铜线圈与16组双层钕铁硼永磁体间隔排列的布局能够大大增加出力，一组线圈与一组钕铁硼永磁体在效果上可以看作一个音圈电机，在基数上远远超过传统方式，因而可以实现更大角度的偏转和更高带宽。
进一步地，第一永磁体21和第二永磁体22的材料为钕铁硼永磁体：N48SH。相比于其他磁体，N48SH永磁体内禀矫顽力提高的程度比较高，这将提高永磁体完全退磁情况下的电流值，N48SH永磁体本身的剩磁提高会使电机反电势提高，增大弱磁电流，同时反电势的提高降低了铜耗。
进一步地，线圈的材料为铜。
综上所述，本发明实施例中的电磁驱动装置包括永磁体组件2和线圈组件1，线圈组件1分为16组，永磁体组件2也分为双层结构4，并进一步分为16组，大大提高了电磁驱动装置的稳定性，线圈与永磁体通过一定角度均匀的排列，通过线圈与永磁体之间的相互作用能够大大提升出力的效果。电磁驱动装置用于直径200mm口径以上的快反镜，采用上述装置将会大大增加电机的出力，同时能够增加其动态特性，转角的范围也会增加，大大提升了工作效率，在体积约束范围内能够实现较大的转角范围和工作带宽。
相应地，请参照图5和图6，本发明实施例的第二方面提供了一种超大口径快反镜，包括上述任一的用于超大口径快反镜的电磁驱动装置。
电磁驱动装置的位置在快反镜的镜托7与快反镜基座上的位置传感器8之间，电磁驱动装置中镂空位置3不会影响位置传感器8的正常工作，后盖11和驱动电路10连接在一起，后盖11上设置有通电插口13。反射镜6由镜托7通过支撑结构14支撑于壳体9上表面，支撑结构14固定于壳体9上的浅槽12内。
电磁驱动装置包括线圈组件1与永磁体组件2构成，每个线圈组件1与钕铁硼永磁体组件2均匀排列，二者之间存在一定的气隙5，每个线圈1与其相邻线圈之间存在22.5°的角度差。
每个位置传感器8穿过快反镜上的浅槽12，引出位置传感器8的线缆，线缆汇聚成束并穿出所述壳体后端基座并连接到驱动电路10上，驱动电路10固定于后盖11上。具体的，位置传感器8总共具有四个，并且沿着快速反射镜中心轴的轴心对称的分布在四周，且位于电磁驱动装置之下，位置传感器可以选用电涡流传感器，传感器座即为电涡流传感器座。引出的传感器线缆并笼络在一起，防止线缆杂乱和损坏，工作时，位置传感器8通过电涡流效应原理实时测量测头到快速反射镜支架组件的距离，以此来判断快速反射镜的转动角度并将结果反馈到控制器进行实时反馈控制。
本发明实施例旨在保护一种用于超大口径快反镜的电磁驱动装置及超大口径快反镜，电磁驱动装置包括：永磁体组件和线圈组件；永磁体组件包括：第一永磁体和第二永磁体，第一永磁体和第二永磁体结构相同且平行设置，二者间隔预设间隙；线圈组件与超大口径快反镜镜托固定连接，包括依次串联连接的若干个线圈，若干个线圈套设于永磁体组件上且均匀分布，线圈与永磁体组件间设有气隙。通过间隙配合的线圈组件与永磁体组件，实现了在增加电机出力的同时，增加其动态特性，相应转角范围也会增加，大大提升了工作效率，在体积约束范围内也能够实现较大的转角范围和工作带宽。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (8)
1.一种用于超大口径快反镜的电磁驱动装置，其特征在于，包括：永磁体组件（2）和线圈组件（1）；
所述永磁体组件（2）包括：第一永磁体（21）和第二永磁体（22），所述第一永磁体（21）和第二永磁体（22）结构相同且平行设置，二者间隔预设间隙；
所述线圈组件（1）与超大口径快反镜镜托（7）固定连接，包括依次串联连接的若干个线圈，所述若干个线圈套设于所述永磁体组件（2）上且均匀分布，所述线圈与所述永磁体组件（2）间设有气隙。
2.根据权利要求1所述的用于超大口径快反镜的电磁驱动装置，其特征在于，
所述第一永磁体（21）和所述第二永磁体（22）均为圆环状结构或多边形结构。
3.根据权利要求1所述的用于超大口径快反镜的电磁驱动装置，其特征在于，
所述第一永磁体（21）包括若干个第一永磁体单元，所述第二永磁体（22）包括第二永磁体单元；
所述第一永磁体单元和所述第二永磁体单元的数量与所述线圈的数量相同且一一对应；
所述第一永磁体单元和所述第二永磁体单元均分别与所述线圈一一间隔设置。
4.根据权利要求3所述的用于超大口径快反镜的电磁驱动装置，其特征在于，
所述第一永磁体单元和所述第二永磁体单元的数量均为8的倍数个。
5.根据权利要求1所述的用于超大口径快反镜的电磁驱动装置，其特征在于，
所述第一永磁体（21）和所述第二永磁体（22）的材料为钕铁硼永磁体。
6.根据权利要求1所述的用于超大口径快反镜的电磁驱动装置，其特征在于，
所述线圈的材料为铜。
7.一种超大口径快反镜，其特征在于，包括如权利要求1-6任一所述的用于超大口径快反镜的电磁驱动装置。
8.根据权利要求7所述的超大口径快反镜，其特征在于，还包括：位置传感器；
所述位置传感器（8）为电涡流传感器。
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