[发明专利]一种音圈电机和快速反射镜

说明书

一种音圈电机及包括该音圈电机的快速反射镜，该音圈电机110包括固定部分和可动部分，固定部分包括磁体104和E形软磁材料105，可动部分包括线圈102；磁体104分别固定在所述E形软磁材料105两端的内侧，线圈绕于软磁材料上并穿过E形软磁材料105的中间腿，中间相隔一定的气隙；所述固定部分的两个相对的磁体104磁极相反。该音圈电机的线圈、磁铁和软磁材料都采用球面设计，球面中心与快反镜的回转中心一致，可获得更大的转动范围，可以实现15°及以上的两方向转角范围。并且磁场气隙小，保证了音圈电机的出力效率，可实现较高的工作带宽。

技术领域

本发明涉及光电扫描跟踪技术领域，具体涉及一种音圈电机及快速反射镜。

背景技术

快速反射镜是一种工作在光源或接收器与目标之间用于调整和稳定光学系统视轴或光束指向的部件，通过采用音圈电机精确控制反射镜偏转方向从而精确控制光束偏转角度，用于实现反射镜的“偏转-倾斜”方位角度的快速调整，可用于光电领域的视轴稳定或扫描补偿等应用。由于其具有结构紧凑、响应速度快、工作带宽高、指向精度高等优点，被广泛应用在天文望远镜、自适应光学、像移补偿、自由空间光通信、精密跟踪等领域，成为光学系统中稳定光束和校正光束传播方向的关键性器件。

快速反射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音圈电机，必须具有较高的出力和较短的阶跃响应时间。传统的快速反射镜，一般包括四个音圈电机。在每个旋转轴方向上采用两个音圈电机组成推拉式对，为反射镜提供平滑、均匀的扭矩。

现有的FSM已达到快速阶跃响应的上限，而不会由于快速变化的磁通密度而产生大量过热。多余的热量需要额外的质量和体积来进行热管理，并且会使部件变形，从而降低快速反射镜的精度。另外，诸如步进或无刷伺服电动机等替代电机对于FSM的应用来说太大并且遭受上述相同的限制。

另外，大口径快速反射镜具有较大的转动惯量，且磁场间的气隙过大，要实现较高的工作带宽，要求驱动器具有较大的出力和出力效率。

此外，诸如：中国专利申请号：CN2013105438658、CN2014100277404、CN2014100713846、CN201610844344X、CN2018113780531、CN2018206526118以及日本专利公开号：JPH09201030、美国专利公开号：US9746665B1，上述现有技术都涉及到音圈电机和/或反射镜领域，但是上述现有技术都没有完全解决上述现有技术中存在的技术问题。

发明内容

(一)发明目的

为解决上述问题，本发明提供了一种音圈电机及快反镜驱动结构，线圈、磁铁和软磁材料都采用球面设计，球面中心与快反镜的回转中心一致，可以实现15°及以上的两方向转角范围，且磁场气隙小，保证了音圈电机的出力效率。将该音圈电机用于快速反射镜中，能够获得较大的转动范围、较高的工作带宽。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种音圈电机，所述音圈电机110包括固定部分和可动部分，固定部分包括磁体104和E形软磁材料105，可动部分包括线圈102；

所述磁体104分别固定在所述E形软磁材料105两端的内侧，线圈绕于软磁材料的中间，中间相隔一定的气隙；所述固定部分的两个相对的磁体104磁极相反。

进一步的，所述磁体104包括第一磁体15和第二磁体16；E形软磁材料105包括第一腿11、第二腿12以及第三腿13；第一磁体15、第二磁体16、第一腿11、第二腿12以及第三腿13的两个面均为球面，且所有的球面共球心。

进一步的，第一磁体15的靠外侧面与E形软磁材料105的第一腿11的一侧重合；第二磁体16的靠外侧面与E形软磁材料105的第二腿12的一侧重合。