[发明专利]一种一维高速大负载有限转动致动器

说明书

本发明一种一维高速大负载有限转动致动器，包括回转轴、两组线圈、两组磁体组件以及壳体；两组线圈对称固定至回转轴的两侧，每组线圈包括n个线圈，沿回转轴轴向分布；每组磁体组件包括纵向交错设置的n+2层导磁体和n+1层永磁体；每组线圈对应一组磁体组件，n个线圈分别对应套设于第2至第n+1层导磁体，使得每个线圈上部和下部均有一层永磁体；两组线圈内流过电流，磁体组件产生偏置磁场，驱动两组所述线圈组件带动回转轴绕回转轴轴线转动。通过采用多层结构，有效利用磁铁，实现体积重量小，扭矩大，从而满足承接较大负载的要求。

技术领域

本发明涉及光电扫描跟踪技术领域，具体涉及一维高速大负载有限转动致动器。

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，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。一维快速反射镜是快速反射镜只具有单一方向的偏转运动，一般包括2个音圈电机，在回转轴组件方向上采用组成推拉式对，为反射镜提供平滑、均匀的扭矩。

一些大口径的反射镜，需要较高的转动加速度；同时还对体积和重量提出了较高约束。现有技术方案中通常采用对传统的矩形电机简单堆叠的方式，因此加速度较低，重量也比较重。这样就造成了加速度和尺寸等不能满足性能需要。同时当前制动器设计效率都比较低。这样，现有方案效率低，重量大，还要带动快反镜进行更高加速度的运动是不太可能的。

因此需要对现有音圈电机的结构进行进一步优化，设计一款质量更轻，出力更大的音圈电机来提高快反镜的工作效率，为快反镜提供更加平滑且更大的扭矩，从而提高快反镜的工作带宽等重要指标。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高性能有限转动制动器，通过采用多层结构，有效利用磁铁，实现体积重量小，扭矩大，从而满足承接较大负载的要求。

为达到上述目的，本发明提供了一种一维高速大负载有限转动致动器，包括回转轴、两组线圈、两组磁体组件以及壳体；

两组线圈对称固定至所述回转轴的两侧，每组线圈包括n个线圈，沿所述回转轴轴向分布；

每组磁体组件包括纵向交错设置的n+2层导磁体和n+1层永磁体；

两组磁体组件对称设置，固定至所述壳体；每组线圈对应一组磁体组件，n个线圈分别对应套设于第2至第n+1层导磁体，使得每个线圈上部和下部均有一层永磁体；所述线圈不接触永磁体及导磁体；

两组所述线圈内流过电流，所述磁体组件产生偏置磁场，驱动两组所述线圈组件带动所述回转轴绕回转轴轴线转动。

进一步地，每组磁体组件的相邻层永磁体的磁极方向相反，两组磁体组件对应层的永磁体磁极方向相同；

每组线圈内，相邻层线圈的电流方向相反；两组线圈，对应层的线圈的电流方向相反。

进一步地，通过改变电流方向改变所述回转轴转动方向，通过改变线圈内的电流大小，改变所述回转轴的转动角度。

进一步地，所述导磁体和永磁体为半圆环形，所述线圈套设在导磁体的半圆缺口，且在半圆缺口范围内转动，圆环形的两侧加工固定平面，每组磁体组件的导磁体和永磁体纵向对齐，通过固定平面固定至第一、第二端板，第一、第二端板为导磁体。

进一步地，所述线圈内的电流方向与绕制方向相同；两组线圈的绕线方向相反，一组线圈为绕垂直于回转轴的方向逆时针绕线，另一组线圈为垂直于回转轴的方向顺时针绕线；