CN101083423B - 振镜电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种振镜电机，该振镜电机包括定子、相对定子转动的转子以及对转子的转动位置进行反馈的位置反馈装置，其中位置反馈装置为光栅编码器。通过采用上述结构，利用光栅编码器消除了由于传统电容或电感式振镜电机位置反馈装置的零位和增益漂移引起的系统性能不稳定。此外，通过采用多极无槽电机结构提高了振镜电机的响应速度。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种电机，尤其涉及一种能够应用于激光标记、光学扫描或类似的系统中的动磁式振镜电机。
【技术背景】
振镜电机通常会具有不同的结构形式和配置方式。传统上，振镜电机所使用的位置反馈多采用电容或电感式传感器，由于这些传感器本身的漂移，振镜电机的精度、重复性和稳定性等受到很大的制约。此外，振镜电机为两极结构并由球轴承支撑，相对较低的力矩/惯量比限制了响应速度，而且较低的轴向刚度也影响其运行精度。
【发明内容】
本发明所欲解决的技术问题是提供一种由光栅编码器控制的动磁式振镜电机，以消除由于传统振镜电机传感器零位和增益漂移引起的系统性能不稳定，同时提高振镜电机的性能，从而大幅改善系统的响应速度、位置精度和重复定位精度。
本发明所采用的技术方案是：提供一种振镜电机，包括定子、相对定子转动的转子以及对转子的转动位置进行反馈的位置反馈装置，该位置反馈装置为光栅编码器。
根据本发明一优选实施例，光栅编码器为圆光栅编码器，包括由转子驱动的光栅码盘以及与光栅码盘配合的光栅读头。
根据本发明一优选实施例，光栅编码器为线性光栅编码器，包括贴附在与转子连接的圆柱形基座侧面的线性光栅尺以及与线性光栅尺配合的光栅读头。
根据本发明一优选实施例，光栅读头包括光发射器和光接收器。
根据本发明一优选实施例，定子包括磁轭、骨架以及设置在骨架上的多极绕组线圈。
根据本发明一优选实施例，骨架和多极绕组线圈由环氧树脂真空浇注于磁轭内。
根据本发明一优选实施例，转子为多极转子，包括转轴、轴承以及贴附在转轴上的极性交替的多个磁铁。
根据本发明一优选实施例，转轴包括高导磁性主轴和设置在主轴两侧的非磁性轴伸，多个磁铁贴附在主轴上。
根据本发明一优选实施例，轴承为设置在非磁性轴伸上的角接触球轴承。
根据本发明一优选实施例，转子的一端轴伸上设有挡销，位于轴承的外侧。
本发明所达到的技术效果是：本发明采用光栅编码器和多极动磁式电机驱动负载作平滑、准确的高速运动，完全消除了由于传感器引起的漂移，实现了系统的定位并显著提高其性能。
【附图说明】
下面参照附图结合实施方案对本发明作进一步的描述。
图1是本发明振镜电机的装配图；
图2是本发明振镜电机的定子结构示意图；
图3是本发明振镜电机的定子的骨架和线圈的组合示意图；
图4是本发明振镜电机的转子的结构示意图；
图5是本发明振镜电机转子的另一角度的结构示意图；
图6是本发明振镜电机的位置反馈装置一实施例的剖面示意图；
图7是本发明振镜电机的位置反馈装置另一实施例的剖面示意图。
【具体实施方式】
如图1-图6所示，本发明的振镜电机1包括固定不动的定子2和相对定子2旋转的转子3。其中，定子2包括线圈5、骨架6和磁轭7，骨架6由非磁性材料构成，其上间隔设有长槽，线圈5整形后置于骨架6的长槽中，按一定的顺序连接成多极绕组，由环氧树脂将线圈5、骨架6真空浇注于磁轭7内。转子3包括磁铁8、转轴9和轴承10，极性交替的多个磁铁8粘贴在磁性转轴9上构成多极转子，磁性转轴9包括由磁铁8所覆盖的主轴(未图示)，其为高导磁材料，两端分别连接非磁性轴伸11、12，轴承10为角接触球轴承，安装在非磁性轴伸11和12上，压缩弹簧13安装在轴伸12上，位于轴承10的内侧，以形成恒定预载，而负载(振镜)4则安装在轴伸12上，轴伸12上于轴承10的外侧设有挡销14，以控制电机的最大转动范围。轴承10由轴承座19和20将转子3与定子2准确定位。
定子2通电时与转子3磁场相互作用产生力矩，使转子3驱动负载4在定子2内作旋转运动，当定子2通以交变电流时，转子3将在定子2内作往复旋转运动。
在本实施例中，光栅编码器为圆光栅编码器，其包括设置在轴伸11上并由转轴9驱动的光栅码盘15以及光栅码盘15配合的光栅读头16，其中光栅读头16与编码器码盘15之间的间隙则由编码器基座17和轴承座20来调整，并由端盖18保护。光栅条码在光栅码盘15上均匀分布。当光栅码盘15旋转时，光栅读头16上的发光器(红外发光二极管)把光发射到光栅码盘15的光栅面上，然后通过透明的指示光栅将光反射到光接收器中，这样就在光接收器的检测面产生了与光栅间距同步的正弦干扰条纹，对该正弦信号处理和细分就可得到准确的位置信息，由此获得电机旋转的位置反馈信号。当定子2通以交变电流时，通过光栅编码器构成的闭环系统即可实现对转子3或负载4幅值和频率都可控的振动或扫描。
如图7所示，图7是本发明振镜电机的位置反馈装置另一实施例的剖面示意图。在本实施例中，光栅编码器采用线性光栅编码器，其包括贴附在与轴伸11相连接的圆柱形基座22的外侧表面上的线性光栅尺21以及与线性光栅尺21配合的光栅读头23，由光栅读头23在径向读取线性位置来测量转子3的角位置。
通过采用上述结构，利用光栅编码器消除了由于传统电容或电感式振镜电机位置反馈装置的零位和增益漂移引起的系统性能不稳定。此外，通过采用多极无槽电机结构提高了振镜电机的响应速度。
上述振镜电机采用多极线圈和多个磁铁构成多极定子和多极转子，实际应用中，在满足技术要求的条件下，定子、转子也可以为两极结构。
Claims (7)
1.一种振镜电机，包括定子、相对所述定子转动的转子以及对所述转子的转动位置进行反馈的位置反馈装置，其特征在于：所述位置反馈装置为光栅编码器，其中，所述光栅编码器为圆光栅编码器，包括由所述转子驱动的光栅码盘(15)以及与所述光栅码盘(15)配合的光栅读头(16)，所述光栅读头(16)包括光发射器和光接收器，光栅读头(16)与编码器码盘(15)之间的间隙由一编码器基座(17)和一轴承座(20)来调整，并由一端盖(18)保护；光栅条码在光栅码盘(15)上均匀分布；当光栅码盘(15)旋转时，光栅读头(16)的光发射器把光发射到光栅码盘15上，通过一透明的指示光栅将光反射到光栅读头(16)的光接收器中，并在光接收器的检测面产生了与光栅间距同步的正弦干扰条纹，对该正弦信号处理和细分就可得到准确的位置信息，获得电机旋转的位置反馈信号。
2.如权利要求1所述的振镜电机，其特征在于：所述定子包括磁轭、骨架以及设置在所述骨架上的多极绕组线圈。
3.如权利要求2所述的振镜电机，其特征在于：所述骨架和所述多极绕组线圈由环氧树脂真空浇注于所述磁轭内。
4.如权利要求3所述的振镜电机，其特征在于：所述转子为多极转子，包括转轴、轴承以及贴附在所述转轴上的极性交替的多个磁铁。
5.如权利要求4所述的振镜电机，其特征在于：所述转轴包括高导磁性主轴和设置在所述主轴两侧的非磁性轴伸，所述多个磁铁贴附在所述主轴上。
6.如权利要求5所述的振镜电机，其特征在于：所述轴承为设置在所述非磁性轴伸上的角接触球轴承。
7.如权利要求6所述的振镜电机，其特征在于：所述转子的一端轴伸上设有挡销，位于所述轴承的外侧。
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