CN109450217B - 一种直线音圈电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直线音圈电机，包括直线音圈电机以及后向回反射镜，所述直线音圈电机包括摆动组件、弹性组件以及上下间隔设置的上磁性元件和下磁性元件，摆动组件包括位于上磁性元件和下磁性元件之间的摆动基板、设置于所述摆动基板的线圈以及分别连接于所述摆动基板左右两侧的左连接杆和右连接杆，所述弹性组件包括均与左连接杆连接的第一左弹性件和第二左弹性件，以及均与右连接杆连接的第一右弹性件和第二右弹性件。本发明通过增加一组弹性件，加快了音圈电机的加速和减速过程，使得探测脉冲在采样太赫兹波时，获得的太赫兹波信号更加真实、准确。

Description

一种直线音圈电机

技术领域

本发明属于太赫兹光学技术领域，具体涉及一种直线音圈电机。

背景技术

太赫兹波光学系统主要由两个部分组成，一部分是太赫兹波的辐射，另一部分是太赫兹波的探测。其中太赫兹波的探测是利用探测脉冲与太赫兹脉冲相互作用，获得太赫兹脉冲在不同相位点的信息，然后将每个点的信息组合，得到一个完整的太赫兹波形。在改变太赫兹脉冲相对位置的过程中，一般需要通过一个移动装置来改变一路光的有效光程从而改变探测脉冲与太赫兹脉冲相互作用的位置，得到太赫兹波。

现有技术中，一般采用单组弹片式的直线音圈电机的左右运动来改变光程，直线音圈电机往左和往右移动都可以得到一个太赫兹波形。这种直线音圈电机的运动方式存在的缺点为：直线音圈电机在水平方向上不能一直保持匀速运动会导致获取的太赫兹波不够准确和真实。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直线音圈电机，以解决现有技术由于音圈电机的运动速度不够稳定，导致的得到的太赫兹波不够准确和真实的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种直线音圈电机装置，用于太赫兹波形的获取，所述直线音圈电机包括摆动组件、弹性组件以及上下间隔设置的上磁性元件和下磁性元件，所述摆动组件包括位于所述上磁性元件和所述下磁性元件之间的摆动基板、设置于所述摆动基板上的线圈以及分别连接于所述摆动基板左右两侧的左连接杆和右连接杆，所述摆动基板的板面平行于水平左右方向，所述上磁性元件和所述下磁性元件的南北两极均位于所述上磁性元件或所述下磁性元件的左右两端且极向相反，所述弹性组件包括与所述左连接杆固定连接的第一左弹性件以及与所述右连接杆固定连接的第一右弹性件，所述弹性组件还包括与所述第一左弹性件从右往左间隔设置且具有弹性的第二左弹性件以及与所述第一右弹性件从左往右间隔设置且具有弹性的第二右弹片，其中，所述左连接杆背离所述摆动组件的杆端与所述后向回反射镜连接，所述上磁性元件和所述下磁性元件共同产生作业磁场，所述线圈通电时在所述作业磁场的作用下将受到向左或向右的作用力。

进一步地，所述第一左弹性件与所述第一右弹性件具有相同的弹性结构，所述第二左弹性件与所述第二右弹性件采用相同的弹性结构。

进一步地，第一左弹性件到所述摆动基板的距离等于所述第一右弹性件到所述摆动基板的距离，所述第一左弹性件与所述第二左弹性件之间的间距等于所述第一右弹性件与所述第二右弹性件之间的间距。

进一步地，所述第一左弹性件、所述第二左弹性件、所述第一右弹性件和所述第二右弹性件为弹片结构。

进一步地，所述第一左弹性件、所述第二左弹性件、所述第一右弹性件和所述第二右弹性件为压缩弹簧结构。

进一步地，所述第一左弹性件、所述第二左弹性件、所述第一右弹性件和所述第二右弹性件均与所述左连接杆和所述右连接杆垂直设置。

进一步地，所述第一左弹性件与所述第一右弹性件中心位置处分别开设有第一左连接孔和第一右连接孔，所述第二左弹性件与所述第二右弹性件于中心位置处分别开设有第二左通孔与第二右通孔，所述左连接杆分别贯穿所述第一左连接孔、第二左通孔，所述右连接杆分别贯穿所述第一右连接孔、第二右通孔。

进一步地，所述第一左连接孔与所述左连接杆过盈配合并紧固连接，所述第一右连接孔与所述右连接杆过盈配合并紧固连接，所述第二左通孔与所述左连接杆之间具有供所述左连接杆于所述第二左通孔内左右移动的间隙，所述第二右通孔与所述右连接杆之间具有供所述右连接杆于所述第二右连接孔内左右移动的间隙。

进一步地，所述上磁性元件和所述下磁性元件以所述摆动基板的摆动轴线为中心轴线对称设置。

本发明提供的有益效果在于：与现有技术相比，加快了音圈电机的加速和减速过程，增加了音圈电机速度变化平缓的区域，使音圈电机在中间移动区域内的移动速度更加趋向于匀速运动，探测脉冲在采样太赫兹波时，采样方式更接近于等间距采样，获得更加真实的太赫兹波信号。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的直线音圈电机的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的直线音圈电机的运动规律曲线示意图。

其中，图中各附图标记：

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1，现对本发明提供的直线音圈电机进行说明，所述直线音圈电机10，包括摆动组件11、弹性组件12以及上下间隔设置的上磁性元件13和下磁性元件14，摆动组件11包括位于上磁性元件13和下磁性元件14之间的摆动基板110、设置于摆动基板110板面上的线圈111以及分别连接于摆动基板110左右两侧的左连接杆112和右连接杆113，线圈111与摆动基板110固定连接，当线圈111在电磁场的作用力下，会受到磁场力，带动摆动基板110在水平方向上左右移动，并且摆动基板110的板面平行于水平左右方向，上磁性元件13与下磁性元件14所形成的平面均与水平方向平行设置，上磁性元件13和下磁性元件14的南北两极分别位于上磁性元件13或下磁性元件14左右两端且极向相反，并且上磁性元件13与下磁性元件14之间形成一稳定的电磁场，弹性组件12包括均与左连接杆112连接并从右往左方向间隔设置且均具有弹性的第一左弹性件120和第二左弹性件121，以及均与右连接杆113连接并从左往右方向间隔设置且均具有弹性的第一右弹性件122和第二右弹性件123，其中，由于上磁性元件13和下磁性元件14共同产生作业磁场，线圈111通电时在作业磁场的作用下将受到向左或向右的作用力。

优选地，所述上磁性元件13和所述下磁性元件14均为永久磁体，不容易失磁，也不容易被磁化，保证了直线音圈电机10能够长时间在水平方向稳定运动。

本发明提供的直线音圈电机10，与现有技术相比，通过将弹性组件12分为位于摆动基板110左端的第一左弹性件120和第二左弹性件121，位于摆动基板110右端的第一右弹性件122和第二右弹性件123，直线音圈电机10具有了两组对称设置的弹性件。而传统的直线音圈电机10往往采用单组弹片式的音圈电机的左右运动来改变探测光路或泵浦光路中的有效光程，音圈电机往左和往右移动都可以得到一个太赫兹波形，这种音圈电机的运动方式不能保证音圈电机在水平方向上一直保持匀速运动，这会导致采样不均匀，获得的太赫兹波不够准确和真实。本发明增加了一组弹性件，并且两组弹性件的弹性性能大小不同，第一左弹性件120与第一右弹性件122的弹性性能小于第二左弹性件121和第二右弹性件123的弹性性能，当摆动基板110以一定初速度向左或者向右移动时，由于第一左弹性件120和第一右弹性件122的弹性件系数很小，阻碍摆动基板110移动的作用力很小，故摆动基板110在做加速或减速运动时，加速度或减速度非常小，可以认为此时的摆动基板110是匀速运动。第一左弹性件120和第一右弹性件122主要作用是对直线音圈电机10进行固定，避免摆动基板110在运动过程中前后、上下晃动，即保证摆动基板110只能在左右方向上移动，第二左弹性件121和第二右弹性件123的弹性系数较大，加快了音圈电机的加速和减速过程，增加了音圈电机速度变化平缓的区域，使音圈电机在中间移动区域内的移动速度更加趋向于匀速运动，使得探测脉冲在采样太赫兹波时，采样方式更接近于等间距采样，获得的太赫兹波信号更加真实、准确。

进一步地，第一左弹性件120与第一右弹性件具有相同的弹性结构，第二左弹性件121与第二右弹性件123具有相同的弹性结构，通过将第一左弹性件120与第一右弹性件122的弹性结构相同设置，保证了摆动基板110开始向左或向右运动时，第一左弹性件120或第一右弹性件122给予摆动基板相同大小的初始弹力，摆动基板110向左或向右运动时的初始速度大小相同，将第二左弹性件121与第二右弹性件123的弹性结构相同设置，保证了第一左弹性件120与第二左弹性件121、第一右弹性件122与第二右弹性件123相接触时第二左弹性件121、第二右弹性件123受到挤压所产生的弹性力大小相同，保证了摆动基板110向左或向右摆动过程中，加速运动过程和减速运动过程都保持一致，保证了直线音圈电机10在水平方向运动的平稳性，增加摆动基板110匀速运动的区域，在探测脉冲采样太赫兹波时，采样方式更接近于等间距采样，获得的太赫兹波信号更加真实、准确。

进一步地，第一左弹性件120到摆动基板110的距离等于所述第一右弹性件122到摆动基板110的距离，第一左弹性件120与第二左弹性件121之间的间距等于所述第一右弹性件122与所述第二右弹性件123之间的间距。保证了直线音圈电机10为对称设计，第一左弹性件120、第二左弹性件121与第一右弹性件122、第二左弹性件121左右对称，当摆动基板110在获得移动初速度后，摆动基板往左的运动曲线和往右的运动曲线是相同的，便于对太赫兹波进行采样。

进一步地，第一左弹性件120、第二左弹性件121、第一右弹性件122和第二右弹性件123为弹片结构，弹片具有容易弯曲、便于制造的优点，不仅对摆动基板110实施限位功能，还可以对摆动基板110以及左连接杆112、右连接杆113起到支撑的作用，承载移动基板110在水平方向上的左右移动。

进一步地，第一左弹性件120、第二左弹性件121、第一右弹性件122和第二右弹性件123为压缩弹簧结构，弹簧结构在受载时能产生较大的弹性变形，把机械功或动能转化为变形能，而卸载后弹簧的变形消失并容易回复原状，将变形能转化为机械功或动能，满足摆动基板110的运动方式所需要的承载、限位特点。

进一步地，第一左弹性件120、第二左弹性件121、第一右弹性件122和第二右弹性件123均与左连接杆112和右连接杆113垂直设置。

进一步地，第一左弹性件120与第一右弹性件122中心位置处分别开设有第一左连接孔1200和第一右连接孔1220，第二左弹性件121与第二右弹性件123于中心位置处分别开设有第二左通孔1210与第二右通孔1230，左连接杆112分别贯穿第一左连接孔1200、第二左通孔1210，右连接杆113分别贯穿所述第一右连接孔1220、第二右通孔1230。第一左连接孔1200、第一右连接孔1220分别与左连接杆112、右连接杆113固定设置，彼此之间并无间隙。通过在第一左弹性件120中心位置处开设第一左连接孔1200、在第一右弹性件122中心位置处开设第一右连接孔1220，对左连接杆112和右连接杆113进行支撑、固定，使得音圈电机10的运动更加稳固。

进一步地，第一左弹性件120、第二左弹性件121、第一右弹性件122、第二右弹性件123的顶端和底端均设有固定孔124，用于固定第一左弹性件120、第二左弹性件121、第一右弹性件122、第二右弹性件123。

进一步地，上磁性元件13和下磁性元件14以摆动基板110的摆动轴线为中心轴线对称设置，上磁性元件13和下磁性元件14所产生的磁场大小相同，分布均匀。

请一并参阅图1以及图2，本发明所提供的直线音圈电机10中的摆动基板110的运动规律为：

(1)音圈电机从中心位置向左运动

当给线圈111通电后，线圈111获得一个初速度，带动摆动基板110运动，由于第一左弹性件120的弹性系数远远小于第二左弹性件121，摆动基板110将会做减速运动，并且减速相对较慢，可认为是匀速运动。当第一左弹性件120与第二左弹性件相接触后，且摆动基板110的速度几乎没有变化，摆动基板110将会继续向左运动，此时摆动基板110共同受到第一左弹性件120和第二左弹性件121的阻力，相对于只受到第一左弹性件120的阻力作用更大，加快了摆动基板110的速度衰减。

(2)音圈电机从最左端向右运动

当摆动基板110的速度减为零后，由于第一左弹性件120和的第二左弹性件121的弹性势能的存在(此时摆动基板110所受合力向右)，并且由于此时第二左弹性件121的弹性势能相对较大，此时摆动基板110做快加速运动。一旦第一左弹性件120与第二左弹性件121分离后，摆动基板110就只受第一左弹性件120的作用，相比两种弹片共同作用时受力变小，但是由于还受第一左弹性件120向左的力，摆动基板110任然会做加速运动，只是加速度比较小，速度变化比较平缓，几乎可以认为是匀速运动。当摆动基板110运动到整个装置的中心位置时，由于左右方向上受力和为零，故加速度为零，加速结束。由于速度不能突变，摆动基板110会继续向右运动，此时第一右弹性件122会阻碍摆动基板110向右运动，摆动基板110做减速运动，由于第一右弹性件122的弹力特别小，摆动基板110可认为继续做匀速运动。摆动基板110继续向右运动，当右侧第一右弹性件122与第二右弹性件123相接触时，由于第二右弹性件123具有高弹性系数，摆动基板110做快减速运动，直到摆动基板110的速度减为零。

(3)音圈电机从最右端向中心位置运动

当摆动基板110的速度减小到零后，由于第一右弹性件122和第二右弹性件123的弹性势能存在(两种弹片作用在摆动基板110上的合力向左)，摆动基板110会做快加速运动，一旦第一右弹性件122和第二右弹性件123分离后，由于摆动基板110只受第一右弹性件122的作用力，摆动基板110的加速度减小，摆动基板110的速度增长变得相对缓慢，可以认为是匀速运动。当摆动基板110到达装置的中心时，由于受力为零，加速结束。

由于惯性的作用，摆动基板110会继续向左运动，做减速运动，重复刚才的过程。就这样，摆动基板110将会在两组弹片的作用下做慢减速-快减速-快加速-慢加速-慢减速-快减速-快加速-慢加速的周期运动。通过此种摆动基板110运动方式，相比单组弹片式音圈电机运动速度的不均匀，双组弹片式音圈电机速度平缓的区域更大，当探测脉冲在摆动基板110的运动区间对太赫兹脉冲执行采样时，采样点的间隔变化很小，几乎可以认为是等时间间隔采样，获得的太赫兹波信号更加真实、准确。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种直线音圈电机装置，用于太赫兹波形的获取，其特征在于，所述直线音圈电机包括摆动组件、弹性组件以及上下间隔设置的上磁性元件和下磁性元件，所述摆动组件包括位于所述上磁性元件和所述下磁性元件之间的摆动基板、设置于所述摆动基板上的线圈以及分别连接于所述摆动基板左右两侧的左连接杆和右连接杆，所述摆动基板的板面平行于左右方向，所述上磁性元件和所述下磁性元件的南北两极均位于所述上磁性元件或所述下磁性元件的左右两端且极向相反，所述弹性组件包括与所述左连接杆固定连接的第一左弹性件以及与所述右连接杆固定连接的第一右弹性件，所述弹性组件还包括与所述第一左弹性件从右往左间隔设置且具有弹性的第二左弹性件以及与所述第一右弹性件从左往右间隔设置且具有弹性的第二右弹性件，其中，所述左连接杆背离所述摆动组件的杆端与后向回反射镜连接，所述上磁性元件和所述下磁性元件共同产生作业磁场，所述线圈通电时在所述作业磁场的作用下将受到向左或向右的作用力；其中，所述第一左弹性件与所述第一右弹性件具有相同的弹性结构，所述第二左弹性件与所述第二右弹性件具有相同的弹性结构；所述第一左弹性件到所述摆动基板的距离等于所述第一右弹性件到所述摆动基板的距离，所述第一左弹性件与所述第二左弹性件之间的间距等于所述第一右弹性件与所述第二右弹性件之间的间距；第一左弹性件与第一右弹性件的弹性性能小于第二左弹性件和第二右弹性件的弹性性能。

2.如权利要求1所述的直线音圈电机装置，其特征在于，所述第一左弹性件、所述第二左弹性件、所述第一右弹性件和所述第二右弹性件为弹片结构。

3.如权利要求2所述的直线音圈电机装置，其特征在于，所述第一左弹性件、所述第二左弹性件、所述第一右弹性件和所述第二右弹性件为压缩弹簧结构。

4.如权利要求3所述的直线音圈电机装置，其特征在于，所述第一左弹性件、所述第二左弹性件、所述第一右弹性件和所述第二右弹性件均与所述左连接杆和所述右连接杆垂直设置。

5.如权利要求4所述的直线音圈电机装置，其特征在于，所述第一左弹性件与所述第一右弹性件中心位置处分别开设有第一左连接孔和第一右连接孔，所述第二左弹性件与所述第二右弹性件于中心位置处分别开设有第二左通孔与第二右通孔，所述左连接杆分别贯穿所述第一左连接孔、第二左通孔，所述右连接杆分别贯穿所述第一右连接孔、第二右通孔。

6.如权利要求5所述的直线音圈电机装置，其特征在于，所述第一左连接孔与所述左连接杆过盈配合并紧固连接，所述第一右连接孔与所述右连接杆过盈配合并紧固连接，所述第二左通孔与所述左连接杆之间具有供所述左连接杆于所述第二左通孔内左右移动的间隙，所述第二右通孔与所述右连接杆之间具有供所述右连接杆于所述第二右通孔内左右移动的间隙。

7.如权利要求6所述的直线音圈电机装置，其特征在于，所述第一左弹性件、第二左弹性件、第一右弹性件、第四右弹性件的顶端和底端均设有固定孔。

8.如权利要求1所述的直线音圈电机装置，其特征在于，所述上磁性元件和所述下磁性元件以所述摆动基板的摆动轴线为中心轴线对称设置。