CN212623290U - 一种快速反射镜装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种快速反射镜装置，包括反射镜支架、反射镜、音圈电机、位移测量传感器和基座；所述反射镜固定在所述基座的前端；所述音圈电机固定在反射镜和所述基座之间；所述音圈电机包括定子组件和转子组件；每个所述定子组件包括两对磁体和一对软磁材料，一对所述软磁材料相对设置，每对所述磁体分别在一对所述软磁材料内侧相对设置；每对相对设置的所述磁体的磁极相反；所述转子组件缠绕在一对所述软磁材料的内侧；所述位移测量传感器固定在所述基座上，用于采集所述反射镜的位移信息或角度信息。本实用新型能够保证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和较高的工作带宽。
Description
技术领域
本实用新型涉及光电扫描跟踪技术领域，特别涉及一种快速反射镜装置。
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。通过向音圈提供电流来控制镜子组件的倾斜。内置基于电磁或光学的反馈回路(每个旋转轴一个或多个传感器对)，以提供参考支撑框架的位置反馈。
多年来，转向镜已经改善了光学领域的进步，利用电机控制镜子的移动，利用反馈回路确定镜子位置，再由控制系统来实现所有器件的控制。然而，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。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种快速反射镜装置，用于解决上述至少一个技术问题，其能够保证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和较高的工作带宽。
本实用新型的实施例是这样实现的：
一种快速反射镜装置，包括反射镜支架、反射镜、音圈电机、位移测量传感器和基座。
所述反射镜固定在所述基座的前端。
所述音圈电机固定在反射镜和所述基座之间。
所述音圈电机包括定子组件和转子组件。
每个所述定子组件包括两对磁体和一对软磁材料，一对所述软磁材料相对设置，每对所述磁体分别在一对所述软磁材料内侧相对设置。
每对相对设置的所述磁体的磁极相反。
所述转子组件缠绕在一对所述软磁材料的内侧。
所述位移测量传感器固定在所述基座上，用于采集所述反射镜的位移信息或角度信息。
在本实用新型较佳的实施例中，上述快速反射镜装置的所述转子组件、所述磁体、所述软磁材料均采用球面结构，所有球面共球心。
其技术效果在于：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。
在本实用新型较佳的实施例中，上述快速反射镜装置的每个所述转子组件和每个所述定子组件的所述磁体、所述软磁材料之间留有间隔。
其技术效果在于：方便音圈电机的安装。
在本实用新型较佳的实施例中，上述快速反射镜装置的所述音圈电机有四个。
四个所述音圈电机依次旋转90°排列成一个圆周。
其技术效果在于：设置合理、紧凑，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。
在本实用新型较佳的实施例中，上述快速反射镜装置的每对所述软磁材料均通过柔性杆进行支撑。
其技术效果在于：方便音圈电机的安装。
在本实用新型较佳的实施例中，上述快速反射镜装置的所述反射镜通过所述反射镜支架支撑于所述基座的前端。
其技术效果在于：设置合理、紧凑，方便反射镜的固定。
在本实用新型较佳的实施例中，上述快速反射镜装置的所述音圈电机通过对应的底座固定在所述基座上。
其技术效果在于：设置合理、紧凑，方便音圈电机的固定。
在本实用新型较佳的实施例中，上述快速反射镜装置的所述转子组件包括线圈。
在本实用新型较佳的实施例中，上述快速反射镜装置的所述线圈通过线圈底座固定在所述反射镜支架上。
其技术效果在于：用于支撑反射镜，并将所述转子组件自身的运动传递给反射镜，以此来推动或拉动反射镜位移。
在本实用新型较佳的实施例中，上述快速反射镜装置还包括控制器。
所述控制器用于根据所述位移测量传感器采集到的信息调整所述反射镜的位置。
其技术效果在于：方便及时调整反射镜的位置。
本实用新型实施例的有益效果是：
本实用新型的线圈、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，可以实现15°及以上的两方向转角范围，且磁场气隙小，使得合力增加，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。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的快速反射镜装置作进一步的详细描述。
图1为本实用新型快速反射镜装置的爆炸结构示意图；
图2为本实用新型快速反射镜装置的音圈电机的磁极分布及受力示意图。
图中：1-反射镜；2-反射镜支架；3-线圈；4-磁体；5-软磁材料；6-柔性杆；7-底座；8-位移测量传感器；9-基座；10-线圈底座；11-第一磁体；12-第二磁体。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件能够以各种不同的配置来布置和设计。
下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参照图1，本实用新型实施例提供一种快速反射镜装置，包括反射镜支架2、反射镜1、音圈电机、位移测量传感器8和基座9。
所述反射镜1固定在所述基座9的前端。
所述音圈电机固定在反射镜1和所述基座9之间。
所述音圈电机包括定子组件和转子组件。
每个所述定子组件包括两对磁体4和一对软磁材料5，一对所述软磁材料5相对设置，每对所述磁体4分别在一对所述软磁材料5内侧相对设置。
每对相对设置的所述磁体4的磁极相反。
所述转子组件缠绕在一对所述软磁材料5的内侧。
所述位移测量传感器8固定在所述基座9上，用于采集所述反射镜1的位移信息或角度信息。
在本实用新型较佳的实施例中，上述快速反射镜装置的所述转子组件、所述磁体4、所述软磁材料5均采用球面结构，所有球面共球心。
其技术效果在于：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。
在本实用新型较佳的实施例中，上述快速反射镜装置的每个所述转子组件和每个所述定子组件的所述磁体4、所述软磁材料5之间留有间隔。
其技术效果在于：方便音圈电机的安装。
在本实用新型较佳的实施例中，上述快速反射镜装置的所述音圈电机有四个。
四个所述音圈电机依次旋转90°排列成一个圆周。
其技术效果在于：设置合理、紧凑，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。
每个音圈电机对应位置的软磁材料5和磁体4的两面位于同一球面上，四个线圈3的面也位于同一球面上，以保证线圈在运动过程中与两侧保持一定的间隙，不至于在旋转过程中与磁体内壁产生摩擦。
在本实用新型较佳的实施例中，上述快速反射镜装置的每对所述软磁材料5均通过柔性杆6进行支撑。
其技术效果在于：方便音圈电机的安装。
在本实用新型较佳的实施例中，上述快速反射镜装置的所述反射镜1通过所述反射镜支架2支撑于所述基座9的前端。
其技术效果在于：设置合理、紧凑，方便反射镜的固定。
在本实用新型较佳的实施例中，上述快速反射镜装置的所述音圈电机通过对应的底座7固定在所述基座9上。
底座7可以是金属、塑料、陶瓷或本领域中使用的任何其他材料。
其技术效果在于：设置合理、紧凑，方便音圈电机的固定。
在本实用新型较佳的实施例中，上述快速反射镜装置的所述转子组件包括线圈3。
在本实用新型较佳的实施例中，上述快速反射镜装置的所述线圈3通过线圈底座10固定在所述反射镜支架2上。
其技术效果在于：用于支撑反射镜1，并将所述转子组件自身的运动传递给反射镜，以此来推动或拉动反射镜位移。
在本实用新型较佳的实施例中，上述快速反射镜装置还包括控制器。
所述控制器用于根据所述位移测量传感器8采集到的信息调整所述反射镜1的位置。
还包括控制回路，通过控制器或处理器相应来自所述位移测量传感器8的信号校正，调节反射镜1的位置。
其技术效果在于：方便及时调整反射镜的位置。
在本实用新型较佳的实施例中，可以使用各种类型的固定装置，例如螺栓，螺钉，销，粘合剂等，以互连快速反射镜的各种部件。
请参照图2，每个所述磁体4的第一磁体11的左侧为S极，右侧为N极，磁体4的第二磁体12的左侧为N极，右侧为S极。当给线圈3通入上面向内下面向外的电流时，根据左手定则，线圈3受到的洛伦兹力向上，驱动线圈向上运动，带动反射镜发生移动。改变线圈3通入电流的方向，受到的力也会改变。
本实用新型实施例的有益效果是：
本实用新型的线圈、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，可以实现15°及以上的两方向转角范围，且磁场气隙小，使得合力增加，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。
应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型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 (10)
1.一种快速反射镜装置，其特征在于，包括反射镜支架(2)、反射镜(1)、音圈电机、位移测量传感器(8)和基座(9)；
所述反射镜(1)固定在所述基座(9)的前端；
所述音圈电机固定在反射镜(1)和所述基座(9)之间；
所述音圈电机包括定子组件和转子组件；
每个所述定子组件包括两对磁体(4)和一对软磁材料(5)，一对所述软磁材料(5)相对设置，每对所述磁体(4)分别在一对所述软磁材料(5)内侧相对设置；
每对相对设置的所述磁体(4)的磁极相反；
所述转子组件缠绕在一对所述软磁材料(5)的内侧；
所述位移测量传感器(8)固定在所述基座(9)上，用于采集所述反射镜(1)的位移信息或角度信息。
2.根据权利要求1所述的快速反射镜装置，其特征在于，所述转子组件、所述磁体(4)、所述软磁材料(5)均采用球面结构，所有球面共球心。
3.根据权利要求1所述的快速反射镜装置，其特征在于，每个所述转子组件和每个所述定子组件的所述磁体(4)、所述软磁材料(5)之间留有间隔。
4.根据权利要求1所述的快速反射镜装置，其特征在于，所述音圈电机有四个；
四个所述音圈电机依次旋转90°排列成一个圆周。
5.根据权利要求1所述的快速反射镜装置，其特征在于，每对所述软磁材料(5)均通过柔性杆(6)进行支撑。
6.根据权利要求1所述的快速反射镜装置，其特征在于，所述反射镜(1)通过所述反射镜支架(2)支撑于所述基座(9)的前端。
7.根据权利要求1所述的快速反射镜装置，其特征在于，所述音圈电机通过底座(7)固定在所述基座(9)上。
8.根据权利要求1所述的快速反射镜装置，其特征在于，所述转子组件包括线圈(3)。
9.根据权利要求8所述的快速反射镜装置，其特征在于，所述线圈(3)通过线圈底座(10)固定在所述反射镜支架(2)上。
10.根据权利要求1所述的快速反射镜装置，其特征在于，还包括控制器；
所述控制器用于根据所述位移测量传感器(8)采集到的信息调整所述反射镜(1)的位置。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN115097624A (zh) * | 2022-08-26 | 2022-09-23 | 北京瑞控信科技股份有限公司 | 一种基于顶置型动圈式的柔性支撑振镜 |
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2020
- 2020-08-19 CN CN202021740161.1U patent/CN212623290U/zh active Active
Cited By (2)
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| CN115097624B (zh) * | 2022-08-26 | 2023-01-31 | 北京瑞控信科技股份有限公司 | 一种基于顶置型动圈式的柔性支撑振镜 |
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