CN2241890Y - 气隙型动铁式转子检流计 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种气隙转子型动铁式检流计，包括：一对定子；定子上设有控制线圈；定子内设置一转子；转子上下端各接一轴承和轴承；固定设置在上轴伸上的镜面；在转子转向的垂直方向设有一条气隙，该气隙横断转子的径向且沿转子轴向延伸，其长度小于转子长度，其宽度在数微米至数十微米间。本实用新型由于在转子上设置一条狭长的气隙，不仅使传动机构获得足够的恢复力而省去了附加的扭力棒，使结构简单、转动可靠、牢度增加，极为实用。

Description

气隙型动铁式转子检流计

本实用新型涉及光扫描器件，尤其涉及气隙型动铁式转子检流计。

在现有的光扫描器件和电传动器件中通常采用一种由美国通用扫描公司出品的动铁式检流计(见图1)，它由电机带动镜面进行光扫描，其电机是一种有限转动的电机，它的原理如图4a～4c所示，一双由高导磁率的合金材料制成的定子(11)和(12)，该对定子(11)和(12)提供了两对对称的极靴(15)与(16)和(17)与(1 8)且形成一圆，由高导磁率的合金材料制成的转子3与该圆同心地可转动地设置在其中，由永磁体A13和B14产生偏置磁通量，使转子3在当定子绕组(21)和(22)中注入电流时产生控制磁通量的作用下发生偏转。由于电机以有限转动而工作，当转子3发生偏转后，需要有一个恢复力矩而获致力矩平衡，使转子3置于确定的角位置上，为此，在转子3的下端固定连接了一由弹性元件制成的扭力棒6，并用固定座固定之(见图1)。由于扭力棒6与转子3的连接是在低温下进行焊接，并且只要该检流器处于工作状态，该扭力棒6便处于不断扭动状态，因此扭力棒6与转子3之间的连接点很容易断，而不能使用。

本实用新型的目的是提供一个改进的气隙型动铁式转子检流计，它能免去附加的由弹性元件制成的扭力棒，而仅利用永磁体产生的偏置磁通量给出的有限偏转所需的恢复力矩。

本实用新型的目的是这样实现的：一种气隙型动铁式转子检流计，包括：由高导磁率的合金材料制成的一对定子；在这对定子内各设有一控制线圈组；在这对定子内可转动地设置一由高导磁率的合金材料制成的转子；与转子上下端各接有一轴承和轴伸；固定设置在转子上端轴伸上的镜面；以及位于底座的位置传感器；在所述的转子径向的垂直方向设有一条气隙，所述气隙横断转子的径向，沿转子轴向延伸，其沿转子轴向的长度小于转子长度，其沿转子横向的宽度在数微米至数十微米范围。

本实用新型由于采用在转子径向的垂直方向设置一条气隙的办法，减少部分磁场能量从转子径向通过，因此所产生的使偏离对称中心位置的磁力矩也因之变小，从而保证一定的磁场能量沿单个永磁体N极流经转子的端面至S极流动而产生的使转子回到对称中心位置的磁力矩，由此省去附加的由弹性元件制成的扭力棒，并获得转子正常的偏转工作状态。

下面结合附图详细说明本实用新型的较佳实施例，从中也可以看出本实用新型的其他的目的和优点。

图1是现有的使用扭力棒的动铁式检流计结构示意图。

图2是本实用新型气隙型动铁式转子检流计结构示意图。

图3a是本实用新型气隙型动铁式转子检流计有气隙的动铁式转子示意图。

图3b是本实用新型气隙型动铁式转子检流计有气隙的动铁式转子B-B向横断面。

图3c是本实用新型气隙型动铁式转子检流计有气隙的动铁式转子立体示意图。

图4a是无气隙转子在无外力作用转子处于中心平衡位置磁通量的走向。

图4b是无气隙转子在有外力作用转子偏转小角度时磁通量的走向。

图4c是无气隙转子在有外力作用转子偏转到极靴位置时磁通量的走向。

图4d是有气隙转子在有外力作用转子偏转某一角位置时磁通量的走向。

参见图2、3，这是本实用新型气隙型动铁式转子检流计结构示意图和气隙转子部分的结构示意图，其中，图2的11和12是一对定子叠片，它由高导磁率的合金材料制成，在定子11和12上各设有一控制线圈绕组21和22；在定子11和12之间设置一用高导磁率的合金材料制成的转子3，该转子3可转动地设置在定子11和12中；在转子3径向的垂直方向设有一条气隙35，所述的气隙35横断转子3的径向，沿转子3轴向延伸适当长度形成一狭长的气隙35，其沿转子3轴向的气隙35长度小于转子3的长度，其沿转子3横向的气隙35宽度视转子3大小而定，通常在数微米至数十微米之间。转子3上下端固定连接的是轴承4和轴伸41，在转子3上端轴伸41上固定设置了随转子3转动的镜面5，位于底座的是位置传感器6。

下面从无气隙转子3在无外力作用处于中心平衡位置与有外力作用处于偏转某角度位置时的磁通量的走向，从而分析在转子3径向的垂直方向设置一气隙35如何使有限转动机构获得一个起力矩平衡作用的恢复力矩。(参见图4a、4b、4c、4d)

图4a是无气隙转子3在无外力作用即未在定子控制线圈绕组21和22中注入电流时处于中心平衡位置的情况，其中11和12是一对由高导磁率的合金材料制成的定子，在定子11和12上端和下端交接处设有A B两块永磁体13和14，在定子11和12上设有控制线圈绕组21和22，定子11和12的连接提供了两对对称的极靴15与16和17与18，并且形成一个圆，转子3与该圆同心地可转动地设置在其中，并与定子3之间存在间距甚小的气隙31、32、33、34。由于A永磁体13和B永磁体14是并联连接的，它产生偏置磁通量，在没有外加电流注入定子控制线圈绕组21和22上时，转子3不发生偏转，处在对称的中心位置上。A永磁体13产生的偏置磁通量_A从N极出发，经过极靴15、气隙31、转子3一端、气隙32、极靴16，进入S极；B永磁体14产生的偏置磁通量_B从N端出发，经过极靴18、气隙34、转子3的另一端、气隙33、极靴17，进入S极。而沿转子3径向无磁通量流过。

当外加一电流于定子控制线圈绕组21和22上，使转子3逆时针地偏离对称中心位置一个角度时(见图4b)，气隙的定子11与12和转子3的相对弧形面积有所变化，此时，气隙31和33的磁阻R₁和R₃变小，气隙32和34的磁阻R₂和R₄变大，偏置磁通量_A和_B分成两部分流动，_A分成

和

，_B分成

和 和 从A永磁体和B永磁体的N极出发，分别经过极靴15和18、气隙31和34、转子3弧形端面、气隙32和34、极靴16和17，流入各自永磁体的S极；由于AB永磁体13和14是并联连接的，并且此时气隙31和33的磁阻R₁和R₃比较小，

和

各自从AB永磁体的N极出发后，并联地流经极靴15、气隙31、沿转子3径向流动、再经过气隙33、极靴17，流入各自的永磁体S极。

当转子3偏转到对准极靴15与17时(见图4C)，气隙31和33的磁阻R₁和R₃最小，而气隙32和34的磁阻R₂和R₄最大。AB两永磁体的磁通量_A和_B从N极出发并联地流径极靴15、气隙31、沿转子3径向流过、经过气隙33、极靴17后分别流入各自的永磁体S极，此时转子将被束缚在这种稳态的位置上。

以上分析可以看出，磁通量 和 产生使转子3回到对称的中心位置的磁力矩，而 和 产生使转子偏离中心位置的磁力矩。当在定子控制线圈绕组21和22中注入电流并产生控制磁通量_C，使转子3发生逆时针偏转，_C和转子3因偏转而产生的

和

相叠加，使 和

相应减弱，其结果丧失了力矩平衡(∑M_i＝0)的条件，转子3在控制磁通量_C的磁力矩的作用下就不可能获得某一确定的角位置，而最终进入图4C所示的稳态位置上。但是从以上分析又可知道，只要使偏置磁通量_A和_B的分流即转子3因偏转而产生的

和 保持一定的量使其沿转子3径向流动，同时使 和

保持一定的量，这样永磁体提供的偏置磁通量就能给出充分大的恢复力矩。

于是本实用新型气隙型动铁式转子检流计在转子3径向的垂直方向设置一条有一定宽度的气隙35，它横断转子3径向通路，沿转子3轴向延伸适当长度形成一狭长的气隙35(见图3a、3b、3c)。由于这条狭长的气隙35的磁阻R₅比较大，它较大地减弱了从转子3的径向流过的磁通量

和 ，又保证有较大的

和

磁通量，以提供给有限转动机构足够的恢复力矩，使之获得力矩的平衡。参见图4d，由于气隙35的存在，磁路中磁阻较大，因此磁通量

与

变小，用虚线表示，且

。由于在转子3上设置了气隙35，导致磁路中的磁通量密度减少，为了不降低电机的力矩常数，应适当增加产生控制磁能量的驱动线圈的安匝数。

本实用新型由于采用在转子上设置一条狭长的气隙，使转动机构获得足够的恢复力矩，从而省去了附加的由弹性元件制成的扭力棒，不仅使本实用新型结构简单并运转可靠，极为实用。

Claims (2)

1.一种气隙型动铁式转子检流计，包括：

由高导磁率的合金材料制成的一对定子(11)和(12)；

在一对定子(11)和(12)内各设有一控制线圈绕组(21)和(22)；

在一对定子(11)和(12)内可转动地设置一由高导磁率的合金材料制成的转子(3)；

在转子(3)上下端各接有一轴承(4)和轴伸(41)；

固定设置在转子(3)上端轴承(41)上的镜面(5)；

以及位于底座的位置传感器(6)；

其特征在于，在所述的转子(3)径向的垂直方向设有一条气隙(35)，所述气隙(35)横断转子(3)的径向，沿转子(3)轴向延伸适当长度形成一狭长的气隙(35)。

2.如权利要求1所述的气隙型动铁式转子检流计，其特征在于，所述的设置在转子(3)径向的气隙(35)其沿转子(3)轴向的气隙(35)长度小于转子(3)的长度；其沿转子(3)横向的气隙(35)宽度范围为数微米至数十微米。

Images