高响应速度的振镜电机及振镜系统的制作方法

本发明涉及光电系统零部件技术领域，具体涉及一种高响应速度的振镜电机及振镜系统。

背景技术：

振镜电机是一种特殊的摆动电机，其基本原理是通电线圈在磁场中产生力矩，但与旋转电机不同，振镜电机的转子只能偏转到一定角度，不能像普通电机的转子一样回转。

振镜电机通常会有不同的结构形式和配置方式。传统上，振镜电机的转子部分为永磁材料，通以直流或交流电，使转子以及其所带动的振镜做摆动运动。目前实际使用的振镜电机一般都采用动铁式结构，转子部分在振镜电机内部，具有铁芯。因此，转子受使用材料的重量及体积形状的制约，振镜电机的响应速度较慢，性能受到制约。

解决以上问题成为当务之急。

技术实现要素：

为解决振镜电机响应速度较慢的技术问题，本发明提供了一种高响应速度的振镜电机及振镜系统。

其技术方案如下：

一种高响应速度的振镜电机及振镜系统，包括：

壳体；

电机轴，其至少一端穿出所述壳体；

转子线圈，其位于壳体中，并套装在电机轴上，用于带动电机轴转动；

其要点在于：

所述转子线圈由无氧铜漆包线绕制成空心杯线圈，该空心杯线圈的中心轴线与电机轴的转动轴线重合，所述壳体的内侧壁上设有若干采用永磁材料制成的磁钢片，各磁钢片沿周向分布在空心杯线圈的周围。

采用以上结构，采用永磁材料制成的磁钢片固定安装在壳体上，不再如传统电机一般转动，而空心杯线圈为一端开口的圆筒形结构，类似杯状，且采用无氧铜漆包线绕制而成，取消了铁芯，因而没有铁损，有效提高了转子线圈的电磁效率，减小了转动惯量，使振镜电机的响应速度显著提高，更易于控制。

作为优选：所述磁钢片呈横截面为扇形的片状结构，所述壳体的侧壁上开设有与对应磁钢片相适应的磁钢片安装孔，各磁钢片分别嵌设在对应的安装孔中，并用胶水固定。采用以上结构，易于装配，牢固可靠。

作为优选：所述壳体包括呈圆筒形的壳体主体以及分别盖合在壳体主体两端的第一端盖和第二端盖，各安装孔沿周向分布在壳体主体上，所述电机轴的一端穿出第一端盖。采用以上结构，易于装配内部的零部件。

作为优选：在所述电机轴上设置有第一轴承和第二轴承，所述空心杯线圈位于第一轴承和第二轴承之间，所述第一轴承支承在第一端盖和电机轴之间，所述第一轴承支承在壳体主体和电机轴之间，所述壳体主体、第二端盖与第二轴承合围形成反馈装置安装腔。采用以上结构，既保证了电机轴转动的同心度，又便于安装反馈装置，同时屏蔽对反馈装置的磁干扰。

作为优选：在所述反馈装置安装腔中设置有pcb板，在该pcb板上设置有用于发光的发光元件和用于感光的光敏元件，所述电机轴靠近第二轴承的一端穿过pcb板后安装有能够遮光的遮光片，该遮光片上开设有若干用于透光的透光孔。采用以上结构，如果遮光片完全遮挡发光元件或光敏元件，光就照不到光敏元件上，电流很小；当遮光片没有遮挡发光元件和光敏元件时，光照能够到光敏元件上，产生光电流；光电流与光照强度成正比，遮光片的旋转位置可以通过输出电压得到，从而实现反馈电机轴(转子线圈)的转动角度。

作为优选：所述发光元件和光敏元件以电机轴作为对称轴线相对设置，所述透光孔有两个，且均为扇形，并以电机轴作为对称轴线相对设置。采用以上结构，大幅提高了反馈电机轴(转子线圈)转动角度的精确度。

作为优选：所述第二端盖的内表面为粗糙表面。采用以上结构，能够实现光的漫反射。

作为优选：所述发光元件为发光二极管，所述光敏元件为光敏二极管或光敏三极管或光敏电阻。采用以上结构，这些光电元件相互配合，能够将被测参数转换成光信号，再将光信号转换为电信号输出，成本低廉，稳定可靠，精确度高。

作为优选：所述磁钢片采用稀土永磁材料制成，所述壳体采用非导磁材料制成，采用以上设计，磁钢片具有高磁能、高剩磁性能，壳体不导磁，使振镜电机具有轻型结构以及较小的转拒，能显著提高振镜电机的响应速度。

一种振镜系统，其要点在于：包括振镜以及上述的高响应速度的振镜电机，所述振镜安装在电机轴的一端，并能够在电机轴的带动下转动。

采用以上结构，振镜系统具有极高的响应速度，更加易于控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

采用以上技术方案的高响应速度的振镜电机及振镜系统，结构新颖，设计巧妙，易于实现，有效提高了转子线圈的电磁效率，减小了转动惯量，使振镜电机的响应速度显著提高，使振镜系统更易于控制。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的竖向剖视图；

图3为本发明的横向剖视图；

图4为遮光片的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1-图3所示，一种高响应速度的振镜电机及振镜系统，其主要包括壳体1、电机轴2、反馈装置、转子线圈3和若干磁钢片4。

请参见图1-图3，壳体1包括壳体主体1a以及分别盖合在壳体主体1a两端的第一端盖1b和第二端盖1c。其中，壳体主体1a整体呈呈圆筒形结构，电机轴2的一端穿出第一端盖1b。

请参见图2，在电机轴2上设置有第一轴承5和第二轴承6，转子线圈3位于第一轴承5和第二轴承6之间，第一轴承5支承在第一端盖1b和电机轴2之间，第二轴承6支承在壳体主体1a和电机轴2之间，壳体主体1a、第二端盖1c与第二轴承6合围形成反馈装置安装腔7，反馈装置设置在反馈装置安装腔7中。

进一步地，第一轴承5与第一端盖1b和电机轴2之间以及第二轴承6与壳体主体1a和电机轴2之间均可以设置波簧，以提供可靠的回转力。

请参见图2和图3，转子线圈3位于壳体1中，并套装在电机轴2上，用于带动电机轴2转动。具体地说，转子线圈3由无氧铜漆包线绕制成空心杯线圈，该空心杯线圈近似呈圆筒形结构，且靠近第一端盖1b的一端开口，靠近第二端盖1c的一端封闭，因此，整体近似空心的杯状结构。并且，空心杯线圈的中心轴线与电机轴2的转动轴线重合。

请参见图1和图3，壳体1的内侧壁上设有若干采用永磁材料制成的磁钢片4，各磁钢片4沿周向分布在空心杯线圈的周围。具体地说，壳体主体1a的侧壁上开设有与对应磁钢片4相适应的磁钢片安装孔1d，各磁钢片4分别嵌设在对应的安装孔1d中，并用胶水固定。

磁钢片4呈横截面为扇形的片状结构，并且，磁钢片4采用稀土永磁材料制成，具有高磁能、高剩磁性能，壳体1采用非导磁材料制成，不导磁，例如壳体1可以采用不锈钢材质制成。二者相互配合，使振镜电机具有轻型结构以及较小的转拒，能显著提高振镜电机的响应速度。

通电时，由于磁钢片4与空心杯线圈相互作用，产生力矩，使空心杯线圈能够电机轴2旋转，当空心杯线圈通以交变电流时，电机轴2将在壳体1内作往复旋转运动。

需要指出的是，磁钢片4的充磁方向为径向充磁，极数为偶数极。

请参见图2和图4，反馈装置主要包括pcb板8、发光元件、光敏元件和遮光片9，为配合反馈装置，第二端盖1c的内表面为粗糙表面，能够进行漫反射。

请参见图1和图2，pcb板8安装在反馈装置安装腔7中，并且，pcb板8具有向外延伸的接线部8a，壳体1上具有与接线部8a相适应的过孔1e，接线部8a向外穿出过孔1e，以便于接线。需要指出的是，可以在pcb板8上安装硅光电池，以进行供电。

用于发光的发光元件和用于感光的光敏元件均设置在pcb板8上，其中，发光元件为发光二极管，光敏元件为光敏二极管或光敏三极管或光敏电阻，以上光电元件相互配合，能够将被测参数转换成光信号，再将光信号转换为电信号输出，且成本低廉，稳定可靠，精确度高。

请参见图2和图4，电机轴2靠近第二轴承6的一端穿过pcb板8后安装有能够遮光的遮光片9，遮光片9固套在电机轴2上，并与电机轴2同步转动。并且，遮光片9上开设有若干用于透光的透光孔9a。具体地说，透光孔9a有两个，且均为扇形，并以电机轴2作为对称轴线相对设置。相应的，发光元件和光敏元件以电机轴2作为对称轴线相对设置。这样的设计大幅提高了反馈电机轴2(转子线圈)转动角度的精确度。

如果遮光片9完全遮挡发光元件或光敏元件，光就照不到光敏元件上，电流很小；当遮光片9没有遮挡发光元件和光敏元件时，光照能够到光敏元件上，产生光电流；光电流与光照强度成正比，遮光片9的旋转位置可以通过输出电压得到，从而实现反馈电机轴2(转子线圈)的转动角度。

请参见图1和图2，一种振镜系统，包括振镜10以及上述高响应速度的振镜电机，振镜10安装在电机轴2的一端，并能够在电机轴2的带动下转动。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。