一种动圈式扫描振镜电机的制作方法

1.本发明涉及一种动圈式扫描振镜电机，能够应用于激光标刻、光学扫描领域的振镜电机。


背景技术：

2.传统的扫描振镜电机通常采用动磁式结构，即转子由永磁体组成，此结构振镜电机转动惯量大，电感大，影响低电机动态响应，另一方面，动磁式振镜电机限制电机极对数，无法满足动态响应高的电机大转矩要求。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种动圈式扫描振镜电机，采用多极对称结构，而且转矩大、转动惯量小，从而提高电机的动态响应。解决了电机动态响应慢问题，提高光学扫描精度。
4.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种动圈式扫描振镜电机，包括：转轴、定子组件、转子组件、第一轴承、弹性波簧和第二轴承；
6.转轴上沿轴向依次套装有弹性波簧、第一轴承、定子组件、第二轴承和测量组件；
7.转轴上加工有两个台阶轴，两个台阶轴分别用于固定第一轴承的轴向位置和第二轴承的轴向位置；
8.转子组件设置在定子组件内部；
9.第一轴承和第二轴承配合使用，使转子组件带动转轴转动；弹性波簧用于对转轴和第一轴承产生轴向预紧力。
10.优选地，定子组件包括：限位器、外磁轭、内磁轭、永磁体和铝块；
11.限位器套装在弹性波簧、第一轴承的外部，限位器与外磁轭的一端固定连接；第一轴承的内圈与转轴接触，第一轴承的外圈与限位器接触；弹性波簧的顶面与第一轴承的外圈端面接触，弹性波簧的底面与限位器接触；
12.内磁轭包括依次连接的圆柱结构和法兰盘结构；
13.永磁体和铝块通过粘接胶依次交替粘接于内磁轭圆柱结构的外壁上；永磁体沿周向阵列；
14.内磁轭法兰盘结构的两端分别连接外磁轭的另一端和读头座；
15.内磁轭套装在第二轴承外部；
16.第二轴承的内圈与转轴接触，第二轴承的外圈与内磁轭的内壁接触。
17.优选地，定子组件还包括：尾罩和压板；
18.尾罩的一端连接内磁轭法兰盘结构的外壁，尾罩的另一端连接压板。
19.优选地，转子组件包括：骨架和线圈；
20.骨架套装在转轴上，套装位置位于内磁轭和限位器之间；
21.骨架位于永磁体和外磁轭之间；
22.骨架的外壁上绕制有多组周向均布的线圈，每组线圈成“回”字形，线圈的个数等于永磁体的个数。
23.优选地，线圈和永磁体个数都是8个。
24.优选地，两相邻线圈中的电流方向相反。
25.优选地，骨架外壁设有多个凸台，两相邻凸台间形成凹槽，线圈置于凸台间的凹槽内，线圈通过环氧树脂胶密封于骨架上。
26.优选地，转子组件还包括：转销；
27.转轴的自由端加工有通孔，转销固定安装在所述通孔内；
28.限位器的端面加工有限位孔，转销的两端位于所述限位孔内，所述限位孔用于限制转销的摆动角度。
29.优选地，转轴上加工有走线孔和走线槽，走线孔和走线槽通过斜孔相连；走线槽和斜孔的轴向总长度小于骨架的轴向长度；
30.线圈引出的安装线依次通过走线槽、斜孔和走线孔从转轴中穿出。
31.优选地，还包括：测量组件；
32.测量组件用于实时监测转轴转动角度。
33.优选地，测量组件包括：光栅座、光栅片、读头和读头座；
34.光栅座套装在转轴上，光栅片设置在光栅座上；
35.读头座固定连接定子组件，读头固定安装在读头座上；
36.读头和光栅片配合使用，实时监测转轴的转动角度。
37.本发明所达到的技术效果是：
38.本发明采用多极永磁体，可以提高电机输出转矩，输出转矩越大，电机在任意位置可以获取越大的角加速度或减速度，可以实现电机扫描动态相应快及稳定性高目的；采用动圈式电机结构，驱动线圈是一组空芯绕组，可以降低电机转动惯量及电感量，且时间常数很小，提高快速性，其次，定子和转子之间无磁滞效应，可提高电机扫描精度。能够保证扫描振镜电机快速、准确、稳定地运行。
附图说明
39.图1为本发明的动圈式扫描振镜电机整体图；
40.图2为本发明的动圈式扫描振镜电机剖面图；
41.图3为本发明的动圈式扫描振镜电机的转子结构图；
42.图4为本发明的动圈式扫描振镜电机的磁钢组件图；
43.图5为本发明的动圈式扫描振镜电机的转子局部结构图。
具体实施方式
44.下面结合附图对本发明作进一步说明。
45.本发明提供了一种动圈式扫描振镜电机，用于激光扫描系统驱动负载，如图1、图2所示，本发明的动圈式扫描振镜电机包括：转轴12、定子组件、转子组件、第一轴承16、弹性波簧19、第二轴承17和测量组件；
46.转轴12上沿轴向依次套装有弹性波簧19、第一轴承16、定子组件、第二轴承17和测
量组件；
47.转轴12上加工有两个台阶轴，两个台阶轴分别用于固定第一轴承16的轴向位置和第二轴承17的轴向位置；
48.转子组件设置在定子组件内部；
49.测量组件用于实时监测转轴12转动角度；
50.第一轴承16和第二轴承17配合使用，使转子组件带动转轴12转动；弹性波簧19用于对转轴12和第一轴承16产生轴向预紧力。
51.测量组件包括：光栅座10、光栅片2、读头8和读头座9；
52.光栅座10套装在转轴12上，光栅片2设置在光栅座10上；光栅片2通过粘接胶粘接于光栅座10上，通过螺母15将光栅座10与光栅片2固定于转轴12上。
53.读头座9固定连接定子组件，读头8固定安装在读头座9上。光栅片2随转轴12同步运动，读头8和光栅片2配合使用，实时监测转轴12的转动角度。
54.初始状态下，读头8的窗口中心对准光栅片2的零位刻线，用于识别电机零位，电机工作过程中，读头8通过光栅片2实时位置识别转子转动角度。
55.安装时光栅片2零位刻线需对准内磁轭4端面设置的刻线，刻线位置在永磁体1端面中心线上，确保光栅片2零位刻线在读头8的窗口中心。
56.参照图2和图4所示，定子组件包括：限位器5、外磁轭3、内磁轭4、永磁体1、铝块11、尾罩6和压板7；
57.限位器5套装在弹性波簧19、第一轴承16的外部，限位器5与外磁轭3的一端通过螺钉固定连接；
58.内磁轭4包括依次连接的圆柱结构和法兰盘结构；
59.永磁体1和铝块11通过粘接胶依次交替粘接于内磁轭4圆柱结构的外壁上；在满足电机使用摆角情况下，永磁体1沿周向阵列，两相邻永磁体1之间设置有铝块11。采用几级结构，即几个永磁体11，永磁体1设置在骨架13和内磁轭4之间，永磁体1的内壁固定在内磁轭4的外壁上，这种结构可以减小漏磁，提高电机使用效率。
60.内磁轭4法兰盘结构的两端分别连接外磁轭3的另一端和读头座9；内磁轭4套装在第二轴承17外部。
61.尾罩6的一端连接内磁轭4法兰盘结构的外壁，尾罩6的另一端连接压板7；尾罩6和压板7用于物理保护测量装置，且避免外界光线影响测量组件的测量精度。
62.参照图2、图3和图5所示，转子组件包括：转销18、骨架13和线圈14；
63.转销18安装于转轴12自由端的通孔内，通过无头螺钉固定，主要用于直观显示电机在一定角度内摆动，转销18采用无磁性不锈钢0cr16ni14，减少磁干扰。
64.骨架13的一端通过粘接胶粘接于转轴12上，骨架13位于永磁体1和外磁轭3之间；骨架13不接触永磁体1、外磁轭3和限位器5。
65.骨架13的外壁上绕制有多组周向均布的线圈14，线圈14通过粘接胶依次粘接于骨架13外圆面。每组线圈成“回”字形，线圈14的个数等于永磁体1的个数；
66.线圈14通过绕线工装进行绕制，几极电机便对应几个线圈，相邻两个线圈14中电流方向相反。
67.骨架13外壁设有多个凸台，两相邻凸台间形成凹槽，线圈14置于凸台间的凹槽内，
用环氧树脂胶将线圈14密封于骨架13上，振镜电机的输出转矩和线圈14的个数直接成正比，增加线圈个数有利于提高输出转矩。
68.骨架13、转轴12相对定子组件中心线转动。
69.转轴12上加工有走线孔和走线槽，走线孔和走线槽通过斜孔相连；走线槽和斜孔的轴向总长度小于骨架13的轴向长度；
70.所述转子组件线圈14中引出的安装线从转轴12中穿出，转轴12开孔长度为47mm，鉴于加工工艺原因，转轴12左端在端面开槽，转轴12右端在中心开孔，两着之间通过斜孔连接，斜孔位于第二轴承17左侧。采用上述结构方式，减少电机安装线直接引出导致在摆动过程中出现可靠性问题，安装线采用硅胶线，减小摆动过程中安装线根部受力，提高电机工作可靠性。
71.第一轴承16的内圈与转轴12接触，第一轴承16的外圈与限位器5接触，弹性波簧19和转轴12上台阶配合用于固定第一轴承16轴向位置并提供预紧力。第一轴承16的外圈与限位器5的内孔间隙配合。
72.弹性波簧19的顶面与第一轴承16的外圈端面接触，弹性波簧19的底面与限位器5接触，弹性波簧19采用平顶弹性波簧，即弹性波簧19两端为平面，保证第一轴承16端面受力均匀。
73.第二轴承17的内圈与转轴12接触，第二轴承17的外圈与内磁轭4的内壁接触。
74.螺母15和光栅座10配合用于固定第二轴承17的轴向位置，从而第二轴承17结合转轴12上的台阶固定转轴12的轴向位置。
75.电机通过控制器加电使线圈14在电磁感应作用下，带动骨架13转动，同时带动转轴12转动，并带动光栅片2在一定角度内以一定频率摆动。第二轴承17的外圈端面采用法兰盘结构，法兰盘与内磁轭4一端的台阶面接触，用于轴向固定。第二轴承17的外圈与内磁轭4的中心孔间隙配合。
76.采用上述结构，转子电感小，因为驱动线圈为一空心绕组，时间常数τ＝l/r很小，有利于提高振镜电机摆动频率，其次，采用多极线圈和多个永磁体，有利于提高电机输出转矩；最后，定子和转子之间无磁滞效应可提高振镜精度。
77.本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
78.本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。