[发明专利]一种麦克斯韦力驱动的快速偏摆镜

权利要求书

1.一种麦克斯韦力驱动的快速偏摆镜，其特征在于：包括反射镜（17）、麦克斯韦力作动器、柔性支撑系统、角度检测系统和外框架组件；其中：

所述反射镜（17）固定在上反射镜支架（15）上表面的中心位置；

所述麦克斯韦力作动器包括一个环电枢（13）和四个电磁单元，每个电磁单元包括上铁芯（16）、下铁芯（11）、半环铁芯（3）、永磁体（14）和线圈绕组（7），环电枢（13）被封装在上反射镜支架（15）和下反射镜支架（12）中间，上反射镜支架（15）和下反射镜支架（12）具有四个突起边，用于连接挠性膜片（5），下反射镜支架（12）为传感器（9）提供目标面；永磁体（14）和上铁芯（16）、下铁芯（11）组成“C”型磁路，麦克斯韦力作动器包括四个“C”型磁路，环绕环电枢（13）均布，环电枢（13）与上铁芯（16）、下铁芯（11）之间有空隙，永磁体（14）产生永磁磁通，永磁磁通路径沿着永磁体（14）、上铁芯（16）、下铁芯（11）和环电枢（13）；线圈绕组（7）缠绕在半环铁芯（3）上，用于在气隙中产生偏磁通，在圆周方向上位于相邻的上铁芯（16）和下铁芯（11）之间，线圈绕组（7）分别在半环铁芯（3）中产生交流磁通，沿着环电枢（13）和上铁芯（16）或下铁芯（11）的磁路分布；

所述柔性支撑系统包括挠性膜片（5）和轴向挠性件（8），用于支撑反射镜（17）、上反射镜支架（15）、下反射镜支架（12）和环电枢（13）组成的移动组件，挠性膜片（5）内侧用环氧树脂粘接在移动组件上，四个边被夹持在上反射镜支架（15）和下反射镜支架（12）中间，外侧用螺钉固定在中下框体（4）上，轴向挠性件（8）上端连接到下反射镜支架（12）下端的中心位置，下端紧固在下框体（6）上；通过平衡轴向挠性件和挠性膜片之间的弹性，旋转中心得以固定，从而使光路长度恒定，柔性支撑系统在工作方向上较软，而在非工作方向上刚性较强，挠性膜片材料为不锈钢材质薄片冲压而成；

所述角度检测系统包括传感器（9）和传感器支架（10），四个传感器（9）均布在下反射镜支架（12）的下面，用于实时检测反射镜（17）的转向角度，传感器（9）与下反射镜支架（12）不接触，传感器（9）穿过下框体（6），固定在传感器支架（10）上，传感器支架（10）连接到下框体（6）中；

所述外框架组件分成四个部分，包括上框体（1）、中上框体（2）、中下框体（4）和下框体（6），上框体（1）和中上框体（2）包裹支撑上层的线圈绕组（7）和上铁芯（16），中下框体（4）和下框体（6）包裹支撑上层的线圈绕组（7）、永磁体（14）和下铁芯（11），中下框体（4）支撑挠性膜片（5），下框体（6）支撑轴向挠性件（8）和传感器支架（10）；

所述的环电枢（13）被紧密包裹在上反射镜支架（15）和下反射镜支架（12）中，上反射镜支架（15）和下反射镜支架（12）沿着贴合面对称，填充环电枢（13）内环，壳体的周边在四个位置缩回，以露出用于执行器接口的环电枢（13）的顶面和底面，用一层环氧树脂将环电枢（13），上反射镜支架（15）、下反射镜支架（12）和反射镜（17）彼此粘合；

所述半环铁芯（3）是四分之一的圆环，两头接两个相同的“C”型磁路上，分为上下两层，上层用环氧树脂粘接在两个上铁芯（16）之间，下层粘接在两个下铁芯（11）之间；线圈绕组（7）缠绕在半环铁芯（3）上，线圈绕组（7）选择AWG30铜线，每个线圈绕组（7）分成三组铜线，每组铜线有5股，每股铜线绕4圈，单股线里面包着11支铜导线；

所述的传感器（9）深入快速偏摆镜内部，通过导线连到外部的控制器中，基于裂箍方法设计传感器支架（10），夹持圆柱形的传感器（9）并定位，用螺钉将传感器支架（10）固定在下框体（6）的下部，传感器（9）穿过下框体（6）但不与下框体（6）接触；

所述的偏摆镜的工作过程为：永磁体14的极性，产生的永磁磁通沿“C”型磁路流传播，磁通量跳到顶部间隙，流过环电枢（13），然后跳到底部间隙，到达“ C”形铁芯的下部内部，形成一个永磁磁通环路；因为环电枢（13）与顶部和底部间隙的长度、面积和磁通密度均相等，给线圈绕组（7）通电后，线圈绕组（7）会在半环铁芯（3）上产生具有标称磁通路径的磁场，相对的一组缠绕在半环铁芯3上的线圈绕组7被关闭，无电流，另外一组线圈绕组（7）激发交流磁通，并产生扭矩。

2.根据权利要求1所述的一种麦克斯韦力驱动的快速偏摆镜，其特征在于：所述的传感器（9）是为非接触式位移传感器。