專利名稱：氣隙型動(dòng)鐵式轉(zhuǎn)子檢流計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光掃描器件，尤其涉及氣隙型動(dòng)鐵式轉(zhuǎn)子檢流計(jì)。
在現(xiàn)有的光掃描器件和電傳動(dòng)器件中通常采用一種由美國通用掃描公司出品的動(dòng)鐵式檢流計(jì)(見


圖1)，它由電機(jī)帶動(dòng)鏡面進(jìn)行光掃描，其電機(jī)是一種有限轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)，它的原理如圖4a～4c所示，一雙由高導(dǎo)磁率的合金材料制成的定子(11)和(12)，該對(duì)定子(11)和(12)提供了兩對(duì)對(duì)稱的極靴(15)與(16)和(17)與(1 8)且形成一圓，由高導(dǎo)磁率的合金材料制成的轉(zhuǎn)子3與該圓同心地可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在其中，由永磁體A13和B14產(chǎn)生偏置磁通量，使轉(zhuǎn)子3在當(dāng)定子繞組(21)和(22)中注入電流時(shí)產(chǎn)生控制磁通量的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)。由于電機(jī)以有限轉(zhuǎn)動(dòng)而工作，當(dāng)轉(zhuǎn)子3發(fā)生偏轉(zhuǎn)后，需要有一個(gè)恢復(fù)力矩而獲致力矩平衡，使轉(zhuǎn)子3置于確定的角位置上，為此，在轉(zhuǎn)子3的下端固定連接了一由彈性元件制成的扭力棒6，并用固定座固定之(見
圖1)。由于扭力棒6與轉(zhuǎn)子3的連接是在低溫下進(jìn)行焊接，并且只要該檢流器處于工作狀態(tài)，該扭力棒6便處于不斷扭動(dòng)狀態(tài)，因此扭力棒6與轉(zhuǎn)子3之間的連接點(diǎn)很容易斷，而不能使用。
本實(shí)用新型的目的是提供一個(gè)改進(jìn)的氣隙型動(dòng)鐵式轉(zhuǎn)子檢流計(jì)，它能免去附加的由彈性元件制成的扭力棒，而僅利用永磁體產(chǎn)生的偏置磁通量給出的有限偏轉(zhuǎn)所需的恢復(fù)力矩。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種氣隙型動(dòng)鐵式轉(zhuǎn)子檢流計(jì)，包括由高導(dǎo)磁率的合金材料制成的一對(duì)定子；在這對(duì)定子內(nèi)各設(shè)有一控制線圈組；在這對(duì)定子內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置一由高導(dǎo)磁率的合金材料制成的轉(zhuǎn)子；與轉(zhuǎn)子上下端各接有一軸承和軸伸；固定設(shè)置在轉(zhuǎn)子上端軸伸上的鏡面；以及位于底座的位置傳感器；在所述的轉(zhuǎn)子徑向的垂直方向設(shè)有一條氣隙，所述氣隙橫斷轉(zhuǎn)子的徑向，沿轉(zhuǎn)子軸向延伸，其沿轉(zhuǎn)子軸向的長度小于轉(zhuǎn)子長度，其沿轉(zhuǎn)子橫向的寬度在數(shù)微米至數(shù)十微米范圍。
本實(shí)用新型由于采用在轉(zhuǎn)子徑向的垂直方向設(shè)置一條氣隙的辦法，減少部分磁場能量從轉(zhuǎn)子徑向通過，因此所產(chǎn)生的使偏離對(duì)稱中心位置的磁力矩也因之變小，從而保證一定的磁場能量沿單個(gè)永磁體N極流經(jīng)轉(zhuǎn)子的端面至S極流動(dòng)而產(chǎn)生的使轉(zhuǎn)子回到對(duì)稱中心位置的磁力矩，由此省去附加的由彈性元件制成的扭力棒，并獲得轉(zhuǎn)子正常的偏轉(zhuǎn)工作狀態(tài)。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，從中也可以看出本實(shí)用新型的其他的目的和優(yōu)點(diǎn)。
圖1是現(xiàn)有的使用扭力棒的動(dòng)鐵式檢流計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型氣隙型動(dòng)鐵式轉(zhuǎn)子檢流計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3a是本實(shí)用新型氣隙型動(dòng)鐵式轉(zhuǎn)子檢流計(jì)有氣隙的動(dòng)鐵式轉(zhuǎn)子示意圖。
圖3b是本實(shí)用新型氣隙型動(dòng)鐵式轉(zhuǎn)子檢流計(jì)有氣隙的動(dòng)鐵式轉(zhuǎn)子B-B向橫斷面。
圖3c是本實(shí)用新型氣隙型動(dòng)鐵式轉(zhuǎn)子檢流計(jì)有氣隙的動(dòng)鐵式轉(zhuǎn)子立體示意圖。
圖4a是無氣隙轉(zhuǎn)子在無外力作用轉(zhuǎn)子處于中心平衡位置磁通量的走向。
圖4b是無氣隙轉(zhuǎn)子在有外力作用轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)小角度時(shí)磁通量的走向。
圖4c是無氣隙轉(zhuǎn)子在有外力作用轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)到極靴位置時(shí)磁通量的走向。
圖4d是有氣隙轉(zhuǎn)子在有外力作用轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)某一角位置時(shí)磁通量的走向。
參見圖2、3，這是本實(shí)用新型氣隙型動(dòng)鐵式轉(zhuǎn)子檢流計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖和氣隙轉(zhuǎn)子部分的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖2的11和12是一對(duì)定子疊片，它由高導(dǎo)磁率的合金材料制成，在定子11和12上各設(shè)有一控制線圈繞組21和22；在定子11和12之間設(shè)置一用高導(dǎo)磁率的合金材料制成的轉(zhuǎn)子3，該轉(zhuǎn)子3可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在定子11和12中；在轉(zhuǎn)子3徑向的垂直方向設(shè)有一條氣隙35，所述的氣隙35橫斷轉(zhuǎn)子3的徑向，沿轉(zhuǎn)子3軸向延伸適當(dāng)長度形成一狹長的氣隙35，其沿轉(zhuǎn)子3軸向的氣隙35長度小于轉(zhuǎn)子3的長度，其沿轉(zhuǎn)子3橫向的氣隙35寬度視轉(zhuǎn)子3大小而定，通常在數(shù)微米至數(shù)十微米之間。轉(zhuǎn)子3上下端固定連接的是軸承4和軸伸41，在轉(zhuǎn)子3上端軸伸41上固定設(shè)置了隨轉(zhuǎn)子3轉(zhuǎn)動(dòng)的鏡面5，位于底座的是位置傳感器6。
下面從無氣隙轉(zhuǎn)子3在無外力作用處于中心平衡位置與有外力作用處于偏轉(zhuǎn)某角度位置時(shí)的磁通量的走向，從而分析在轉(zhuǎn)子3徑向的垂直方向設(shè)置一氣隙35如何使有限轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)獲得一個(gè)起力矩平衡作用的恢復(fù)力矩。(參見圖4a、4b、4c、4d)圖4a是無氣隙轉(zhuǎn)子3在無外力作用即未在定子控制線圈繞組21和22中注入電流時(shí)處于中心平衡位置的情況，其中11和12是一對(duì)由高導(dǎo)磁率的合金材料制成的定子，在定子11和12上端和下端交接處設(shè)有A B兩塊永磁體13和14，在定子11和12上設(shè)有控制線圈繞組21和22，定子11和12的連接提供了兩對(duì)對(duì)稱的極靴15與16和17與18，并且形成一個(gè)圓，轉(zhuǎn)子3與該圓同心地可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在其中，并與定子3之間存在間距甚小的氣隙31、32、33、34。由于A永磁體13和B永磁體14是并聯(lián)連接的，它產(chǎn)生偏置磁通量，在沒有外加電流注入定子控制線圈繞組21和22上時(shí)，轉(zhuǎn)子3不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，處在對(duì)稱的中心位置上。A永磁體13產(chǎn)生的偏置磁通量A從N極出發(fā)，經(jīng)過極靴15、氣隙31、轉(zhuǎn)子3一端、氣隙32、極靴16，進(jìn)入S極；B永磁體14產(chǎn)生的偏置磁通量B從N端出發(fā)，經(jīng)過極靴18、氣隙34、轉(zhuǎn)子3的另一端、氣隙33、極靴17，進(jìn)入S極。而沿轉(zhuǎn)子3徑向無磁通量流過。
當(dāng)外加一電流于定子控制線圈繞組21和22上，使轉(zhuǎn)子3逆時(shí)針地偏離對(duì)稱中心位置一個(gè)角度時(shí)(見圖4b)，氣隙的定子11與12和轉(zhuǎn)子3的相對(duì)弧形面積有所變化，此時(shí)，氣隙31和33的磁阻R1和R3變小，氣隙32和34的磁阻R2和R4變大，偏置磁通量A和B分成兩部分流動(dòng)，A分成 和 ，B分成 和 和 從A永磁體和B永磁體的N極出發(fā)，分別經(jīng)過極靴15和18、氣隙31和34、轉(zhuǎn)子3弧形端面、氣隙32和34、極靴16和17，流入各自永磁體的S極；由于AB永磁體13和14是并聯(lián)連接的，并且此時(shí)氣隙31和33的磁阻R1和R3比較小， 和 各自從AB永磁體的N極出發(fā)后，并聯(lián)地流經(jīng)極靴15、氣隙31、沿轉(zhuǎn)子3徑向流動(dòng)、再經(jīng)過氣隙33、極靴17，流入各自的永磁體S極。
當(dāng)轉(zhuǎn)子3偏轉(zhuǎn)到對(duì)準(zhǔn)極靴15與17時(shí)(見圖4C)，氣隙31和33的磁阻R1和R3最小，而氣隙32和34的磁阻R2和R4最大。AB兩永磁體的磁通量A和B從N極出發(fā)并聯(lián)地流徑極靴15、氣隙31、沿轉(zhuǎn)子3徑向流過、經(jīng)過氣隙33、極靴17后分別流入各自的永磁體S極，此時(shí)轉(zhuǎn)子將被束縛在這種穩(wěn)態(tài)的位置上。
以上分析可以看出，磁通量 和 產(chǎn)生使轉(zhuǎn)子3回到對(duì)稱的中心位置的磁力矩，而 和 產(chǎn)生使轉(zhuǎn)子偏離中心位置的磁力矩。當(dāng)在定子控制線圈繞組21和22中注入電流并產(chǎn)生控制磁通量C，使轉(zhuǎn)子3發(fā)生逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，C和轉(zhuǎn)子3因偏轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的 和 相疊加，使 和 相應(yīng)減弱，其結(jié)果喪失了力矩平衡(∑Mi＝0)的條件，轉(zhuǎn)子3在控制磁通量C的磁力矩的作用下就不可能獲得某一確定的角位置，而最終進(jìn)入圖4C所示的穩(wěn)態(tài)位置上。但是從以上分析又可知道，只要使偏置磁通量A和B的分流即轉(zhuǎn)子3因偏轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的 和 保持一定的量使其沿轉(zhuǎn)子3徑向流動(dòng)，同時(shí)使 和 保持一定的量，這樣永磁體提供的偏置磁通量就能給出充分大的恢復(fù)力矩。
于是本實(shí)用新型氣隙型動(dòng)鐵式轉(zhuǎn)子檢流計(jì)在轉(zhuǎn)子3徑向的垂直方向設(shè)置一條有一定寬度的氣隙35，它橫斷轉(zhuǎn)子3徑向通路，沿轉(zhuǎn)子3軸向延伸適當(dāng)長度形成一狹長的氣隙35(見圖3a、3b、3c)。由于這條狹長的氣隙35的磁阻R5比較大，它較大地減弱了從轉(zhuǎn)子3的徑向流過的磁通量 和 ，又保證有較大的 和 磁通量，以提供給有限轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)足夠的恢復(fù)力矩，使之獲得力矩的平衡。參見圖4d，由于氣隙35的存在，磁路中磁阻較大，因此磁通量 與 變小，用虛線表示，且 。由于在轉(zhuǎn)子3上設(shè)置了氣隙35，導(dǎo)致磁路中的磁通量密度減少，為了不降低電機(jī)的力矩常數(shù)，應(yīng)適當(dāng)增加產(chǎn)生控制磁能量的驅(qū)動(dòng)線圈的安匝數(shù)。
本實(shí)用新型由于采用在轉(zhuǎn)子上設(shè)置一條狹長的氣隙，使轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)獲得足夠的恢復(fù)力矩，從而省去了附加的由彈性元件制成的扭力棒，不僅使本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單并運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，極為實(shí)用。
權(quán)利要求1.一種氣隙型動(dòng)鐵式轉(zhuǎn)子檢流計(jì)，包括由高導(dǎo)磁率的合金材料制成的一對(duì)定子(11)和(12)；在一對(duì)定子(11)和(12)內(nèi)各設(shè)有一控制線圈繞組(21)和(22)；在一對(duì)定子(11)和(12)內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置一由高導(dǎo)磁率的合金材料制成的轉(zhuǎn)子(3)；在轉(zhuǎn)子(3)上下端各接有一軸承(4)和軸伸(41)；固定設(shè)置在轉(zhuǎn)子(3)上端軸承(41)上的鏡面(5)；以及位于底座的位置傳感器(6)；其特征在于，在所述的轉(zhuǎn)子(3)徑向的垂直方向設(shè)有一條氣隙(35)，所述氣隙(35)橫斷轉(zhuǎn)子(3)的徑向，沿轉(zhuǎn)子(3)軸向延伸適當(dāng)長度形成一狹長的氣隙(35)。
2.如權(quán)利要求1所述的氣隙型動(dòng)鐵式轉(zhuǎn)子檢流計(jì)，其特征在于，所述的設(shè)置在轉(zhuǎn)子(3)徑向的氣隙(35)其沿轉(zhuǎn)子(3)軸向的氣隙(35)長度小于轉(zhuǎn)子(3)的長度；其沿轉(zhuǎn)子(3)橫向的氣隙(35)寬度范圍為數(shù)微米至數(shù)十微米。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種氣隙轉(zhuǎn)子型動(dòng)鐵式檢流計(jì)，包括一對(duì)定子；定子上設(shè)有控制線圈；定子內(nèi)設(shè)置一轉(zhuǎn)子；轉(zhuǎn)子上下端各接一軸承和軸承；固定設(shè)置在上軸伸上的鏡面；在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向的垂直方向設(shè)有一條氣隙，該氣隙橫斷轉(zhuǎn)子的徑向且沿轉(zhuǎn)子軸向延伸，其長度小于轉(zhuǎn)子長度，其寬度在數(shù)微米至數(shù)十微米間。本實(shí)用新型由于在轉(zhuǎn)子上設(shè)置一條狹長的氣隙，不僅使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)獲得足夠的恢復(fù)力而省去了附加的扭力棒，使結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)動(dòng)可靠、牢度增加，極為實(shí)用。
文檔編號(hào)G02B26/10GK2241890SQ9522487
公開日1996年12月4日 申請(qǐng)日期1995年10月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月31日
發(fā)明者徐惠仁 申請(qǐng)人:徐惠仁