磁阻执行器制造技术

本发明专利技术涉及涉及一种磁阻执行器，包括：可磁化的定子；至少一个线圈，该线圈被设计用于在所述定子中产生磁场；和磁轭，用于使得所述定子的磁通至少部分地闭合，其中，所述磁轭构造成用于往复/翻摆运动的可运动的部件。

Magnetoresistive actuator

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁阻执行器
本专利技术涉及一种磁阻执行器，其包括可磁化的定子、至少一个线圈和磁轭，所述线圈被设计用于在定子中产生磁场，所述磁轭用于使得定子的磁通至少部分地闭合。本专利技术还涉及一种包括磁阻执行器的执行器系统。本专利技术还涉及一种使得磁阻执行器的可运动的部件执行往复/翻摆运动的方法。尽管可应用于任意系统，但本专利技术将针对光学组件的操纵系统予以介绍。
技术介绍
已知的光-机械的往复/翻摆系统，例如可快速控制的反射镜，所谓的faststeeringmirrosFSM，在多种应用中使用。其它已知的操纵系统基于例如由M.Hafez、T.Sidler、R.Salathe、G.Jansen和J.Compter的非专利文献“Designandsimulationsandexperimentalandinvestigationsofacompactsinglemirrortip/tiltlaserscanner”(Mechatronics，第10卷，第741-760页，2000年)已知的洛伦兹致动器，或者基于例如由F.M.Tapos、D.J.Edinger、T.R.Hilby、M.S.Ni、B.C.Holmes和D.M.Stubbs的非专利文献“Highbandwithfaststeeringmirror”(Optomechanics200，ProceedingsofSPIE，第5877卷，2005年)已知的压电执行器。基于洛伦兹致动器的执行器应用在具有大的扫描范围——通常至多两个弧度——、但具有有限的带宽——仅数100Hz——的系统中。而压电执行器应用在具有大带宽——高达数kHz——、但具有较小扫描范围——通常只有几个毫弧度——的系统中。相比于洛伦兹执行器，磁阻执行器具有较高的力密度，而相比于压电执行器具有较大的扫描范围。磁阻执行器在各种不同的应用领域中使用，例如用于可快速控制的反射镜系统的旋转运动。然而这里的缺点是，为了围绕两个轴翻摆，在可运动的部件周围设置了两对不同的执行器，这虽然能够实现可运动的部件的快速的加速，但在整体上明显增大了执行器的安装空间，并且严重地限制了最大可达到的光学(偏转)角度。其它的磁阻执行器例如由M.Boulet的非专利文献“Designofasmallfaststeeringmirrorforairboneandaerospaceapplications”(硕士论文，MassachusettsInstituteofTechnology，2008年)和Y.Long、C.Wang、X.Dai、X.Wei与S.Wang的非专利文献“Modelingandanalysisofanoveltwo-axisrotaryelectromagneticactuatorforfaststeeringmirror”(JournalofMagnetics，第19卷，no.2，第130-139页，2014年)已知。可是，所有这些已知的磁阻执行器同样具有缺点：围绕可运动的部件设置四个不同的执行器或两对执行器，进而明显增大了安装空间，且同时减小了最大可达到的光学(偏转)角度。这最终严重地限制了使用或应用可行性。
技术实现思路
本专利技术的目的因而是，提出一种磁阻执行器，其一方面构造紧凑，另一方面可灵活地使用，而且能实现高带宽和大偏转，同时可靠性高。在一种磁阻执行器的情况下，其中该磁阻执行器包括可磁化的定子、至少一个线圈和磁轭，所述线圈被设计用于在定子中产生磁场，所述磁轭用于使得定子的磁通至少部分地闭合，本专利技术实现上述目的的方式为，所述磁轭构造成用于往复/翻摆运动的可运动的部件。在一种执行器系统的情况下，在其中所述执行器系统包括磁阻执行器，本专利技术按如下方式同样实现了所述目的：该磁阻执行器根据权利要求1至28中任一项来设计，并且至少部分地设置在非磁性的壳体例如铝壳体中。在一种用于执行磁阻执行器的可运动的部件的往复/翻摆运动的方法的情况下，其中，该磁阻执行器包括可磁化的定子、至少一个线圈和磁轭，所述线圈被设计用于在定子中产生磁场，所述磁轭用于使得磁通至少部分地闭合，本专利技术按如下方式同样实现了上述目的：所述磁轭构造成用于往复/翻摆运动的可运动的部件，并且通过对磁场的控制而运动。由此实现的优点之一是，能提供一种极其紧凑的且高度动态的执行器，因为特别是磁轭形成了执行器的基本上外部的封闭件。一种实施方式的另一优点是，可运动的部件具有小的质量，如果可运动的部件——也叫运动件——仅由使得磁回路闭合的磁轭构成；执行器因而具有高带宽。构造成可运动的部件的磁轭的另一优点在于，可运动的部件并非在空间上布置在使得磁回路闭合的磁轭的内部，而是形成执行器的特别是单侧的空间上的封闭件，换句话说，不同于磁轭如上所述那样布置在内部的现有技术，磁轭或可运动的部件基本上布置在外面。由此可以非常充分地利用现有的安装空间，因为不存在例如磁轭或线圈的突出：换句话说，可运动的部件几乎布置在整个执行器的最外面的部位，由此没有执行器的构件突出超过该可运动的部件。另一优点是，相比于定子和线圈，可运动的部件的特别是侧向的覆盖度大：可运动的部件的有效面积与执行器的总直径的之比非常高。术语“可运动的部件”应广义地理解：术语“可运动的部件”的同义术语是术语“运动件”或“转子”。本专利技术意义下的可运动的部件尤其形成磁轭，以便使得磁力线闭合，并且形成或者用作“运动件”或“转子”。可运动的部件尤其不构成芯部。本专利技术的其它特征、优点和优选的实施方式在下面予以介绍或由此公开：有利地，定子具有永磁性的区域。由此可以按简单的方式在定子中产生磁性偏置。有益地，定子横截面沿着至少一个轴构造成E形，其带有两个外部的极靴和一个内部的极靴。相比于通常使用的C形定子，E形定子能实现执行器的较小的总直径。有利地，沿着相互间形成一定角度地布置的两个轴，定子横截面分别构造成E形。由此可以按简单且紧凑的方式实现围绕两个轴相互独立地翻摆。有益地，两轴之间的角度为90°。由此可以实现围绕x轴和y轴翻摆。有益地，至少一个线圈具有线圈轴，该线圈轴基本上垂直于可运动的部件的偏转方向布置，特别地，定子至少部分地布置在线圈中。其优点是在z方向上特别是扁平的构造形式。有利地，E形定子的沿着一个轴线的内部极靴与沿着第二轴线的内部极靴相同。通过这种方式可以实现简单且紧凑的结构。另外，可以利用内部极靴上的一个唯一的永磁性的区域实现在4个外部极靴中的磁性偏置。有利地，永磁性的区域布置在E形定子的内部极靴上。由此可以按简单的方式在定子的全部极靴中都实现磁性偏置。有益地，永磁性的区域布置在使得E形定子的这些极靴连接的区域的过渡区域中。磁性偏置由此可以特别可靠地也传递至其它的极靴。有益地，可运动的部件借助至少一个弯曲部件可运动地布置在磁阻执行器的壳体上。这能实现简单且同时可靠地固定可运动的部件。有利地，弯曲部件具有内部的和外部的区域，以及具有至少两个挂件，其中，两个区域通过至少两个挂件相互连接。由此实现可运动的部件的非常可靠的、却灵活的固定和运动。有益地，至少一个弯曲部件由弹性材料制成，特别是由铍和/或塑料或铝制成。这能实现轻质的可运动的部件，且同时实现对该部件的可靠固定。有利地，可运动的部件直接与至少一个弯曲部件连接，特别是与至少一个弯曲部件的内部区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁阻执行器，包括：可磁化的定子；至少一个线圈，所述至少一个线圈被构造用于在所述定子中产生磁场；和磁轭，用于使得所述定子的磁通至少部分地闭合，其特征在于，所述磁轭被构造成用于往复/翻摆运动的可运动的部件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.10 DE 102017202182.91.一种磁阻执行器，包括：可磁化的定子；至少一个线圈，所述至少一个线圈被构造用于在所述定子中产生磁场；和磁轭，用于使得所述定子的磁通至少部分地闭合，其特征在于，所述磁轭被构造成用于往复/翻摆运动的可运动的部件。2.如权利要求1所述的磁阻执行器，其特征在于，所述定子具有永磁性的区域。3.如权利要求1-2中任一项所述的磁阻执行器，其特征在于，所述定子的横截面沿着至少一个轴构造成E形，且带有两个外部的极靴和一个内部的极靴。4.如权利要求3所述的磁阻执行器，其特征在于，沿着相互间形成确定角度地布置的两个轴，所述定子的横截面分别构造成E形，特别地，两轴之间的角度为90°。5.如权利要求3-4中任一项所述的磁阻执行器，其特征在于，至少一个线圈具有线圈轴，该线圈轴基本上垂直于该可运动的部件的偏转方向布置，特别地，所述定子至少部分地布置在所述线圈中。6.如权利要求4或5所述的磁阻执行器，其特征在于，E形的所述定子的沿着一个轴线的内部极靴与沿着第二轴线的内部极靴相同。7.如权利要求2和3所述的磁阻执行器，其特征在于，所述永磁性的区域布置在E形的所述定子的内部极靴上。8.如权利要求7所述的磁阻执行器，其特征在于，所述永磁性的区域布置在将E形的所述定子的各极靴连接的区域的过渡区域中。9.如权利要求1-8中任一项所述的磁阻执行器，其特征在于，所述可运动的部件借助至少一个弯曲部件可运动地布置在所述磁阻执行器的壳体上。10.如权利要求9所述的磁阻执行器，其特征在于，所述弯曲部件具有内部的和外部的区域，以及具有至少两个挂件，其中，这两个区域通过至少两个挂件相互连接。11.如权利要求9或10所述的磁阻执行器，其特征在于，至少一个所述弯曲部件由铝和/或钛制成。12.如权利要求9-11中任一项所述的磁阻执行器，其特征在于，所述可运动的部件直接与至少一个所述弯曲部件连接，特别是与至少一个所述弯曲部件的内部区域连接。13.如权利要求9-12中任一项所述的磁阻执行器，其特征在于，所述可运动的部件和所述弯曲部件一体地构造。14.如权利要求9-13中任一项所述的磁阻执行器，其特征在于，所述可运动的部件和所述弯曲部件由铁磁性的钢特别是弹簧钢制成。15.如权利要求9-14中任一项所述的磁阻执行器，其特征在于，所述弯曲部件或所述可运动的部件至少部分镜对称地构造。16.如权利要求1-15中任一项所述的磁阻执行器，其特征在于，所述可运动的部件借助特别是球轴承、点轴承形式的至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治·舒特，恩斯特·斯森塞斯，约翰·施拉普，托比亚斯·斯科普夫，
申请(专利权)人：微埃普西龙测量技术有限两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE