一种用悬浮转子的光学转镜制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用悬浮转子的光学转镜，包括：驱动件、转镜及壳体；转镜于真空的壳体内高速旋转；驱动件包括定子及磁力悬浮的转子；转子整体或部分地布置于真空的壳体内；电机定子布置于壳体外；转子通过悬浮轴承装配于壳体内且与壳体的内壁面无接触；转子在悬浮高度上与壳体无接触运行；转子通过悬浮轴承进行径向悬浮及轴向悬浮；转子上安装有转镜。使用磁悬浮式电机带动转镜旋转，且将电机定子放置在真空壳体外侧，避免真空壳体内电机工作发热导致的损坏。由于磁悬浮式电机的转子与轴承没有机械摩擦，因此转速可以达到传统电机的数倍。也因为没有机械摩擦，磁悬浮式电机的电机效率高，更加节能环保。更加节能环保。更加节能环保。

【技术实现步骤摘要】
一种用悬浮转子的光学转镜


[0001]本技术涉及激光高速转镜领域，尤其涉及一种用悬浮转子的光学转镜。

技术介绍

[0002]激光转镜在激光雷达、激光三位测绘、激光打印机、激光照排印刷、激光存储、激光打标、激光显示，激光投影等需要激光工作的装置上应用，但在需要进一步提升上述产品的性能的时候，激光转镜的转速需要极大地提高。然而激光转镜的旋转速度由轴承决定，传统机械轴承的电机的轴承由于存在机械接触，在高速旋转下轴承会被烧毁，因此转速难以得到提升。如专利《超高速铝转镜系统》，公告号CN02151938，该专利记载的现有设计是通过将转镜放置到密闭的真空壳体中，并在真空壳体外部设置传统机械轴承的电机。通过电机带动高速轴承和齿轮等传动件进而控制转镜旋转。传统机械轴承的电机实现转速提升的方式往往是采用类似的齿轮增速结构，能效比很低，且转速提升依旧取决于轴承，转速增高可能导致轴承被烧毁。

技术实现思路

[0003]本技术的技术方案是：提供一种用悬浮转子的光学转镜，解决了：
[0004]1、传统机械轴承的电机由于存在机械摩擦，其能效比低，能源浪费严重。同时，传统机械轴承的噪声大，振动大，不适合需要高精度或者低噪的工作条件。
[0005]2、真空空间没有可用于散热的介质，散热方式通常只能采用辐射的方式进行散热，这会使得磁悬浮电机散热困难，造成电机过热损坏的情况发生。
[0006]为了解决上述问题，本技术使用磁悬浮电机带动转镜旋转，结构包括：驱动件、转镜及壳体。转镜处于壳体环境内，驱动件能够使得转镜产生高速转动。
[0007]具体的，壳体内为一个密闭的真空环境，转镜处于壳体内。转镜同时装配在驱动件上，驱动件包括定子及磁力悬浮的转子，定子包括电机定子及悬浮轴承。在电机定子上嵌绕绕组，在转子上布置磁钢。定子及悬浮轴承作为一个模块，其中悬浮轴承对转子进行悬浮支撑，同时定子与转子进行无接触运行。转子则整体或部分地布置于壳体中，转子驱动转镜在真空的壳体内转动。转子包含转子轴，且转子轴与转子的其他部件可以是一体化加工出来的，也可以是后期通过焊接等方式连接成为一体的。
[0008]本技术的一种方案是：将转子和定子均布置在壳体外，定子通过支架固定，转子则通过悬浮轴承进行支撑，转子与定子匹配运行。转子在悬浮状态下将其一端伸入壳体内，且转镜安装于该端上。转子在伸入壳体中时，需要确保装配要求的同时不能破坏壳体的真空状态。
[0009]本技术的另一种方案是：将转子布置于真空的壳体内，将电机定子布置于壳体外。此布置方式能在保证传动无额外损耗的情况下，避免散热问题。众所周知，传统方案采用传统电机进行驱动，通过传动件伸入密封壳体内，通过传动件对转镜进行驱动。此方式显然存在诸多弊端，例如，传动效果差、转速低、振动大、噪音大等等。而将驱动件也集成到
真空壳体中，这显然是一个不切实际的做法，因为在真空环境中不存在导热介质，电机产生的热量就无从消散，只能积蓄在电机内，电机极容易烧毁。介于上述两种情况，将驱动件中的发热部分设置在真空的壳体外，转动部分置于真空的壳体内，上述问题将会得到全面的解决。
[0010]电机的定、转子之间本来就设置了气隙，若壳体的壁面刚好处于气隙中，同时壳体选用不导磁的材质，可以是非金属材质也可以是不导磁的金属材质，例如铝、铜等等。那么，电机的定子与电机的转子之间仍然能够保持相互的磁场作用。
[0011]基于上述的设计，转子为了能够高速转动，需要避免其轴端侧的摩擦。因此，转子通过悬浮轴承悬浮于壳体内，磁悬浮轴承对转子提供悬浮力，确保转子处于悬浮状态。使得转子与壳体的内壁面无接触，转子在悬浮高度上与定子产生无接触运行。故，转子与轴承没有机械接触，转子的理论最大转速取决于材料本身的强度，此时转子的转速远超传统转子的速度。
[0012]具体的，转子通过悬浮轴承进行悬浮支撑，悬浮轴承可以是径向轴向一体化磁悬浮轴承，也可以是单独的径向悬浮轴承及单独的轴向悬浮轴承。
[0013]优选的是，转子通过径向悬浮轴承及轴向悬浮轴承分别进行轴向悬浮及径向悬浮。
[0014]转子在悬浮轴承作用下可以实现无机械接触式的高速转动，不仅提高了转速，而且不会产生过多热量。
[0015]优选的是，转子上安装有转镜，转镜包括镜壳和镜片，镜片固定安装于镜壳内，镜壳安装于转子上。
[0016]优选的是，转子包括转子轴和永磁体；永磁体通过磁钢支架装配于转子轴上。
[0017]优选的是，转镜通过其镜壳套装于转子轴上来实现装配。
[0018]优选的是，转子轴为中空轴体，转镜通过其镜壳与转子轴过盈配合来实现装配。
[0019]优选的是，径向悬浮轴承及轴向悬浮轴承布置于壳体内，径向悬浮轴承对转子进行径向方向的悬浮支撑；轴向悬浮轴承对转子进行轴向方向的悬浮支撑。
[0020]优选的是，径向悬浮轴承及轴向悬浮轴承布置于壳体外，径向悬浮轴承对转子进行径向方向的悬浮支撑；轴向悬浮轴承对转子进行轴向方向的悬浮支撑。
[0021]优选的是，定子通过支架固定于机壳外。
[0022]优选的是，驱动件包括球形转子，转镜布置于球形转子的转子轴内。
[0023]本技术的优点是：使用磁悬浮式电机带动转镜旋转，且将磁悬浮式电机的电机定子放置在真空空间外侧，避免真空空间内电机工作发热导致的损坏。由于磁悬浮式电机的转子与轴承没有机械摩擦，因此转速可以达到传统电机的数倍。也因为没有机械摩擦，磁悬浮式电机的电机效率高，更加节能环保。磁悬浮式电机不需要齿轮增速的机构，因而其体积远小于传统电机，有利于减小转镜系统整机设备的空间。磁悬浮式电机的噪声和振动小，甚至可以做到没有噪声和振动。因此适合在需要高精度或者低噪的工作场合。
附图说明
[0024]下面结合附图及实施例对本技术作进一步描述：
[0025]图1为用悬浮转子的光学转镜原理图；
[0026]图2为转镜安装在中空的磁悬浮式转子内部的原理图；
[0027]图3为中空的球体式转子及转镜配合的原理图；
[0028]图4为转子部分设置在真空壳体外部的采用磁悬浮电机的转镜原理图；
[0029]图5为现有技术中采用传统电机的转镜原理图；
[0030]其中，1、壳体；2、转镜；3、定子；4、转子；41、转子轴；5、磁悬浮电机；6、传动件；7、传统电机。
具体实施方式
[0031]实施例1，如图1所示：
[0032]一种用悬浮转子的光学转镜，结构包括：驱动件、转镜2及壳体1。转镜2处于壳体1环境内，驱动件能够使得转镜产生高速转动。
[0033]壳体1内为一个密闭的真空环境，转镜2处于壳体1内。转镜2同时装配在驱动件上，驱动件包括定子3及磁力悬浮的转子4。定子包括电机定子及悬浮轴承，在电机定子3上嵌绕绕组，在转子4上布置磁钢。转子包含转子轴，且转子轴与转子的其他部件可以是一体化加工出来的，也可以是后期通过焊接等方式连接成为一体的。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用悬浮转子的光学转镜，包括：驱动件、转镜及壳体；驱动件包括定子及磁力悬浮的转子；定子包括电机定子与悬浮轴承；其特征在于：所述转镜装配于所述转子上，所述转子驱动转镜于真空的壳体内旋转；所述电机定子设置于所述壳体外，所述转子通过悬浮轴承进行径向悬浮及轴向悬浮。2.根据权利要求1所述的一种用悬浮转子的光学转镜，其特征在于：所述转子与定子装配后布置于所述壳体的外部；所述转子伸入所述壳体内并驱动所述转镜于真空的壳体内高速旋转。3.根据权利要求1所述的一种用悬浮转子的光学转镜，其特征在于：安装永磁体的所述转子布置于真空的所述壳体内；嵌绕绕组的所述电机定子布置于所述壳体外；所述转子通过悬浮轴承装配于所述壳体内且与所述壳体的内壁面无接触。4.根据权利要求1所述的一种用悬浮转子的光学转镜，其特征在于：所述转镜包括镜壳和镜片，镜片固定安装于所述镜壳内，所述镜壳安装于所述转子上。5.根据权利要求1所述的一种用悬浮转子的光学转镜，其特征在于：所述转镜通过其镜壳套装于转子轴上来实现装配。6.根据权利要求1所述的一种用悬浮转子的光学转镜，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹成科，渠文波，尤志强，
申请(专利权)人：苏州苏磁智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：