【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于恒星探测光学系统中的微光机电关键器件领域，涉及一种瞬时供电模式的电磁驱动微开关阵列。
技术介绍
1、传统全天时星敏感器光学系统往往采用小视场设计，需要利用转台等伺服机构对视场内的单颗恒星进行跟踪，无法采用多星匹配的方式实现自主天文导航；多视场探测方案由于采用多套小视场望远镜组合的方案，其体积重量较大，难以满足小型化平台的应用需求。
2、视场选通光学成像系统结合了大视场收集多颗恒星和小视场成像探测的优点，同时具备较大视场和较强天空背景光抑制能力，可以在白天亮背景下实现多星探测和星图匹配，具有体积小、重量轻、自主性高等优点，在近地空间全天时星敏感器领域具有广阔的应用前景。视场选通光学成像系统需要使用微开关阵列对不同选通视场进行快速切换，要求微开关阵列具有大单元尺寸、高占空比、高响应速度等特征。
3、已有的电磁驱动微开关阵列(专利申请号：202211289365.1)采用柔性电路板工艺，将加工的线圈挡光片阵列倾斜置于永磁铁阵列中，利用通电线圈在磁场中受力偏转的原理，实现微开关单元的开合，具有大单元尺寸、较高占空比、较快响应速度以及低成本等优点。然而，现有电磁驱动微开关阵列由于其结构特征还存在以下几点不足：1、当某微开关单元要求长时间开启时，需要对该微开关单元持续供电，若驱动电流较大，则将导致微开关单元较大的功耗，严重时甚至会将微开关单元烧毁；2、由于电磁驱动微开关阵列中需要使用永磁铁阵列，且永磁铁阵列中的永磁铁厚度不能太薄，以便提供足够的磁场强度实现通电线圈的偏转，因此，微开关阵列的开口占空比受限
技术实现思路
1、针对现有电磁驱动微开关阵列存在功耗较大、占空比受限以及边缘漏光等问题，本专利技术提出一种瞬时供电模式的电磁驱动微开关阵列。通过增设沉积铁磁性材料薄膜、附加永磁铁以及边缘挡光壁等结构，实现更低功耗、更高占空比以及更好的挡光效果。此外，所需增设的相关结构可通过常规的精密机械加工工艺实现，具有成本低、可靠性高等优点。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、一种瞬时供电模式的电磁驱动微开关阵列，包括：
4、多个微开关单元；
5、永磁铁阵列，用于在微开关单元内产生磁场；
6、附加永磁铁，用于增强微开关单元所处空间的磁场；
7、侧面挡光壁阵列，用于防止微开关单元内的光束进入相邻微开关单元导致相互干扰；
8、加工有线圈阵列的柔性电路板，所述线圈阵列包括多个与微开关单元对应的线圈单元，线圈单元通过加载电流实现在磁场中的偏转，作为微开关单元的挡光片；
9、铁磁性材料薄膜，加工于线圈阵列背面，用于在线圈单元瞬时加电偏转后被永磁铁吸引，在撤电以后维持微开关单元的开启状态；
10、边缘挡光壁阵列，用于遮挡从微开关单元边缘漏出的光；
11、柔性电路板基底，用于固定柔性电路板和整个微开关阵列；
12、所述永磁铁阵列、附加永磁铁和侧面挡光壁阵列共同组成微开关阵列上盖板；在微开关阵列上盖板中，永磁铁阵列和侧面挡光壁阵列构成方形格栅；加工有线圈阵列的柔性电路板、铁磁性材料薄膜、边缘挡光壁阵列以及柔性电路板基底共同组成微开关阵列下底板；加工有边缘挡光壁阵列的柔性电路板基底置于最下方，加工有线圈阵列的柔性电路板平铺于柔性电路板基底之上，且线圈阵列中的线圈单元与边缘挡光壁阵列中的边缘挡光壁单元的位置一一对应，每个线圈单元均能完全贴合的倾斜覆盖于对应的边缘挡光壁单元之上；微开关阵列上盖板盖于微开关阵列下底板上方，且下底板中每个线圈单元和边缘挡光壁单元共同嵌套于微开关阵列上盖板中对应的方形栅格中。
13、进一步地，永磁铁阵列的前后方设置两块附加永磁铁，增强每个线圈单元所处空间的磁场，从而能够减小永磁铁阵列中永磁铁的厚度，提高微开关阵列的开口占空比。
14、进一步地，每个线圈单元上均设置一层铁磁性材料薄膜，使线圈单元通电偏转后能与永磁体阵列吸附在一起，从而无需对线圈单元持续供电维持开启状态，对线圈单元进行反向加电实现线圈单元的关闭。
15、进一步地，柔性电路板基底上设置边缘挡光壁阵列，边缘挡光壁阵列包括多个边缘挡光壁单元，每个边缘挡光壁单元均为三面合围的斜坡结构，斜坡的倾角与线圈单元斜靠于永磁体阵列的倾角相同，使线圈单元关闭时与边缘挡光壁贴合，防止微开关单元的边缘漏光。
16、进一步地，所述附加永磁铁的磁极排列方向与永磁铁阵列的磁极排列方向一致，其厚度根据线圈单元所需磁场大小以及微开关阵列的重量要求进行选取，使其同时满足线圈单元偏转所需的磁场大小和对器件轻量化的需求；附加永磁铁用于补偿永磁铁阵列中较薄永磁铁磁场不足的情况，有助于降低永磁体阵列中永磁体的厚度，提高微开关阵列通光口径的占空比。
17、进一步地，所述铁磁性材料薄膜包括铁、镍、钴，厚度为10μm～20μm，通过化学镀的方法沉积于线圈单元表面或通过压合的方式将铁磁性材料金属箔直接加工于柔性电路板中。铁磁性材料薄膜不仅可以使线圈单元在撤去驱动电流后仍被永磁体阵列吸附，降低线圈单元的功耗，而且可以增加线圈单元的挡光率。
18、进一步地，线圈单元不管是开启还是关闭，均仅需加载瞬时电流，只是加载的瞬时电流的方向相反。
19、进一步地，所述边缘挡光壁加工于柔性电路板基底上，每个边缘挡光壁对应一个线圈单元，在柔性电路板基底上形成边缘挡光壁阵列。
20、进一步地，所述边缘挡光壁由三面挡光壁合围而成，其剖面为一个斜面，斜面的倾角与线圈单元斜靠于永磁体阵列的倾角相同，误差不大于5％。
21、进一步地，加工有微开关阵列的柔性电路板平铺于加工有边缘挡光壁阵列的柔性电路板基底上时，每个微开关单元的挡光片将倾斜地完全覆盖于对应的边缘挡光壁单元上，保证微开关单元的边缘不出现漏光。
22、进一步地，所述边缘挡光壁阵列的壁厚为100μm～300μm，外轮廓尺寸小于微开关阵列上盖板的方形格栅的开口尺寸，使微开关阵列上盖板与微开关阵列下底板在集成过程中，边缘挡光壁阵列嵌套于微开关阵列上盖板的方形格栅中。
23、本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
24、1、本专利技术所述的铁磁性材料薄膜可以使线圈单元由持续供电模式转为瞬时供电模式，既能有效降低线圈单元的功耗，又能避免较长时间的持续供电导致线圈单元的烧毁；
25、2、本专利技术所述的附加永磁铁有利于减小永磁铁阵列中的磁铁厚度，提高微开关阵列通光口径的占空比；
26、3、本专利技术所述的边缘挡光壁可以解决现有技术中微开关单元边缘漏光的问题，且边缘挡光壁的加工及装配工艺成熟，具有成本低、可靠本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种瞬时供电模式的电磁驱动微开关阵列，包括多个微开关单元，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种瞬时供电模式的电磁驱动微开关阵列，其特征在于：永磁铁阵列的前后方设置两块附加永磁铁，增强每个线圈单元所处空间的磁场，从而能够减小永磁铁阵列中永磁铁的厚度，提高微开关阵列的开口占空比。
3.根据权利要求1所述的一种瞬时供电模式的电磁驱动微开关阵列，其特征在于：每个线圈单元上均设置一层铁磁性材料薄膜，使线圈单元通电偏转后能与永磁体阵列吸附在一起，从而无需对线圈单元持续供电维持开启状态，对线圈单元进行反向加电实现线圈单元的关闭。
4.根据权利要求1所述的一种瞬时供电模式的电磁驱动微开关阵列，其特征在于：柔性电路板基底上设置边缘挡光壁阵列，边缘挡光壁阵列包括多个边缘挡光壁单元，每个边缘挡光壁单元均为三面合围的斜坡结构，斜坡的倾角与线圈单元斜靠于永磁体阵列的倾角相同，使线圈单元关闭时与边缘挡光壁贴合，防止微开关单元的边缘漏光。
5.根据权利要求1所述的一种瞬时供电模式的电磁驱动微开关阵列，其特征在于：所述附加永磁铁的磁极排列方向与永磁
6.根据权利要求1所述的一种瞬时供电模式的电磁驱动微开关阵列，其特征在于：所述铁磁性材料薄膜包括铁、镍、钴，厚度为10μm～20μm，通过化学镀的方法沉积于线圈单元表面或通过压合的方式将铁磁性材料金属箔直接加工于柔性电路板中。
7.根据权利要求1所述的一种瞬时供电模式的电磁驱动微开关阵列，其特征在于：线圈单元不管是开启还是关闭，均仅需加载瞬时电流，只是加载的瞬时电流的方向相反。
8.根据权利要求1所述的一种瞬时供电模式的电磁驱动微开关阵列，其特征在于：所述边缘挡光壁加工于柔性电路板基底上，每个边缘挡光壁对应一个线圈单元，在柔性电路板基底上形成边缘挡光壁阵列。
9.根据权利要求1所述的一种瞬时供电模式的电磁驱动微开关阵列，其特征在于：所述边缘挡光壁由三面挡光壁合围而成，其剖面为一个斜面，斜面的倾角与线圈单元斜靠于永磁体阵列的倾角相同，误差不大于5％。
10.根据权利要求1所述的一种瞬时供电模式的电磁驱动微开关阵列，其特征在于：加工有微开关阵列的柔性电路板平铺于加工有边缘挡光壁阵列的柔性电路板基底上时，每个微开关单元的挡光片将倾斜地完全覆盖于对应的边缘挡光壁单元上，保证微开关单元的边缘不出现漏光。
11.根据权利要求1所述的一种瞬时供电模式的电磁驱动微开关阵列，其特征在于：所述边缘挡光壁阵列的壁厚为100μm～300μm，外轮廓尺寸小于微开关阵列上盖板的方形格栅的开口尺寸，使微开关阵列上盖板与微开关阵列下底板在集成过程中，边缘挡光壁阵列嵌套于微开关阵列上盖板的方形格栅中。
...【技术特征摘要】
1.一种瞬时供电模式的电磁驱动微开关阵列，包括多个微开关单元，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种瞬时供电模式的电磁驱动微开关阵列，其特征在于：永磁铁阵列的前后方设置两块附加永磁铁，增强每个线圈单元所处空间的磁场，从而能够减小永磁铁阵列中永磁铁的厚度，提高微开关阵列的开口占空比。
3.根据权利要求1所述的一种瞬时供电模式的电磁驱动微开关阵列，其特征在于：每个线圈单元上均设置一层铁磁性材料薄膜，使线圈单元通电偏转后能与永磁体阵列吸附在一起，从而无需对线圈单元持续供电维持开启状态，对线圈单元进行反向加电实现线圈单元的关闭。
4.根据权利要求1所述的一种瞬时供电模式的电磁驱动微开关阵列，其特征在于：柔性电路板基底上设置边缘挡光壁阵列，边缘挡光壁阵列包括多个边缘挡光壁单元，每个边缘挡光壁单元均为三面合围的斜坡结构，斜坡的倾角与线圈单元斜靠于永磁体阵列的倾角相同，使线圈单元关闭时与边缘挡光壁贴合，防止微开关单元的边缘漏光。
5.根据权利要求1所述的一种瞬时供电模式的电磁驱动微开关阵列，其特征在于：所述附加永磁铁的磁极排列方向与永磁铁阵列的磁极排列方向一致，其厚度根据线圈单元所需磁场大小以及微开关阵列的重量要求进行选取，使其同时满足线圈单元偏转所需的磁场大小和对器件轻量化的需求；附加永磁铁用于补偿永磁铁阵列中较薄永磁铁磁场不足的情况，有助于降低永磁体阵列中永磁体的厚度，提高微开关阵列通光口径的占空比。
6.根据权利要求1所述的一种瞬时供...
【专利技术属性】
技术研发人员：方亮，汪为民，王强，谭述亮，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。