[發明專利]正應力電磁驅動的快速偏轉反射鏡作動機構及作動方法

有效

• 申請號: 201711258186.0
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN107907992B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 張豐;徐明龍;田征
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

一種正應力電磁驅動的快速偏轉反射鏡作動機構及作動方法，該作動機構包括鏡面支撐結構、底座以及連接鏡面支撐結構和底座的萬向柔性鉸支撐，還包括固定在鏡面支撐結構和底座之間關于萬向柔性鉸支撐呈對稱分布的四個正應力電磁作動器，四個正應力電磁作動器底部固定在底座上，頂部通過作動桿與桿式位移放大機構連接，桿式位移放大機構與鏡面支撐結構通過直梁型柔性鉸鏈連接；所述四個正應力電磁作動器結構尺寸相同，包括固定鐵芯，永磁鐵，勵磁線圈，運動鐵芯；四個正應力電磁作動器分別通過其桿式位移放大機構與鏡面支撐結構采用直梁型柔性鉸鏈連接；本發明還提供該快速偏轉反射鏡的作動方法，該作動機構具有較高的分辨率，并且還有結構緊湊，響應速度快的特點。

技術領域

本發明涉及光束指向角度調節控制技術領域，具體涉及一種正應力電磁驅動的快速偏轉反射鏡作動機構及作動方法。

背景技術

隨著空間激光通信技術的發展，光束指向角度調節機構在空間激光通信中的應用越來越廣泛，目前大多數的光束指向調節機構按照驅動方式的不同主要分為壓電驅動和音圈電機驅動，壓電驅動的特點是作動頻率高，帶寬范圍大，但是角度調節范圍小，需要位移放大機構來擴大角度調節范圍，并且功耗較高；音圈電機驅動是利用安培力推動鏡面結構，其特點是驅動力大，功耗小，角度調節范圍大，但是受結構支撐剛度的限制，頻帶范圍小，且控制電流隨調節角度范圍的增大而增大，發熱嚴重，影響整體系統性能。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種正應力電磁驅動的快速偏轉反射鏡作動機構及作動方法，該機構結構緊湊，具有較高的頻帶范圍，較大的偏轉角度調節范圍。

為達到以上目的，本發明采用如下技術方案：

一種正應力電磁驅動的快速偏轉反射鏡作動機構，包括鏡面支撐結構6、底座7以及連接鏡面支撐結構6和底座7的萬向柔性鉸支撐16，還包括固定在鏡面支撐結構6和底座7之間關于萬向柔性鉸支撐16呈對稱分布的四個正應力電磁作動器以及固定在鏡面支撐結構6和底座7之間用于檢測鏡面支撐結構6偏轉角度的電容式位移傳感器5，四個正應力電磁作動器分別為第一正應力電磁作動器1、第二正應力電磁作動器2、第三正應力電磁作動器3和第四正應力電磁作動器4，四個正應力電磁作動器底部通過螺栓固定在底座7上，四個正應力電磁作動器頂部通過作動桿10與桿式位移放大機構9連接，桿式位移放大機構9與鏡面支撐結構6通過直梁型柔性鉸鏈8連接。

所述第一正應力電磁作動器1包括C形固定鐵芯11、永磁鐵12、勵磁線圈13和運動鐵芯14；勵磁線圈13纏繞在C形固定鐵芯11的上下兩側，永磁鐵12連接在C形固定鐵芯11中部，運動鐵芯14與永磁鐵12通過硅膠墊片粘連后位于C形固定鐵芯11的開口處，并與C形固定鐵芯11開口處兩端構成氣隙15；所述第二正應力電磁作動器2、第三正應力電磁作動器3和第四正應力電磁作動器4的結構尺寸與第一正應力電磁作動器1相同，所述第一正應力電磁作動器1和第三正應力電磁作動器3關于Y轉動軸對稱并繞X軸轉動，第二正應力電磁作動器2和第四正應力電磁作動器4關于X轉動軸對稱并繞Y軸轉動，所述X轉動軸和Y轉動軸相互垂直并在同一平面內；作動桿10與運動鐵芯14通過橡膠墊塊(17)連接，作動桿10頂部與桿式位移放大機構9連接。

所述運動鐵芯14采用軟磁材料。

所述鏡面支撐結構6、直梁型柔性鉸鏈8、桿式位移放大機構9和作動桿10采用硬鋁合金材料。

所述C形固定鐵芯11嵌于中空矩形外殼內部。