有限轉動機電旋轉式致動器及有限轉動光掃描儀的制作方法
【專利摘要】一種有限轉動機電旋轉式致動器，包括具有大小被設計成容納轉子組件和矩形線圈的開口的定子。轉子組件能夠在有限轉動范圍內通過定子雙向操作。該轉子組件包括輸出軸、兩極磁體和位置傳感器軸，其中，輸出軸和位置傳感器軸均僅僅剛性地附接至所述磁體的一部分。所述轉子組件包括用于允許電線圈穿過的開口。該電線圈在四個側上圍繞磁體延伸并且能夠被激勵以便向轉子提供雙向扭矩。所述致動器制造成本低。還提供了一種有限轉動光掃描儀。
【專利說明】
有限轉動機電旋轉式致動器及有限轉動光掃描儀
技術領域
[0001]本實用新型總體上涉及有限轉動機電旋轉式致動器，特別是在光掃描領域中使用的致動器，以及還涉及有限轉動光掃描儀。
【背景技術】
[0002]有限角度的機電旋轉式致動器已經存在了幾十年。它們使用在各種工業(yè)和消費應用中，但是它們在光掃描領域中尤其有用，其中，光學元件附接至致動器的輸出軸上，然后以振蕩的方式來回地旋轉。
[0003]例如參照圖1所示，通常，為了形成光掃描系統(tǒng)100，將反射鏡103附接至旋轉式致動器101的輸出軸104上。在這個應用中，致動器101/反射鏡103的組合可以使光束重定向通過一定角度范圍，或重定向照相機的視野，使得其能夠觀察各種目標。
[0004]通常，在光掃描領域中使用的典型機電旋轉式致動器是由磁體、鋼和絕緣“磁體”導線的線圈的某種組合制成的。這些元件已經以各種方式布置，但是，在過去二十年里，最流行的布置方式是使用簡單的兩極轉子磁體和“無齒”定子的設計，這與無槽/無刷直流或交流同步電機類似，不過，該設計具有更簡單的單相線圈布置。
[0005]這些致動器中的轉子典型地由圓柱形磁體106制成，一根或兩根軸104以某種方式或另外的方式附接至該圓柱形磁體上。參照圖2、圖3和圖4，通過舉例示出了幾種已知的轉子組件。
[0006]當這種類型的致動器用于光掃描時，一根軸可以附接至反射鏡，另一根軸能夠與位置傳感器一起操作。該轉子組件典型地通過滾珠軸承支撐在一側或兩側上。
[0007]回顧已知的致動器技術并參照已知的致動器將有助于讀者更好地理解由本實用新型的實施方式所滿足的需求。
[0008]圖5示出了在現(xiàn)有技術的典型傳統(tǒng)光掃描儀中出現(xiàn)的轉子磁體、定子和線圈的布置的截面圖，該定子108基本上為管狀，并且由實心片狀的磁導材料如冷乳鋼制成。對于具有0.120英寸直徑的轉子磁體106，典型的定子管可以具有0.5英寸(約12.7毫米)的外徑和
0.196英寸(大約5毫米)的內徑。線圈由多匝磁體導線構成，且使用環(huán)氧樹脂粘接在定子鋼管的內壁上。線圈的每側形成為圓弧，且如本文中所示在定子108的每側上經常占約90度的圓弧。在轉子磁體106的外壁和線圈的內壁之間典型地具有約0.007英寸的間隙，從而允許磁體自由地旋轉。繼續(xù)參照圖5，線圈區(qū)域標記為“線圈+”109和“線圈-”112，分別表示進入頁面的線匝和從頁面出來的線匝。附圖標記110和111分別表示磁體106的N極和S極。
[0009]圖6示出了圖5中示出的現(xiàn)有技術的傳統(tǒng)光掃描儀中出現(xiàn)的磁場線114，該光掃描儀使用了直徑磁化的實心圓柱形轉子磁體106?？梢钥吹?，磁通線必須橫跨較大的間隙延伸(“跳躍”)以到達定子鋼體。線圈105位于磁體106和定子鋼體之間。當線圈105通電時，在線圈105上和磁體106上都施加洛倫茲力。由于線圈105典型地粘接在定子上且因此保持靜止，所有的力都被傳遞給轉子磁體106。由于力在磁體106的相對側上生成，且力為扭矩的形式，致動器形成扭矩并因此形成運動。
[0010]圖9A示出了一個圓柱形轉子磁體106和線圈繞組117。如圖所示，磁體106基本上位于線圈105“內部”。位于線圈105外部的鋼體沒有在圖中示出。線圈105包括多匝磁體導線。線圈105的長且直的部分被稱為“有效部分”107，因為這是對磁體106貢獻扭矩的部分。線圈105的圓形部分被稱作“端部線匝”116。該端部線匝116無助于扭矩的產生。它們僅用以將線圈115—側上的有效部分連接至線圈115另一側。然而，由電流通過驅動線圈105造成的對驅動線圈的任何加熱也在端部線匝116中存在。因此，雖然端部線匝116無助于扭矩的產生，但是端部線匝卻導致產生熱量、歐姆電阻和電感，所有這些屬性都不利于致動器的整體性能。所以，有動機使端部線匝116盡可能地短，以便最小化這些不利影響。
[0011]舉另一個例子，再次參照圖9A，線圈105顯示具有在頂部部分106T、底部部分106B、左部分106L和右部分106R上完全圍繞磁體106的線圈繞組117。這種線圈布置典型地不用在已知的致動器上，因為如圖9A中圖解示出的端部線匝將防止軸觸及磁體106。而是，參照圖9B所示，端部線匝116必須彎曲繞開(更確切地說，“形成”)。當該端部線匝116以這種方式形成時，這典型地允許軸(附接至磁體106)“穿過”端部線匝116，并引起“孔”有效地形成在線圈中。當然，這意味著“端部線匝”116必須制作成不期望地長，以便形成這樣的“孔”。如后面將在本實用新型的教導中說明的那樣，在本文中通過舉例呈現(xiàn)的致動器中消除了這樣不期望的特征。
[0012]這種傳統(tǒng)致動器布置提供了一些所期望的好處。一個好處是由于線圈沒有完全圍繞封閉鋼芯，使得線圈電感較低。恰恰相反，致動器的整個內部是開放的，只包含轉子磁體，轉子磁體的磁導率與空氣的磁導率差不多相同。另一個好處是轉子通常不具有“優(yōu)選的位置”，這意味著一旦轉子定位，能量就可以從線圈處移除，且轉子將保持在那個位置。對于光掃描應用，這種類型的致動器的性能很好地適用于包括激光打標和一些激光圖形投影的應用。
[0013]然而，雖然這種傳統(tǒng)的致動器結構已經成功地用于光掃描超過二十年了，但是形成線圈并接著將線圈粘接到定子所涉及的成本已經阻止了這種類型的致動器在某些消費級應用中的高度成功，該消費級應用包括購買點展示、3D打印機和某些自動駕駛和輔助駕駛汽車，在這些應用中，低成本是最重要的。
[0014]對于其布置如圖5所示和端部線匝形成為上文如圖9B中所示的這種類型的致動器來說，線圈是制造最難并因此花費最貴的部分，因為理想的是，線圈必須在三個維度纏繞。這種類型的線圈大體上顯示在美國專利4，090，112的圖2a中(部件50)、美國專利5，313，127的圖1中(部件30)、美國專利5，424，632的圖8中(部件75)、以及美國專利6，633，101的圖4中(部件34和42)。雖然一些圖顯示了整齊地形成且具有很好的銅墊的所有獨立線圈線匝，但是人們知道這種線圈繞組典型地沒有這么整齊。由于線圈繞組的三維屬性，各個線匝經常有效地爭奪空間，線匝相互交叉，因此導致電流密度分布不佳以及線圈線匝之間熱量分攤不佳。
[0015]然而，一旦形成線圈，將線圈插入定子中就是下一個挑戰(zhàn)。由于定子壁與線圈繞組緊密靠近，線圈上的絕緣可能會在插入過程期間被刮擦，導致瞬間或潛在的“線圈-殼體短路(Coil-to-case short)”類型的電故障。
[0016]對于這種類型的致動器，另一個困難的制作步驟是將線圈粘接至定子壁。熱導環(huán)氧樹脂經常用于將線圈粘接至定子壁的內部，但是經常在粘接時形成氣泡，導致熱量移除不佳。所需的環(huán)氧樹脂固化時間帶來了另一個挑戰(zhàn)。
[0017]已知的是，由于缺少某一外部角限制元件，這些典型的致動器可以在定子內自由旋轉，并且可以采取任何旋轉位置。然而，對于光掃描應用，這是不期望的，因為這些應用只將反射鏡運行相對有限的角度范圍一一通常不超過40度機械峰間值。此外，當一起使用單一線圈和兩極磁體時，所需的扭矩不在所有的旋轉角度處產生，實際上，在某些角度處根本一點兒也不產生扭矩。由于這些原因，對這種類型的致動器強加外部旋轉限制。很多時候，這種限制是由“止動銷”強加的，該“止動銷”通過其中一個軸驅動，且與外部靜止元件接合。這類止動銷顯示在美國專利5，936，324的圖1中(部件編號32)和美國專利5，424，632的圖2中(部件編號18)。
[0018]當使用止動銷時，軸的軸向長度必定延伸以給止動銷留出空間。在止動銷所在的軸中鉆孔。雖然止動銷很大程度上填充了該孔，但是止動銷沒有完全填滿該孔。因此，較長的軸加上為止動銷所鉆的孔的組合使軸變弱，并且不期望地降低了扭轉模態(tài)和彎曲模態(tài)諧振頻率。
[0019]當將這種類型的傳統(tǒng)致動器用于光掃描應用時，形成、插入和保持線圈所涉及的成本提出了對如何能夠成本低地制作光掃描儀的真正限制，并且這種限制已經阻礙了某些消費級激光掃描應用的推廣。為此，對于機電旋轉式致動器具有明顯的需求，所述機電旋轉式致動器通常提供這種類型的傳統(tǒng)致動器在光掃描應用上的所有好處，同時還具有較低的制造成本。
[0020]再次參照圖7和圖8，在美國專利4，319，823中示出的一種已知的致動器設計用于相機快門應用。在這種致動器中，線圈105是矩形的且圍繞磁體106，軸104使用中間U形構件附接至軸104。遺憾的是，由于僅使用單一軸104的方式且軸104以這種方式附接至磁體106，這種致動器不能用于高性能光掃描應用，尤其是如果那些應用還需要轉子位置信息更是如此。
[0021]上述參考的專利公開包括:US4，090，112,Electrically Damped Oscillat1nMotor(電阻尼振蕩電機)(顯然是第一種“動磁”類型的光掃描儀)；US5，313，127 ,MovingMagnet Motor(動磁電機)(是動磁類型的致動器)；Montagu的US5,424,632 ,Moving MagnetOptical Scanner with Novel Rotor Design(帶有新穎轉子設計的動磁光掃描儀)(是具有止動銷的動磁掃描儀和轉子組件)；Montagu的US5,936,324,Moving Magnet Scanner(動磁掃描儀)(是采用止動銷部件的電機);Stokes的US6,633 ,101 ,Moving magnet TorqueMotor(動磁扭矩電機)(是致動器)；US7，365，464，Brown ,Composite Rotor and OutputShaft for Galvanometer Motor and Method of Manufacture Thereof(用于電流計馬達的復合轉子和輸出軸及其制造方法)(是類似于Montagu的轉子組件方法)；以及Ramon等的US8，569，920,Small Electric Motor(小型電機)(是常用的轉子組件和方法)，這些專利公開通過舉例呈現(xiàn)，其全部內容通過參考并入本文中。
【實用新型內容】
[0022]與本實用新型的教導相一致，有限轉動機電旋轉式致動器可以包括定子、在定子內可雙向操作的轉子組件、以及形狀大體為矩形的單一線圈。電線圈在頂部、底部和兩側上圍繞轉子磁體。
[0023]該轉子組件可以包括輸出軸、直徑磁化的實心圓柱形磁體、和位置傳感器軸。所述輸出軸和位置傳感器軸均包括開口，電線圈可以穿過所述開口，同時仍允許轉子組件旋轉。
[0024]—種有限轉動機電旋轉式致動器，所述致動器包括:定子，所述定子具有大小被設計成用于容納轉子組件和矩形線圈的孔;轉子組件，所述轉子組件能夠在有限轉動范圍內通過所述定子雙向操作，其中，所述轉子組件包括輸出軸、位置傳感器軸、和在輸出軸與位置傳感器軸之間承載的兩極磁體，其中，所述輸出軸和所述位置傳感器軸剛性地附接至所述磁體的外周部分，并且其中，在所述磁體和所述輸出軸之間以及在所述磁體和所述位置傳感器軸之間形成開口，所述開口的大小足夠用于允許電線圈穿過所述開口；電線圈，所述電線圈在所述磁體的四個側部上圍繞所述磁體延伸，其中，所述電線圈能夠被激勵以便向所述轉子提供雙向扭矩；以及電線圈保持器，所述電線圈保持器接收所述電線圈，以便將所述電線圈固定在所述定子的所述孔中。
[0025]—種有限轉動機電旋轉式致動器，所述致動器包括:定子，所述定子具有大小被設計成足夠容納轉子組件和矩形線圈的孔;轉子組件，所述轉子組件能夠在有限轉動范圍內通過所述定子雙向操作，其中，所述轉子組件包括輸出軸、位置傳感器軸、和在所述輸出軸與所述位置傳感器軸之間承載的直徑磁化的圓柱形兩極磁體，其中，所述輸出軸和所述位置傳感器軸剛性地附接至所述磁體的至少外部徑向表面，所述輸出軸具有用于允許電線圈穿過的第一開口，所述位置傳感器軸具有用于允許電線圈穿過的第二開口；以及電線圈，所述電線圈圍繞所述磁體縱向延伸，其中，所述電線圈固定在所述定子的所述孔內，并且其中，所述電線圈能夠被激勵以便向所述轉子提供雙向扭矩。
[0026]—種有限轉動光掃描儀，所述光掃描儀包括:定子，所述定子具有大小被設計成其中足夠容納轉子組件、頂部軸承、底部軸承、矩形線圈和電線圈保持器的孔;轉子組件，所述轉子組件能夠在有限轉動范圍內圍繞縱向軸線在所述孔內雙向操作，其中，所述轉子組件包括輸出軸、位置傳感器軸和固定在所述輸出軸與所述位置傳感器軸之間的直徑磁化的圓柱形兩極磁體，其中，所述輸出軸剛性地附接至所述磁體的第一外周表面且不與所述磁體的接近所述縱向軸線的第一中間部分接觸，所述輸出軸具有用于允許電線圈穿過的第一開口，其中，所述位置傳感器軸剛性地附接至所述磁體的第二外周表面且不與所述磁體的接近所述縱向軸線的第二中間部分接觸，所述位置傳感器軸具有用于允許電線圈穿過的第二開口，并且其中，所述縱向軸線穿過所述第一開口和所述第二開口；以及電線圈，所述電線圈完全圍繞所述磁體縱向延伸并穿過所述第一開口和所述第二開口，其中，所述電線圈固定至所述定子，并且其中，所述電線圈能夠被激勵以便向所述轉子提供雙向扭矩；電線圈保持器，所述電線圈保持器將所述電線圈剛性地固定在定子內的適當位置；以及位置傳感器，所述位置傳感器能夠與所述位置傳感器軸一起操作。
[0027]—種有限轉動機電旋轉式致動器，所述致動器包括:定子，所述定子具有在其中延伸的孔;直徑磁化的圓柱形兩極磁體，所述磁體延伸至所述孔中并且能夠圍繞縱向軸線旋轉，其中，所述磁體限定為具有相對的第一軸向端部和第二軸向端部以及圍繞所述磁體延伸的外周徑向表面;第一軸，所述第一軸通過接近所述磁體的所述第一軸向端部的第一連接件剛性地固定至所述磁體并且能夠圍繞所述縱向軸線旋轉，其中，在所述第一軸的軸向端部和所述磁體的所述第一軸向端部之間形成第一開口；第二軸，所述第二軸通過接近所述第二軸向端部的第二連接件剛性地固定至所述磁體并且能夠圍繞所述縱向軸線旋轉，其中，在所述第二軸的軸向端部和所述磁體的所述第二軸向端部之間形成第二開口；以及矩形環(huán)狀電線圈，所述電線圈固定在所述孔內，其中，所述電線圈在穿過所述縱向軸線的平面內環(huán)繞所述磁體，所述平面穿過所述磁體的相對的第一軸向端部和第二軸向端部以及所述外周徑向表面，其中，所述磁體的外周側與相對的有效線圈部分相互作用，并且其中，所述電線圈的相對的第一端部線匝和第二端部線匝分別被承載在所述第一開口和所述第二開口內，并且其中，通過激勵所述電線圈，提供了所述第一連接件和所述第二連接件在相對的有效線圈部分之間的有限轉動，從而提供所述磁體的有限轉動并向所述第一軸和所述第二軸提供雙向扭矩。
【附圖說明】
[0028]為了充分理解本實用新型，結合示出本實用新型的各種實施方式的附圖參考下面的詳細描述，其中:
[0029]圖1示出了典型光掃描儀，其中，反射鏡放置在致動器軸的端部上。
[0030]圖2示出了如美國專利號5，424，632中描述的一種已知轉子組件，其中，兩個軸端部附接至套筒，轉子磁體包含在該套筒內。
[0031]圖3示出了如美國專利號6，633，101中描述的另一種已知轉子組件，其中，單一軸端部附接至磁體，其中，所述軸端部為完整圓筒形，基本上形成“杯子”，磁體完全插入該“杯子”中。
[0032]圖4示出了又一種已知轉子組件，其中，磁體為管狀，該轉子組件具有穿過其中的孔，實心軸穿過該孔。
[0033]圖5示出了在已知致動器中的轉子磁體、定子鋼體和線圈的設置的布置的橫截面圖。
[0034]圖6不出了在使用直徑磁化的實心圓柱形磁體的情況下圖5不出的布置中的磁場線。
[0035]圖7和圖8示出了如美國專利號4，319，823中描述的已知致動器，該致動器具有磁體和帶有端部線匝的線圈繞組。
[0036]圖9A是圍繞圓柱形磁體以一種所需的方式纏繞以避免形成用于接收軸的端部線匝的線圈的圖解說明。
[0037]圖9B示出了圓柱形轉子磁體和線圈繞組的另一種布置方式，其中，端部線匝被形成為允許磁體和轉子軸穿過。
[0038]圖10示出了根據(jù)本實用新型的教導的致動器的橫截面圖。
[0039]圖11示出了圖10的實施方式的另一橫截面圖，其中，該橫截面圖的平面與圖10相比朝向90度。
[0040]圖12是根據(jù)本實用新型的教導的致動器的分解圖。
[0041]圖13是根據(jù)本實用新型的教導的能夠與圖11的致動器一起操作的轉子組件的圖解說明。
[0042]圖14示出了根據(jù)本實用新型的教導的轉子組件的一個實施方式。
[0043]圖14A是穿過圖14的線14A-14A剖取的局部橫截面圖，通過舉例示出了限制在線圈側之間的區(qū)域內的旋轉范圍。
[0044]圖15示出了由形成轉子組件的方法產生的另一個實施方式。
[0045]圖16A、圖16B和圖16C示出了又一個實施方式，其中，轉子組件包括在每個端部具有槽口或狹槽的磁體以及具有杯形接合的軸。
[0046]圖17A和圖17B示出了在此作為有槽圓柱形線圈保持器實施的線圈保持器的視圖。
[0047]圖18示出了本實用新型中當轉子磁體是直徑磁化的實心圓柱形磁體且線圈保持器是由不是用于有效地形成無槽致動器的磁導材料制成的材料構成時的磁場線。
[0048]圖19示出了本實用新型中當轉子磁體是直徑磁化的實心圓柱形磁體且線圈保持器由用于有效地形成有槽致動器的磁導材料制成的材料構成時在的磁場線。
[0049]相關申請的交互引用
[0050]本申請要求享有申請日為2015年2月6日的美國臨時申請N0.62/112，755的優(yōu)先權，其全部內容通過參考結合到本文中且為共同擁有。
【具體實施方式】
[0051]現(xiàn)在，將在下文中參照附圖更全面地描述本實用新型，在附圖中示出了本實用新型的優(yōu)選實施方式。然而，本實用新型可以許多不同的形式體現(xiàn)，且不應理解為局限于本文中提出的實施方式。相反地，提供這些實施方式使得本公開將是徹底的且完整的并且將充分地將本實用新型的范圍傳達給本領域技術人員。
[0052]首先，參照圖10、圖11和圖12，本實用新型的一個實施方式在此描述為機電有限轉動旋轉式致動器10。致動器10在本文中以舉例的方式描述，其包括致動器本體12，致動器本體12包含定子14，其中，本體可以與定子一體形成。定子14具有在定子中軸向延伸且可以鉆入定子中的鉆孔或孔16，孔足夠大以裝配例如轉子組件18以及矩形線圈20、頂部軸承22、底部軸承24和線圈保持器26。值得注意的是，在一些實施方式中，頂部軸承22或底部軸承24可以具有大于孔16的總尺寸的外徑，因此，孔可以具有更大以容置軸承的部分。如參照圖12進一步示出的，可以采用軸承預加載彈簧28。
[0053]現(xiàn)參照圖13和圖14，在此通過舉例描述的用于實施方式的轉子組件18包括輸出軸
30、磁體32和位置傳感器軸34。輸出軸30剛性地連接至磁體32的一部分，優(yōu)選地主要附接在磁體的外部外周36(8卩，直徑)上。如在此通過舉例描述的，軸30包括從軸的本體部分延伸的連接件31。參照圖14A，連接件31的尺寸被設計成部分地圍繞磁體32的外周表面延伸。位置傳感器軸34也在軸向相對的端部上剛性地連接至磁體32的一部分，優(yōu)選地主要在磁體32的外部外周36上進行附接。如在此通過舉例描述的，軸34包括從軸34的本體部分延伸的連接件35。再次參照圖14A，本領域技術人員應當理解，現(xiàn)在利用本實用新型的教導，連接件35的尺寸被設計成部分圍繞磁體32的外周表面(外周36)延伸，且其大小可以設計為與連接件31一樣，以便用于維持所期望的轉動范圍19。繼續(xù)參照圖14A，轉子組件18能夠在有限轉動范圍19內通過定子14雙向操作且延伸至孔16中。以在此所述的實施方式為例，有限轉動范圍19基本將由連接件31和35的弧長確定，使得軸30和34可以在線圈20的相對側之間旋轉，而無需連接件31和35碰撞線圈的相對側。對于在此參照圖14A示出的實施方式，連接件31在相對的有效線圈部分之間旋轉。雖然參照圖14A通過非限制性的例子示出的連接件31和35形成為單一連續(xù)結構，但是現(xiàn)在利用本實用新型的教導，本領域技術人員將想到將單一連接件31和35形成為多個連接件，其中，在多個連接件內的外連接件限定弧長并因此限定有限轉動范圍19。此外，如再次參照圖11和圖13所示出的，連接件31和35可以包括連接件對。又另外，雖然所期望的是使連接件31和35實質上接觸磁體32的圓柱形外表面時，如在此所描述的實施方式所示出的，但是，本領域技術人員將理解磁體的頂部和底部的一部分可以通過連接件31和35來接觸而不偏離本實用新型的本質和教導。線圈與磁體不接觸，從而避免了與磁體的摩擦接觸。
[0054]在圖13中所示的實施方式中，磁體32是直徑磁化的實心圓柱形兩極磁體。雖然具有多種方式來使用磁體形成轉子，但是直徑磁化的實心圓柱形磁體的使用提供了所期望的好處。一個好處是由磁體產生正弦通量與角度(這里的“角度”是相對于磁體本身的角度)之間的關系曲線。當電流施加于線圈20時，這轉而產生致動器10的大致正弦輸出扭矩與轉子機械角度之間的關系曲線。然而，可以使用其他磁體形狀并依然保持在本實用新型的精神和教導內，其他磁體形狀包括方形和矩形形狀的磁體，只要磁體具有兩極布置使得兩極與矩形線圈20的有效部分重合即可。又舉例來說，再次參照圖10，其示出了與磁體32的N極和S極緊密接近的有效線圈部分20R和20L。
[0055]在光掃描領域中使用的已知致動器中，軸典型地軸向延伸至轉子磁體，從而基本上形成通過磁體軸線的軸的未斷開且連續(xù)的連接。然而，利用在此通過舉例描述的本實用新型的實施方式，轉子組件18提供了用于供線圈20穿過的開口 40、42，繼續(xù)參照圖13和圖14，現(xiàn)參照圖15所示，所述開口穿過每個軸30、34，或者可替代地，如圖16A、圖16B和圖16C中所示，所述開口穿過磁體32中的狹槽44、46。開口 40、42提供了在軸30、34和線圈20之間以及在線圈20和磁體32之間的自由空間。在在此通過舉例描述的實施方式中，所述開口 40、42有助于這樣的事實，即輸出軸30和位置傳感器軸34僅附接至磁體32的一部分，且這種附接在磁體32的外表面32L、32R上，因此，軸期望地不接觸接近轉動縱向軸線33的磁體的頂部表面32T和底部表面32B的中間部分。
[0056]進一步強調，對于在此通過舉例描述的矩形線圈20，參照在此描述的實施方式，清楚并且期望的是，軸30和34的材料沒有接觸在縱向軸線處或附近的磁體32的頂部表面32T和底部表面32B，如再次參照圖14所示。線圈20的端部線匝也在頂部表面和底部表面處不與磁體3 2接觸。與此相反，在現(xiàn)有技術中典型地，結構元件與磁體的軸線相接觸。例如，參照上文所引用的美國專利號4，319，823，U形構件接觸磁體的軸線和整個頂部表面。對于其他眾所周知的致動器，軸典型地與磁體對準且沿著軸線至少部分地穿過磁體。雖然可以不附接傳感器，但是與磁體的接觸將典型地用于對準和樞轉磁體。
[0057]圖16A、圖16B和圖16C示出了根據(jù)本實用新型的教導的用于形成轉子組件18的替換實施方式。在這個實施方式中，磁體32是直徑磁化的圓柱形兩極磁體，其具有切入頂部表面32T和底部表面32B的狹槽44、46。輸出軸30和位置傳感器軸34均在狹槽44、46的外部分處剛性地連接至磁體32。在轉子組件18的這個實施方式中，制作軸30、34相對較容易，其具有簡單杯狀接合區(qū)域。值得注意的是，在這個實施方式中，設置開口40、42供線圈20可以穿過的是磁體32。
[0058]再次參照圖10，可以清楚地看到，在此通過非限制性例子實施為矩形線圈的電線圈20在其頂側、底側、左側和右側上圍繞磁體32。使用上文中創(chuàng)建的術語線圈，線圈20的左偵拉OL和右側20R為“有效部分”，線圈20的頂側20T和底側20B為“端部線匝”。在此通過舉例描述的矩形線圈20能夠被激勵以便向轉子組件18提供雙向扭矩。
[0059]由于兩極磁體32例如與單一電線圈20—起使用，單一電線圈20的有效部分僅位于磁體32的兩側32L和32R上，所以當磁體的N極和S極最接近電線圈的每個有效部分時，出現(xiàn)最大的轉子扭矩輸出，當磁體的N極和S極相對于線圈的有效部分成90度角度時，出現(xiàn)最小的扭矩(基本上為O)，如繼續(xù)參照圖10所示。
[0060]選擇線圈32的內部尺寸以提供圍繞磁體32的間隙48，該間隙在此稱作在磁體和線圈之間的自由空間。間隙48優(yōu)選為制成盡可能的小，因為當該間隙增加時，線圈區(qū)域(可以放置導線線匝以生成扭矩)有效地減少。對于圖10和圖11中所示的致動器10，圍繞磁體32的間隙48—直為約0.006英寸，但是這不應理解為限制。
[0061]選擇線圈20的外部尺寸使之足夠小以裝配到定子的孔16中，并且也足夠小以與開口 40、42合作供線圈穿過，從而最終提供在軸40、42和線圈之間的自由空間。
[0062]繼續(xù)參照圖10和圖11所示，對于輸出軸30和位置傳感器軸34兩者，在軸30、34和線圈20之間以及在線圈和磁體32之間具有提供自由空間的間隙48。這些自由空間通過供線圈20穿過的開口40、42有效地提供，并且允許轉子組件18在有效轉動范圍內自由旋轉。
[0063]舉例來說，供線圈20穿過的開口40、42與電線圈的厚度一起合作限定致動器10的工作角度范圍，因為供線圈穿過的開口必須足夠大以允許線圈穿過且同時還允許轉子組件18旋轉。當供線圈20穿過的開口40、42制作得更大時，轉子組件18能夠旋轉更大的角度范圍。然而，增大供線圈20穿過的開口 40、42的大小還因此減少了與磁體32保持剛性連接的軸材料的量，從而使整個轉子組件18變弱。因此，線圈20的尺寸和供線圈穿過的開口 40、42的大小必須根據(jù)需要進行權衡以實現(xiàn)所期望的致動器10的有限轉動角度和所期望的整個轉子組件18的強度和剛性。
[0064]繼續(xù)參照圖10和圖11，清楚地看到，輸出軸30和位置傳感器軸34主要在兩個位置處附接至磁體32。正如本領域技術人員將理解的那樣，附接區(qū)域的形狀取決于磁體32的形狀(即，如果磁體32是圓柱形的或更立方體形的)。如果磁體32是圓柱形的，那么輸出軸30和位置傳感器軸34優(yōu)選地在匹配的弧形區(qū)域處(主要圍繞磁體的外徑)附接至磁體32。如果磁體32是立方體形的，那么輸出軸30和位置傳感器軸34優(yōu)選地在磁體的兩個平坦側上附接至磁體32。
[0065]典型地，輸出軸30和位置傳感器軸34將使用粘合劑如環(huán)氧樹脂附接至磁體32。在在此所述的實施例中使用的粘合劑的非限制性例子包括厭氧粘合劑和丙烯腈。又例如，再次參照圖11，輸出軸30和位置傳感器軸34兩者主要在磁體的左側32L和右側32R上附接至磁體32。在圖11中，可以看到，輸出軸30和位置傳感器軸34沒有在磁體的后側32RR和前側32F處附接至磁體32。后側32RR和前側32F為供線圈20穿過的開口 40、42所在的地方。雖然輸出軸30和位置傳感器軸34沒有在所有表面上附接至磁體32，但是轉子組件18和組件形成方法對于許多應用足夠穩(wěn)固，包括光掃描應用。實際上，計算機模擬(隨后測試)表明這種構造的轉子剛性與傳統(tǒng)動磁電流計掃描儀一樣是所期望的。
[0066]為了使矩形線圈20如圖10和圖11中所示圍繞磁體32，這限制了致動器10的組裝順序。為了組裝如圖10和圖11中所示的致動器10的轉子組件18，首先將矩形線圈20松弛地圍繞磁體32放置，接著將輸出軸30和位置傳感器軸34附接至磁體(例如，使用環(huán)氧樹脂)。然后，將轉子組件18和線圈20的組合插入定子14的孔16中，并且使用線圈保持器26或線圈保持裝置將線圈20保持就位。
[0067]然而，這可能會使轉子組件18的組裝有些復雜。組裝人員必須在線圈20松弛地就位的同時設法將輸出軸30和位置傳感器軸34軸向固定到磁體32上。必須注意確保在矩形線圈20上沒有粘合劑(如果使用的話)，從而避免妨礙自由轉動。
[0068]可替代地，輸出軸30和位置傳感器軸34可以以其僅附接至磁體32的單一側而非兩側的方式來實施。這顯示在參照圖14和圖15所示的替換實施方式中。在這些情況下，供線圈20穿過的開口 40、42不僅包括在磁體32和線圈之間的自由空間以及在軸30、34和線圈之間的自由空間，還包括完全開放側，通過該完全開放側，線圈可以在輸出軸30和位置傳感器軸34已附接至磁體32之后插入。以非限制性例子來說，圖14示出了一個可行的實施方式，在這個實施方式中，輸出軸30和位置傳感器軸34在相同側上(此處為在附圖中所示的左側32L)附接至磁體32。正因如此，例如，可以完全形成沒有線圈20的轉子組件18，然后矩形線圈20可以從右邊放置到組件18中。另外，圖15示出了另一個可行的實施方式，在這個實施方式中，輸出軸30和位置傳感器軸34在相對側上附接至磁體32。在這種情況下，一旦轉子組件18完全形成，線圈20可以從頂部或底部引入，然后旋轉至所需位置。當然，假設使用相同的粘合劑，在圖14和圖15中所示的轉子組件18可能沒有圖13、圖16A、圖16B和圖16C中所示的轉子組件一樣穩(wěn)固，這是因為與磁體32接觸的軸材料較少。因此，在轉子剛性/強度和組裝的難易/順序之間存在權衡。
[0069]在任何情況下，由于磁體32通過單獨的軸30和34支撐在頂部和底部處，在此描述的轉子組件18的實施方式實現(xiàn)了一定程度的剛性，已經證明該程度的剛性對于光掃描應用是可以接受的，在圖13和圖16A-16C中所示的轉子組件與傳統(tǒng)動磁電流計掃描儀的轉子組件一樣是所期望的，同時還具有相似的慣性。這是與直覺相反的，因為將開口40、42設置在磁體32和每個軸30、34之間將直覺上傾向于降低剛性。該剛性通過確保在磁體32和輸出軸30之間以及磁體和位置傳感器軸34之間的接觸面積的自由量并且通過圍繞磁體的外邊緣將磁體固定至每個軸來保持。剛性的保持還由于每個軸30和34直接固定在磁體32上，而不是使用在每個軸和磁體之間的一些介入元件。如上文參照軸30和34的連接件31和35所描述的，使用磁體的材料可以形成相似的連接件31和35，如再次參照圖16B所示。
[0070]又例如，為了最大化抗疲勞強度同時還不干擾磁體32和線圈20的電路產生的磁通量，輸出軸30和位置傳感器軸34可以由無磁性不銹鋼如等級303制成，但這不意圖作為限制。當轉子剛性不是最重要的問題時，可以使用甚至包括塑料材料如迭爾林(Delrin)、尼龍或聚醚醚酮(PEEK)的其他材料。
[0071]在這個示例性實施方式中，致動器本體12形成為定子14，且為簡單的管狀形狀。為了最大化從致動器10輸出的扭矩，定子14由磁導材料制成。將有效工作的一種可能便宜的材料為冷乳鋼如1018鋼，但是磁性不銹鋼也將有效工作，如416或430。當需要最小化位置磁滯(但是定子材料成本更大)，可以使用Carpenter 49鎳鋼。
[0072]可替代地，定子14可以根本不包括任何磁導材料，例如可以由塑料如迭爾林(Delrin)、尼龍或聚醚醚酮(PEEK)制成。當定子14不包括磁導材料時，致動器10將產生相當小的扭矩，也許少于使用磁透材料時的扭矩的一半。然而，矩形線圈20的電感也將相應地減小，因此，對于某些應用，可能期望用非磁導材料制作定子14。
[0073]此外，矩形線圈20可以使用各種裝置在定子14內保持就位。然而，在圖10和圖12中舉例示出的實施方式中，線圈保持裝置、線圈保持器26實施為有槽圓筒形線圈保持器。這可以是管狀元件，其內徑足夠大以供轉子組件18穿過，其外徑足夠小以裝配到定子14的孔/鉆孔16內。這個管狀元件在直徑相對側上具有至少線圈狹槽50，其足夠供矩形線圈20滑入并保持就位，如參照圖17A和圖17B所示。
[0074]矩形線圈20也可以使用實施為被有效地切成兩半的有槽圓筒形線圈保持器(SP，兩個半圓筒形線圈保持器)的線圈保持裝置在定子14內保持就位。還可以設計將線圈保持就位的其他裝置，同時依然保持在本實用新型的范圍內。
[0075]在一些實施方式中，線圈保持器26可以由非磁導材料如塑料材料(例如，迭爾林(Delrin)、尼龍或聚醚醚酮(PEEK))制成，然而，可以使用許多材料，包括熱導塑料以及非磁導金屬如鋁。值得注意的是，當線圈保持器由導電材料如鋁制成時，渦電流可能會在線圈激勵期間形成在線圈保持裝置中。這些渦電流具有降低表觀電感的作用。然而，由于這種線圈保持裝置將基本上用作電線圈的“短路線匝”，轉子組件轉動也將存在一些阻尼。
[0076]當線圈保持器26由非磁導材料制成時，致動器10基本上為無槽型致動器，電線圈線匝位于磁體和定子內徑之間的氣隙中，因此如果使用相似的磁體，則具有與傳統(tǒng)光掃描儀如圖5和圖6中所示的光掃描儀相似的性能。這里，磁性氣隙15相對較大。假設磁體32為直徑磁化的實心圓柱形磁體，對應于這種構造的磁場線13可以在圖18中見到。
[0077]在一些實施方式中，線圈保持器26可以由磁導材料制成，如用于定子本體12的相同材料(包括1018鋼、416或430不銹鋼或Carpenter 49)。當線圈保持器26由磁導材料制成時，致動器10基本上為有槽型致動器，電線圈線匝不位于磁體32和定子14的內徑之間的氣隙15中。在這種情況下，由于磁性氣隙15的長度減少，扭矩的產生顯著提高。假設磁體32為直徑磁化的實心圓柱形磁體，對應于這種構造的磁場線13可以在圖19中見到。
[0078]如果線圈保持器26的內徑以具有簡單圓形橫截面(除了供線圈裝配穿過所需的狹槽50)的方式實現(xiàn)，那么致動器10將具有朝向轉動角度范圍之外的齒槽效應的強烈趨向。因此，如果線圈保持器由磁導材料制成時，可能需要對線圈保持器的內部橫截面“成型”。再次參照圖17A和圖17B，可以看到這種成型的一個例子。這里，額外狹槽52切入線圈保持器26中。當使用直徑磁化的實心圓柱形磁體時以及當在線圈保持器26上的額外狹槽52與用于保持線圈的那些狹槽50大致一樣寬時，實質上消除了齒槽效應。這些狹槽50和52還在圖19中示出。
[0079]雖然在這個示例性實施方式中，定子14與致動器本體12—體形成且由單一材料制成，但是還可以用疊片來形成定子，使用任何已知的制造技術如沖壓、激光切割或光蝕刻形狀成疊片來進行制造。此外，線圈保持器26還可以與以這種方式制造的定子一體形成，其具有足夠大以供線圈20穿過的狹槽。
[0080]在定子14中的如上所述的鉆孔或這里所述的孔16必須足夠大以允許轉子組件18與矩形線圈20—起裝配。然而，該孔16的尺寸還有效地限定了電線圈20的最大外部尺寸。由于在定子14中的孔16制作得較大，所以具有較大的空間來裝配電線圈20上的更多導電材料(即，銅線線匝)。然而，由于孔16制作得較大且電線圈20也制作得較大，所以與磁體32最遠(且與定子14中的孔壁最近)的那些導線線匝比與磁體32最近的導線線匝的生產率更低。此夕卜，如果定子14由磁導材料制成，增大定子14中的孔16的尺寸還增大了磁體的通量必須跳躍的氣隙(除非使用由磁導材料制成的線圈保持器)。這有效地降低了在磁體和氣隙兩者中的通量密度，電線圈位于氣隙中。
[0081]在圖10至圖14中，位置傳感器軸30與輸出軸34—起使用用于光掃描應用以具有所期望的位置信息。在這樣的情況下，位置傳感器組件54(在此大體再次參照圖15所示)將緊密接近位置傳感器軸使用。參照美國專利號8，508，726(其全部內容通過參考結合在此)，其給出了能夠與在此所述的本實用新型的實施方式一起使用的位置傳感器組件54的例子。然而，當不需要位置信息或從外部收集位置信息時，位置傳感器軸34依然有好處，因為位置傳感器軸幫助支撐磁體32并因此提供了額外的橫向剛性。
[0082]輸出軸30可以承載光學元件，如再次參照圖1所示的反射鏡。光學元件可以包括在光掃描儀中有效使用的反射鏡、棱鏡或過濾器。
[0083]本實用新型的致動器10的一個好處在于，其期望地制造成本更低，且具有潛在的比典型已知致動器更大的電效率。由于線圈20以簡單的矩形形狀進行制作，線圈可以纏繞在普通線圈繞線機上，線圈繞線機允許高度化的銅墊，同時以十分低的成本生產線圈。然后使用有槽圓筒形線圈保持器26將線圈20保持就位，在一些實施方式中，線圈保持器26可以壓配合在適當?shù)奈恢没蛏踔量梢耘c定子14 一體形成而不是使用粘合劑。
[0084]在目前制造的致動器10的一個例子中，性能令人期望地良好，且在目前市場上，基本上與傳統(tǒng)動磁電流計的性能具有競爭優(yōu)勢。在致動器10的這個例子中，致動器本體12和定子14使用單片冷乳鋼1018形成。致動器本體12的外徑為0.5英寸。定子中的孔16為6mm的孔。磁體32由釹鐵硼制成并具有0.120英寸的直徑和0.315英寸的長度。輸出軸30和位置傳感器軸34均具有3mm的直徑且通過頂部軸承22和底部軸承24支撐，頂部軸承22和底部軸承24也具有6_的外徑，因此它們完全配合在定子中的開口內。軸承預加載彈簧28在底部軸承24上施加約6盎司的力，從而保持軸承22和24內部的滾珠被承坐且預加載。矩形線圈20具有
0.132英寸的內徑(與磁體最近)和0.224英寸的外徑(與定子中的開口最近)，并具有0.070英寸的厚度。線圈20具有100匝的AWG#36導線，其提供約4歐姆的線圈電阻。對于這個致動器10，當線圈保持器26由非磁導材料制成時，扭矩常數(shù)為18，000Dyne*CM每安培流經線圈電流。對于致動器10，當線圈保持器26由磁導材料制成并具有0.160英寸的內徑時，扭矩常數(shù)為23，000Dyne*CM每安培流經線圈電流。在輸出軸30和位置傳感器軸34中供線圈20穿過的開口 40、42的大小被設計成使得轉子組件18旋轉30度峰間值機械角度。
[0085]雖然已經在上文中提供了本實用新型的詳細描述和附圖，但是可以理解的是本實用新型的范圍不由詳細描述和附圖限制。此外，利用在前文描述和相關附圖中給出的教導，本領域技術人員將想到本實用新型的許多修改和其他實施方式。因此，可以理解的是本實用新型不局限于所公開的【具體實施方式】。
【主權項】
1.一種有限轉動機電旋轉式致動器，其特征在于，所述致動器包括: 定子，所述定子具有大小被設計成用于容納轉子組件和矩形線圈的孔； 轉子組件，所述轉子組件能夠在有限轉動范圍內通過所述定子雙向操作，其中，所述轉子組件包括輸出軸、位置傳感器軸、和在輸出軸與位置傳感器軸之間承載的兩極磁體，其中，所述輸出軸和所述位置傳感器軸剛性地附接至所述磁體的外周部分，并且其中，在所述磁體和所述輸出軸之間以及在所述磁體和所述位置傳感器軸之間形成開口，所述開口的大小足夠用于允許電線圈穿過所述開口 ； 電線圈，所述電線圈在所述磁體的四個側部上圍繞所述磁體延伸，其中，所述電線圈能夠被激勵以便向所述轉子提供雙向扭矩；以及 電線圈保持器，所述電線圈保持器接收所述電線圈，以便將所述電線圈固定在所述定子的所述孔中。2.根據(jù)權利要求1所述的致動器，其特征在于，所述定子由磁導材料制成。3.根據(jù)權利要求1所述的致動器，其特征在于，所述定子由非磁導材料制成。4.根據(jù)權利要求1所述的致動器，其特征在于，所述定子由冷乳鋼、磁性不銹鋼或鎳鋼制成。5.根據(jù)權利要求1所述的致動器，其特征在于，所述定子由聚甲醛樹脂或合成聚合物制成。6.根據(jù)權利要求1所述的致動器，其特征在于，所述電線圈保持器由非磁導材料制成。7.根據(jù)權利要求1所述的致動器，其特征在于，所述電線圈保持器由磁導材料制成。8.根據(jù)權利要求1所述的致動器，其特征在于，所述電線圈保持器與所述定子一體形成。9.一種有限轉動機電旋轉式致動器，其特征在于，所述致動器包括: 定子，所述定子具有大小被設計成足夠容納轉子組件和矩形線圈的孔； 轉子組件，所述轉子組件能夠在有限轉動范圍內通過所述定子雙向操作，其中，所述轉子組件包括輸出軸、位置傳感器軸、和在所述輸出軸與所述位置傳感器軸之間承載的直徑磁化的圓柱形兩極磁體，其中，所述輸出軸和所述位置傳感器軸剛性地附接至所述磁體的至少外部徑向表面，所述輸出軸具有用于允許電線圈穿過的第一開口，所述位置傳感器軸具有用于允許電線圈穿過的第二開口；以及 電線圈，所述電線圈圍繞所述磁體縱向延伸，其中，所述電線圈固定在所述定子的所述孔內，并且其中，所述電線圈能夠被激勵以便向所述轉子提供雙向扭矩。10.根據(jù)權利要求9所述的致動器，其特征在于，所述定子由磁導材料制成。11.根據(jù)權利要求9所述的致動器，其特征在于，所述定子由非磁導材料制成。12.根據(jù)權利要求9所述的致動器，其特征在于，所述定子由冷乳鋼、磁性不銹鋼或鎳鋼制成。13.根據(jù)權利要求9所述的致動器，其特征在于，所述定子由聚甲醛樹脂或合成聚合物制成。14.根據(jù)權利要求9所述的致動器，其特征在于，所述致動器還包括能夠與所述電線圈一起操作的線圈保持器，其中，所述線圈保持器由非磁導材料制成。15.根據(jù)權利要求9所述的致動器，其特征在于，所述致動器還包括能夠與所述電線圈一起操作的線圈保持器，其中，所述線圈保持器由磁導材料制成。16.根據(jù)權利要求9所述的致動器，其特征在于，所述致動器還包括承載所述電線圈的線圈保持器，其中，所述線圈保持器與所述定子一體形成。17.一種有限轉動光掃描儀，其特征在于，所述光掃描儀包括: 定子，所述定子具有大小被設計成其中足夠容納轉子組件、頂部軸承、底部軸承、矩形線圈和電線圈保持器的孔； 轉子組件，所述轉子組件能夠在有限轉動范圍內圍繞縱向軸線在所述孔內雙向操作，其中，所述轉子組件包括輸出軸、位置傳感器軸和固定在所述輸出軸與所述位置傳感器軸之間的直徑磁化的圓柱形兩極磁體，其中，所述輸出軸剛性地附接至所述磁體的第一外周表面且不與所述磁體的接近所述縱向軸線的第一中間部分接觸，所述輸出軸具有用于允許電線圈穿過的第一開口，其中，所述位置傳感器軸剛性地附接至所述磁體的第二外周表面且不與所述磁體的接近所述縱向軸線的第二中間部分接觸，所述位置傳感器軸具有用于允許電線圈穿過的第二開口，并且其中，所述縱向軸線穿過所述第一開口和所述第二開口 ；以及 電線圈，所述電線圈完全圍繞所述磁體縱向延伸并穿過所述第一開口和所述第二開口，其中，所述電線圈固定至所述定子，并且其中，所述電線圈能夠被激勵以便向所述轉子提供雙向扭矩； 電線圈保持器，所述電線圈保持器將所述電線圈剛性地固定在定子內的適當位置；以及 位置傳感器，所述位置傳感器能夠與所述位置傳感器軸一起操作。18.根據(jù)權利要求17所述的光掃描儀，其特征在于，所述定子由磁導材料制成。19.根據(jù)權利要求17所述的光掃描儀，其特征在于，所述定子由非磁導材料制成。20.根據(jù)權利要求17所述的光掃描儀，其特征在于，所述定子由冷乳鋼、磁性不銹鋼或鎳鋼制成。21.根據(jù)權利要求17所述的光掃描儀，其特征在于，所述定子由聚甲醛樹脂或合成聚合物制成。22.根據(jù)權利要求17所述的光掃描儀，其特征在于，所述電線圈保持器由非磁導材料制成。23.根據(jù)權利要求17所述的光掃描儀，其特征在于，所述電線圈保持器由磁導材料制成。24.根據(jù)權利要求17所述的光掃描儀，其特征在于，所述電線圈保持器與所述定子一體形成。25.一種有限轉動機電旋轉式致動器，其特征在于，所述致動器包括: 定子，所述定子具有在其中延伸的孔； 直徑磁化的圓柱形兩極磁體，所述磁體延伸至所述孔中并且能夠圍繞縱向軸線旋轉，其中，所述磁體限定為具有相對的第一軸向端部和第二軸向端部以及圍繞所述磁體延伸的外周徑向表面； 第一軸，所述第一軸通過接近所述磁體的所述第一軸向端部的第一連接件剛性地固定至所述磁體并且能夠圍繞所述縱向軸線旋轉，其中，在所述第一軸的軸向端部和所述磁體的所述第一軸向端部之間形成第一開口 ； 第二軸，所述第二軸通過接近所述第二軸向端部的第二連接件剛性地固定至所述磁體并且能夠圍繞所述縱向軸線旋轉，其中，在所述第二軸的軸向端部和所述磁體的所述第二軸向端部之間形成第二開口；以及 矩形環(huán)狀電線圈，所述電線圈固定在所述孔內，其中，所述電線圈在穿過所述縱向軸線的平面內環(huán)繞所述磁體，所述平面穿過所述磁體的相對的第一軸向端部和第二軸向端部以及所述外周徑向表面，其中，所述磁體的外周側與相對的有效線圈部分相互作用，并且其中，所述電線圈的相對的第一端部線匝和第二端部線匝分別被承載在所述第一開口和所述第二開口內，并且其中，通過激勵所述電線圈，提供了所述第一連接件和所述第二連接件在相對的有效線圈部分之間的有限轉動，從而提供所述磁體的有限轉動并向所述第一軸和所述第二軸提供雙向扭矩。26.根據(jù)權利要求25所述的致動器，其特征在于，所述第一連接件和所述第二連接件分別從所述第一軸和第二軸的本體延伸并且附接至所述磁體的外表面并粘接地附接至所述磁體的外表面。27.根據(jù)權利要求25所述的致動器，其特征在于，所述第一連接件和所述第二連接件中的至少一個包括多個連接件。28.根據(jù)權利要求25所述的致動器，其特征在于，所述第一開口和所述第二開口提供了在所述第一軸和所述第二軸與所述電線圈之間以及在所述電線圈與所述磁體之間的自由空間。29.根據(jù)權利要求25所述的致動器，其特征在于，在所述電線圈和所述電線圈的內部分之間圍繞所述磁體形成間隙。30.根據(jù)權利要求25所述的致動器，其特征在于，所述第一開口和第二開口形成在所述磁體的相對的第一軸向端部和第二軸向端部內。31.根據(jù)權利要求25所述的致動器，其特征在于，所述致動器還包括線圈保持器，所述線圈保持器能夠與所述定子一起操作，以便將所述電線圈固定至所述定子。32.根據(jù)權利要求31所述的致動器，其特征在于，所述線圈保持器包括管，所述管在所述管的直徑上相對的側上具有足夠用于在其中固定所述電線圈的第一狹槽。33.根據(jù)權利要求32所述的致動器，其特征在于，所述線圈保持器還包括第二狹槽，其中，所述第二狹槽與保持所述電線圈的所述第一狹槽一樣寬，從而減小齒槽效應。34.根據(jù)權利要求25所述的致動器，其特征在于，所述第一連接件和所述第二連接件在所述磁體的相對側上附接至所述磁體。35.根據(jù)權利要求25所述的致動器，其特征在于，所述第一連接件包括附接至所述磁體的多個連接件。
【文檔編號】H02K29/06GK205583974SQ201620112019
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年2月4日
【發(fā)明人】小威廉·R·本納
【申請人】小威廉·R·本納