專利名稱：轉(zhuǎn)子磁體驅(qū)動光學(xué)快門組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁驅(qū)動的光學(xué)快門。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于打開 和關(guān)閉光學(xué)快門的一個或多個葉片的裝置，其中，光學(xué)快門葉片直接連接于 轉(zhuǎn)子磁體。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中有許多電磁驅(qū)動的光學(xué)快門。本領(lǐng)域中典型的現(xiàn)有技術(shù)實例 包括下列美國專利
美國專利No. 4,720,726描述了一種使用驅(qū)動電流脈沖的快門驅(qū)動裝置。 美國專利No. 4,864,346描述了一種使用脈沖而來回驅(qū)動快門的快門驅(qū) 動裝置。
美國專利No. 4,864,347描述了一種快門控制裝置，該裝置使用變化的脈 沖率來改變對快門的驅(qū)動。
美國專利No. 4,984,003描述了一種快門驅(qū)動裝置，該裝置結(jié)合使用了恒 流電路和可變電流電路。
美國專利No. 5,155,521描述了一種快門控制裝置，該裝置使用一系列脈 沖電流元件。
美國專利No. 6,017,156描述了一種快門驅(qū)動裝置，該裝置包括定子和環(huán)
形轉(zhuǎn)子或環(huán)形分檔器。
美國專利No. 6,139,202描述了一種直接連接于快門機(jī)構(gòu)的磁性轉(zhuǎn)子。 美國專利No. 6,903,777描述了一種用于帶有電機(jī)的數(shù)碼相機(jī)的快門，該
快門具有與永磁轉(zhuǎn)子一體的驅(qū)動銷，該驅(qū)動銷與永磁轉(zhuǎn)子的連接方式使得驅(qū)
動銷平行于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸延伸。公開號為2005/0195315的美國專利描述了一種快門驅(qū)動裝置，該裝置 帶有勵磁電磁驅(qū)動線圈，該勵磁電磁驅(qū)動線圈用于在關(guān)閉和打開位置之間驅(qū) 動快門。
但是，大多數(shù)所述現(xiàn)有技術(shù)中，用于驅(qū)動光學(xué)快門的電磁驅(qū)動器都設(shè)置 有螺線管，而螺線管固有地具有非線性力曲線和低能量效率。這導(dǎo)致了高熱 量、高電流損耗、高沖擊(以及驅(qū)動連接磨損)以及對速度/位置/力的控制 較差的缺點。此外，許多現(xiàn)有技術(shù)的布置還包括與驅(qū)動葉片的復(fù)雜連接，這 將會導(dǎo)致更高的成本、更低的可靠性及更低的耐用性，并導(dǎo)致對設(shè)計和布置 的許多幾何結(jié)構(gòu)的限制。因此，盡管上述一些現(xiàn)有技術(shù)的快門驅(qū)動裝置使用 了運動的磁體(即步進(jìn)電機(jī))來驅(qū)動，但沒有任何一個現(xiàn)有技術(shù)提供一種簡 單、耐用的永磁轉(zhuǎn)子直接驅(qū)動系統(tǒng)，基于固有的可靠性、使用壽命長、設(shè)計 靈活性高和低制造成本，該系統(tǒng)固有很多優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明最基本的形式中，使用磁體轉(zhuǎn)子，該磁體轉(zhuǎn)子直接連接于光學(xué) 快門葉片并驅(qū)動該光學(xué)快門葉片旋轉(zhuǎn)，以可選擇地遮蔽光或使得光經(jīng)過所述 快門繼續(xù)傳播。所述轉(zhuǎn)子是具有可選擇的中心孔的圓盤形狀。所述轉(zhuǎn)子穿過 其直徑被磁化并圍繞與其中心軸線同軸的樞轉(zhuǎn)軸承旋轉(zhuǎn)。在所述轉(zhuǎn)子周圍設(shè) 置鐵結(jié)構(gòu)件(定子)，該定子通過一個或多個電磁驅(qū)動線圈的鐵芯導(dǎo)通源自 所述轉(zhuǎn)子的磁通量。所述定子的形狀被設(shè)置成，當(dāng)所述轉(zhuǎn)子在其運動范圍內(nèi) 旋轉(zhuǎn)時，通過所述電磁驅(qū)動線圈芯部的磁通量的大小和方向改變。穿過所述 電磁驅(qū)動線圈的驅(qū)動電流產(chǎn)生了對所述轉(zhuǎn)子的扭矩，以打開或關(guān)閉所述快門 葉片。所述驅(qū)動扭矩基本上與磁通量變化率(轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一度)和穿過所述 線圈的電流成比例。通過用可控制的電流波形驅(qū)動所述電磁驅(qū)動線圈，快門 光圈可以打開或關(guān)閉(快速或慢速)，也可以根據(jù)需要保持打開/關(guān)閉或移動至其間任意位置。
使用類似磁路的步進(jìn)電機(jī)(特別是電表電機(jī)驅(qū)動器)以步進(jìn)移動方式驅(qū) 動轉(zhuǎn)子。但是，在用于雙向、有限沖程驅(qū)動時，所述快門葉片優(yōu)選剛性地連 接于轉(zhuǎn)子(做旋轉(zhuǎn)運動但不必軸向移動)，本發(fā)明(在可與之相比較的這類 電機(jī)的范圍內(nèi))使磁性轉(zhuǎn)子直接驅(qū)動快門葉片的應(yīng)用是新穎且非顯而易見 的。這些特征，單獨使用和/或結(jié)合在本發(fā)明的基本實施方式中，并結(jié)合一側(cè) 軸承支撐、移動擋件、電磁偏壓/鎖定和/或其它優(yōu)選實施方式中描述的改進(jìn)， 使得磁體轉(zhuǎn)子快門驅(qū)動非常簡單、耐用，具有固有的可靠性、長的壽命、設(shè) 計靈活性和低制造成本。


圖1A是本發(fā)明的驅(qū)動系統(tǒng)的基本實施方式的示意圖1B是圖1A所示的本發(fā)明的驅(qū)動系統(tǒng)的基本實施方式的示意圖，電
磁定子和轉(zhuǎn)子沿第一方向產(chǎn)生扭矩；
圖1C是圖1A所示的本發(fā)明的驅(qū)動系統(tǒng)的基本實施方式的示意圖，電 磁定子和轉(zhuǎn)子沿第二方向產(chǎn)生扭矩；
圖1D是使本發(fā)明的驅(qū)動系統(tǒng)位于圖1B所示的位置的電流終止后，本 發(fā)明的驅(qū)動系統(tǒng)的基本實施方式的示意圖，轉(zhuǎn)子上的扭矩為零且只有轉(zhuǎn)子的 磁通保持在定子形成的磁通回路中；
圖1E是使本發(fā)明的驅(qū)動系統(tǒng)位于圖1C所示的位置的電流終止后，本 發(fā)明的驅(qū)動系統(tǒng)的基本實施方式的示意圖，轉(zhuǎn)子上的扭矩為零且只有轉(zhuǎn)子的 磁通保持在定子形成的磁通回路中；
圖2是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的分解示意立體圖，該優(yōu)選的實施方式具 有單獨的快門葉片；
圖3A是本發(fā)明的轉(zhuǎn)子擋板和驅(qū)動轂位于工作位置的立體圖，驅(qū)動轂的
8突片被轉(zhuǎn)子擋板施加第一限制；
圖3B是本發(fā)明的轉(zhuǎn)子擋板和驅(qū)動轂位于工作位置的立體圖，驅(qū)動轂的 突片被轉(zhuǎn)子擋板施加第二限制；
圖4A是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的部分分解示意立體圖，單獨的快門葉 片顯示為連接于具有光圈的光圈擋片，所述快門葉片相對于光圈位于打開位 置；
圖4B是圖4A所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的部分分解示意立體圖， 所述快門葉片相對于光圈位于部分打開位置；
圖4C是圖4A所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的部分分解示意立體圖， 所述快門葉片相對于光圈位于關(guān)閉位置；
圖5A顯示了圖4A所示的實施方式的立體圖和快門位置，快門擋件限 制所述快門葉片的運動；
圖5B顯示了圖4B所示的實施方式的立體圖和快門位置，快門擋件限 制所述快門葉片的運動；
圖5C顯示了圖4C所示的實施方式的立體圖和快門位置，快門擋件限 制所述快門葉片的運動；
圖6A顯示了多葉片快門的第一實施例的部分分解立體圖，快門葉片打 開，快門和轉(zhuǎn)子等間隔地設(shè)置在光圈的相對側(cè)上，如圖所示，該實施方式優(yōu) 選使用月牙形狀快門；
圖6B顯示了多葉片快門的第一實施例的部分分解立體圖，快門葉片關(guān)
閉；
圖7顯示了多葉片快門組件(無快門葉片)的立體圖，快門組件的多個 轉(zhuǎn)子和定子串聯(lián)布置，轉(zhuǎn)子等間隔地圍繞光圈設(shè)置；
圖8A顯示了多葉片快門組件(無快門葉片)的立體圖，快門組件的多 個轉(zhuǎn)子和定子串聯(lián)布置，并具有連接定子和驅(qū)動定子，各對轉(zhuǎn)子等間隔地圍繞光圈設(shè)置；
圖8B顯示了圖8A所示的實施方式的一種快門布置的可能性，3對轉(zhuǎn)子 被3個線圈驅(qū)動，整體的布置使得間隔緊密地嵌入安裝的各葉片對可以搭疊 在轉(zhuǎn)子軸線上；
圖9顯示了一種具有一組快門的實施方式的快門布置的可能性，該組快 門位于光圈的一側(cè)，使每個線圈和嵌入安裝的葉片使用多個轉(zhuǎn)子可以得到另 一種緊湊結(jié)構(gòu)的葉片，該葉片間隔緊密地搭疊；
圖10顯示了一種具有兩組快門的實施方式的快門布置的可能性，該兩 組快門位于光圈的相對側(cè)，使每個線圈和嵌入安裝的葉片使用多個轉(zhuǎn)子可以 得到另一種緊湊結(jié)構(gòu)的葉片，該葉片間隔緊密地搭疊；
圖11顯示了多葉片快門組件(無快門葉片)的立體圖，該組件的多個 轉(zhuǎn)子和定子并聯(lián)設(shè)置；
圖12A顯示了轉(zhuǎn)子轂的立體圖，該轉(zhuǎn)子轂通過套圈連接于轉(zhuǎn)子磁體或轉(zhuǎn) 子磁體組件；
圖12B顯示了圖12A所示組合的側(cè)視圖12C顯示了圖12B所示組合的橫截面圖13顯示了轉(zhuǎn)子轂的立體圖，該轉(zhuǎn)子轂通過轂卡扣件連接于轉(zhuǎn)子磁體 組件的轉(zhuǎn)子磁體；
圖14顯示了直接結(jié)合于轉(zhuǎn)子磁體的快門葉片的立體圖15顯示了具有驅(qū)動突片的快門葉片的立體圖，該驅(qū)動突片用于將葉 片連接至帶有鎖鍵的轉(zhuǎn)子轂；
圖16A顯示了恒定磁阻轉(zhuǎn)子定子組合；
圖16B顯示了可變磁阻轉(zhuǎn)子定子組合；
圖17顯示了一種布置，其中，轉(zhuǎn)子磁體沿軸線偏離定子，在該實施方 式種，自然磁力的吸引將轉(zhuǎn)子拉向定子的中心位置，將轉(zhuǎn)子壓靠在轉(zhuǎn)子的安裝軸承上并因此有助于使轉(zhuǎn)子保持在適當(dāng)位置；
圖18顯示了用于驅(qū)動本發(fā)明的線圈的脈沖電流以及基于所述脈沖電流 的快門加速度；
圖19A顯示了一種交流電(AC)脈沖電流，該電流具有(+ )優(yōu)勢時 間比率，該比率產(chǎn)生扭矩并使快門葉片沿某一方向運動；
圖19B顯示了一種交流電(AC)脈沖電流，該電流具有(一)優(yōu)勢時 間比率，該比率產(chǎn)生扭矩并使快門葉片沿與圖19A所示方向的相反方向運 動。
具體實施例方式
通過參照圖1A、圖1B和圖1C可以更好地理解如本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容中 所述的本發(fā)明的基本原理。在圖1A中，圓柱形轉(zhuǎn)子磁體1定位在定子2的 兩臂的第一極2A和第二極2B之間，轉(zhuǎn)子磁體1能夠繞中心軸線1A旋轉(zhuǎn)并 具有如極化指示箭頭1B所指的極化作用(本說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語 "磁體"專指非電磁體)。轉(zhuǎn)子磁體1的位置(如箭頭1B所示)顯示為初始 位于極2A和極2B之間的中間位置，以顯示由定子2的不同磁極化作用產(chǎn) 生的扭矩。定子2被電磁驅(qū)動線圈3纏繞，使得定子2可以通過極化作用而 作為電磁體使用，該極化作用取決于電磁驅(qū)動線圈3中的電流的方向。
在圖1B中，流過電磁驅(qū)動線圈3的電流的方向如指示箭頭3A所示。 可以看出，這使得定子2被極化，并產(chǎn)生了如磁動勢(MMF)箭頭4所示 的磁動勢，該磁動勢進(jìn)而在轉(zhuǎn)子磁體1上產(chǎn)生扭矩5A。同樣地，當(dāng)流過電 磁驅(qū)動線圈3的電流反向時(如圖1C中電流指示箭頭3A所示)，MMF箭 頭4的方向和轉(zhuǎn)子磁體1上的扭矩5A也反向。而且，當(dāng)電磁驅(qū)動線圈3中 沒有電流通過，且定子2產(chǎn)生穿過磁通回路的恒定磁阻時，轉(zhuǎn)子磁體l將負(fù) 載零扭矩(參見圖1D和圖1E)。因此，通過連接快門和轉(zhuǎn)子磁體1，可以通過改變、停止或反向穿過電磁驅(qū)動線圈3的電流來改變、導(dǎo)向或以類似的 方式保持快門的運動。
圖2顯示了基于前述原理的基本的轉(zhuǎn)子驅(qū)動快門組件。在該圖中，轉(zhuǎn)子 1具有樞軸支座(pivot bearing base) 6，該樞軸支座6設(shè)計為與轉(zhuǎn)子1及轉(zhuǎn) 子1的中心孔1C連接，以允許轉(zhuǎn)子磁體1圍繞其中心軸線1A自由旋轉(zhuǎn)。 優(yōu)選地，定子2以距離稍微沿軸向偏離轉(zhuǎn)子磁體1，以將轉(zhuǎn)子磁體1 緊緊推靠在樞軸支座6上(樞軸支座6起到止推軸承的作用，參見圖17)。 這使得可僅在一側(cè)支承(如附圖所示)。因此，這使得快門葉片8可以直接 連接在轉(zhuǎn)子磁體1的另一側(cè)上。用適當(dāng)?shù)倪B接件將快門葉片8連接至轉(zhuǎn)子磁 體1，將快門葉片8連接至轉(zhuǎn)子磁體1的連接件的外側(cè)可以非常平滑。而且， 由于僅在一側(cè)支撐轉(zhuǎn)子磁體1，因此允許相互搭疊地設(shè)置多個快門葉片，甚 至可以將多個快門葉片搭疊設(shè)置在它們的樞轉(zhuǎn)支點處(即旋轉(zhuǎn)中心)。具體 地可以從下文的多葉片實施方式中看到，這使得葉片設(shè)計具有很大的靈活 性，使得葉片非常簡潔而結(jié)構(gòu)緊湊(任意ID都具有小OD)，這是非常重要 的優(yōu)點。
優(yōu)選的實施方式的另一個基本特征(仍然如圖2所示)是具有葉片驅(qū)動 轂7，該葉片驅(qū)動轂7固定在轉(zhuǎn)子磁體1的頂部，作為轉(zhuǎn)子磁體1和快門葉 片8之間的連接部件。圍繞驅(qū)動轂7的周緣設(shè)置有轉(zhuǎn)子擋板9。該擋板具有 用于限制驅(qū)動轂突片7A的移動限制槽9A，當(dāng)驅(qū)動轂7圍繞軸線1A旋轉(zhuǎn)時， 該限制槽限制突片7A的移動，并因而限制轉(zhuǎn)子磁體1和所述系統(tǒng)中其它部 件的旋轉(zhuǎn)(例如，圖3A和圖3B顯示了通過移動限制槽9A對突片7A旋轉(zhuǎn) 的限制，并且通過突片7A，使這種限制作用在整個系統(tǒng)上)。驅(qū)動轂7還具 有位于其頂部的連接件(例如中心柱或翼7B)，以連接位于快門葉片8上的 互鎖件(例如孔和槽8A)。但是，雖然這種連接產(chǎn)生剛性連接而限制旋轉(zhuǎn)運 動，但這種剛性連接并不必阻礙葉片8遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子1的軸向運動。根據(jù)使用情況，這可能是合乎需要的。如果不需要，可以簡單地通過設(shè)置在葉片8上方 的部件、通過將葉片8連接于轂7而將葉片8保持在其位置上，以及/或通過 其它方式將葉片8固定在其位置上。
圖4A至圖4C顯示了圖2所示的基本的轉(zhuǎn)子驅(qū)動快門組件，該組件連 接有具有光圈IOA的光圈擋片10。在這些附圖顯示的順序中，圖4A顯示了 快門葉片8位于打開位置且光圈IOA暴露在外，圖4B顯示了快門葉片8在 關(guān)閉過程中和/或部分關(guān)閉且光圈IOA部分地暴露在外，圖4C顯示了快門葉 片8位于關(guān)閉位置且光圈IOA完全被遮蔽。接下來，如圖5A至圖5C顯示 的同樣的順序，作為對上文所述的突片7A和移動限制槽9A的移動限制系 統(tǒng)的補充或替代，可以設(shè)置快門擋件ll，當(dāng)快門葉片8在打開位置和關(guān)閉位 置之間擺動時，快門擋件11可以限制快門葉片8的運動。
因此，快門葉片8的旋轉(zhuǎn)可以被機(jī)械擋件限制，該機(jī)械擋件可以直接止 擋葉片(如圖5A至圖5C所示)、轉(zhuǎn)子磁體1和/或止擋連接于轉(zhuǎn)子磁體1的 桿臂(如圖2至圖3B所示)。機(jī)械擋件可以是硬性的(用于快速止擋)以更 快速地止動，可以是韌性/彈性的(用于柔穩(wěn)止擋)而使葉片的回彈更小，且 /或可以提供緩沖柔穩(wěn)止擋(即通過氨基甲酸乙酯或其它具有高應(yīng)力/應(yīng)變遲 滯性的彈性體)以使沖擊磨損更小和/或噪音更低。此外，如下文中更詳細(xì)的 描述，所述定子可以形成為將所述轉(zhuǎn)子磁體拉向擋件(例如，參見圖16B及 下文)。
參見圖6A至圖11，顯示了其它可能的(通常更復(fù)雜的)優(yōu)選實施方式， 可以清楚地看出，根據(jù)本發(fā)明的快門可以使用一個或多個轉(zhuǎn)子1和葉片8， 而且所使用的葉片8可以是多種形狀，這些都取決于封裝空間的限制及成本 和制造的權(quán)衡。同樣地，可以單獨為多個轉(zhuǎn)子磁體1分別提供動力和控制(如 圖4A至圖6B所示)，各轉(zhuǎn)子1可以設(shè)置在由一個或多個線圈3驅(qū)動的串聯(lián) 磁路中(如圖7至圖8B所示)，且/或各轉(zhuǎn)子1可以設(shè)置在由一個或多個線圈驅(qū)動的并聯(lián)磁路中(如圖11所示)。如圖8A和8B所示，多種串聯(lián)布置 還可以具有連接定子21的特征，其中定子21并不被線圈3纏繞。此外，可 以對稱或不對稱地設(shè)置快門葉片8，可以單獨設(shè)置或以組的形式設(shè)置快門葉 片8，而且可以根據(jù)需要和便捷而使用更多布置方式(通常，如圖2至圖11 所示)。因此，本發(fā)明提供了很大的靈活性并允許對轉(zhuǎn)子布置、葉片設(shè)計和 葉片布置做出很多改動。根據(jù)快門的使用，為了達(dá)到最低的成本、最大限度 的緊湊結(jié)構(gòu)和/或最高的能量效率，可以優(yōu)選使用上述任意不同的布置。
通過圖12A至圖15可以進(jìn)一步了解轉(zhuǎn)子1和葉片8的一些連接方式。 圖12A至圖12C顯示了具有驅(qū)動轂7的實施方式，該驅(qū)動轂7具有與位于 轉(zhuǎn)子磁體1頂部的槽1D配合的連接突片7C。穿過中心孔1C的擴(kuò)口套圈30 將所述組件夾緊在一起并延伸至轉(zhuǎn)子1的底部的下方，使得擴(kuò)口套圈30可 以作為樞軸柱上的軸承?？蛇x擇地，為代替擴(kuò)口套圈30，可以將轉(zhuǎn)子l插入 模塑到驅(qū)動轂7中。同樣地，可以使用穿過所有部分的軸來支撐轉(zhuǎn)子1、轂 7和葉片8，該軸的兩端都帶有軸承套(但是，這種可選擇的方式不能使間 隔緊密的葉片8搭疊在轉(zhuǎn)子軸線1A上，喪失了本發(fā)明的一些有益之處)。圖 13和圖14也顯示了其它的可能性，圖13顯示了具有卡扣件40的轂7，該 卡扣件40與轉(zhuǎn)子1上的凹口配合，圖14顯示出通過如粘結(jié)劑或點焊直接連 接于轉(zhuǎn)子1的葉片8。最后，圖15顯示的是嵌入安裝葉片8的優(yōu)選方法。在 該圖中，葉片8上設(shè)置有驅(qū)動支架50，該驅(qū)動支架50帶有孔和槽50A，以 連接中心柱和翼7B。
通過改變定子2的設(shè)計，特別是對極2A和極2B的設(shè)計，可以產(chǎn)生偏 壓力或扭矩，當(dāng)去掉驅(qū)動電流時，該偏壓力或扭矩可以使快門葉片8回到所 需位置，或使快門葉片8保持在適當(dāng)位置。因此，在一種改變的設(shè)計中，極 2A和極2B可以大體為環(huán)形，并在極2A和極2B與轉(zhuǎn)子1之間形成相對小 且尺寸固定的空隙，以產(chǎn)生恒定的磁阻(如圖16A所示)。這基本上施加了零偏壓扭矩，并可以用于兩極驅(qū)動應(yīng)用(但是，如果需要，可以對所述轉(zhuǎn)子 轂組件添加外部偏壓力和/或鎖閂件，如彈簧、鎖銷或外部磁體，以提供特定
的偏壓力)。極2A和極2B的形狀還可以特意地通過凹口、突起或半徑的變 化來改變(用來得到變化的磁阻，如圖16B所示)，從而提供扭矩偏壓力和/ 或磁"鎖銷"鎖定作用，以拉動葉片8或所述組件的其它部分在移動的一端 或兩端抵靠在擋件上。在圖16B中，大空隙60產(chǎn)生了半徑的變化。低磁阻 區(qū)域(轉(zhuǎn)子1與磁極2A和2B之間的距離較短的區(qū)域)使得轉(zhuǎn)子1被拉向 鄰近于極2A和極2B的兩個位置中最近的一個位置。這會將轉(zhuǎn)子l "鎖定" 在完全打開或完全關(guān)閉的位置上(并使得快門在沒有電力的情況下保持在該 位置)，而且這在要求具有雙穩(wěn)態(tài)(即"鎖定")功能的兩極驅(qū)動應(yīng)用情況下 非常有用。此外，可以在定子2"回路"中添加永磁體(用線圈3串聯(lián))，從 而提供偏壓扭矩。
關(guān)于電力，最簡單地，可以使用兩極電壓/電流直流電(DC)來驅(qū)動電 磁驅(qū)動線圈3 (—個電流方向用來打開，或相反方向用來關(guān)閉)?？梢约虞d較 小的電流來"抵靠在" 一個或另一個擋件上。為了便于控制，可以采用如脈 沖寬度調(diào)制(PWM)電機(jī)驅(qū)動電路中的相對高頻的脈沖電流(大大高于所 述系統(tǒng)的電響應(yīng)和機(jī)械響應(yīng)帶寬，即20-200kHz)。而且，為了更好地控制并 使快門葉片8更慢地運動，可以采用低頻脈沖驅(qū)動電流(即20-500Hz，參見 圖18)。這可以有效地驅(qū)動葉片8以多個小步幅移動(參見圖18)。最終可 以得到高度控制的運動。因為起動/停止力更多地是由慣性載荷(恒定)而不 是由摩擦載荷(非常不穩(wěn)定)來平衡，所以這種移動控制方法相較于僅僅通 過降低DC驅(qū)動電平(經(jīng)常導(dǎo)致拉桿伴隨跳動，或?qū)е赂静粍?來產(chǎn)生低 速移動而得到的不穩(wěn)定的拉桿/滑動移動來說，更穩(wěn)定且可靠。不論是否有反 饋，對于可變的光圈開口來說，將快門葉片控制在適當(dāng)位置是非常有益的。 如果需要反饋，可以通過位置傳感器(即光脈沖或編碼器)、通束傳感器或
15其它部件來提供反饋。即使不附加任何硬件，也可以從電磁驅(qū)動線圈3驅(qū)動
信號的反電動勢感應(yīng)得到反饋。
還另一種不常見的驅(qū)動選擇是提供可控的AC脈沖串，其中，正脈沖寬 度和/或負(fù)脈沖寬度較所述系統(tǒng)的機(jī)電響應(yīng)的帶寬短。通過控制(+ )和(一) 脈沖時間比率，可以沿兩個方向驅(qū)動快門葉片8旋轉(zhuǎn)(例如，圖19A顯示了 (+ )優(yōu)勢比率致使沿一個方向的扭矩/運動，而圖19B顯示了 (一)優(yōu)勢 比率致使沿相反方向的扭矩/運動)。通過減少浪費的阻電損失(該損失對快 門葉片8的運動不起有益作用)，整個系統(tǒng)的驅(qū)動能量效率實際上可以超過 直流電驅(qū)動(事實證明可以改進(jìn)4倍)。
根據(jù)上文所述，應(yīng)該明確的是，在不超出所概括的發(fā)明理念的范圍的情 況下可以做出許多改變。因此，需要理解的是，在此描述的本發(fā)明的實施方 式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理的應(yīng)用。所參照的說明實施方式的細(xì)節(jié)不限 制權(quán)利要求的范圍，權(quán)利要求本身敘述的特征為本發(fā)明的核心。
權(quán)利要求
1. 一種轉(zhuǎn)子磁體驅(qū)動光學(xué)快門組件，該組件包括a)至少一個電磁驅(qū)動定子，該定子具有適于作為電磁極使用的兩端；b)可旋轉(zhuǎn)的永磁轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子與所述至少一個定子中的一個定子的至少一個極協(xié)同作用，所述轉(zhuǎn)子具有底端和快門端；c)快門葉片，該葉片可運轉(zhuǎn)地連接于所述轉(zhuǎn)子的快門端；d)電磁驅(qū)動線圈，該電磁驅(qū)動線圈纏繞在所述至少一個定子中的至少一個定子周圍并與該定子協(xié)同作用，且所述電磁驅(qū)動線圈不纏繞在所述轉(zhuǎn)子上，也不纏繞在所述轉(zhuǎn)子周圍；以及e)其中，所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)至少部分地由流過所述線圈的電流控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子磁體驅(qū)動光學(xué)快門組件，其中，所述快門 葉片剛性地連接于做旋轉(zhuǎn)運動的所述轉(zhuǎn)子的快門端，使得所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)能 夠在光圈上方打開和關(guān)閉所述快門葉片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子磁體驅(qū)動光學(xué)快門組件，其中，所述轉(zhuǎn)子 通過所述轉(zhuǎn)子的底端而不是通過其快門端可轉(zhuǎn)動地安裝。
4. 一種轉(zhuǎn)子磁體驅(qū)動光學(xué)快門組件，該組件包括a) 至少一個電磁驅(qū)動定子，該定子具有適于作為電磁極使用的兩端；b) 可旋轉(zhuǎn)的永磁轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子與所述至少一個定子中的一個定子的至 少一個極協(xié)同作用，所述轉(zhuǎn)子具有底端和快門端；c) 快門葉片，該快門葉片剛性地連接于做旋轉(zhuǎn)運動的所述轉(zhuǎn)子的快門 端，使得所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)能夠在光圈上方打開和關(guān)閉所述快門葉片；d) 電磁驅(qū)動線圈，該電磁驅(qū)動線圈纏繞在所述至少一個定子中的至少 一個定子周圍并與該定子協(xié)同作用；以及e)其中，所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)至少部分地由流過所述線圈的電流控制。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子磁體驅(qū)動光學(xué)快門組件，其中，所述轉(zhuǎn)子 通過所述轉(zhuǎn)子的底端而不是通過其快門端可旋轉(zhuǎn)地安裝。
6. —種轉(zhuǎn)子磁體驅(qū)動光學(xué)快門組件，該組件包括a) 至少一個電磁驅(qū)動定子，該定子具有適于作為電磁極使用的兩端；b) 可旋轉(zhuǎn)的永磁轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子與所述至少一個定子中的一個定子的至 少一個極協(xié)同作用，所述轉(zhuǎn)子具有底端和快門端，所述轉(zhuǎn)子通過其底端而不 是通過其快門端可旋轉(zhuǎn)地安裝；c) 快門葉片，該快門葉片可運轉(zhuǎn)地連接于所述轉(zhuǎn)子的快門端；d) 電磁驅(qū)動線圈，該電磁驅(qū)動線圈纏繞在所述至少一個定子中的至少 一個定子周圍并與該定子協(xié)同作用；以及e) 其中，所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)至少部分地由流過所述線圈的電流控制。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)子磁體驅(qū)動光學(xué)快門組件，其中，所述快門 葉片剛性地連接于做旋轉(zhuǎn)運動的所述轉(zhuǎn)子的快門端，使得所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)能 夠在光圈上方打開和關(guān)閉所述快門葉片，其中，所述驅(qū)動線圈不纏繞在所述 轉(zhuǎn)子上，也不纏繞在所述轉(zhuǎn)子周圍。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子磁體驅(qū)動光學(xué)快門組件，其中，當(dāng)電源提 供的電流沿一個方向加載在所述線圈上時，所述轉(zhuǎn)子沿一個方向轉(zhuǎn)動，當(dāng)電 流沿相反方向加載在所述線圈上時，所述轉(zhuǎn)子沿相反方向轉(zhuǎn)動，從而根據(jù)加 載在所述線圈上的電流的方向來打開和關(guān)閉所述快門葉片。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子磁體驅(qū)動光學(xué)快門組件，其中，所述至少一個定子為多個定子，且所述多個定子中的一些定子布置成串聯(lián)磁路。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子磁體驅(qū)動光學(xué)快門組件，其中，所述至 少一個定子為多個定子，且所述多個定子中的一些定子為連接定子，這些連 接定子不纏繞線圈。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子磁體驅(qū)動光學(xué)快門組件，其中，所述至 少一個定子為多個定子，且所述多個定子中的一些定子布置成并聯(lián)磁路。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子磁體驅(qū)動光學(xué)快門組件，該轉(zhuǎn)子磁體驅(qū) 動光學(xué)快門組件還包括至少一個另外的快門葉片，其中，該組快門葉片圍繞 光圈以均勻的間隔設(shè)置。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子磁體驅(qū)動光學(xué)快門組件，該轉(zhuǎn)子磁體驅(qū) 動光學(xué)快門組件還包括至少一個另外的快門葉片，其中，所述快門葉片設(shè)置 在光圈的一側(cè)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子磁體驅(qū)動光學(xué)快門組件，其中，所述轉(zhuǎn) 子沿軸向偏離與所述轉(zhuǎn)子協(xié)同作用的極，從而通過所述極的作用產(chǎn)生沿所述 轉(zhuǎn)子的底端方向的軸向力。
15. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子磁體驅(qū)動光學(xué)快門組件，其中，與轉(zhuǎn)子 協(xié)同作用的至少一個極的形狀能夠產(chǎn)生可變磁阻，以產(chǎn)生除由穿過所述線圈 的電流產(chǎn)生的扭矩之外的額外扭矩。
16. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子磁體驅(qū)動光學(xué)快門組件，其中，轉(zhuǎn)子通過其底端而不是通過其快門端安裝的方式，允許當(dāng)另外的轉(zhuǎn)子在光圈上方打 開和關(guān)閉快門葉片時，該快門葉片與所述轉(zhuǎn)子的軸線相交。
17. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子磁體驅(qū)動光學(xué)快門組件，其中，穿過所 述驅(qū)動線圈的驅(qū)動電流為頻率為20-500Hz的脈沖電流。
18. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子磁體驅(qū)動光學(xué)快門組件，其中，穿過所 述驅(qū)動線圈的驅(qū)動電流為頻率為20-200Khz的脈沖電流。
19. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子磁體驅(qū)動光學(xué)快門組件，其中，穿過所 述驅(qū)動線圈的驅(qū)動電流是可控制的交流脈沖串。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的轉(zhuǎn)子磁體驅(qū)動光學(xué)快門組件，其中，通過控 制(+ )和(一)脈沖時間比率將快門葉片朝打開位置或關(guān)閉位置驅(qū)動。
全文摘要
一種轉(zhuǎn)子磁體驅(qū)動光學(xué)快門組件，該組件具有直接連接于光學(xué)快門葉片并驅(qū)動所述快門葉片旋轉(zhuǎn)的永磁轉(zhuǎn)子，以選擇性地遮蔽或允許光通過快門光圈傳播。該轉(zhuǎn)子為具有光學(xué)中心孔的圓柱，所述轉(zhuǎn)子穿過其直徑被磁化并圍繞與其中心軸線同軸的樞轉(zhuǎn)軸承旋轉(zhuǎn)。定子設(shè)置在轉(zhuǎn)子周圍，定子的形狀使得當(dāng)轉(zhuǎn)子在其移動范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，通過電磁驅(qū)動線圈芯部的磁通量的大小和方向改變。因此，穿過電磁驅(qū)動線圈的驅(qū)動電流對所述轉(zhuǎn)子產(chǎn)生扭矩，以打開或關(guān)閉所述快門葉片。通過使用可控制的電流波形驅(qū)動電磁驅(qū)動線圈，可以根據(jù)需要打開或關(guān)閉快門光圈(或快或慢)、保持快門光圈打開/關(guān)閉、或使快門光圈移動至任一中間位置。
文檔編號H02K16/00GK101432952SQ200780010858
公開日2009年5月13日 申請日期2007年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月26日
發(fā)明者D·W·德菲 申請人:梅爾斯·格萊特公司