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功率電感:振鏡掃描技術(shù)的進步讓激光跳多種舞(下)

2016/4/27

  ScannerMAX的結(jié)構(gòu)則完全不同。輸出軸的直徑通常與磁鐵的直徑一樣,由于軸的剛度與直徑的四次方成正比,僅由直徑這一項,其剛度就比常規(guī)的振鏡要增加5倍以上。此外,它沒有使用停止銷,因此也不需要停止孔,使得該軸盡可能的短,而且沒有內(nèi)部空隙,從而達到大剛度(見圖1)。

  圖1. 傳統(tǒng)振鏡的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(左)與ScannerMAX Saturn的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(右)對比。

  為了在不使用停止孔的情況下限制電機的旋轉(zhuǎn),該掃描儀使用了一個正在申請專利的外部鏡子保險杠。然后該鏡子被直接安裝在軸的一個槽內(nèi),所以沒有使用單獨的鏡座。使用此轉(zhuǎn)子技術(shù),磁鐵和鏡子之間的距離(一個決定共振的終的因素)顯著縮短了。

  后,鏡子和軸之間的界面不是一個簡單的槽,而是一個包含“靠背”的槽。我們把這個比作坐在帶有靠背的椅子上和坐在凳子上的差別。所有轉(zhuǎn)子組件和改進后的反射鏡支撐系統(tǒng)所帶來的剛度增加意味著在伺服回路中已不需要使用陷波濾波器,簡化了伺服設計,同時也促進非常光滑和純凈的鏡子運動。

  冷卻的振鏡

   傳統(tǒng)的振鏡構(gòu)造是一個圓型的鋼鐵外殼,銅導線被放置在鋼殼與中心的磁鐵之間。這導致了各種局限性,包括因為需要在線圈和空氣空間之間進行平衡而帶來的空氣隙中磁通量密度的限制,以及可以從電機中帶走的熱量的限制。

  與之不同的是,ScannerMAX在位于鋼層內(nèi)的槽之間使用銅導線,通過這種方式,空氣隙被顯著減小而系統(tǒng)的磁通量密度被大大提高(參見圖2)。這些槽也使得使用更粗的銅線成為可能,這將降低線圈的電阻。

  

  

  圖2. 圖中顯示了帶制冷器的傳統(tǒng)振鏡的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(左)和無需冷卻的ScannerMAX Saturn的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(右)。

  隨著磁鐵和鋼鐵之間的磁通密度的增加,產(chǎn)生相同的扭矩所需要的銅線的圈數(shù)變少,使得電機可以在比傳統(tǒng)的振鏡更低的溫度下運行。在輸出相同扭矩的情況下,該掃描儀的溫度通常只有傳統(tǒng)掃描振鏡的1/3到1/2。因為振鏡中的熱量直接正比于線圈的電阻,所以它們在給定的輸出扭矩下運行的溫度更低,或者相反地,在給定的熱量下產(chǎn)生的扭矩更大(參見圖3)。

  圖3.在熱方面不堪重負的傳統(tǒng)的振鏡電機(左)與在提供的扭矩下運行溫度更低的ScannerMAX Saturn電機(右)的比較。

  增加轉(zhuǎn)子的剛度可以通過減少系統(tǒng)的共振來增加掃描速度,本質(zhì)上是避開發(fā)生圖像失真的頻率。降低電機線圈的電阻也因其可以使得電機可以在更高的速率下工作而不至于過熱而提高了掃描速度。對于激光燈光表演顯示器來說,Pangolin公司的ScannerMAXSaturn 1 產(chǎn)品在沒有外部制冷的情況下提供了一個比行業(yè)標準快3倍的掃描速度(參見圖4)。

  圖4.因其比傳統(tǒng)掃描振鏡高三倍的速度(而且價格也低三倍),ScannerMAX需要更少的電力,更少的物理空間,以及無需外部冷卻。

  在投影顯示器之外,我們相信這種技術(shù)的大受益者將是從事共焦顯微鏡以及光學相干斷層掃描的生物醫(yī)學研究者,因為這些應用直到現(xiàn)在都依賴于傳統(tǒng)振鏡的當前版本,而因為掃描中產(chǎn)生的熱,這些振鏡都具有相對短的壽命。

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