[发明专利]磁性致动器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有一绕至少一个旋转方向可旋转地被支承的板的磁性致动器。

背景技术

存在各种附件用于磁性地驱动微镜。磁性驱动装置相对于静电式驱动装置的重要优点在于，通过磁性的洛伦兹力在技术上可达到的转矩高于借助静电力可实现的转矩。

在专利文献EP 778657B1中建议一种万向节式悬挂的镜，该镜绕两个旋转轴线、即一个内部和一个外部的旋转轴线可旋转地被支承。这些旋转轴线相互垂直。在两个万向节式悬挂的振动体上为内轴线和外轴线各设有一个线圈。磁场在整个芯片上近似均匀并且具有相对两个旋转轴线的、分别为45°的角度。为了生成磁场，建议两种结构。在第一变型中微镜以45°角度布设在两个硬磁体(永磁体)之间。在第二变型中使用四个具有相反极性的磁体。可供各个轴线使用的有效磁场通过45°角度以因子减小。产生磁场的这两个变型意味着体积非常大的构造。

在文献WO 2005/078509A2中同样建议一种万向节式悬挂的镜，该镜绕两个轴线可旋转地被支承。然而在该装置中为绕两个轴线的驱动设有仅一个线圈。在该线圈上不仅给出低频的准静态的信号而且给出高频的谐振信号。谐振信号通过所谓的“摇摆模式(rocking mode)”激励出内轴线的旋转。

不同极性的永磁体和用于在45°方向上产生磁场的磁通传导层的相对复杂的构造在文献WO 2010/065340A2中公开。垂直于各个轴线的有效磁场同样以因子减小。

在文献DE 102008042346A1中和在EP 1858141 A2中建议一些结构，以便产生垂直于准静态轴线的磁场分量或者说力矩，使得在施加高频交变场时激发出围绕垂直于准静态轴线的轴线4b的谐振运动。

在一个通过洛伦兹力驱动的微镜的该实施方式中实现单向的磁场，这些磁场在芯片表面的平面中延伸。从优选方向的偏离是不完美的实施方案。技术上的努力集中在减小这些不完美的实施方式。为了实现具有尽可能高的单向性的高磁场，所使用的磁体-磁通导体结构体积比较大。

在出版文献“Silicon scanning mirror of two DOF with compensation current routing”；Si-Hong Ahn and Yong-Kweon Kim；J.Micromech.Microeng.14(2004)1455-1461中建议一种径向对称的磁场，以便实现双轴的微扫描器。该径向对称的场通过一个磁体实现，该磁体的磁化方向垂直于芯片平面。该构造由此比较简单，这在制造成本方面是个优点。磁力线的喷泉形的走向含有在芯片平面中延伸的径向分量。仅仅这些分量在技术上是可利用的，而其它分量一部分不可利用，一部分甚至导致不希望的横向力。在该出版文献中证明可利用的磁场强度为0.1T。

在出版文献“Electromagnetic Two-Dimensional Scanner Using Radial Magnetic Field；Chang-Hyeon Ji，Member，IEEE，Moongoo Choi，Sang-Cheon Kim，Ki-Chang Song，Jong-Uk Bu，Member，IEEE，and Hyo-Jin Nam；JOURNAL OF MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS，VOL.16，NO.4，AUGUST 2007”中通过两个磁体的结构提高了磁场。中间的圆柱形的磁体在此被一个极性相反的环形磁体包围，该圆柱形的磁体的磁化方向垂直于芯片表面。两个磁体固定在盘形的铁板上，由此磁通量的一部分被引回。通过该结构将可利用的磁场提高直到0.5T。但是该构造与在基于单向磁场工作的扫描器中相似地是费劲的。

在求取微镜的制造价格时要考虑封装。在组装期间磁体的装配在此被当成是非常耗费成本的。尤其是不同极性的磁体的装配由于相互排斥而导致在装配期间的较高的耗费。

如果使用具有一个磁化方向的硬磁体，例如在磁轭的情况下，磁化可以在装配之后进行，这将显著地减小耗费和由此降低成本。

发明内容

所建议的结构的目的是，使悬挂在至少一个弹簧上的板绕至少一个旋转轴线从一个平面中旋转出来。在该板上可以例如设置微镜。力的产生通过洛伦兹力实现。