非接触式快门致动系统和方法

专利名称：非接触式快门致动系统和方法
技术领域：
本发明整体涉及快门组件，尤其涉及依靠电磁力打开和关闭的照相快门，在ー个实施例中，该照相快门是自阻尼的，以减少打开或关闭快门时的冲击和反弹。
背景技术：
用于各种类型照相和实验设备的电动镜头快门在本领域是众所周知的。尤其适用于高速打开和关闭的镜头快门可以在不足一秒的时间内进行操作。可以在30-40毫秒或更 短时间内进行一次打开/关闭循环，并且频率为毎秒30次循环的重复循环是常见的。镜头快门通常有两种。在一种类型中，所谓的“闸门式(guillotine)”快门具有布置成覆盖镜头开ロ的ー个或两个薄金属叶片或片。枢轴连接使各叶片可以在叶片覆盖镜头开ロ的关闭位置和叶片从镜头开ロ拉开的打开位置之间摆动。在第二种类型的快门中，在镜头开ロ周围布置多个(通常为5个)以枢轴方式安装的叶片。每个叶片连接到可旋转驱动环上。在操作这种快门时，驱动环沿着ー个方向旋转，使得叶片一致地摆动到打开位置。在曝光后环反向旋转，使叶片摆动到镜头开口上的关闭位置。通常使用直线电动机来驱动快门。当直线电动机致动时，直线电动机将拉动使驱动环旋转的杠杆臂以打开快门。为了关闭快门，则关闭电动机，弹簧使驱动环反向旋转以关闭快门。如上所述，这种快门可以以每秒30次的频率进行打开和关闭循环。通常在两种快门中布置用于当叶片在打开和关闭位置之间枢转时吸收冲击力的冲击吸收器或阻尼器。关于这点，可以參考多项美国专利，包括No. 3，595，553 ；No. 3,664, 251 ;以及No. 6，652，165，上述专利内容通过引用并入本文。如这些參考文献所披露的，冲击吸收器进行操作从而非常快速但适度且不造成破坏地使快门叶片停止。首先由直线电动机快速打开快门，然后在电动机断电时由弹簧快速关闭快门，在此过程中几乎不或完全不发生反弾。然而，在一些应用中，需要在延长的时间段内保持快门打开以延长曝光时间。在这些情况下，惯常的做法是在曝光时间内保持电动机致动，以便于克服将快门推压到关闭位置的弹簧的偏压而保持快门打开。在延长的时间段内维持对直线电动机的线圈提供能量是具有缺陷的，这主要是因为所产生的热量。如果热量未散尽，那么热量会对光学系统的同轴性产生负面影响，产生图像畸变并缩短快门系统的电动机和其它热敏感部件的使用寿命。通常可以解决发热问题的风扇、散热器或散热片在许多应用中是不适合的。例如，如果快门处于真空环境下，那么散热片几乎不起作用。在军事和空间探测应用中，重量都是ー个问题，因此使用诸如散热器或散热片等任意附加部件都是不合适的。參考美国专利No. 11/099，744，其公开了双稳态快门组件，该双稳态快门组件使快门可以在不产生过多热量的情况下在较长时间段内保持打开或关闭。在一些应用中，空间也是ー个限制。空间限制，尤其是快门开ロ区域中的空间限制决定了用于保持快门打开的装置的尺寸和位置參数。例如，布置在快门开ロ附近的部件必须具有相对较薄的剖面以便不与通过打开的快门的光的锥角干渉。空间限制还使得在維持相同基础结构的情况下改变快门尺寸时使用ー个快门组件代替另ー个快门组件的操作变
得复杂。如上所述，大多现有技术的快门组件以机械的方式将直线电动机连接到用于打开和关闭镜头开ロ的快门。为了进行适当地操作，尤其是在高速时，必须精确地进行机械连接并对连接件的移动提供阻尼。就申请者所知，还没有人就完全消除阻尼系统做出尝试或者，即使做出尝试，也没有商业上的成功。相应地，本发明的目的是提供一种用于旋转式快门的操作系统，该操作系统消除了在致动器和快门之间进行机械连接以打开和关闭快门的需要。 本发明的另ー个目的是提供具有电磁操作系统的旋转快门。本发明的另ー个目的是提供操作旋转快门的方法，该方法使用电磁能打开和关闭快门。

发明内容
在本发明中提供一种快门操作系统其依靠电磁能操作快门叶片从而减少或完全消除在驱动电动机和所述快门叶片之间的直接机械连接。在这方面，本发明使用永磁体和螺线管系统来操作所述快门叶片，其中，磁体的移动使得所述快门叶片横过镜头开ロ在打开和关闭位置之间移动。在本发明的一个实施例中，通过选择性地对ー个线圈通电然后对另ー个线圈通电，来使得单个所述永磁体在ー对间隔开的所述线圈之间移动。所述磁体的移动使得快门打开和关闭。在这方面，所述磁体可以直接安装到所述快门叶片上，或者在使用旋转式快门的情况下，将所述磁体安装到驱动环上，所述驱动环又以机械的方式连接到所述快门叶片上。在优选的实施例中，存在与所述快门叶片相连的两个永磁体并且存在两个固定线圈，一个线圈与一个磁体相关联。所述线圈之间的间隔稍大于所述磁体之间的间隔，因此如果所述线圈之一与其相关联的磁体对准，那么另一个线圈相对于与其相关联的磁体向外侧方向稍稍偏离。采用这种构造，对已对准的所述磁体通电可以将其相关联的磁体向所述另一个线圈排斥或推动。这使所述快门叶片移动到例如打开位置，并且还使第二磁体向其相关联线圈移动。通过对第二螺线管通电以吸引其相关联永磁体，可以有助于适当的定向移动。当所述第二磁体接近所述第二线圈时，所述第二磁体被所述第二线圈的芯体吸弓I。然后当所述第二磁体的磁场吸引住所述第二线圈的芯体时，所述第二磁体的移动被阻止。这使得即使在切断对两个螺线管的供电后也能保持所述快门的位置。为了使所述快门叶片沿着相反方向摆动，将所述第二线圈通电为具有相反极性以排斥或推开所述第二磁体。这使所述快门叶片沿着所述相反方向移动，或向着关闭位置移动，与此同时所述第一磁体向着其相关联线圈移动。通过使所述第一线圈通电为具有相反极性而吸引其相关联永磁体，可以有助于适当的定向移动。如上所述，在驱动所述快门的所述固定线圈和引起所述快门叶片移动的磁体之间不存在物理连接。相应地，如果所述永磁体直接连接到所述快门叶片上，那么，致动器与所述快门叶片机械地分离。如果所述磁体安装到驱动环上，则可以減少主要机械连接部件的数量。此外，在所述快门叶片打开和关闭时对移动行程末端不存在机械冲击，因此该系统是自阻尼的。实际上，当各个永磁体的磁场吸引住各个线圈的芯体时，由于其固定所述快门叶片的位置，因此可以减弱所述永磁体的任意反弹运动而不需要机械阻尼。然而，这不排除与磁性阻尼相关联地使用机械阻尼器。相应地，在ー个方面，本发明的特征在于ー种具有分离的致动器的快门，所述快门包括a)快门叶片，其可以在快门开口上移动以打开和关闭快门开ロ ；b)第一控制元件，其机械地连接到所述快门叶片上，所述控制元件响应磁场而使 所述快门叶片在快门打开和快门关闭位置之间移动；以及c)第二控制元件，其与所述第一控制元件机械地分离并选择性地产生磁场。在方法方面，本发明是ー种操作快门的方法，包括a)将永磁体操作性地连接到可移动的快门叶片，所述快门叶片可以在快门打开和快门关闭位置之间移动；b)相对于与所述永磁体机械分离的永磁体，将电线圈安装到固定位置上；以及c)选择性地对所述电线圈通电，从而可选地排斥和吸引所述磁体，以便使所述快门叶片在所述打开和关闭位置之间移动。


图I是示出基板的快门平面图，其中由基板支撑的部件被移除；图2是图I的一部分的局部切除放大图；图3是大致沿图I的线3-3截取的剖视图；图4是与图3相似的剖视图，仅示出处于打开位置的快门；图5是与图3相似的视图，仅示出本发明的另ー个实施例；以及图6是与图3相似的视图，示出本发明的另ー个实施例。
具体实施例方式參考附图，图I示出使用自阻尼致动系统的整体以10表示的本发明快门。该快门是可以用于如下任意照相、科学或校准应用的类型，即需要通过驱动ー个或多个快门叶片横过开ロ来实现快门开ロ的一次或多次打开和关闭循环。在这种系统中，通常提供当叶片(通常通过枢转)在打开和关闭位置之间移动时吸收冲击的冲击吸收器或阻尼器。就这方面来说，可以參考多项美国专利，包括No. 3，595，553 ；No. 3，664，251 ;以及No. 6,652, 165，上述专利内容通过弓I用并入本文。快门包括具有快门开ロ 14的基板12。通过使多个快门叶片16 (通常为5个)以枢转运动横过快门开ロ移动来打开和关闭快门开ロ。在现有技术的快门中，通过安装到基板上的直线电动机来操作快门叶片。电动机通过机械连接件作用以使驱动板旋转，其中，驱动板的往复旋转用于打开和关闭快门叶片。此外，在现有技术中，将这样的阻尼系统安装到基板上其作为冲击吸收器，以便非常快速但适度且不造成破坏地使快门叶片停止。首先通过直线电动机的作用快速打开快门，然后通过弹簧机构快速关闭快门，在此过程中，阻尼系统几乎不或完全不产生反弾。本发明还使用传统的驱动环18，在图I中通过基板的细长形开ロ 20可以看到该驱动环的一部分。基板保持间隔开的螺线管22、24。出于下文所述的原因，将螺线管布置在细长形开ロ 20上方。如图3和图4所示，驱动环18具有与快门开ロ 14对准的开ロ 26。销28从驱动环延伸。这些销延伸到在各个快门叶片中形成的对应凸轮槽30中。采用这种设置，驱动环围绕与镜头开ロ轴线对准的轴线33的往复旋转将使得快门叶片在打开和关闭位置之间枢
转。 ー对柱32、34从驱动环18延伸并穿过基板中的开ロ 20。这些柱以及上述其它部件都由诸如不锈钢等非磁性材料制成。然而，在柱32、34上分別支撑永磁体36、38。永磁体36,38分别与螺线管22、24之一相关联。如图2最佳地示出，磁体36、38之间的间隔稍小于相关联的螺线管22、24之间的间隔。相应地，当永磁体38与其相关联的螺线管24芯体对准时，永磁体36在其螺线管22的内側。该间隔差等于快门叶片在打开和关闭位置之间移动所需的行程。在操作过程中，当对螺线管断电且快门位于如图I、图2和图3所示的关闭位置吋，永磁体38被磁引力吸引到螺线管24的芯体并与螺线管芯体的轴线对准。第二磁体36与其相关联的螺线管22足够远，因此第二磁体36和螺线管22之间的吸引力不足以克服磁体38和螺线管24的芯体之间的引力。因此，即使在不向任意线圈提供电能的情况下，快门也是稳定的且锁定在关闭位置。为了打开快门，操作控制器40以便为两个螺线管供电。螺线管24通电后的极性与磁体38相排斥，而螺线管22通电后的极性吸引其相关联的磁体36。螺线管24/永磁体38之间的排斥作用和螺线管22/永磁体36之间的引力组合起来推动驱动环18沿快门打开方向移动。当磁体36与其相关联的螺线管22的芯体对准时，驱动环的运动受阻并停止，以便将快门叶片锁定在如图4所示的打开位置。对两个螺线管不供电将使得快门叶片保持在打开位置，直到使施加于两个螺线管上的电流反向以改变螺线管的极性为止。相应地，为了关闭快门叶片，操作控制器40以使得通电的螺线管22的极性排斥磁体36，而通电的螺线管24的极性吸引其相关联的磁体
38。螺线管22/永磁体36之间的排斥作用和螺线管24/永磁体38之间的引力组合起来推动驱动环18沿相反的快门关闭方向移动。当磁体38与其相关联的螺线管24的芯体对准吋，驱动环的运动受阻并停止，以便将快门叶片锁定关闭位置。延迟电流的反向将允许快门在延迟时间内保持在打开位置。相反地，如果在打开后不久即使得电流反向，则将使快门快速地打开和关闭。如上所述，磁体和其相关联的螺线管的芯体之间的引力阻止驱动环的运动，并且由于磁引力使得磁体停止在与螺线管的芯体轴向对准的位置。例如，如果在打开时系统的惯性使得磁体36稍稍超出其相关联的螺线管22的芯体，那么磁体36和螺线管22的芯体之间的磁引力会将磁体36和螺线管22的芯体拉回到对准位置。采用这样的方式，在不便用机械阻尼器的情况下阻止并衰减驱动环的运动，从而使快门稳定且锁定在打开和关闭位置。在图I-图4的实施例中，使用两个永磁体和两个螺线管，并且控制器40用以使施加到螺线管的电流反向从而打开和关闭快门。在该实施例中，在不对螺线管通电且不使用机械阻尼器或制动器(用于在打开或关闭快门时接触以吸收由打开和关闭快门叶片所产生的冲击力)的情况下，快门叶片在打开和关闭位置上都是稳定的。图5的实施例使用单个螺线管和单个永磁体。对于该方面，图5示出由柱52保持的单个磁体50，柱52连接到驱动环18上。单个螺线管54具有与磁体50偏离的轴线。当控制器40不对螺线管施加电流时，螺线管54的芯体和磁体50之间的自然磁引力将磁体拉向螺线管芯体。这保持磁体并由此保持驱动环18位于移动路径的末端(表示快门关闭位置)。在所示的关闭位置上，移动路径的该端可以如图所示由柱52与穿过基板12的开ロ 20的一端接合来限定，或者通过机械阻尼器(未 示出)来限定。为了打开快门，控制器40对螺线管54通电以便产生与永磁体50相同的极性。相应地，磁体50被排斥从而远离螺线管54。对磁体的排斥使得驱动环18旋转到快门打开位置。当控制器40不对螺线管通电时，磁体50和螺线管54的芯体之间的磁引力使驱动环返回到快门关闭位置。该实施例主要用于仅将快门打开较短时间或需要几次快速循环的情况。这是因为保持快门打开需要維持对螺线管通电或使用机械锁定机构。而且，可以设定对螺线管施加电流和切断供电的定时，从而防止快门叶片过度打开或过度关闭，因而不需要机械阻尼器。例如，在打开时，可以在快门叶片位于完全打开位置之前切断螺线管的供电，从而允许叶片的惯性使叶片移动到完全打开位置而不超过该位置。相反地，在关闭快门时，可以在快门叶片到达完全关闭位置之前对螺线管通电以排斥磁体。在图6中示出另ー个实施例。该实施例使用两个永磁体和两个螺线管，但是不需要如图3和图4的实施例中那样改变螺线管的极性。图6还示出磁体60、62可以设置在快门开ロ 14的中心线63的两侧，而不是如上述实施例所示设置在同一侧。在图6的实施例中，附图标记为60的磁体稍微偏离其相关联的螺线管64的芯体，而磁体62与其相关联的螺线管66的芯体分开更大的距离。当快门叶片16位于关闭位置时，磁体62和螺线管66之间的距离过大而不能克服磁体60与螺线管64的芯体之间的吸引力，因此，在不向线圈施加电能的情况下，快门保持稳定且位于关闭位置。为了打开快门叶片，仅向螺线管64施加电流从而在螺线管中产生排斥磁体的极性。通过偏离产生期望的移动方向，于是磁体60移动到虚线所示的位置。这使得驱动板旋转，从而使得快门叶片枢转到打开位置。一旦磁体60被排斥开，磁体60与其相关联螺线管64的芯体之间的距离过远，从而当切断螺线管64的电流时，磁体60不会被磁引力拉回。当驱动板旋转吋，驱动板使磁体62更靠近与磁体62相关联的螺线管66，直到磁体62到达作为移动路径末端的虚线位置为止。在这个位置，磁体62由其相关联的螺线管66的芯体的磁引力保持，并且即使不向任一螺线管提供电能，快门叶片也保持锁定在打开位置。为了关闭快门并使快门叶片返回到图6的位置，向螺线管66提供电能以产生排斥磁体62的极性，从而使磁体62返回到实线位置。这也使磁体60返回到实线位置，在该位置，磁体60由其相关联螺线管64的芯体的磁引力保持。虽然图6的实施例使用电磁力打开和关闭旋转快门，但是这不是优选的，其原因是该系统需要机械阻尼系统。在图7和图8中示 出另ー个实施例。该实施例使用一个永磁体78和两个螺线管82,84以及两个机械阻尼器74、76，两个机械阻尼器74、76在永磁体68的移动范围内的打开和关闭端与永磁体68接合。在图7的实施例中，示出的快门是关闭的，附图标记为78的磁体抵靠阻尼器76的停止表面。相关联的螺线管84从磁体78的抵靠位置偏离，从而使得螺线管84产生的磁场持续将磁体78吸引在停止位置。相对阻尼器74相对于当快门位于如图8所示的打开位置时磁体78的位置布置在对应位置。在打开位置，磁体78抵靠阻尼器74的停止表面，并且相关联的螺线管82定位成当对其通电时其持续吸引磁体78，使得磁体78到达抵靠阻尼器74的停止表面的停止位置。第二螺线管82定位成由螺线管82产生的磁场持续吸引磁体78，使得磁体移动到抵靠阻尼器74的停止表面的位置。再次參考图7，为了打开快门叶片，向螺线管84施加电流以产生排斥磁体78的磁场，并且大致同时地向螺线管82施加电流以产生吸引磁体78的磁场。应该理解到，虽然大致同时向两个螺线管82、84施加电流能够提供有效的打开作用，但是不是必须同时施加电流。例如，可以首先向螺线管84施加电流以产生排斥磁场，然后，当磁体78向另ー个阻尼器74移动时，可向螺线管82施加电流以产生吸引磁场。根据打开运动所需的特征，可以保持或切断螺线管84的电流。对两个螺线管82、84通电会在磁体78上产生最大的力，而依次对螺线管通电或可选地仅对ー个螺线管通电以吸引或排斥磁体78会对驱动环18提供较小的力。此外，可以调制螺线管82、84的电流以控制磁体78在快门打开和快门关闭位置之间的移动。例如,可以在两个螺线管82、84上施加变化宽度的脉冲，施加到螺线管82、84上的电流极性可以在磁体78移动中的各个点处改变，从而使磁体78加速或使磁体78減速，或者可以控制磁体78的移动以便例如随着时间或根据任意其它所需特征线性地増加快门开ロ 14的尺寸。虽然图7和图8所示的本发明实施例示出一组螺线管82、84和单个磁体78，但是可以将多个磁体和多对螺线管在围绕快门开ロ的各个径向位置上连接到驱动环18上。使用多组螺线管和磁体可以减小为了在驱动环18上产生相同的力而必须施加到各螺线管上的电流量。还可以理解到的是，虽然图7和图8所示的实施例示出了与单个磁体78相关联的一组螺线管82、84，但是也可以对该布置进行变形。例如，围绕快门开ロ 14在径向间隔开的多个位置上设置多个磁体，并且ー个螺线管82或84与每个磁体78相关联。在一个实例中，螺线管82与第一磁体相关联，螺线管84与第二磁体相关联。由于磁体与驱动板机械连接，因此，可以构想出多种构造。相似地，阻尼器不需要与磁体或被驱动的磁体物理上相连。本领域技术人员已知的任意阻尼器都可以在远离磁体和螺线管的位置上与驱动环连接，并且仍提供有效的阻尼作用。
在图9、图10、图11和图12中示出本发明的另ー个实施例。首先參考图9，其示出根据发明的快门的俯视图。快门10包括基板12、快门开ロ 14和多个快门叶片16。ー对螺线管22和24布置在基板上，位于快门开ロ 14的相对两侧的径向间隔开的位置上。在图10 (沿图9中的长线10-10截取的剖视图)中可以更清楚地看出，第一磁体60和第二磁体62连接在驱动环18上，该驱动环18又连接在快门叶片16上。磁体60和62以相对吸引的构造安装在驱动环上；也就是说，磁体60的N极在上端，而磁体62的N极在下端，或者反之亦然。螺线管24包括芯体25，该芯体由诸如铁材料等磁性材料制成并由缠绕在绕线筒29上的线圈27包围。优选的是，在该实施例和其它实施例中，芯体25由具有低矫顽カ的材料制成，例如由Camden NJ的Magnetic Metals制造的商标为Microsil的M6晶粒取向
3.3%硅钢，从而允许在对线圈断电时线圈27能够快速地转换到未磁化状态，并且允许线圈从ー个磁性取向到另ー个磁性取向相对快速地转换极性，同时仅保持最小的剩磁。通过将合适极性的信号施加到线圈27上，可以暂时地使芯体25具有根据信号的极性N极位于上 部或下部的磁性状态。例如，如果磁体60布置成其N极向上，并且对螺线管24通电使螺线管24的N极位于下部，那么，芯体25将排斥磁体60并吸引磁体62。这是图10所示的构造。该构造使得磁体60和62将驱动环从图10所示的位置驱动到图12所示的位置。该构造使用在螺线管24与磁体60和62之间存在的引力和斥力来移动驱动环，并将快门从图9所示的关闭位置移动到图11所示的打开位置。一旦快门到达图12所示的构造，断开对螺线管24的供电。因为芯体25由磁性材料制成，因此即使不对芯体供电,磁体62也被芯体25吸引并且将快门保持在打开位置。为了将快门从图11和图12所示的打开位置移动到图9和图10所示的关闭位置，对螺线管通电从而使其S极位于下端。这排斥磁体62并同时吸引磁体60，从而使基板旋转到图10所示的位置并关闭快门。当从线圈27移除磁化信号时，磁体60继续吸引芯体25并且将快门保持在关闭位置。为了使快门从图12所示的打开位置移动到图10所示的关闭位置，将与上述信号极性相反的信号施加到螺线管24上。这使得芯体25被暂时地磁化。可选的是，提供第二螺线管22和第二对磁体以增加作用于基板上的力，从而增加快门打开和关闭的速度，或者減少为产生与使用单个线圈时产生的打开/关闭速度相同的速度而必须施加到线圈上的电能。优选的是，快门10设置有阻尼器70。阻尼器70包括形成在基板12中的狭缝72，其中销73穿过狭缝72向上突出。该狭缝优选地设有阻尼材料75，诸如环绕狭缝的环，或者位于狭缝端部的能量吸收塑料块或相似材料的块。合适的阻尼材料的实例在美国专利No. 6，652，165中有所描述。通过减弱当螺线管将快门从完全打开位置移动到完全关闭位置时产生的冲击力，阻尼器延长快门的使用寿命。此外，阻尼器使快门不产生噪音，这在ー些应用中是重要的。可以以多种方式设置阻尼器。如果快门叶片相对坚固，则可以将快门叶片本身直接连接在阻尼系统上，但是如果快门叶片非常薄且在受到冲击时容易破坏，此时这不是优选的。优选的是，如图9至图12所示，阻尼器与螺线管致动器分离并且与磁体分离。可选的是，阻尼器可以设置成直接与磁体接合。阻尼器的构造可以与图9和图11所示的构造大致相同，但是应该对磁体60和62中的一个或两个设置阻尼器75，以提供与为图9和图11的销73所提供的阻尼作用相同的阻尼作用。另外可选的是，阻尼器可以设置成对基板和驱动环之间的运动提供阻尼。优选的是，在阻尼器的所有构造中，阻尼器材料设置成在如下位置与磁体或销接合，即在不设置阻尼器时磁体或销所到达的位置稍前方的位置。这保证阻尼器控制端部位置，而不是磁体和螺线管的结合控制端部位置。这还保证当依靠磁体和螺线管芯体之间的磁力使磁体保持在该位置时，该位置由阻尼器固定并且是预先已知的。相应地，应该理解到本发明通过如下方面达到其预定目的提供一种快门操作系统，该快门操作系统消除了打开和关闭快门时对机械连接的需要。本发明还提供通过电磁驱动的操作系统打开和关闭的快门，在至少ー个实施例中，该快门消除了对机械阻尼的需 要。上面已经详细描述了本发明，要求保护的内容如权利要求书所述。
权利要求
1.ー种快门组件，包括 a)基板，其具有快门开ロ； b)驱动环，其具有朝向相反方向的第一表面和第二表面，所述驱动环安装在所述基板上，以围绕垂直于所述基板延伸的轴线往复旋转； c)至少ー个快门叶片，其安装在所述驱动环的第一表面上并且可以相对于所述基板移动，以横过所述快门开ロ在快门打开位置和快门关闭位置之间移动； d)分别位于所述驱动环和所述快门叶片两者的相邻表面上的凸轮和凸轮槽，所述凸轮和所述凸轮槽共同协作，以便在所述驱动环往复旋转时，将所述快门叶片移动到所述快门打开位置或所述快门关闭位置； e)柱，其固定到所述驱动环的第二表面上并且延伸到所述基板的细长形开口中； f)第一永磁体，其固定到所述柱上； g)第一固定的电磁螺线管，其由所述基板保持并位于所述细长形开口上方，所述第一固定的电磁螺线管选择性地通电以沿着所述细长形开ロ交替地吸引和排斥所述第一永磁体从而使所述驱动环往复旋转，并使所述快门相应地移动到所述快门打开位置和快门关闭位置中的ー个位置，然后移动到所述快门打开位置和快门关闭位置中的另ー个位置；以及 h)所述基板、所述驱动环和所述快门叶片是由非磁性材料制成的， 其中，所述第一固定的电磁螺线管位于所述第一永磁体上方。
2.根据权利要求I所述的快门组件，其中， 在所述第一永磁体的顶面和所述第一固定的电磁螺线管的底面之间限定有间隙。
3.根据权利要求I所述的快门组件，其中， 在所述快门打开位置和所述快门关闭位置中的至少ー个位置，所述第一固定的电磁螺线管的磁极相对于所述第一永磁体的磁极是偏离的。
4.根据权利要求3所述的快门组件，其中， 在所述快门打开位置和所述快门关闭位置这两个位置，所述第一固定的电磁螺线管的磁极相对于所述第一永磁体的磁极是偏离的。
5.根据权利要求I所述的快门组件，还包括 第二固定的电磁螺线管，其由所述基板保持，所述第一固定的电磁螺线管和所述第二固定的电磁螺线管位于所述第一永磁体上方。
6.根据权利要求5所述的快门组件，其中， 在所述快门打开位置和所述快门关闭位置这两个位置，所述第一永磁体的磁极位于所述第一固定的电磁螺线管的磁极和所述第二固定的电磁螺线管的磁极之间。
7.ー种快门组件，包括 a)基板，其中具有弧形开口和快门开ロ； b)快门叶片，其安装在所述基板中并且可以在所述快门开口上移动以打开和关闭所述快门开ロ ； c)驱动环，其基本上与所述快门叶片面对面地安装在所述基板中，以围绕垂直于所述快门叶片的平面延伸的轴线往复旋转，所述驱动环具有朝向相反方向的第一表面和第二表面，所述驱动环和所述快门叶片具有分别设有销和凸轮槽的相邻表面，所述销和所述凸轮槽将所述快门叶片机械地连接至所述驱动环的第一表面；d)第一永磁体，其与所述驱动环的第二表面连接，所述第一永磁体响应磁场而在沿着所述弧形开ロ延伸的路径中移动，从而使所述快门叶片在快门打开位置和快门关闭位置之间移动；以及 e)第一固定的电磁螺线管，其与所述第一永磁体机械地分离，并且选择性地产生磁场，所述第一固定的电磁螺线管相对于所述驱动环位于固定的位置，从而选择性地通电以交替地吸引和排斥所述第一永磁体移动足以使所述驱动环旋转一定量的一段距离，所述驱动环的旋转量与使所述快门叶片移动到所述快门打开位置和所述快门关闭位置中的ー个位置所需的行程相等， 其中，所述第一固定的电磁螺线管位于所述弧形开ロ上方。
8.根据权利要求7所述的快门组件，其中， 所述第一固定的电磁螺线管由所述基板保持。
9.根据权利要求7所述的快门组件，其中， 所述第一永磁体设置在所述第一固定的电磁螺线管和所述基板之间。
10.根据权利要求7所述的快门组件，其中， 在所述快门打开位置和所述快门关闭位置中的至少ー个位置，所述第一固定的电磁螺线管的磁极相对于所述第一永磁体的磁极是偏离的。
11.根据权利要求10所述的快门组件，其中， 在所述快门打开位置和所述快门关闭位置这两个位置，所述第一固定的电磁螺线管的磁极相对于所述第一永磁体的磁极是偏离的。
12.根据权利要求7所述的快门组件，还包括 第二固定的电磁螺线管，在所述快门打开位置和所述快门关闭位置这两个位置，所述第一永磁体的磁极位于所述第一固定的电磁螺线管的磁极和所述第二固定的电磁螺线管的磁极之间。
13.ー种快门组件，包括 a)基板，其中具有弧形开ロ； b)至少ー个快门叶片，其安装在所述基板中并且可以在打开位置和关闭位置之间移动； c)非磁性的驱动环，其基本上与所述快门叶片面对面地设置，所述驱动环具有朝向相反方向的第一表面和第二表面，所述快门叶片通过所述快门叶片上的凸轮槽和所述驱动环上的销与所述驱动环的第一表面连接，所述快门叶片上的凸轮槽和所述驱动环上的销协作以在所述驱动环往复旋转时使所述快门叶片移动到所述打开位置或所述关闭位置； d)第一永磁体，其与所述驱动环的第二表面连接并且在沿着所述弧形开ロ延伸的路径中移动；以及 e)位于所述第一永磁体附近的第一电致动螺线管，所述第一电致动螺线管可操作以响应施加到所述第一电致动螺线管上的信号来移动所述第一永磁体，从而使所述快门叶片在所述打开位置和所述关闭位置之间移动， 其中，所述第一电致动螺线管位于所述弧形开ロ上方。
14.根据权利要求13所述的快门组件，其中， 所述第一电致动螺线管由所述基板保持。
15.根据权利要求13所述的快门组件，其中， 所述第一永磁体设置在所述第一电致动螺线管和所述基板之间。
16.根据权利要求13所述的快门组件，其中， 在所述打开位置和所述关闭位置中的至少ー个位置，所述第一电致动螺线管的磁极相对于所述第一永磁体的磁极是偏离的。
17.根据权利要求16所述的快门组件，其中， 在所述打开位置和所述关闭位置这两个位置，所述第一电致动螺线管的磁极相对于所述第一永磁体的磁极是偏离的。
18.根据权利要求13所述的快门组件，还包括 第二固定的电磁螺线管，在所述打开位置和所述关闭位置这两个位置，所述第一永磁体的磁极位于所述第一电致动螺线管的磁极和所述第二固定的电磁螺线管的磁极之间。
19.ー种快门组件，包括 a)基板，其具有快门开ロ； b)至少ー个快门叶片，其安装为可以相对于所述基板移动，以横过所述快门开ロ在快门打开位置和快门关闭位置之间移动； c)永磁体，其与所述快门叶片相连； d)固定的电磁螺线管，其选择性地通电以交替地吸引和排斥所述永磁体，从而使所述永磁体围绕垂直于所述基板延伸的轴线往复旋转，并使所述快门相应地移动到所述快门打开位置和快门关闭位置中的ー个位置，然后移动到所述快门打开位置和快门关闭位置中的另ー个位置；以及 e )所述基板和快门叶片是由非磁性材料制成的。
20.根据权利要求19所述的快门组件，包括 a)非磁性驱动环，其安装在所述基板上，以围绕所述轴线往复旋转； b)位于所述驱动环上的凸轮和位于所述快门叶片上的凸轮槽，所述凸轮和所述凸轮槽共同协作，以便在所述驱动环往复旋转时，将所述快门叶片移动到所述快门打开位置或快门关闭位置；以及 c)所述永磁体固定到所述驱动环上并可以随着所述驱动环移动，所述固定的电磁螺线管相对于所述驱动环位于固定位置。
21.根据权利要求20所述的快门组件，其中， 对所述电磁螺线管通电将排斥所述永磁体，以将所述快门移动到所述快门打开位置和快门关闭位置中的ー个位置；对所述电磁螺线管断电会将所述永磁体吸引到所述电磁螺线管，以将快门移动到所述快门打开位置和快门关闭位置中的另ー个位置。
22.根据权利要求19所述的快门组件，包括 第二固定的电磁螺线管，其选择性地通电以与所述第一固定的电磁螺线管反向同步地交替地吸引和排斥所述永磁体，并使所述快门相应地移动到所述快门打开位置和快门关闭位置中的ー个位置，然后移动到所述快门打开位置和快门关闭位置中的另ー个位置。
23.根据权利要求19所述的快门组件，包括 与所述快门叶片相连的第二永磁体，所述第二永磁体设置成在所述第一永磁体被吸引时所述第二永磁体被所述电磁螺线管排斥，在所述第一永磁体被排斥时所述第二永磁体被所述电磁螺线管吸引。
24.根据权利要求23所述的快门组件，包括 第二固定的电磁螺线管，其选择性地通电以与所述第一固定的电磁螺线管反向同步地交替地吸引和排斥所述第二永磁体，并且使所述快门相应地移动到所述快门打开位置和快门关闭位置中的ー个位置，然后移动到所述快门打开位置和快门关闭位置中的另ー个位置。
25.根据权利要求19所述的快门组件，包括 机械阻尼器，其可操作以在所述快门打开位置和快门关闭位置中的ー个位置处对所述快门叶片的运动提供阻尼。
26.根据权利要求19所述的快门组件，包括 机械阻尼器，其可操作以在所述快门打开位置和快门关闭位置这两个位置处对所述快门叶片的运动提供阻尼。
27.根据权利要求25所述的快门组件，其中， 所述机械阻尼器与至少ー个所述永磁体接合。
28.根据权利要求19所述的快门组件，还包括 驱动环，其安装在所述基板上以围绕所述轴线往复旋转，所述驱动环具有柱，所述柱从所述驱动环延伸并且所述永磁体被支撑在所述柱上。
29.根据权利要求28所述的快门组件，其中， 所述基板包括细长形开ロ，并且所述柱延伸穿过所述基板中的所述开ロ。
30.根据权利要求29所述的快门组件，其中， 所述驱动环设置在所述永磁体与所述快门叶片之间，从而所述永磁体和所述柱位于所述驱动环的第一侧，所述至少一个快门叶片位于所述驱动环的与所述第一侧相反的第二侦れ
31.ー种快门组件，包括 a)快门叶片，其可以在快门开口上移动以打开和关闭所述快门开ロ，所述快门开ロ限定中心轴线； b)永磁体,其构造成响应磁场而围绕所述中心轴线往复旋转，所述永磁体的运动导致所述快门叶片在快门打开位置和快门关闭位置之间移动；以及 c)电磁螺线管，其与所述永磁体机械地分离并相对于所述永磁体固定，所述电磁螺线管选择性地产生所述磁场。
32.根据权利要求31所述的快门组件，包括 a)驱动环，其连接到所述快门叶片上，以围绕所述中心轴线往复旋转； b)位于所述驱动环上的凸轮和位于所述快门叶片上的凸轮槽，所述凸轮和所述凸轮槽共同协作，以便在所述驱动环往复旋转时，将所述快门叶片移动到所述快门打开位置或快门关闭位置， 其中，所述永磁体固定到所述驱动环上并可以随着所述驱动环移动，所述电磁螺线管相对于所述驱动环位于固定位置。
33.根据权利要求31所述的快门组件，其中， 对所述电磁螺线管通电将排斥所述永磁体，以将所述快门移动到所述快门打开位置和快门关闭位置中的ー个位置；对所述电磁螺线管断电会将所述永磁体吸引到所述电磁螺线管，以将快门移动到所述快门打开位置和快门关闭位置中的另ー个位置。
34.根据权利要求31所述的快门组件，包括 第二固定的电磁螺线管，其选择性地通电以与第一固定的电磁螺线管反向同步地交替地吸引和排斥所述永磁体，并使所述快门相应地移动到所述快门打开位置和快门关闭位置中的ー个位置，然后移动到所述快门打开位置和快门关闭位置中的另ー个位置。
35.根据权利要求31所述的快门组件，包括 与所述快门叶片相连的第二永磁体，所述第二永磁体设置成在第一永磁体被吸弓I时所述第二永磁体被所述电磁螺线管排斥，在第一永磁体被排斥时所述第二永磁体被所述电 磁螺线管吸引。
36.根据权利要求35所述的快门组件，包括 第二固定的电磁螺线管，其选择性地通电以与第一固定的电磁螺线管反向同步地交替地吸引和排斥所述第二永磁体，并且使所述快门相应地移动到所述快门打开位置和快门关闭位置中的ー个位置，然后移动到所述快门打开位置和快门关闭位置中的另ー个位置。
37.根据权利要求31所述的快门组件，包括 机械阻尼器，其可操作以在所述快门打开位置和快门关闭位置中的ー个位置处对所述快门叶片的运动提供阻尼。
38.根据权利要求31所述的快门组件，包括 机械阻尼器，其可操作以在所述快门打开位置和快门关闭位置这两个位置处对所述快门叶片的运动提供阻尼。
39.根据权利要求37所述的快门组件，其中， 所述机械阻尼器与至少ー个所述永磁体接合。
40.根据权利要求38所述的快门组件，其中， 所述机械阻尼器与两个所述永磁体均接合。
41.ー种快门组件，包括 a)至少ー个快门叶片，其可以在露出快门开ロ的快门打开位置和遮挡所述快门开ロ的快门关闭位置之间移动； b)驱动环，其构造成围绕所述快门开ロ所限定的中心轴线往复旋转； c)永磁体，其机械地连接到所述驱动环上并且构造成随着所述驱动环围绕所述中心轴线往复旋转；以及 d)位于所述磁体附近的固定的电磁螺线管，所述电磁螺线管可操作以响应施加到所述电磁螺线管上的信号来移动所述磁体， 其中，所述永磁体的运动导致所述快门叶片在所述快门打开位置和所述快门关闭位置之间移动。
42.根据权利要求41所述的快门组件，包括 位于所述驱动环上的凸轮和位于所述快门叶片上的凸轮槽，所述凸轮和所述凸轮槽共同协作，以便在所述驱动环往复旋转时，将所述快门叶片移动到所述快门打开位置或所述快门关闭位置， 所述电磁螺线管相对于所述驱动环位于固定位置，所述中心轴线垂直于所述快门叶片的平面延伸。
43.根据权利要求42所述的快门组件，其中， 对所述螺线管通电将排斥所述永磁体，以将所述快门叶片移动到所述快门打开位置和所述快门关闭位置中的ー个位置；对所述螺线管断电会将所述永磁体吸引到所述螺线管，以将快门叶片移动到所述快门打开位置和所述快门关闭位置中的另ー个位置。
44.根据权利要求41所述的快门组件，包括 第二固定的电磁螺线管，其选择性地通电以与所述第一固定的电磁螺线管反向同步地可选地吸引和排斥所述永磁体，并使所述快门叶片相应地移动到所述快门打开位置和所述快门关闭位置中的ー个位置，然后移动到所述快门打开位置和快门关闭位置中的另ー个位置。
45.根据权利要求41所述的快门组件，包括 与所述快门叶片相连的第二永磁体，所述第二永磁体设置成在所述第一永磁体被吸引时所述第二永磁体被所述电磁螺线管排斥，在所述第一永磁体被排斥时所述第二永磁体被所述电磁螺线管吸引。
46.根据权利要求45所述的快门组件，包括 第二固定的电磁螺线管，其选择性地通电以与所述第一固定的电磁螺线管反向同步地可选地吸引和排斥所述第二永磁体，并且使所述快门叶片相应地移动到所述快门打开位置和所述快门关闭位置中的ー个位置，然后移动到所述快门打开位置和快门关闭位置中的另ー个位置。
47.根据权利要求41所述的快门组件，包括 机械阻尼器，其可操作以在所述快门打开位置和所述快门关闭位置中的ー个位置处对所述快门叶片的运动提供阻尼。
48.根据权利要求41所述的快门组件，包括 机械阻尼器，其可操作以在所述快门打开位置和所述快门关闭位置这两个位置处对所述快门叶片的运动提供阻尼。
49.根据权利要求47所述的快门组件，其中， 所述机械阻尼器与至少ー个所述永磁体接合。
50.根据权利要求49所述的快门组件，其中， 所述机械阻尼器与两个所述永磁体均接合。
全文摘要
本发明公开一种快门组件，包括a)基板；b)驱动环；c)快门叶片，其在快门打开位置和快门关闭位置之间移动；d)凸轮和凸轮槽，在驱动环往复旋转时，将快门叶片移动到快门打开位置或快门关闭位置；e)柱，其固定到驱动环的第二表面上；f)第一永磁体，其固定到柱上；g)第一电磁螺线管，其由基板保持并位于细长形开口上方，第一电磁螺线管选择性地通电以沿着细长形开口交替地吸引和排斥第一永磁体从而使驱动环往复旋转，并使快门相应地移动到快门打开位置和快门关闭位置中的一个位置，然后移动到另一个位置；以及h)基板、驱动环和快门叶片是由非磁性材料制成的，其中，第一电磁螺线管位于第一永磁体上方。
文档编号G03B9/22GK102866561SQ20121029303
公开日2013年1月9日 申请日期2006年11月13日 优先权日2005年11月16日
发明者戴维·维廖内, 斯蒂芬·T·帕斯夸雷拉 申请人:Va公司