一种通过无轴轮缘驱动的荧光与滤色一体化装置
技术领域
本实用新型涉及激光光源技术领域，尤其涉及一种通过无轴轮缘驱动的荧光与滤色一体化装置。
背景技术
激光是一种高亮度，方向性强，发出单色相干光束的光源，由于激光的诸多优点，近年来被逐渐作为光源应用于投影显示技术领域。
波长转换装置上涂覆荧光粉，激光光束照射并激发荧光粉产生相对应颜色的荧光。比如，用蓝色激光激发波长转换装置上的绿色和黄色荧光粉来产生绿色荧光和黄色荧光。
常用的波长转换装置是荧光轮。为了获得三基色单色光，在荧光轮的输出光路中，还要设置滤光装置，荧光轮产生的绿色光经过绿色或青色滤光片获得绿色单色光，荧光轮产生的黄色光经过红色滤光片获得红色单色光。
滤光装置通常由滤光片组成，可以为轮状结构，保持与波长转换装置同步转动，使波长转换装置依次输出的各基色光也按照时序入射对应颜色的滤光片结构，进行滤色输出，提高各基色光的纯度。蓝色激光通过荧光轮和滤色轮来获得三基色及黄色单色光，荧光轮和滤色轮的同步是获得三基色单色光的关键。比如当荧光轮输出绿光时，滤色轮也旋转到绿光滤光区，否则可能造成输出不同颜色的叠加，色彩发生改变，三基色配比也发生混乱，无法形成正常的时序性输出的三基色。
只有保持滤光装置与波长转换装置同步转动，才能保证三基色的时序输出，否则由于时序错位会导致混色时间的出现。目前，常用的方法是使用两套驱动马达，分别驱动荧光轮和滤色轮，但需要各自设置传感器检测转速情况，并根据滤光装置输出反馈来调整两波长转换装置的转速以达到同步，软件复杂度增加，控制也相对复杂。
实用新型内容
为了弥补现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种通过无轴轮缘驱动的荧光与滤色一体化装置，能够在荧光转换的同时，在对应所述荧光出光侧设置滤色装置，用于对透过其出射的荧光进行滤色，在保证滤色效果的同时，解决了传统光学系统中，需要两套驱动马达分别驱动荧光环和滤色环，导致光源体积较大的问题。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种通过无轴轮缘驱动的荧光与滤色一体化装置，包括壳体、与壳体通轴向设置的转环组件；其中，转环组件包括依次套设于壳体内的定子、转子、荧光环及滤色环，定子与壳体连接固定，转子的两端通过轴承安设于壳体上，所述荧光环靠近转子内侧设置，所述滤色环靠近荧光环设置，所述荧光环和滤色环在靠近转子中心的内圆面积小，远离转子中心时的外圆面积大，所述荧光环与滤色环的外壁均设有与转子连接的固定组件，随转子转动。
进一步地，所述壳体是通过螺钉连接的分体式结构组合而成，该分体式结构采用加强型有机高分子材料制成；所述壳体具有中空的圆环，沿圆环内部环向设有用于固定安装环形电机定子和多个霍尔传感器的若干卡槽。
所述定子通过若干定子绕组组成，所述定子绕组包括硅钢片组成的圈式铁芯和线圈，且定子绕组固定在卡槽中，使定子绕组连接成环形并与壳体同心；所述定子绕组与霍尔传感器通过电缆和壳体上的接线口与外部通信。
所述转子包括一环形转子体和永磁体，所述环形转子体外壁设置多个凹槽，通过将永磁体以焊接、螺纹或胶粘的方式镶嵌在凹槽内部，使永磁体在环形转子体上形成永磁圈；所述永磁体与外界环境密封隔离，与定子中的定子绕组相互对应。
所述荧光环包括荧光粉材料支撑体和荧光粉材料层，所述荧光粉材料支撑体采用透射式支撑体，通过在透射式支撑体上涂覆荧光粉材料层形成透射式荧光环。
所述滤色环设于荧光环的输出光路中，由多种滤色片组成，各滤色片与荧光环上荧光材料颜色的种类、分区的角度和顺序相互对应，通过与荧光环同步转动，满足荧光环依次输出的各基色光入射至对应颜色的滤色片，进行滤色输出，提高荧光环各基色光的纯度。
本实用新型的有益效果是：打破了波长转换装置的常规思维方式，将传统电机的定子、转子、荧光装置、滤色装置进行了重新设计，取消了传统荧光轮装置和滤色轮装置中的中置马达及其输出轴部分，减少了波长转换装置的径向长度，结构变得扁平化，中间为空心结构，使得光路的传输方式多样化。在充分吸收轮缘驱动低噪音、高功率密度等优点的基础上，将荧光环和滤色环均安装在转子内部，使三者集成为一体，动平衡校正要求低，转矩大、转矩惯性小、振动与噪声小、能量利用率高，同时又有效解决了荧光环和滤色轮的同步；整个装置采用模块化的设计，结构紧凑，易于安装与维护；通过与空气的直接接触，散热效果更好；根据需要将荧光环、滤色轮、壳体等由传统的金属材料代替为高分子材料，在保证了足够强度的情况下有更轻的重量。
附图说明
下面结合附图及实施例，对本实用新型的结构和特征作进一步描述。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是图1的右视剖面示意图。
附图1和图2中，1.壳体，2.定子，3.转子，4.荧光环，5.滤色环、6.轴承，7.霍尔传感器，21.定子绕组，22.定子卡槽，23.环形璧，24.定子与转子的缓冲间隙， 31.环形转子体，32.永磁体，33.梯形凹槽，34.转子中心，41.荧光材料支撑体，42荧光材料层。
具体实施方式
附图1和2是本实用新型的一种实施例，公开了一种通过无轴轮缘驱动的荧光与滤色一体化装置，包括壳体1、与壳体1同轴向设置的的转环组件；其中，转环组件包括依次套设于壳体内的定子2、转子3、荧光环4及滤色环5，定子2与壳体1连接固定，转子3的两端通过轴承6安设于壳体1上，所述荧光环4靠近转子3内侧设置，所述滤色环5靠近荧光环4设置，所述荧光环4和滤色环5在靠近转子中心的内圆面积小，远离转子中心时的外圆面积大，所述荧光环4与滤色环5的外壁均设有与转子3连接的固定组件，随转子3转动。
所述壳体1是通过螺钉连接的分体式结构组合而成，该分体式结构采用加强型有机高分子材料制成；所述壳体1具有中空的圆环，沿圆环内部环向设有用于固定安装环形电机定子2和多个霍尔传感器7的若干卡槽22。
在本实例中，所述定子2有若干个定子绕组21组成，将定子绕组21放置到壳体中的定子卡槽22中，然后将一种可固化的材料充入其中后，该材料发生固化，这样定子绕组21准确定位在圆环形壳体1内部，定子绕组21连接成环形并与圆环形壳体1同心；在定子绕组21面对转子3的一侧，由对磁场不会产生负面作用的材料组成的环形壁23对其进行封闭，这为定子绕组21提供了一种隔绝外部影响的可靠保护；所述霍尔传感器7在壳体1中心对称分布，用于检测转子3的运动状态；所述定子绕组21与霍尔传感器7通过电缆和壳体1上的接线口与外部通信。
在本实例中，所述定子绕组21包括硅钢片组成的圈式铁芯和线圈，由若干组硅钢片通过叠压和轴向冲压制作成圈式铁芯，在圈式铁芯的内圆设有若干个齿牙和凹槽，线圈均匀致密缠绕在圈式铁芯上的凹槽中形成单个绕组，所述定子2由若干个定子绕组21串联在壳体1的内环壁上。
在本实例中，所述转子3包括环形转子体31、位于转子体内的永磁体32，转子3是用高强度材料注塑成圆环形，转子外圆左右两侧为阶梯型33，环形转子体31沿其周边外壁上留有可以镶嵌永磁体32的凹槽，若干对所述永磁体32通过螺纹或胶粘的方式镶嵌在转子体31上凹槽空腔的内部，形成永磁圈。所述永磁体与外界环境密封隔离，与定子中的定子绕组相互对应。
荧光环4与滤色环5的外圈均设置有固定组件，其上钻有螺孔，可以通过螺钉与转子3连接。
所述荧光环4包括荧光粉材料支撑体41和荧光粉材料层42，所述荧光粉材料支撑体41采用透射式支撑体，通过在透射式支撑体41上涂覆荧光粉材料层42形成透射式荧光环。
所述滤色环5，位于荧光环4的输出光路中，由不同种类的滤色片组成环状，保持与荧光环4同步转动，使从荧光环4依次输出的各基色光也按照时序入射对应颜色的滤光片结构，进行滤色输出，提高各基色光的纯度；滤色环5上滤色片与荧光环上荧光材料颜色的种类、分区的角度和顺序要相互对应，当荧光环4输出绿光时，滤色环5也旋转到绿光滤光区。
在本实例中，为实时检测荧光环4和滤色环5的旋转角度，需要使用霍尔传感器7；当荧光环4和滤色环5固定在环形转子3后，检测转子3的旋转角度，即可知道荧光环4和滤色环5的旋转角度。无轴轮缘驱动，也需要结合传感器检测转子3的旋转角度，实现对定子绕组21电流的周期控制；定子绕组21和霍尔传感器7的引线或者电缆，就近合并成一股输出电缆，从壳体上的接线口（未示出）引出，与外界进行连接通信；所述绕组线圈21和霍尔传感器7外表面均涂有防腐防漏电涂层。
本实用新型在工作时，当定子2上的绕组线圈21通电后，产生磁场，圆环形转子3的表面固定有永磁体31，转子3由于切割磁力线产生感应电流，感应电流产生反感磁场，从而产生旋转扭矩，实现转子3转动，通过转子3的转动带动荧光环4和滤色环5的旋转；激发光束照射并激发荧光环4上的荧光材料产生相对应的新波长的光；由于荧光光谱比较宽，导致色彩饱和度低，通过滤色环5对荧光环产生的各种荧光进行滤色，以提升色饱和度从而提升色域。
本实用新型的实施例能够在进行荧光转换的同时，在对应荧光环出光处设置滤色装置，用于对透过其出射的荧光进行滤色，在保证滤色效果的同时，解决了传统光学系统中，需要两套驱动马达分别驱动荧光环和滤色环，导致光源体积较大的问题。
以上的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围， 因此依本实用新型申请专利范围所作的等效变化，仍属本实用新型的保护范围。
