[实用新型]关节式直线电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及自动化控制技术领域中的新型电机结构形式，主要针对现有直线电机的结构形式进行了一定的改进，以便实现关节运动控制中的非直线运动控制。

背景技术

目前自动化控制等工业领域中，电机被作为了执行运动的最主要的单元元件，按照控制运动的形式分类，电机可以分为回转式运动电机和直线式运动电机，对于需要实现直线型运动的工况，回转式电机采用变速齿轮配合齿条或者皮带等机构来实现运动形式的转变，直线电机则直接实现直线运动。

包括直线式电机以及回转式电机等在内所有电机，其核心均由定子和动子构成，对于直线电机的定子，实际上是一个内置可变磁场线圈的金属导轨条，动子在这种可控制的变化磁场下，实现沿金属导轨条的变速直线运动。

但是，无论是回转电机，还是直线电机对于实现曲线轨迹下的运动控制时，都必须借助其他辅助机构来实现运动形式的转换，增加了机构的复杂性，特别是对于有固定曲线运动轨迹的关节式运动控制，则由于增加了外辅助机构，使得运动关节的体积增大，且控制变得复杂，这个问题在于机器人手臂的关节控制技术中一直是个难题。

发明内容

为了解决上述这种有固定曲线运动轨迹的关节运动控制问题，本实用新型在当前直线电机的结构原理基础上，对其定子的结构形式做了一定的改进后，提出了一种异型的直线电机，即关节式直线电机。

本实用新型采取的技术方案是：根据有固定运动轨迹的关节轨迹曲线，将定子的结构形状设计成这种曲线形状，而不再采用直线形状设计，那么动子在该定子上将沿定子曲线形状运动，其运动轨迹也必然重复关节设定的运动轨迹，对于这种有固定运动轨迹的关节运动控制，就可以避开采用复杂的转换机构的问题，使得运动关节得到简化，且运动控制也得到简化；关节式直线电机由动子、同关节运动轨迹曲线形状相同的定子组成。

采用该技术方案后，特别是对于单一运动轨迹的机器人手臂关节，其运动控制就可以直接通过一台上述的关节式直线电机来实现，使得运动关节结构大大简化，控制也趋于简化。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

附图1为本实用新型定子形状为圆弧曲线实施例的结构形式示意图。

附图2为本实用新型定子形状为椭圆弧曲线实施例的结构形式示意图。

图中1.永磁式动子，2.定子。

具体实施方式

在图1中，关节式直线电机由永磁式动子(1)和圆弧形状的定子(2)组成，关节的固定运动轨迹为一圆弧曲线，如图中运动箭头所示，关节的圆弧曲线运动通过动子(1)沿圆弧形状的定子(2)运动来实现，直接控制定子(2)产生交变磁场即可实现对动子(1)的速度以及运动位置的控制，实现关节的圆弧曲线运动不需要外辅助机构，而直接控制动子(1)即可。

在图2中，关节式直线电机同样由由永磁式动子(1)和椭圆形状的定子(2)组成，关节的运动轨迹为一椭圆弧曲线，如图中运动箭头所示，关节的椭圆弧曲线运动通过动子(1)沿椭圆弧形状的定子(2)运动来实现，直接控制定子(2)产生交变磁场即可实现对动子(1)的速度以及运动位置的控制，实现关节的椭圆弧曲线运动不需要外辅助机构，而直接控制动子(1)即可。

对于各类有固定运动轨迹曲线的运动关节，只要制造工艺允许，都可以根据关节运动轨迹曲线的形状，将直线电机的定子制造成各类曲线形状，从事实现关节式直线电机的沿该曲线运动的非直线运动控制。