[发明专利]用于智能机械自由度控制的直线电机

说明书

一种用于智能机械自由度控制的直线电机(100)，包括机壳(10)、动子(30)和定子(20)，动子(30)包括若干导磁板(31)和若干隔磁板(32)，导磁板(31)与隔磁板(32)交替层叠设置；定子(20)包括若干套驱动机构(21)，各套驱动机构(21)包括至少三组励磁组件(22)，各组励磁组件包括导磁臂(23)和缠绕于导磁臂上的控制线圈(24)，导磁臂包括至少一层导磁片(231)和包裹各导磁片(231)的隔磁片(232)。该用于智能机械自由度控制的直线电机具有体积小，工作力矩大，位置控制精度高，运动惯量小，控制简单等优点，可以应用在智能机械设备，如机器人关节驱动中。

技术领域

本发明属于电机领域，尤其涉及一种用于智能机械自由度控制的直线电机。

背景技术

直线电机也称线性电机，直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。它可以看成是一台旋转电机按径向剖开，并展成平面而成。由定子演变而来的一侧称为初级，由动子演变而来的一侧称为次级。在实际应用时，将初级和次级制造成不同的长度，以保证在所需行程范围内初级与次级之间的耦合保持不变。直线电机可以是短初级长次级，也可以是长初级短次级。当初级绕组通入交流电源时，便在气隙中产生行波磁场，次级在行波磁场切割下，将感应出电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场相作用就产生电磁推力。如果初级固定，则次级在推力作用下做直线运动；反之，则初级做直线运动。因而现有直线电机的定子一般是在长直导轨上间隔设置产生磁场的永磁体或线圈，同样的在动子导轨上间隔设置线圈而成。但是这种定子及动子结构，由于要间隔设置多个线圈或永磁体，因而体积较大，导致直线电机的体积大，控制困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于智能机械自由度控制的直线电机，旨在解决现有直线电机体积大、控制困难的问题。

本发明是这样实现的，一种用于智能机械自由度控制的直线电机，包括机壳、动子和驱动所述动子直线移动的定子，所述动子包括用于导磁的若干导磁板和隔离相邻两所述导磁板的若干隔磁板，且所述导磁板与所述隔磁板交替层叠设置；所述定子包括若干套用于驱动所述动子移动的驱动机构，各套所述驱动机构包括至少三组用于生产驱动磁场的励磁组件，各组所述励磁组件包括导磁臂和缠绕于所述导磁臂上的控制线圈，所述导磁臂包括沿所述动子移动方向设置的至少一层导磁片和包裹各所述导磁片的隔磁片。

进一步地，相邻两组所述励磁组件中各所述导磁片满足如下关系：

一组所述励磁组件中一个所述导磁片的中部正对所述动子上某个所述导磁板的中部位置时：另一组所述励磁组件中对应的所述导磁片的中部与该导磁片邻近的所述导磁板的中部位置相错开，且该导磁片与该导磁片距离最近的相邻两所述导磁板的中部位置相错开；任意相邻两组所述励磁组件中同一位置对应的两个所述导磁片间的距离相等。

进一步地，同一组所述励磁组件中相邻两个所述导磁片间的距离相等。

进一步地，同一组所述励磁组件中相邻两个所述导磁片间的距离与一片所述导磁片的厚度之和等于所述动子中相邻的一片所述导磁板与一片所述隔磁板的厚度之和。

进一步地，各套所述驱动机构包括三组所述励磁组件，各组所述励磁组件的所述导磁臂包括一层导磁片和包裹该导磁片的所述隔磁片。

进一步地，各所述控制线圈设置于所述隔磁片中。

进一步地，各所述控制线圈蚀刻于所述隔磁片中。

进一步地，任意相邻两个所述导磁片间的距离相等。

进一步地，相邻两个所述导磁片中部间的距离L满足以下公式：

L＝M*K，M≠3X；

K＝(d1+d2)/3；

其中，d1为各所述导磁板的厚度，d2为各所述隔磁板的厚度，X为正整数，M为正整数。