[发明专利]横向感应力驱动偏转三自由度电机

说明书

本发明提供横向感应力驱动偏转三自由度电机，涉及多自由度电机技术领域。包括圆柱环形偏转定子和偏转转子；圆柱环形偏转定子在偏转转子的外围，圆柱环形偏转定子的内周分布有若干个径向定子轭；偏转转子的外周分布有若干个径向转子轭；偏转转子与输出轴相固定。偏转转子中心下方与带顶部相对的两个伞形支撑架的主轴相固定；两个伞形支撑架的外围设有球壳；球壳中主轴的中部外围设有永磁电机。主要解决传统意义上多自由度电机体积重量大、静态动态系统性能差等问题。本发明通过横向的感应驱动力来完成一定角度的偏转运动，具有结构简单、体积小、原理独特、控制简单平稳精确、响应速度快等特点。

技术领域

本发明涉及多自由度电动机技术领域。

背景技术

传统的电机只能完成单自由度运动，需要借助传动机构的互相搭配或者更多的电机组合通过复杂的机械连接才可以实现两个自由度以及两个自由度以上的运动。这不仅使电机体积、重量大，而且系统性能差，难以维护，静态和动态性能难以得到长期保障，随着永磁材料的问世，随之诞生的永磁电机理论对电机的研究有着划时代的影响，永磁电机具有体积小、无需叠片结构、运动原理简单、力能指标高等特点，可以更方便的应用到多自由度运动电机领域。如今多自由度作为一个近代新生的学科技术，如何在保证在一定的自由度运动下简化其结构体积、提高效率为当代的一大难题。

发明内容

本发明要解决的问题是提供横向感应力驱动偏转三自由度电机，主要解决传统意义上多自由度电机体积重量大、静态动态系统性能差等问题。本发明通过横向的感应驱动力来完成一定角度的偏转运动，具有结构简单、体积小、原理独特、控制简单平稳精确、响应速度快等特点。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：横向感应力驱动偏转三自由度电机，其特征在于，包括横向感应力驱动装置，该装置包括：圆柱环形偏转定子和偏转转子；圆柱环形偏转定子在偏转转子的外围，圆柱环形偏转定子的内周分布有若干个径向定子轭，定子轭上缠绕定子驱动线圈；偏转转子的外周分布有若干个径向转子轭，转子轭上缠绕转子驱动线圈；偏转转子与输出轴相固定；通过定子驱动线圈和转子驱动线圈策略通电后产生的横向驱动力完成输出轴的偏转运动。

进一步的，所述的横向感应力驱动偏转三自由度电机，其特征在于：包括架体，圆柱环形偏转定子设在偏转转子的外围，并与架体相固定；输出轴与偏转转子的中心固定，球壳上部开孔，输出轴的自由端在偏转转子的上方；偏转转子中心下方与带顶部相对的两个伞形支撑架的主轴相固定；两个伞形支撑架的外围设有球壳，两个伞形支撑架与球壳间滑动配合，球壳与架体相固定；球壳中主轴的中部的外围设有永磁电机，永磁电机的外定子与球壳固定，永磁电机的内转子通过可偏转调心式球轴承与主轴连接；通过永磁电机实现电机的自转。

进一步的，所述的横向感应力驱动偏转三自由度电机，其特征在于：还包括下偏转驱动机构，下偏转驱动机构的圆柱环形偏转定子并与架体相固定；所述主轴的下端与下偏转驱动机构偏转转子的中心相固定，球壳下部开孔。

优选的，所述可偏转调心式球轴承为自调心球轴承。

优选的，所述可偏转调心式球轴承为三层式偏转调心式球轴承，即在自调心球轴承结构的基础上外面加有最外环部分，最外环部分与外环固定，最外环部分设有可与螺丝固定的开槽部分,用来将轴承与部件固定在一起，且最外环部分高度相比外环及内环都较高，可以减轻轴承中间部分的瞬态冲击影响；轴承内环或轴承内环内设有齿形啮槽，以便于齿形主轴配合。

进一步的，所述主轴在与可偏转调心式球轴承的内环连接处中间断开，与内环的连接为齿形啮合。

优选的，所述横向感应力驱动偏转三自由度电机的伞形支撑架结构包括，4个均布的与主轴固定的伞状支撑杆，每个支撑杆的自由端设有万向滑动滚珠，两个伞形支撑架均与球壳的内壁支撑并滑动配合。

进一步的，所述输出轴上设输出轴位置和速度传感器系统。