[发明专利]混合驱动式多自由度电机

说明书

本发明提供了一种混合驱动式多自由度电机，属于多自由度电机技术领域，包括基座、支撑件、永磁球形电机本体、压电定子、预压力机构，基座上方正对应连接有端板，端板设有输出口；支撑件为两组，两组支撑件分别设置在基座和端板上，每组支撑件不少于两个，同组中的支撑件沿圆周方向均匀布设；永磁电机本体设有球形转子，转子设于两组支撑件间且与支撑件滚动接触，转子通过支撑件移动限位，永磁球形电机本体输出端通过输出口与外物相连；压电定子设于转子外侧，压电定子用于驱动转子运动；预压力机构设于基座上且与压电定子相连，预压力机构用于控制压电定子与转子压触。本发明提供的混合驱动式多自由度电机结构紧凑且可用于多场合连续控制运动。

技术领域

本发明属于多自由度电机技术领域，更具体地说，是涉及一种混合驱动式多自由度电机。

背景技术

随着现代智能工业的不断发展，对高精度、高集成度和高灵活性的多自由度电动机的需求正在迅速增加。传统的多自由度执行机构通常由多个单自由度电动机组成。这种机构机械结构复杂，体积大，定位控制精度低，不能满足微智能驱动系统的要求。纯电磁驱动的多自由度电动机虽然集成度高和结构简单，但电磁驱动控制系统复杂，同样导致了定位精度低的问题。

逆压电效应是指当在电介质的极化方向施加电场，这些电介质就在一定方向上产生机械变形或机械压力，当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失。压电驱动技术原理是基于压电陶瓷材料的逆压电效应，通过控制其机械变形产生旋转或直线运动。压电驱动技术易于控制，稳定性好且控制精度高，但纯压电驱动的电机寿命短，并且它们不适合连续工作场合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混合驱动式多自由度电机，旨在解决现有的纯电磁驱动电机结构复杂、定位精度低及纯压电驱动电机寿命短且不适合连续工作场合的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种混合驱动式多自由度电机，包括基座、支撑件、永磁球形电机本体、压电定子以及预压力机构，基座上方正对应连接有端板，端板上设有输出口；支撑件为两组，两组支撑件分别设置在基座和端板上，每组支撑件数量不少于两个，同一组中的支撑件沿圆周方向均匀布设；永磁电机本体设有球形的转子，转子设于两组支撑件间且与支撑件滚动接触，转子通过两组支撑件移动限位，永磁球形电机本体的输出端通过输出口与外物相连；压电定子设于转子外侧，压电定子用于驱动转子运动；预压力机构设于基座上且与压电定子相连，预压力机构用于控制压电定子与转子压触。

作为本申请另一实施例，预压力机构包括压电定子座、支撑架、预压力组件，压电定子座上安装有压电定子；支撑架设于基座上，支撑架转动连接压电定子座；预压力组件用于推动压电定子座转动使压电定子压触转子。

作为本申请另一实施例，预压力组件包括预压力永磁体以及预压力线圈绕组，预压力永磁体设于压电定子座底端；预压力线圈绕组设于基座上，预压力线圈绕组与预压力永磁体正对且成间距设置。

作为本申请另一实施例，支撑件包括固定座以及滚珠，固定座设于基座或端板上：滚珠与固定座球铰接，滚珠与转子滚动接触。

作为本申请另一实施例，压电定子数量为多个，多个压电定子沿圆周方向均匀布设于转子外侧，预压力机构与压电定子一一对应设置。

作为本申请另一实施例，转子上设有开口；永磁球形电机本体的电磁定子设于转子内且通过开口与基座相连。

作为本申请另一实施例，转子包括壳体和永磁体，壳体为中空球形，壳体上设有输出轴，开口设于壳体上且与输出轴正对；永磁体数量若干，永磁体设于壳体内壁上。