[发明专利]一种多自由度有限转角电机

权利要求书

1.一种多自由度有限转角电机，其特征在于：包括第一结构件、定子芯、限位结构、磁钢组和第二结构件，所述第一结构件包括第一圆盘和固设在所述第一圆盘上的、与所述第一圆盘同轴的套筒，所述第一圆盘上设置有与所述套筒相通的通孔，所述第二结构件包括第二圆盘和固设在所述第二圆盘上的轴体；所述轴体通过调心轴承与所述套筒转动配合，所述限位结构能够使得所述第一结构件和所述第二结构件在有限转角范围内相对转动；

所述定子芯上设置有多个沿周向分布的线圈，所述磁钢组包括多个磁钢，多个所述磁钢与多个所述线圈一一对应；多个所述线圈分为第一类线圈和第二类线圈，所述第一类线圈通电时，所述第一类线圈对应的所述磁钢受到垂直于所述第一圆盘的力，并驱动所述第一结构件和所述第二结构件相对转动；所述第二类线圈通电时，所述第二类线圈对应的所述磁钢受到与所述套筒的周向相切的力，并驱动所述第二结构件绕并驱动所述第二结构件绕多自由度有限转角电机的方位轴转动；

所述定子芯固定套设在所述套筒上，所述磁钢组固设在所述第二圆盘上；或所述定子芯固设在所述第二圆盘上，所述磁钢组固设在所述套筒上；

多个所述线圈中还包括第三类线圈，所述第三类线圈通电时，所述第三类线圈对应的所述磁钢受到垂直于所述第一圆盘的力，并驱动所述第一结构件和所述第二结构件绕多自由度有限转角电机的横滚轴相对转动；所述第一类线圈通电时，所述第一类线圈对应的所述磁钢受到垂直于所述第一圆盘的力，并驱动所述第一结构件和所述第二结构件绕多自由度有限转角电机的俯仰轴相对转动；

所述线圈为12个，其中，四个所述线圈为所述第一类线圈，另外四个所述线圈为所述第三类线圈，再四个所述线圈为所述第二类线圈；四个所述第一类线圈关于所述俯仰轴对称分布，四个所述第三类线圈关于所述横滚轴对称分布，四个所述第二类线圈沿所述定子芯的周向均匀分布；

对应所述第一类线圈和所述第三类线圈设置的所述磁钢的充磁方向均与所述第二圆盘的轴向相同，位于所述横滚轴不同侧的所述第一类线圈通电时的受到的力的方向相反，位于所述俯仰轴不同侧的所述第三类线圈通电时的受到的力的方向相反；对应所述第二类线圈设置的所述磁钢的充磁方向与所述第二圆盘的周向相切；

所述磁钢组固设在所述第二圆盘上时，在所述第二圆盘上还固设有磁轭圈，所述磁钢组中的各个所述磁钢固设在所述磁轭圈的内壁上。

2.根据权利要求1所述的多自由度有限转角电机，其特征在于：所述限位结构包括设置在所述套筒远离所述第一圆盘的一端的第一结构件限位齿和设置在所述第二圆盘靠近所述套筒的一侧的两个第二结构件限位齿，两个所述第二结构件限位齿与所述第二圆盘的中心之间的距离、及所述第一结构件限位齿与所述套筒的中心轴之间的距离相等，所述第一结构件限位齿位于两个所述第二结构件限位齿之间。

3.根据权利要求1所述的多自由度有限转角电机，其特征在于：所述有限转角的范围为8°~16°。

4.根据权利要求1所述的多自由度有限转角电机，其特征在于：所述定子芯固定套设在所述套筒上时，所述第一结构件为定子，所述第二结构件为转子；所述定子芯固设在所述第二圆盘上时，所述第一结构件为转子，所述第二结构件为定子。

5.根据权利要求1所述的多自由度有限转角电机，其特征在于：所述定子芯的材料为铁磁材料或非导磁材料，所述铁磁材料为矽钢片，所述非导磁材料为铝合金或塑料；所述定子芯上设置有多个周向排列的绕线齿，相邻的两个所述绕线齿之间形成有齿槽，所述绕线齿与所述线圈一一对应，所述线圈绕在对应的所述绕线齿上。

6.根据权利要求5所述的多自由度有限转角电机，其特征在于：所述绕线齿靠近所述磁钢的一端上设置有凹槽，所述凹槽上设置有用于测量所述绕线齿相对磁钢的偏转角度数据的霍尔元件，所述霍尔元件与单片机电连接，所述单片机与电机驱动芯片电连接，每个所述线圈均与所述电机驱动芯片电连接。