[发明专利]一种多自由度有限转角电机

说明书

本发明公开了一种多自由度有限转角电机，包括第一结构件、定子芯、限位结构、磁钢组和第二结构件，第一结构件包括第一圆盘和固设在第一圆盘上的、与第一圆盘同轴的套筒，第一圆盘上设置有与套筒相通的通孔，第二结构件包括第二圆盘和固设在第二圆盘上的轴体；轴体通过调心轴承与套筒转动配合，限位结构能够使得第一结构件和第二结构件在有限转角范围内相对转动；定子芯上设置有多个沿周向分布的线圈，磁钢组包括多个磁钢，多个磁钢与多个线圈一一对应；多个线圈分为第一类线圈和第二类线圈；定子芯固定套设在套筒上，磁钢组固设在第二圆盘上；或定子芯固设在第二圆盘上，磁钢组固设在套筒上。本发明的结构简单、成本低廉。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种多自由度有限转角电机。

背景技术

越来越多的运动控制领域需要一体化的多自由度驱动装置，现有的一体化多自由度驱动装置有以下几种形式：一种是使用嵌套型的多第二结构件结构，每层驱动组件负责一个自由度；另一种是把第二结构件做成球形，第一结构件做成曲面包裹住球形第二结构件。这些多自由度驱动装置都存在结构复杂、成本高的问题，尤其是球状第二结构件的电机的控制技术还比较复杂，难以批量应用。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术存在的问题，提供一种结构简单、成本低廉的多自由度有限转角电机。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种多自由度有限转角电机，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。