一种多自由度运动电机制造技术

本实用新型专利技术提供了一种多自由度运动电机，涉及多自由度电机技术领域。包括可做自转和偏转运动的多自由度运动电机，包括外壳、定子、可做自转和偏转运动的转子，转子上设有输出轴；定子固定在升降台上，升降台与伸缩机构相连，伸缩机构与外壳固定连接；通过不同的通电策略能使电机进行自转、偏转和上下伸缩运动。本实用新型专利技术主要是解决现有多自由度电机无法完成某些特定运动及带入机械传动齿轮机构摩擦损耗大、难以维护、效率低等问题。通过对多自由度电机下方固定电磁驱动的升降机构来帮助多自由度电机提升伸缩运动的自由度，具有损耗小、驱动便利可控、响应快、精度高、用途广泛等优点。

A multi degree of freedom motor

The utility model provides a multi degree of freedom motion motor, which relates to the technical field of multi degree of freedom motor. It includes a multi degree of freedom motion motor which can rotate and deflect, including a shell, a stator, a rotor which can rotate and deflect, and an output shaft is arranged on the rotor; the stator is fixed on the lifting platform, the lifting platform is connected with the expansion mechanism, and the expansion mechanism is fixed with the shell; through different power on strategies, the motor can rotate, deflect and move up and down. The utility model mainly solves the problems that the existing multi degree of freedom motor is unable to complete certain specific movements and brings in the mechanical transmission gear mechanism with large friction loss, difficult to maintain and low efficiency. The lifting mechanism driven by electromagnetism is fixed under the MDOF motor to help the MDOF motor improve the degree of freedom of telescoping motion. It has the advantages of small loss, convenient and controllable driving, fast response, high precision, wide use and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种多自由度运动电机
本技术涉及多自由度电动机

技术介绍
随着经济水平的提升与科学技术的进步，对于电机运动精度的要求越来越高，某些高新
要求电机完成更精确更多的自由度运动，但是传统多自由度电机大多都是通过传动机构实现多自由度运动，这类电机不仅不易维护而且体积较大，很难在某些需要精细的运动上有所作为，因此在许多高新领域迫切需要为电机提供更多的自由度来帮助电机完成所需的运动。对于某些需要电机完成四自由度运动的领域，三自由度电机将无法继续完成所需运动，但三自由度电机又有着控制简单、体积小的优点，直接放弃显得非常可惜，若急需一种能为三自由度电机添加更多自由度的装置。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种多自由度运动电机，主要是解决现有多自由度电机无法完成某些特定运动以及带入机械传动齿轮机构摩擦损耗大、难以维护、效率低和不能实现机械仿生眼视觉仿生等问题。本技术通过对多自由度电机下端添加驱动伸缩机构以升降台为传动媒介为电机提供更多的自由度运动；该伸缩运动单独驱动，方便可控；有利于降低成本，简化传动机构，最大程度提升电机的效率；本技术具有能提供更多的自由度运动、结构简单紧凑、体积小、损耗低、效率高、精度高、响应快、简单易控、使用方便和用途广泛等优点。为了达到以上目的，本技术采用的技术方案是：一种多自由度运动电机，其特征在于，包括可做自转和偏转运动的多自由度运动电机，所述多自由度运动电机包括外壳、定子、可做自转和偏转运动的转子，转子上设有输出轴；定子固定在升降台上，升降台与伸缩机构相连，伸缩机构与外壳固定连接；通过不同的通电策略能使电机进行自转、偏转和上下伸缩运动。优选的，所述的多自由度运动电机包括永磁式和/或压电陶瓷式多自由度运动电机。优选的，所述的伸缩机构为电磁直接驱动式升降机构。使该伸缩运动的控制变得更简单便捷精确。优选的，所述的伸缩机构设有缓冲机构或导向机构。优选的，所述的电磁直接驱动式升降机构，包括：升降台与外壳底部端盖之间通过压缩弹簧相固定，压缩弹簧中上端设有固定在升降台底部的永磁体，压缩弹簧中下端设有固定在外壳底部端盖上的伸缩线圈轭及其电磁伸缩驱动线圈；电磁伸缩驱动线圈控制伸缩永磁体和压缩弹簧，利用压缩弹簧的弹性可以使升降台完成伸缩运动。电磁驱动升降机构为一个或若干个。优选的，所述电磁驱动伸缩机构为5个，其中1个在中心，其余4个呈圆形分布在升降台与底座之间。优选的，所述的电磁伸缩驱动线圈为采用平行充磁的充磁方式充磁的。所述电磁直接驱动式升降机构也可包括直线电机式伸缩机构。所述直线电机最佳为圆筒形直线电机，直线电机电机底架与底座连接，直线电机输出端即直轴与升降台连接，当直线电机运动时，会带动升降台进行伸缩运动。所述的伸缩机构也可为其他结构。优选的，所述的永磁式多自由度运动电机，包括外壳、定子、转子；转子包括下部的固定轴，固定轴的上端设有自调心式球轴承，固定轴顶部与自调心式球轴承的内环固定连接，固定轴顶部通过油膜与上方的输出轴底端连接；自调心式球轴承的外环通过连接件与输出轴固定连接；自调心式球轴承的外环还固定有转子架，转子架周围有若干个永磁轭部，永磁轭部之间设有转子永磁体，转子转动部分外轮廓为球形；定子位于转子转动部分的外围，所述定子包括若干个左半圆环形柱体和对应的右半圆环形柱体，相互交接而成的两极式经线架结构；若干个左半圆环形柱体和对应的右半圆环形柱体的内侧均分布有若干个定子线圈轭；若干个左半圆环形柱体和对应的右半圆环形柱体中各包括一个对称的左中层半圆环形柱体和右中层半圆环形柱体，该左中层半圆环形柱体和右中层半圆环形柱体所在的平面与竖直方向垂直；给中层线圈通电即可完成转子自转运动，对其他层线圈通电即可完成转子倾斜运动。优选的，两极式经线架结构的两极轴线为水平式。进一步的，所述两极内侧各设有一个定子控制线圈轭。优选的，所述定子若干个左半圆环形柱体和若干个右半圆环形柱体，关于两极间轴垂直平面为对称结构。优选的，所述定子包括3个左半圆环形柱体和3个右半圆环形柱体；3个左半圆环形柱体之间呈30度夹角，3个右半圆环形柱体之间呈30度夹角；对上层和下层线圈通电即可完成转子倾斜运动。优选的，永磁式多自由度运动电机也可为其他永磁转子偏转式三自由度运动电机等。本技术的技术效果是：主要是解决现有多自由度电机无法完成某些特定运动以及带入机械传动齿轮机构摩擦损耗大、难以维护、效率低和不能实现机械仿生眼视觉仿生等问题。本技术通过对多自由度电机下端添加驱动伸缩机构以升降台为传动媒介为电机提供更多的自由度运动；该伸缩运动单独驱动，方便可控；有利于降低成本，简化传动机构，最大程度提升电机的效率；本技术具有能提供更多的自由度运动、结构简单紧凑、体积小、损耗低、效率高、精度高、响应快、简单易控、使用方便和用途广泛等优点。还可应用于医学装置、精密仪器以及智能仿生机器等领域。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例1的立体结构示意图。图2为图1中的A-A剖视图。图3为图1中的B-B剖视图。图4为自调心式球轴承的立体结构示意图。图5为自调心式球轴承与输出轴上部的连接结构示意图。图6为自调心式球轴承与固定轴下部的连接结构示意图。图7为转子架体与自调心式球轴承的连接结构示意图。图8为电机整体轴连接结构示意图。图9为图8中的C-C剖视图。图10为电机转子的结构示意图。图11为转子永磁体的结构示意图。图12为转子架体的结构示意图。图13为带线圈定子横截面示意图。图14为定子的立体结构与分层标注示意图。图15为定子轭对应线圈分类图。图16为图14中的D-D立体剖视图。图17为定子升降台连接件结构示意图。图18为电磁驱动升降台的仰视结构示意图。图19为常规压缩弹簧结构示意图。图20为底部端盖的结构示意图。图21为电机底部端盖、电磁驱动升降台和常规压缩弹簧伸缩机制的装配爆炸示意图。图22为电机收缩运动原理简图。图23为电机延伸运动原理简图。图24为电机自转运动原理简图。图25为电机倾斜运动原理简图。图26为电机驱动控制原理框图。图27为现有技术永磁转子偏转式三自由度运动电机的结构示意图。图28为图27用于本技术实施例2的结构示意图。图29为圆筒形直线电机的结构示意图。图中各标号的含义：1-输出轴槽，2-输出轴，3-上端固定螺栓，4-底端螺栓，5-转子，5a-永磁轭部，5b-转子永磁体，5c-转子与轴承连接部分6-底部端盖，7-自调心式球轴承，7a-轴承外环，7b-轴承滚珠，7c-轴承内环，7d-连接件，8-固定轴(输入轴)，8a-固定轴轴承连接件，9-电机侧盖，10-定子升降台连接件，10a-升降台连接部分，10b-定子连接部分，11-电磁伸缩驱动线圈，12-定子线圈，12a-定子2极处对应特殊调节线圈，13-定子，14-永磁体，15-定子线圈轭，15a-定子控制线圈轭，16-(连接轴)油膜，17-常规压缩弹簧，18-伸缩线圈轭，19-升降台，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多自由度运动电机，其特征在于，包括可做自转和偏转运动的多自由度运动电机，所述多自由度运动电机包括外壳、定子、可做自转和偏转运动的转子，转子上设有输出轴(2)；定子固定在升降台(19)上，升降台(19)与伸缩机构相连，伸缩机构与外壳固定连接；通过不同的通电策略能使电机进行自转、偏转和上下伸缩运动。

【技术特征摘要】
1.一种多自由度运动电机，其特征在于，包括可做自转和偏转运动的多自由度运动电机，所述多自由度运动电机包括外壳、定子、可做自转和偏转运动的转子，转子上设有输出轴(2)；定子固定在升降台(19)上，升降台(19)与伸缩机构相连，伸缩机构与外壳固定连接；通过不同的通电策略能使电机进行自转、偏转和上下伸缩运动。2.如权利要求1所述的一种多自由度运动电机，其特征在于：所述的多自由度运动电机包括永磁式和/或压电式多自由度运动电机。3.如权利要求1所述的一种多自由度运动电机，其特征在于：所述的伸缩机构为电磁直接驱动式升降机构。4.如权利要求3所述的一种多自由度运动电机，其特征在于：所述磁直接驱动式升降机构包括：升降台(19)与外壳底部端盖(6)之间通过压缩弹簧(17)相固定，压缩弹簧(17)中上端设有固定在升降台(19)底部的永磁体(14)，压缩弹簧(17)中下端设有固定在外壳底部端盖(6)上的伸缩线圈轭(18)及其电磁伸缩驱动线圈(11)；电磁伸缩驱动线圈(11)控制伸缩永磁体(14)和压缩弹簧(17)，利用压缩弹簧(17)的弹性可以使升降台(19)完成伸缩运动；电磁驱动升降机构为一个或若干个。5.如权利要求4所述的一种多自由度运动电机，其特征在于：所述的电磁伸缩驱动线圈(11)为采用平行充磁的充磁方式充磁的；所述电磁驱动伸缩机构为5个，其中1个在中心，其余4个呈圆形分布在升降台(19)与底座之间。6.如权利要求3所述的一种多自由度运动电机，其特征在于：所述的电磁直接驱动式升降机构，包括圆筒形直线电机，直线电机电机底架与底座连接，直线电机输出端即直轴与升降台(19)连接，当直线电机运动时，会带动升降台(19)进行伸缩运动。7.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李争，于絮泽，张文达，刘令旗，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：新型
国别省市：河北,13