[發(fā)明專利]直線旋轉(zhuǎn)雙自由度伺服電機(jī)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210155611.4
• 申請日: 2012-05-18
• 公開（公告）號: CN103427588A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 賈莉莉
• 主分類號: H02K41/06
• 分類號: H02K41/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種伺服電機(jī)。

背景技術(shù)

目前，現(xiàn)有的伺服電機(jī)只有一個自由度，直線電機(jī)具有直線方向的自由度，另一種是作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的伺服電機(jī)，具有旋轉(zhuǎn)方向的自由度。在機(jī)械設(shè)備中，通常會需求多個自由度的伺服控制，若使用單一自由度的電機(jī)，就會使整機(jī)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，生產(chǎn)和維護(hù)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有兩個自由度的，有著較高運(yùn)動精度，較高的運(yùn)動速度的伺服電機(jī)。

本發(fā)明的直線旋轉(zhuǎn)雙自由度伺服電機(jī)由基座、直線定子、初級動子、次級動子、光柵尺、編碼器組成；直線定子由對稱布置的永磁體陣列和定子軛組成，定子軛穿過對稱布置的永磁體，同時，在永磁體陣列的外側(cè)行程包絡(luò)，使定子磁場形成完整回路，從而在狹小的空間內(nèi)能產(chǎn)生兩個方向相反的勻強(qiáng)磁場；初級動子上安裝有矩形初級線圈，線圈上下表面分別穿過直線定子形成的兩個方向相反的勻強(qiáng)磁場；次級動子由輸出軸、空心杯線圈組成，并通過軸承安裝在初級動子上，空心杯線圈置于初級動子磁場內(nèi)；光柵尺安裝在初級動子上，對直線位移進(jìn)行反饋，編碼器安裝在次級動子上，對旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行反饋。

本發(fā)明采用的動子結(jié)構(gòu)具有直線和旋轉(zhuǎn)兩個自由度，動子上安置的初級線圈和空心杯線圈均采用無鐵芯結(jié)構(gòu)，動子質(zhì)量量和轉(zhuǎn)動慣量大幅降低，使該電機(jī)具有較快的響應(yīng)速度；位置反饋裝置直接安裝在動子上，實(shí)現(xiàn)了零傳動、全閉環(huán)控制，大大提高了運(yùn)動精度。該電機(jī)適用于行程較短，負(fù)載較輕，精密高速的運(yùn)動場合。

附圖說明

圖1是初級動子安裝在直線定子內(nèi)的主視圖；圖2是直線旋轉(zhuǎn)雙自由度伺服電機(jī)主視圖；圖3是直線定子形成的磁場及初級線圈受安培力示意圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1以及圖3說明初級動子運(yùn)動實(shí)施方式，本實(shí)施方式它由基座1、直線定子、初級線圈3組成；直線定子由下磁軛2、永磁體4、導(dǎo)磁軛5、中磁軛6、永磁體7、上磁軛8組成；兩塊永磁體分別貼放在上下磁軛上，上下磁軛通過導(dǎo)磁軛連接至中磁軛6，從而形成完整的磁場回路；貼放于上磁板8的永磁體7在其右側(cè)形成方向垂直于中磁軛6的勻強(qiáng)磁場23，貼放于下磁板2的永磁體4在其左側(cè)形成方向垂直于中磁板的勻強(qiáng)磁場24；初級線圈3穿入勻強(qiáng)磁場24，繞過中磁軛6，從勻強(qiáng)磁場23穿出。當(dāng)初級線圈3中有正向電流時，線圈受安培力作用向上運(yùn)動，當(dāng)初級線圈3中有反向電流時，線圈受安培力作用向下運(yùn)動。

結(jié)合圖1以及圖2說明次級動子及兩個運(yùn)動的位置反饋實(shí)施方式，本實(shí)施方式它由上述初級動子運(yùn)動實(shí)施方式中各個組成部分，以及線圈支架10、光柵尺讀頭11、光柵尺12、旋轉(zhuǎn)編碼器13、空心杯電機(jī)14、減速箱15、減速箱輸出軸16、導(dǎo)軌17、滾珠導(dǎo)軌滑塊18、聯(lián)軸器19、初級動子20、軸承21、次級動子22組成；初級線圈3安裝在線圈支架10上，并固定于初級動子20上，滾珠導(dǎo)軌滑塊18也安裝在初級動子20上；導(dǎo)軌17固定在基座1上，滾珠導(dǎo)軌滑塊18沿導(dǎo)軌17作直線運(yùn)動；光柵尺讀頭11安裝在基座1上，光柵尺12貼放于線圈支架10上；空心杯電機(jī)14的后輸出軸連接旋轉(zhuǎn)編碼器13，前輸出軸連接減速箱15，減速箱固定在初級動子20上；次級動子22經(jīng)由軸承21固定在初級動子22上，并通過聯(lián)軸器19與減速箱輸出軸16連接。初級線圈3所受的安培力傳遞給初級動子20，使之沿導(dǎo)軌17的安裝方向作直線運(yùn)動，同時光柵尺讀頭11可以通過安裝在線圈支架10上的光柵尺12讀出當(dāng)前的直線相對位移，作為位置信息反饋給運(yùn)動控制器。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動由空心杯電機(jī)14產(chǎn)生，安裝在其尾部的旋轉(zhuǎn)編碼器13用于對生成旋轉(zhuǎn)位移的反饋信號，減速箱15對產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動進(jìn)行減速增扭后，通過聯(lián)軸器19傳遞給次級動子22，初級動子20由于安裝在導(dǎo)軌17上，因此具有直線方向自由度，次級動子經(jīng)過軸承21安裝在初級動子20上，因此同時具有了直線和旋轉(zhuǎn)兩個方向的自由度。