[發(fā)明專利]自驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸

在審

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• 申請日: 2015-08-12
• 公開（公告）號: CN105099062A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊斌堂
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: H02K7/00
• 分類號: H02K7/00;H02K1/12;H02K1/22
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)器技術(shù)、智能驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)、電磁永磁直接驅(qū)動(dòng)以及轉(zhuǎn)動(dòng)位置精密控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及自驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸。

背景技術(shù)

精密可控轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置主要應(yīng)用于機(jī)構(gòu)空間位置的調(diào)整以及目標(biāo)物體的跟蹤，柔性結(jié)構(gòu)的振動(dòng)主動(dòng)控制。通過控制子部件的轉(zhuǎn)動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)空間位置的調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)物體的跟蹤以及柔性結(jié)構(gòu)振動(dòng)的主動(dòng)控制。現(xiàn)有的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，主要是旋轉(zhuǎn)電機(jī)，這種機(jī)構(gòu)自身結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且常需要與其他傳動(dòng)部件組合來進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的控制，效率較低，響應(yīng)速度較慢。特別的，在體積受限的情況下，往往無法提供較大的驅(qū)動(dòng)扭矩，無法滿足現(xiàn)代工業(yè)對于微型精密驅(qū)動(dòng)控制及定位的需求。

目前沒有發(fā)現(xiàn)同本發(fā)明類似技術(shù)的說明或報(bào)道，也尚未收集到國內(nèi)外類似的資料。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種自驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種自驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，包括：轉(zhuǎn)動(dòng)軸定子、轉(zhuǎn)動(dòng)軸動(dòng)子、驅(qū)動(dòng)體電磁線圈、轉(zhuǎn)盤、永磁體；

驅(qū)動(dòng)體電磁線圈的軸向平行于轉(zhuǎn)盤的法向；

驅(qū)動(dòng)體電磁線圈安裝固定于轉(zhuǎn)動(dòng)軸定子與轉(zhuǎn)動(dòng)軸動(dòng)子兩者中的一者，轉(zhuǎn)盤安裝固定于轉(zhuǎn)動(dòng)軸定子與轉(zhuǎn)動(dòng)軸動(dòng)子兩者中的另一者；

轉(zhuǎn)盤的部分區(qū)域由永磁體構(gòu)成；

驅(qū)動(dòng)體電磁線圈與永磁體相互作用形成磁路結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，多個(gè)驅(qū)動(dòng)體電磁線圈在同一周向或多個(gè)周向上均勻或非均勻分布；轉(zhuǎn)盤上的多個(gè)永磁體沿周向均勻或非均勻布置，驅(qū)動(dòng)體電磁線圈的數(shù)量為永磁體數(shù)量的N倍，其中，N為正整數(shù)。

優(yōu)選地，包括若干個(gè)驅(qū)動(dòng)體電磁線圈；所述若干個(gè)驅(qū)動(dòng)體電磁線圈用于驅(qū)使轉(zhuǎn)盤相對轉(zhuǎn)動(dòng)至對應(yīng)于所述磁路結(jié)構(gòu)中磁通量最大值的角度。

優(yōu)選地，套筒繞中心軸相對轉(zhuǎn)動(dòng)，并且：

-轉(zhuǎn)動(dòng)軸定子、轉(zhuǎn)動(dòng)軸動(dòng)子分別為中心軸、套筒；或者

-轉(zhuǎn)動(dòng)軸定子、轉(zhuǎn)動(dòng)軸動(dòng)子分別為套筒、中心軸。

優(yōu)選地，還包括如下任一種或任多種裝置：

-扭簧，所述扭簧的兩端分別固定于轉(zhuǎn)動(dòng)軸定子、轉(zhuǎn)動(dòng)軸動(dòng)子上，以在轉(zhuǎn)動(dòng)軸動(dòng)子與轉(zhuǎn)動(dòng)軸定子之間提供阻尼；

-密封在套筒與中心軸之間空腔內(nèi)的磁流變液體、導(dǎo)磁性粉末顆粒或者軟磁顆粒，以在轉(zhuǎn)動(dòng)軸動(dòng)子與轉(zhuǎn)動(dòng)軸定子之間提供可控和變化的阻尼特性；

-密封在套筒與中心軸之間空腔內(nèi)的囊狀阻尼體，所述囊狀阻尼體為一空間囊狀體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部填充磁性介質(zhì)，以在轉(zhuǎn)動(dòng)軸動(dòng)子與轉(zhuǎn)動(dòng)軸定子之間提供可控和變化的阻尼特性；

優(yōu)選地，還包括如下裝置：

-阻尼控制驅(qū)動(dòng)體，所述阻尼控制驅(qū)動(dòng)體為電磁發(fā)生裝置，安裝在套筒和中心軸之間的腔體中，用于施加能量使磁流變液體、導(dǎo)磁性粉末顆粒、軟磁顆粒或者囊狀阻尼體內(nèi)磁性介質(zhì)匯聚在能量施加方向以產(chǎn)生阻礙轉(zhuǎn)動(dòng)軸動(dòng)子與轉(zhuǎn)動(dòng)軸定子相對轉(zhuǎn)動(dòng)的剪切力。

優(yōu)選地，還包括如下裝置：

角度檢測傳感器：用于檢測轉(zhuǎn)動(dòng)軸定子與轉(zhuǎn)動(dòng)軸動(dòng)子之間的相對轉(zhuǎn)動(dòng)角度；

電磁線圈控制器：用于根據(jù)角度檢測傳感器檢測得到的所述轉(zhuǎn)動(dòng)角度對驅(qū)動(dòng)體電磁線圈的電流大小和/或電流方向進(jìn)行控制，以增加或減弱驅(qū)動(dòng)體電磁線圈與永磁體之間的磁力相互作用。

優(yōu)選地，所述角度檢測傳感器為磁電式科里奧利力檢測傳感器；次優(yōu)選地，所述角度檢測傳感器還可以是其它可以進(jìn)行角度檢測的傳感器或MEMS類型角度傳感器。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種自驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，所述自驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)采用上述的自驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸及其組合。

優(yōu)選地，所述自驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)為自適應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述自驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)為如下任一種系統(tǒng)：

-等速轉(zhuǎn)動(dòng)儀系統(tǒng)；

-等扭矩轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)；

-板殼體開合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；

-流體中的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；

-機(jī)器人關(guān)節(jié)系統(tǒng)；

-多維轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明利用電磁線圈與永磁體直接相互作用進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，效率更高，結(jié)構(gòu)更加緊湊，不需要電動(dòng)機(jī)等驅(qū)動(dòng)部分；

2、通過改變轉(zhuǎn)盤中扇形永磁體的個(gè)數(shù)和位置，本發(fā)明裝置可以實(shí)現(xiàn)不同角度控制范圍的應(yīng)用場合；

3、驅(qū)動(dòng)體采用對稱布置方式，有效的增大了驅(qū)動(dòng)力；

4、本發(fā)明中的電磁線圈布置形式更加靈活，簡單；

5、各組電磁線圈之間可以串接或者并接，通過改變通電方式，既可以相互同向耦合產(chǎn)生增強(qiáng)勵(lì)磁磁場力，也可以相互異向耦合產(chǎn)生削弱勵(lì)磁磁場力；