[實用新型]三自由度旋轉電機

有效

• 申請號: 201520596231.3
• 申請日: 2015-08-10
• 公開（公告）號: CN204772523U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 羅良維;楊春燕
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;H02K7/10
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本實用新型是一種三自由度旋轉電機，屬于三自由度旋轉電機的創新技術。

背景技術

對于控制機器人運動的驅動器，目前應用最多是旋轉電機和直線電機，其結構均由電機基座、電機機罩以及內部動力元件組成。每個電機負責控制機器人在一個自由度方向上的運動，且在電機負載較大或者在旋轉自由度方向上旋轉角度范圍較小的情況下，需要配合精密減速器的作用。另外，由于現有的機器人產品大多為多關節式，而驅動關節運動所需的電機和精密減速器無論在成本還是重量方面均占據較大的比重，因此成本和自重過高。此外，為了承擔電機和精密減速器的重量，機器人手臂結構要做得足夠粗壯，進一步增加了機器人的成本和自重。

發明內容

本實用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種結構緊湊、慣量小、靈活度大的三自由度旋轉電機。本實用新型用于機器人控制可以降低機器人的制造成本，簡化機器人的整體結構，且減輕機器人手臂的負荷。

本實用新型的技術方案是：本實用新型的三自由度旋轉電機，包括有電機機座、旋轉體、線圈組、電機輸出軸、永磁體、永磁體支撐套、電機機罩、導線，其中電機機座及電機機罩都設有中空腔體，電機輸出軸固定在旋轉體上，旋轉體上裝設有線圈組，永磁體裝設在永磁體支撐套上，旋轉體的外表面與永磁體支撐套的內表面相配合，旋轉體能在永磁體支撐套所設的中空腔體內轉動，永磁體支撐套置于電機機座所設的中空腔體內，永磁體支撐套的外表面與電機機座的內表面接觸，電機機座與電機機罩連接，導線的一端外接電源正、負電極，導線的另一端與旋轉體所設的線圈組相連。

本實用新型的三自由度旋轉電機，在確定的尺寸結構及高精度要求前提下，具有以下優點：

1）本實用新型的三自由度旋轉電機能夠實現單一主軸的360°旋轉及兩副軸一定角度的擺動旋轉，定位精度高；

2）本實用新型能實現三軸聯動旋轉，相對現有技術控制簡單，結構簡化，降低了制造成本；

3）本實用新型結構緊湊、轉動慣量小、靈活度大，控制范圍廣；

4）本實用新型用于機器人，降低了機器人整體的制造成本。

本實用新型是一種結構緊湊、慣量小、靈活度大的三自由度旋轉電機。可用于旋轉自由度的控制。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構分解圖；

圖2為本實用新型的立體圖；

圖3為本實用新型三自由度旋轉電機中旋轉體的結構示意圖；

圖4為本實用新型線圈組的工作原理圖。

具體實施方式

實施例：

本實用新型的結構示意圖如圖1、2、3、4所示，本實用新型的三自由度旋轉電機，包括有電機機座1、旋轉體2、線圈組3、電機輸出軸4、永磁體5、永磁體支撐套6、電機機罩7、導線10，其中電機機座1及電機機罩7都設有中空腔體，電機輸出軸4固定在旋轉體2上，旋轉體2上裝設有線圈組3，永磁體5裝設在永磁體支撐套6上，旋轉體2的外表面與永磁體支撐套6的內表面相配合，旋轉體2能在永磁體支撐套6所設的中空腔體內轉動，永磁體支撐套6置于電機機座1所設的中空腔體內，永磁體支撐套6的外表面與電機機座1的內表面接觸，電機機座1與電機機罩7連接，導線10的一端外接電源正、負電極，導線10的另一端與旋轉體2所設的線圈組3相連。

上述支撐套6與電機機罩7及電機機座1內表面過盈配合，通過電機機罩7的凹槽和電機機座1的唇緣扣合固定。且旋轉體2與永磁體5之間保持一定距離。

本實施例中，上述旋轉體2為球形結構，旋轉體2的外表面開有環形線圈組卡槽8，線圈組卡槽8的幾何中心與旋轉體2的幾何中心重合。

本實施例中，上述線圈組卡槽8上還設有通向幾何中心方向的導線槽9，導線10穿進導線槽9中。導線10穿進導線槽9后一端與外接電源連接，另一端與旋轉體2所設的線圈組3相連。

本實施例中，上述旋轉體上位于同一圓平面上裝設的若干線圈組中的線圈為并聯連接。

本實施例中，上述旋轉體上裝設的線圈組3的數量為12個，其中4個線圈組組成一個圓平面，12個線圈組組成3個圓平面，3個圓平面中兩兩互相垂直，位于同一圓平面上的4個線圈組中的線圈為并聯連接，各個圓平面中的線圈組彼此之間不連接。

本實施例中，上述旋轉體2中的線圈組3固定在旋轉體2所設的線圈組卡槽8上，旋轉體2的線圈組3的兩端與導線10的一端連接。