[發(fā)明專利]一種同時(shí)具有轉(zhuǎn)動(dòng)和直動(dòng)的二自由度驅(qū)動(dòng)器及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910539064.1
• 申請(qǐng)日: 2019-06-20
• 公開（公告）號(hào): CN110165803B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喻曹豐;陳卓;王玉;熊美俊;崔路飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K1/22
• 分類號(hào): H02K1/22;H02K7/00;H02N2/02;H02N2/06;H02P29/00
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1.一種同時(shí)具有轉(zhuǎn)動(dòng)和直動(dòng)的二自由度驅(qū)動(dòng)器，包括后端蓋(1)、定子(2)、轉(zhuǎn)子(3)、線圈繞組(4)，其特征在于：所述后端蓋(1)呈圓盤型結(jié)構(gòu)，外圍均勻布置6個(gè)螺釘通孔(101)，通過螺釘固定到定子(2)上，圓盤中心設(shè)置有通孔A(102)，用于放置滾動(dòng)軸承，所述定子(2)沿內(nèi)部圓周均勻布置6個(gè)凸條(201)，在定子(2)一端面上均勻開出6個(gè)螺紋孔(202)，通過螺釘與后端蓋(1)連接，在靠近螺紋孔一端的凸條上設(shè)置凹槽(203)，在凹槽(203)附近開有定子穿線孔(204)，所述線圈繞組(4)分別繞置于定子(2)的6個(gè)凸條(201)上，并通過定子穿線孔(204)引出，并按照順時(shí)針分別命名為第一線圈繞組(401)、第二線圈繞組(402)、第三線圈繞組(403)、第四線圈繞組(404)、第五線圈繞組(405)、第六線圈繞組(406)，所述轉(zhuǎn)子(3)通過軸承安裝于后端蓋(1)上，所述轉(zhuǎn)子(3)包括轉(zhuǎn)子后端蓋(301)、沉頭螺釘(302)、轉(zhuǎn)子外殼(303)、隔磁套筒(304)、螺線管線圈(305)、線圈骨架(306)、超磁致伸縮棒(307)、墊片(308)、固定螺釘(309)、導(dǎo)磁環(huán)(310)、輸出桿(311)、碟形彈簧(312)、轉(zhuǎn)子前端蓋(313)，所述轉(zhuǎn)子后端蓋(301)呈圓盤形結(jié)構(gòu)，外圍均勻布置6個(gè)沉頭孔(3011)，中心布置一個(gè)圓柱形通孔B(3012)，通過沉頭螺釘(302)固定到轉(zhuǎn)子外殼(303)上，另外設(shè)置一個(gè)轉(zhuǎn)子穿線孔(3013)，所述轉(zhuǎn)子外殼(303)包括6個(gè)導(dǎo)流條(3031)、12個(gè)螺紋孔B(3032)、和1個(gè)通孔C(3033)，轉(zhuǎn)子外殼(303)的一端通過沉頭螺釘(302)與轉(zhuǎn)子后端蓋(301)連接，另一端通過固定螺釘(309)與轉(zhuǎn)子前端蓋(313)連接，所述隔磁套筒(304)呈圓筒狀，安裝于轉(zhuǎn)子外殼(303)的通孔C(3033)中，并保持同軸，隔磁套筒(304)的一端與轉(zhuǎn)子后端蓋(301)相接，另一端與轉(zhuǎn)子前端蓋(313)相接，所述線圈骨架(306)安裝于隔磁套筒(304)的內(nèi)部，并保持同軸，線圈骨架(306)帶軸的一端與轉(zhuǎn)子后端蓋(301)相接，另一端與導(dǎo)磁環(huán)(310)相接，所述螺線管線圈(305)繞置于線圈骨架(306)上，螺線管線圈(305)的引線通過轉(zhuǎn)子穿線孔(3013)引出，所述墊片(308)有兩個(gè)，分別置于超磁致伸縮棒(307)的兩端，所述超磁致伸縮棒(307)由稀土超磁致伸縮材料制成，具有磁致伸縮正效應(yīng)，安裝于線圈骨架(306)內(nèi)部，并保持同軸，所述導(dǎo)磁環(huán)(310)的一端與線圈骨架(306)相接，另一端與轉(zhuǎn)子前端蓋(313)相接，所述輸出桿(311)安裝于導(dǎo)磁環(huán)(310)的內(nèi)部，并保持同軸，輸出桿(311)的一端與墊片(308)相接，另一端通過轉(zhuǎn)子前端蓋(313)的通孔C(3033)伸出，所述碟形彈簧(312)安裝于輸出桿(311)和轉(zhuǎn)子前端蓋(313)之間，所述轉(zhuǎn)子前端蓋(313)通過固定螺釘(309)固定到轉(zhuǎn)子外殼(303)上。

2.一種用于權(quán)利要求1所述的同時(shí)具有轉(zhuǎn)動(dòng)和直動(dòng)的二自由度驅(qū)動(dòng)器的控制方法，其特征在于包括以下步驟：

S1：將第一線圈繞組(401)和第四線圈繞組(404)同時(shí)通入電流，其中第一線圈繞組(401)的電流為I₁和第四線圈繞組(404)的電流為I₄，兩者電流值相等，方向相反，即I₁＝-I₄；

S2：經(jīng)過時(shí)間T₁后，將第二線圈繞組(402)和第五線圈繞組(405)同時(shí)通入電流，其中第二線圈繞組(402)的電流為I₂和第五線圈繞組(405)的電流為I₅，兩者電流值相等，方向相反，即I₂＝I₁＝-I₄＝-I₅；

S3：經(jīng)過時(shí)間T₂后，將第三線圈繞組(403)和第六線圈繞組(406)同時(shí)通入電流，其中第三線圈繞組(403)的電流為I₃和第六線圈繞組(406)的電流為I₆，兩者電流值相等，方向相反，即I₃＝I₂＝I₁＝-I₄＝-I₅＝-I₆；

S4：反復(fù)執(zhí)行上述步驟，可實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過T₁和T₂的值，可實(shí)現(xiàn)調(diào)速；

S5：在螺線管線圈(305)中通入電流I_z，使螺線管線圈(305)形成通電螺線管，在其內(nèi)部產(chǎn)生沿軸向的磁場(chǎng)H；

S6：通過調(diào)節(jié)I_z值的大小，控制所產(chǎn)生磁場(chǎng)H的大小，進(jìn)而調(diào)節(jié)超磁致伸縮棒(307)的伸長(zhǎng)量，實(shí)現(xiàn)直動(dòng)位移的精確控制。