[發明專利]一種多自由度有限轉角電機

有效

• 申請號: 202110972601.9
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113675964B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 焦志濤
• 申請（專利權）人: 成都鼎信精控科技有限公司
• 主分類號: H02K1/14
• 分類號: H02K1/14;H02K1/18;H02K1/2791;H02K3/18;H02K3/52;H02K11/215
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 鄭萌萌

1.一種多自由度有限轉角電機，其特征在于：包括第一結構件、定子芯、限位結構、磁鋼組和第二結構件，所述第一結構件包括第一圓盤和固設在所述第一圓盤上的、與所述第一圓盤同軸的套筒，所述第一圓盤上設置有與所述套筒相通的通孔，所述第二結構件包括第二圓盤和固設在所述第二圓盤上的軸體；所述軸體通過調心軸承與所述套筒轉動配合，所述限位結構能夠使得所述第一結構件和所述第二結構件在有限轉角范圍內相對轉動；

所述定子芯上設置有多個沿周向分布的線圈，所述磁鋼組包括多個磁鋼，多個所述磁鋼與多個所述線圈一一對應；多個所述線圈分為第一類線圈和第二類線圈，所述第一類線圈通電時，所述第一類線圈對應的所述磁鋼受到垂直于所述第一圓盤的力，并驅動所述第一結構件和所述第二結構件相對轉動；所述第二類線圈通電時，所述第二類線圈對應的所述磁鋼受到與所述套筒的周向相切的力，并驅動所述第二結構件繞并驅動所述第二結構件繞多自由度有限轉角電機的方位軸轉動；

所述定子芯固定套設在所述套筒上，所述磁鋼組固設在所述第二圓盤上；或所述定子芯固設在所述第二圓盤上，所述磁鋼組固設在所述套筒上；

多個所述線圈中還包括第三類線圈，所述第三類線圈通電時，所述第三類線圈對應的所述磁鋼受到垂直于所述第一圓盤的力，并驅動所述第一結構件和所述第二結構件繞多自由度有限轉角電機的橫滾軸相對轉動；所述第一類線圈通電時，所述第一類線圈對應的所述磁鋼受到垂直于所述第一圓盤的力，并驅動所述第一結構件和所述第二結構件繞多自由度有限轉角電機的俯仰軸相對轉動；

所述線圈為12個，其中，四個所述線圈為所述第一類線圈，另外四個所述線圈為所述第三類線圈，再四個所述線圈為所述第二類線圈；四個所述第一類線圈關于所述俯仰軸對稱分布，四個所述第三類線圈關于所述橫滾軸對稱分布，四個所述第二類線圈沿所述定子芯的周向均勻分布；

對應所述第一類線圈和所述第三類線圈設置的所述磁鋼的充磁方向均與所述第二圓盤的軸向相同，位于所述橫滾軸不同側的所述第一類線圈通電時的受到的力的方向相反，位于所述俯仰軸不同側的所述第三類線圈通電時的受到的力的方向相反；對應所述第二類線圈設置的所述磁鋼的充磁方向與所述第二圓盤的周向相切；

所述磁鋼組固設在所述第二圓盤上時，在所述第二圓盤上還固設有磁軛圈，所述磁鋼組中的各個所述磁鋼固設在所述磁軛圈的內壁上。

2.根據權利要求1所述的多自由度有限轉角電機，其特征在于：所述限位結構包括設置在所述套筒遠離所述第一圓盤的一端的第一結構件限位齒和設置在所述第二圓盤靠近所述套筒的一側的兩個第二結構件限位齒，兩個所述第二結構件限位齒與所述第二圓盤的中心之間的距離、及所述第一結構件限位齒與所述套筒的中心軸之間的距離相等，所述第一結構件限位齒位于兩個所述第二結構件限位齒之間。

3.根據權利要求1所述的多自由度有限轉角電機，其特征在于：所述有限轉角的范圍為8°~16°。

4.根據權利要求1所述的多自由度有限轉角電機，其特征在于：所述定子芯固定套設在所述套筒上時，所述第一結構件為定子，所述第二結構件為轉子；所述定子芯固設在所述第二圓盤上時，所述第一結構件為轉子，所述第二結構件為定子。

5.根據權利要求1所述的多自由度有限轉角電機，其特征在于：所述定子芯的材料為鐵磁材料或非導磁材料，所述鐵磁材料為矽鋼片，所述非導磁材料為鋁合金或塑料；所述定子芯上設置有多個周向排列的繞線齒，相鄰的兩個所述繞線齒之間形成有齒槽，所述繞線齒與所述線圈一一對應，所述線圈繞在對應的所述繞線齒上。

6.根據權利要求5所述的多自由度有限轉角電機，其特征在于：所述繞線齒靠近所述磁鋼的一端上設置有凹槽，所述凹槽上設置有用于測量所述繞線齒相對磁鋼的偏轉角度數據的霍爾元件，所述霍爾元件與單片機電連接，所述單片機與電機驅動芯片電連接，每個所述線圈均與所述電機驅動芯片電連接。