專利名稱：一種多自由度直線弧形電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多自由度直線弧形電機(jī)，具有驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形
電機(jī)和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸沿軸向直線運(yùn)動(dòng)的直線弧形電機(jī)，尤其適用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載做螺旋運(yùn)動(dòng)。
背景技術(shù)：
柔性加工制造系統(tǒng)、機(jī)器人及精密數(shù)控機(jī)床等裝置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，需要在驅(qū)動(dòng)軸上 實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或者直線運(yùn)動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)可以獨(dú)立產(chǎn)生，也可同時(shí)存在。傳統(tǒng)技術(shù)通過機(jī)械性 的組合，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動(dòng)單元，這些解決方案不僅控制方式相當(dāng)復(fù)雜，而且還需要很多 價(jià)值昂貴、體積龐大且笨重的機(jī)械傳動(dòng)裝置。此外，傳動(dòng)組件及軸承均吸收較大的軸向力， 導(dǎo)致這些組件的機(jī)械磨損相當(dāng)大。 中國專利200580047084. 3公開的"用于注塑機(jī)的可直線醫(yī)用的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置"，
包括相繼布置的旋轉(zhuǎn)電機(jī)、直線電機(jī)，液壓缸、蝸桿、螺紋主軸、傳動(dòng)皮帶、液壓活塞、導(dǎo)向裝
置等，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載的旋轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動(dòng)。但是，所述驅(qū)動(dòng)裝置的缺點(diǎn)在于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳動(dòng)需
要中間環(huán)節(jié)、裝置體積大、動(dòng)子慣量大等，對(duì)軸承的承受能力要求嚴(yán)格。 中國專利200680043229. 7公開的"具有內(nèi)置式直線-旋轉(zhuǎn)直接驅(qū)動(dòng)裝置的塑料注
射成型機(jī)"，包括電動(dòng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置、電動(dòng)直線驅(qū)動(dòng)裝置、輸出軸等，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置與直線驅(qū)
動(dòng)裝置共用一個(gè)罐形外轉(zhuǎn)子，罐形外轉(zhuǎn)子與輸出軸固定相連，直線電機(jī)的空心圓柱形定子
的主要部分布置在罐形外轉(zhuǎn)子的內(nèi)腔中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子以與直線電機(jī)的空心圓柱形定子
固定相連的方式布置在直線電機(jī)的空心圓柱形定子的內(nèi)部。所述裝置的旋轉(zhuǎn)電機(jī)與直線電
機(jī)的定子繞組布置在一個(gè)罐形外轉(zhuǎn)子上，外轉(zhuǎn)子直接驅(qū)動(dòng)輸出軸，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，軸承磨損較
大，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工費(fèi)用高，整個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置具有較大結(jié)構(gòu)。 以上兩個(gè)專利均采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)和直線電機(jī)的組合，通過輔助的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了 負(fù)載的旋轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動(dòng)，但均存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、軸承磨損嚴(yán)重、機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種多自由度直線弧形電機(jī)，其目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提 供一種結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡潔，能有效減小軸承磨損，控制簡單、成本低的直線弧形電機(jī) 直接驅(qū)動(dòng)裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是以下述方法實(shí)現(xiàn)的 多自由度直線弧形電機(jī)，包括旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī) 定子和運(yùn)動(dòng)軸。 所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子鐵芯和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線 弧形電機(jī)定子繞組構(gòu)成。 所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子鐵芯呈"橋弓"形，由形狀一致的開槽硅鋼片沿軸 向疊壓而成，并同過螺栓和螺母沿軸向連成一體，所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子繞組填 壓在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子鐵芯的槽中。 所述直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子由直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子鐵芯和直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子繞組構(gòu)成。 所述直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子鐵芯呈"橋弓"形，由形狀不同的沿圓周方向開槽 的硅鋼片疊壓而成，并通過T型塊連成一體，所述直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子繞組填壓在 直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子鐵芯的槽中。 所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子和直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子的定子鐵芯硅鋼 片正交疊放，定子齒槽正交分布，定子繞組正交放置。 所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子和直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子之間設(shè)置隔磁片， 并通過緊固件和T型塊連為一體。 所述運(yùn)動(dòng)軸為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)和直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)的共用圓柱形動(dòng) 子，通過直線軸承與基座相連，保證動(dòng)子與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子和直線運(yùn)動(dòng)直線弧 形電機(jī)定子之間的工作氣隙。 采用本發(fā)明所提供的方案，多自由度直線弧形電機(jī)兩個(gè)定子鐵芯及繞組區(qū)域完全 相同，動(dòng)、定子間的電磁耦合面積同，因此可消除徑向力，降低軸承的磨損。
采用本發(fā)明所提供的方案，多自由度直線弧形電機(jī)可以直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載做直線、旋 轉(zhuǎn)、螺旋運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，還具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、軸承磨損小、控制容易等特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)立體示意圖； 圖2為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子立體示意圖； 圖3為圖2的A-A'視圖； 圖4為圖2的B-B'視圖； 圖5為直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子立體示意圖；
圖6為圖5的C-C'視圖；
圖7為圖5的D-D'視圖； 圖8為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子和直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子的組合立體示 意圖； 圖9為圖8的E-E'視圖；
圖10為運(yùn)動(dòng)軸的立體示意圖。 附圖中1.旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子，2.旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子鐵芯，3.旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子繞組，4.直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子，5.直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī) 定子鐵芯，6.直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子繞組，7.運(yùn)動(dòng)軸，8.螺栓，9.螺母，IO.緊固件， 11.隔磁片，12.T型塊，13.直線軸承。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)立體示意圖，所述的多自由度直線弧形電機(jī)，由旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子1、直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)4、運(yùn)動(dòng)軸7等構(gòu)成。
所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子1的立體示意圖如圖2所示，呈"橋弓"形，由旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子鐵芯2和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子繞組3組成。所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 直線弧形電機(jī)定子鐵芯2由形狀一致的、開有齒槽的硅鋼片沿軸向疊壓而成，并同過螺栓8
4和螺母9沿軸向連成一體。所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子繞組3填壓在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧 形電機(jī)定子鐵芯2的槽中。當(dāng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子繞組3中，通入交變的電流后，會(huì) 產(chǎn)生沿圓周方向旋轉(zhuǎn)的磁場，可驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)軸7做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圖3所示為圖2的A-A'視圖。 圖4所示為圖2的B-B'視圖。 所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子4的立體示意圖如圖5所示，同樣呈"橋弓"形， 由直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子鐵芯5和直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子繞組6組成。所述直線 運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子鐵芯5由形狀各不相同的、沿軸向開有齒槽的硅鋼片疊壓而成。直 線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子鐵芯5的背部沿疊片方向開有T型燕尾槽，T型塊12鑲嵌在燕尾 槽中，將硅鋼片固定成一體。所述直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子繞組6填壓在直線運(yùn)動(dòng)直線 弧形電機(jī)定子鐵芯5的槽中。當(dāng)直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子繞組6中，通入交變的電流后， 會(huì)產(chǎn)生沿軸向方向運(yùn)行的磁場，可驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)軸7做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。圖6所示為圖5的C-C' 視圖。圖7所示為圖5的D-D'視圖。 如圖8所示，所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子1和直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子4 通過緊固件10和T型塊12合二為一，構(gòu)成多自由度直線弧形電機(jī)的定子部分，并在兩者之 間設(shè)置隔磁片ll，用于保證旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)和直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)的磁路獨(dú)立， 減小漏磁。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子1與直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子4的定子鐵芯在空 間上正交分布，定子繞組沿圓周分區(qū)域正交布置，且兩者相交部分為臺(tái)階結(jié)構(gòu)，便于兩者之 間的固定。圖9所示為圖8的E-E'視圖。 如圖10所示，運(yùn)動(dòng)軸7為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)和直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)所共 用，是所述多自由度直線弧形電機(jī)的動(dòng)子部分，通過直線軸承13與基座相連，保證電機(jī)的 工作氣隙。
權(quán)利要求
多自由度直線弧形電機(jī)，包括旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子(1)、直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子(4)和運(yùn)動(dòng)軸(7)。其特征在于所述直線弧形電機(jī)可做旋轉(zhuǎn)、直線、螺旋多自由度運(yùn)動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多自由度直線弧形電機(jī)，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)(1)由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子鐵芯(2)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子繞組(3)構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述多自由度直線弧形電機(jī)，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子鐵芯(2)呈"橋弓"形，由形狀一致的開槽硅鋼片沿軸向疊壓而成，并同過螺栓(8) 和螺母(9)沿軸向連成一體，所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子繞組(3)填壓在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直 線弧形電機(jī)定子鐵芯(2)的槽中。
4 根據(jù)權(quán)利要求1所述多自由度直線弧形電機(jī)，其特征在于所述直線運(yùn)動(dòng)直線弧形 電機(jī)定子(4)由直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子鐵芯(5)和直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子繞組 (6)構(gòu)成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述多自由度直線弧形電機(jī)，其特征在于所述直線運(yùn)動(dòng)直線弧形 電機(jī)定子鐵芯(5)呈"橋弓"形，由形狀不同的沿圓周方向開槽的硅鋼片疊壓而成，并通過 T型塊(12)連成一體，所述直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子繞組(6)填壓在直線運(yùn)動(dòng)直線弧形 電機(jī)定子鐵芯(5)的槽中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多自由度直線弧形電機(jī)，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形 電機(jī)定子(1)和直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子(4)的定子鐵芯硅鋼片正交疊放，定子齒槽正 交分布，定子繞組正交放置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多自由度直線弧形電機(jī)，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形 電機(jī)定子(1)和直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子(4)之間設(shè)置隔磁片(ll)，并通過緊固件(10) 和T型塊(12)連為一體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多自由度直線弧形電機(jī)，其特征在于所述運(yùn)動(dòng)軸(7)為旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)和直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)的共用圓柱形動(dòng)子，通過直線軸承(13)與基 座相連，保證動(dòng)子與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子(1)和直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)定子(4)之 間的工作氣隙。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多自由度直線弧形電機(jī)，由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)、直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)、運(yùn)動(dòng)軸等構(gòu)成。所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)和直線運(yùn)動(dòng)直線弧形電機(jī)的“橋弓”形定子通過緊固件及臺(tái)階狀結(jié)構(gòu)合二為一，定子鐵芯疊片在空間上正交分布，定子繞組分區(qū)域正交布置，并共用一個(gè)圓柱形動(dòng)子，可根據(jù)性能指標(biāo)選擇兩直線弧形電機(jī)各自的定子鐵芯區(qū)域的面積及其它結(jié)構(gòu)參數(shù)。采用本發(fā)明所提供的方案，可以直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載做直線、旋轉(zhuǎn)、螺旋運(yùn)動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡潔、軸承磨損小、易于控制等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02K7/06GK101789646SQ20101003016
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2010年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月13日
發(fā)明者上官璇峰, 司紀(jì)凱, 封海潮, 張麗梅, 汪旭東, 許孝卓, 馬星河 申請(qǐng)人:河南理工大學(xué)