本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及一種用于并聯(lián)機(jī)器人的雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)及其并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)，具有直接驅(qū)動并聯(lián)機(jī)器人主動臂在一定角度內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動。

背景技術(shù)：

并聯(lián)機(jī)器人動力機(jī)構(gòu)中的驅(qū)動電機(jī)，需要中間傳動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其主動臂在一定角度內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動。傳統(tǒng)技術(shù)通過減速機(jī)來實(shí)現(xiàn)低速大扭矩運(yùn)動，這些解決方案不僅需要很多價值昂貴的機(jī)械傳動裝置，而且控制方式復(fù)雜。此外，主動臂通過中間傳動機(jī)構(gòu)安裝在電機(jī)驅(qū)動軸一端，運(yùn)行時會有較大的偏心力，電機(jī)軸承磨損嚴(yán)重，并且無法充分利用機(jī)器人主動臂兩側(cè)的空間，導(dǎo)致機(jī)器人體積較大。

中國專利201520915234.9公開的“一種直線型并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)”，包括運(yùn)動臺、定平臺、固定支點(diǎn)、直線電機(jī)、直線導(dǎo)軌、直線滑塊等。采用直線電機(jī)驅(qū)動實(shí)現(xiàn)平臺空間的多自由度運(yùn)動，但是所述的驅(qū)動裝置的缺點(diǎn)在于直線電機(jī)拖動主動臂運(yùn)動時需要一定的直線行程，使其驅(qū)動機(jī)構(gòu)的體積較大，并且動子倒掛時，使其固定裝置復(fù)雜，導(dǎo)致成本增加。

中國專利201520902073.X公開的“Delta并聯(lián)機(jī)器人”，包括固定平臺、運(yùn)動平臺、連接所述固定平臺與運(yùn)動平臺的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動裝置。但是所述裝置的驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用伺服電機(jī)通過減速機(jī)實(shí)現(xiàn)低速大扭矩運(yùn)動，并且主動臂位于減速機(jī)的一端，缺點(diǎn)在于轉(zhuǎn)動慣量大，驅(qū)動裝置復(fù)雜，費(fèi)用高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種用于并聯(lián)機(jī)器人的雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)及其并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其目的在于克服現(xiàn)有并聯(lián)機(jī)器人的驅(qū)動裝置存在的驅(qū)動機(jī)構(gòu)體積大、存在偏心力、并且驅(qū)動系統(tǒng)復(fù)雜的缺陷，該并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)占用空間小，無減速裝置，控制精度高，實(shí)現(xiàn)低速大扭矩，成本低。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)按照以下方式實(shí)現(xiàn)：

一種雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子、驅(qū)動轉(zhuǎn)子運(yùn)動的定子、剎車組件和軸承結(jié)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)子包括運(yùn)動軸和設(shè)置在運(yùn)動軸兩端的永磁鐵，所述運(yùn)動軸的中部設(shè)置有輸出軸，所述輸出軸位于永磁鐵之間；所述定子設(shè)置于運(yùn)動軸的兩端，所述定子包括定子鐵心和定子繞組，所述定子鐵心套設(shè)于轉(zhuǎn)子的周部，所述定子繞組設(shè)置于定子鐵心的槽中，所述定子與永磁鐵相對并與永磁鐵有氣隙相隔。

作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述制動組件設(shè)置于運(yùn)動軸的一端，所述制動組件包括剎車動盤和套設(shè)在運(yùn)動軸上的圓盤結(jié)構(gòu)的剎車定盤，所述剎車動盤由運(yùn)動軸的軸肩形成。

作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)還包括一個速度位置檢測裝置，所述速度位置檢測裝置設(shè)置在運(yùn)動軸的另一端上。

作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述軸承結(jié)構(gòu)包括套設(shè)在運(yùn)動軸兩端的軸承，其中一個軸承位于剎車組件的外側(cè)，另一個軸承位于速度位置檢測裝置和該側(cè)的永磁體之間。

作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)還包括安裝座和中空的在周部開設(shè)有輸出軸活動空槽的外殼，所述運(yùn)動軸通過固定軸承活動架設(shè)在外殼中；所述外殼與安裝座一體結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明并提供了一種應(yīng)用上述所述雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)的并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)，所述并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)包括固定平臺、從動臂、關(guān)節(jié)軸承、中軸管、動平臺；所述動平臺通過關(guān)節(jié)軸承與中軸管活動連接，所述中軸管通過關(guān)節(jié)軸承與固定平臺的中部活動連接；所述固定平臺的周部固定連接有三個雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)，所述動平臺的周部鉸接有三個從動臂，所述從動臂的另一端與輸出軸鉸接。

作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，三個所述雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)呈120度周向分布。

所述的雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)在并聯(lián)機(jī)器人的固定平臺上呈120度周向分布，三組雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)組成并聯(lián)機(jī)器人的動力機(jī)構(gòu)，直接驅(qū)動輸出軸做一定角度的往復(fù)運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)并聯(lián)機(jī)器人動平臺的多自由度運(yùn)動。

所述的雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)共用一個圓柱形運(yùn)動軸，在圓柱形運(yùn)動軸和所述的兩組定子的耦合部分放置有以“N”極和“S”極交替排列的永磁體。

所述的運(yùn)動軸圓周方向上放置的兩組永磁體極數(shù)、對應(yīng)位置的極性、永磁體的材料屬性和結(jié)構(gòu)尺寸等完全相同，永磁體的軸向長度和定子鐵心的軸向長度一致。所述的兩組定子繞組中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與圓柱形運(yùn)動軸上的永磁磁極相互作用產(chǎn)生運(yùn)動方向相同的同步轉(zhuǎn)速。

在圓柱形運(yùn)動軸中間無永磁體的位置，開有孔洞，在孔洞中安裝有輸出軸，所述的雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)可以直接驅(qū)動輸出軸做一定角度的往復(fù)運(yùn)動，無減速機(jī)等中間傳動機(jī)構(gòu)。

所述的速度位置檢測裝置和制動組件分別安裝在圓柱形運(yùn)動軸的兩端。速度位置檢測裝置可以有效檢測雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)的圓柱形運(yùn)動軸的轉(zhuǎn)速和位置，制動組件實(shí)現(xiàn)驅(qū)動裝置斷電情況下保證圓柱形運(yùn)動軸和主動臂位置固定。

所述的圓柱形運(yùn)動軸通過軸承與基座相連，保證圓柱形運(yùn)動軸在做一定角度往復(fù)運(yùn)動時與兩組定子間的工作間隙。

本發(fā)明的雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)及其并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)占用空間小、無減速裝置、控制精度高、低速大扭矩。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)三維示意圖；

圖3為本發(fā)明的雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)的雙定子結(jié)構(gòu)三維示意圖；

圖4為本發(fā)明的雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)的動子結(jié)構(gòu)三維示意圖。

附圖標(biāo)記：1—固定平臺；2—雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)；3—輸出軸；4—從動臂；5—中軸管；6—關(guān)節(jié)軸承；7—動平臺；8—速度位置檢測裝置；9a、9b—固定軸承；10a、10b—定子鐵心；11a、11b—定子繞組；12—運(yùn)動軸；13—制動組件；14a、14b—永磁體。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

如圖1至圖4所示，本發(fā)明的雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)2，包括轉(zhuǎn)子、驅(qū)動轉(zhuǎn)子運(yùn)動的定子、剎車組件和軸承結(jié)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)子包括運(yùn)動軸12和設(shè)置在運(yùn)動軸12兩端的永磁鐵14a、14b，所述運(yùn)動軸12的中部設(shè)置有輸出軸3，所述輸出軸3位于永磁鐵14a、14b之間；所述定子設(shè)置于運(yùn)動軸12的兩端，所述定子包括定子鐵心10a、10b和定子繞組11a、11b，所述定子鐵心10a、10b套設(shè)于轉(zhuǎn)子的周部，所述定子繞組11a、11b設(shè)置于定子鐵心10a、10b的槽中，所述定子與永磁鐵14a、14b相對并與永磁鐵14a、14b有氣隙相隔。

所述制動組件13設(shè)置于運(yùn)動軸12的一端，所述制動組件13包括剎車動盤和套設(shè)在運(yùn)動軸上的圓盤結(jié)構(gòu)的剎車定盤，所述剎車動盤由運(yùn)動軸的軸肩形成。

所述雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)2還包括一個速度位置檢測裝置8，所述速度位置檢測裝置8設(shè)置在運(yùn)動軸12的另一端上。

所述軸承結(jié)構(gòu)包括套設(shè)在運(yùn)動軸兩端的軸承9a、9b，其中一個軸承9b位于剎車組件的外側(cè)，另一個軸承9a位于速度位置檢測裝置8和該側(cè)的永磁體14a之間。

所述雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)2還包括安裝座和中空的在周部開設(shè)有輸出軸活動空槽的外殼，所述運(yùn)動軸12通過固定軸承9a、9b活動架設(shè)在外殼中；所述外殼與安裝座一體結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明并提供了一種應(yīng)用上述雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)的并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)，所述并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)包括固定平臺1、從動臂4、關(guān)節(jié)軸承6、中軸管5、動平臺7；所述動平臺7通過關(guān)節(jié)軸承6與中軸管5活動連接，所述中軸管5通過關(guān)節(jié)軸承6與固定平臺1的中部活動連接；所述固定平臺1的周部固定連接有三個雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)2，所述動平臺7的周部鉸接有三個從動臂4，所述從動臂4的另一端與輸出軸3鉸接。

三個所述雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)2呈120度周向分布。

所述的雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)在并聯(lián)機(jī)器人的固定平臺上呈120度周向分布，三組雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)組成并聯(lián)機(jī)器人的動力機(jī)構(gòu)，直接驅(qū)動輸出軸做一定角度的往復(fù)運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)并聯(lián)機(jī)器人動平臺的多自由度運(yùn)動。

所述的雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)共用一個圓柱形運(yùn)動軸，在圓柱形運(yùn)動軸和所述的兩組定子的耦合部分放置有以“N”極和“S”極交替排列的永磁體。

所述的運(yùn)動軸圓周方向上放置的兩組永磁體極數(shù)、對應(yīng)位置的極性、永磁體的材料屬性和結(jié)構(gòu)尺寸等完全相同，永磁體的軸向長度和定子鐵心的軸向長度一致。所述的兩組定子繞組中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與圓柱形運(yùn)動軸上的永磁磁極相互作用產(chǎn)生運(yùn)動方向相同的同步轉(zhuǎn)速。

在圓柱形運(yùn)動軸中間無永磁體的位置，開有孔洞，在孔洞中安裝有輸出軸，所述的雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)可以直接驅(qū)動輸出軸做一定角度的往復(fù)運(yùn)動，無減速機(jī)等中間傳動機(jī)構(gòu)。

所述的速度位置檢測裝置和制動組件分別安裝在圓柱形運(yùn)動軸的兩端。速度位置檢測裝置可以有效檢測雙定子直驅(qū)永磁電機(jī)的圓柱形運(yùn)動軸的轉(zhuǎn)速和位置，制動組件實(shí)現(xiàn)驅(qū)動裝置斷電情況下保證圓柱形運(yùn)動軸和主動臂位置固定。

所述的圓柱形運(yùn)動軸通過軸承與基座相連，保證圓柱形運(yùn)動軸在做一定角度往復(fù)運(yùn)動時與兩組定子間的工作間隙。