專利名稱：一種多自由度直線弧形電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多自由度直線弧形電機，具有驅(qū)動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)運動直線弧形
電機和驅(qū)動轉(zhuǎn)軸沿軸向直線運動的直線弧形電機，尤其適用于驅(qū)動負載做螺旋運動。
背景技術(shù)：
柔性加工制造系統(tǒng)、機器人及精密數(shù)控機床等裝置的驅(qū)動電機，需要在驅(qū)動軸上 實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動或者直線運動。這些運動可以獨立產(chǎn)生，也可同時存在。傳統(tǒng)技術(shù)通過機械性 的組合，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)或直線運動單元，這些解決方案不僅控制方式相當復(fù)雜，而且還需要很多 價值昂貴、體積龐大且笨重的機械傳動裝置。此外，傳動組件及軸承均吸收較大的軸向力， 導(dǎo)致這些組件的機械磨損相當大。 中國專利200580047084. 3公開的"用于注塑機的可直線醫(yī)用的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置"，
包括相繼布置的旋轉(zhuǎn)電機、直線電機，液壓缸、蝸桿、螺紋主軸、傳動皮帶、液壓活塞、導(dǎo)向裝
置等，實現(xiàn)了負載的旋轉(zhuǎn)和直線運動。但是，所述驅(qū)動裝置的缺點在于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳動需
要中間環(huán)節(jié)、裝置體積大、動子慣量大等，對軸承的承受能力要求嚴格。 中國專利200680043229. 7公開的"具有內(nèi)置式直線-旋轉(zhuǎn)直接驅(qū)動裝置的塑料注
射成型機"，包括電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置、電動直線驅(qū)動裝置、輸出軸等，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置與直線驅(qū)
動裝置共用一個罐形外轉(zhuǎn)子，罐形外轉(zhuǎn)子與輸出軸固定相連，直線電機的空心圓柱形定子
的主要部分布置在罐形外轉(zhuǎn)子的內(nèi)腔中，旋轉(zhuǎn)電機的定子以與直線電機的空心圓柱形定子
固定相連的方式布置在直線電機的空心圓柱形定子的內(nèi)部。所述裝置的旋轉(zhuǎn)電機與直線電
機的定子繞組布置在一個罐形外轉(zhuǎn)子上，外轉(zhuǎn)子直接驅(qū)動輸出軸，轉(zhuǎn)動慣量大，軸承磨損較
大，機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工費用高，整個驅(qū)動裝置具有較大結(jié)構(gòu)。 以上兩個專利均采用旋轉(zhuǎn)電機和直線電機的組合，通過輔助的傳動機構(gòu)，實現(xiàn)了 負載的旋轉(zhuǎn)或直線運動，但均存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、軸承磨損嚴重、機械結(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，其目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提 供一種結(jié)構(gòu)緊湊、傳動機構(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 直接驅(qū)動裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是以下述方法實現(xiàn)的 多自由度直線弧形電機，包括旋轉(zhuǎn)運動直線弧形電機定子直線運動直線弧形電機 定子和運動軸。 所述旋轉(zhuǎn)運動直線弧形電機由旋轉(zhuǎn)運動直線弧形電機定子鐵芯和旋轉(zhuǎn)運動直線 弧形電機定子繞組構(gòu)成。 所述旋轉(zhuǎn)運動直線弧形電機定子鐵芯呈"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)運動直線弧形電機定子繞組填 壓在旋轉(zhuǎn)運動直線弧形電機定子鐵芯的槽中。 所述直線運動直線弧形電機定子由直線運動直線弧形電機定子鐵芯和直線運動直線弧形電機定子繞組構(gòu)成。 所述直線運動直線弧形電機定子鐵芯呈"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，所述直線運動直線弧形電機定子繞組填壓在 直線運動直線弧形電機定子鐵芯的槽中。 所述旋轉(zhuǎn)運動直線弧形電機定子和直線運動直線弧形電機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)運動直線弧形電機定子和直線運動直線弧形電機定子之間設(shè)置隔磁片， 并通過緊固件和T型塊連為一體。 所述運動軸為旋轉(zhuǎn)運動直線弧形電機和直線運動直線弧形電機的共用圓柱形動 子，通過直線軸承與基座相連，保證動子與旋轉(zhuǎn)運動直線弧形電機定子和直線運動直線弧 形電機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兩個定子鐵芯及繞組區(qū)域完全 相同，動、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可以直接驅(qū)動負載做直線、旋 轉(zhuǎn)、螺旋運動。同時，還具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、轉(zhuǎn)動慣量小、軸承磨損小、控制容易等特點。


圖1為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)立體示意圖； 圖2為旋轉(zhuǎn)運動直線弧形電機定子立體示意圖； 圖3為圖2的A-A'視圖； 圖4為圖2的B-B'視圖； 圖5為直線運動直線弧形電機定子立體示意圖；
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)運動直線弧形電機定子和直線運動直線弧形電機定子的組合立體示 意圖； 圖9為圖8的E-E'視圖；
圖10為運動軸的立體示意圖。 附圖中1.旋轉(zhuǎn)運動直線弧形電機定子，2.旋轉(zhuǎn)運動直線弧形電機定子鐵芯，3.旋 轉(zhuǎn)運動直線弧形電機定子繞組，4.直線運動直線弧形電機定子，5.直線運動直線弧形電機 定子鐵芯，6.直線運動直線弧形電機定子繞組，7.運動軸，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，由旋 轉(zhuǎn)運動直線弧形電機定子1、直線運動直線弧形電機4、運動軸7等構(gòu)成。
所述旋轉(zhuǎn)運動直線弧形電機定子1的立體示意圖如圖2所示，呈"橋弓"形，由旋 轉(zhuǎn)運動直線弧形電機定子鐵芯2和旋轉(zhuǎn)運動直線弧形電機定子繞組3組成。所述旋轉(zhuǎn)運動 直線弧形電機定子鐵芯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)運動直線弧形電機定子繞組3填壓在旋轉(zhuǎn)運動直線弧 形電機定子鐵芯2的槽中。當旋轉(zhuǎn)運動直線弧形電機定子繞組3中，通入交變的電流后，會 產(chǎn)生沿圓周方向旋轉(zhuǎn)的磁場，可驅(qū)動運動軸7做旋轉(zhuǎn)運動。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)運動直線弧形電機定子4的立體示意圖如圖5所示，同樣呈"橋弓"形， 由直線運動直線弧形電機定子鐵芯5和直線運動直線弧形電機定子繞組6組成。所述直線 運動直線弧形電機定子鐵芯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 線運動直線弧形電機定子鐵芯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。所述直線運動直線弧形電機定子繞組6填壓在直線運動直線 弧形電機定子鐵芯5的槽中。當直線運動直線弧形電機定子繞組6中，通入交變的電流后， 會產(chǎn)生沿軸向方向運行的磁場，可驅(qū)動運動軸7做直線往復(fù)運動。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)運動直線弧形電機定子1和直線運動直線弧形電機定子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)運動直線弧形電機和直線運動直線弧形電機的磁路獨立， 減小漏磁。旋轉(zhuǎn)運動直線弧形電機定子1與直線運動直線弧形電機定子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，運動軸7為旋轉(zhuǎn)運動直線弧形電機和直線運動直線弧形電機所共 用，是所述多自由度直線弧形電機的動子部分，通過直線軸承13與基座相連，保證電機的 工作氣隙。
權(quán)利要求
多自由度直線弧形電機，包括旋轉(zhuǎn)運動直線弧形電機定子(1)、直線運動直線弧形電機定子(4)和運動軸(7)。其特征在于所述直線弧形電機可做旋轉(zhuǎn)、直線、螺旋多自由度運動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多自由度直線弧形電機，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)運動直線弧形電機(1)由旋轉(zhuǎn)運動直線弧形電機定子鐵芯(2)和旋轉(zhuǎn)運動直線弧形電機定子繞組(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，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)運動直線弧形電機定子鐵芯(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)運動直線弧形電機定子繞組(3)填壓在旋轉(zhuǎn)運動直 線弧形電機定子鐵芯(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，其特征在于所述直線運動直線弧形 電機定子(4)由直線運動直線弧形電機定子鐵芯(5)和直線運動直線弧形電機定子繞組 (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，其特征在于所述直線運動直線弧形 電機定子鐵芯(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，所述直線運動直線弧形電機定子繞組(6)填壓在直線運動直線弧形 電機定子鐵芯(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，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)運動直線弧形 電機定子(1)和直線運動直線弧形電機定子(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，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)運動直線弧形 電機定子(1)和直線運動直線弧形電機定子(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，其特征在于所述運動軸(7)為旋轉(zhuǎn) 運動直線弧形電機和直線運動直線弧形電機的共用圓柱形動子，通過直線軸承(13)與基 座相連，保證動子與旋轉(zhuǎn)運動直線弧形電機定子(1)和直線運動直線弧形電機定子(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，由旋轉(zhuǎn)運動直線弧形電機、直線運動直線弧形電機、運動軸等構(gòu)成。所述旋轉(zhuǎn)運動直線弧形電機和直線運動直線弧形電機的“橋弓”形定子通過緊固件及臺階狀結(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，并共用一個圓柱形動子，可根據(jù)性能指標選擇兩直線弧形電機各自的定子鐵芯區(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)動負載做直線、旋轉(zhuǎn)、螺旋運動，具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、傳動機構(gòu)簡潔、軸承磨損小、易于控制等優(yōu)點。
文檔編號H02K7/06GK101789646SQ20101003016
公開日2010年7月28日 申請日期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, 司紀凱, 封海潮, 張麗梅, 汪旭東, 許孝卓, 馬星河 申請人:河南理工大學