角度容易產(chǎn)生誤差；其二，角度的定位是發(fā)生在控制環(huán)節(jié)，電機(jī)自身的制造精度也有可能對(duì)偏轉(zhuǎn)角有影響，例如電機(jī)的偏轉(zhuǎn)單元由于誤差而大于或小于0.36°，由此造成累積誤差。那么此時(shí)旋轉(zhuǎn)編碼器所確定出來(lái)的擺角則變成一個(gè)空談的理論值，在精度要求極高的場(chǎng)合變得毫無(wú)意義。
[0039]而角度定位裝置500采用光學(xué)和電學(xué)相結(jié)合的原理進(jìn)行高精度角度定位，定位的精度僅取決于光敏元件3和電荷檢測(cè)元件4的分辨率。而且定位并不是發(fā)生在控制環(huán)節(jié)，而是實(shí)地進(jìn)行測(cè)量，因此旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)設(shè)備自身的制造精度對(duì)定位精度沒(méi)有影響。從理論上說(shuō)，這種角度定位原理能將精度提高到電荷微粒層面。
[0040]殼體I和封蓋2主要起保護(hù)作用，并使整個(gè)定位裝置一體化。使用時(shí)轉(zhuǎn)子400的定位轉(zhuǎn)軸800與激光發(fā)射器5相連，使激光發(fā)射器5能夠與轉(zhuǎn)子400同步轉(zhuǎn)動(dòng)。充電元件則用于對(duì)光敏元件3及電荷檢測(cè)元件4充電，使其表面帶有電荷。當(dāng)轉(zhuǎn)子400帶動(dòng)激光發(fā)射器5旋轉(zhuǎn)時(shí)，激光發(fā)射器5會(huì)對(duì)光敏元件3進(jìn)行掃描，從而產(chǎn)生光敏電信號(hào)，被處理器米集并進(jìn)行計(jì)算，從而進(jìn)行角度定位。
[0041 ] 請(qǐng)參閱圖3，作為優(yōu)選，所述光敏元件3包括光敏電阻層7、絕緣層8和導(dǎo)電玻璃6 ;導(dǎo)電玻璃6呈環(huán)形，位于光敏原件的內(nèi)側(cè)正面；光敏電阻層7設(shè)于導(dǎo)電玻璃6的外側(cè)且與充電元件電連接；絕緣層8覆于光敏電阻層7的外側(cè)表面。
[0042]作為優(yōu)選，所述電荷檢測(cè)元件4包括環(huán)形導(dǎo)體9和連接電極；環(huán)形導(dǎo)體9呈環(huán)形，且緊貼于絕緣層8設(shè)置，環(huán)形導(dǎo)體9與充電元件電連接；連接電極分別與環(huán)形導(dǎo)體9及導(dǎo)電玻璃6電連接，同時(shí)，連接電極與處理器連接。
[0043]導(dǎo)電玻璃6既是導(dǎo)體，同時(shí)也是透光材料。光敏電阻層7的電阻率會(huì)隨著光照而發(fā)生改變，作為優(yōu)選，所述光敏電阻層7為均勻的砸填充層。使用時(shí)，首先由充電元件對(duì)光敏元件3的光敏電阻層7和電荷檢測(cè)元件4的環(huán)形導(dǎo)體9進(jìn)行充電，分別使光敏電阻層7及環(huán)形導(dǎo)體9的表面帶有電荷。此時(shí)相對(duì)設(shè)置的環(huán)形導(dǎo)體9及光敏電阻層7共同組成一個(gè)電容，兩者之間形成一定的電勢(shì)差。當(dāng)激光發(fā)射器5發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)，激光會(huì)對(duì)光敏電阻層7進(jìn)行掃描。光敏電阻層7被激光掃描過(guò)的部分由于電阻率降低而導(dǎo)通，從而使光敏電阻層7進(jìn)行了放電，光敏電阻層7與環(huán)形導(dǎo)體9、連接電極組成一個(gè)回路，當(dāng)連接電極有電荷流過(guò)時(shí)處理器會(huì)采集到電信號(hào)并進(jìn)行計(jì)算，從而得出激光掃描的角度。
[0044]作為優(yōu)選，所述封蓋2與殼體I之間還設(shè)有密封圈。密封圈主要的作用是保障殼體I與封蓋2不會(huì)產(chǎn)生縫隙而漏光，從而對(duì)光敏元件3構(gòu)成影響。另一方面也避免了外界潮濕氣體進(jìn)入，進(jìn)而影響內(nèi)部的正常工作環(huán)境。
[0045]本實(shí)用新型具體運(yùn)作流程為:
[0046]轉(zhuǎn)子400帶動(dòng)激光發(fā)射器5同步旋轉(zhuǎn)，伺服系統(tǒng)可對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，預(yù)先設(shè)定需要旋轉(zhuǎn)的角度，指令被電機(jī)執(zhí)行后，通過(guò)上述的原理由處理器采集并計(jì)算出轉(zhuǎn)子400的旋轉(zhuǎn)角度，并反饋到伺服系統(tǒng)中。由此，伺服系統(tǒng)與角度定位裝置500之間組成一個(gè)雙向通訊的閉環(huán)系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)負(fù)責(zé)給出控制指令，角度定位裝置500則可進(jìn)行反饋。
[0047]作為優(yōu)選，上述高精度旋轉(zhuǎn)電機(jī)還包括用于圈數(shù)計(jì)數(shù)的激光接收器；激光接收器安裝于殼體I的內(nèi)壁，位于光敏元件3的上方或下方；且激光接收器與處理器連接。
[0048]激光接收器能夠接收到激光發(fā)射器5的發(fā)射的激光束，從而向處理器發(fā)出信號(hào)，用以記錄電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。每當(dāng)激光接收器接收到激光束的照射時(shí)，處理器也會(huì)控制充電元件重新對(duì)光敏元件3和電荷檢測(cè)元件4進(jìn)行充電，由此重新激活角度定位的功能。有了激光接收器，本實(shí)用新型高精度旋轉(zhuǎn)電機(jī)即可對(duì)超過(guò)360°的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行高精度定位。
[0049]本實(shí)用新型所提供的一種高精度旋轉(zhuǎn)電機(jī)，角度定位裝置500通過(guò)光學(xué)和電學(xué)的方式實(shí)現(xiàn)高精度角度定位，定位精度理論上能達(dá)到電荷微粒的層面。電機(jī)的應(yīng)用性能與一般伺服電機(jī)無(wú)異，應(yīng)用面廣，可應(yīng)用于各種機(jī)器人、機(jī)械機(jī)構(gòu)。角度定位的工作原理相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)角度的實(shí)地高精度測(cè)量，角度定位裝置500與伺服系統(tǒng)形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，電機(jī)自身制造精度對(duì)定位精度的影響較小，誤差容易控制。
[0050]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高精度旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于:包括定子外殼、后蓋、永磁體、轉(zhuǎn)子、電連接元件、伺服系統(tǒng)和角度定位裝置；永磁體均勻排布于定子外殼的內(nèi)壁；轉(zhuǎn)子位于定子外殼的正中，轉(zhuǎn)子的周?chē)鶆蛟O(shè)有至少三組繞組，轉(zhuǎn)子的一端在軸向上設(shè)有一條凸出于定子外殼的輸出轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)子的另一端在軸向上設(shè)有一條定位轉(zhuǎn)軸；電連接元件與轉(zhuǎn)子上的繞組電連接；后蓋蓋設(shè)于定子外殼的后方，轉(zhuǎn)子的定位轉(zhuǎn)軸凸出于后蓋之外；角度定位裝置與轉(zhuǎn)子的定位轉(zhuǎn)軸連接；角度定位裝置與伺服系統(tǒng)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于:所述角度定位裝置包括殼體、封蓋、光敏元件、電荷檢測(cè)元件、處理器、充電元件和激光發(fā)射器；殼體呈頂部開(kāi)放的圓筒形，殼體與后蓋固定連接；光敏元件呈正面朝內(nèi)、背面朝外的環(huán)形，光敏元件設(shè)于殼體的內(nèi)部；電荷檢測(cè)元件呈環(huán)形且緊貼于光敏元件的背面設(shè)置；充電元件設(shè)于殼體內(nèi)部且與光敏元件及電荷檢測(cè)元件電連接；激光發(fā)生器可旋轉(zhuǎn)活動(dòng)設(shè)于殼體中部，激光發(fā)生器自殼體中心朝光敏元件的正面設(shè)置，激光發(fā)射器與轉(zhuǎn)子的定位轉(zhuǎn)軸連接；封蓋蓋設(shè)于殼體的頂部；處理器與電荷檢測(cè)元件連接，且處理器與伺服系統(tǒng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高精度旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于:所述光敏元件包括光敏電阻層、絕緣層和導(dǎo)電玻璃；導(dǎo)電玻璃呈環(huán)形，位于光敏原件的內(nèi)側(cè)正面；光敏電阻層設(shè)于導(dǎo)電玻璃的外側(cè)且與充電元件電連接；絕緣層覆于光敏電阻層的外側(cè)表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高精度旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于:所述光敏電阻層為均勻的砸填充層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高精度旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于:所述電荷檢測(cè)元件包括環(huán)形導(dǎo)體和連接電極；環(huán)形導(dǎo)體呈環(huán)形，且緊貼于絕緣層設(shè)置，環(huán)形導(dǎo)體與充電元件電連接；連接電極分別與環(huán)形導(dǎo)體及導(dǎo)電玻璃電連接，同時(shí)，連接電極與處理器連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高精度旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于:所述封蓋與殼體之間還設(shè)有密封圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高精度旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于:還包括用于圈數(shù)計(jì)數(shù)的激光接收器；激光接收器安裝于殼體的內(nèi)壁，位于光敏元件的上方或下方；且激光接收器與處理器連接。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了一種高精度旋轉(zhuǎn)電機(jī)，包括定子外殼、后蓋、永磁體、轉(zhuǎn)子、電連接元件、伺服系統(tǒng)和角度定位裝置；永磁體均勻排布于定子外殼的內(nèi)壁；轉(zhuǎn)子位于定子外殼的正中，轉(zhuǎn)子的周?chē)鶆蛟O(shè)有至少三組繞組，轉(zhuǎn)子的一端在軸向上設(shè)有一條凸出于定子外殼的輸出轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)子的另一端在軸向上設(shè)有一條定位轉(zhuǎn)軸；電連接元件與轉(zhuǎn)子上的繞組電連接；后蓋蓋設(shè)于定子外殼的后方，轉(zhuǎn)子的定位轉(zhuǎn)軸凸出于后蓋之外；角度定位裝置與轉(zhuǎn)子的定位轉(zhuǎn)軸連接；角度定位裝置與伺服系統(tǒng)電連接。本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)高精度角度定位。
【IPC分類(lèi)】H02K11-00
【公開(kāi)號(hào)】CN204517580
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520281305
【發(fā)明人】陳超
【申請(qǐng)人】陳超
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年5月4日