[发明专利]一种多自由度直线弧形电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种多自由度直线弧形电机，具有驱动转轴旋转的旋转运动直线弧形电机和驱动转轴沿轴向直线运动的直线弧形电机，尤其适用于驱动负载做螺旋运动。 

背景技术

柔性加工制造系统、机器人及精密数控机床等装置的驱动电机，需要在驱动轴上实现旋转运动或者直线运动。这些运动可以独立产生，也可同时存在。传统技术通过机械性的组合，实现旋转或直线运动单元，这些解决方案不仅控制方式相当复杂，而且还需要很多价值昂贵、体积庞大且笨重的机械传动装置。此外，传动组件及轴承均吸收较大的轴向力，导致这些组件的机械磨损相当大。 

中国专利200580047084.3公开的“用于注塑机的可直线医用的旋转驱动装置”，包括相继布置的旋转电机、直线电机，液压缸、蜗杆、螺纹主轴、传动皮带、液压活塞、导向装置等，实现了负载的旋转和直线运动。但是，所述驱动装置的缺点在于其结构复杂、传动需要中间环节、装置体积大、动子惯量大等，对轴承的承受能力要求严格。 

中国专利200680043229.7公开的“具有内置式直线-旋转直接驱动装置的塑料注射成型机”，包括电动旋转驱动装置、电动直线驱动装置、输出轴等，旋转驱动装置与直线驱动装置共用一个罐形外转子，罐形外转子与输出轴固定相连，直线电机的空心圆柱形定子的主要部分布置在罐形外转子的内腔中，旋转电机的定子以与直线电机的空心圆柱形定子固定相连的方式布置在直线电机的空心圆柱形定子的内部。所述装置的旋转电机与直线电机的定子绕组布置在一个罐形外转子上，外转子直接驱动输出轴，转动惯量大，轴承磨损较大，机械结构复杂，加工费用高，整个驱动装置具有较大结构。

以上两个专利均采用旋转电机和直线电机的组合，通过辅助的传动机构，实现了负载的旋转或直线运动，但均存在结构复杂、轴承磨损严重、机械结构复杂等问题。 

发明内容

本发明提供一种多自由度直线弧形电机，其目的是解决现有技术存在的缺点，提供一种结构紧凑、传动机构简洁，能有效减小轴承磨损，控制简单、成本低的直线弧形电机直接驱动装置。本发明的技术方案是以下述方法实现的： 

多自由度直线弧形电机，其特征在于：所述多自由度直线弧形电机包括旋转运动直线弧形电机定子(1)、直线运动直线弧形电机定子(4)和运动轴(7)；旋转运动直线弧形电机定子(1)和直线运动直线弧形电机定子(4)之间设置隔磁片(11)，并通过紧固件(10)和T型块(12)连为一体；运动轴(7)为旋转运动直线弧形电机和直线运动直线弧形电机的共用圆柱形动子，通过直线轴承(13)与基座相连，保证运动轴(7)与旋转运动直线弧形电机定子(1)和直线运动直线弧形电机定子(4)之间的工作气隙；旋转运动直线弧形电机定子(1)的定子铁芯硅钢片与直线运动直线弧形电机定子(4)的定子铁芯硅钢片正交叠放，旋转运动直线弧形电机定子(1)齿槽与直线运动直线弧形电机定子(4)齿槽正交分布，旋转运动直线弧形电机定子(1)绕组与直线运动直线弧形电机定子(4)绕组正交放置；所述多自由度直线弧形电机可做旋转、直线、螺旋多自由度运动。 

所述旋转运动直线弧形电机定子由旋转运动直线弧形电机定子铁芯和旋转运动直线弧形电机定子绕组构成。 

所述旋转运动直线弧形电机定子铁芯呈“桥弓”形，由形状一致的开槽硅钢片沿轴向叠压而成，并通过螺栓和螺母沿轴向连成一体，所述旋转运动直线弧形电机定子绕组填压在旋转运动直线弧形电机定子铁芯的槽中。 

所述直线运动直线弧形电机定子由直线运动直线弧形电机定子铁芯和直线运动直线弧形电机定子绕组构成。 

所述直线运动直线弧形电机定子铁芯呈“桥弓”形，由形状不同的沿圆周方向开槽的硅钢片叠压而成，并通过T型块连成一体，所述直线运动直线弧形电机定子绕组填压在直线运动直线弧形电机定子铁芯的槽中。 

采用本发明所提供的方案，多自由度直线弧形电机两个定子铁芯及绕组区域完全相同，动、定子间的电磁耦合面积同，因此可消除径向力，降低轴承的磨损。 

采用本发明所提供的方案，多自由度直线弧形电机可以直接驱动负载做直线、旋转、螺旋运动。同时，还具有结构简单、紧凑、转动惯量小、轴承磨损小、控制容易等特点。 

附图说明

图1为本发明总体结构立体示意图； 

图2为旋转运动直线弧形电机定子立体示意图； 

图3为图2的A-A′视图； 

图4为图2的B-B′视图；