[实用新型]组合型正交圆柱结构两自由度混合式步进电动机

权利要求书

1.一种组合型正交圆柱结构两自由度混合式步进电动机，其特征是：包括第一自由度电机、第二自由度电机和输出轴，其中，所述第一自由度电机为圆柱状结构，且所述第一自由度电机以其圆柱状结构的底面直径方向为转轴，绕转轴旋转；

所述第二自由度电机为圆柱状结构，设置在所述第一自由度电机的外沿，且将第一自由度电机套装于其内部，且其轴心与所述第一自由度电机的轴心垂直正交，所述第二自由度电机以第一自由度电机的轴心为转轴，绕其转动；

所述第二自由度电机随着第一自由度电机转动的过程中又保持相对于第一自由度电机的独立运动，使得设置在其外侧的输出轴实现两个自由度的运动。

2.如权利要求1所述的一种组合型正交圆柱结构两自由度混合式步进电动机，其特征是：所述第一自由度电机为内转子电机，包括转子部分、定子部分和转轴，所述转子部分通过转轴设置在定子部分的中心处，所述转子部分包括环形永磁体及其两侧的两段环形叠压转子铁心，转子铁心外侧均匀布置若干小齿，定子部分均包括叠压定子铁心、定子绕组，定子铁心内侧分布有磁极，极间槽内设有定子绕组。

3.如权利要求1所述的一种组合型正交圆柱结构两自由度混合式步进电动机，其特征是：所述第二自由度电机为外转子电机，包括转子部分、定子部分和转轴，所述转子部分通过转轴设置在定子部分的中心处，所述转子部分包括环形永磁体及其两侧的两段环形叠压转子铁心，转子铁心内侧均匀布置若干小齿，定子部分均包括叠压定子铁心、定子绕组，定子铁心外侧分布有磁极，极间槽内设有定子绕组。

4.如权利要求2或3所述的一种组合型正交圆柱结构两自由度混合式步进电动机，其特征是：所述转子部分的两段转子铁心上的小齿互错1/2齿距，极靴上分布的定子小齿之间的齿距与转子小齿齿距相同。

5.如权利要求1所述的一种组合型正交圆柱结构两自由度混合式步进电动机，其特征是：所述第一自由度电机的定子部分在空间静止不动，而转子部分和转轴可绕定、转子中心轴线在一定范围内转动。

6.如权利要求1所述的一种组合型正交圆柱结构两自由度混合式步进电动机，其特征是：所述第一自由度电机的定子铁心外径小于第二自由度电机的定子铁心外径，并且第二自由度电机的定子铁心内部开设有槽口，所述第一自由度电机能够嵌放到槽口里面。

7.如权利要求1所述的一种组合型正交圆柱结构两自由度混合式步进电动机，其特征是：所述第二自由度电机的定子铁心上设有机械连杆，机械连杆的一端与第二自由度电机的定子 铁心固定，另一端与第一自由度电机的转轴固定，使得第一自由度电机的定、转子中心轴线与第二自由度电机的定、转子中心轴线垂直正交，第一自由度电机的转轴带动第二自由度电机整体绕第一自由度电机的定、转子中心轴线在一定范围内转动。

8.如权利要求1所述的一种组合型正交圆柱结构两自由度混合式步进电动机，其特征是：所述输出轴末端端点的运行轨迹始终位于同一球面上，运行轨迹范围受限于两个自由度电机的极限转动角度范围。

9.如权利要求1所述的一种组合型正交圆柱结构两自由度混合式步进电动机，其特征是：同一相定子绕组缠绕在相邻的两个定子磁极上且绕制方向相反，此相邻两个定子磁极相互错开(k+0.5)θ_r机械角度；具有相同绕制方向的两相定子绕组所在的两个定子磁极相互错开(180°±θ_r/4)机械角度，其中，k为正整数，θ_r为转子齿距角。

10.如权利要求1所述的一种组合型正交圆柱结构两自由度混合式步进电动机，其特征是：构造两自由度混合式步进电动机时，进行两个电机的空载实验、静态负载实验、稳态负载实验、起动实验和开环运行定位精度测试实验，以确定各自的空载电磁、负载情况下静态转矩、最佳运行转速范围、起动转速范围和开环运行定位精度。