[发明专利]电磁压电混合驱动多自由度电机

说明书

本发明提供了一种电磁压电混合驱动多自由度电机，属于电动机技术领域。括机壳、转子和定子，转子外轮廓具有凸球面状，转子的外面设有转子永磁体，转子上端与输出轴固定连接，转子通过关节轴承与下端的基座转动连接；定子包括定子铁心和绕组，定子具有凹球面状；机壳或定子上设有转子偏转压电驱动装置。该电机结构简单紧凑、无源自锁响应速度快、所述转子既能够实现自转又能够实现一定角度偏转、既不产生电磁干扰又不受外界电磁干扰、控制定位精度高、易实现微型化、使用方便；既能工作在低转速、大扭矩场合，又能工作在高转速、低扭矩场合，同时兼顾压电驱动和电磁驱动特点。

技术领域

本发明属于电动机技术领域。更具体地说，是涉及电磁压电混合驱动多自由度电机。

背景技术

根据机械原理，机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目(亦即为了使机构的位置得以确定，必须给定的独立的广义坐标的数目)，称为机构自由度。多自由度电机是一种输出转轴能够实现两个或两个自由度以上的运动的电机。

现代智能化工业的不断发展，对多自由度运动执行机构的精密度、集成度和灵活度的要求日益提高。由传统的单自由度电机组成的多自由度运动执行机构，因体积庞大已无法满足智能化驱动要求。多自由度一体化驱动技术越来越受到重视。多自由度电机成为重要的研究方向，许多新型多自由度电机不断被研发出来并得到应用。常见的多自由电机一般有两种驱动方式：电磁驱动和压电驱动。具有电磁驱动的多自由度电机适合工作在高速低扭矩，但其结构复杂难以实现微型化，控制定位精度低，不宜应用在精密的工作场合。压电驱动的多自由度电机结构紧凑，设计灵活，易于实现微型化，能自锁，响应快，且不受外界电磁的干扰特别适合工作在低速大扭矩场合；但压电驱动的电机寿命短，不适合连续运转的场合。

因此，针对电磁驱动和压电驱动的多自由度电机面临的问题，提出一种高适应性、高稳定性的多自由电机十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁压电混合驱动多自由度电机，以解决现有技术中存在的技术问题，该电机结构简单紧凑、无源自锁响应速度快、所述转子既能够实现自转又能够实现一定角度偏转、既不产生电磁干扰又不受外界电磁干扰、控制定位精度高、易实现微型化、使用方便；既能工作在低转速、大扭矩场合，又能工作在高转速、低扭矩场合。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：电磁压电混合驱动多自由度电机，包括机壳、转子和定子，其特征在于：所述转子外轮廓具有凸球面状，所述转子的外面设有转子永磁体，所述转子上端与输出轴固定连接，所述转子通过关节轴承与下端的基座转动连接；所述定子包括定子铁心和绕组，所述定子具有凹球面状；所述机壳或定子上设有转子偏转压电驱动装置；通过转子偏转压电驱动及转子自转电磁驱动的混合驱动，从而能实现转子的自转及其一定角度的偏转。

进一步的，所述基座上还设有转子自转压电驱动装置。

所述转子偏转压电驱动装置包括压电平板型复合振子。

所述压电平板型复合振子包括复合振子压电陶瓷片、复合振子驱动足、环形弹性体、卡扣，复合振子压电陶瓷片和复合振子驱动足分布安装在环形弹性体上；复合振子压电陶瓷片沿厚度方向正负极化；复合振子压电陶瓷片分为4组以上，每组包括1个以上压电陶瓷片；复合振子的驱动足为4个以上；定子的上端部固定有中间带孔的上端盖，上端盖的下方设有中间带孔的弹簧压盖，上端盖和弹簧压盖固定连接；上端盖和压电平板型复合振子之间通过压缩弹簧连接；所述复合振子驱动足与所述转子的外面之间为弹性预紧；复合振子压电陶瓷片按照极化方向一侧接地另外一侧与外接电源线连接。

优选的，所述压电平板型复合振子的复合振子压电陶瓷片分为6组以上，每组包括2个压电陶瓷片；复合振子的驱动足为6个。