[发明专利]三自由度永磁球面运动发生器

权利要求书

1.一种三自由度永磁球面运动发生器，其特征在于：三自由度永磁球面运动发生器包括有第一层转轴(5)、第二层转轴(6)、第三层转轴(7)、第一层驱动组件(1)、第二层驱动组件(2)、第三层驱动组件(3)、执行末端(4)、上端盖(11)、下端盖(12)、第一间隔件(13)和第二间隔件(14)；

第一层转轴(5)、第二层转轴(6)和第三层转轴(7)为从外向内放置；

第一层驱动组件(1)、第二层驱动组件(2)和第三层驱动组件(3)为从上至下重叠放置；

第一层驱动组件(1)的定子部分由第一层定子外壳(1A)和六个圆周布局的定子线圈构成；第一层定子外壳(1A)的中间是AA中心通孔(1A11)，第一层定子外壳(1A)上设有AA平台(1A7)、AB平台(1A8)、AC平台(1A9)、AG通孔(1A10)，以及用于安装AA定子线圈(101)的AA通孔(1A1)、AB定子线圈(102)的AB通孔(1A2)、AC定子线圈(103)的AC通孔(1A3)、AD定子线圈(104)的AD通孔(1A4)、AE定子线圈(105)的AE通孔(1A5)、AF定子线圈(106)的AF通孔(1A6)；AA平台(1A7)用于支撑上端盖(11)，且上端盖(11)通过螺钉固定在第一层定子外壳(1A)的上端；AB平台(1A8)用于支撑A编码器(1B)；AC平台(1A9)用于支撑第一间隔件(13)的上端；

第二层驱动组件(2)的定子部分由第二层定子外壳(2A)和六个圆周布局的定子线圈构成；第二层定子外壳(2A)的中间是BA中心通孔(2A11)，第二层定子外壳(2A)上设有BA平台(2A7)、BB平台(2A8)、BC平台(2A9)、BG通孔(2A10)，以及用于安装BA定子线圈(201)的BA通孔(2A1)、BB定子线圈(202)的BB通孔(2A2)、BC定子线圈(203)的BC通孔(2A3)、BD定子线圈(204)的BD通孔(2A4)、BE定子线圈(205)的BE通孔(2A5)、BF定子线圈(206)的BF通孔(2A6)；BA平台(2A7)用于支撑第一间隔件(13)的下端，且第一间隔件(13)通过螺钉固定在第一层定子外壳(1A)的下端与第二层定子外壳(2A)的上端；BB平台(2A8)用于支撑B编码器(2B)；BC平台(2A9)用于支撑第二间隔件(14)的上端；

第三层驱动组件(3)的定子部分由第三层定子外壳(3A)和六个圆周布局的定子线圈构成；第三层定子外壳(3A)的中间是CA中心通孔(3A11)，第三层定子外壳(3A)上设有CA平台(3A7)、CB平台(3A8)、CC平台(3A9)、CG通孔(3A10)，以及用于安装CA定子线圈(301)的CA通孔(3A1)、CB定子线圈(302)的CB通孔(3A2)、CC定子线圈(303)的CC通孔(3A3)、CD定子线圈(304)的CD通孔(3A4)、CE定子线圈(305)的CE通孔(3A5)、CF定子线圈(306)的CF通孔(3A6)；CA平台(3A7)用于支撑第二间隔件(14)的下端，且第二间隔件(14)通过螺钉固定在第二层定子外壳(2A)的下端与第三层定子外壳(3A)的上端；CB平台(3A8)用于支撑C编码器(3B)；CC平台(2A9)用于固定下端盖(12)；

第一层驱动组件(1)的转子部分包括有第一层转子铁芯(1D)、以及圆周布局安装在第一层转子铁芯(1D)上的四个磁极子、AA角接触轴承(1J)、AB角接触轴承(1K)、A编码器(1B)和第一层转轴座(1C)；第一层转轴座(1C)的中间是AB中心通孔(1C1)，AB中心通孔(1C1)用于第一层转轴(5)的上端穿过；第一层转轴座(1C)上设有AD平台(1C2)、AE平台(1C3)、AF平台(1C4)，AD平台(1C2)用于支撑AA角接触轴承(1J)的外圈，AA角接触轴承(1J)套接在第一层转轴(5)上，AE平台(1C3)用于固定第一层转轴(5)的下端，AF平台(1C4)用于与第一层转子铁芯(1D)的上端接触；第一层转轴座(1C)的外环体上安装有A编码器(1B)；第一层转子铁芯(1D)的外环体上设有用于安装AA磁极子(1E)的AA沉头腔、AB磁极子(1F)的AB沉头腔、AC磁极子(1G)的AC沉头腔、AD磁极子(1H)的AD沉头腔；第一层转子铁芯(1D)的中间是AC中心通孔(1D1)，AC中心通孔(1D1)用于第二层转轴(6)的第二层延长轴(61)的上端穿过；第二层延长轴(61)的上端套接有AB角接触轴承(1K)；第一层转子铁芯(1D)的A轴承腔(1D3)用于放置AB角接触轴承(1K)；第一层转子铁芯(1D)的AG平台(1D2)用于与第一层转轴座(1C)的AE平台(1C3)通过螺钉固定；

第二层驱动组件(2)的转子部分包括有第二层转子铁芯(2D)、以及圆周布局安装在第二层转子铁芯(2D)上的四个磁极子、BA角接触轴承(2J)、BB角接触轴承(2K)、B编码器(2B)和第二层转轴座(2C)；第二层转轴座(2C)的中间是BB中心通孔(2C1)，BB中心通孔(2C1)用于第三层转轴(7)的上端穿过；第二层转轴座(2C)上设有BD平台(2C2)、BE平台(2C3)、BF平台(2C4)，BD平台(2C2)用于支撑BA角接触轴承(2J)的外圈，BA角接触轴承(2J)套接在第二层延长轴(61)上，BE平台(2C3)用于固定第二层延长轴(61)的下端，BF平台(2C4)用于与第二层转子铁芯(2D)的上端接触；第二层转轴座(2C)的外环体上安装有B编码器(2B)；第二层转子铁芯(2D)的外环体上设有用于安装BA磁极子(2E)的BA沉头腔、BB磁极子(2F)的BB沉头腔、BC磁极子(2G)的BC沉头腔、BD磁极子(2H)的BD沉头腔；第二层转子铁芯(2D)的中间是BC中心通孔(2D1)，BC中心通孔(2D1)用于第三层转轴(7)的第三层延长轴(71)的上端穿过；第三层延长轴(71)的上端套接有BB角接触轴承(2K)；第二层转子铁芯(2D)的B轴承腔(2D3)用于放置BB角接触轴承(2K)；第二层转子铁芯(2D)的BG平台(2D2)用于与第二层转轴座(2C)的BE平台(2C3)通过螺钉固定；

第三层驱动组件(3)的转子部分包括有第三层转子铁芯(3D)、以及圆周布局安装在第三层转子铁芯(3D)上的四个磁极子、CA角接触轴承(3J)、CB角接触轴承(3K)、C编码器(3B)和第三层转轴座(3C)；第三层转轴座(3C)的中间是CB中心通孔(3C1)；第三层转轴座(3C)上设有CD平台(3C2)、CE平台(3C3)、CF平台(3C4)，CD平台(3C2)用于支撑CA角接触轴承(3J)的外圈，CA角接触轴承(3J)套接在第三层转轴(7)的第三层延长轴(71)上，且CA角接触轴承(3J)位于BB角接触轴承(2K)的下方，CE平台(3C3)用于固定第三层转轴(7)的第三层延长轴(71)的下端，CF平台(3C4)用于与第三层转子铁芯(3D)的上端接触；第三层转轴座(3C)的外环体上安装有C编码器(3B)；第三层转子铁芯(3D)的外环体上设有用于安装CA磁极子(3E)的CA沉头腔、CB磁极子(3F)的CB沉头腔、CC磁极子(3G)的CC沉头腔、CD磁极子(3H)的CD沉头腔；第三层转子铁芯(3D)的中间是CC中心通孔(3D1)；第三层转子铁芯(3D)的C轴承腔(3D3)用于放置CB角接触轴承(3K)；第三层转子铁芯(3D)的CG平台(3D2)用于与第三层转轴座(3C)的CE平台(3C3)通过螺钉固定；

执行末端(4)包括有第一下连杆(4A)、第二下连杆(4B)、第三下连杆(4C)、第一上连杆(4D)、第二上连杆(4E)、第三上连杆(4F)和运动平台(4G)；

其中，第一下连杆(4A)、第二下连杆(4B)和第三下连杆(4C)的结构相同；

其中，第一上连杆(4D)、第二上连杆(4E)和第三上连杆(4F)的结构相同；

第一下连杆(4A)的下端设有DA通孔(4A1)，DA通孔(4A1)用于第一层转轴(5)的上端穿过，且通过螺钉将第一下连杆(4A)的下端固定在第一层转轴(5)的上端；第一下连杆(4A)的上端设有DB通孔(4A2)，DB通孔(4A2)用于安装第一轴销(4J)的一端，第一轴销(4J)的另一端上套接有DA深沟球轴承(41)，且通过DA卡环(44)锁紧DA深沟球轴承(41)，DA深沟球轴承(41)放置在第一上连杆(4D)的DG通孔(4D1)中；第一上连杆(4D)的一端设有DG通孔(4D1)，DG通孔(4D1)用于放置DA深沟球轴承(41)；第一上连杆(4D)的另一端设有DH通孔(4D2)，DH通孔(4D2)用于放置DD深沟球轴承(4G5)，DD深沟球轴承(4G5)套接在运动平台(4G)的DA凸圆柱(4G1)上，且通过DD卡环(47)锁紧DD深沟球轴承(4G5)；

第二下连杆(4B)的下端设有DC通孔(4B1)，DC通孔(4B1)用于第二层转轴(6)的上端穿过，且通过螺钉将第二下连杆(4B)的下端固定在第二层转轴(6)的上端；第二下连杆(4B)的上端设有DD通孔(4B2)，DD通孔(4B2)用于安装第二轴销(4K)的一端，第二轴销(4K)的另一端上套接有DB深沟球轴承(42)，且通过DB卡环(45)锁紧DB深沟球轴承(42)，DB深沟球轴承(42)放置在第二上连杆(4E)的DI通孔(4E1)中；第二上连杆(4E)的一端设有DI通孔(4E1)，DI通孔(4E1)用于放置DB深沟球轴承(42)；第二上连杆(4E)的另一端设有DJ通孔(4E2)，DI通孔(4E2)用于放置DE深沟球轴承(4G6)，DE深沟球轴承(4G6)套接在运动平台(4G)的DB凸圆柱(4G2)上，且通过DE卡环(48)锁紧DE深沟球轴承(4G6)；

第三下连杆(4C)的下端设有DE通孔(4C1)，DE通孔(4C1)用于第三层转轴(7)的上端穿过，且通过螺钉将第三下连杆(4C)的下端固定在第三层转轴(7)的上端；第三下连杆(4C)的上端设有DF通孔(4C2)，DF通孔(4C2)用于安装第三轴销(4L)的一端，第三轴销(4L)的另一端上套接有DC深沟球轴承(43)，且通过DC卡环(46)锁紧DC深沟球轴承(43)，DC深沟球轴承(43)放置在第三上连杆(4F)的DK通孔(4F1)中；第三上连杆(4F)的一端设有DK通孔(4F1)，DK通孔(4F1)用于放置DC深沟球轴承(43)；第三上连杆(4F)的另一端设有DL通孔(4F2)，DL通孔(4F2)用于放置DF深沟球轴承(4G7)，DF深沟球轴承(4G7)套接在运动平台(4G)的DC凸圆柱(4G3)上，且通过DF卡环(49)锁紧DF深沟球轴承(4G7)；

上端盖(11)的中心设有KA通孔(11A)，KA通孔(11A)用于第一层转轴(5)的上端穿过；上端盖(11)上设有KA减重孔(11B)；上端盖(11)的下面板(11D)上设有KA轴承挡圈(11C)，KA轴承挡圈(11C)与AA角接触轴承(1J)的内圈接触；

上端盖(11)位于驱动组件的上方，且通过螺钉与第一层定子外壳(1A)的上端固定；

下端盖(12)的中心设有LA通孔(12A)；下端盖(12)的上面板(12B)上设有LA轴承挡圈(12C)，LA轴承挡圈(12C)与CB角接触轴承(3K)的内圈接触；

下端盖(12)位于驱动组件的下方，且通过螺钉与第三层定子外壳(3A)的下端固定；

第一间隔件(13)的中心设有MA通孔(13A)，MA通孔(13A)用于第二层转轴(6)的第二层延长轴(61)的上端穿过；第一间隔件(13)的上面板(13B)上设有MA轴承挡圈(13C)，MA轴承挡圈(13C)与AB角接触轴承(1K)的内圈接触；第一间隔件(13)的下面板(13D)上设有MB轴承挡圈(13E)，MB轴承挡圈(13E)与BA角接触轴承(2J)的内圈接触；

第一间隔件(13)位于第一层定子外壳(1A)的下端与第二层定子外壳(2A)的上端之间，且通过螺钉与第一层定子外壳(1A)的下端与第二层定子外壳(2A)的上端固定；

第二间隔件(14)的中心设有NA通孔(14A)，NA通孔(14A)用于第三层转轴(7)的第三层延长轴(71)的上端穿过；第二间隔件(14)的上面板(14B)上设有NA轴承挡圈(14C)，NA轴承挡圈(14C)与BB角接触轴承(2K)的内圈接触；第二间隔件(14)的下面板(14D)上设有NB轴承挡圈(14E)，NB轴承挡圈(14E)与CA角接触轴承(3J)的内圈接触；

第二间隔件(14)位于第二层定子外壳(2A)的下端与第三层定子外壳(3A)的上端之间，且通过螺钉与第二层定子外壳(2A)的下端与第三层定子外壳(3A)的上端固定。