自驱动转动轴多维转动驱动系统技术方案

本发明专利技术提供了一种自驱动转动轴多维转动驱动系统，包括三个以上依次连接的多个自驱动转动轴，至少有一对相邻的两个自驱动转动轴之间的连接关系为：其中一个自驱动转动轴的转动轴定子安装固定于其中另一个自驱动转动轴的转动轴定子；其中一个自驱动转动轴的转动轴动子安装固定于其中另一个自驱动转动轴的转动轴动子；或者其中一个自驱动转动轴的转动轴动子安装固定于其中另一个自驱动转动轴的转动轴定子。本发明专利技术通过依次相连的多个精密可控自驱动转动轴能够实现帆板在三个以上旋转方向上的自由度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及驱动器技术、智能驱动控制技术、电磁永磁直接驱动以及转动位置精密控制
，具体地，涉及自驱动转动轴多维转动驱动系统。
技术介绍
精密可控转动驱动装置主要应用于机构空间位置的调整以及目标物体的跟踪，柔性结构的振动主动控制。通过控制子部件的转动，来实现机构空间位置的调整，进而实现对目标物体的跟踪以及柔性结构振动的主动控制。现有的转动驱动装置，主要是旋转电机，这种机构自身结构较为复杂，且常需要与其他传动部件组合来进行运动的控制，效率较低，响应速度较慢。特别的，在体积受限的情况下，往往无法提供较大的驱动扭矩，无法满足现代工业对于微型精密驱动控制及定位的需求。目前没有发现同本专利技术类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种自驱动转动轴多维转动驱动系统。根据本专利技术提供的一种自驱动转动轴多维转动驱动系统，包括三个以上依次连接的多个自驱动转动轴，所述自驱动转动轴包括转动轴定子、转动轴动子；在依次连接的多个自驱动转动轴中，至少有一对相邻的两个自驱动转动轴之间的连接关系为:-其中一个自驱动转动轴的转动轴定子安装固定于其中另一个自驱动转动轴的转动轴定子；-其中一个自驱动转动轴的转动轴动子安装固定于其中另一个自驱动转动轴的转动轴动子；或者-其中一个自驱动转动轴的转动轴动子安装固定于其中另一个自驱动转动轴的转动轴定子。优选地，在依次连接的多个自驱动转动轴中，至少有一对相邻的两个自驱动转动轴之间轴向相互垂直或呈小于180°夹角；所述多个自驱动转动轴形成多个旋转方向自由度的组合式精密可控驱动装置。 优选地，所述自驱动转动轴为精密可控自驱动转动轴；所述精密可控自驱动转动轴，包括:转动轴定子、转动轴动子、驱动体电磁线圈、转盘、永磁体；驱动体电磁线圈的轴向平行于转盘的法向；驱动体电磁线圈安装固定于转动轴定子与转动轴动子两者中的一者，转盘安装固定于转动轴定子与转动轴动子两者中的另一者；转盘的部分区域由永磁体构成；驱动体电磁线圈与永磁体相互作用形成磁路结构。优选地，多个驱动体电磁线圈在同一周向或多个周向上均匀或非均匀分布；转盘上的多个永磁体沿周向均匀或非均匀布置，驱动体电磁线圈的数量为永磁体数量的N倍，其中，N为正整数。优选地，包括若干个驱动体电磁线圈；所述若干个驱动体电磁线圈用于驱使转盘相对转动至对应于所述磁路结构中磁通量最大值的角度。优选地，套筒绕中心轴相对转动，并且:-转动轴定子、转动轴动子分别为中心轴、套筒；或者-转动轴定子、转动轴动子分别为套筒、中心轴。优选地，还包括如下任一种或任多种装置:-扭簧，所述扭簧的两端分别固定于转动轴定子、转动轴动子上，以在转动轴动子与转动轴定子之间提供阻尼；-密封在套筒与中心轴之间空腔内的磁流变液体、导磁性粉末颗粒或者软磁颗粒，以在转动轴动子与转动轴定子之间提供可控和变化的阻尼特性；-密封在套筒与中心轴之间空腔内的囊状阻尼体，所述囊状阻尼体为一空间囊状体结构，内部填充磁性介质，以在转动轴动子与转动轴定子之间提供可控和变化的阻尼特性；优选地，还包括如下装置:-阻尼控制驱动体，所述阻尼控制驱动体为电磁发生装置，安装在套筒和中心轴之间的腔体中，用于施加能量使磁流变液体、导磁性粉末颗粒、软磁颗粒或者囊状阻尼体内磁性介质汇聚在能量施加方向以产生阻碍转动轴动子与转动轴定子相对转动的剪切力。优选地，还包括如下装置:角度检测传感器:用于检测转动轴定子与转动轴动子之间的相对转动角度；电磁线圈控制器:用于根据角度检测传感器检测得到的所述转动角度对驱动体电磁线圈的电流大小和/或电流方向进行控制，以增加或减弱驱动体电磁线圈与永磁体之间的磁力相互作用。优选地，所述角度检测传感器为磁电式科里奥利力检测传感器；次优选地，所述角度检测传感器还可以是其它可以进行角度检测的传感器或MEMS类型角度传感器。 根据本专利技术提供的一种自驱动转动系统，所述自驱动转动系统采用上述的自驱动转动轴多维转动驱动系统。优选地，所述自驱动转动系统为如下任一种系统:-等速转动仪系统；-等扭矩转动系统；-板壳体开合驱动系统；-流体中的驱动系统；-机器人关节系统；-多维转动驱动系统。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果:1、本专利技术利用精密可控自驱动转动轴的电磁线圈与永磁体直接相互作用进行转动驱动，通过依次相连的多个精密可控自驱动转动轴能够实现帆板在三个以上旋转方向上的自由度，效率更高，结构更加紧凑，不需要电动机等驱动部分；2、通过改变转盘中扇形永磁体的个数和位置，本专利技术装置可以实现不同角度控制范围的应用场合；3、驱动体采用对称布置方式，有效的增大了驱动力；4、本专利技术中的电磁线圈布置形式更加灵活，简单；5、各组电磁线圈之间可以串接或者并接，通过改变通电方式，既可以相互同向耦合产生增强励磁磁场力，也可以相互异向耦合产生削弱励磁磁场力；6、本专利技术装置可以根据需要进行一维轴向，二维平面，三维空间的功能扩展；7、本专利技术具有主动阻尼特性，通过对电磁流变液或者导磁性粉末颗粒的控制，能产生可控变化的阻尼；8、本专利技术结构简单、质量轻，满足现代工业对精密控制驱动装置的需求。9、本专利技术可以用于实现特别是180度范围内的多维转动，可应用作为等速转动仪器、等扭矩转动装置、板壳体开合驱动装置、流体中的驱动装置以及机器人关节系统的基础部件。【附图说明】通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1为本专利技术的驱动原理结构简图；图2、图3分别为驱动体电磁线圈与永磁体对齐与错位时的结构示意图；图4、图5、图6、图7为本专利技术中不同数量的永磁体和不同数量的驱动体电磁线圈的阵列扩展形式示意图；图8为本专利技术中采用扭簧产生阻尼的结构示意图；图9、图10、图11为本专利技术中三种基础结构形式。其中，图9为套筒固定，中心轴转动，图10为中心轴固定，套筒转动，图11为内套筒固定，外套筒和中心轴同时转动；图12、图13为本专利技术产生主动阻尼的原理演示图。其中，图12为阻尼控制驱动体未励磁的情况，图13为阻尼控制驱动体励磁工作的情况；图14为本专利技术中依次连接的三个精密可控自驱动转动轴的连接关系示意图。图中:I为中心轴2为驱动体电磁线圈3为转盘4为永磁体5为扭簧6为套筒7为当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自驱动转动轴多维转动驱动系统，其特征在于，包括三个以上依次连接的多个自驱动转动轴，所述自驱动转动轴包括转动轴定子、转动轴动子；在依次连接的多个自驱动转动轴中，至少有一对相邻的两个自驱动转动轴之间的连接关系为：‑其中一个自驱动转动轴的转动轴定子安装固定于其中另一个自驱动转动轴的转动轴定子；‑其中一个自驱动转动轴的转动轴动子安装固定于其中另一个自驱动转动轴的转动轴动子；或者‑其中一个自驱动转动轴的转动轴动子安装固定于其中另一个自驱动转动轴的转动轴定子。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌堂，
申请(专利权)人：杨斌堂，
类型：发明
国别省市：上海;31