；其二，角度的定位是发生在控制环节，电机自身的制造精度也有可能对偏转角有影响，例如电机的偏转单元由于误差而大于或小于0.36°，由此造成累积误差。那么此时旋转编码器所确定出来的摆角则变成一个空谈的理论值，在精度要求极高的场合变得毫无意义。
[0039]而角度定位装置500采用光学和电学相结合的原理进行高精度角度定位，定位的精度仅取决于光敏元件3和电荷检测元件4的分辨率。而且定位并不是发生在控制环节，而是实地进行测量，因此旋转驱动设备自身的制造精度对定位精度没有影响。从理论上说，这种角度定位原理能将精度提高到电荷微粒层面。
[0040]壳体I和封盖2主要起保护作用，并使整个定位装置一体化。使用时转子400的定位转轴800与激光发射器5相连，使激光发射器5能够与转子400同步转动。充电元件则用于对光敏元件3及电荷检测元件4充电，使其表面带有电荷。当转子400带动激光发射器5旋转时，激光发射器5会对光敏元件3进行扫描，从而产生光敏电信号，被处理器米集并进行计算，从而进行角度定位。
[0041 ] 请参阅图3，作为优选，所述光敏元件3包括光敏电阻层7、绝缘层8和导电玻璃6 ;导电玻璃6呈环形，位于光敏原件的内侧正面；光敏电阻层7设于导电玻璃6的外侧且与充电元件电连接；绝缘层8覆于光敏电阻层7的外侧表面。
[0042]作为优选，所述电荷检测元件4包括环形导体9和连接电极；环形导体9呈环形，且紧贴于绝缘层8设置，环形导体9与充电元件电连接；连接电极分别与环形导体9及导电玻璃6电连接，同时，连接电极与处理器连接。
[0043]导电玻璃6既是导体，同时也是透光材料。光敏电阻层7的电阻率会随着光照而发生改变，作为优选，所述光敏电阻层7为均匀的砸填充层。使用时，首先由充电元件对光敏元件3的光敏电阻层7和电荷检测元件4的环形导体9进行充电，分别使光敏电阻层7及环形导体9的表面带有电荷。此时相对设置的环形导体9及光敏电阻层7共同组成一个电容，两者之间形成一定的电势差。当激光发射器5发生旋转时，激光会对光敏电阻层7进行扫描。光敏电阻层7被激光扫描过的部分由于电阻率降低而导通，从而使光敏电阻层7进行了放电，光敏电阻层7与环形导体9、连接电极组成一个回路，当连接电极有电荷流过时处理器会采集到电信号并进行计算，从而得出激光扫描的角度。
[0044]作为优选，所述封盖2与壳体I之间还设有密封圈。密封圈主要的作用是保障壳体I与封盖2不会产生缝隙而漏光，从而对光敏元件3构成影响。另一方面也避免了外界潮湿气体进入，进而影响内部的正常工作环境。
[0045]本发明具体运作流程为:
[0046]转子400带动激光发射器5同步旋转，伺服系统可对电机进行控制，预先设定需要旋转的角度，指令被电机执行后，通过上述的原理由处理器采集并计算出转子400的旋转角度，并反馈到伺服系统中。由此，伺服系统与角度定位装置500之间组成一个双向通讯的闭环系统，伺服系统负责给出控制指令，角度定位装置500则可进行反馈。
[0047]作为优选，上述高精度旋转电机还包括用于圈数计数的激光接收器；激光接收器安装于壳体I的内壁，位于光敏元件3的上方或下方；且激光接收器与处理器连接。
[0048]激光接收器能够接收到激光发射器5的发射的激光束，从而向处理器发出信号，用以记录电机的旋转圈数。每当激光接收器接收到激光束的照射时，处理器也会控制充电元件重新对光敏元件3和电荷检测元件4进行充电，由此重新激活角度定位的功能。有了激光接收器，本发明高精度旋转电机即可对超过360°的旋转角度进行高精度定位。
[0049]本发明所提供的一种高精度旋转电机，角度定位装置500通过光学和电学的方式实现高精度角度定位，定位精度理论上能达到电荷微粒的层面。电机的应用性能与一般伺服电机无异，应用面广，可应用于各种机器人、机械机构。角度定位的工作原理相当于旋转角度的实地高精度测量，角度定位装置500与伺服系统形成一个闭环系统，电机自身制造精度对定位精度的影响较小，误差容易控制。
[0050]以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种高精度旋转电机，其特征在于:包括定子外壳、后盖、永磁体、转子、电连接元件、伺服系统和角度定位装置；永磁体均匀排布于定子外壳的内壁；转子位于定子外壳的正中，转子的周围均匀设有至少三组绕组，转子的一端在轴向上设有一条凸出于定子外壳的输出转轴，转子的另一端在轴向上设有一条定位转轴；电连接元件与转子上的绕组电连接；后盖盖设于定子外壳的后方，转子的定位转轴凸出于后盖之外；角度定位装置与转子的定位转轴连接；角度定位装置与伺服系统电连接。
2.根据权利要求1所述的高精度旋转电机，其特征在于:所述角度定位装置包括壳体、封盖、光敏元件、电荷检测元件、处理器、充电元件和激光发射器；壳体呈顶部开放的圆筒形，壳体与后盖固定连接；光敏元件呈正面朝内、背面朝外的环形，光敏元件设于壳体的内部；电荷检测元件呈环形且紧贴于光敏元件的背面设置；充电元件设于壳体内部且与光敏元件及电荷检测元件电连接；激光发生器可旋转活动设于壳体中部，激光发生器自壳体中心朝光敏元件的正面设置，激光发射器与转子的定位转轴连接；封盖盖设于壳体的顶部；处理器与电荷检测元件连接，且处理器与伺服系统连接。
3.根据权利要求2所述的高精度旋转电机，其特征在于:所述光敏元件包括光敏电阻层、绝缘层和导电玻璃；导电玻璃呈环形，位于光敏原件的内侧正面；光敏电阻层设于导电玻璃的外侧且与充电元件电连接；绝缘层覆于光敏电阻层的外侧表面。
4.根据权利要求3所述的高精度旋转电机，其特征在于:所述光敏电阻层为均匀的砸填充层。
5.根据权利要求3所述的高精度旋转电机，其特征在于:所述电荷检测元件包括环形导体和连接电极；环形导体呈环形，且紧贴于绝缘层设置，环形导体与充电元件电连接；连接电极分别与环形导体及导电玻璃电连接，同时，连接电极与处理器连接。
6.根据权利要求2所述的高精度旋转电机，其特征在于:所述封盖与壳体之间还设有密封圈。
7.根据权利要求2所述的高精度旋转电机，其特征在于:还包括用于圈数计数的激光接收器；激光接收器安装于壳体的内壁，位于光敏元件的上方或下方；且激光接收器与处理器连接。
【专利摘要】本发明提供了一种高精度旋转电机，包括定子外壳、后盖、永磁体、转子、电连接元件、伺服系统和角度定位装置；永磁体均匀排布于定子外壳的内壁；转子位于定子外壳的正中，转子的周围均匀设有至少三组绕组，转子的一端在轴向上设有一条凸出于定子外壳的输出转轴，转子的另一端在轴向上设有一条定位转轴；电连接元件与转子上的绕组电连接；后盖盖设于定子外壳的后方，转子的定位转轴凸出于后盖之外；角度定位装置与转子的定位转轴连接；角度定位装置与伺服系统电连接。本发明能实现高精度角度定位。
【IPC分类】H02K11-00
【公开号】CN104795938
【申请号】CN201510226673
【发明人】陈超
【申请人】陈超
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年5月4日