一种六自由度线缆拖动装置的制造方法_3

文档序号:9566728阅读:来源:国知局
YZ-Md和一个X向发力体X-M,其中两个YZ向发力体YZ-Ma、YZ-Mb 与一个YZ向磁钢阵列YZ-Sa的位置相对应,另外两个YZ向发力体YZ-Mc、YZ-Md与另一个 YZ向磁钢阵列YZ-訊的位置相对应,所述X向发力体X-M与所述X向磁钢阵列X-S的位置 相对应。
[0058] 具体地,五个发力体根据控制方式的不同,可W使动子分别产生+X、±Y、+Z向 推力,W及±Rx、±Ry、±化的轴向转矩。其六自由度实现方式是:
[0059] X向发力体X-M通电后根据电流方向的不同,动子可W分别产生+X向推力。当 四个YZ向发力体均出大小相同的巧或-Y向力时,动子会产生巧或-Y向推力。当四个 YZ向发力体均出大小相同的+Z或-Z向力时,动子会产生+Z或-Z向推力。当YZ向发力 体YZ-Ma、YZ-Mb出大小相同的巧向力,同时YZ向发力体YZ-Mc、YZ-Md出大小相同的-Y 向力,可W使动子产生-Rz向转矩;反之,则出+化转矩。当YZ-Ma、YZ-Mc出大小相同的+Z 向力,同时YZ-MKYZ-Md出较另外两YZ发力体小的+Z向力或-Z向力时,则会使动子产生 +Rx转矩,反之,则产生-Rx转矩。当YZ向发力体YZ-Ma、YZ-Mb出大小相同的+Z向力,同 时YZ向发力体YZ-Mc、YZ-Md出较另外两YZ向发力体YZ-Ma、YZ-Mb小的+Z向力或-Z向力 时,则会使动子产生+Ry转矩,反之,则产生-Ry转矩。实际上,本发明所述线缆拖动装置动 子结构不仅仅能实现±Rx、±Ry、±化H个轴向转矩,结合控制算法,四个YZ向发力体可W 使动子实现任意水平方向的转矩。
[0060] 较佳地,请重点参考图13至图15,每个YZ向发力体YZ-Ma、YZ-MKYZ-Mc、YZ-Md 包括H个方形线圈,每个方形线圈有两个出线端,其中的层间连接端212通过所述层间连 接孔112与另外两个方形线圈114短接,引接线端213接至所述H相线圈引接线孔113,接 H相电流中的一相。因此,每个YZ向发力体有H个H相线圈引接线孔113,分别接H相电流 的U、V、W,当然,所述X向电机定子线圈中的方形线圈114的具体连接方式与之完全相同。
[0061] 所述Y向电机动子线圈210通过螺纹孔211连接至所述连接机构300,用于连接六 自由度线缆拖动的X向电机。
[0062] 实施例一
[0063]H相电机有两种尺寸约束、通电、接线方式;"5T/3"和"4T/3"。现将六自由度线 缆拖动装置中的Y向电机的YZ向发力体按照"5T/3"的尺寸约束、通电、接线方式表述如 下:
[0064] 较佳地,所述四个YZ向发力体YZ-Ma、YZ-MKYZ-Mc、YZ-Md满足如下关系式:
(2) …
[0067]其中,Wi为每个YZ向发力体中相邻两个方形线圈114中必线的间距;胖2为处于同 一YZ向磁钢阵列上的两个YZ向发力体中必线之间的间距;T为YZ向磁钢阵列中磁铁N和 磁铁S之间的间距,定义为极距;
[006引式(3)中,n= 5, 6, 7, 8......(大于等于5的正整数)。
[0069] 式(2)是为了使线圈尺寸与磁铁极距满足与之对应的通电电流相位关系;式(3) 是为了分别消除YZ向发力体YZ-Ma、YZ-Mb和YZ向发力体YZ-Mc、YZ-Md所产生的间距转 矩,即让两个发力体在磁角度上差T/2,其原因是单个发力体出力的转距波动周期是X。
[0070] 较佳地,对于图13所示的接线方式,所述X向发力体接直流电,四个YZ向发力体 均接U、V、WH相交流电,且V相电反接。则Ul、VI、Wl所对应的H相电流相位差需满足W
下关系式:
[0071] (4)
[007引式(4)中,n=0, ±1,±2, ±3,±4......(整数)。
[007引同样地,对于肥、¥2、¥2和113、¥3、¥3,^及1]4、¥4、¥4也需要满足式(4)之关系。
[0074]两YZ向发力体YZ-Ma和YZ-Mb对应的电流,H相电Ul和U2所对应的水平向及垂 向电流分量相位差必须满足W下关系式:
[00 巧] (5)
[0076] 式巧)中,n= 5, 6, 7, 8......(正整数,与式(3)中的n相对应)。
[0077] 同样地,对于U3、U4 ;V1、V2 ;V3、V4 ;W1、W2 ;W3、W4,同样需要满足式(5)之关系。
[007引 实施例二
[007引较佳地,所述的YZ向发力体YZ-Ma、YZ-MKYZ-Mc、YZ-Md还可W采用"4T/3"尺 寸约束、通电、接线方式。现将"4T/3"尺寸约束、通电、接线方式表述如下:
[0080] 所述四个YZ向发力体YZ-Ma、YZ-MKYZ-Mc、YZ-Md应同时满足式(3)和如下关系 式:
(6)
[0082] 对于图13所示的接线方式,所述X向发力体接直流电,四个YZ向发力体均接U、 V、WH相交流电,且H相电均正接。则U、V、W所对应的电流相位差需满足W下关系式:
[0083] (7)
[0084] 式(7)中,n= 0, ±1,±2, ±3, ±4......(整数)。
[00财当然,YZ向发力体YZ-Ma和YZ-MKYZ向发力体YZ-Mc和YZ-Md对应的各相电流Ul和U2、V1和V2、W1和W2W及U3和U4、V3和V4、W3和W4相位关系也应满足式(5)之关 系。
[0086] 具体地,所述方形线圈114内部的层排布及层间接线方式如图15所示(为了方便 观察,将各层之间展开,实际上各层是贴合的,层间及面间W玻纤环氧树脂作绝缘)。层间 连接端212对应所述层间连接孔112,引接线端213对应所述H相线圈引接线孔113。实 际上每个线圈有两个H相线圈引接线孔113,但是其中一个与另外两个短接,即H个线圈成 "Y"形接线,因此图5中每个线圈只画了一个H相线圈引接线孔113。PCB板式线圈的工艺 过程与传统漆包线形式的线圈的最大不同之处在于,PCB板式线圈是一层铜线一层树脂的 方式交替压制而成,而漆包线线圈是一面面绕制而成的;而外部线圈板111的制过程实际 上是先将两面均有铜层的芯板蚀刻各层的导线设计分布图形,然后在各层芯板之间填充树 月旨,最后将交替排列的树脂和芯板在加热的同时压制成形。
[0087] 图16是YZ发力体Y向运动狂向气隙不变)时,对应Y、Z向出力的仿真结果。图 中对应的H条曲线分别对应发力体作Y向运动时Y、Z向推力常数曲线和X向的推力干扰。 从图中可W看出,Y向出力的推力常数波动为0. 7%巧9. 0N/A~59. 4N/A),Z向推力常数 波动为1.2% (60. 1N/A~60. 8N/A)。X向推力干扰在0. 03N/AW内。图17是YZ向发力 体Z向运动灯向位置不变)时,对应的Y、Z向出力的仿真结果,从图中可W看出,线圈离磁 铁表面距离的不同,会对推力常数产生较大影响,导致Y、Z向推力常数波动分别为15. 5% (55. 0N/A~63. 5N/A)、17. 2% (56. 4N/A~66. 1N/A),但对于W上两种波动,都可W通过控 制的方式补偿:根据动子在磁场中的不同Y和Z向位置,作自适应补偿,即当推力常数较小 时,通过自动控制系统,控制驱动器通入较大的电流,反之,通入较小的电流。
[008引图18是X向发力体X向运动狂向气隙不变)时,对应的X向出力的仿真结果。图 中对应的H条曲线分别对应X向推力常数和Z向、Y向的
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