圆弧关节电机的制作方法

本实用新型涉及电动机，具体地说涉及一种用于人工外骨骼、仿真生物的圆弧关节电机。

背景技术：

目前，在全球兴起的人工外骨骼、仿真机器人、仿真动物（机器狗、机器驴）和仿真长鳍鱼热潮中，特别是智能化人形机器人的发展，使人们看到了一种趋势：未来已经来到。无论从电影中或者是在展会上，我们都能看到这些机器人和我们人类长得越来越像。但是，看他们的动作，我们还是能看出机械运动的痕迹。特别是手指的动作不是很流畅，这是因为手指的关节的运动是采用拉筋的结构方式运动的，运动模式是和我们的手指一样，用钢丝模拟我们手指的筋腱来驱动手指的运动，控制电机都安装在手臂里。这样的机械结构由于存在一定的间隙，执行动作会有一个延迟。

目前，全球智能人工外骨骼、仿真机器人发展速度惊人，各种机器人的表演成为一种娱乐形式。我国的人工外骨骼、仿真机器人和日本的人工外骨骼、仿真机器人发展速度也非常快，有触感的人工外骨骼、仿真机器人已经在各个实验室呼之欲出。

根据人工外骨骼、仿真机器人的发展需求，需要有一款结构紧凑，能满足各种功率需求，可以实现全电驱动控制的人工外骨骼、仿真机器人（机器动物、长鳍仿真鱼）关节电动机。也就是说需要一款既具有传统电动机特性的、又兼具关节往复摆动特点的、兼具经济性、结构更小、更简单的人工外骨骼、仿真机器人关节电动机和解决方案。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，提供一种全新的圆弧关节电机，专门用于人工外骨骼、仿真机器人关节、人工外骨骼、仿真机器人的手指关节电机设计，以实现人工外骨骼、仿真机器人更接近被仿制的人类、动物和鱼类的动作的设计目标。

为实现上述目标，本实用新型采用的技术方案是：一种圆弧关节电机，包括定子、转子、绕组及磁钢，所述定子是一个开环的扇形圆弧结构，所述定子安装在定子安装座上，所述转子位于所述定子内并且可转动地安装在所述定子安装座上，所述转子在所述定子内做往复摆动。

进一步地，所述定子的圆弧的角度小于180度。

进一步地，所述定子的圆弧的角度在90度-150度之间。

进一步地，所述转子摆动的角度在180度以内。

进一步地，所述转子远离所述定子的一侧设置有转子连接件。

进一步地，所述绕组设置在所述定子的内表面，所述磁钢设置在所述转子的外表面。

进一步地，所述绕组设置在所述转子的外表面，所述磁钢设置在所述定子的内表面。

本实用新型考虑了圆弧关节电机在运动（摆动）中的各种需求，合理处理了开口圆弧定子、摆动的转子（摆臂）中置结构（在两端支撑轴承之间运动）、短轴长（更容易隐蔽）、更接近动物关节结构、轻量化和全电驱动控制一体化的圆弧关节电动机，在有限的空间范围内，最大限度的利用空间，将圆弧关节电动机的定子电枢的开式圆弧结构设计到更接近真实关节的水平；给圆弧关节电动机的驱动控制通讯和电源母线留出了相对对较大的安装空间（无机械传动结构）；充分考虑了开口式圆弧关节电动机在实际应用中的摆动工作状态，符合仿真工作的形态，设计的圆弧关节电机相比传统的电机结构轴长可以做得更短，在不降低强度的条件下，减轻了重量，满足圆弧关节电机电枢的散热需求（定子开口结构设计），实现了圆弧关节电动机结构紧凑，灵敏度、灵活度更高的设计目标。

本实用新型提供了一种全新的人工外骨骼、仿真机器人、仿真机器动物和仿真长鳍机器鱼类圆弧关节电动机技术产品，能够满足仿真动物对电机的特殊需求，可以用于驱动人工外骨骼、仿真机器人，仿真动物（机器狗、机器驴）和仿真长鳍鱼形舰艇的摆动关节等领域，为我国仿真动物的研发提供全新执行机构的动力电机技术产品。

附图说明

附图用来提供对本实用新型技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型技术的实施例子一起用于解释本技术发明，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型的工作原理框图。

图1中，包括定子安装座1、安装孔2、定子3、绕组4、磁钢5、转子6、转子连接件7、转轴8、气隙9。

具体实施方式

以下结合附图对本技术发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本技术发明，并不用于限定本技术发明。

根据图1所示，一种圆弧关节电机，包括定子3及转子6，定子3与转子6之间存在气隙9。

定子3是一个开环的扇形圆弧结构，圆弧的角度小于180度，一般在90度-150度之间。定子3安装在定子安装座1上，定子安装座1在装配后同样起到圆弧关节电机定子电枢的结构支撑作用，形成支撑提高了连接结构强度。定子安装座1上开有安装孔2，安装孔2用于将定子安装座1安装固定。

转子6位于定子3的圆弧内，并且通过转轴8可转动地安装在定子安装座1上，转子6在定子3内绕着转轴8做往复摆动。转轴8与定子安装座1之间还设置有轴承。转子摆动的角度在180度以内。转子6远离定子3的一侧设置有转子连接件7，转子连接件7用于将其它零部件连接在转子6上。

本实用新型由相互配合的绕组4及磁钢5驱动。绕组4与磁钢5有两种布置形式：一种是绕组4设置在定子3的内表面，磁钢5设置在转子6的外表面；另一种是绕组4设置在转子6的外表面，磁钢5设置在定子3的内表面。

本实用新型是一种不同于目前仿真关节的拉筋机械驱动结构，不同于普通圆周电动机的闭环结构的一种开环式圆弧关节驱动电机，即有一段开口的圆弧电机定子，驱动连接着电机转子的力臂（指节或者臂节）做往复运动的圆弧电动机；这种圆弧关节电动机的定子弧长可以根据仿真关节的活动范围任意设定，可以实现仿真关节的全电驱动，并且这种仿真关节的往复运动可以实现任何角度的智能化控制；用仿真圆弧关节电动机取代国际上普遍应用的拉筋关节机械结构，具有结构简单，重量轻，运动灵活，无机械损耗，消耗电能更少；当这种圆弧关节电动机作为手指关机电动机使用，数学模型能仿真人的手指运动习惯和效能的结合，对手指的28个关节电机给出不同的力矩和转速，和人类手指一样完成各种动作和工作，当然除了手指这种圆弧关节电机也可以用于手腕、膝盖、髋关节、肘关节等关节运动控制，也能用于其他仿真动物的关节电机、仿真鱼长鳍的往复运动驱动电动机。

本实用新型在实际应用中可以实现圆弧关节电机的开口式定子电枢、摆动式转子结构设计。由于本实用新型采用了转子在两侧支撑轴承间摆动和电机定子电枢支撑部件的一体化设计，在不减低结构强度的前提下，既满足小体积、小重量的需要，又实现了圆弧关节电动机的仿真功能。在电枢安装座的空腔内，可以安装圆弧关节电动机的电子驱动通讯线路和电源母线。

本实用新型除了结构简单，仿真性和可靠性好以外，能够实现圆弧关节电动机轻量化设计和结构紧凑的设计目标，拥有很高的功率密度比和多场景应用的特性，是一种非常有产业化前途的技术发明。可以在人工外骨骼、仿真机器人，仿真动物（机器狗、机器驴）和仿真长鳍鱼舰艇驱动领域得到广泛的应用。

最后应说明的是：以上所述仅为本技术发明的优选实施例而已，并不用于限制本技术发明，尽管参照前述图纸对本技术发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施案例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本技术发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术发明的保护范围之内。