差动定位机构及利用该差动定位机构精确定位方法

摘要

一种差动定位机构，其特征在于包括第一转子、第一定子、第二转子和第二定子，前述第一转子与第一定子的中心通孔内壁具有相同的径向距离；前述第二转子块与第一定子的中心通孔内壁具有相同的径向距离；前述第一转子中空并与第二定子同轴相连，前述的第二转子伸入第一转子并与第一转子内壁具有径向间隙，或者，前述第一转子与第二转子同轴连接。本发明还公开了一种利用差动定位机构的精确定位方法。与现有技术相比，本发明的优点在于：采用两个或两个以上螺旋步进电机实现差动精确定位，整体结构简单，通过控制绕组通电即可实现，控制简单。

说明书

技术领域

本发明涉及一种差动式定位机构，该定位机构可以应用于精密加工设备上。本发明 还公开啦一种精确定位方法。

背景技术

现有的精密加工设备中普遍用到差动原理来实现位移精确控制，如专利号为 ZL200820040337.5的中国实用新型《镗刀径向差动微调装置》(授权公告号为 CN201220284Y)，该专利中镗刀尾端中部和定位套端面中部设有不同直径的轴向螺孔， 差动杆以两端同轴、同旋向，但不同直径的螺纹分别与镗刀、定位套螺旋配合，利用相 配合螺纹的螺距差实现直线移动差；又如申请号为200710129474.6的中国发明专利申 请公开《差动位移装置》(申请公布号为CN101350227A)。

本申请于2015年4月30日提出了发明申请《螺旋步进电动机的定子、转子机构及 螺旋步进电机》(申请号为201510214738.2)，该申请于2015年7月22日已经公布，转 子在通电情况下，在定子的定子块和转子的转子块之间产生动态螺旋磁场，在该螺旋磁 场的作用下，定子快和转子块相对产生无摩擦相对直线和圆周运动，从而实现定子和转 子的相对直线和圆周运动。

将本申请人发明的这种紧凑型螺旋步进电动机如何应用到精密加工或检测设备的 上来，实现精确定位，需要申请人投入创造性劳动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种能提高精确性的差 动定位机构。

本发明所要解决的又一个技术问题是提供一种两个螺旋步进电机实现精确定位的 方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种差动定位机构，其特征在于包 括

第一转子，包括第一中心轴和多个第一转子块，前述的第一转子块沿第一圆柱螺旋 线为基准线连续或间隔均匀地呈螺旋状布置于第一中心轴的圆周上，前述的第一圆柱螺 旋线以第一中心轴的几何轴线为中心；

第一定子，包括多个并排的第一定子块及设于第一定子块上的至少两相独立的第一 绕组，前述第一转子块与第一定子块轴向宽度相同且对齐设置，并且，前述第一转子与 第一定子的中心通孔内壁具有相同的径向距离；

第二转子，包括第二中心轴和多个第二转子块，前述的第二转子块沿第二圆柱螺旋 线为基准线连续或间隔均匀地呈螺旋状布置于第二中心轴的圆周上，前述的第二圆柱螺 旋线以第二中心轴的几何轴线为中心；

第二定子，包括多个并排的第二定子块及设于第二定子块上的至少两相独立的第二 绕组，前述第二转子块与第二定子块轴向宽度相同且对齐设置，并且，前述第二转子块 与第一定子的中心通孔内壁具有相同的径向距离；

前述第一转子中空并与第二定子同轴相连，前述的第二转子伸入第一转子并与第一 转子内壁具有径向间隙，或者，前述第一转子与第二转子同轴连接。

进一步，该差动定位机构还包括

机架，包括间隔布置的两个支座及连接于支座之间的上下两根第一导杆，每个支座 上均设有能相对支座旋转的第一转盘，每个支座中部与所述第二转子连接，并且，所述 第二转子相对支座能旋转；

第一支板，为两块，分别设于所述第一定子两侧并位于前述的支座之间，每块第一 支板的上端和下端均能横向移动地设于前述的第一导杆上，每块第一支板的外端面均设 有能相对第一支板旋转的第二转盘；

第二导杆，为上下两根，设于一侧的第一转盘和第二转盘之间；

第二支板，为两块，分别设于所述第二定子两侧，每块第二支板的上端和下端能横 向移动地设于前述第二导杆上；

第三导杆，为上下两根，设于另一侧的第一转盘和第二转盘之间；以及

支撑座，上端与下端能横向移动地设于前述第三导杆上，该支撑座中部与所述的第 一转子的一端连接，所述第一转子的另一端轴向贯穿通过第一定子并与其中一块第二支 板连接。

进一步，所述的第一定子同一截面上由二个对称布置的第一定子块对接而成，并且， 在对接位置形成连接卡槽，所述的第一定子还可以包括

隔层，设于轴向相邻两块第一定子块单元之间；

盖板，设于前述第一定子外侧的盖板；以及

连接销，设于前述的连接卡槽内将前述的第一定子块连为一体。

进一步，还该差动定位机构包括

控制器，控制输出端与所述第一定子的绕组和第二定子连接的绕组；以及

位置传感器，用于感知所述第一定子的水平位移量或角度转换量，与前述控制器的 信号输入端连接。

一种差动定位机构精确定位方法，其特征在于该包括

第一转子，包括第一中心轴和多个第一转子块，前述的第一转子块沿第一圆柱螺旋 线为基准线连续或间隔均匀地呈螺旋状布置于第一中心轴的圆周上，前述的第一圆柱螺 旋线以第一中心轴的几何轴线为中心；

第一定子，包括多个并排的第一定子块及设于第一定子块上的至少两相独立的绕 组，前述第一转子块与第一定子块轴向宽度相同且对齐设置，并且，前述第一转子与第 一定子的中心通孔内壁具有相同的径向距离；

第二转子，包括第二中心轴和多个第二转子块，前述的第二转子块沿第二圆柱螺旋 线为基准线连续或间隔均匀地呈螺旋状布置于第二中心轴的圆周上，前述的第二圆柱螺 旋线以第二中心轴的几何轴线为中心；

第二定子，包括多个并排的第二定子块及设于第二定子块上的至少两相独立的绕 组，前述第二转子块与第二定子块轴向宽度相同且对齐设置，并且，前述第二转子块与 第一定子的中心通孔内壁具有相同的径向距离；

前述第一转子中空并与第二定子同轴相连，前述的第二转子伸入第一转子并与第一 转子内壁具有径向间隙；

精确定位采用如下之一：

①所述的第一定子和第二定子只作直线运动，所述的第一转子和第二转子只作旋转 运动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向一致，并且，第一绕组和第二绕组同时通 电，第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相同的情况下，则在一个脉冲下 第一定子相对第一定子的初始位置直线差动位移量为△h＝h1/N+h2/n；

②所述的第一定子和第二定子只作直线运动，所述的第一转子和第二转子只作旋转 运动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向一致，并且，第一绕组和第二绕组同时通 电，第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相反的情况下，则在一个脉冲下 第一定子相对第一定子的初始位置直线差动位移量为△h＝h1/N-h2/n；

③所述的第一定子和第二定子只作直线运动，所述的第一转子和第二转子只作旋转 运动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向相反，并且，第一绕组和第二绕组同时通 电，第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相同的情况下，则在一个脉冲下 第一定子相对第一定子的初始位置直线差动位移量为△h＝h1/N-h2/n；

④所述的第一定子和第二定子只作直线运动，所述的第一转子和第二转子只作旋转 运动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向相反，并且，第一绕组和第二绕组同时通 电，第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相反的情况下，则在一个脉冲下 第一定子相对第一定子的初始位置直线差动位移量为△h＝h1/N+h2/n；

⑤所述的第一定子和第二定子只作旋转运动，所述的第一转子和第二转子只作直线 运动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向相同，并且，第一绕组和第二绕组同时通 电，第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相同的情况下，则在一个脉冲下 第一定子相对第一定子的初始位置角差动位移量为△θ＝α+β；

⑥所述的第一定子和第二定子只作旋转运动，所述的第一转子和第二转子只作直线 运动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向相同，并且，第一绕组和第二绕组同时通 电，第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相反的情况下，则在一个脉冲下 第一定子相对第一定子的初始位置角差动位移量为△θ＝α-β；

⑦所述的第一定子和第二定子只作旋转运动，所述的第一转子和第二转子只作直线 运动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向相反，并且，第一绕组和第二绕组同时通 电，第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相同的情况下，则在一个脉冲下 第一定子相对第一定子的初始位置角差动位移量为△θ＝α-β；

⑧所述的第一定子和第二定子只作旋转运动，所述的第一转子和第二转子只作直线 运动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向相反，并且，第一绕组和第二绕组同时通 电，第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相反的情况下，则在一个脉冲下 第一定子相对第一定子的初始位置角差动位移量为△θ＝α+β；

其中，h1为第二定子的螺距，h2为第一定子的螺距，△h为直线差动位移量，N 为第二定子旋转一周所需的脉冲数，n为第一定子旋转一周所需的脉冲数，α为第二定 子一个脉冲后转过步距角，β为第一定子一个脉冲后转过步距角，△θ为角差动位移量。

一种差动定位机构精确定位方法，其特征在于该包括

第一转子，包括第一中心轴和多个第一转子块，前述的第一转子块沿第一圆柱螺旋 线为基准线连续或间隔均匀地呈螺旋状布置于第一中心轴的圆周上，前述的第一圆柱螺 旋线以第一中心轴的几何轴线为中心；

第一定子，包括多个并排的第一定子块及设于第一定子块上的至少两相独立的绕 组，前述第一转子块与第一定子块轴向宽度相同且对齐设置，并且，前述第一转子与第 一定子的中心通孔内壁具有相同的径向距离；

第二转子，包括第二中心轴和多个第二转子块，前述的第二转子块沿第二圆柱螺旋 线为基准线连续或间隔均匀地呈螺旋状布置于第二中心轴的圆周上，前述的第二圆柱螺 旋线以第二中心轴的几何轴线为中心；

第二定子，包括多个并排的第二定子块及设于第二定子块上的至少两相独立的绕 组，前述第二转子块与第二定子块轴向宽度相同且对齐设置，并且，前述第二转子块与 第一定子的中心通孔内壁具有相同的径向距离；

前述第一转子与第二转子同轴连接；

精确定位采用如下之一：

①第一定子只作直线运动，第二定子只作旋转运动，第一转子和第二转子作螺旋运 动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向一致，并且，第一绕组和第二绕组同时通电， 第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相同的情况下，则在一个脉冲下第一 定子相对第一定子的初始位置直线差动位移量为△h＝h1/N-h2/n；

②第一定子只作直线运动，第二定子只作旋转运动，第一转子和第二转子作螺旋运 动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向一致，并且，第一绕组和第二绕组同时通电， 第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相反的情况下，则在一个脉冲下第一 定子相对第一定子的初始位置直线差动位移量为△h＝h1/N+h2/n；

③第一定子只作直线运动，第二定子只作旋转运动，第一转子和第二转子作螺旋运 动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向相反，并且，第一绕组和第二绕组同时通电， 第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相同的情况下，则在一个脉冲下第一 定子相对第一定子的初始位置直线差动位移量为△h＝h1/N+h2/n；

④第一定子只作直线运动，第二定子只作旋转运动，第一转子和第二转子作螺旋运 动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向相反，并且，第一绕组和第二绕组同时通电， 第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相反的情况下，则在一个脉冲下第一 定子相对第一定子的初始位置直线差动位移量为△h＝h1/N-h2/n；

⑤第一定子只作旋转运动，第二定子只作直线运动，第一转子和第二转子作螺旋运 动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向一致，并且，第一绕组和第二绕组同时通电， 第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相同的情况下，则在一个脉冲下第一 定子相对第一定子的初始位置角差动位移量为△θ＝α-β；

⑥第一定子只作旋转运动，第二定子只作直线运动，第一转子和第二转子作螺旋运 动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向一致，并且，第一绕组和第二绕组同时通电， 第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相反的情况下，则在一个脉冲下第一 定子相对第一定子的初始位置角差动位移量为△θ＝α+β；

⑦第一定子只作旋转运动，第二定子只作直线运动，第一转子和第二转子作螺旋运 动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向相反，并且，第一绕组和第二绕组同时通电， 第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相同的情况下，则在一个脉冲下第一 定子相对第一定子的初始位置角差动位移量为△θ＝α+β；

⑧第一定子只作旋转运动，第二定子只作直线运动，第一转子和第二转子作螺旋运 动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向相反，并且，第一绕组和第二绕组同时通电， 第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相反的情况下，则在一个脉冲下第一 定子相对第一定子的初始位置角差动位移量为△θ＝α–β；

其中，h1为第二定子的螺距，h2为第一定子的螺距，△h为直线差动位移量，N 为第二定子旋转一周所需的脉冲数，n为第一定子旋转一周所需的脉冲数，α为第二定 子一个脉冲后转过步距角，β为第一定子一个脉冲后转过步距角，△θ为角差动位移量。

与现有技术相比，本发明的优点在于：采用两个或两个以上螺旋步进电机实现差动 精确定位，整体结构简单，通过控制绕组通电即可实现，控制简单，同时，可以根据需 要实现角位差动和直线位移差动，功能强大，差动模式可以依据实际需要作多种变换和 选择，可以应用于加工类或检测类的精密仪器中。

附图说明

图1为实施例1结构示意图。

图2为图1中第二定子和第二转子放大示意图。

图3为实施例2结构示意图。

图4为实施例3结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1，如图1所示，本实施例中的差动定位机构包括第一转子3、第一定子1、 第二转子4及第二定子2。

第一转子3包括第一中心轴32和多个第一转子块31，第一转子块31沿第一圆柱 螺旋线为基准线连续或间隔均匀地呈螺旋状布置于第一中心轴32的圆周上，第一圆柱 螺旋线以第一中心轴32的几何轴线为中心。

第一定子1包括多个并排的第一定子块及设于第一定子块上的至少两相独立的第 一绕组(图中无显示)，第一转子块31与第一定子块轴向宽度相同且对齐设置，并且，第 一转子3与第一定子1的中心通孔内壁具有相同的径向距离。

第二转子4包括第二中心轴42和多个第二转子块41，第二转子块41沿第二圆柱 螺旋线为基准线连续或间隔均匀地呈螺旋状布置于第二中心轴42的圆周上，第二圆柱 螺旋线以第二中心轴42的几何轴线为中心。

第二定子2包括多个并排的第二定子块21及设于第二定子块21上的至少两相独立 的第二绕组(图中无显示)，第二转子块41与第二定子块21轴向宽度相同且对齐设置， 并且，第二转子块41与第一定子1的中心通孔内壁具有相同的径向距离。

第一转子3中空并与第二定子2同轴相连，第二转子4伸入第一转子3并与第一转子 3内壁具有径向间隙。

如图2所示，第二定子2同一截面上由二个对称布置的第二定子块21对接而成， 并且，在对接位置形成连接卡槽，第二定子2还包括隔层22、盖板24和连接销23，隔 层22设于轴向相邻两块第二定子块21单元之间；盖板24设于第二定子2外侧的盖板 24；连接销23设于连接卡槽内将第二定子块21连为一体。第一定子1的结构及其组成 参照第二定子2。其中，定子和转子构成的步进电机的详细设计结构和工作原理可以参 照申请人在先申请CN104795960A，这里不再进一步展开。

精确定位采用如下之一：

①第一定子1和第二定子2只作直线运动，所述的第一转子3和第二转子4只作旋 转运动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向一致，并且，第一绕组和第二绕组同时 通电，第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相同的情况下，则在一个脉冲 下第一定子1相对第一定子1的初始位置直线差动位移量为△h＝h1/N+h2/n；

②第一定子1和第二定子2只作直线运动，所述的第一转子3和第二转子4只作旋 转运动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向一致，并且，第一绕组和第二绕组同时 通电，第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相反的情况下，则在一个脉冲 下第一定子1相对第一定子1的初始位置直线差动位移量为△h＝h1/N-h2/n；

③第一定子1和第二定子2只作直线运动，所述的第一转子3和第二转子4只作旋 转运动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向相反，并且，第一绕组和第二绕组同时 通电，第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相同的情况下，则在一个脉冲 下第一定子1相对第一定子1的初始位置直线差动位移量为△h＝h1/N-h2/n；

④第一定子1和第二定子2只作直线运动，所述的第一转子3和第二转子4只作旋 转运动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向相反，并且，第一绕组和第二绕组同时 通电，第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相反的情况下，则在一个脉冲 下第一定子1相对第一定子1的初始位置直线差动位移量为△h＝h1/N+h2/n；

当△h>0时，第一定子1位移方向和第二定子2位移方向相同。

当△h<0时，第一定子1位移方向和第二定子2位移方向相反。

当△h＝0时，第一定子1没有发生位移。

⑤第一定子1和第二定子2只作旋转运动，所述的第一转子3和第二转子4只作直 线运动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向相同，并且，第一绕组和第二绕组同时 通电，第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相同的情况下，则在一个脉冲 下第一定子1相对第一定子1的初始位置角差动位移量为△θ＝α+β；

⑥第一定子1和第二定子2只作旋转运动，所述的第一转子3和第二转子4只作直 线运动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向相同，并且，第一绕组和第二绕组同时 通电，第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相反的情况下，则在一个脉冲 下第一定子1相对第一定子1的初始位置角差动位移量为△θ＝α-β；

⑦第一定子1和第二定子2只作旋转运动，所述的第一转子3和第二转子4只作直 线运动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向相反，并且，第一绕组和第二绕组同时 通电，第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相同的情况下，则在一个脉冲 下第一定子1相对第一定子1的初始位置角差动位移量为△θ＝α-β；

⑧第一定子1和第二定子2只作旋转运动，所述的第一转子3和第二转子4只作直 线运动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向相反，并且，第一绕组和第二绕组同时 通电，第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相反的情况下，则在一个脉冲 下第一定子1相对第一定子1的初始位置角差动位移量为△θ＝α+β；

当△θ>0时，第一定子1旋转方向和第二定子2旋转方向一致。

当△θ<0时，第一定子1旋转方向和第二定子2旋转方向相反。

当△θ＝0时，第一定子1没有发生旋转。

其中，h1为第二定子2的螺距，h2为第一定子1的螺距，△h为直线差动位移量， N为第二定子2旋转一周所需的脉冲数，n为第一定子1旋转一周所需的脉冲数，α为 第二定子2一个脉冲后转过步距角，β为第一定子1一个脉冲后转过步距角，△θ为角 差动位移量。

第一定子和第二定子同时旋转一周时，第一定子相对于第二定子直线位移量为：

△h＝h1±h2。

第一定子和第二定子同时旋转一周时，第一定子相对于第二定子旋转位移量为：

△θ＝Nα±nβ。

通过第一定子1可以输出精确的直线差动位移和角位差动位移。

实施例2，如图3所示，本实施例中差动定位机构在实施例1的基础上作了一些定 位设置，以满足第一定子1和第二定子2可作直线运动也可以作旋转运动，而第一转子 3和第二转子4只能作旋转运动。具体结构如下：

机架5包括间隔布置的两个支座51及连接于支座51之间的上下两根第一导杆52， 每个支座51上均设有能相对支座51旋转的第一转盘53，每个支座51中部与第二转子 4连接，并且，第二转子4相对支座51能旋转。

第一支板34为两块，分别设于第一定子1两侧并位于支座51之间，每块第一支板 34的上端和下端均能横向移动地设于第一导杆52上，每块第一支板34的外端面均设有 能相对第一支板34旋转的第二转盘35；第二导杆26为上下两根，设于一侧的第一转盘 53和第二转盘35之间。

第二支板25为两块，分别设于第二定子2两侧，每块第二支板25的上端和下端能 横向移动地设于第二导杆26上；第三导杆33为上下两根，设于另一侧的第一转盘53 和第二转盘35之间；支撑座27上端与下端能横向移动地设于第三导杆33上，该支撑 座27中部与第一转子3的一端连接，第一转子3的另一端轴向贯穿通过第一定子1并 与其中一块第二支板25连接。

本实施例中的第一支板34和第二支板25与盖板为分体件，当然也可以是一体件。

实施例3，如图4所示，本实施例中的第一转子3与第二转子4同轴连接，其他结 构参考实施例1。

精确定位采用如下之一：

①第一定子1只作直线运动，第二定子2只作旋转运动，第一转子3和第二转子4 作螺旋运动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向一致，并且，第一绕组和第二绕组 同时通电，第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相同的情况下，则在一个 脉冲下第一定子1相对第一定子1的初始位置直线差动位移量为△h＝h1/N-h2/n；

②第一定子1只作直线运动，第二定子2只作旋转运动，第一转子3和第二转子4 作螺旋运动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向一致，并且，第一绕组和第二绕组 同时通电，第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相反的情况下，则在一个 脉冲下第一定子1相对第一定子1的初始位置直线差动位移量为△h＝h1/N+h2/n；

③第一定子1只作直线运动，第二定子2只作旋转运动，第一转子3和第二转子4 作螺旋运动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向相反，并且，第一绕组和第二绕组 同时通电，第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相同的情况下，则在一个 脉冲下第一定子1相对第一定子1的初始位置直线差动位移量为△h＝h1/N+h2/n；

④第一定子1只作直线运动，第二定子2只作旋转运动，第一转子3和第二转子4 作螺旋运动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向相反，并且，第一绕组和第二绕组 同时通电，第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相反的情况下，则在一个 脉冲下第一定子1相对第一定子1的初始位置直线差动位移量为△h＝h1/N-h2/n；

⑤第一定子1只作旋转运动，第二定子2只作直线运动，第一转子3和第二转子4 作螺旋运动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向一致，并且，第一绕组和第二绕组 同时通电，第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相同的情况下，则在一个 脉冲下第一定子1相对第一定子1的初始位置角差动位移量为△θ＝α-β；

⑥第一定子1只作旋转运动，第二定子2只作直线运动，第一转子3和第二转子4 作螺旋运动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向一致，并且，第一绕组和第二绕组 同时通电，第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相反的情况下，则在一个 脉冲下第一定子1相对第一定子1的初始位置角差动位移量为△θ＝α+β；

⑦第一定子1只作旋转运动，第二定子2只作直线运动，第一转子3和第二转子4 作螺旋运动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向相反，并且，第一绕组和第二绕组 同时通电，第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相同的情况下，则在一个 脉冲下第一定子1相对第一定子1的初始位置角差动位移量为△θ＝α+β；

⑧第一定子1只作旋转运动，第二定子2只作直线运动，第一转子3和第二转子4 作螺旋运动，第一圆柱螺旋线与第二圆柱螺旋线方向相反，并且，第一绕组和第二绕组 同时通电，第一绕组之间和第二绕组之间脉冲电节拍运行方向相反的情况下，则在一个 脉冲下第一定子1相对第一定子1的初始位置角差动位移量为△θ＝α–β；

其中，h1为第二定子2的螺距，h2为第一定子1的螺距，△h为直线差动位移量， N为第二定子2旋转一周所需的脉冲数，n为第一定子1旋转一周所需的脉冲数，α为 第二定子2一个脉冲后转过步距角，β为第一定子1一个脉冲后转过步距角，△θ为角 差动位移量。

实施例1和实施例3公开的是两个步进电机同时工作时实现的差动，两个螺旋步进 电机不同运行时，跟同时运行时相对应情况的结论是一样的，不同的只是运行的速度及 运行过程中第一定子1和第二定子2位置有变化且第一定子1单独运行时，第二定子2 要保持通电状态、第一定子1在第二定子2单独运行时也要保持通电状态。保持通电状 态是为了同步，为下次动作作准备。另外，实施例1和实施例3只是公开了两个电机的 运行，当然也可以是三个或三个以上电机实现差动，结构可以在实施例1或实施例3上 面累加获得，这里不再进一步展开。

在实际操作中，N、n、h1、h2、α、β是确定的。我们可从公式：△h＝h1±h2 中选择△h＝h1-h2的情形来分析：当h1、h2的差值(即旋转一周的直线位移值)很小 时，差动定位机构的一个脉冲电流可得到极小的位移，差动螺旋电动机可广泛应用于需 要高精度定位要求的场合。公式的其它情形说明本发明的螺旋电动机还有许多其它功 能，如变速功能等，因此应用场合并不局限于上面。另外，较佳的情况是每个定子、转 子都能作直线运动各旋转运动，且每个转子的运动方式可通过一定方法得到控制：直线 运动或旋转运动。

实施例1和实施例3只是给出了定子的输出差动情况，当然可以相应地给出转子输 出差动的情况，结论跟相应的定子差动输出一样。

为了获得极高精度的直线位移，譬如需要进入上述公式差动模式，但这时的位移速 度会大大地降低。为解决这个问题，可通过设置控制器和增加位置传感器来解决：当距 目标距离大于控制器设置的阈值时，进入单机模式运行；当距目标距离小于或等于设置 的阈值时，进入双机模式进行运行。也就是在距目标距离较大时差动定位机构进入单个 电机的运行模式，接近时进入俩个电机协作运行的模式。