[發明專利]分區域繞組式磁懸浮球形感應電動機

無效

• 申請號: 201110148769.4
• 申請日: 2011-06-03
• 公開（公告）號: CN102195537A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 曾勵;張丹
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: H02N15/00
• 分類號: H02N15/00
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 孫忠明

技術領域

本發明涉及球形電動機，具體地，涉及一種分區域繞組式磁懸浮球形感應電動機，其屬于電機技術領域。

背景技術

多自由度球形電機指具有兩個或三個旋轉自由度，可以繞定點的空間軸線旋轉的電機。它具有機械集成度高、電機結構材料和驅動控制系統元件利用率高等特點，在具有多個運動自由度的機械系統中，一臺多自由度電機可以代替兩臺或多臺單自由度電機，大大簡化機械系統的結構，減小體積和重量，可以消除由于齒輪傳動帶來的齒隙和摩擦等缺點，從而提高系統的精度和動態性能，提高性能價格比，并在控制和軌跡規劃方面占有優勢。

但是，現有的球形電機的各轉子的支承結構復雜，轉子俯仰、搖擺和偏轉的角度小，受到應用限制。在用于驅動高速、超高速的多自由度裝置時，還存在機械（軸承）支承的磨損問題，機械摩擦不僅增加了轉子的摩擦阻力，而且會造成部件發熱，嚴重時會造成電機氣隙不均勻，導致電機的動態特性變差，從而降低電機的效率，縮短電機及裝備的使用壽命，嚴重制約著球形電動機向更高速度方向發展，軸承的性能大大影響了電機的可靠性和裝備利用率。

有鑒于此，需要提供一種新型的球形電動機。

發明內容

本發明的目的是針對現有多自由度球形電動機存在的上述問題，基于磁懸浮技術和電機技術，提供一種分區域繞組式磁懸浮球形感應電動機，該分區域繞組式磁懸浮球形感應電動機具有顯著延長的壽命、基本無摩擦磨損，具有改善的運動性能。

上述目的通過如下技術方案實現：分區域繞組式磁懸浮球形感應電動機，包括導磁的電動機定子、導磁的球形轉子及其轉動主軸、以及用于控制所述電動機定子上各個三相繞組通斷電狀態的檢測控制系統，其中，所述電動機定子的內表面形狀為一帶有開口的內球面，所述球形轉子與所述轉動主軸固定為一體，所述轉動主軸通過所述開口伸向外部，所述電動機定子的內球面與所述球形轉子的外球面之間相互同心且存在氣隙；所述電動機定子的內球面上分布有五個環形區域，該五個環形區域內布置有繞組放置溝槽，該繞組放置溝槽內設有分別呈環形的五個三相繞組，該五個三相繞組布置為：在以所述電動機定子內球面的球心為原點、所述轉動主軸為Z軸的三維坐標系內，所述五個三相繞組中的兩個三相繞組在圓心處的法線與X軸同軸并相對于Y軸對稱，兩個三相繞組的圓心處的法線與Y軸同軸并相對于X軸對稱，一個三相繞組的圓心處的法線與Z軸同軸；所述球形轉子的外球面開設有連續并交叉的轉子溝槽，該轉子溝槽的交叉點處設有通向所述球形轉子球心的轉子通孔，所述轉子溝槽和轉子通孔內放置有轉子繞組，該轉子繞組通路為封閉回路，并在所述球形轉子的球心處交匯短接。

優選地，所述電動機定子內球面上的開口為圓形開口。

通過上述技術方案，本發明的分區域繞組式磁懸浮球形感應電動機結構簡單、合理、緊湊，綜合應用磁懸浮技術和電機技術，實現無軸承的懸浮支承并驅動球形轉子轉動，分區域繞組式磁懸浮球形感應電動機的球形轉子與分區域繞組式磁懸浮球形感應電動機的電動機定子之間實現基本無摩擦、無磨損，動態性能好，響應速度快，提高了電機的效率，延長電機及裝備的使用壽命。

附圖說明

圖1為本發明具體實施方式的電動機定子內球面圓形區域凸極的布置示意圖。

圖2為本發明具體實施方式的球形轉子及其繞組的結構示意圖。

圖3和圖4分別為從不同方向觀察的本發明具體實施方式的電動機定子繞組結構及產生的電磁力、電磁轉矩分析示意圖。

圖中：1第一圓周層凸極；2第二圓周層凸極；3第三圓周層凸極；4繞組置放溝槽；5，6?X方向區域繞組；7，8?Y方向區域繞組；9?Z方向區域繞組；10球形轉子；11轉子繞組；12轉子溝槽；13轉子通孔。

具體實施方式

以下結合附圖描述本發明分區域繞組式磁懸浮球形感應電動機的具體實施方式。

參見圖1至圖4，本發明的分區域繞組式磁懸浮球形感應電動機，包括電動機定子、球形轉子10及其轉動主軸、以及用于控制所述電動機定子上各個三相繞組通斷電狀態的檢測控制系統，其中，所述電動機定子的內表面形狀為一帶有開口（優選為圓形開口）的內球面，所述球形轉子與轉動主軸固定為一體，所述轉動主軸通過所述開口伸向外部；所述電動機定子的內球面與所述球形轉子的外球面之間相互同心且存在氣隙（間隙）。