[發明專利]磁懸浮球面電機

在審

• 申請號: 201410556029.8
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104410241A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 馬濤;楊學鋒;李運璽;王呈敏;蔡喜光;閆昂昂;顧杰
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: H02K33/18
• 分類號: H02K33/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種多自由度的磁懸浮球形電動機，屬于電機技術領域。

背景技術

目前，電機驅動技術中所研究的基本都是一維或者二維的運動，比如：一維的直線電機、一維的旋轉電機、二維的平面直線電機等，很多時候電機的運動不能直接運用于機器零件，以實現特定的運動。當將電機產生的動力傳輸給其它執行機構的時候需要加入一些傳動機構，傳動機構的加入降低了機器整體的可靠性，增加了能量損耗，不利于機器的運轉。同時，一維或者二維運動的電機不能單獨實現復雜的運動。例如，在發動機前置后輪驅動的汽車上，汽油機產生的動力需要經過傳動軸將汽車前端的動力傳輸給后橋，然后經過差速器傳給后輪，車才能啟動，這些環節任意一個出現問題汽車就無法行駛。當汽車轉向的時候發動機提供的動力不能直接在車輪上實現轉動，需要轉向機構實現。并且汽車轉向時，轉動的角度有限，無法實現360度行進。

在一些機器人的關節上使用的電機往往只能實現一個自由度的運動，如果要實現復雜運動，那么則需要多個電機，這樣是機器人重量加大，結構臃腫，大大降低了機器人的靈活性。

?因此一種多自由度的磁懸浮球形電動機被提出來，以替代相關領域的一維或者二維電機。

發明內容

本發明的目的在于提供一種沒有摩擦、磨損，能夠實現任意方向矢量移動的多自由度的磁懸浮球形電動機。

本發明為解決其技術問題所采用的技術方案如下。

本發明所提出的磁懸浮球面電機包括定子結構和動子結構，在動子結構的球面上均勻分布著若干個永磁體，定子結構包括懸浮線圈和推力線圈，若干個懸浮線圈以一定的陣列方式設置在懸浮線圈框架上，周向推力線圈均勻分布在不完全球面的周向上，呈放射狀，頂部推力線圈均勻在不完全球面的頂部，方向相互平行和垂直。

?本發明的特征在于：在動子2的球體上均勻分布著若干個永磁體2-1，定子1包括懸浮線圈1-2和推力線圈1-3，若干個懸浮線圈1-2以一定的陣列方式設置在懸浮線圈架1-1上，周向推力線圈1-3-1均勻分布在不完全球面的周向上，呈放射狀，頂部推力線圈1-3-2均勻在不完全球面的頂部，方向相互平行和垂直。

本發明的特征在于：所述推力線圈1-3包括周向推力線圈1-3-1和頂部推力線圈1-3-2，其內表面為球面，與定子1同心；所述周向推力線圈1-3-1在周向上均勻放射分布（從俯視圖觀察），每一個周向線圈提供使動子2向放射方向（從俯視圖觀察）轉動的力；所述頂部推力線圈1-3-2在定子1的頂部均勻分散著4個線圈，方向相互垂直。

本發明的特征在于：所述推力線圈1-3的鐵芯由非鐵材料構成。

本發明的特征在于：所述懸浮線圈架1-1包括頂點線圈架1-1-1和面線圈架1-1-2，均勻分布在推力線圈1-3外部；所述面線圈架1-1-2分布于正二十面體0的俯視圖（同：正視于正二十面體的某一平面）看到的所有平面上，且回轉軸線與所在平面垂直；所述懸浮線圈架1-1包含懸浮線圈1-2的鐵芯，鐵芯分布在各線圈架上。

本發明的特征在于：所述懸浮線圈1-2嵌套在懸浮線圈架1-1上的鐵芯上。

本發明的特征在于：所述懸浮線圈1-2由多層直流線圈構成，且懸浮線圈1-2的鐵芯采用冷軋硅鋼片構成。

本發明的特征在于：所述動子2由永磁體2-1、填充材料2-2、支撐體2-3組成，支撐體2-3為一球形鋁板。

本發明的特征在于：所述永磁體2-1分布在動子2的球體內，分布方式為，分布于正二十面體0的所有面上，并且磁極裝配方向均指向動子2的球心；所述永磁體2-1的材料為稀土銣鐵硼永磁體。

本發明有益效果是：本發明能夠實現動子（即輪子）向平面內的任意方向轉動，結構簡單，在多自由度設備中有很好的應用前景。當其安裝在車上充當輪子時能夠簡化傳動機構，實現電機的快速響應，方便車子的轉向；當其當作關節使用時可以獲得更加靈活的動作。

附圖說明

?圖1為本發明專利具體實施方式的總體主視圖；

圖2為本發明專利具體實施方式的總體剖視圖（某一剖面）；

圖3為本發明專利具體實施方式的定子懸浮線圈架分布規律圖；

圖4為本發明專利具體實施方式的定子懸浮線圈架分布俯視圖；

圖5為本發明專利具體實施方式的定子懸浮線圈分布圖；

圖6為本發明專利具體實施方式的推力線圈結構圖；

圖7為本發明專利具體實施方式的推力線圈俯視圖；

圖8為本發明專利具體實施方式的永磁體分布分布圖。

具體實施方式