[發明專利]磁浮旋轉電機

有效

• 申請號: 201410850783.2
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN105811809B
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 胡兵;陳慶生;段素丙;季漢川;王瓊
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備（集團）股份有限公司
• 主分類號: H02N15/00
• 分類號: H02N15/00
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)31237
• 代理人: 屈蘅,李時云

技術領域

本發明涉及一種電機，且特別涉及一種磁浮旋轉電機。

背景技術

常規的電機都是單軸驅動，隨著這方面的研究的深入，單軸驅動系統的性能有了巨大的提高。但是，隨著機械結構的日益復雜化，如機器人、運動臺等復雜運動的精密機器，采用單軸驅動電機使系統過于復雜，龐大，而且由于傳動帶來的機械誤差嚴重限制了系統的性能。這些問題促進了多自由度電機的發展，多自由度電機機械集成度高，避免了由機械傳動帶來的誤差，系統性能可以很好的提高。

傳統磁浮減震器電機的結構形式，出力方向為沿著軸向方向，即Z向方向。而傳統磁浮直線電機主要包括：定子磁鋼陣列、動子線圈、定子背鐵、線圈外殼，磁鋼陣列N/H/S極交替排布，H磁體可以增大電機的推力密度。如果三相線圈通互差120°電角度的幅值頻率相同的交流電流，可以保證電機能在水平向和垂向紙面方向兩個自由度上輸出推力，即可以實現磁懸浮直線運動。

然而如何將傳統的磁浮減震器電機和磁浮直線電機結合起來，構成多自由度的磁浮旋轉電機，并具有簡單的結構，相關的技術還未出現。

發明內容

本發明提出一種磁浮旋轉電機，具有磁浮減震和直線電機功能，結構簡單，易于實現。

為了達到上述目的，本發明提出一種磁浮旋轉電機，磁鋼組件和線圈組件；磁鋼組件包括主磁鋼陣列和輔磁鋼陣列；線圈組件包括多相電機繞組和單相電機繞組；主磁鋼陣列，由多個長條形磁鐵和多個短條形磁鐵相互間隔均勻設置，并形成圓環外形；輔磁鋼陣列，由多個小磁鐵塊構成，輔磁鋼陣列位于短條形磁鐵的同列，每塊小磁鐵塊位于主磁鋼陣列中相鄰的2個長條形磁鐵之間，長條形磁鐵的長度與短條形磁鐵和小磁鐵塊同列構成的長度相當，小磁鐵塊的磁性方向與長條形磁鐵磁性方向相同；小磁鐵塊的磁性方向與短條形磁鐵磁性方向相反；多相電機繞組，包括多個多組線圈，與主磁鋼陣列對應設置，與主磁鋼陣列發生磁激勵作用；單相電機繞組，為圓環形，主要與輔磁鋼陣列發生磁激勵作用，單相電機繞組受到安培力的方向與多相電機繞組受到安培力的方向垂直。

進一步說，輔磁鋼陣列為二排，二排輔磁鋼陣列位于主磁鋼陣列中短條形磁鐵的兩側；單相電機繞組為兩個，對稱設置在多相電機繞組的兩側。

進一步說，輔磁鋼陣列為1排，輔磁鋼陣列位于主磁鋼陣列中短條形磁鐵的一側；單相電機繞組為一個，設置在多相電機繞組的一側。

進一步說，上述多相電機繞組包括四個發力體，每個發力體由三組線圈組成，相鄰發力體的中心線夾角為90°。

進一步說，上述多相電機繞組包括三個發力體，每個發力體由三組線圈組成，相鄰發力體的中心線夾角為120°。

進一步說，還包括圓柱型或者半球型背鐵，背鐵具有多個定位槽。

進一步說，主磁鋼陣列和輔磁鋼陣列放置在背鐵的定位槽中，磁鋼組件相對位于線圈組件的外圍。

進一步說，還包括線圈骨架，線圈骨架包括多個凹槽，多相電機繞組和單相電機繞組放置在線圈骨架的凹槽中，線圈組件相對位于磁鋼組件的外圍。

進一步說，還包括中心柱磁體，布置在磁浮旋轉電機的上端面或者下端面，沿軸向充磁。

進一步說，中心柱磁體為2個，分別布置在磁浮旋轉電機的上端面和下端面。

本發明利用兩種形式的線圈單元和一種形式的永磁體單元構成一種多自由度磁浮旋轉電機，能夠同時擁有磁浮減震功能和直線電機功能，結構簡單，易于實現。

附圖說明

圖1所示為本發明第一實施例中的磁浮旋轉電機三維結構圖；

圖2所示為本發明第一實施例中的磁浮旋轉電機三維結構分解圖；

圖3所示為本發明第一實施例中的磁浮旋轉電機磁場沿徑向展開平面圖；

圖4所示為本發明第一實施例中的磁浮旋轉電機線圈沿徑向展開平面圖；

圖5A所示為本發明第一實施例中的磁浮旋轉電機中多相電機繞組組件附近的二維磁場分布示意圖；

圖5B所示為本發明第一實施例中的磁浮旋轉電機中多相電機繞組組件附近的二維磁場分布示意圖；

圖6所示為本發明第一實施例中的磁浮旋轉電機出力分析圖；

圖7所示為本發明第二實施例中的半球形磁浮旋轉電機三維結構圖；以及

圖8所示為本發明第三實施例中的帶重力補償的多自由度磁浮旋轉電機三維結構圖。

具體實施方式

為了更了解本發明的技術內容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。