[發明專利]一種螺旋運動電機

在審

• 申請號: 201710251272.2
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN107370330A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 王政玉;王超穎;岑陳;張玉芹
• 申請（專利權）人: 王政玉
• 主分類號: H02K41/00
• 分類號: H02K41/00
• 代理公司: 威?？菩菍＠聞账?7202
• 代理人: 于濤

技術領域

本發明屬于機電領域，具體涉及螺旋運動電機。

背景技術

當今在機械運動和控制領域，隨著運動形式的多樣化和控制要求的提高，對多自由度電機及其直接驅動系統的需求日益增加，作為一類兩自由度的螺旋電機，當對不同方向進行約束或解除約束時，能夠輸出旋轉、直線和螺旋運動，能夠減少系統部件、提高效率、可靠性和動態性能，并且降低了制造和維護費用，獲得了國內外的廣泛重視，在螺旋壓力機，螺旋鉆機、螺旋鉆床,車削設備，螺旋升降機、螺旋攪拌機、步進控制、電磁螺旋推進器，代替氣動缸液壓缸等方面有著廣泛的應用前景。

從工作原理上區分，螺旋運動電機主要有感應式、開關磁阻式和永磁三大類。從結構和控制特點上區分，主要有兩類：一類是由一臺旋轉運動電機和一臺直線運動電機串聯組合而成的螺旋電機，其動子由鐵芯和鐵芯表面的導電層組成，如：法國學者J.Fleszar提出的一種感應式旋轉-直線電機等，羅馬尼亞學者Lorand Szabo提出的開關磁阻旋轉-直線運動電機，定子為三個傳統的8極開關磁阻電機鐵芯和4相集中繞組，動子由多個軸向串聯的6極開關磁阻電機轉子組成，定子疊片單元的軸向距離與動子疊片單元的軸向距離之間具有特定關系，控制定子繞組的供電順序，可實現電機的旋轉、直線或螺旋運動。上海理工大學學者怡勇提出了另一種旋轉-直線開關磁阻電機，定子分為軸向串聯的直線運動部分和旋轉運動部分，兩部分磁路相互解耦，等等。這類螺旋電機的旋轉和直線運動部分分別具有獨立的激磁結構。第二類是旋轉和直線運動部分共用一個激磁結構，最常見的是動子表面沿圓周和軸線兩個方向N、S交替分布的永磁體陣列，例如：東南大學學者金平等提出了一種三定子、多相繞組，動子表面貼有“棋盤式”永磁體的旋轉-直線電機。又如：法國里爾科技大學學者G.Krebs提出了一種具有內外定子、集中繞組的旋轉-直線永磁電機，其轉子為空心杯結構，表面裝貼“棋盤式”永磁體陣列，兩套定子共用一套轉子磁鋼，存在共磁路耦合關系。

上述這些螺旋電機盡管都能實現旋轉運動、直線運動或螺旋運動，但相比已有的旋轉電機還是存在結構復雜、體積大、制造和維護成本高或效率低等問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：尋求一種結構簡單、制造和維護容易、低成本的螺旋運動電機（或簡稱螺旋電機）。

為達到上述目的和解決上述技術問題，本發明提出的技術方案是：

一種螺旋運動電機，包括定子組件、動子組件，所述定子組件包括至少一組電機定子，每組定子由定子磁路、成對磁極磁場、定子殼架等構成，所述動子組件包括至少一組電機動子，每組動子由動子軸、動子磁路及成對磁極磁場、動子軸支撐體等構成，所述磁極磁場是由永磁體與鐵芯或繞組與鐵芯組成產生的磁極磁場或由交變電流磁場在導電體中感應電流產生的磁極磁場，其特征在于，每組定子磁極、齒槽或繞組沿軸向圍繞定子內壁螺旋布置，螺旋升角為正負1°—89°，形成定子螺旋磁場，每組動子磁極、齒槽或繞組沿軸向圍繞動子軸外壁螺旋布置，螺旋升角正負1°—89°，形成動子螺旋磁場，定子磁場和動子磁場的螺旋方向可以是順時針，也可以是逆時針，定子磁極與動子磁極的螺旋方向基本一致，定子磁極和動子磁極的螺旋升角大小相差不超過5°；定子與動子之間存在氣隙，定子或動子長度依照是內動子還是外動子模式、長動子還是短動子模式及需要的軸向行程而定，在約束動子的軸向位移條件下，動子可依據電流方向，在圓周方向上做360°范圍的連續正反向旋轉，在約束旋轉方向位移條件下，動子可依據電流方向做往復直線運動，在解除軸向位移約束和旋轉方向位移約束的條件下，動子可依據電流方向或磁極螺旋方向做正反螺旋運動，電機電源采用直流電源或兩相及以上的多相交變電源。