[发明专利]磁浮旋转电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机，且特别涉及一种磁浮旋转电机。

背景技术

常规的电机都是单轴驱动，随着这方面的研究的深入，单轴驱动系统的性能有了巨大的提高。但是，随着机械结构的日益复杂化，如机器人、运动台等复杂运动的精密机器，采用单轴驱动电机使系统过于复杂，庞大，而且由于传动带来的机械误差严重限制了系统的性能。这些问题促进了多自由度电机的发展，多自由度电机机械集成度高，避免了由机械传动带来的误差，系统性能可以很好的提高。

传统磁浮减震器电机的结构形式，出力方向为沿着轴向方向，即Z向方向。而传统磁浮直线电机主要包括：定子磁钢阵列、动子线圈、定子背铁、线圈外壳，磁钢阵列N/H/S极交替排布，H磁体可以增大电机的推力密度。如果三相线圈通互差120°电角度的幅值频率相同的交流电流，可以保证电机能在水平向和垂向纸面方向两个自由度上输出推力，即可以实现磁悬浮直线运动。

然而如何将传统的磁浮减震器电机和磁浮直线电机结合起来，构成多自由度的磁浮旋转电机，并具有简单的结构，相关的技术还未出现。

发明内容

本发明提出一种磁浮旋转电机，具有磁浮减震和直线电机功能，结构简单，易于实现。

为了达到上述目的，本发明提出一种磁浮旋转电机，磁钢组件和线圈组件；磁钢组件包括主磁钢阵列和辅磁钢阵列；线圈组件包括多相电机绕组和单相电机绕组；主磁钢阵列，由多个长条形磁铁和多个短条形磁铁相互间隔均匀设置，并形成圆环外形；辅磁钢阵列，由多个小磁铁块构成，辅磁钢阵列位于短条形磁铁的同列，每块小磁铁块位于主磁钢阵列中相邻的2个长条形磁铁之间，长条形磁铁的长度与短条形磁铁和小磁铁块同列构成的长度相当，小磁铁块的磁性方向与长条形磁铁磁性方向相同；小磁铁块的磁性方向与短条形磁铁磁性方向相反；多相电机绕组，包括多个多组线圈，与主磁钢阵列对应设置，与主磁钢阵列发生磁激励作用；单相电机绕组，为圆环形，主要与辅磁钢阵列发生磁激励作用，单相电机绕组受到安培力的方向与多相电机绕组受到安培力的方向垂直。

进一步说，辅磁钢阵列为二排，二排辅磁钢阵列位于主磁钢阵列中短条形磁铁的两侧；单相电机绕组为两个，对称设置在多相电机绕组的两侧。

进一步说，辅磁钢阵列为1排，辅磁钢阵列位于主磁钢阵列中短条形磁铁的一侧；单相电机绕组为一个，设置在多相电机绕组的一侧。

进一步说，上述多相电机绕组包括四个发力体，每个发力体由三组线圈组成，相邻发力体的中心线夹角为90°。

进一步说，上述多相电机绕组包括三个发力体，每个发力体由三组线圈组成，相邻发力体的中心线夹角为120°。

进一步说，还包括圆柱型或者半球型背铁，背铁具有多个定位槽。

进一步说，主磁钢阵列和辅磁钢阵列放置在背铁的定位槽中，磁钢组件相对位于线圈组件的外围。

进一步说，还包括线圈骨架，线圈骨架包括多个凹槽，多相电机绕组和单相电机绕组放置在线圈骨架的凹槽中，线圈组件相对位于磁钢组件的外围。

进一步说，还包括中心柱磁体，布置在磁浮旋转电机的上端面或者下端面，沿轴向充磁。

进一步说，中心柱磁体为2个，分别布置在磁浮旋转电机的上端面和下端面。

本发明利用两种形式的线圈单元和一种形式的永磁体单元构成一种多自由度磁浮旋转电机，能够同时拥有磁浮减震功能和直线电机功能，结构简单，易于实现。

附图说明

图1所示为本发明第一实施例中的磁浮旋转电机三维结构图；

图2所示为本发明第一实施例中的磁浮旋转电机三维结构分解图；

图3所示为本发明第一实施例中的磁浮旋转电机磁场沿径向展开平面图；

图4所示为本发明第一实施例中的磁浮旋转电机线圈沿径向展开平面图；

图5A所示为本发明第一实施例中的磁浮旋转电机中多相电机绕组组件附近的二维磁场分布示意图；

图5B所示为本发明第一实施例中的磁浮旋转电机中多相电机绕组组件附近的二维磁场分布示意图；

图6所示为本发明第一实施例中的磁浮旋转电机出力分析图；

图7所示为本发明第二实施例中的半球形磁浮旋转电机三维结构图；以及

图8所示为本发明第三实施例中的带重力补偿的多自由度磁浮旋转电机三维结构图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。