[发明专利]一种多自由度球形电动式磁悬浮动量轮

权利要求书

1.一种多自由度球形电动式磁悬浮动量轮，其特征在于：包括外部支承组件、球形驱动电机和内部电动式磁悬浮动量轮，其中：

外部支承组件包括底部基座(4)，球面轴承(2)和侧面机架(5)；

球形驱动电机包括球形驱动电机定子(3)和球形动子(1)；

所述底部基座(4)对所述球形驱动电机定子(3)进行定位与固定；所述球面轴承(2)为所述球形动子(1)提供球面支承；所述侧面机架(5)连接并固定所述底部基座(4)与所述球面轴承(2)，保持球形驱动电机定子(3)与球形动子(1)间隙均匀；

球形动子(1)由球形动子外壳(10)、球形动子内部供电端(9)和内部电动式磁悬浮动量轮组成，通过球形动子内部供电端(9)连接球形动子外壳(10)和内部电动式磁悬浮动量轮；球形动子内部供电端(9)连接外部电源，为球形动子(1)内部电动式磁悬浮动量轮供电；

所述内部电动式磁悬浮动量轮包括动子飞轮(12)、磁悬浮动量轮定子(13)和轴向电机(11)；所述磁悬浮动量轮定子(13)由飞轮轴(14)、飞轮定子铁芯(15)和线圈阵列组成，飞轮轴(14)连接磁悬浮动量轮定子(13)与外部球形动子外壳(10)，为内部电动式磁悬浮动量轮提供支承，在球形驱动电机驱动下，与球形动子外壳(10)一同旋转，改变动子飞轮(12)的转轴方向，同时通过导线连接球形动子内部供电端(9)，为内部电动式磁悬浮动量轮供电；所述球形驱动电机定子(3)由球面定子铁芯(7)和球面线圈阵列(8)组成；球面定子铁芯(7)与球形动子外壳(10)同心布置，形成均匀的气隙；

所述动子飞轮(12)为环形球壳结构，内外表面均为球面，稳定磁悬浮时，外表面与球形动子外壳(10)同心。

2.根据权利要求1所述的多自由度球形电动式磁悬浮动量轮，其特征在于：所述飞轮定子铁芯(15)圆周侧面为球面，可与球形动子外壳(10)形成均匀的悬浮间隙，球面开槽，槽内嵌有飞轮线圈阵列(16)。

3.根据权利要求1所述的多自由度球形电动式磁悬浮动量轮，其特征在于：所述飞轮定子铁芯(15)圆周侧面为球面，可与球形动子外壳(10)形成均匀的悬浮间隙，飞轮定子铁芯(15)球形表面外布置多层线圈阵列(18)。

4.根据权利要求1所述的多自由度球形电动式磁悬浮动量轮，其特征在于：所述轴向电机(11)包括轴向电机铁芯(19)和轴向电机线圈阵列(20)，轴向电机铁芯(19)与飞轮轴(14)采用固定连接，保持轴向电机线圈阵列(20)表面与动子飞轮(12)上下底面间形成一定厚度的均匀气隙。

5.根据权利要求1所述的多自由度球形电动式磁悬浮动量轮，其特征在于：所述球面轴承(2)为机械滚珠球面轴承，或机械滑动球面轴承，或气浮球面轴承。