[发明专利]一种磁悬浮球形电驱动执行装置

说明书

本发明涉及一种磁悬浮球形电驱动执行装置，包括三个定子对、球形转子及控制器。每一定子对均包括两个定子，两个定子分别固定设置于球形转子的两侧，两个定子的形心的连线为定子对的虚拟轴线，定子对的虚拟轴线通过球形转子的球心，且三个定子对的虚拟轴线互相垂直。球形转子利用磁力作用在三个定子对构成的空间内悬浮。每一定子均包括定子绕组，控制器通过控制定子绕组的通电过程，驱动球形转子沿定子对的虚拟轴线做悬浮运动，并驱动球形转子绕定子对的虚拟轴线做旋转运动，实现球形转子的悬浮运动和旋转运动，结构简单，空间占有量小，能够减少多自由度运动执行机构的重量、体积、功耗及成本，利于仿生人及航天器的小型化及低成本运行。

技术领域

本发明涉及多自由度运动执行机构技术领域，特别是涉及一种磁悬浮球形电驱动执行装置。

背景技术

传统空间多自由度运动执行机构一般由多个单自由度运动电机及一套机械传动装置构成，结构复杂，功率密度较低，空间占有量大。与单个电机相比，大大增加了系统的重量、体积及功耗，不利于多自由度运动执行机构的小型化及其在高功率密度场合的应用。

基于此，亟需一种结构简单、空间占有量小、高功率密度的新型运动执行机构。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁悬浮球形电驱动执行装置，结构简单、空间占有量小、功率密度高，利于多自由度运动执行机构的小型化及低成本运行，可应用于人工智能相关领域及航天器姿态控制系统等对多自由度执行机构有需求的场合及领域。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种磁悬浮球形电驱动执行装置，所述装置包括三个定子对、球形转子及控制器；

每一所述定子对均包括两个定子；两个所述定子分别固定设置于所述球形转子的两侧，且每一所述定子与所述球形转子之间均存在间隙；两个所述定子的形心的连线为所述定子对的虚拟轴线；所述定子对的虚拟轴线通过所述球形转子的球心；三个所述定子对的虚拟轴线互相垂直；

所述球形转子利用磁力作用在三个所述定子对构成的空间内悬浮；

每一所述定子均包括定子绕组；每一所述定子绕组均与所述控制器相连接；所述控制器用于通过控制所述定子绕组的通电过程，驱动所述球形转子沿所述定子对的虚拟轴线做悬浮运动，并驱动所述球形转子绕所述定子对的虚拟轴线做旋转运动。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明所提供的一种磁悬浮球形电驱动执行装置，包括三个定子对、球形转子及控制器。每一定子对均包括两个定子，两个定子分别固定设置于球形转子的两侧，且每一定子与球形转子之间均存在间隙。两个定子的形心的连线为定子对的虚拟轴线，定子对的虚拟轴线通过球形转子的球心，且三个定子对的虚拟轴线互相垂直。球形转子利用磁力作用在三个定子对构成的空间内悬浮。每一定子均包括定子绕组，控制器通过控制定子绕组的通电过程，驱动球形转子沿定子对的虚拟轴线做悬浮运动，并驱动球形转子绕定子对的虚拟轴线做旋转运动，实现球形转子的悬浮运动和旋转运动，结构简单，空间占有量小，作为一种新型球形运动执行机构，可仅通过一个球形电机便实现球形转子的多自由度旋转运动，减少多自由度运动执行机构的功耗，实现球形转子绕任意轴的自由旋转运动，利于多自由度运动执行机构的伺服控制及低成本运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1所提供的磁悬浮球形电驱动执行装置的整体结构示意图。

图2为本发明实施例1所提供的定子的剖面示意图。

图3为本发明实施例1所提供的定子的整体结构示意图。