新型永磁球型電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種新型永磁球型電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)在當(dāng)代工業(yè)中不可或缺，當(dāng)今社會(huì)中使用的電機(jī)一般均為單軸電機(jī)，單軸電機(jī)在工業(yè)化應(yīng)用雖然成熟，但是單個(gè)自由度的缺陷使得現(xiàn)今的機(jī)械手和多自由度的應(yīng)用受到限制，雖然人們可以在機(jī)構(gòu)外形上設(shè)計(jì)出一個(gè)類似人腕或人肩的三自由度球關(guān)節(jié)，但究其內(nèi)部驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的本質(zhì)來看，則仍然是三個(gè)獨(dú)立的單軸電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的組合來模擬球關(guān)節(jié)的功能。這樣的設(shè)計(jì)從本質(zhì)上無法解決單軸電機(jī)的多自由度問題。
[0003]相交之下，球型電機(jī)作為一種多自由度執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其輸出軸末端能夠在空間繞著獨(dú)立的三個(gè)正交軸旋轉(zhuǎn)，因此，球型電機(jī)可以在一個(gè)球關(guān)節(jié)處替代多個(gè)單軸電機(jī)，用以簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種通過對(duì)球型電機(jī)定子繞組的電壓控制，使得能夠簡(jiǎn)單能夠繞三個(gè)正交的旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)，在一個(gè)機(jī)械關(guān)節(jié)處可以替代多個(gè)單軸電機(jī)，具有能夠?qū)崿F(xiàn)多自由度控制、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制效率高的優(yōu)點(diǎn)的永磁球型電機(jī)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:一種新型永磁球型電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、輸出軸、鐵芯、空心線圈及永磁體磁極，所述空心線圈被按六面體劃分安裝在定子上，所述永磁體安裝在球體和正六面體內(nèi)接的端點(diǎn)上，所述輸出軸位于轉(zhuǎn)子端部，所述鐵芯位于正六面體劃分的各個(gè)球面中心處。
[0006]優(yōu)選的，所述的定子和轉(zhuǎn)子均為球體。
[0007]優(yōu)選的，所述的定子和轉(zhuǎn)子的球體均按照內(nèi)接正六面體劃分。
[0008]優(yōu)選的，所述定子球面被正六面體的6個(gè)面所截，所述空心線圈每隔60°分布在每個(gè)正六面體面和球體所交的圓上，所述空心線圈在空間上組成互成120°的三個(gè)線圈對(duì)，所述空心線圈對(duì)截面中心處分布一個(gè)電樞線圈。
[0009]優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)子球面被正六面體內(nèi)接，所述永磁體磁極分布在球面內(nèi)接正六面體的頂點(diǎn)上，所述永磁體磁極極性應(yīng)為N、S交替，所述鐵芯應(yīng)放置在轉(zhuǎn)子球面和正六面體重心所對(duì)的位置上。
[0010]優(yōu)選的，所述輸出軸位于所述轉(zhuǎn)子頂部。
[0011]本實(shí)用新型具有下述優(yōu)點(diǎn):
[0012]1.本實(shí)用新型設(shè)計(jì)球型電機(jī)為一種多自由度電機(jī)，在應(yīng)用中能夠替代多個(gè)單軸電機(jī)工作，極大簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)。球型電機(jī)的磁極和線圈繞組為基于正六面體劃分，電機(jī)能夠繞三個(gè)正交的旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)，機(jī)械構(gòu)造空間結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
[0013]2.該球型電機(jī)可以使用傳統(tǒng)電機(jī)電壓控制方法對(duì)球型電機(jī)定子繞組控制，球型電機(jī)正交的三個(gè)軸中，每個(gè)軸上定子線圈空間各差60°，可以看成普通電機(jī)每相空間各差120°，單從一軸來看，和普通永磁同步電機(jī)類似?？梢允褂脗鹘y(tǒng)變頻器對(duì)每一輪正交軸進(jìn)行工作，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。結(jié)合傳統(tǒng)電機(jī)矢量控制方法，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)行力矩較大特點(diǎn)。具有能夠?qū)崿F(xiàn)多自由度控制、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制效率高的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型定子的主視圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型定子的左視圖；
[0018]圖4為本實(shí)用新型定子的仰視圖；
[0019]圖5為本實(shí)用新型轉(zhuǎn)子基于正六面體劃分的視圖。
[0020]其中:1-輸出軸，2-空心線圈，3-定子，4-鐵芯、5-轉(zhuǎn)子，6-永磁體磁極。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0022]如圖1所示，一種新型永磁球型電機(jī)，包括定子3、轉(zhuǎn)子5、輸出軸1、鐵芯4、空心線圈2及永磁體磁極6，空心線圈2被按六面體劃分安裝在定子3上，永磁體4安裝在球體和正六面體內(nèi)接的端點(diǎn)上，輸出軸I位于轉(zhuǎn)子5端部，鐵芯4位于正六面體劃分的各個(gè)球面中心處。
[0023]定子3和轉(zhuǎn)子5均為球體，定子3被正六面體劃分，所述的定子3和轉(zhuǎn)子5的球體均按照內(nèi)接正六面體劃分。
[0024]如圖2所示，定子3主視圖中標(biāo)記中心吸附轉(zhuǎn)子5鐵芯4的電樞線圈為①號(hào)線圈。(11，11’)，(12，12，)和(13，13，)構(gòu)成 I 組中互成 120。的三個(gè)線圈對(duì)。(11，11’)，(12，12，)和(13，13’)線圈對(duì)因處于同一平面，為正六面體與球面相交所截得大圓上，線圈安放位置互成空間120°角度。
[0025]如圖3所不，標(biāo)記吸附轉(zhuǎn)子5鐵芯4的中心電樞線圈為③號(hào)線圈。(43，13’)、( 12，42’)和(31，31’)構(gòu)成了 3組中的線圈對(duì)。(43，13’)、(12，42，)和(31，31，)線圈對(duì)因處于同一平面，為正六面體與球面相交所截得大圓上，線圈安放位置互成空間120°角度。
[0026]如圖4所示，中心線圈為⑤號(hào)線圈。(41，11’)、(52，52’)和(53，53’)構(gòu)成了五組中的線圈對(duì)。(41，11’)、(52，52’ )和(53，53’ )線圈對(duì)因處于同一平面，為正六面體與球面相交所截得大圓上，線圈安放位置互成空間120°角度。
[0027]轉(zhuǎn)子5球面被正六面體內(nèi)接，所述永磁體磁極6分布在球面內(nèi)接正六面體的頂點(diǎn)上，所述永磁體磁極6極性應(yīng)為N、S交替，所述鐵芯4應(yīng)放置在轉(zhuǎn)子5球面和正六面體中心所對(duì)的位置上，輸出軸I位于轉(zhuǎn)子5頂部。
[0028]在這種劃分法中，例如12’和13號(hào)線圈處在分界線上的線圈是相鄰兩面公用線圈，球面的頂端分布六個(gè)線圈組合五組線圈組是對(duì)稱的，沒有放置中心線圈，上表面在實(shí)際中被制成自由運(yùn)動(dòng)的輸出軸I的運(yùn)動(dòng)范圍。
[0029]在轉(zhuǎn)子5位置回到初始位置后，要使電機(jī)圍繞①號(hào)軸(假設(shè)X軸)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，給①號(hào)電樞線圈通電吸引對(duì)應(yīng)的鐵芯4，給(11，11’)，(12，12’)和(13，13’)線圈組通三相交流電，轉(zhuǎn)子5可以繞①號(hào)線圈軸向旋轉(zhuǎn)。
[0030]在轉(zhuǎn)子5位置回到初始位置后，要使電機(jī)圍繞③號(hào)軸(假設(shè)y軸)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，給③號(hào)電樞線圈通電吸引對(duì)應(yīng)的鐵芯4，給(43，13’)、(12，42)和(31，31’)三組線圈供給三相交流電，就完成了①號(hào)線圈的正交軸的旋轉(zhuǎn)。
[0031]在轉(zhuǎn)子5位置回到初始位置后，要使電機(jī)圍繞⑤號(hào)軸(假設(shè)z軸)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，給⑤號(hào)電樞線圈通電吸引對(duì)應(yīng)的鐵芯4，給(41，11’)、(53，53’)和(52，52’)三組線圈供給三相交流電，旋轉(zhuǎn)后只需回到初始位置即可進(jìn)行下次旋轉(zhuǎn)。
[0032]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅限于上述實(shí)施方式，凡是屬于本實(shí)用新型原理的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本實(shí)用新型的原理的前提下進(jìn)行的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型永磁球型電機(jī)，其特征在于:包括定子、轉(zhuǎn)子、輸出軸、鐵芯、空心線圈及永磁體磁極，所述空心線圈被按六面體劃分安裝在定子上，所述永磁體安裝在球體和正六面體內(nèi)接的端點(diǎn)上，所述輸出軸位于轉(zhuǎn)子端部，所述鐵芯位于正六面體劃分的各個(gè)球面中心處。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁球型電機(jī)，其特征在于:所述的定子和轉(zhuǎn)子均為球體。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁球型電機(jī)，其特征在于:所述的定子和轉(zhuǎn)子的球體均按照內(nèi)接正六面體劃分。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的永磁球型電機(jī)，其特征在于:所述定子球面被正六面體的6個(gè)面所截，所述空心線圈每隔60°分布在每個(gè)正六面體面和球體所交的圓上，所述空心線圈在空間上組成互成120°的三個(gè)線圈對(duì)，所述空心線圈對(duì)截面中心處分布一個(gè)電樞線圈。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁球型電機(jī)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子球面被正六面體內(nèi)接，所述永磁體磁極分布在球面內(nèi)接正六面體的頂點(diǎn)上，所述永磁體磁極極性應(yīng)為N、S交替，所述鐵芯應(yīng)放置在轉(zhuǎn)子球面和正六面體重心所對(duì)的位置上。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的永磁球型電機(jī)，其特征在于:所述輸出軸位于所述轉(zhuǎn)子頂部。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種新型永磁球型電機(jī)，其主要包括定子、轉(zhuǎn)子、輸出軸、鐵芯、空心線圈及永磁體磁極。轉(zhuǎn)子、定子均為球體，磁極分布和線圈分布均為正六面體劃分，通過對(duì)球面多面體劃分，使永磁球型電機(jī)能夠分別繞三個(gè)正交軸獨(dú)立旋轉(zhuǎn)，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)球型電機(jī)的磁極和線圈繞組為基于正六面體劃分，對(duì)球型電機(jī)定子繞組的電壓控制，使得該球型電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單能夠繞三個(gè)正交的旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)，在一個(gè)機(jī)械關(guān)節(jié)處可以替代多個(gè)單軸電機(jī)，具有能夠?qū)崿F(xiàn)多自由度控制、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制效率高的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H02K3/28, H02K1/12, H02K1/27
【公開號(hào)】CN204886439
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520593332
【發(fā)明人】方愿捷
【申請(qǐng)人】巢湖學(xué)院
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年8月10日