一种直线运动轴线与旋转运动轴线垂直的直线旋转永磁电机转让专利
申请号 : CN202211564313.0
文献号 : CN115580098B
文献日 : 2023-05-02
发明人 : 王乐心 , 罗梅竹 , 张子娇 , 姜燕
申请人 : 湖南大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种直线运动轴线与旋转运动轴线垂直的直线旋转永磁电机,包括定子机构和动子机构,其特征在于:所述定子机构包括两个侧边线圈(1)、两个侧边铁芯(11)、一个中部线圈(5)、一个中部铁芯(4)和两个连接铁轭(12),所述侧边线圈(1)绕设在侧边铁芯(11)上,两个所述连接铁轭(12)和两个所述侧边铁芯(11)围成一个环形结构,所述连接铁轭(12)与侧边铁芯(11)交错设置,所述中部铁芯(4)连接在两个所述连接铁轭(12)之间,所述中部线圈(5)绕设在中部铁芯(4)上;所述动子机构包括两块侧边永磁体(6)、一块中部永磁体(10)和一个动子支架(7),所述动子支架(7)活动安装在定子机构的上端,两块所述侧边永磁体(6)安装在动子支架(7)的两端,所述中部永磁体(10)安装在动子支架(7)的中部。
2.根据权利要求1所述的一种直线运动轴线与旋转运动轴线垂直的直线旋转永磁电机,其特征在于:两个所述连接铁轭(12)的侧部均连接有滑轨支架(2),两个所述滑轨支架(2)上连接有直线滑轨(3),所述动子支架(7)可沿着直线滑轨(3)滑动。
3.根据权利要求2所述的一种直线运动轴线与旋转运动轴线垂直的直线旋转永磁电机,其特征在于:所述直线滑轨(3)的下端安装有直线滑块(9),所述动子支架(7)通过转动轴承(8)转动安装在直线滑块(9)的下端。
4.根据权利要求3所述的一种直线运动轴线与旋转运动轴线垂直的直线旋转永磁电机,其特征在于:所述转动轴承(8)嵌设在直线滑块(9)上,所述转动轴承(8)的内圈插接有运动输出终端(13),所述运动输出终端(13)的端部连接在动子支架(7)上。
5.根据权利要求1所述的一种直线运动轴线与旋转运动轴线垂直的直线旋转永磁电机,其特征在于:两块所述侧边永磁体(6)的尺寸相同,两个所述侧边线圈(1)的匝数和结构尺寸均相同。
6.根据权利要求1所述的一种直线运动轴线与旋转运动轴线垂直的直线旋转永磁电机,其特征在于:在定子机构和动子机构的配合下,可实现直线运动、旋转运动以及直线旋转运动三种运动方式。
7.根据权利要求6所述的一种直线运动轴线与旋转运动轴线垂直的直线旋转永磁电机,其特征在于:直线运动时,所述中部线圈(5)通直流电,根据洛伦兹力原理F=BIL,由于力的作用是相互的,中部永磁体(10)受到持续的作用力,以生成直线运动;
两个所述侧边线圈(1)可根据实际需求确认通电方向或是否通电,若两个侧边永磁体(6)充磁方向相同,两个侧边线圈(1)通入相同方向直流电机,则两个侧边永磁体(6)受到相同方向电磁力进而生成直线运动;若两个侧边永磁体(6)充磁方向相反,两个侧边线圈(1)通入相反方向直流电机,则两个侧边永磁体(6)受到相同方向电磁力进而生成直线运动;若实际工况对直线推力要求不高,两个侧边线圈(1)可不通电,由中部线圈(5)和中部永磁体(10)提供直线推力。
8.根据权利要求6所述的一种直线运动轴线与旋转运动轴线垂直的直线旋转永磁电机,其特征在于:旋转运动时,若需生成单独的旋转运动,中部线圈(5)不通电,两个侧边线圈(1)可根据实际需求选择通电方向,若两个侧边永磁体(6)充磁方向相同,两个侧边线圈(1)通入相反方向直流电机,则两个侧边永磁体(6)受到相反方向电磁力进而生成有效的旋转转矩,以产生旋转运动;若两个侧边永磁体(6)充磁方向相反,两个侧边线圈(1)通入相同方向直流电机,则两个侧边永磁体(6)受到相反方向电磁力进而生成有效的旋转转矩。
9.根据权利要求6所述的一种直线运动轴线与旋转运动轴线垂直的直线旋转永磁电机,其特征在于:直线旋转运动时,中部线圈(5)通直流电,根据洛伦兹力原理F=BIL,由于力的作用是相互的,中部永磁体(10)受到持续的作用力,以生成直线运动;
如两个侧边永磁体(6)充磁方向相同,两个侧边线圈(1)通入相反方向直流电机,则两个侧边永磁体受到相反方向电磁力进而生成有效的旋转转矩,以产生旋转运动;若两个侧边永磁体(6)充磁方向相反,两个侧边线圈(1)通入相同方向直流电机,则两个侧边永磁体(6)受到相反方向电磁力进而生成有效的旋转转矩,以产生旋转运动。
说明书 :
一种直线运动轴线与旋转运动轴线垂直的直线旋转永磁电机
技术领域
背景技术
定、动子结构可有多种选择。永磁体充磁后,制成电机次级,不需外界能量即可维持其主极
磁场。近年来,采用稀土材料制作永磁体,使得永磁电机具有结构简单,运行可靠;体积小,
质量轻;损耗小,效率高;电机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点,因而应用范围极为
广泛,几乎遍及航空航天、国防、工农业和产和日常生活的各个领域。
所述磁铁沿所述转轴的轴向相邻异极等间距间隔分布,还包括由叠压固定在电机壳体内壁
的直线运动绕组以及旋转运动绕组的电机定子组件,所述直线运动绕组位于所述旋转运动
绕组的外部呈等间距间隔分布。该直线旋转永磁电机,在跳出传统机械拼凑或者集成的方
式,通过交错分布的磁路形式,让电机产生直线和旋转方向上的动力。该发明结构紧凑、体
积小;轻量化的转子让电机具有更小的惯量,从而具备更大的运动速度;结构简单,制造成
本低。
动子的高响应速度、直线运动轴线与旋转运动轴线相对位置多样性等特殊需求,且电机运
行中直线运动和旋转运动的精度低,因此我们需要提出一种直线运动轴线与旋转运动轴线
垂直的直线旋转永磁电机。
发明内容
维精密复杂运动平台的特殊需求,动子质量轻、运动过程不拖动电缆,动态响应速度快,电
机结构简洁,结构简单,适用于多维精密运动系统,电机解耦控制方便,极大地提高了电机
运行中直线运动和旋转运动的精度,以解决上述背景技术中提出的问题。
个侧边铁芯、一个中部线圈、一个中部铁芯和两个连接铁轭,所述侧边线圈绕设在侧边铁芯
上,两个所述连接铁轭和两个所述侧边铁芯围成一个环形结构,所述连接铁轭与侧边铁芯
交错设置,所述中部铁芯连接在两个所述连接铁轭之间,所述中部线圈绕设在中部铁芯上;
所述动子机构包括两块侧边永磁体、一块中部永磁体和一个动子支架,所述动子支架活动
安装在定子机构的上端,两块所述侧边永磁体安装在动子支架的两端,所述中部永磁体安
装在动子支架的中部。
磁力进而生成直线运动;若两个侧边永磁体充磁方向相反,两个侧边线圈通入相反方向直
流电机,则两个侧边永磁体受到相同方向电磁力进而生成直线运动;若实际工况对直线推
力要求不高,两个侧边线圈可不通电,由中部线圈和中部永磁体提供直线推力。
方向直流电机,则两个侧边永磁体受到相反方向电磁力进而生成有效的旋转转矩,以产生
旋转运动;若两个侧边永磁体充磁方向相反,两个侧边线圈通入相同方向直流电机,则两个
侧边永磁体受到相反方向电磁力进而生成有效的旋转转矩。
永磁体充磁方向相反,两个侧边线圈通入相同方向直流电机,则两个侧边永磁体受到相反
方向电磁力进而生成有效的旋转转矩,以产生旋转运动。
多维精密复杂运动平台的特殊需求;
洁;
运行中直线运动和旋转运动的精度。
附图说明
13、运动输出终端。
具体实施方式
本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例,都属于本发明保护的范围。
发明的限定。
包括两个侧边线圈1、两个侧边铁芯11、一个中部线圈5、一个中部铁芯4和两个连接铁轭12,
侧边线圈1绕设在侧边铁芯11上,两个连接铁轭12和两个侧边铁芯11围成一个环形结构,连
接铁轭12与侧边铁芯11交错设置,中部铁芯4连接在两个连接铁轭12之间,中部线圈5绕设
在中部铁芯4上;定子机构的结构简单,适用于多维精密运动系统。
装在动子支架7的中部。动子机构质量轻、运动过程不拖动电缆,动态响应速度快,电机结构
简洁。
以满足多维精密复杂运动平台的特殊需求。
磁力进而生成直线运动;若两个侧边永磁体6充磁方向相反,两个侧边线圈1通入相反方向
直流电机,则两个侧边永磁体6受到相同方向电磁力进而生成直线运动;若实际工况对直线
推力要求不高,两个侧边线圈1可不通电,由中部线圈5和中部永磁体10提供直线推力。
直流电机,则两个侧边永磁体6受到相反方向电磁力进而生成有效的旋转转矩,以产生旋转
运动;若两个侧边永磁体6充磁方向相反,两个侧边线圈1通入相同方向直流电机,则两个侧
边永磁体6受到相反方向电磁力进而生成有效的旋转转矩。
边永磁体6充磁方向相反,两个侧边线圈1通入相同方向直流电机,则两个侧边永磁体6受到
相反方向电磁力进而生成有效的旋转转矩,以产生旋转运动。
缆,动态响应速度快,电机结构简洁,结构简单,适用于多维精密运动系统,电机解耦控制方
便,极大地提高了电机运行中直线运动和旋转运动的精度。
和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。