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专利号: 2018101342555
申请人: 河北科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-07-12
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种混合驱动式三自由度运动电动机,其特征在于:主要包括外部自转模块和内部偏转模块,所述外部自转模块包括定子(1)和自转转子(2),所述定子(1)位于自转转子(2)的外围;所述自转转子(2)包括偏转转子(4)和位于偏转转子(4)外围的偏转定子(3);所述偏转转子(4)与输出轴(14)相连;偏转定子(3)和偏转转子(4)构成内部偏转模块;通过自转和偏转的协同控制,实现输出轴(14)的三自由度运动。

2.根据权利要求1所述的混合驱动式三自由度运动电动机,其特征在于:所述定子(1)与自转转子(2)的旋转结合处呈圆柱面形,其间有气隙,自转转子(2)通过轴承(15)和轴承固定座支承。

3.根据权利要求2所述的混合驱动式三自由度运动电动机,其特征在于:所述轴承(15)为通过定子顶端的环状滚珠轴承。

4.根据权利要求2所述的混合驱动式三自由度运动电动机,其特征在于:所述定子(1)包括定子轭(6)、定子槽(13)和定子分布式绕组(11);所述自转转子(2)的周围的外圆柱面上设置有与所述定子分布式绕组(11)适配的自转转子永磁体(8),采用Halbach阵列排布模式,至少为四极结构,每极永磁体分为3~6块,在外圆柱面圆周方向采用径向式与平行式磁极交替排列的方式。

5.根据权利要求1或4所述的混合驱动式三自由度运动电动机,其特征在于:所述偏转转子(4)和偏转定子(3)旋转结合处呈球面形,其间有气隙;所述偏转转子(4)采用单侧输出轴式结构,所述偏转转子(4)的一侧与输出轴(14)连接,另一侧通过关节轴承(16)与偏转定子(3)连接。

6.根据权利要求5所述的混合驱动式三自由度运动电动机,其特征在于:所述偏转转子(4)包括凸球面状偏转模块转子磁轭(7)以及设置在凸球面上的永磁体(9),所述永磁体(9)呈Halbach阵列排列,每列永磁体磁极数至少为两极结构,径向式与平行式磁极交替排列;

所述偏转定子(3)包括自转转子磁轭(5),所述自转转子磁轭(5)内部设有和顶部凹槽(19)相连的凹球面,凹球面上设有与所述永磁体(9)适配的绕组磁轭(10)及其绕组(12)。

7.根据权利要求6所述的混合驱动式三自由度运动电动机,其特征在于:所述自转转子磁轭(5)采用磁钢片叠压而成,外部为圆柱体,内腔为凹球面。

8.根据权利要求6所述的混合驱动式三自由度运动电动机,其特征在于:所述偏转转子(4)包括转子磁轭支架(22),支承并固定偏转模块转子磁轭(7),偏转模块转子磁轭(7)凸球面上沿圆柱面的轴线方向均布有四列转子永磁体(9),每极永磁体分为2~5块;所述偏转模块转子磁轭(7)和输出轴(14)均与所述转子磁轭支架(22)固定连接;所述偏转定子(3)的凹球面上沿圆柱面的轴线方向均布有与所述四列转子永磁体(9)适配的四列绕组磁轭(10)及其绕组(12)。

9.根据权利要求8所述的混合驱动式三自由度运动电动机,其特征在于:所述磁轭支架(22)上装有内部偏转模块转子位置检测系统。

10.根据权利要求8所述的混合驱动式三自由度运动电动机,其特征在于:绕组(12)和定子分布式绕组(11)的匝数与绕组类别可调;定子分布式绕组(11)为双层分布式绕组,漆包线绕制,无绝缘层;自转转子永磁体(8)与转子永磁体(9)永磁体块数可调;轴承选用关节轴承。