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专利号: 2019102131166
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:2026-04-23
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种高稳定性三自由度运动电动机,包括外壳,其特征在于:包括自转模块和偏转模块;所述偏转模块包括外定子、中转子和内定子,内定子通过中转子下开口处与外壳固定;

所述自转模块包括自转定子、自转转子和与自转转子固定的输出轴(1),自转定子与输出轴(1)转动连接;自转定子与中转子上开口端固定连接;通过通电控制策略实现电动机的三自由度运动。

2.根据权利要求1所述的一种高稳定性三自由度运动电动机,其特征在于:还设有偏转位置及自转传感器。

3.根据权利要求1所述的一种高稳定性三自由度运动电动机,其特征在于:所述偏转模块内定子包括偏转转子轭盘式定子轭(19),定子支柱(21),偏转定子铁芯(6)及其偏转定子线圈(5);偏转转子轭盘式定子轭(19)固定在定子支柱(21)上,偏转定子铁芯(6)及其偏转定子线圈(5)设置在偏转转子轭盘式定子轭(19)的端两侧或一侧,球壳状偏转转子轭(7)固定在偏转转子轭盘式定子轭(19)的周围;外定子为定子轭;中转子包括球壳状偏转转子轭(7),球壳状偏转转子轭(7)的外面设有若干偏转永磁体(8),偏转转子轭(7)为球壳状,其内腔为中空球面,与外壁同为球面的盘式定子轭(19)滑动配合共同构成偏转轴承,偏转转子轭(7)的上开口部通过第一十字连杆(15)和轴承与输出轴(1)连接。

4.根据权利要求3所述的一种高稳定性三自由度运动电动机,其特征在于:球壳状偏转转子轭(7)的内侧球面与偏转转子轭盘式定子轭(19)的球面外侧滑动配合形成的球面轴承。

5.根据权利要求3所述的一种高稳定性三自由度运动电动机,其特征在于:偏转永磁体永磁体材质为高性能铷铁硼烧制;偏转永磁体(8)采用表贴式,为沿球心方向的径向充磁;

偏转永磁体(8)、偏转定子线圈(5)、偏转定子铁芯(6)级数设为4/2/2极;偏转传感器包括,偏转模块中偏转转子轭(7)外侧沿球面装有4组位置检测装置,每组包含4个霍尔传感器,位于每列每级偏转永磁体(8)的左右两翼,用以实时检测电机执行偏转操作时的轴向角度。

6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的一种高稳定性三自由度运动电动机,其特征在于:

所述自转模块的自转定子包括自转定子铁芯(18)及线圈,自转定子铁芯(18)与第一十字连杆(15)相固定;自转定子铁芯(18)的上下两侧在输出轴(1)上各固定有一个盘式磁轭(13),盘式磁轭(13)中设有若干自转永磁体(12)。

7.根据权利要求6所述的一种高稳定性三自由度运动电动机,其特征在于:所述自转模块若干自转永磁体(12)为沿铅直方向的轴向充磁,呈径向放射状排列,N、S极交替周向分布;所述自转定子铁芯(18)为环式结构;由切段状硅钢片卷压而成,圆周外侧设有四个互成

90°的开口,以方便第一十字连杆(15)嵌入固定;自转定子铁芯(18)采用双转子共用形式,两侧开有上下对称的定子槽(23)口,相邻定子槽(23)之间设有极靴(24),槽内布有定子线圈(2),定子线圈(2)为上下两层,纵向绕线的多槽分布式单波叠绕组;对双层定子线圈(2)分别通以三相工频交流电,于自转定子铁芯(18)内部产生方向相同、速率相等的旋转磁场,分别与各自的转子永磁磁场相互作用,继而实现电机高速旋转;所述自转模块还设有第二十字连杆(16)及第二滚动轴承(10),第二十字连杆(16)与第二滚动轴承(10)的外环和球壳状偏转转子轭(7)相固定;第二十字连杆(16)与输第一十字连杆(15)相隔45°,为轴线对称结构。

8.根据权利要求6所述的一种高稳定性三自由度运动电动机,其特征在于:所述自转模块盘式磁轭(13)的两侧均设有散热孔(22),靠近自转永磁体(12)内环一侧设有若干散热孔(22),靠近自转永磁体(12)外环一侧设有若干散热孔(22);自转永磁体(12)、双层定子线圈(2)、自转定子铁芯(18)级数设为12/12/12极。

9.根据权利要求6所述的一种高稳定性三自由度运动电动机,其特征在于:自转传感器包括,自转模块中盘式磁轭(13)于靠近输出轴(1)的一侧沿周向装有1个挡光片,自转定子铁芯(18)的极靴(24)上装有2个反射式光电传感器检测装置,相间45°平行放置,用于检测转子的角速度和判定电机自转的转向。

10.根据权利要求5所述的一种高稳定性三自由度运动电动机,其特征在于电机在独立偏转运行时,单向进程的倾斜范围约为±30°,双向往复的倾斜范围约为±15°;在协同控制时的实现三自由度运动的轴向夹角运动范围为20°~30°。