[发明专利]永磁转子驱动式多自由度运动电机

说明书

本发明提供永磁转子驱动式多自由度运动电机，涉及多自由度电机技术领域。转子包括固定轴的上端与轴承的内环固定连接，并通过油膜与上方输出轴的底端连接；轴承外环与输出轴固定连接，外环固定有转子架，转子架周围若干个永磁轭部和转子永磁体。定子位于转子转动部分的外围，所述定子包括若干个左半圆环形柱体和对应的右半圆环形柱体，内侧分布有定子线圈轭，通过对若干个定子线圈通入不同通电策略即可使电机转子做多自由度运动。本发明主要是解决传统多自由度电机体积庞大、结构复杂及精度低、效率低等问题。通过施加不同通电策略可以实现电机的多自由度运动，具有结构简单紧凑、体积小、控制精准、使用方便和用途广等优点。

技术领域

本发明涉及多自由度电动机技术领域。

背景技术

随着社会经济和技术的进步，为了实现更高更严格精确的运动，不仅要求电机可以实现自转，某些领域还需要电机完成一定程度的倾斜，传统电机自由度单一，通过多个单自由度系统相互连接不仅体积庞大而且结构复杂效率低下经济效益很低，而许多高新技术例如仿生机器人、航空航天、机械手等领域又迫切需要精度更高损耗更小的电机来完成运动。

多自由度电机作为一个近代新生的研究领域有着广阔的前景，其中对于多自由度电机的研究最早可以追溯到上世纪的五十年代，由于缺少理论支持和实践指导，使得所研究多自由度电机有着许许多多的缺陷。直到上世纪八九十年代，多自由度电机的理论才逐渐丰满，涌现出许多新的模型和新的理论。

目前已有的多自由度电机大多只能满足三自由度运动，不能完成相对的伸缩运动，而在仿生眼和机械眼的研究中，需要眼球模拟瞳孔伸缩放大缩小，现有的多自由度电机在技术领域很难独立完成伸缩式运动。因此，对于可以独立完成各类仿生机械运动的多自由电机的研究显得尤为重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供永磁转子驱动式多自由度运动电机，主要是解决传统多自由度电机体积庞大、结构复杂、效率低和控制复杂的问题，提供了一个新的思路。本发明仅通过对定子上的定子线圈施加不同通电策略即可实现电机的多自由度运动，具有结构简单紧凑、体积小、响应快、控制容易、精准较高、使用方便和用途广等优点。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：永磁转子驱动式多自由度运动电机，其特征在于，包括外壳、定子、转子；转子包括下部的固定轴，固定轴的上端设有自调心式球轴承，固定轴顶部与自调心式球轴承的内环固定连接，固定轴顶部通过油膜与上方的输出轴底端连接；自调心式球轴承的外环通过连接件与输出轴固定连接；自调心式球轴承的外环还固定有转子架，转子架周围有若干个永磁轭部，永磁轭部之间设有转子永磁体，转子转动部分外轮廓为球形；

定子位于转子转动部分的外围，所述定子包括若干个左半圆环形柱体和对应的右半圆环形柱体，若干个左半圆环形柱体和对应的右半圆环形柱体的内侧均分布有若干个定子线圈轭，定子线圈轭部缠绕着线圈绕组，通过对若干个定子线圈不同通电策略使电机转子和输出轴做多自由度运动。

优选的，轭部可以缠绕着匝数可变的线圈绕组。

这里所述左半圆环形柱体和对应的右半圆环形柱体是指固定轴为参照物左右两边的，若以图2看，可包括左右及前后等方向两边的半圆环形柱体，两边的半圆环形柱体相互交接，也可不成为标准的两极式经线架结构。只要位置合适，匝数可变的线圈绕组及通电策略设置合适，也可使之偏转达到要求。

优选的，所述的定子包括有若干个左半圆环形柱体和对应的右半圆环形柱体相互交接而成的两极式经线架结构。

优选的，两极式经线架结构的两极轴线为水平式。

优选的，若干个左半圆环形柱体和对应的右半圆环形柱体中各包括一个对称的左中层半圆环形柱体和右中层半圆环形柱体，该左中层半圆环形柱体和右中层半圆环形柱体所在的平面与竖直方向垂直；给中层线圈通电即可完成自转运动，对其他层线圈通电即可完成转子倾斜运动。