[实用新型]定子永磁型环形绕组两自由度电机

说明书

定子永磁型环形绕组两自由度电机，本实用新型涉及电机技术领域，它包含旋转运动定子、动子、直线运动定子；上述旋转运动定子套设于直线运动定子的外部，且两者之间嵌套有动子，三者相互嵌套构成双层气隙；上述旋转运动定子、动子以及直线运动定子均为凸极结构。有效削弱直线运动行波磁场与旋转运动磁场间的磁场耦合，具有高转矩密度、易于解耦控制、便于加工装配等优点，从而解决了现有技术中电机的性能问题。

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，具体涉及定子永磁型环形绕组两自由度电机。

背景技术

在现实生活中两自由度运动装置随处可见，例如，螺旋钻床、螺旋压缩机、机械手等装置，都需要驱动轴做两自由度运动。现有两自由度运动装置主要采用多台电机配合的方式实现两自由度运动，这种实现两自由度运动的方式不仅控制方法复杂，而且需要价格昂贵，体积庞大的机械传动装置。此外，由于传动组件和轴承均受到较大的轴向力，导致这些组件的机械磨损相当大，造成严重的设备损耗。但是，上述方法的缺陷可以通过两自由度电机来解决。目前，两自由度电机主要分为感应型、开关磁阻型和永磁型，但是与感应型和开关磁阻型两自由度电机相比，永磁型两自由度电机具有功率密度高的优点，引起了众多学者的研究。

公开号为CN109742874A的实用新型专利《一种直线旋转两自由度磁通切换电机》公开了一种直线旋转两自由度磁通切换电机，可直接实现旋转、直线或螺旋运动。然而，考虑到直线永磁体和旋转永磁体均位于定子上，直线运动永磁体与旋转运动永磁体磁场耦合严重，相互影响，解耦困难，影响电机输出特性。

公开号为CN105762991A的实用新型专利《双定子直线旋转永磁电机的一体化位置检测装置及方法》公开了一种直线旋转两自由度电机，可实现旋转、直线或螺旋运动。然而，考虑到外侧永磁体和内侧永磁体均固定在动子上，直线永磁磁场与旋转永磁磁场耦合严重，影响电机输出特性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种设计合理的定子永磁型环形绕组两自由度电机，有效削弱直线运动行波磁场与旋转运动磁场间的磁场耦合，具有高转矩(功率)密度、易于解耦控制、便于加工装配等优点，从而解决了现有技术中电机的性能问题。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：它包含旋转运动定子、动子、直线运动定子；上述旋转运动定子套设于直线运动定子的外部，且两者之间嵌套有动子，三者相互嵌套构成双层气隙；上述旋转运动定子、动子以及直线运动定子均为凸极结构；

上述旋转运动定子由旋转运动定子U型铁芯、旋转运动电枢绕组和旋转运动永磁体构成；数个旋转运动定子U型铁芯呈圆周向分布设置，且相邻的旋转运动定子U型铁芯之间夹设有旋转运动永磁体，上述旋转运动定子U型铁芯与旋转运动永磁体构成运动电枢齿，旋转运动电枢绕组绕设在该运动电枢齿上；上述旋转运动永磁体为沿切向充磁式永磁体，且相邻两个旋转运动永磁体的充磁方向相反设置；

上述直线运动定子由直线运动定子U型铁芯、直线运动电枢绕组和直线运动永磁体构成；数个直线运动定子U型铁芯呈轴向分布设置，且相邻的直线运动定子U型铁芯之间夹设有直线运动永磁体，每个直线运动定子U型铁芯中的槽内均绕设有直线运动电枢绕组；上述直线运动永磁体为沿轴向充磁式永磁体，且相邻两个直线运动永磁体的充磁方向相反设置。

进一步地，所述的旋转运动电枢绕组中的三相磁链相位相差120°。

进一步地，所述的直线运动电枢绕组中的三相磁链相位相差120°。

进一步地，所述的动子的内外两侧面均一体成型有凸极齿，其中位于外侧的凸极齿沿圆周分布设置，位于内侧的凸极齿沿轴向分布设置；且上述凸极齿均为非斜极结构。

采用上述结构后，本实用新型的有益效果是：

1、具有能够驱动负载做旋转、直线或螺旋运动，并具有高转矩密度、高功率密度、便于加工装配等优点；