[实用新型]一种磁阻型球形电机抑制转矩脉动的定转子结构

说明书

本实用新型提供一种磁阻型球形电机抑制转矩脉动的定转子结构，包括定子纵向开矩形槽和转子四周开半圆形槽。原电机是一种定转子凸极式结构的磁阻型球形电机，主要部分由定子体和转子体组成，定子体包括24个定子极，分上中下三层，每层纬度相差33°，每层均匀分布8个定子极，每个定子极相差45°，定子铁心的末端设计有极靴。转子体中的转子与8/6极开关磁阻电机相同，转子齿每隔60°均匀分布，共有6个。本实用新型分别通过对原电机的24个定子纵向开矩形槽和6个转子齿四周开半圆形槽达到改变气隙磁场，抑制转矩脉动的目的，且该结构的定转子冲片结构简单，易于实现。

技术领域

本实用新型属于磁阻型球形电机技术领域，具体涉及一种磁阻型球形电机抑制转矩脉动的定转子结构。

背景技术

对于传统的电机来说，要完成多自由度运动需要将多台电机进行组合控制，不仅增加了控制的复杂性，而且体积过大，效率降低。球形电机能够独自实现三自由度运动，因此将在机器臂、摄像头、航空航天等领域有广泛的应用前景。

与永磁式球形电机不同，磁阻型球形电机是从开关磁阻电机发展而来的，其遵循“最小磁阻原理”——磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，因磁场的扭曲产生切向拉力。其合成转矩是一系列脉冲转矩叠加而成，为非恒定值，导致其同开关磁阻电机一样，在换相过程中有很大的转矩脉动，会增加电机运行过程中的噪声，且影响电机的平稳运行。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种磁阻型球形电机抑制转矩脉动的定转子结构，对定转子结构进行优化设计，改变气隙磁场，抑制转矩脉动。

本实用新型采用的技术方案为：

一种磁阻型球形电机抑制转矩脉动的定转子结构，包括定子磁轭，定子球壳，定子铁心，定子极靴，绕组线圈，转子，转子球壳，底座，万向滚珠，输出轴，法兰、连接架和螺栓；所述定子球壳采用两个半球壳拼接而成，固定安装在底座上，所述定子球壳中安装有球形结构的定子磁轭，内部使用螺栓固定着三层采用同样材料制作的定子铁心，定子铁心与定子极靴采用集中式结构的绕组线圈固定，绕组线圈外涂有绝缘层；所述转子球壳开槽，便于内嵌转子，所述转子球壳与转子为中空，连接架将输出轴与转子进行固连；万向滚珠固定在底座上，并接触支撑转子球壳；定子球壳与底座进行固连，输出轴与法兰相连接，用于输出电磁转矩；每个定子铁心末端安装有外表面为球弧面的定子极靴，其宽度和高度略大于定子铁心。

进一步地，定子开有纵向矩形槽，所述纵向矩形槽位于定子极靴上，且位于定子极靴中心的纵向轴线处，以纵向轴线为对称，其高度与定子极靴相同，24个定子极靴均开有纵向矩形槽，且大小和位置一致。

进一步地，所述磁阻型球形电机包括定子体和转子体，所述定子体包括定子磁轭，定子球壳，定子铁心，定子极靴和绕组线圈，24个绕组线圈分别位于24个定子铁心上，和定子极靴一起共同组成24个定子极，分上中下三层，每层纬度相差33°，每层均匀分布8个定子极，每个定子极相差45°；所述定子铁心采用电工纯铁DT4材料制作；所述转子体包括转子和转子球壳，所述转子的转子齿每隔60°均匀分布，共有6个，采用硅钢片叠压制成，转子的表面为球弧面，形状为凸极形。

进一步地，所述转子四周开有半圆形槽，半圆形槽以所述转子齿的横截面为中心位于转子齿的四周，且所述半圆形槽半径大小相等，在6个转子齿的四周均开有半圆型槽，且半径大小和转子齿顶点到半圆形槽圆心的垂直距离均一致，每隔60°均匀分布。

进一步地，所述定子磁轭采用导磁性材料制作。

进一步地，所述万向滚珠有6个。

与现有磁阻型球形电机相比，本实用新型的技术效果如下:

(1)本实用新型的24个定子纵向开矩形槽，增加了定转子之间的气隙，尤其是定转子极重合时的气隙，使峰值转矩减小，在牺牲很小的平均转矩的前提下，转矩脉动大大减小，转矩脉动明显得到抑制。