[发明专利]一种具有三维拓扑磁极分布结构的球型电机

摘要

本发明公开了一种具有三维拓扑磁极分布结构的球型电机，该球型电机包括有外转子(1)、外定子(2)、球轴承(3)、基座(4)、内转子(5)和内定子(6)；转子与定子之间采用套接的方式。球轴承(3)安装在内定子(6)内，内定子(6)的外部套有内转子(5)，内转子(5)的外部套有外定子(2)，外定子(2)的外部套有外转子(1)。本发明的球型电机采用电磁力驱动，磁极与线圈磁极除了沿球面分布之外，还可以沿径向分布，这样大大增加了线圈磁极区域的磁场强度，同时也提高了磁极之间的相互作用力，不仅能实现球电机转子的空间三自由度连续旋转，而且有效地提高了球电机的输出转矩，尤其是倾斜力矩。

主权项

一种具有三维拓扑磁极分布结构的球型电机，该球型电机包括有球轴承(3)、基座(4)，其特征在于：还包括有外转子(1)、外定子(2)、内转子(5)和内定子(6)；外转子壳(1A)的底部设有A开口(104)，外转子壳(1A)的顶部设有套筒(105)，外转子壳(1A)的中心为A空腔(103)，外转子壳(1A)在纬线方向上均匀开有用于放置外磁极(1B)的A通孔101；所述的A开口(104)用于外定子(2)通过；所述的套筒(105)用于实现外转子(1)与内转子(5)的套接；所述的A空腔(103)用于放置外定子(2)；内转子壳(5A)的底部设有C开口(504)，内转子壳(5A)的顶部设有输出杆(505)，输出杆(505)的中心开有D通孔(502)，内转子壳(5A)的中心为C空腔(503)，内转子壳(5A)的纬线方向上均匀开有用于放置内磁极(5B)的C通孔(501)；所述的C开口(504)用于内定子(6)通过；所述的输出杆(505)用于实现球电机的驱动力输出；所述的C空腔(503)用于放置内定子(6)；所述的D通孔(502)用于放置球轴承(3)的轴杆(301)；外定子壳(2A)的顶部设有B开口(204)，外定子壳(2A)的底部设有B通孔(202)，外定子壳(2A)的中心为B空腔(203)，外定子壳(2A)的外定子A纬线(20)上均匀开有用于放置A外线圈磁极(2B)的A盲孔(201)，外定子壳(2A)的外定子B纬线(21)上均匀开有用于放置B外线圈磁极(2C)的B盲孔(205)；所述的B开口(204)用于内转子(5)通过；所述的B空腔(203)用于放置内转子(5)；所述的B通孔(202)用于内定子(6)的连接杆(601)穿过；内定子壳(6A)的顶部设有D开口(604)，内定子壳(6A)的底部设有连接杆(602)，内定子壳(6A)的中心为D空腔(603)，所述D空腔(603)内设有用于安装球轴承(3)的平面台(602)，内定子壳(6A)的内定子A纬线(60)上均匀开有用于放置A内线圈磁极(6B)的C盲孔(601)，内定子壳(6A)的内定子B纬线(61)上均匀开有用于放置B内线圈磁极(6C)的D盲孔(605)；所述的D开口(604)用于球轴承(3)通过；所述的D空腔(603)用于放置球轴承(3)；所述的连接杆(602)安装在基座(4)的通孔(401)内；外转子(1)的外转子壳(1A)上安装有多个外磁极(1B)，所述的外磁极(1B)均匀分布在外转子纬线(10)上，所述外转子纬线(10)上设置外磁极(1B)的个数满足β＝n/360，n表示设置磁极的个数，β表示磁极轴线夹角，单位°；内转子(5)的内转子壳(5A)上安装有多个内磁极(5B)，所述的内磁极(5B)均匀分布在内转子纬线(50)上，所述内转子纬线(50)上设置内磁极(5B)的个数满足β＝n/360，n表示设置磁极的个数，β表示磁极轴线夹角，单位°；外磁极(1B)与内磁极(5B)的结构相同；外定子(2)的外定子壳(2A)上安装有多个A外线圈磁极(2B)、多个B外线圈磁极(2C)；所述的A外线圈磁极(2B)均匀分布在外定子A纬线(20)上，所述的B外线圈磁极(2C)均匀分布在外定子B纬线(21)上；所述外定子A纬线(20)上设置A外线圈磁极(2B)的个数满足θ＝m/360，m表示设置线圈磁极的个数，θ表示线圈磁极轴线夹角，单位°；所述外定子B纬线(21)上设置B外线圈磁极(2C)的个数满足θ＝m/360，m表示设置线圈磁极的个数，θ表示线圈磁极轴线夹角，单位°；内定子(6)的内定子壳(6A)上安装有多个A内线圈磁极(6B)、多个B内线圈磁极(6C)，所述的A内线圈磁极(6B)均匀分布在内定子A纬线(60)上，所述的B内线圈磁极(6C)均匀分布在内定子B纬线(61)上；所述内定子A纬线(60)上设置A内线圈磁极(6B)的个数满足θ＝m/360，m表示设置线圈磁极的个数，θ表示线圈磁极轴线夹角，单位°；所述内定子B纬线(61)上设置B内线圈磁极(6C)的个数满足θ＝m/360，m表示设置线圈磁极的个数，θ表示线圈磁极轴线夹角，单位°；A外线圈磁极(2B)、B外线圈磁极(2C)、A内线圈磁极(6B)、和B内线圈磁极(6C)的结构相同。