[发明专利]多自由度磁悬浮电机

摘要

多自由度磁悬浮电机，属于电机技术领域。本发明将磁悬浮技术与多自由电机技术相结合，设计了一种多自由度磁悬浮电机。本发明提供了球型、圆柱型和平板型三种结构的多自由度磁悬浮电机，其中球型电机的旋转电机单元的定子、转子分别和偏转、悬浮电机单元主要由初级、次级固定连接在一起。圆柱型电机的旋转电机单元的定子、转子分别和轴向推力、悬浮电机单元的初级、次级固定连接在一起。平板型电机的双边直线电机单元的初级、次级分别和导向、悬浮电机单元的初级、次级固定连接在一起。本发明所述电机的各个自由度控制绕组相互独立、无耦合；悬浮控制与偏转控制共用一个次级，结构简单；转子采用磁悬浮方式支撑，无摩擦，高速度、寿命长。

主权项

多自由度磁悬浮电机，其特征在于所述多自由度磁悬浮电机是一种球形电机，该球形电机包括旋转电机单元以及偏转、悬浮电机单元，旋转电机单元由定子和转子构成，定子包括电枢铁心(15)和多相电枢绕组，转子包括转子轭(23)和转子永磁体(24)，所述旋转电机单元为外转子结构；偏转、悬浮电机单元包括初级和次级，初级包括偏转控制绕组、悬浮控制绕组和初级铁心(13)，次级轭(21)次级包括次级轭(21)和次级永磁体(22)，所述偏转、悬浮电机单元为外次级结构，旋转电机单元的电枢铁心(15)与偏转、悬浮电机单元的初级铁心(13)固定、连接在一起，构成整个电机的球壳形铁心，其外表面是球面；电机轴线垂直于上、下端面，所述球壳形铁心的中间段为旋转电机单元的电枢铁心(15)，在电枢铁心(15)表面沿所述球壳形铁心的纬线均匀分布固定有多个旋转电枢线圈(14)，所述多个旋转电枢线圈(14)组成旋转电枢绕组多相旋转电枢绕组，所述旋转电枢线圈(14)为矩形线圈，每个旋转电枢线圈(14)的一对有效边平行于球壳形铁心的经线；偏转控制绕组是由多个偏转线圈(12)组成的多相偏转电枢绕组，多个偏转线圈(12)分成两组，对称分布在旋转电枢绕组的上下两侧，并固定于偏转、悬浮电机单元的初级铁心(13)固定铁心上，位于同一侧的多个偏转线圈(12)位于同一个纬度上，并且均匀分布，每个偏转线圈(12)中的一对有效边与纬线平行；悬浮控制绕组是由多对磁悬浮控制线圈组成的，所述多对磁悬浮控制线圈分成两组对称分布在旋转电枢绕组的上下两侧，并固定于偏转、悬浮电机单元的初级铁心(13)固定铁心上，每对磁悬浮控制线圈中的两个磁悬浮控制线圈(11)沿经线方向排列，并且所述两个磁悬浮控制线圈(11)串联联结，位于同一侧的多对磁悬浮控制线圈沿纬线方向均匀分布，并且与多个偏转线圈(12)相间排列，每个磁悬浮控制线圈(11)中的一对有效边与纬线平行；旋转电机单元的转子轭(23)与偏转、悬浮电机单元的次级轭(21)固定连接在一起，构成整个电机的球形转子轭(23)，旋转电机单元的多个转子永磁体(24)沿转子轭(23)最大直径的纬线均匀分布固定在转子轭(23)的内表面，所述多个转子永磁体(24)径向充磁，并且相邻的两个永磁体的极性相反；在转子永磁体(24)的上、下侧的转子轭(23)的内表面上固定有偏转、悬浮电机单元的次级永磁体(22)，所述偏转、悬浮电机单元的次级永磁体(22)由四个球面环状永磁体(22)组成，该四个球面环状永磁体(22)分成两组，对称分布在转子永磁体(24)的上下两侧，所有球面环状永磁体(22)径向充磁，位于同一侧的两个球面环状永磁体(22)充磁方向相反，并且靠近所述转子永磁体(24)的球面环状永磁体(22)的充磁方向为由内向外。