CN110474517B - 一种转子及悬浮转子电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种转子，包括多个配置在第一球面上的磁体阵列，每个所述磁体阵列至少包括第一磁体和第二磁体；所述第一磁体上任意位置的磁化方向均指向第一球面的球心、所述第二磁体上任意位置的磁化方向均背离第一球面的球心；同一个所述磁体阵列内的所述第一磁体和所述第二磁体分别沿着两个第一球面上的互不相交的圆弧线延伸；相邻两个所述磁体阵列的磁体在第一球面上的延伸圆弧线相交。本发明能提高磁体阵列在第一球面上的利用率，提供的输出力大、转子转动平稳。本发明用于悬浮转子电机。
Description
技术领域
本发明涉及电机领域，特别涉及一种转子及悬浮转子电机。
背景技术
目前，电机驱动技术中所研究的基本都是一维或者二维的运动，比如：一维的直线电机、一维的旋转电机、二维的平面直线电机等，很多时候电机的运动不能直接运用于机器零件，以实现特定的运动。当将电机产生的动力传输给其它执行机构的时候需要加入一些传动机构，传动机构的加入降低了机器整体的可靠性，增加了能量损耗，不利于机器的运转。同时，一维或者二维运动的电机不能单独实现复杂的运动。例如，在发动机前置后轮驱动的汽车上，汽油机产生的动力需要经过传动轴将汽车前端的动力传输给后桥，然后经过差速器传给后轮，车才能启动，这些环节任意一个出现问题汽车就无法行驶。当汽车转向的时候发动机提供的动力不能直接在车轮上实现转动，需要转向机构实现。并且汽车转向时，转动的角度有限，无法实现360度行进。
在一些机器人的关节上使用的电机往往只能实现一个自由度的运动，如果要实现复杂运动，那么则需要多个电机，这样是机器人重量加大，结构臃肿，大大降低了机器人的灵活性。
因此一种多自由度的悬浮转子电机被提出来，以替代相关领域的一维或者二维电机。
转子上的磁极需要做相互的隔离，这样就大大降低了空间利用率，导致现有的悬浮转子电机输出力较小，也会导致转子的转动不平稳。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种转子及悬浮转子电机，它能解决上述若干个问题中至少一个技术问题的。
本发明解决其技术问题的解决方案是：
一种转子，包括多个配置在第一球面上的磁体阵列，每个所述磁体阵列至少包括第一磁体和第二磁体；
所述第一磁体上任意位置的磁化方向均指向第一球面的球心、所述第二磁体上任意位置的磁化方向均背离第一球面的球心；
同一个所述磁体阵列内的所述第一磁体和所述第二磁体分别沿着两个第一球面上的互不相交的圆弧线延伸；
相邻两个所述磁体阵列的磁体在第一球面上的延伸圆弧线相交。
作为上述方案的进一步改进，相邻的磁体阵列相互紧贴，多个磁体阵列全覆盖在第一球面上。
作为上述方案的进一步改进，所述磁体阵列还包括多个第三磁体，同一个所述磁体阵列内的所述第一磁体、第二磁体和第三磁体(3)分别沿着三个第一球面上的互不相交的圆弧线延伸；相邻两个第三磁体被第一磁体或第二磁体隔开，所述第三磁体的磁化方向从第二磁体指向第一磁体。
作为上述方案的进一步改进，还包括连接芯，多个所述磁体阵列均固定连接在连接芯上。
作为上述方案的进一步改进，所述磁体阵列的数量为n，n的取值为4或6或8或12或20，所有的磁体阵列的形状均相同。
作为上述方案的进一步改进，包括6个所述磁体阵列，所有磁体阵列的形状均相同，所述磁体阵列具有对称面，每个磁体基于对称面结构对称，所述对称面穿过第一球面的球心，相邻两个所述磁体阵列的对称面相互垂直。
作为上述方案的进一步改进，在第一球面上相对的两个磁体阵列以第一球面的球心为中心呈中心对称。
一种悬浮转子电机，包括所述的转子，还包括定子，所述的转子设置在定子内，所述的定子包括若干个电磁线圈，所述若干个电磁线圈均布于第二球面上，相邻两个电磁线圈在第二球面上之间的跨角小于相邻两个磁体阵列在第一球面上之间的跨角。
作为上述方案的进一步改进，所述电磁线圈为空心线圈或带芯线圈，所有的电磁线圈半包围或全包围所述的转子。
作为上述方案的进一步改进，所述的第二球面与第一球面同心，相邻的两个所述电磁线圈相互固定。
本发明的有益效果是：本发明能提高磁体阵列在第一球面上的利用率，提供的输出力大、转子转动平稳。本发明用于悬浮转子电机。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明悬浮转子电机的一个实施例的结构示意图；
图2是图1中的悬浮转子电机的转子的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1和图2，这是本发明的悬浮转子电机的实施例，具体地：
一种悬浮转子电机，包括转子，还包括定子，所述的转子设置在定子内，所述的定子包括若干个电磁线圈5，所述若干个电磁线圈5均布于第二球面上，相邻两个电磁线圈5之间的夹角小于相邻两个磁极阵列之间的夹角，即是相邻两个电磁线圈5在第二球面上之间的跨角小于相邻两个磁体阵列在第一球面上之间的跨角。所述电磁线圈5为空心线圈，所有的电磁线圈5半包围或全包围所述的转子。利用转子和定子的励磁磁场之间的“同性磁极相斥，异性磁极相吸”的原理，使转子悬浮于定子内，避免了转子和定子之间的接触，并且可改变定子的其中某个或多个电磁线圈5的电流，转子上的在磁体阵列在第一球面的切向方向产生推力，从而带动转子绕与该第一球面某一穿过球心的直径转动，故可通过在转子上设置摄像头或红外感应器或雷达，来实现对物体进行跟踪。所述转子包括六个磁极阵列，所有的磁极阵列整体形状相同，每个磁极阵列均包括第一磁体1、第二磁体2；所述第一磁体1上任意位置的磁化方向均指向第一球面的球心、所述第二磁体2上任意位置的磁化方向均背离第一球面的球心；同一个所述磁体阵列内的所述第一磁体1和所述第二磁体2分别沿着两个第一球面上的互不相交的圆弧线延伸；相邻两个所述磁体阵列的磁体在第一球面上的延伸圆弧线相交，具体如图2所示。当然，每个磁体阵列的第一磁体1、第二磁体2极性的朝向可根据实际使用要求进行合理的设置。本实施例能最大限度地利用第一球面上的区域，提供的输出力大、转子转动平稳。
使用时，所有的电磁线圈5通电，让转子悬浮，并尽量让第一球面与第二球面共心，然后通过控制部分或全部的电磁线圈5的电流来让转子实现转动。
所有的磁极阵列均相对固定。
相邻的两个电磁线圈5可用胶固定或用连接架固定。
本实施例中，包括六个磁体阵列，所有磁体阵列的形状均相同，磁体阵列具有对称面，每个磁体基于对称面结构对称，对称面穿过第一球面的球心，相邻两个磁体阵列的对称面相互垂直，并且在第一球面上相对的两个磁体阵列以第一球面的球心为中心呈中心对称。就磁体阵列的极性来说，相对的两个磁极阵列的第一磁体1、第二磁体2呈中心对称设置，对称中心为第一球面的球心。这样在驱动转子的时候，能保证转子的转动灵敏、输出力大、干扰小、控制系统运算较为简单。
为了便于对所有的磁极阵列进行连接，本实施例还包括连接芯4，这样便于固定磁极阵列，同时便于所有磁极阵列的相对定位。
相邻的磁极阵列紧贴设置，多个磁体阵列全覆盖在第一球面上，这样能让整个第一球面的面积都能利用到，让本实施例的输出力大、效率高。
为了让磁极阵列能产生较大的磁场第一磁体1或第二磁体2中的如图2所示，其中一个的两侧均设有第三磁体3，同一个所述磁体阵列内的所述第一磁体1、第二磁体2和第三磁体3分别沿着三个第一球面上的互不相交的圆弧线延伸；相邻两个第三磁体3被第一磁体1或第二磁体2隔开，所述第三磁体3的磁化方向从第二磁体2指向第一磁体1。
当然，也可以让第一磁体1或第二磁体2中至少有一个的两侧均设有气隙，相当于图2中的第三磁体全部去除，这可由本领域技术人员根据实际情况进行选择。
本实施例的第一磁体1、第二磁体2和第三磁体3的形状只有三种，便于加工、未磁化前的部件可进行统一生产，然后对应地按需要进行磁化，有利于减少周转库存。
第一磁体1、第二磁体2和第三磁体3、连接芯4均可用胶水来实现相互之间的固定连接。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种转子，包括多个配置在第一球面上的磁体阵列，每个所述磁体阵列至少包括第一磁体(1)和第二磁体(2)；
所述第一磁体(1)上任意位置的磁化方向均指向第一球面的球心、所述第二磁体(2)上任意位置的磁化方向均背离第一球面的球心；其特征在于：同一个所述磁体阵列内的所述第一磁体(1)和所述第二磁体(2)分别沿着两个第一球面上的互不相交的圆弧线延伸；相邻两个所述磁体阵列的磁体在第一球面上的延伸圆弧线相交。
2.根据权利要求1所述的一种转子，其特征在于：相邻的磁体阵列相互紧贴，多个磁体阵列全覆盖在第一球面上。
3.根据权利要求1所述的一种转子，其特征在于：所述磁体阵列还包括多个第三磁体(3)，同一个所述磁体阵列内的所述第一磁体(1)、第二磁体(2)和第三磁体(3)分别沿着三个第一球面上的互不相交的圆弧线延伸；相邻两个第三磁体(3)被第一磁体(1)或第二磁体(2)隔开，所述第三磁体(3)的磁化方向从第二磁体(2)指向第一磁体(1)。
4.根据权利要求1所述的一种转子，其特征在于：还包括连接芯，多个所述磁体阵列均固定连接在连接芯(4)上。
5.根据权利要求1所述的一种转子，其特征在于：所述磁体阵列的数量为n，n的取值为4或6或8或12或20，所有的磁体阵列的形状均相同。
6.根据权利要求1所述的一种转子，其特征在于：包括6个所述磁体阵列，所有磁体阵列的形状均相同，所述磁体阵列具有对称面，每个磁体基于对称面结构对称，所述对称面穿过第一球面的球心，相邻两个所述磁体阵列的对称面相互垂直。
7.根据权利要求1所述的一种转子，其特征在于：包括6个所述磁体阵列，所有磁体阵列的形状均相同，在第一球面上相对的两个磁体阵列以第一球面的球心为中心呈中心对称。
8.一种悬浮转子电机，其特征在于：包括如权利要求1至7中任意一项所述的转子，还包括定子，所述的转子设置在定子内，所述的定子包括若干个电磁线圈(5)，所述若干个电磁线圈(5)均布于第二球面上，相邻两个电磁线圈(5)在第二球面上之间的跨角小于相邻两个磁体阵列在第一球面上之间的跨角。
9.根据权利要求8所述的一种悬浮转子电机，其特征在于：所述电磁线圈(5)为空心线圈或带芯线圈，所有的电磁线圈(5)半包围或全包围所述的转子。
10.根据权利要求8所述的一种悬浮转子电机，其特征在于：所述的第二球面与第一球面同心，相邻的两个所述电磁线圈(5)相互固定。
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