[发明专利]一种具有位置自锁功能的正弦波供电双自由度螺旋电机

说明书

本发明公开了一种具有位置自锁功能的正弦波供电双自由度螺旋电机，包括定子铁心、电枢绕组、动子不导磁基座、动子导磁铁心和转轴，所述定子铁心的内壁设有若干凸台单元，每组凸台单元包含沿定子铁心内壁轴向均布的凸台，在凸台上设有电枢绕组，每组电枢绕组与一个开关连接，所述动子导磁铁心位于动子不导磁基座上，转轴位于动子不导磁基座上，动子不导磁基座、动子导磁铁心和转轴共同构成动子。本发明的一种具有位置自锁功能的正弦波供电双自由度螺旋电机，巧妙的结合了轴向磁场同步磁阻电机和开关磁阻电机的特点，动子导磁铁心由硅钢片轴线压叠而成，因此动子铁心内的旋转运动磁路和直线运动磁路均不存在磁障，电机出力大、效率高。

技术领域

本发明涉及具有位置自锁功能的正弦波供电双自由度螺旋电机，属于电机领域。

背景技术

旋转直线电机在现今的生活中应用广泛，尤其是在工业控制、机床、机器人、钻孔、螺纹加工、办公自动化、定位系统、柔性制造和装配系统以及航空航天等领域，起到了举足轻重的作用。现今的旋转直线电机通常需要通过多台电机和机械转换机构来实现，但这种实现方式会导致电机系统的体积大、重量高。这种电机系统制作工艺繁琐，造价较高，效率较低；运行过程复杂，运动精度较低。如何设计一种简单轻便的能实现旋转运动和直线运动两个自由度的高精度高效率高性能的新型电机已成为目前亟待解决的问题。

已有的旋转直线电机可以分为三种类型，第一种是动子外表面贴有“棋盘”式永磁体的结构，动子旋转和直线运动都与同步电机类似，这类电机的优点在于可以使用正弦波供电，但是产生旋转运动的磁路和直线运动的磁路相互耦合，动子在轴线方向的位置需要借助外部机械结构锁定；第二种是开关磁阻型的旋转-直线电机，这里电机的动子分布有“棋盘”式的凸起，这类电机的优点是轴向的动子位置可以自锁，但是无法采用正弦波供电，且转矩脉动非常大；第三种是将定子电枢线圈或是动子磁极按照螺线排布，这种电机的优点是结构直观，控制方式简单，缺点是电机结构复杂，加工难度高，且旋转运动和直线运动相互耦合，动子仅能做螺旋运动。此外，以上三种电机有另外一个共同的缺点，就是为提高电机效率，动子铁心仅能采用径向叠片压叠而成，这使得动子铁心在轴向上存在磁障，磁阻很大，限制了电机的直线力和效率。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种具有位置自锁功能的正弦波供电双自由度螺旋电机，巧妙的结合了轴向磁场同步磁阻电机和开关磁阻电机的特点，因此动子铁心内的旋转运动磁路和直线运动磁路均不存在磁障，电机出力大、效率高。

技术方案：为实现上述目的，本发明的具有位置自锁功能的正弦波供电双自由度螺旋电机，包括定子铁心、电枢绕组、动子不导磁基座、动子导磁铁心和转轴，所述定子铁心的内壁设有若干凸台单元，每组凸台单元包含沿定子铁心内壁轴向均布的凸台，在凸台上设有电枢绕组，每组电枢绕组与一个开关连接，所述动子导磁铁心位于动子不导磁基座上，转轴位于动子不导磁基座上，动子不导磁基座、动子导磁铁心和转轴共同构成动子。

作为优选，所述定子铁心由定子功率铁心和定子环形铁心组成，定子功率铁心和定子环形铁心沿轴向交替分布，凸台位于定子功率铁心的内壁上。

作为优选，所述动子导磁铁心由硅钢片压叠而成

作为优选，所述动子导磁铁心由整块导磁材料构成。

作为优选，所述动子不导磁基座的材料为铝、铜、树脂或陶瓷。

作为优选，所述电枢绕组为集中式绕组或分布式绕组。

作为优选，所述电枢绕组为三相绕组或多相绕组。

作为优选，所述动子的外壁设有若干圈圆环凸起。

所述动子导磁铁心为2层、或3层或4层结构；所述动子导磁铁心的边缘为直线或弧线结构。

在本发明中，电机采用正弦波供电，具有轴线位置自锁功能，动子铁心由轴向叠片构成，动子内旋转运动磁路和直线运动磁路均不存在磁障。