[发明专利]一种球形万向电动机

说明书

本发明公开了一种球形万向电动机，包括：球形转子以及定子外壳，球形转子设置在定子外壳中，定子外壳与球形转子通过磁性吸引连接且与球形转子的球体表面形成磁间隙，球形转子可在定子外壳中万向转动；球形转子的球体表面划分为相间排列的正磁极区和负磁极区；定子外壳内侧设置有多个定子线圈，多个定子线圈通电条件下产生定子磁极；同等弧度下，定子外壳的定子磁极数量大于球形转子的转子磁极数量。本发明的球形万向电动机能够多角度自由无限制的转动，结构简单、使用方便，适合推广应用。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种球形万向电动机。

背景技术

目前，空间内多维运动设备广泛发展，为了实现多角度自由运动，通常需要多个电动机相互配合并辅以机械传动机构的助力才能实现空间内的多维自由运动。这种多维运动的系统的运行效率低、使用体积大、动能转化率低、控制程序繁复而且反应慢。为了提高空间内多维运动的效率，球形电机的发展成为了本领域人员的积极研究方向。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种球形万向电动机，能够多角度自由万向转动。

根据本发明的一个方面，提供了一种球形万向电动机，包括：球形转子以及定子外壳，球形转子设置在定子外壳中，定子外壳与球形转子通过磁性吸引连接且与球形转子的球体表面形成磁间隙，球形转子可在定子外壳中万向转动；球形转子的球体表面划分为相间排列的正磁极区和负磁极区；定子外壳内侧设置有多个定子线圈，多个定子线圈通电条件下产生定子磁极；同等弧度下，定子外壳的定子磁极数量大于球形转子的转子磁极数量。

可选择地，多个定子线圈与控制电路连接，任意一个定子线圈可被控制电路选择作为激励线圈或测量线圈；测量线圈依次遍历全部激励线圈以获取球形转子转动引起的激励线圈间的相位角度的变化并反馈给控制电路；控制电路根据激励线圈间相位角度的变化切换激励线圈的激励电流的通电状态，激励线圈在激励电流的作用下产生定子磁极对球形转子产生推力和吸力。

可选择地，球形转子的正磁极区为正极磁铁或产生正极磁极的线圈，负磁极区为负极磁铁或产生负极磁极的线圈。

可选择地，正磁极区、负磁极区为形状相同的多边形；任一磁极区与相邻的多个磁极区的磁极不同相。

可选择地，定子外壳为球形壳体或半球形壳体，定子外壳为半球形壳体时，定子外壳内腔的深度大于球形转子的半径。

可选择地，定子外壳包括定子动力部和承重部，定子动力部为罩在球形转子上的弧面凹槽，定子线圈设置在定子动力部内侧，定子动力部与球形转子的球体表面形成磁间隙；承重部套设在球形转子的圆周外侧与球形转子表面接触。

可选择地，定子外壳还包括设置于定子动力部和承重部之间的自清洁润滑部，自清洁润滑部上设置有若干开口。

可选择地，定子外壳还包括设置于定子动力部和承重部之间的检测部，检测部内侧设置有若干声传感器和若干光传感器，光传感器用于探测球形转子表面的光线变化，声传感器用于探测转子内部的回声。

可选择地，自清洁润滑部、检测部、承重部的内侧也设置有定子线圈。

本发明的球形万向电动机能够多角度自由无限制的转动，结构简单、使用方便，适合推广应用。

本发明的球形万向电动机的承载部与转子接触可能会产生摩擦，为此本申请将定子外壳设计为模块化定子，其中的清洁部可向转子喷涂润滑油以减少转子与定子外壳间的摩擦，有效减少球形转子磨损量，延长使用寿命。

清洁部可向球形转子喷洒清洁介质清洁球形转子以维持球形转子的运行状态，检测部实时监测球形转子的运行状态以保证球形转子的安全运行。

附图说明