[实用新型]一种相组集中绕线聚磁式旋转直线电机

说明书

本实用新型提供了一种相组集中绕线聚磁式旋转直线电机，从内到外依次包括同轴心设置的内定子、电机动子、外定子和电机外壳，所述电机动子为空心圆柱体，所述电机动子的一端连接电机的输出轴，所述电机动子与所述电机输出轴同轴心；所述内定子位于电机动子的空心处，上有内定子线圈绕组，用于驱动所述电机的旋转运动；所述外定子位于电机动子外，上有外定子线圈绕组，用于驱动所述电机的直线运动；具有永磁体用量少、结构简单、气隙磁密高、直线运动与旋转运动相互影响小的优点。

技术领域

本实用新型属于电机设计制造领域，具体涉及一种相组集中绕线聚磁式旋转直线电机。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在目前的控制领域中，随着控制要求的提高和运动形式的多样化，对多自由度电机的电机需求也在日益增加。为了解决这些问题，越来越多的国内外学者开始了对多自由度电机的研究，提出了各种多自由度电机拓扑结构。与多台单自由度电机组合机构相比，多自由度电机系统具有结构紧凑、材料利用率高、总重量轻、控制方式灵活、伺服精度高、动态响应快、推力密度大、转矩密度高和可实现多自由度运动等优点。

旋转-直线电机可以输出旋转、直线和螺旋运动。通过旋转-直线电机可以代替两台传统的电机及相应的机械传动装置，可以减少系统的部件，提升效率、可靠性和动态性能，并且降低了制造和维护费用。但是目前大部分旋转-直线电机追求高性能的同时不可避免的造成了复杂结构和控制方法的复杂，因此现在的旋转-直线电机结构和性能有待优化。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提出了一种相组集中绕线聚磁式旋转直线电机，本实用新型结构简单，能够降低永磁体使用量，降低转矩脉动，提升功率密度，提高电机的工作性能，简化加工工艺，提高电机的可靠性。

根据一些实施例，本实用新型采用如下技术方案：

一种相组集中绕线聚磁式旋转直线电机，从内到外依次包括同轴心设置的内定子、电机动子、外定子和电机外壳，所述电机动子为空心圆柱体，所述电机动子的一端连接电机的输出轴，所述电机动子与所述电机输出轴同轴心；

所述内定子位于电机动子的空心处，上有内定子线圈绕组，用于驱动所述电机的旋转运动；所述外定子位于电机动子外，上有外定子线圈绕组，用于驱动所述电机的直线运动。

作为可选择的实施方式，所述电机动子包括至少三层，内层为圆周方向的聚磁式结构，与内定子相互作用做圆周运动；所述电机动子的中层为导磁材料，电机动子的外层为轴向聚磁式结构，与外定子相互作用做轴向直线运动。

作为进一步的限定，所述电机动子内层，在圆周方向上永磁体和导磁材料交替排列，其形状为条形结构，永磁体充磁方向为圆周方向，且相邻两块永磁体充磁方向相反，进而实现磁通聚合效果。

作为进一步的限定，所述电机动子外层，轴向上永磁体和导磁材料交替排列，永磁体形状为圆环形，永磁体充磁方向为直线运动方向，且相邻两块永磁体充磁方向相反，进而实现磁通聚合效果。

作为进一步的限定，所述电机内定子圆周方向设置有多个齿，内定子齿采用组合设计，称之为一个相组；在相组内，内定子的槽宽和齿宽相同，均为90电角度；不同相组之间的槽宽为150电角度。

作为进一步的限定，所述电机内定子圆周方向排列的绕组采用集中绕组设计，且相邻的两套绕组线圈极性相反。

作为进一步的限定，所述电机内定子圆周方向排列的绕组呈三相对称分布。

作为进一步的限定，所述外定子为圆筒形结构，外定子分为内外两层结构，外层齿槽轴向排列，采用组合设计，称之为一个相组；在相组内，外定子的槽宽和齿宽相等，均为90度电角度；不同相组之间的槽宽为150电角度；