磁悬浮球形感应电机

摘要

磁悬浮球形感应电机，属于机电一体化领域，主要包括转动臂、球形转子、定子、电磁铁铁芯、尼龙缓冲圈、壳体、检测控制系统和其他辅助零件。球形转子包括两个部分，是由两个半球形转子构成。定子部分是由五个单独的定子共同构成，定子由定子铁芯和定子绕组构成，定子所构成的内球面与转子的外球面之间存在一定气隙。转动臂连接转子从未放置电磁铁的相反一侧伸向外端，尼龙缓冲圈、电磁铁铁芯构成夹持机构。基座上设有DSP数字控制器、驱动电路、逆变器、整流稳压电路、传感器、信号处理电路的控制系统，在球形转子中心空隙中设有由蓝牙MPU6050组成的检测系统。本结构合理简单，紧凑，实现无摩擦，无磨损，无线发射接收数据，动态性能好，响应速度快。

主权项

一种磁悬浮球形感应电机，包括支撑电机的基座(8)、置于基座上的壳体(6)、转动臂(10)、置于壳体内的转子和定子，其特征是，所述转子是由两个半球形转子连接而成的空心的球形转子，球形转子的空心内部中心设有检测模块(18)，球形转子的顶部开有一个放置转动臂的通孔，转动臂与球形转子固定为一体，并通过该通孔伸向外端；所述基座上设有控制模块，检测模块与控制模块之间数据传输采用的是蓝牙无线发射和接收；所述球形转子的外表面开设有若干连续并交叉的转子沟槽，转子沟槽的交叉点处设有通向球形转子球心的转子通孔，在转子沟槽和转子通孔内放置有导线构成的转子绕组或电枢绕组，转子绕组通路为封闭回路，并在球形转子的空心内球面交汇短接；所述定子由五个分开的独立定子组成，分别置于球形转子的前、后、左、右和下侧，并构成内球面，该内球面与球形转子外球面之间同心且存在气隙；每个独立定子通过轴套与壳体连接，独立定子安装在相应的轴套中，该独立定子包括定子铁芯(17)、定子绕组(12)，定子铁芯内圆周壁上开有均匀分布的槽，用于放置定子绕组，定子绕组由若干线圈连接而成，每个线圈的两个有效边分别放在两个槽内；所述定子设有三相四极绕组或是多相通电线圈电阻，以实现对球形转子的径向稳定悬浮和三个旋转自由度方向的驱动；所述壳体的前、后、左、右和下侧面上都设有一组夹持机构，夹持机构由尼龙缓冲圈(14)、弹簧(13)、电磁铁铁芯(1)构成；尼龙缓冲圈置于定子铁芯的中心，并在定子铁芯的内侧一端用弹簧卡固，电磁铁铁芯伸入尼龙缓冲圈中心；电机不工作时，夹持机构在弹簧力的作用下处于夹持状态，电机工作时，夹持机构在电磁力作用下处于松开状态。