一种永磁球形电机转子支撑结构制造技术

本发明专利技术公开了一种永磁球形电机转子支撑结构，该支撑结构包括底面支撑柱，侧面支撑柱组，赤道面支撑柱组，定子下壳体；所述赤道面支撑柱组包括5个相同的赤道面支撑柱，安装在定子下壳体赤道面的指定位置；所述侧面支撑柱组包括5个相同的侧面支撑柱，安装在定子下壳体侧面的指定位置；所述底面支撑柱结构与侧面支撑柱相同，安装在定子下壳体底面中心点；所述定子下壳体在指定安装支撑柱的位置留有安装孔。本发明专利技术中赤道面支撑柱可以防止转子高速运动产生侧歪，同时赤道面支撑柱头部采用带弹簧的球头柱塞，抑制转子运动时产生的抖动，并减小支撑柱与转子体的接触面积，进而减小摩擦力；一个或多个支撑柱结构损坏后仍能支撑转子正常工作，可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁球形电机转子支撑结构
本专利技术涉及球形电机的
，具体涉及一种永磁球形电机转子支撑结构。
技术介绍
随着工业制造业的快速发展以及人力成本的急剧上升，机器人、机械臂、全景摄像头等可以在多维空间内实现高精密伺服运动装置得到了广泛需要和应用。为了实现多自由度运动通常采用多台单自由度电机结合机械传动机构相互配合，导致系统体积和重量增加、机械可靠性降低、动态性能较差。因此，国内外的研究学者提出了一种可实现多自由度运动的球形电机，其中永磁球形电机以其结构简单、体积小、重量轻等优点受到较多关注。永磁球形电机转子多为球形结构，定子为球壳结构。永磁体和通电绕组按照一定规律分布在转子球体和定子球壳上。转子球体和定子球壳之间需要保持一定距离，并且转子体必须能够在定子球壳里自由运动，这为转子体的支撑结构设计带来了难度。例如：1.在定子球壳底端中心位置安装一个万向球；2.在定子球壳底端侧安装组成圆环形的若干万向球或圆凸面支撑柱；3.转子体设计为半球状，并掏空内部。定子球壳底端安装支撑柱，支撑柱顶端通过万向节与转子体联结。存在的缺陷在于：1.只在定子球壳底端中心位置安装一个万向球的结构稳定性差，当转子运动时非常容易造成转子体的侧歪，与定子球壳相撞。不仅影响转子体正常运动，还会造成电机损坏；2.在定子球壳底端侧安装组成圆环形的若干万向球同样有稳定性差的缺点，而使用圆凸面支撑柱会造成摩擦力过大，造成输出力矩过小；3.将转子体设计为半球形会牺牲永磁体数量以及排布完整性，影响输出力矩以及转子体的运动范围和精度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题为：1)减小转子体运动时和支撑结构之间产生的摩擦力；2)提高转子体运动的稳定性；3)不会影响转子体结构。本专利技术采用的技术方案为：一种永磁球形电机转子支撑结构，该支撑结构包括底面支撑柱，侧面支撑柱组，赤道面支撑柱组，定子下壳体；所述赤道面支撑柱组包括5个相同的赤道面支撑柱，安装在定子下壳体赤道面的指定位置；所述侧面支撑柱组包括5个相同的侧面支撑柱，安装在定子下壳体侧面的指定位置；所述底面支撑柱结构与侧面支撑柱相同，安装在定子下壳体底面中心点；所述定子下壳体在指定安装支撑柱的位置留有安装孔。其中，所述赤道面支撑柱由长转子顶杆和带弹簧的球头柱塞组成，球头柱塞通过粘合剂嵌入长转子顶杆的头部；所述长转子顶杆中间部分为带有外螺纹的圆柱体，用于和定子下壳体通过螺纹联结；所述长转子顶杆尾部为方形杆；其中，所述侧面支撑柱由短转子顶杆和带杆万向球组成。所述短转子顶杆头部有螺纹安装孔，带杆万向球和短转子顶杆通过螺纹联结。所述短转子顶杆中部部为带有外螺纹的圆柱体，用于和定子下壳体通过螺纹联结，并通过垫片和螺栓锁紧；所述长转子顶杆尾部为方形杆；其中，所述定子下壳体与转子球同心安装；其中，所述定子下壳体的赤道面圆周上均匀设有与赤道面支撑柱配合的螺纹安装孔，每个螺纹安装孔间隔角度为72度；其中，所述定子下壳体上，与赤道面平行的截面圆周上均匀设有与侧面支撑柱配合的螺纹安装孔，每个螺纹安装孔间隔角度为72度；所述截面圆周上任意一点与球心的连线与转子球中心轴夹角为35度；其中，所述定子下壳体底面与转子球中心轴交点处设有与底面支撑柱配合的螺纹安装孔。本专利技术一种永磁球形电机转子支撑结构，具有以下优点：1.本专利技术中侧面支撑柱组和底面支撑柱采用万向球结构，将滑动摩擦转变为滚动摩擦，有效降低转子球运动时和支撑结构之间产生的摩擦力；2.本专利技术中赤道面支撑柱可以防止转子高速运动产生侧歪，同时赤道面支撑柱头部采用带弹簧的球头柱塞，抑制转子运动时产生的抖动，并减小支撑柱与转子体的接触面积，进而减小摩擦力；3.本专利技术采用5个赤道面支撑柱为一组，5个侧面支撑柱为一组，在其中一个或多个支撑柱结构损坏后仍能支撑转子正常工作，可靠性高。附图说明图1为各支撑柱分布示意图；图2为定子下壳体安装孔示意图；图3为赤道面支撑柱示意图；图4为侧面及底面支撑柱示意图；图5定子下壳体与转子球安装示意图；图中：1为底面支撑柱，2为定子下壳体，3为转子球，1a为第一赤道面支撑柱，1b为第二赤道面支撑柱，1c为第三赤道面支撑柱，1d为第四赤道面支撑柱，1e为第五赤道面支撑柱，2-1为定子下壳体底面中心安装孔，2-1a为第一安装孔，2-1b为第二安装孔，2-1c为第三安装孔，2-1d为第四安装孔，2-1e为第五安装孔，2a为第一侧面支撑柱，2b为第二侧面支撑柱，2c为第三侧面支撑柱，2d为第四侧面支撑柱，2e为第五侧面支撑柱，2-2a为第六安装孔，2-2b为第七安装孔，2-2c为第八安装孔，2-2d为第九安装孔，2-2e为第十安装孔，i-a为长转子顶杆，i-b为带弹簧的球头柱塞，i-a1为长转子顶杆中间部分，i-a2为长转子顶杆尾部，ii-a为短转子顶杆，ii-b为带杆万向球，ii-a1为短转子顶杆头部，ii-a2为短转子顶杆中部，ii-c为垫片，ii-d为螺栓锁紧，ii-a3为长转子顶杆尾部。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。参照图1至图4，一种永磁球形电机转子支撑结构，其特征在于该支撑结构包括赤道面支撑柱组，侧面支撑柱组，底面支撑柱1，定子下壳体2。所述赤道面支撑柱组包括5个相同的赤道面支撑柱即第一赤道面支撑柱1a、第二赤道面支撑柱1b、第三赤道面支撑柱1c、第四赤道面支撑柱1d、第五赤道面支撑柱1e，安装在定子下壳体赤道面的第一安装孔2-1a、第二安装孔2-1b、第三安装孔2-1c、第四安装孔2-1d、第五安装孔2-1e。所述侧面支撑柱组包括5个相同的侧面支撑柱即第一侧面支撑柱2a、第二侧面支撑柱2b、第三侧面支撑柱2c、第四侧面支撑柱2d、第五侧面支撑柱2e，安装在定子下壳体侧面的指定安装孔即第六安装孔2-2a、第七安装孔2-2b、第八安装孔2-2c、第九安装孔2-2d、第十安装孔2-2e。所述底面支撑柱1结构与侧面支撑柱相同，安装在定子下壳体底面中心安装孔2-1。所述定子下壳体2在指定安装支撑柱的位置留有安装孔。对于5个赤道面支撑柱即第一赤道面支撑柱1a、第二赤道面支撑柱1b、第三赤道面支撑柱1c、第四赤道面支撑柱1d、第五赤道面支撑柱1e，下面仅描述第一赤道面支撑柱1a。所述第一赤道面支撑柱1a由长转子顶杆i-a和带弹簧的球头柱塞i-b组成，球头柱塞通过粘合剂嵌入长转子顶杆的头部。长转子顶杆中间部分i-a1为带有外螺纹的圆柱体，用于和定子下壳体通过螺纹联结。长转子顶杆尾部i-a2为方形杆。对于5个侧面支撑柱即第一侧面支撑柱2a、第二侧面支撑柱2b、第三侧面支撑柱2c、第四侧面支撑柱2d、第五侧面支撑柱2e，下面仅描述第一侧面支撑柱2a。所述第一侧面支撑柱2a由短转子顶杆ii-a和带杆万向球ii-b组成。短转子顶杆头部ii-a1有螺纹安装孔，带杆万向球和短转子顶杆通过螺纹联结。短转子顶杆中部ii-a2为带有外螺纹的圆柱体，用于和定子下壳体通过螺纹联结，并通过垫片ii-c和螺栓锁紧ii-d；长转子顶杆尾部ii-a3为方形杆；所述定子下壳体2与转子球3同心安装；所述定子下壳体2的赤道面圆周上均匀设有与赤道面支撑柱配合的螺纹安装孔，每个螺纹安装孔间隔角度为72度；所述定子下壳体2上，与赤道面平行的截面圆周上均匀设有与侧面支撑柱配合的螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁球形电机转子支撑结构，其特征在于：该支撑结构包括底面支撑柱，侧面支撑柱组，赤道面支撑柱组，定子下壳体；所述赤道面支撑柱组包括5个相同的赤道面支撑柱，安装在定子下壳体赤道面的指定位置；所述侧面支撑柱组包括5个相同的侧面支撑柱，安装在定子下壳体侧面的指定位置；所述底面支撑柱结构与侧面支撑柱相同，安装在定子下壳体底面中心点；所述定子下壳体在指定安装支撑柱的位置留有安装孔。

【技术特征摘要】
1.一种永磁球形电机转子支撑结构，其特征在于：该支撑结构包括底面支撑柱，侧面支撑柱组，赤道面支撑柱组，定子下壳体；所述赤道面支撑柱组包括5个相同的赤道面支撑柱，安装在定子下壳体赤道面的指定位置；所述侧面支撑柱组包括5个相同的侧面支撑柱，安装在定子下壳体侧面的指定位置；所述底面支撑柱结构与侧面支撑柱相同，安装在定子下壳体底面中心点；所述定子下壳体在指定安装支撑柱的位置留有安装孔。2.根据权利要求1所述的一种永磁球形电机转子支撑结构，其特征在于：所述赤道面支撑柱由长转子顶杆和带弹簧的球头柱塞组成，球头柱塞通过粘合剂嵌入长转子顶杆的头部；所述长转子顶杆中间部分为带有外螺纹的圆柱体，用于和定子下壳体通过螺纹联结；所述长转子顶杆尾部为方形杆。3.根据权利要求1或2所述的一种永磁球形电机转子支撑结构，其特征在于：所述侧面支撑柱由短转子顶杆和带杆万向球组成；所述短转子顶杆头部有螺纹安装孔，带杆万向...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国丽，文彦，王群京，过希文，付冠东，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34