本发明专利技术涉及一种磁悬浮球形电驱动执行装置，包括三个定子对、球形转子及控制器。每一定子对均包括两个定子，两个定子分别固定设置于球形转子的两侧，两个定子的形心的连线为定子对的虚拟轴线，定子对的虚拟轴线通过球形转子的球心，且三个定子对的虚拟轴线互相垂直。球形转子利用磁力作用在三个定子对构成的空间内悬浮。每一定子均包括定子绕组，控制器通过控制定子绕组的通电过程，驱动球形转子沿定子对的虚拟轴线做悬浮运动，并驱动球形转子绕定子对的虚拟轴线做旋转运动，实现球形转子的悬浮运动和旋转运动，结构简单，空间占有量小，能够减少多自由度运动执行机构的重量、体积、功耗及成本，利于仿生人及航天器的小型化及低成本运行。本运行。本运行。
【技术实现步骤摘要】
一种磁悬浮球形电驱动执行装置
[0001]本专利技术涉及多自由度运动执行机构
，特别是涉及一种磁悬浮球形电驱动执行装置。
技术介绍
[0002]传统空间多自由度运动执行机构一般由多个单自由度运动电机及一套机械传动装置构成，结构复杂，功率密度较低，空间占有量大。与单个电机相比，大大增加了系统的重量、体积及功耗，不利于多自由度运动执行机构的小型化及其在高功率密度场合的应用。
[0003]基于此，亟需一种结构简单、空间占有量小、高功率密度的新型运动执行机构。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种磁悬浮球形电驱动执行装置，结构简单、空间占有量小、功率密度高，利于多自由度运动执行机构的小型化及低成本运行，可应用于人工智能相关领域及航天器姿态控制系统等对多自由度执行机构有需求的场合及领域。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种磁悬浮球形电驱动执行装置，所述装置包括三个定子对、球形转子及控制器；
[0007]每一所述定子对均包括两个定子；两个所述定子分别固定设置于所述球形转子的两侧，且每一所述定子与所述球形转子之间均存在间隙；两个所述定子的形心的连线为所述定子对的虚拟轴线；所述定子对的虚拟轴线通过所述球形转子的球心；三个所述定子对的虚拟轴线互相垂直；
[0008]所述球形转子利用磁力作用在三个所述定子对构成的空间内悬浮；
[0009]每一所述定子均包括定子绕组；每一所述定子绕组均与所述控制器相连接；所述控制器用于通过控制所述定子绕组的通电过程，驱动所述球形转子沿所述定子对的虚拟轴线做悬浮运动，并驱动所述球形转子绕所述定子对的虚拟轴线做旋转运动。
[0010]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0011]本专利技术所提供的一种磁悬浮球形电驱动执行装置，包括三个定子对、球形转子及控制器。每一定子对均包括两个定子，两个定子分别固定设置于球形转子的两侧，且每一定子与球形转子之间均存在间隙。两个定子的形心的连线为定子对的虚拟轴线，定子对的虚拟轴线通过球形转子的球心，且三个定子对的虚拟轴线互相垂直。球形转子利用磁力作用在三个定子对构成的空间内悬浮。每一定子均包括定子绕组，控制器通过控制定子绕组的通电过程，驱动球形转子沿定子对的虚拟轴线做悬浮运动，并驱动球形转子绕定子对的虚拟轴线做旋转运动，实现球形转子的悬浮运动和旋转运动，结构简单，空间占有量小，作为一种新型球形运动执行机构，可仅通过一个球形电机便实现球形转子的多自由度旋转运动，减少多自由度运动执行机构的功耗，实现球形转子绕任意轴的自由旋转运动，利于多自由度运动执行机构的伺服控制及低成本运行。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1为本专利技术实施例1所提供的磁悬浮球形电驱动执行装置的整体结构示意图。
[0014]图2为本专利技术实施例1所提供的定子的剖面示意图。
[0015]图3为本专利技术实施例1所提供的定子的整体结构示意图。
[0016]图4为本专利技术实施例1所提供的球形转子的整体结构示意图。
[0017]图5为本专利技术实施例1所提供的球形转子的剖面示意图。
[0018]符号说明：
[0019]1‑
定子；2
‑
定子铁芯；3
‑
定子支架；4
‑
旋转绕组铁芯；5
‑
悬浮绕组铁芯；6
‑
隔磁筒；7
‑
旋转绕组；8
‑
悬浮绕组；9
‑
球形转子；10
‑
转子沟槽；11
‑
转子光滑球面；12
‑
转子外层；13
‑
转子内层；14
‑
转子位置检测传感器，15
‑
定子槽。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]本专利技术的目的是提供一种磁悬浮球形电驱动执行装置，应用于人工智能相关领域及航天器姿态控制系统中，结构简单、空间占有量小，利于多自由度运动执行机构的伺服控制及低成本运行。
[0022]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0023]实施例1：
[0024]本实施例用于提供一种磁悬浮球形电驱动执行装置，如图1所示，所述装置包括三个定子对、球形转子9及控制器；
[0025]每一定子对均包括两个定子1，两个定子1分别固定设置于球形转子9的两侧，且每一定子1与球形转子9之间均存在间隙。优选的，每一定子对中的两个定子1的形心到球形转子9球心的距离相等，且定子1与球形转子9的相对面为球面。
[0026]每一定子对中的两个定子1的形心的连线为定子对的虚拟轴线，定子对的虚拟轴线通过球形转子9的球心，且三个定子对的虚拟轴线互相垂直。即若以球形转子9的球心作为直角坐标系的原点，则三个定子对的虚拟轴线分别与X、Y、Z坐标轴重合，从而构成一个虚拟的三维直角坐标系。
[0027]球形转子9利用磁力作用在三个定子对构成的空间内悬浮。
[0028]每一定子1均包括定子绕组，每一定子绕组均与控制器相连接。具体的，控制器可以连接电源，电源连接定子绕组，通过电源给定子绕组通电，进而控制器通过控制电源的输出，控制定子绕组的通电过程。控制器通过控制定子绕组的通电过程，驱动球形转子9沿定
子对的虚拟轴线做悬浮运动，并驱动球形转子9绕定子对的虚拟轴线做旋转运动。具体的，若控制器给一个定子对中的两个定子绕组通电，则可以驱动球形转子9沿该被通电的定子对的虚拟轴线做悬浮运动，并驱动球形转子9绕该被通电的定子对的虚拟轴线做旋转运动，即每个定子对控制球形转子9绕该定子对的虚拟轴线做旋转运动和沿该定子对的虚拟轴线做悬浮运动。三个定子对同时通电，可在保持球形转子9在三个定子对构成的空间内稳定悬浮的基础上，实现球形转子9绕任意虚拟轴线的旋转运动。与传统空间多自由度运动执行机构相比，该磁悬浮球形电驱动执行装置可实现球形转子9在稳定悬浮的基础上绕任意虚拟轴线的旋转运动，结构简单、空间占有量小，功率密度高，利于多自由度运动执行机构的小型化及低成本运行。
[0029]需要说明的是，本实施例所提供的磁悬浮球形电驱动执行装置采用了三个定子对，且三个定子对的虚拟轴线相互垂直，这种布置方式是基于该本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种磁悬浮球形电驱动执行装置，其特征在于，所述装置包括三个定子对、球形转子及控制器；每一所述定子对均包括两个定子；两个所述定子分别固定设置于所述球形转子的两侧，且每一所述定子与所述球形转子之间均存在间隙；两个所述定子的形心的连线为所述定子对的虚拟轴线；所述定子对的虚拟轴线通过所述球形转子的球心；三个所述定子对的虚拟轴线互相垂直；所述球形转子利用磁力作用在三个所述定子对构成的空间内悬浮；每一所述定子均包括定子绕组；每一所述定子绕组均与所述控制器相连接；所述控制器用于通过控制所述定子绕组的通电过程，驱动所述球形转子沿所述定子对的虚拟轴线做悬浮运动，并驱动所述球形转子绕所述定子对的虚拟轴线做旋转运动。2.如权利要求1所述的一种磁悬浮球形电驱动执行装置，其特征在于，任意两个相邻定子之间均设置有定子支架；所述定子支架与所述定子固定连接。3.如权利要求1所述的一种磁悬浮球形电驱动执行装置，其特征在于，每一所述定子对中的两个定子的形心到所述球形转子球心的距离相等；所述定子与所述球形转子的相对面为球面。4.如权利要求1所述的一种磁悬浮球形电驱动执行装置，其特征在于，所述定子绕组包括旋转绕组和悬浮绕组；所述旋转绕组和所述悬浮绕组均与所述控制器相连接；所述控制器用于通过控制所述旋转绕组的通电过程，驱动所述球形转子绕所述定子对的虚拟轴线做旋转运动，通过控制所述悬浮绕组的通电过程，...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵静，何威，刘向东，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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