专利名称：混合磁通二维平面电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及二维平面电机，尤其是一种具有开关磁阻电机结构的二维平面电机。
技术背景
开关磁阻电机一般包括初级铁心(定子)、次级铁心(动子)及初级线圈(定子线 圈)，初级铁心一般固定不动，初级线圈通电时，次级铁心能够相对初级铁心直线移动。开关 磁阻电机的基本工作原理是磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，由磁场扭曲而产生电磁拉 力。电机按照磁阻最小原则运动当初级线圈通入电流，就会在每个初级铁心中形成磁场， 与次级铁心形成闭合磁路，按照磁阻最小原则，拖动次级铁心，直至初、次级铁心极对齐；若 要次级铁心连续移动，电机至少有两相，两相及多于两相的电机具有自起动能力。发明内容
本发明提供一种新的二维平面电机。
本发明提供一种混合磁通二维平面电机，包括动子平台及两个定子平台，所述动 子平台被约束机构约束在XY平面，所述动子平台的上侧和下侧均设有动子，各所述动子设 有多个动子齿，两个所述定子平台固定并分别位于所述动子平台的上侧和下侧，所述定子 平台包括至少两个X轴定子及至少两个Y轴定子，所述X轴定子和Y轴定子上均绕有定子 线圈，所述X轴定子和Y轴定子分别设有第一定子齿和第二定子齿，给各X轴定子上的定子 线圈通电时，所述动子平台沿X轴直线运动；给各Y轴定子上的定子线圈通电时，所述动子 平台沿Y轴直线运动。
两个定子平台分别和动子平台构成开关磁阻电机结构。一般的，两个定子平台上 的定子线圈同步驱动动子平台。
进一步的，沿X轴运动时，所述动子平台具有多个位置，在任一位置，均至少有一 个X轴定子的各第一定子齿与对应的动子齿非对齐，且至少有另一个X轴定子的各第一定 子齿与对应的动子齿对齐；沿Y轴运动时，所述动子平台具有多个位置，在任一位置，均至 少有一个Y轴定子的各第二定子齿与对应的动子齿非对齐，且至少有另一个Y轴定子的各 第二定子齿与对应的动子齿对齐。
定子齿和对应的动子齿有两种相对位置对齐和非对齐。
第一、第二定子齿均和对应的动子齿之间形成气隙。
进一步的，所述定子平台上的所述X轴定子和X轴定子均有三个。
进一步的，所述定子平台上的所述X轴定子和Y轴定子排成两列三排，每排均有一 个X轴定子和一个Y轴定子；每列是X轴定子和Y轴定子相间分布。
进一步的，两个所述定子平台关于所述动子平台对称。
进一步的，所述X轴定子具有沿Y轴贯穿的第一线圈槽，各所述第一定子齿沿Y轴 延伸并相互平行，相邻的两个所述第一定子齿之间形成第一定子齿槽，所述Y轴定子具有 沿Y轴贯穿的第二线圈槽，所述第二定子齿有两列，每列有沿X轴延伸并相互平行的多个所述第二定子齿，各列的两个相邻第二定子齿之间形成第二定子齿槽。
进一步的，在X轴上，所述第一定子齿的齿宽等于所述动子齿的齿宽，所述第一定 子齿的间距等于所述动子齿的间距；在Y轴上，所述第二定子齿的齿宽等于所述动子齿的 齿宽，所述第二定子齿的间距等于所述动子齿的间距。
进一步的，所述动子平台在X轴上的位置由第一传感器检测，所述动子平台在Y轴 上的位置由第二传感器检测。
进一步的，所述约束机构有两个，两个所述定子平台分别通过两个所述约束机构 与所述动子平台连接，所述约束机构包括X轴滑块、X轴导轨、Y轴滑块及Y轴导轨，所述X 轴导轨与所述动子平台固定，所述X轴滑块与所述X轴导轨滑动配合，所述X轴滑块与所述 Y轴导轨固定，所述Y轴滑块与所述定子平台固定，所述Y轴滑块与所述Y轴导轨滑动配合。
约束机构也可以仅有一个，即仅一个定子平台通过约束机构与动子平台连接。约 束机构也可以如其他结构，如约束机构包括两个上下间隔分布的框架结构，动子平台设在 两个框架结构之间，定子线圈通电时，动子平台被框架结构约束而仅能沿X轴或Y轴直线运 动。
进一步的，所述动子平台包括第一平台，两个所述动子分别固定在所述第一平台 的上侧和下侧，各所述动子齿的根部连成一体，所述定子平台包括第二平台，所述第二平台 设有多个避让孔，各所述X轴定子和Y轴定子均对应一个所述避让孔，且各所述第一定子齿 和第二定子齿均伸入与其对应的所述避让孔。
本发明的有益效果是1)申请人创造性的在一个动子平台的两侧均设置定子平 台，进而得到一种全新结构的二维平面电机。2)通过设置平面开关磁阻电机定子排列方式 和通电顺序，可以实现电能与平面运动形式机械能之间的相互转化。
图1是本实施方式的立体结构示意图
图2是本实施方式的分解立体示意图
图3是本实施方式的分解左视示意图
图4是本实施方式的上半对称部分的分解立体图
图5是本实施方式的上半对称部分的分解主视图
图6是本实施方式的上本对称部分的分解左视图
图7是本实施方式的定子平台的立体图8是本实施方式的定子平台的俯视图9是本实施方式的X轴定子的立体图和主视图10是本实施方式的Y轴定子的主视图、立体图及左视图
图11是本实施方式的动定子整体立体示意图12是本实施方式的动定子整体俯视示意图13是本实施方式的X轴定子、动子的整体主视示意图
图14是本实施方式的X轴定子、动子的整体左视示意图
图15是本实施方式的Y轴定子、动子的整体左视示意图
图16是本实施方式的Y轴定子、动子的整体主视示意图
图17是显示本实施方式的动子平台在X轴方向受力对齐时的磁感线分布主视图18是显示本实施方式的动子平台在Y轴方向受力对齐时的磁感线分布主视图19是显示本实施方式的动子平台在Y轴方向受力对齐时的磁感线分布左视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式
结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1至图19所示，本实施方式混合磁通二维平面电机能够输出力的方向所在的面与XY面平行的机械能，使得动子平台能够直接在XY平面(或平行平面)上进行任意轨迹的运动。该二维平面电机包括一个动子平台I及两个定子平台2。动子平台I被约束机构 6约束在XY平面，并能够在XY平面内运动，该XY平面包括通过X轴和Y轴的平面及与该平面平行的平面。动子平台I具有分别位于其上侧和下侧的两个动子11，各动子11均具有向定子平台2凸出并矩阵分布的多个动子齿111。各定子平台2均被定子支撑架7固定并分别位于动子平台I的上侧和下侧，各定子平台2均具有至少两个用于驱动动子平台I沿 X轴运动的X轴定子21a、21b、21c和至少两个用于驱动动子平台I沿Y轴运动的Y轴定子 22a.22b.22c,该沿X、Y轴运动包括在Χ、Υ轴上直线运动及平行于Χ、Υ轴直线运动。各X轴定子和各Y轴定子上均绕有定子线圈23，Χ、Υ轴定子分别具有向动子平台凸出的第一、二定子齿211、221，第一、二定子齿和动子齿具有气隙24，该气隙是指定子齿和动子齿在Z轴上的间隙，该Z轴与X轴、Y轴均相交垂直。在沿X轴直线运动的过程中，动子11具有多个位置(即动子平台具有多个位置)， 在各位置，均至少有一个X轴定子和动子非对齐(即该X轴定子的各定子齿均与对应的动子齿错开)；且至少有另一个X轴定子和动子对齐(即该X轴定子的各定子齿均与对应的动子齿对齐)。在沿Y轴直线运动的过程中，动子具有多个位置(即动子平台具有多个位置)，在各位置，均至少有一个Y轴定子和动子非对齐(即该Y轴定子的各定子齿均与对应的动子齿错开)；且至少有另一个Y轴定子和动子对齐(即该Y轴定子的各定子齿均与对应的动子齿对齐)。
给各X轴定子上的定子线圈23通电，会产生沿定子、气隙24、动子11且在XZ平面 (包括通过X轴和Z轴的平面及与该平面平行的平面)闭合的磁感线3。动子平台受到与 X轴平行的电磁拉力而做沿X轴的直线运动(包括沿X轴正方向和沿X轴负方向)，此时动子平台I受力方向所在的面与XZ平面平行。电机能够输出沿X轴的直线运动。
给各Y轴定子上的定子线圈通电，会产生沿定子、气隙24、动子11且在与YZ平面垂直的面闭合的磁感线3。动子平台I受到与Y轴平行的电磁拉力而做沿Y轴的直线运动 (包括沿Y轴正方向和沿Y轴负方向)，此时动子平台I所受力方向所在的面与YZ平面平行，电机能够输出沿Y轴的直线运动。
依次给各X轴定子上的定子线圈通电时，动子沿X轴移动一个X轴极距A (即动子平台移动一个X轴极距)。依次给各Y轴定子上的定子线圈通电时，动子沿Y轴移动一个Y 轴极距B (即动子平台移动一个Y轴极距)。该X轴极距指在X轴上，动子齿的齿宽和相邻动子齿的间距之和。该Y轴极距指在Y轴上，动子齿的齿宽和相邻动子齿的间距之和。
对于动子平台，其可以包括第一平台12，两个动子11分别固定在该第一平台12的 上侧和下侧。第一平台的上侧和下侧均固定有X轴导轨。动子的各动子齿111可以通过根 部连成一体，动子的各动子齿111也可以相互独立设置。
对于定子平台，其可以包括第二平台25，各X轴定子21和Y轴定子22均固定于 该第二平台25。第二平台25可以设有多个沿Z轴贯穿的避让孔251，每个X轴定子21和 Y轴定子22均对应一个避让孔251，且各X轴定子和Y轴定子的定子齿伸入与其对应的避 让孔。
两个定子平台分别通过两个约束机构6与动子平台连接。约束机构包括Y轴滑块 61、Y轴导轨62、X轴滑块63和X轴导轨64，该Y轴滑块61与第二平台25固定，该Y轴导 轨62和该Y轴滑块61滑动配合，该X轴导轨64与第一平台12固定，该X轴滑块63与X轴 导轨64滑动配合，该X轴滑块63与Y轴导轨62固定。给各X轴定子上的定子线圈23通 电时，定子平台、Y轴导轨及X轴滑块不动，固定有X轴导轨的动子平台I沿X轴直线运动； 给各Y轴定子上的定子线圈23通电时，定子平台不动，Y轴导轨及固定有X轴导轨的动子 平台沿Y轴同步直线运动。对于X轴导轨和Y轴导轨，其可以仅有一个或有相互平行的两 个以上；对应的，对于X轴滑块和Y轴滑块，其可以仅有一组或有两组以上，各组滑块可以有 一个或多个(多个指至少两个)。有多个Y轴导轨时，各Y轴导轨可以通过导轨支撑框65 连接一体。
X轴定子可以具有沿Y轴贯穿的第一线圈槽212及多个沿Y轴延伸的第一定子 齿211，各个第一定子齿211平行并间隔分布，相邻第一定子齿211之间形成第一定子齿槽 213。Y轴定子具有沿Y轴贯穿的第二线圈槽222及两列第二定子齿221，每列有多个沿X轴 延伸的第二定子齿221，每列的各第二定子齿221平行并间隔分布，每列的两相邻第二定子 齿221之间形成第二定子齿槽223。对于X轴定子，其第一定子齿也可以仅有一个。对于Y 轴定子，其第二定子齿可以有一列或三列以上(三列以上包括三列)，每列的定子齿可以仅 有一个。该X轴定子和Y轴定子是用于驱动动子，其结构可以根据要求具体设计。
对于各定子平台的X轴定子和Y轴定子的分布，以三个X轴定子21a、21b、21c和 三个Y轴定子22a、22b、22c为例进行说明。以X轴为行，以Y轴为列，该三个X轴定子和三 个Y轴定子可以排成三行两列，各行有一个X轴定子和一个Y轴定子，各列是X轴定子和Y 轴定子相间分布。当然，也可以是三个X轴定子排成一排，而三个Y轴定子排成一排；或者 是X轴定子和Y轴定子均呈三角形分布；或者是其它能够驱动动子直线运动的分布方式
对于混合磁通二维平面电机，为了检测动子平台的位置，可以设置分别用于检测 动子平台在X轴位置的第一传感器4和用于检测动子平台在Y轴位置的第二传感器5。该 第一传感器4可以与Y轴导轨固定(如第一传感器固定在导轨支撑框65上，而导轨支撑框 65与Y轴导轨固定)，该第二传感器可以与定子平台固定，该第一、二传感器如光栅尺。
对于混合磁通二维平面电机，两个定子平台均可以通过约束机构连接动子平台， 也可以是仅其中一个定子平台通过约束机构连接动子平台。定子平台的X轴、Y轴定子可 以有三个，也可以有两个或超过三个。x、Y轴定子的第一、二定子齿的总数量可以小于动子 齿的总数量。
对于混合磁通二维平面电机，动子齿可以等间距均匀分布。各定子的定子齿也可 以是等间距均匀分布。动子齿的间距和定子齿的间距可以相等。在X轴上，动子齿的齿宽和定子齿的齿宽可 以相等；在Y轴上，动子齿的齿宽和定子齿的齿宽可以相等。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
权利要求
1.ー种混合磁通ニ维平面电机，其特征在于，包括动子平台及两个定子平台，所述动子平台被约束机构约束在XY平面，所述动子平台的上侧和下侧均设有动子，各所述动子设有多个动子齿，两个所述定子平台固定井分别位于所述动子平台的上侧和下侧，所述定子平台包括至少两个X轴定子及至少两个Y轴定子，所述X轴定子和Y轴定子上均绕有定子线圈，所述X轴定子和Y轴定子分别设有第一定子齿和第二定子齿，给各X轴定子上的定子线圈通电时，所述动子平台沿X轴直线运动；给各Y轴定子上的定子线圈通电时，所述动子平台沿Y轴直线运动。
2.如权利要求1所述的混合磁通ニ维平面电机，其特征在于，沿X轴运动时，所述动子平台具有多个位置，在任一位置，均至少有ー个X轴定子的各第一定子齿与对应的动子齿非对齐，且至少有另ー个X轴定子的各第一定子齿与对应的动子齿对齐；沿Y轴运动时，所述动子平台具有多个位置，在任一位置，均至少有ー个Y轴定子的各第二定子齿与对应的动子齿非对齐，且至少有另ー个Y轴定子的各第二定子齿与对应的动子齿对齐。
3.如权利要求2所述的混合磁通ニ维平面电机，其特征在于，所述定子平台上的所述X轴定子和X轴定子均有三个。
4.如权利要求3所述的混合磁通ニ维平面电机，其特征在于，所述定子平台上的所述X轴定子和Y轴定子排成两列三排，每排均有ー个X轴定子和ー个Y轴定子；每列是X轴定子和Y轴定子相间分布。
5.如权利要求1所述的混合磁通ニ维平面电机，其特征在于，两个所述定子平台关于所述动子平台对称。
6.如权利要求1所述的混合磁通ニ维平面电机，其特征在于，所述X轴定子具有沿Y轴贯穿的第一线圈槽，各所述第一定子齿沿Y轴延伸并相互平行，相邻的两个所述第一定子齿之间形成第一定子齿槽，所述Y轴定子具有沿Y轴贯穿的第二线圈槽，所述第二定子齿有两列，每列有沿X轴延伸并相互平行的多个所述第二定子齿，各列的两个相邻第二定子齿之间形成第二定子齿槽。
7.如权利要求1所述的混合磁通ニ维平面电机，其特征在于，所述动子平台在X轴上的位置由第一传感器检测，所述动子平台在Y轴上的位置由第二传感器检测。
8.如权利要求1-7中任意一项所述的混合磁通ニ维平面电机，其特征在于，所述约束机构有两个，两个所述定子平台分别通过两个所述约束机构与所述动子平台连接，所述约束机构包括X轴滑块、X轴导轨、Y轴滑块及Y轴导轨，所述X轴导轨与所述动子平台固定，所述X轴滑块与所述X轴导轨滑动配合，所述X轴滑块与所述Y轴导轨固定，所述Y轴滑块与所述定子平台固定，所述Y轴滑块与所述Y轴导轨滑动配合。
9.如权利要求8所述的混合磁通ニ维平面电机，其特征在于，所述动子平台包括第一平台，两个所述动子分别固定在所述第一平台的上侧和下侧，各所述动子齿的根部连成ー体，所述定子平台包括第二平台，所述第二平台设有多个避让孔，各所述X轴定子和Y轴定子均对应ー个所述避让孔，且各所述第一定子齿和第二定子齿均伸入与其对应的所述避让孔。
全文摘要
本发明公开了一种混合磁通二维平面电机，包括动子平台及两个定子平台，所述动子平台被约束机构约束在XY平面，所述动子平台的上侧和下侧均设有动子，各所述动子设有多个动子齿，两个所述定子平台固定并分别位于所述动子平台的上侧和下侧，所述定子平台包括至少两个X轴定子及至少两个Y轴定子，所述X轴定子和Y轴定子上均绕有定子线圈，所述X轴定子和Y轴定子分别设有第一定子齿和第二定子齿，给各X轴定子或Y轴定子上的定子线圈通电时，所述动子平台沿X轴或沿Y轴直线运动。X轴与Y轴同时作用，使得动子平台进行平面运动。申请人创造性的在一个动子平台的两侧均设置定子平台，进而得到一种全新结构的二维平面电机。
文档编号H02K41/03GK103036390SQ20121037033
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日
发明者潘剑飞, 秦斌, 曹广忠, 邹宇 申请人:深圳大学