基于轴向磁通的可旋转和直线运动的电机及其工作方法

本发明涉及电机，特别涉及基于轴向磁通的可旋转和直线运动的电机及其工作方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

2、随着装备制造业的快速发展，工业领域对多自由度驱动系统的需求越来越多，特别是在高端装备制造领域，旋转直线电机的应用前景愈发广泛，例如芯片制造、机器关节驱动等。

3、传统的旋转直线驱动是使用多台电机加齿轮传动结合，但是这种系统结构复杂，误差大，精度低，无法满足高端装备制造领域对于高精度、高动态响应的需求，而旋转直线电机可以有效解决上述问题。

4、但是，当前旋转直线电机存在以下几方面问题：组合式旋转直线电机虽然直线行波磁场和旋转磁场耦合性降低，但推力波动大；磁耦合式旋转直线电机直线行波磁场和旋转磁场耦合，解耦控制复杂。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明提供了基于轴向磁通的可旋转和直线运动的电机及其工作方法，可以消除直线电机直线行波磁场和旋转磁场耦合，同时降低推力波动，轴向磁通结构的使用还可以使其应用于需要高速旋转运动的场合。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明第一方面提供了基于轴向磁通的可旋转和直线运动的电机。

4、基于轴向磁通的可旋转和直线运动的电机，包括轴向磁通定子铁芯、轴向磁通绕组、轴向磁通永磁体、动转子、直线运动定子、直线运动永磁体；

5、所述动转子包括一个圆筒形部件、以及圆筒形部件外表面设置的两个突出圆环和一个突出圆盘，且两个突出圆环之间形成一个卡槽；所述突出圆盘靠近突出圆环的面上固定有若干个轴向磁通永磁体；

6、所述轴向磁通定子铁芯轭部的内侧伸入两个突出圆环之间的卡槽，并活动连接；所述轴向磁通定子铁芯齿上缠绕所述轴向磁通绕组，所述轴向磁通绕组和轴向磁通永磁体构成极槽配合；

7、所述圆筒形部件的内表面等间距粘贴有若干个直线运动永磁体，直线运动永磁体内部设置有直线运动定子，所述直线运动定子和直线运动永磁体构成合适的极槽配合。

8、进一步地，所述直线运动永磁体径向充磁，且相邻两个直线运动永磁体的充磁方向相反。

9、进一步地，所述直线运动定子由圆盘形直线运动定子铁芯和直线运动定子铁芯中间夹着的圆盘形直线运动定子绕组组成。

10、进一步地，所述轴向磁通永磁体轴向充磁，且相邻两个轴向磁通永磁体的充磁方向相反。

11、进一步地，所述轴向磁通永磁体的个数为偶数。

12、进一步地，还包括带槽外壳；

13、所述带槽外壳内侧开轴向槽，且轴向槽沿圆周均匀分布。

14、进一步地，所述轴向磁通定子铁芯轭部和轴向磁通定子铁芯齿部的外侧均有向外突出，且轴向磁通定子铁芯轭部和轴向磁通定子铁芯齿部的向外突出均与所述轴向槽契合。

15、进一步地，轴向磁通定子铁芯齿部的向外突出和轴向磁通定子铁芯轭部的向外突出在轴向投影重叠。

16、进一步地，两个突出圆环的直径一致，且突出圆盘的直径大于突出圆环的直径。

17、本发明第二方面提供了如第一方面所述基于轴向磁通的可旋转和直线运动的电机的工作方法，包括如下步骤：

18、所述圆盘形直线运动定子施加适当的激励后，带动轴向磁通定子铁芯、轴向磁通绕组、轴向磁通永磁体、动转子和直线运动永磁体同步直线运动；

19、所述轴向磁通绕组施加适当的激励后，带动轴向磁通永磁体、动转子和直线运动永磁体同步旋转运动。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、本发明所述的基于轴向磁通的可旋转和直线运动的电机，直线行波磁场和旋转磁场耦合度小，降低推力波动，便于电机的解耦控制，轴向磁通结构的使用还可以使其应用于需要高速旋转运动的场合。

技术特征：

1.基于轴向磁通的可旋转和直线运动的电机，其特征在于：包括轴向磁通定子铁芯、轴向磁通绕组、轴向磁通永磁体、动转子、直线运动定子、直线运动永磁体；

2.如权利要求1所述的基于轴向磁通的可旋转和直线运动的电机，其特征在于：所述直线运动永磁体径向充磁，且相邻两个直线运动永磁体的充磁方向相反。

3.如权利要求1所述的基于轴向磁通的可旋转和直线运动的电机，其特征在于：所述直线运动定子由圆盘形直线运动定子铁芯和直线运动定子铁芯中间夹着的圆盘形直线运动定子绕组组成。

4.如权利要求1所述的基于轴向磁通的可旋转和直线运动的电机，其特征在于：所述轴向磁通永磁体轴向充磁，且相邻两个轴向磁通永磁体的充磁方向相反。

5.如权利要求1所述的基于轴向磁通的可旋转和直线运动的电机，其特征在于：所述轴向磁通永磁体的个数为偶数。

6.如权利要求1所述的基于轴向磁通的可旋转和直线运动的电机，其特征在于：还包括带槽外壳；

7.如权利要求6所述的基于轴向磁通的可旋转和直线运动的电机，其特征在于：所述轴向磁通定子铁芯轭部和轴向磁通定子铁芯齿部的外侧均有向外突出，且轴向磁通定子铁芯轭部和轴向磁通定子铁芯齿部的向外突出均与所述轴向槽契合。

8.如权利要求7所述的基于轴向磁通的可旋转和直线运动的电机，其特征在于：轴向磁通定子铁芯齿部的向外突出和轴向磁通定子铁芯轭部的向外突出在轴向投影重叠。

9.如权利要求1所述的基于轴向磁通的可旋转和直线运动的电机，其特征在于：两个突出圆环的直径一致，且突出圆盘的直径大于突出圆环的直径。

10.如权利要求1-9任一项所述的基于轴向磁通的可旋转和直线运动的电机的工作方法，其特征在于：包括如下步骤：

技术总结
本发明电机技术领域，提供了基于轴向磁通的可旋转和直线运动的电机及其工作方法，包括轴向磁通定子铁芯、轴向磁通绕组、轴向磁通永磁体、动转子、直线运动定子、直线运动永磁体；动转子包括一个圆筒形部件、以及两个突出圆环和一个突出圆盘，且两个突出圆环之间形成一个卡槽；突出圆盘上固定有轴向磁通永磁体；轴向磁通定子铁芯轭部的内侧伸入卡槽；轴向磁通定子铁芯齿上缠绕轴向磁通绕组，轴向磁通绕组和轴向磁通永磁体构成极槽配合；圆筒形部件的内表面等间距粘贴有若干个直线运动永磁体，直线运动定子和直线运动永磁体构成合适的极槽配合。可消除直线电机直线行波磁场和旋转磁场耦合，降低推力波动，还可使其应用于需要高速旋转运动的场合。

技术研发人员：赵文良,王宁,徐高扬,王秀和
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12