一種電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明采用一種新形式的球面驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，取代瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的學(xué)生設(shè)計(jì)出的球型電機(jī)的非金屬圓環(huán)形輪，實(shí)現(xiàn)球體360度任意方向移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。包括球體、下減磨球、下支撐臂、固定臂、驅(qū)動(dòng)體、支撐平臺(tái)、上支撐臂、上減磨球等部分。下支撐臂、固定臂、驅(qū)動(dòng)體、上支撐臂和支撐平臺(tái)連接在一起，組成一體，置于球形動(dòng)子上方。減磨球分別置于上半球和下半球，起到減磨和防止球形動(dòng)子從驅(qū)動(dòng)體脫落的作用。
【專利說(shuō)明】—種電機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種萬(wàn)向前進(jìn)的電動(dòng)機(jī)，屬于電機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]有報(bào)道，瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的學(xué)生設(shè)計(jì)出了球型機(jī)器人，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人在平面上自由移動(dòng)。機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用球形結(jié)構(gòu)，在球的外表面有三個(gè)平均分布的非金屬圓環(huán)形輪，通過(guò)其與球體摩擦，從而產(chǎn)生前進(jìn)或者轉(zhuǎn)動(dòng)的力。非金屬圓環(huán)形輪與球體之間必須預(yù)加一定的力才能產(chǎn)生摩擦力，否則無(wú)法前進(jìn)或者轉(zhuǎn)動(dòng)，或者產(chǎn)生打滑現(xiàn)象。摩擦力的存在增加了電機(jī)的磨損，不適合高速的運(yùn)動(dòng)。
[0003]弧型定子電機(jī)是一種典型的圓盤型直線電機(jī)，它將初級(jí)做成弧形，并安放于次級(jí)圓柱面外側(cè)，也稱為弧型初級(jí)柱面次級(jí)直線電機(jī)。雖然圓盤型直線電機(jī)實(shí)際上是作圓周運(yùn)動(dòng)的，但由于其結(jié)構(gòu)型式和運(yùn)動(dòng)原理與扁平型直線電機(jī)基本一致，故仍可歸并于直線電機(jī)的范疇之中?；⌒投ㄗ与姍C(jī)同樣遵循直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的基本原理，與旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相類似，也可以分為三相、兩相或單相?；⌒投ㄗ与姍C(jī)的次級(jí)為繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒，因其轉(zhuǎn)軸固定，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)其他方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明運(yùn)用弧型直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的基本原理，通過(guò)采用一種新形式的球面驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，取代瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的學(xué)生設(shè)計(jì)出的球型電機(jī)的非金屬圓環(huán)形輪，實(shí)現(xiàn)球體360度任意方向移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0005]本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下。
[0006]本發(fā)明所提出的萬(wàn)向前進(jìn)的電動(dòng)機(jī)包括球體、下減磨球、下支撐臂、固定臂、驅(qū)動(dòng)體、支撐平臺(tái)、上支撐臂、上減磨球等部分。下支撐臂、固定臂、驅(qū)動(dòng)體、上支撐臂和支撐平臺(tái)連接在一起，組成一體，置于球形動(dòng)子上方。減磨球分別置于上半球和下半球，起到減磨和防止球形動(dòng)子從驅(qū)動(dòng)體脫落的作用。
[0007]本發(fā)明的特征在于:下減磨球2、下支撐臂3、固定臂4、驅(qū)動(dòng)體5的個(gè)數(shù)都為3個(gè)。
[0008]本發(fā)明的特征在于:驅(qū)動(dòng)體5為圓弧形，由帶齒槽的鐵芯9和嵌入齒槽的線圈10組成；其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)體5靠近球體I的表面加工成球面，與球體I同心。
[0009]本發(fā)明的特征在于:球體I由減磨涂層11、球形導(dǎo)體12、球形導(dǎo)磁材料13組成；其特征在于球形導(dǎo)體12為銅或鋁；其特征在于球形導(dǎo)磁材料13為鐵或鋼。
[0010]本發(fā)明的特征在于:平面OBC與水平面的夾角a 0BC為2(Γ70度，平面OAB與水平面的夾角α _為2(Γ70度，平面OAC與水平面的夾角a 0AC為2(Γ70度。
[0011]本發(fā)明的特征在于:平面OBC與水平面的夾角α ■、平面OAB與水平面的夾角α 0ΑΒ和平面OAC與水平面的夾角a 0AC之間的關(guān)系為:a 0BC= α 0ΑΒ= α Mc。
[0012]本發(fā)明的特征在于:固定臂4在俯視方向上均勻分布，兩兩之間的夾角為120度。
[0013]本發(fā)明有益效果是:本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)球體I向平面內(nèi)的任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在多自由度設(shè)備中有很好的應(yīng)用前景。當(dāng)其安裝在車上充當(dāng)輪子時(shí)能夠簡(jiǎn)化傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的快速響應(yīng)，方便車子的轉(zhuǎn)向；當(dāng)其當(dāng)作關(guān)節(jié)使用時(shí)可以獲得更加靈活的動(dòng)作；驅(qū)動(dòng)與球體之間無(wú)摩擦，適用于高速運(yùn)動(dòng)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明專利【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明專利【具體實(shí)施方式】的主俯視圖。
[0016]圖3為本發(fā)明專利【具體實(shí)施方式】的左視圖。
[0017]圖4為本發(fā)明專利【具體實(shí)施方式】的后視圖。
[0018]圖5為本發(fā)明專利【具體實(shí)施方式】的俯視圖。
[0019]圖6為本發(fā)明專利【具體實(shí)施方式】的球體結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖7為本發(fā)明專利【具體實(shí)施方式】的單個(gè)驅(qū)動(dòng)體方位原理圖。
[0021]圖8為本發(fā)明專利【具體實(shí)施方式】的驅(qū)動(dòng)體平面位置原理圖。
[0022]圖9為本發(fā)明專利【具體實(shí)施方式】的驅(qū)動(dòng)體所在平面角度圖。
[0023]圖10為本發(fā)明專利【具體實(shí)施方式】的驅(qū)動(dòng)體俯視分布圖。
[0024]圖11為本發(fā)明專利【具體實(shí)施方式】的單個(gè)驅(qū)動(dòng)體安裝圖。
[0025]圖中:1球體；2下減磨球；3下支撐臂；4固定臂；5驅(qū)動(dòng)體；6支撐平臺(tái)；7上支撐臂；8上減磨球；9鐵芯；10線圈；11減磨涂層；12球形導(dǎo)體；13球形導(dǎo)磁材料。

【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖描述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0027]如圖所示，本發(fā)明一種球形電機(jī)的主要實(shí)施方式主要由球體1、下減磨球2、下支撐臂3、固定臂4、驅(qū)動(dòng)體5、支撐平臺(tái)6、上支撐臂7、上減磨球8組成。下支撐臂3、固定臂4、驅(qū)動(dòng)體5、上支撐臂6和支撐平臺(tái)7連接在一起，組成定子體，置于球形動(dòng)子上方。上減磨球8和下減磨球2分別置于上半球和下半球，起到減磨和防止球形動(dòng)子從驅(qū)動(dòng)體5脫落的作用。
[0028]結(jié)合圖7、圖8、圖9，對(duì)驅(qū)動(dòng)體5的安放位置作以下定義:
球體I的球心為0，過(guò)球心和球面做一個(gè)正三棱錐0ABC，O為正三棱錐的頂點(diǎn)，點(diǎn)A、點(diǎn)B、點(diǎn)C分別在球面上，形成了 3個(gè)平面:平面0ΑΒ、平面0AC、平面0BC。3個(gè)驅(qū)動(dòng)體的中間平面分別與平面0ΑΒ、平面OAC和平面OBC重合。因?yàn)?個(gè)驅(qū)動(dòng)體分布在正三棱錐的三個(gè)側(cè)面上，所以3個(gè)驅(qū)動(dòng)體的位置是相等的，現(xiàn)以驅(qū)動(dòng)體所在平面OBC為例說(shuō)明驅(qū)動(dòng)體5的安放位置，其它兩個(gè)驅(qū)動(dòng)體的方位與此等效。在圖8為驅(qū)動(dòng)體平面位置原理圖中，圓形為平面OBC與球體I的截交線，驅(qū)動(dòng)體的平面圖為部分圓環(huán)形，圓環(huán)與圓形截交線同心。同理，在平面OAB和平面OAC中，驅(qū)動(dòng)體圓環(huán)與所在平面的圓形截交線同心。平面0ΑΒ、平面OAC和平面
OBC與固定面-7jC平面之間的夾角分別為ct QAB、a 0AC> a 0BC, α 0ΑΒ= α 0AC= α 0BC= α，且α的值為2(Γ70度，這樣既能保證驅(qū)動(dòng)體具有有效的面積，又能保證驅(qū)動(dòng)體產(chǎn)生的力有效的用于運(yùn)動(dòng)。
[0029]驅(qū)動(dòng)體5為圓弧形，由帶齒槽的鐵芯9和嵌入齒槽的多相(兩相、三相或更多相)線圈10組成，多相(兩相、三相或更多相)線圈10繞組采用常規(guī)方式構(gòu)成，如采用波繞組、疊繞組或混合繞組等，線圈10繞組的嵌放可按常規(guī)直線感應(yīng)電機(jī)的嵌放方式及工藝進(jìn)行。驅(qū)動(dòng)體5靠近球體I的表面加工成球面，與球體I同心，之間由氣隙隔開。
[0030]球體I由減磨涂層11、球形導(dǎo)體12、球形導(dǎo)磁材料13組成，球形導(dǎo)體12為銅或鋁，球形導(dǎo)磁材料13為鐵或鋼。、球形導(dǎo)體12、球形導(dǎo)磁材料13可以是幾塊圓面拼合而成的球面，也可以是獨(dú)立的一個(gè)球面而沒(méi)有拼接間隙。
[0031]結(jié)合圖10、圖11分析，固定臂4在俯視方向上均勻分布，兩兩之間的夾角為120度。驅(qū)動(dòng)體5固定在固定臂4上。下支撐臂3底部加工有球形槽，下減磨球2安放在之中，用來(lái)減少摩擦阻力。上支撐臂7底部加工有球形槽，上減磨球8安放在之中，用來(lái)減少摩擦阻力。
【權(quán)利要求】
1.一種電機(jī)，包括球體1、下減磨球2、下支撐臂3、固定臂4、驅(qū)動(dòng)體5、支撐平臺(tái)6、上支撐臂7、上減磨球8，所述下支撐臂3、固定臂4、驅(qū)動(dòng)體5、上支撐臂6和支撐平臺(tái)7連接在一起，組成一體，置于球形動(dòng)子上方，其特征在于下減磨球2、下支撐臂3、固定臂4、驅(qū)動(dòng)體5的個(gè)數(shù)都為3個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電機(jī)，其特征在于驅(qū)動(dòng)體5為圓弧形，由帶齒槽的鐵芯9和嵌入齒槽的線圈10組成；其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)體5靠近球體I的表面加工成球面，與球體I同心。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電機(jī)，其特征在于球體I由減磨涂層U、球形導(dǎo)體12、球形導(dǎo)磁材料13組成；其特征在于球形導(dǎo)體12為銅或鋁；其特征在于球形導(dǎo)磁材料13為鐵或鋼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電機(jī)，其特征在于平面OBC與水平面的夾角α.為2(Γ70度，平面OAB與水平面的夾角α_為2(Γ70度，平面OAC與水平面的夾角α Μ。為20?70度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電機(jī)，其特征在于平面OBC與水平面的夾角α.、平面OAB與水平面的夾角α 0ΑΒ和平面OAC與水平面的夾角a QA。之間的關(guān)系為:a 0BC= α 0ΑΒ= α Mc。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電機(jī)，其特征在于固定臂4在俯視方向上均勻分布，兩兩之間的夾角為120度。
【文檔編號(hào)】H02K41/02GK104467351SQ201410712428
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】馬濤, 楊學(xué)鋒, 王呈敏, 李運(yùn)璽, 顧杰, 閆昂昂 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)