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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利一种电磁驱动高集成球型电机及其控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115664151B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-22发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211315929.4，技术领域涉及：H02K33/00；该发明授权一种电磁驱动高集成球型电机及其控制方法是由张永顺;郭小熙;赵子豪;董海;单庆;王莉设计研发完成，并于2022-10-26向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种电磁驱动高集成球型电机及其控制方法在说明书摘要公布了：本发明属于自动化工程技术领域，涉及一种电磁驱动高集成球型电机及其控制方法，具体为一种只需要通过外部万向节单元与输出端同轴连接所构成随动机构内置径向磁化永磁体在空间万向旋转磁场同轴随动磁矩直接驱动下实现侧摆、俯仰二自由度转动的机器人高集成球型电机装置。本发明的一种新型电磁驱动两自由度高集成球型电机的外部万向节的转动中心即为球型电机转动中心，可靠实现了电机两个自由度的运动解耦，侧摆、俯仰角度可单独测量与控制。电机结构紧凑、简单，转动灵活，不易干涉，运动稳定性好、定位精度高、制动稳固。由于电机采用了三轴正交组合线圈基础上的多层嵌套结构，电机磁场均匀区域大，结构紧凑，能量输出密度大。

本发明授权一种电磁驱动高集成球型电机及其控制方法在权利要求书中公布了：1.一种电磁驱动高集成球型电机，其特征在于，所述的电磁驱动高集成球型电机包括三轴正交组合线圈a和随动部分b；其中，三轴正交组合线圈a提供空间万向旋转磁场，随动部分b提供旋转磁场同轴随动磁矩驱动下侧摆和俯仰两个自由度转动；电磁驱动两自由度球型高集成电机的具体结构如下： 所述的随动部分b包括外部十字万向节c、电磁制动装置d、以及固定端e；固定端e包括底座12和与底座12两端通过螺钉相连接的两个竖直的支撑架f；支撑架f上设有水平的通孔，用于安装外部十字万向节c； 所述的外部十字万向节c包括外部万向节内环34、外部万向节外环a22和外部万向节外环b36和径向磁化永磁体3，其中，外部万向节内环34作为十字轴支架，外部万向节内环34上对称设有四个水平的同轴通孔，外部万向节外环a22和外部万向节外环b36作为从动叉；法兰轴a6和法兰轴b21通过法兰轴承a5和法兰轴承b20分别安装在两个支撑架f上的通孔中；法兰轴a6和法兰轴b21的内侧穿过外部万向节内环34的一对同轴通孔，并通过螺栓与外部万向节内环34连接，法兰轴a6的外侧通过联轴器a7与编码器a8的轴连接，编码器a8通过编码器支架9连接到其中一个支撑架f上；法兰轴b21的外侧通过联轴器b19与阻尼器a18的轴连接，阻尼器a18通过阻尼器支架17与另一个支撑架f连接；外部万向节内环34上的另外两个通孔用于安装深沟球轴承a29和深沟球轴承b33，深沟球轴承a29和深沟球轴承b33分别与旋转轴a28和旋转轴b33相配合；旋转轴a28外侧先与外部万向节外环a22配合，再与联轴器c26的一端配合连接，旋转轴a28内侧与圆形支座a25配合并用内六角螺钉进行周向定位；联轴器c26另一端与阻尼器b27的轴连接，阻尼器b27通过阻尼器连接架固定在外部万向节内环34上，起到在运动周提供阻尼的作用；圆形支座a25固定在永磁体外壳4上，与旋转轴a28共同传递来自径向磁化永磁体3的转矩；旋转轴b33外侧先与外部万向节外环b36配合，再与联轴器d31一端配合连接，旋转轴b33内侧与圆形支座b30配合并用内六角螺钉进行周向定位；联轴器d29的另一端与编码器b30的轴连接，编码器b30通过编码器连接架与外部万向节内环34连接；圆形支座b30通过螺钉与永磁体外壳4连接，与旋转轴b33共同传递转矩；外部十字万向节c的输出端1与外部万向节外环a22、外部万向节外环b36通过螺栓连接，再与输出轴2配合，其中，外部万向节外环a22、外部万向节外环b36对输出端1起到支撑作用，输出轴2对输出端1起导向作用；输出轴2一端与输出端1配合，另一端与圆形支座c23配合，圆形支座c23通过螺钉与永磁体外壳端盖24连接；永磁体外壳端盖24与永磁体外壳4配合，并用螺钉连接；永磁体外壳4为中空结构，顶端与永磁体外壳端盖24连接，底端则与摩擦片a10连接；编码器c16安装于摩擦片a10内部的孔中，用于测量径向磁化永磁体3的旋转角度，编码器c16的轴通过轴套37与径向磁化永磁体3连接；径向磁化永磁体3位于永磁体外壳4内，可以自由转动； 所述的三轴正交组合线圈a，包括外鞍形线圈组39、内鞍形线圈组40和亥姆霍兹线圈组41，内鞍形线圈组40置于外鞍形线圈组39内部，亥姆霍兹线圈组41对称布置在外鞍形线圈组39的外表面，三者同轴，外鞍形线圈组39和内鞍形线圈组40的底部固定在底座12上；鞍形线圈组39产生均匀磁场的方向与其对称面垂直并沿着y轴，鞍形线圈组40产生均匀磁场的方向与其对称面垂直并沿着x轴，亥姆霍兹线圈41产生均匀磁场的方向与其对称面垂直并沿着z轴，三组线圈产生均匀磁场的方向相互垂直；三轴正交组合线圈a的中心与外部十字万向节c的转动中心重合；径向磁化永磁体3位于三轴正交组合线圈a的内部空间内，外部十字万向节c位于三轴正交组合线圈a外部；所述的外部十字万向节c、三轴正交组合线圈a、径向磁化永磁体3在空间上形成三层嵌套结构； 所述的电磁制动装置d由摩擦片a10、摩擦片b11、电磁铁15和直线导轨14构成；直线导轨14和电磁铁15均固定在底座12上；摩擦片b11的中心为竖直向下的圆柱结构，摩擦片b11的圆柱端与直线导轨14的内孔同轴安装并可沿着轴向相对移动，摩擦片b11两侧的水平端上对称设有安装孔，电磁铁15上设有对应的通孔，螺栓依次通过摩擦片b11上的安装孔和电磁铁15上的通孔后，底端固定在底座12上，螺栓上套有弹簧42，弹簧42位于摩擦片b11的下表面和电磁铁15的上表面之间；电磁制动装置d断电时，摩擦片b11下的弹簧42的弹力推动摩擦片a10和摩擦片b11接触，产生摩擦力，实现对随动部分b两个方向的制动；当电磁制动装置d通电时，电磁铁15产生电磁吸力将摩擦片b11吸回，和永磁体外壳4连接的摩擦片a10继续运动，与摩擦片a10脱离接触并解除对随动部分b的制动； 底座12固定在支座13上，支座13只起支撑作用，底座12还可与其他部件进行对接。

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