[發明專利]用于多自由度電磁機器的輸入調幅控制

有效

• 申請號: 201710560392.0
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107612253B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: P.班德拉
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: H02K16/04
• 分類號: H02K16/04;H02P7/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 代易寧;傅永霄

本發明涉及用于多自由度電磁機器的輸入調幅控制。多自由度電磁機器包括定子、電樞和控制器。定子包括第一定子導體、第二定子導體和第三定子導體。電樞鄰近定子布置，且相對于定子可移動。電樞包括電樞導體和多個磁體，其中每個磁體的磁極中的至少一個面向表面。控制器聯接到第一、第二、第三定子導體，并配置成：向第一、第二、第三定子導體提供直流（DC）；以及對提供給第一、第二和第三定子導體中的一個或多個供應的DC選擇性地調幅，從而將電樞導體電磁耦合到第一、第二和第三定子導體中的一個或多個。

技術領域

本發明總的涉及電磁機器，且更具體地，涉及用于利用輸入調幅控制多自由度電磁機器的系統和方法。

背景技術

普遍已知，當前可獲得的設計成在多于一個自由度（DoF）上移動物體的運動控制系統包括用于每個DoF的單獨的電機或致動器。更具體地，需要至少兩個電機或致動器來執行2-DoF運動，需要至少三個電機或致動器來執行3-DoF運動，并依此類推。因此，涉及多于一個DoF的機構傾向于有點龐大和笨重，且因此效率低下。

盡管近年來電子器件和傳感器技術已變得顯著較小，然而機械運動技術還未跟上。這是比如云臺機構的運動系統通常未被用在較小的平臺（比如小型或微型UAV（無人機）和微衛星）上的原因。依賴于多DoF運動控制的機器人系統必須只得忍受當前持續運動系統的固有的低效率。

上述問題的一種解決方案公開在題為“Global Pointing Actuator”的美國專利號7,675,208中。其中公開的致動器包括球形定子和纏繞在其上的“緯度線圈”和“經度線圈”。然而，該致動器也顯現了某些缺陷。例如，盡管通過對一個或兩個線圈施加直流（DC），致動器可在兩個自由度上移動其相關的電樞，并因此移動聯接到電樞的裝置，但是它無法在三個自由度上做到這樣。

因此，存在對于多自由度電磁機器的需求，其相比已知的裝置相對更小、沒那么笨重、且更加有效，并且/或者能夠在三個自由度上移動。本發明至少解決這些需求。

發明內容

提供本發明內容來以簡潔的形式描述在具體實施方式中進一步描述的精選構思。本發明內容不意圖指出要求保護的主題的關鍵或必要特征，也不意圖用作確定要求保護的主題的范圍的幫助。

在一個實施例中，多自由度電磁機器包括定子、電樞和控制器。定子包括第一定子導體、第二定子導體和第三定子導體。第一定子導體沿著第一總體軌跡延伸，第二定子導體沿著與第一總體軌跡不同的第二總體軌跡延伸，并且第三定子導體沿著與第一和第二總體軌跡不同的第三總體軌跡延伸。第一定子導體、第二定子導體和第三定子導體一起形成表面的總體形狀。電樞鄰近定子布置，且相對于定子可移動。電樞包括電樞導體和多個磁體，其中每個磁體其磁極中的至少一個面向表面。控制器聯接到第一、第二和第三定子導體，并配置為：（i）向第一、第二和第三定子導體提供直流（DC），以及（ii）對提供給第一、第二和第三定子導體中的一個或多個的DC選擇性地調幅，從而使電樞導體電磁耦合到一個或多個的第一，第二和第三定子導體。

在另一個實施例中，多自由度電磁機器包括球形定子、第一定子導體、第二定子導體、第三定子導體、電樞和控制器。球形定子具有第一對稱軸、第二對稱軸和第三對稱軸，其中第一、第二和第三對稱軸彼此垂直布置。第一定子導體繞著第一對稱軸布置在球形結構上，第二定子導體繞著第二對稱軸布置在球形結構上，第三定子導體繞著第三對稱軸布置在球形結構上。電樞鄰近球形定子布置，且相對于球形定子可移動，電樞包括電樞導體和多個磁體，其中每個磁體其磁極中的至少一個面向表面。控制器聯接到第一定子導體、第二定子導體和第三定子導體，并配置成：（i）向第一、第二、第三定子導體提供直流（DC），以及（ii）對提供給第一、第二和第三定子導體中的一個或多個的DC選擇性地調幅，從而使電樞導體電磁耦合到第一，第二和第三定子導體中的一個或多個。