[發明專利]包括平面線圈的多自由度電磁機器

在審

• 申請號: 202010595383.7
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN112234725A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 迪帕克·皮坦巴爾·馬哈詹;雷努卡普拉薩德·N;羅摩克里希納·拉奧·P·V;蘇巴什里·拉賈戈帕;戈文德·亞達夫
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: H02K1/12
• 分類號: H02K1/12;H02K1/27;H02K3/28;H02K3/46
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 任霄;劉茜

本公開題為“包括平面線圈的多自由度電磁機器”。本公開提供了一種多自由度電磁機器，該多自由度電磁機器包括球形主體、外部結構、多個磁體和多個繞組。該多個繞組中的每個繞組包括柔性介電基板和電導體。該柔性介電基板具有內表面和外表面，并且該柔性基板的該內表面面向該球形主體的該外表面。該電導體設置在該柔性介電基板的該內表面或該外表面中的至少一者上。

技術領域

本發明整體及多自由度電磁機器，并且更具體地涉及包括平面線圈的多自由度電磁機器。

背景技術

眾所周知，當前可用的運動控制系統被設計成以多于一個自由度(DoF)移動物體，其包括用于每個DoF的單獨的馬達或致動器。更具體地，需要至少兩個馬達或致動器來實現2-DoF運動，需要至少三個馬達或致動器來實現3-DoF運動，等等。因此，涉及多于一個DoF的機構往往一定程度地體積較大且笨重，因此效率低下。

雖然近年來電子器件和傳感器技術已顯著縮小，但機械運動技術卻沒有跟上。這就是為什么平移/傾斜機構等運動系統通常不用于較小平臺諸如迷你型或微型無人機(無人駕駛飛行器)和微型衛星上的原因所在。取決于多DoF運動控制的機器人系統只得忍受當前運動系統所固有的低效率。

為了解決上述問題，已經開發出各種類型的多軸機器。然而，在許多情況下，這些多軸機器是使用相對困難、耗時、非標準且低重復性工藝和方法制造的。

因此，需要的是可使用與已知方法相比相對容易、耗時較少、標準且呈現出高重復性的方法制造的多自由度電磁機器。本發明至少滿足了這些需求。

發明內容

提供本發明內容以便以簡化形式描述所選概念，這些概念在具體實施方式中進一步描述。本發明內容不旨在識別要求保護的主題的關鍵特征或基本特征，也不旨在用于幫助確定要求保護的主題的范圍。

在一個實施方案中，多自由度電磁機器包括球形主體、外部結構、多個磁體和多個繞組。球形主體具有外表面。外部結構與球形主體間隔開并包圍該球形主體的至少一部分，并且外部結構具有內表面。磁體耦接到外部結構的內表面。繞組耦接到球形主體的外表面。多個繞組的至少一部分與多個繞組的至少另一個部分部分地重疊。多個繞組中的每個繞組包括柔性介電基板和電導體。柔性介電基板具有內表面和外表面，并且柔性基板的內表面面向球形主體的外表面。電導體設置在柔性介電基板的內表面或外表面中的至少一者上并被配置為螺旋。螺旋可為圓形或非圓形的。

在另一個實施方案中，多自由度電磁機器包括定子、轉子和多個繞組組。定子具有內表面、外表面、敞開的第一端和敞開的第二端。內表面限定在敞開的第一端與敞開的第二端之間的通道。轉子設置在通道內并能夠在其中旋轉。轉子具有外表面。繞組組耦接到結構的內表面并與轉子的外表面間隔開。繞組組中的每個繞組組包括第一繞組、第二繞組和第三繞組。第一繞組和第二繞組彼此相鄰地設置且不重疊。第三繞組纏繞在第一繞組和第二繞組上。第一繞組、第二繞組和第三繞組中的每者包括柔性介電基板和電導體。柔性介電基板具有內表面和外表面，并且電導體設置在柔性介電基板的內表面或外表面中的至少一者上。

此外，結合附圖和前述的背景技術，多自由度電磁機器的其他所期望的特征和特性將從后續詳細描述和所附權利要求書變得顯而易見。

附圖說明

下面將結合以下附圖來描述本發明，其中相似數字表示相似元件，并且其中：

圖1是多自由度電磁機器的一個實施方案的一部分的簡化剖視圖；

圖2至圖4描繪了可在圖1的機器中使用的繞組配置的不同實施方案；

圖5和圖6描繪了電導體可如何設置在柔性基板上的不同配置；

圖7和圖8描繪了可用于實現圖1的機器的球形主體和繞組的一個實施方案；

圖9描繪了可用于實現圖1的機器的球形主體和繞組的另一個實施方案；