[發明專利]雙自由度高傾斜扭矩電動機、系統以及包括它們的飛行器

在審

• 申請號: 202110078316.2
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN113178994A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 迪帕克·馬哈詹;雷努卡普拉薩德·N;西瓦納加馬勒斯瓦拉·巴維塞蒂;蘇巴什里·拉賈戈帕
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: H02K16/00
• 分類號: H02K16/00;H02K1/27;H02K1/12;H02K1/14;H02K7/14;B64D27/26;B64D27/24;B64C27/14
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李晨;張一舟

本發明題為“雙自由度高傾斜扭矩電動機、系統以及包括它們的飛行器”。本發明公開了一種雙自由度電動機，該雙自由度電動機包括內定子、多個內定子繞組、內轉子、外定子、多個外定子繞組、外轉子和軸。該內轉子與該內定子間隔開并且至少部分地包圍該內定子，并且包括多個磁體。該外定子與該內定子和該內轉子間隔開，并且至少部分地包圍該內定子和該內轉子。該外轉子與該內轉子和該外定子間隔開，并且設置在該內轉子和該外定子之間，并且具有多個外轉子突起部。該軸耦接到該內轉子和該外轉子。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2020年1月27日提交的在先提交的印度臨時專利申請第202011003532號的權益，該申請通過引用整體并入本文。

技術領域

本發明整體涉及多自由度電動機，并且更具體地，涉及雙自由度高傾斜扭矩電動機、系統以及包括它們的飛行器。

背景技術

隨著UAV(無人駕駛飛行器)、空運用無人機、機器人技術、辦公自動化、智能柔性制造裝配系統等領域的發展，開發多自由度(DOF)精密致動系統成為一種必要。按照慣例，依賴于多自由度運動的應用通常是通過為各軸線而使用單獨的電動機/致動器來完成，這導致復雜的傳動系統和相對較重的結構。

隨著球形電動機的問世，已有人多次嘗試用單個球形電動機組件來替換復雜的多自由度組件。典型的球形電動機是由中心球體組成，將可彼此正交放置的線圈纏繞于該中心球體上。該球體被開口圓柱體形式的多極磁體包圍。將線圈組件軸向保持并且經由例如金屬柱保持在豎直位置。外圓柱體經由軸承由托架/框架保持，該軸承允許圓柱體能夠圍繞其軸線旋轉。托架還經由第二軸承連接到線圈組件的金屬柱，該第二軸承允許托架與圓柱體一起能夠圍繞一個或兩個附加軸線旋轉。

遺憾的是，當前嘗試將球形電動機應用于諸如UAV和機器人的某些應用，已經產生了若干球形電動機設計概念。遺憾的是，這些設計概念中的許多概念都存在一定的缺點。例如，許多概念表現出相對有限的扭矩和精確定位，在傾斜軸線上尤為如此。這至少部分地歸因于磁體與內部球形定子之間相對較大的氣隙(部分地歸因于繞組)和相對較重的球形定子。當前的概念還表現出相對較高的繞組溫度、相對復雜和耗時的繞組模式。

因此，需要一種多自由度電磁機器，與目前已知的球形電動機相比，該多自由度電磁機器至少表現出具有改善的生成扭矩和位置精度(在傾斜軸線上尤為如此)、改善的熱處理能力、改善的速度范圍以及更簡單的線圈繞組結構。本發明至少解決這個需要。

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，雙自由度電動機包括內定子、多個內定子繞組、內轉子、外定子、多個外定子繞組、外轉子和軸。內定子具有多個徑向向外延伸的內定子磁極。內定子繞組纏繞內定子磁極，并且在通電時可操作以產生第一磁場。內轉子與內定子間隔開，并且至少部分地包圍該內定子。內轉子包括多個磁體，并且被安裝成圍繞第一旋轉軸線旋轉。外定子與內定子和內轉子間隔開，并且至少部分地包圍內定子和內轉子。外定子具有多個徑向向內延伸的外定子磁極。外定子繞組纏繞外定子磁極，并且在通電時可操作以產生第二磁場。外轉子與內轉子和外定子間隔開，并且被設置在內轉子和外定子之間。外轉子具有多個徑向向外延伸的外轉子突起部。外轉子被安裝成圍繞垂直于第一旋轉軸線的第二旋轉軸線旋轉。軸耦接到內轉子和外轉子，并且能夠選擇性地與內轉子一起圍繞第一旋轉軸線旋轉，并且能夠選擇性地與外轉子一起圍繞第二旋轉軸線旋轉。