用于多自由度电磁机器的输入调幅控制制造技术

本发明专利技术涉及用于多自由度电磁机器的输入调幅控制。多自由度电磁机器包括定子、电枢和控制器。定子包括第一定子导体、第二定子导体和第三定子导体。电枢邻近定子布置，且相对于定子可移动。电枢包括电枢导体和多个磁体，其中每个磁体的磁极中的至少一个面向表面。控制器联接到第一、第二、第三定子导体，并配置成：向第一、第二、第三定子导体提供直流（DC）；以及对提供给第一、第二和第三定子导体中的一个或多个供应的DC选择性地调幅，从而将电枢导体电磁耦合到第一、第二和第三定子导体中的一个或多个。

Input amplitude control for electromagnetic machines with multiple degrees of freedom

The invention relates to an input amplitude control for a multi degree of freedom electromagnetic machine. The multi degree of freedom electromagnetic machine includes the stator, the armature and the controller. The stator includes the first stator conductor, the second stator conductor and the third stator conductor. The armature is arranged adjacent to the stator and is movable relative to the stator. The armature consists of an armature conductor and a plurality of magnets, of which at least one of the magnetic poles of each magnet is facing the surface. The controller is connected to the first, second and third stator conductor, and configured to provide direct current to the first and the second and third stator conductors (DC); and to provide for the first, second and third stator conductors in one or more of the supply of DC selectively modulated, so that the electrical conductor is electromagnetically coupled to a pivot or a plurality of first, second and third in stator conductors.

【技术实现步骤摘要】
用于多自由度电磁机器的输入调幅控制
本专利技术总的涉及电磁机器，且更具体地，涉及用于利用输入调幅控制多自由度电磁机器的系统和方法。
技术介绍
普遍已知，当前可获得的设计成在多于一个自由度（DoF）上移动物体的运动控制系统包括用于每个DoF的单独的电机或致动器。更具体地，需要至少两个电机或致动器来执行2-DoF运动，需要至少三个电机或致动器来执行3-DoF运动，并依此类推。因此，涉及多于一个DoF的机构倾向于有点庞大和笨重，且因此效率低下。尽管近年来电子器件和传感器技术已变得显著较小，然而机械运动技术还未跟上。这是比如云台机构的运动系统通常未被用在较小的平台，比如小型或微型UAV（无人机）和微卫星，上的原因。依赖于多DoF运动控制的机器人系统必须只得忍受当前持续运动系统的固有的低效率。上述问题的一种解决方案公开在题为“GlobalPointingActuator”的美国专利号7,675,208中。其中公开的致动器包括球形定子和缠绕在其上的“纬度线圈”和“经度线圈”。然而，该致动器也显现了某些缺陷。例如，尽管通过对一个或两个线圈施加直流（DC），致动器可在两个自由度上移动其相关的电枢，并因此移动联接到电枢的装置，但是它无法在三个自由度上做到这样。因此，存在对于多自由度电磁机器的需求，其相比已知的装置相对更小、没那么笨重、且更加有效，并且/或者能够在三个自由度上移动。本专利技术至少解决这些需求。
技术实现思路
提供本
技术实现思路
来以简洁的形式描述在具体实施方式中进一步描述的精选构思。本
技术实现思路
不意图指出要求保护的主题的关键或必要特征，也不意图用作确定要求保护的主题的范围的帮助。在一个实施例中，多自由度电磁机器包括定子、电枢和控制器。定子包括第一定子导体、第二定子导体和第三定子导体。第一定子导体沿着第一总体轨迹延伸，第二定子导体沿着与第一总体轨迹不同的第二总体轨迹延伸，并且第三定子导体沿着与第一和第二总体轨迹不同的第三总体轨迹延伸。第一定子导体、第二定子导体和第三定子导体一起形成表面的总体形状。电枢邻近定子布置，且相对于定子可移动。电枢包括电枢导体和多个磁体，其中每个磁体其磁极中的至少一个面向表面。控制器联接到第一、第二和第三定子导体，并配置为：（i）向第一、第二和第三定子导体提供直流（DC），以及（ii）对提供给第一、第二和第三定子导体中的一个或多个的DC选择性地调幅，从而使电枢导体电磁耦合到一个或多个的第一，第二和第三定子导体。在另一个实施例中，多自由度电磁机器包括球形定子、第一定子导体、第二定子导体、第三定子导体、电枢和控制器。球形定子具有第一对称轴、第二对称轴和第三对称轴，其中第一、第二和第三对称轴彼此垂直布置。第一定子导体绕着第一对称轴布置在球形结构上，第二定子导体绕着第二对称轴布置在球形结构上，第三定子导体绕着第三对称轴布置在球形结构上。电枢邻近球形定子布置，且相对于球形定子可移动，电枢包括电枢导体和多个磁体，其中每个磁体其磁极中的至少一个面向表面。控制器联接到第一定子导体、第二定子导体和第三定子导体，并配置成：（i）向第一、第二、第三定子导体提供直流（DC），以及（ii）对提供给第一、第二和第三定子导体中的一个或多个的DC选择性地调幅，从而使电枢导体电磁耦合到第一，第二和第三定子导体中的一个或多个。在又一个实施例中，控制包括定子和结构的多自由度电磁机器的方法，其中定子包括第一定子导体、第二定子导体和第三定子导体，其中第一定子导体沿着第一总体轨迹延伸，第二定子导体沿着与第一总体轨迹不同的第二总体轨迹延伸，第三定子导体沿着与第一和第二总体轨迹不同的第三总体轨迹延伸，并且其中第一定子导体、第二定子导体和第三定子导体一起形成表面的总体形状；并且其中电枢邻近定子布置，且相对于定子可移动，并且电枢包括电枢导体和多个磁体，每个磁体的磁极中的至少一个面向表面，所述方法包括如下步骤：可控地向第一，第二和第三定子导体中的一个或多个提供直流（DC）；以及，对提供给第一、第二和第三定子导体中的一个或多个的直流选择性地调幅，以从而在电枢导体中感应电流。另外，结合附图和前述的
技术介绍
，多自由度机电机器的其它期望的特征和特点将从随后的具体实施方式和所附权利要求中变得显见。附图说明下文中将结合下列附图描述本专利技术，其中相同的标号表示相同的元件，并且其中：图1绘出多自由度电磁机器的一个示例实施例的简化截面图；图2绘出多自由度电磁机器的另一个实施例的一部分的简化表示；图3绘出其上布置了正交排列的导体组的球形结构的实施例的透视图；图4绘出多自由度电磁机器的另一个示例实施例的简化截面图；图5-7绘出本文中描述的机器的部分的替代的安排和配置；图8绘出图1的多自由度电磁机器的简化截面图，图示了力矩是如何产生的；图9绘出可被提供给一个或多个定子导体的示例调幅DC信号；图10和图11绘出图1和图4的多自由度电磁机器利用调幅DC实施位置控制；图12绘出图1和图4的多自由度电磁机器的另一控制方法的各种波形；图13绘出可用于控制本文中描述的电磁机器的多自由度控制系统的功能框图。具体实施方式以下详细说明本质上只是示例性的，并不意图限制本专利技术或限制本专利技术的应用和用途。如本文中使用的，词语“示例性的”表示“用作示例、例子或图示”。因此，在本文中被描述成“示例性的”任何实施例不一定要被解释成比其它实施例优选或有利。本文中描述的所有实施例是提供来使本领域技术人员能够制作或使用本专利技术且不限制由权利要求限定的本专利技术的范围的示例性实施例。此外，没有意图被展现在前述
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技术介绍
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技术实现思路
或下列详细描述中的任何表述或暗含的理论束缚。在这点上，注意到，为了容易说明和图示，本文中公开的多自由度机器总的被描述成作为电机操作。然而，本领域普通技术人员将理解的是，通过利用外力移动电枢并在导体中感应电流，所公开的机器也可作为发电机操作，或作为传感器（例如，根据生成的反EMF（电动势）的速率传感器）、或许多其它的装置。还应注意的是，尽管导体中的一些可能被绘成呈弯曲状的，然而这么做仅是为了表达三维（3D）的球形形状。现在参考图1，多自由度电磁机器100的一个实施例的简化截面图被绘出，并且包括定子102和电枢104。定子102包括第一定子导体106、第二定子导体108和第三定子导体110。将理解的是，定子导体106、108、110各自由多种类型及形状的导电材料中的任何一种形成，并且可利用这些导电材料中的一种或多种实施。另外将理解的是，定子导体106、108、110可各自利用单个离散的相接的导体实施，或利用多个导体实施，并且，例如，可利用增材技术（例如，印制导体）或减材技术（例如，PWB（印刷电路板）蚀刻）形成，以及可以是导电的线、带、或薄片，只是列举一些非限制性的示例。无论所使用材料的数目、构造、实施方式或类型，定子导体106、108、110布置成使得各自沿着不同的总体轨迹。尤其，可以看到第一定子导体106沿着第一总体轨迹延伸，第二定子导体108沿着与第一总体轨迹不同的第二总体轨迹延伸，第三定子导体110沿着与第一和第二总体轨迹不同的第三总体轨迹延伸。在图1绘出的实施例中，这些轨迹彼此正交。然而，将理解的是，在一些实施例中，比如在图2绘出的实施例中，轨迹中的两个或全部三个可相对于彼此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多自由度电磁机器，其包含：包含第一定子导体、第二定子导体和第三定子导体的定子，所述第一定子导体沿着第一总体轨迹延伸，所述第二定子导体沿着与所述第一总体轨迹不同的第二总体轨迹延伸，所述第三定子导体沿着与所述第一和第二总体轨迹不同的第三总体轨迹延伸，所述第一定子导体、第二定子导体和第三定子导体一起形成表面的总体形状；邻近所述定子布置且相对于所述定子能够移动的电枢，所述电枢包括电枢导体和多个磁体，每个磁体的磁极中至少一个面向所述表面；和联接到所述第一、第二和第三定子导体的控制器，所述控制器配置成(i) 向所述第一、第二和第三定子导体提供直流（DC），以及(ii) 对提供给所述第一、第二和第三定子导体中的一个或多个的所述DC选择性地调幅，从而将所述电枢导体电磁耦合到所述第一、第二和第三定子导体中的一个或多个。

【技术特征摘要】
2016.07.12 US 15/2083831.一种多自由度电磁机器，其包含：包含第一定子导体、第二定子导体和第三定子导体的定子，所述第一定子导体沿着第一总体轨迹延伸，所述第二定子导体沿着与所述第一总体轨迹不同的第二总体轨迹延伸，所述第三定子导体沿着与所述第一和第二总体轨迹不同的第三总体轨迹延伸，所述第一定子导体、第二定子导体和第三定子导体一起形成表面的总体形状；邻近所述定子布置且相对于所述定子能够移动的电枢，所述电枢包括电枢导体和多个磁体，每个磁体的磁极中至少一个面向所述表面；和联接到所述第一、第二和第三定子导体的控制器，所述控制器配置成(i)向所述第一、第二和第三定子导体提供直流（DC），以及(ii)对提供给所述第一、第二和第三定子导体中的一个或多个的所述DC选择性地调幅，从而将所述电枢导体电磁耦合到所述第一、第二和第三定子导体中的一个或多个。2.如权利要求1所述的机器，其进一步包含：联接到所述电枢导体的整流电路，所述整流电路配置成整流所述电枢导体中感应的电流。3.如权利要求1所述的机器，其中：所述第一定子导体、所述第二定子导体和所述第三定子导体中的一个或多个包含多个导电部段；以及所述导电部段中的每个包含具有预定长度的导体。4.如权利要求1所述的机器，其中所述第一定子导体、所述第二定子导体和所述第三定子导体中的一个或多个包含相接的导体。5.如权利要求1所述的机器，其中：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：P班德拉，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国,US