本發(fā)明題為“包括具有在其上形成的卷繞輔助凸起的球形定子的電磁機(jī)”。一種電磁機(jī)包括球形定子、電樞、第一線圈和第二線圈。所述球形定子具有外表面，并且所述外表面具有在其上形成的多個(gè)隔開(kāi)的凸起。每個(gè)凸起從所述外表面徑向延伸，并且設(shè)置成垂直于所述外表面。所述電樞鄰近所述球形定子設(shè)置并且包括發(fā)出磁場(chǎng)的磁體。所述磁體具有的磁極中的至少一個(gè)面向所述球形定子。所述第一線圈圍繞球形定子的至少一部分卷繞，并且沿球形定子的橫向線設(shè)置在所述多個(gè)隔開(kāi)的凸起之間。所述第二線圈圍繞球形定子的至少一部分卷繞，并且沿球形定子的縱向線設(shè)置在所述多個(gè)隔開(kāi)的凸起之間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明整體涉及電磁機(jī)，并且更具體地涉及一種電磁機(jī)，該電磁機(jī)包括球面，該球面具有在其上形成的凸起，這些凸起有助于在其上卷繞線圈。

背景技術(shù)

眾所周知，當(dāng)前可用的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成以多于一個(gè)自由度(DoF)移動(dòng)物體，其包括用于每個(gè)DoF的單獨(dú)的電機(jī)或致動(dòng)器。更具體地，需要至少兩個(gè)電機(jī)或致動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)2-DoF運(yùn)動(dòng)，需要至少三個(gè)電機(jī)或致動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)3-DoF運(yùn)動(dòng)，等等。因此，涉及多于一個(gè)DoF的機(jī)構(gòu)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(lái)電子器件和傳感器技術(shù)已顯著縮小，但機(jī)械運(yùn)動(dòng)技術(shù)卻沒(méi)有跟上。這就是為什么平移/傾斜機(jī)構(gòu)等運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)通常不用于較小平臺(tái)諸如迷你型或微型無(wú)人機(jī)(無(wú)人駕駛飛行器)和微型衛(wèi)星上的原因所在。取決于多DoF運(yùn)動(dòng)控制的機(jī)器人系統(tǒng)只得忍受當(dāng)前運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)所固有的低效率。

在名稱為“Global Pointing Actuator”的美國(guó)專利7,675,208中公開(kāi)了一種針對(duì)上述問(wèn)題的解決方案。其中公開(kāi)的電磁機(jī)包括球形定子，該球形定子上卷繞有“橫向線圈”和“縱向線圈”。然而，該機(jī)器也存在某些缺點(diǎn)。例如，橫向線圈和縱向線圈在物理上難以卷繞在球形定子上。這增加了整體成本和尺寸，并且降低了線圈效率。

因此，需要一種多自由度球形電磁機(jī)，其與已知設(shè)備相比相對(duì)較小、不那么繁瑣并且更有效，和/或能夠相對(duì)容易地在其上卷繞線圈。本發(fā)明至少滿足了這些需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明內(nèi)容提供用于以簡(jiǎn)化的形式來(lái)描述選擇概念，這些概念在具體實(shí)施方式中被進(jìn)一步描述。本發(fā)明內(nèi)容并非旨在識(shí)別要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或本質(zhì)特征，也并非旨在用于輔助確定所要求保護(hù)的主題的范圍。

在一個(gè)實(shí)施方案中，一種電磁機(jī)包括球形定子、電樞、第一線圈和第二線圈。球形定子具有外表面，并且外表面具有在其上形成的多個(gè)隔開(kāi)的凸起。每個(gè)凸起從外表面徑向延伸，并且設(shè)置成垂直于外表面。電樞鄰近球形定子設(shè)置并且包括發(fā)出磁場(chǎng)的磁體。磁體具有的的磁極中至少一個(gè)面向球形定子。第一線圈圍繞球形定子的至少一部分卷繞，并且沿球形定子的橫向線設(shè)置在多個(gè)隔開(kāi)的凸起之間。第二線圈圍繞球形定子的至少一部分卷繞，并且沿球形定子的縱向線設(shè)置在多個(gè)隔開(kāi)的凸起之間。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，一種電磁機(jī)包括球形定子、電樞、第一線圈、第二線圈和第三線圈。球形定子具有外表面并且由導(dǎo)磁材料形成。外表面具有在其上形成的多個(gè)隔開(kāi)的凸起，并且每個(gè)凸起從外表面徑向延伸并且設(shè)置成垂直于外表面。電樞鄰近球形定子設(shè)置并且包括發(fā)出磁場(chǎng)的磁體。磁體具有的的磁極中的至少一個(gè)面向球形定子。第一線圈圍繞球形定子的至少一部分卷繞，并且沿球形定子的橫向線設(shè)置在所述多個(gè)隔開(kāi)的凸起之間。第二線圈圍繞球形定子的至少一部分卷繞，并且沿球形定子的縱向線設(shè)置在多個(gè)隔開(kāi)的凸起之間。第三線圈圍繞球形定子的至少一部分卷繞，并且沿球形定子的縱向線設(shè)置在多個(gè)隔開(kāi)的凸起之間。第二線圈在第一卷繞方向上圍繞球形定子卷繞，第三線圈在第二卷繞方向上圍繞球形定子卷繞，并且第二方向與第一方向相反。