[发明专利]永磁体偏置的虚拟椭圆马达

说明书

本发明涉及永磁体偏置的虚拟椭圆马达。一种摆盘马达包括摆盘以及定子。所述摆盘由磁敏感材料制成并且具有摆动轴线。所述定子包括永磁体和一组电磁线圈，并且所述定子具有定子轴线。所述摆盘被构造成在所述摆动轴线围绕所述定子轴线进动的情况下围绕所述定子章动。所述摆盘具有相对于所述定子的最接近路径的移动点。在所述摆盘章动时，所述最接近路径的移动点围绕所述定子轴线移动。所述永磁体和所述一组电磁线圈被构造成产生了在所述定子与所述摆盘之间具有磁通密度的磁场，在所述摆盘章动时，最高磁通密度位于沿围绕所述定子轴线的角方向在所述最接近路径的移动点之前的移动位置处。

技术领域

本公开总体涉及电动马达。更具体地，本公开的示例涉及用于驱动摆盘马达的磁系统。

背景技术

电动马达从电磁能产生机械能。交流电(AC)马达一般包括转子和静止的定子。静止的定子通常具有承载交流电的电线绕组，从而产生旋转磁场。一些转子包括铁磁部件，该铁磁部件响应于由定子生成的旋转磁场，并且在定子的磁场旋转时，转子物理地旋转。通过将转子联接到输出轴，AC电流的电磁能被转换为输出轴的旋转机械能。

两个或更多个齿轮能用于通过齿轮比来创建机械优点。有许多方式来布置齿轮，使得在相同的时间量中，第一齿轮的单次旋转导致第二齿轮的多于或少于一次的旋转。齿轮比是这两个旋转之比。在第二齿轮的旋转少于第一齿轮的情况下，齿轮组合可以被认为提供齿轮减速。在某些应用中，可期望AC马达具有很高的齿轮比，其中在最小的可能容积中发生齿轮减速。例如，将电流的多次振荡转换为输出轴的单次旋转的致动器可以具有非常精细的控制。

历史上，在朝向在小容积内具有高齿轮比的马达发展方面，摆盘驱动机构似乎是有希望的路线。这样的摆盘驱动机构的示例在第US20140285072和US20150015174号美国专利公报中公开。更早的系统在US2275827和US3249776中公开。

在摆盘机构中，齿轮中的一个(例如转子齿轮)围绕另一个齿轮(例如定子齿轮)章动。如本文所使用的，术语“章动”包括摆动、摇摆或圆形摇摆运动。如果转子齿轮和定子齿轮的齿轮齿数相差一个，则这样的系统将具有等于定子齿轮的齿数的齿轮比。原则上，摆盘驱动机构的齿轮比可能相当高。

US20140285072中公开的摆盘驱动机构利用定子，该定子包括围绕定子轴线沿圆周分布的三个电磁线圈。这些线圈由彼此异相120度的AC电流供电，并且在线圈内产生平行于定子轴线定向的磁场。诸如此类的摆盘马达可能需要施加到线圈的不期望的高峰值电压。

发明内容

一种摆盘马达包括摆盘以及定子。所述摆盘由磁敏感材料制成并且具有摆动轴线。所述定子包括永磁体和一组电磁线圈，并且所述定子具有定子轴线。所述摆盘被构造成在所述摆动轴线围绕所述定子轴线进动(precess)的情况下围绕所述定子章动。所述摆盘具有相对于所述定子的最接近路径的移动点。在所述摆盘章动时，所述最接近路径的移动点围绕所述定子轴线移动。所述永磁体和所述一组电磁线圈被构造成产生在所述定子与所述摆盘之间具有磁通密度的磁场，在所述摆盘章动时，最高磁通密度位于沿围绕所述定子轴线的角方向在所述最接近路径的移动点之前的移动位置处。