CN103891128B - 转矩脉动的最小化 - Google Patents

Abstract

一种电动机，其包括：第一和第二线性致动器(每个线性致动器分别包括第一和第二线圈)、旋转轴、凸轮组件，其安装在所述旋转轴上用于将所述两个线性致动器的线性运动变换为所述旋转轴的旋转运动；控制器，其被编程为在操作期间产生分别用于第一线圈和第二线圈的第一和第二驱动信号，其中所述第一驱动信号导致所述第一线性致动器在所述旋转轴上产生在所述轴的完整旋转内周期性变化的第一转矩，且所述第二驱动信号导致第二线性致动器在所述旋转轴上产生在所述轴的完整旋转内周期性变化的第二转矩，且其中所述第一和第二转矩之和产生的总转矩在整个所述轴的完整旋转中基本恒定。

Description

转矩脉动的最小化

技术领域

本发明一般涉及电动机的控制，更具体地说，涉及线性洛仑兹型致动器电机的控制。

相关申请

本申请要求2011年8月16日提交的美国临时申请号61/524,089的权益或优先权，其全部公开内容在此通过引用将其整体并入本文。

发明背景

洛伦兹型电机利用在磁场中移动的带电粒子经历在垂直于移动方向的方向中的力的基本原理。数学上表示为：F=qvXB，其中F是力，q是带电粒子的电荷，v是粒子的瞬时速度，并且B是磁场。因此，如果使电流流过导线且在垂直方向上施加磁场，那么导线经历试图使其向侧边移动的力。

运用这种原理的一种简单配置是环绕由永久磁体制成的磁芯的线圈。线圈(被称为致动器)被布置为能够沿着所述磁芯或磁定子的长度前后滑动。在所述配置中，使电流流过线圈会产生在线圈上在沿着所述磁芯的长度的一个方向上推动它的力。反转电流流动的方向使线圈向相反的方向移动。电流的幅值决定了力的强度。并且电流波形的形状决定力如何随时间变化而变化。用这样的布置，通过给线圈施加适当的电流波形，可以使线圈以可控的方式沿磁芯来回移动。致动器的受控移动可继而用于执行工作。

附图简述

图1A-1B示出了一个呈车轮的旋转电机。

图1C示出了磁性定子组件。

图2A-2C示出了在运动的不同阶段的图1的旋转电机的部件。

图2D示出了凸轮的示例性形状。

图3是根据阿基米德螺旋的凸轮轮廓。

图4是凸轮的径向位置作为角度的函数的曲线图。

图5是正弦凸轮轮廓。

图6是如图5所示的凸轮的凸轮径向位置作为角度的函数的曲线图。

图7A-7B示出了用于一个车轮的两个轮毂电机的布置。

图8A-8B示出了两个旋转偏移凸轮的视图。

图9A-9B示出了耦接到车轮的轮辋的示例旋转装置的盘。

图10示出了呈正交的两个凸轮轮廓。

图11示出了转矩函数的对称性特征。

图12示出了分段二次转矩函数。

图13示出了凸轮轮廓的一阶导数的分段二次轮廓。

图14示出了相比三角力函数的非三角力函数。

图15示出了相比三角凸轮轮廓的非三角凸轮轮廓。

图16是用于提供恒定转矩的示例性控制系统。

图17显示直接测量洛伦兹力的测力传感器。

图18是采用力谱产生反馈的示例性控制系统。

具体实施方式

本申请的标的是一种使转矩脉动最小化的轮毂式电机组件的设计和操作。轮毂式电机是一种线性洛仑兹型致动器电机。在讨论轮毂式电机安装组件的设计和操作前，将呈现线性洛伦兹型致动器电机的简要回顾。更详细的讨论可以参见U.S.S.N12/590,495，其题为“Electric Motor”，并且通过引用将其整体并入本文。

线性洛伦兹型致动器电机

如图1A中所示，线性洛仑兹型致动器电机是安装在车辆车轮内的旋转装置100。旋转装置100包括磁性定子组件120、相对的电磁致动器110_a和110b、和线性到旋转转换器(例如，椭圆形凸轮)105。旋转装置100被连接到车辆的底盘，例如，在车轮上的里侧的点(未示出)。使用例如圆形支撑板(已被移除以显示车轮的内侧)经由凸轮105将旋转装置100连接到车轮。使用紧固件，例如螺栓，将这样的板连接到车轮的边缘和凸轮105两者。所述车轮与凸轮支撑板相对于轮毂145绕轴承150旋转。

图1B示出了从已除去轮胎和一些其它部件的车轮140的侧面的旋转装置100。旋转装置100的核心包括凸轮105、两个相对的电磁致动器110_a和110b、和磁性定子组件120。电磁致动器110a、110b各包住围绕磁性定子组件120的线圈115a、115b。磁致动器110a和110b被设置成当施加适当的驱动信号到线圈部115a、115b时，相对于磁定子组件120作往复运动。一个电磁致动器110a被示为具有围绕其线圈115a的外壳155a且另一电磁致动器110b显示为已除去其外壳，以显示其线圈115b。

图1B中所示的磁性定子组件120是垂直取向的，并且包括多个磁性定子125a、125b，每个磁性定子都包括使其磁矩垂直于磁性定子组件120的轴取向的多个分开的永磁体。当将电流施加到电磁致动器110a和110b的线圈115a、115b(例如，交变电流)时，由于所产生的电磁力(即洛伦兹力)，致动器110a和110b被迫沿着磁性定子组件120垂直移动。正如所熟知，当承载电流的线圈被放置在磁场中，所述电流的每一个移动电荷经历所谓的洛伦兹力，且它们共同创建在线圈上的净力。产生的运动和力的方向是由线圈中感应的电流的极性和幅值控制。

旋转装置100还包括连接到轴承支承结构165的多个轴130a、130b。电磁致动器110a、110b使用例如线性轴承沿轴滑动。连接到每个电磁致动器110a、110b中的是一对随动件135a-d，其与凸轮105相互作用以将其线性运动变换为所述凸轮的旋转运动。为了减少摩擦，随动件135a-d自由旋转，从而在操作周期期间在凸轮105的表面上翻转。随动件135a-d通过例如致动器的外壳连接到电磁致动器110a和110b。随着电磁致动器110a、110b作往复运动，凸轮105上由随动件135a-d施加的力驱动凸轮105的旋转运动。

图1C示出了具有两个磁性定子125a、125b的磁性定子组件120。磁性定子125a、125b每个都包括多个磁体。例如，磁性定子125a包括在一个端表面部分的八个磁体160a-h。所有磁体160具有垂直于它们被安装的表面且在相同方向上取向的磁矩。

图2A-C示出了运动中的旋转装置100的部件，其包括相对于磁性定子组件120(包括相关联的磁性定子125a、125b)移动的旋转装置的电磁致动器110a、110b(与线圈115a、115b和随动件135a-d相关联的)和凸轮105。轮辋、车轮、和通过其将随动件连接到线圈的外壳被未在这些图中示出。如图2A-C所示，线圈115a、115b的相对的往复运动驱动凸轮105旋转，这继而会导致连接到凸轮105的车轮旋转。线圈115a、115b在图2A中被示为几乎分隔其最远的距离。图2B显示随着线圈115a、115b彼此更接近地移动，线圈115a、115b驱动凸轮105以顺时针方向旋转，从而使任何连接的车轮也顺时针旋转。在示例性装置中，对凸轮105施加的力是由外部随动件135a、135c在凸轮105上挤压而引起。图2C表明，线圈115a、115b甚至更接近在一起，使凸轮105更进一步顺时针运动。

在线圈115a、115b已经到达彼此间和距凸轮105的最接近的距离，在这种情况下，已旋转九十度，线圈115a、115b开始远离彼此移动并驱动凸轮105继续顺时针旋转。随着线圈115a、115b远离彼此移动，内部随动件135b、135d通过向外推凸轮105施加力到凸轮105上。

应注意，凸轮105在图中被示出为椭圆形，但它可以具有更复杂的形状，诸如例如具有偶数个凸角的形状，如图2D中所示。每个凸角的两侧的形状可以呈例如正弦波、阿基米德螺旋线的一部分或一些其它曲线的形式。凸角的数量决定使凸轮旋转整圈线圈必须完成多少个周期。具有两个凸角的凸轮将在两个线圈周期后旋转整圈。具有四个凸角的凸轮将于四个线圈周期后旋转整圈。此外，在凸轮中的凸角越多，产生的转矩越高。

转矩分析

电机由具有外凸轮和内凸轮的圆盘组成。连接到线圈的两个凸轮随动件可在所述凸轮上产生径向力。通过凸轮随动件施加的力继而在磁盘上产生转矩。

由凸轮随动件产生的转矩T_c(θ)的理想化方程由下式给出：

$T_c\left(\mathrm{\θ}\right)=F_c\left(\mathrm{\θ}\right)\·\frac{{\mathrm{dR}}_c\left(\mathrm{\θ}\right)}{\mathrm{d\θ}}$ 式1

其中，F_c(θ)是由凸轮随动件产生的径向力，且R_c(θ)是凸轮随动件距盘的中心的距离。如上所述，在电机中，力从线圈中运行的电流产生并与磁场相互作用。

如果所述力在整个半冲程中是恒定的且定义凸轮随动件的位置的斜率作为车轮角度的函数也是恒定的，则产生的转矩在整个周期中是恒定的。那么凸轮的二维形状将是如图3所示。

在图(1)中，θ是车轮的以弧度为单位的位置(旋转)且盘具有四个凸角。凸轮随动件施加如箭头所指示的垂直的力。在极坐标中的凸轮的位置是由图4中所示的曲线给出。

虽然这种凸轮轮廓本身容易借出产生恒定转矩的驱动信号，但是它呈现两个主要的缺点：需要在凸轮运动结束时瞬间改变线圈速度和需要瞬间改变会产生由凸轮施加的力的电流。

给出加速和减速线圈所需的力的近似方程为：

$F_r=M_c\·\[\frac{d^2}{{\mathrm{d\θ}}^2}{R}_c\left(\mathrm{\θ}\right)\·{\left(\frac{d}{\mathrm{dt}}\mathrm{\θ}\right)}^2+\frac{d}{\mathrm{d\θ}}{R_c}^{}\left(\mathrm{\θ}\right)\·\frac{d^2}{{\mathrm{dt}}^2}\mathrm{\θ}\]$ 式2

其中，M_c是线圈的质量。在冲程运动的极端，术语在理论上是无限的，这意味着在实践中，线圈会由于突然减速和加速而发生无法接受的高位震荡。

瞬间改变电流也呈现技术挑战，因为电流以显著电感流过线圈。改变线圈中的电流所需要的电压的线性近似值由下式给出：

$V_c\left(t\right)=R_c\·I_c\left(t\right)+L_c\·\frac{d}{\mathrm{dt}}I\left(t\right)+V_{\mathrm{emf}}\left(t\right)$ 式3

其中V_c(t)是在线圈两端所需的电压作为线圈电流I_c(t)的所需变化的函数，R_c为线圈电阻，L_c为线圈电感，且V_emf(t)是通过线圈随着其移动通过变化的磁场所产生的反电动势。这里再次，考虑到不连续的电流，线圈两端的电压将趋向于无穷大。

一个部分解决方案是改变凸轮轮廓，使得它的二阶导数是有限的，并且在所有点处连续，即，它有三阶导数。这种凸轮轮廓的一个实例将是正弦曲线形状。在这种情况下，凸轮轮廓会由下式给出：

$R_c\left(\mathrm{\θ}\right)=R_O+A_c\·\sin (n_1\·\mathrm{\θ})$ 式4

其中R₀是凸轮绕其演进的圆(平均位置)、A_c是凸轮振幅和n₁是凸角数或每转冲程数。然后凸轮轮廓看起来如图5所示。而且在极坐标中，凸轮轮廓示于图6中。

在这种情况下，待由线圈所产生的力由下式给出：

$F_c\left(\mathrm{\θ}\right)=\frac{T_c\left(\mathrm{\θ}\right)}{\frac{d}{\mathrm{d\θ}}{R}_c\left(\mathrm{\θ}\right)}$ 式5

然而，凸轮位置R_c(θ)的导数在冲程末端为空，因此，所需的力也将发散到无限大。这对于任何凸轮轮廓仍是如此。如果只有一个凸轮，必然结果是，如果初始位置当凸轮随动件是在冲程末端时发生，则它不会自起动。

使用多个凸轮，使得它们的空点隔开来规避所述问题。在最简单的实例中，在盘上将有两个凸轮，在相对的一侧上各一个。

示例性实施方案

实现这个方法的车轮示于图7A-B。在这种情况下，为了清晰，已移除车轮的轮胎和一些其它部件。有两个旋转装置1500和1600、一个安装在中心盘1635的每一侧。所述旋转装置是类似于上述的旋转装置。旋转装置1500包括一对电磁致动器1510a、1510b、和磁性定子组件1520。类似地，旋转装置1600包括一对电磁致动器1610a、1610b、和磁性定子组件1620。每个磁性定子组件1520、1620包括两个磁性定子1515a、1515b、1615a、1615b，其包括磁通返回路径1640a-d和磁体(例如，1630a、1630b)。围绕电磁致动器1510a、1510b、1610a、1610b的线圈的外壳未示出。每个线圈沿着如上所述的四个阵列磁体往复运动，所述阵列可包括多个磁体。两个磁体阵列位于所述线圈的内部(例如，内部磁性定子组件1630b)和两个分别位于所述线圈的外部(例如，外部磁性定子组件1630a)。各组磁体被安装到的磁通返回路径1640a-d。

所述盘1635包括两个凸轮，一个在盘1635的任一侧。在这个实例中，所述装置的每个凸轮是呈树林的形式，其中包括内表面1605a和外表面1605b。两对随动件1625a、1625b耦接到电磁致动器1510a和1510b，每对不同的随动件与凸轮的各自的表面1605a、1605b接口。电磁致动器1610a和1610b也类似地耦接到随动件。随着线圈朝向彼此移动，每个电磁致动器1510a、1510b的随动件之一对凸轮的内表面1605a施加力。随着线圈远离彼此移动，其它随动件对凸轮的外表面1605b施加力。

图7B示出了旋转装置的不同视图。显而易见，每一对电磁致动器(对1510a、1510b和对1610a、1610b)处于往复运动的不同阶段。这是因为，在所述示例装置中，在盘1635的任一侧上的凸轮转动地相互偏移例如四十五度。这有助于防止所述致动器在凸轮上难以再次启动的一个点上停止。因此，如果一对致动器在其各自的凸轮“死点”停止时，那么其它对致动器不会在死点上。图7B还示出了线圈和磁性定子组件的布置。例如，磁性定子组件1630b和1630c位于致动器1610a的线圈内部，并且磁性定子组件1630a和1630d位于线圈外部。

图8A示出了两个旋转偏移凸轮1505、1606。凸轮1505、1606是盘1635的部分或安装在盘1635上。一个凸轮1505是在盘1635的一侧上，而另一凸轮1606是在相对侧上，如虚线所指示。在一些装置中，凸轮可偏移例如四十五度。凸轮1505、1606具有偶数个凸角，如2个、4个、6个等。具有两个凸角的凸轮偏移45度。具有四个凸角的凸轮偏移22.5度。

图8B示出了具有两个旋转偏移凸轮的盘1635的垂直横截面，每一个凸轮都具有内表面1605a、1605c和外表面1605b、1605d。由于所述偏移，内表面1605a、1605c彼此不在一直线上。同样，外表面1605b、1605d彼此也不在一直线上。

图9A示出了示例旋转装置的盘1635如何被耦接到车轮的轮辋1705。轮辋1705由使用紧固件(如螺栓)沿内环1715固定盘1635至其的一构件组成。或者，轮辋1705可包括沿环1715螺栓一起的两个部件1710a、1710b。当固定在一起，两部件1710a、1710b与内环1715形成一个完整的轮辋1705。然后将一个轮胎安装到轮辋1705。图9B显示了盘1635是如何被固定在盘1635的内环1715的。

最小化转矩脉动

返回到最小化转矩脉动的技术的描述，我们引导读者注意，使用两个示于图10中的四叶凸轮的实例。

请注意，轮廓不是镜像图像，但呈正交，并且它们由相同的基本轮廓R_c(x)组成，但相对于彼此“转向”。假设n_c为凸轮的凸角数，即一个完整的圆圈中基本函数的R_c(x)的重复的次数，并且所述凸轮轮廓的导数是由Ψ_c(n_c·θ)给出，由各个凸轮的转矩Φ(θ)的总和提供的转矩的方程将是：

T＝Φ(n_c·θ)+Φ(n_c·θ+Δ) 式6

T＝F_c(n_c·θ)·Ψ(n_c·θ)+F_c(n_c·θ+Δ)·Ψ(n_c·θ+Δ) 式7

而且通常Δ对应一个凸角的四分之一，即

这导致了以下问题：当使用至少两个外相位凸轮和致动器时，什么是函数族Φ(θ)=F_c(θ)·Ψ_c(θ)，使得总转矩是恒定的(即无脉动)。这个方程意味着函数Φ(θ)有2·Δ的周期：

Φ(θ)＝T-Φ(θ+Δ) 式8

Φ(θ+Δ)＝T-Φ(θ+2·Δ) 式9

代替：

Φ(θ)＝T-(T-Φ(θ+2·Δ))＝Φ(θ+2·Δ) 式10

它们是根据需要而定，即函数Φ(θ)是周期性的，其中周期是一个完整凸轮圆圈的周期的两倍。这仍然留下了函数相当大的系综。出于对称的原因，合理的要求是：

Φ(θ)＝Φ(-θ) 式11

而且我们还可假设凸轮在θ=0和θ=Δ处达到其极值。因此，我们所寻求的函数Φ(θ)类型具有以下特性：

1.Φ(0)=0

2.Φ(Δ)=Tmax，其中Tmax为最大转矩

3.Φ(θ)相对于θ=0垂直轴对称

4.Φ(θ)相对于点(Δ/2，Tmax/2)对称。

5.Φ(θ)连续。

此函数的一般形状在图11中给出。(θ)必须有一阶导数，使得所述凸轮轮廓由下式给出：

R_c(θ)＝∫Ψ(θ)dθ 式12

直观地，也将希望，函数的F_c(θ)、R_c(θ)和Ψ(θ)具有相同的对称性。因此，一个合理的问题是会有函数使得F_c(θ)和Ψ(θ)是相同函数吗？在这种情况下：

T＝Ψ²(n_c·θ)+Ψ²(n_c·θ+Δ) 式13

这是一个直角三角形的基本方程。

在这里，呈正交的部件可以被看作是直角三角形的边，使得一边是一个角度的正弦，且另一边是所述角度的余弦：式14

式15

式16

总之，如果凸轮的形状是正弦函数，其导数是余弦函数，其导数是正弦函数，如果电流波形也是正弦函数，那么呈正交的两个部件总和为无脉动的恒定转矩。

原则上，有导致恒定转矩的无数个函数F_c(θ)、R_c(θ)和Ψ(θ)。在实践中，选择是相当有限的，因为我们必须有：

$F_c\left(\mathrm{\θ}\right)=\frac{\mathrm{\Φ}\left(\mathrm{\θ}\right)}{\mathrm{\Ψ}\left(\mathrm{\θ}\right)}$ 式17

而当Φ(θ)和Ψ(θ)两者趋向于零，比例也必须收敛至零。我们还要求到一阶导数。我们惊奇的发现除了正弦型函数以外的满足这些标准的其它函数，它们通常最终会非常接近三角函数。然而，在其中计算时间是首要考虑的基于微处理器的数字控制的现代，这种交代函数可能有一个好处。

另一种方法是最简单的实例之一是使用Φ₁(θ)和Ψ₁(θ)的分段二次函数，如在此MathCAD递归表示中给出，在等式中省略次数为凸角的数目：

其中Φ₁(θ)是示于图2中。

其中Ψ₁(θ)是示于图13中。

从Φ₁对Ψ₁的比例计算出所得到的力谱F₁概述在图14中，并与三角函数作比较。

最后，从Ψ₁的积分计算凸轮轮廓R₁并与图15中的三角函数作比较。

虽然很难证明，但是可以预料，在对称性和平滑性方面表现良好的所有凸轮的形状和力谱的形状都将是很接近三角函数的。在这里只分析了呈正交的两个凸轮，相同的方法可用于其它偶数凸轮。

在实际应用中，虽然很容易产生具有精确三角函数的凸轮，但更难以产生为正弦波的力谱。对于假定恒定的磁感应强度B的理想化洛伦兹力致动器，这在产生精确的具有正弦函数的电流谱时将转化。然而，在实践中，磁感应强度B是不恒定的，且取决于用于产生场的永久磁体的几何形状。此外，由磁体产生的磁场取决于温度，并且还受流过电机线圈的电流的影响。所有这些影响必须仔细地进行建模，来产生真正最小化脉动的电流。

一种典型的控制系统示于图16中。它包括开关电源电子500，它提供脉冲宽度调制驱动信号给电机中的线圈，以产生所需的转矩和速度。开关电源电子500的操作是基于电机的模型控制，所述电机的模型包括电机的磁感应的模型502(即，由线圈看出的磁场作为线圈的位置、线圈中的电流和线圈的温度的函数)和模型504，其使得确定产生线圈中的所需驱动电流必需的脉冲宽度调制信号的电压。模型的输入来自的旋转编码器506，将所述角度位置变换成线圈或凸轮随动件的位置的转换模块508，和提供关于电机的操作条件的信息的电机中的各种传感器。请注意，根据操作条件和一些模型的模型的变化需要考虑这些因素。各种传感器包括电机温度传感器510、电流传感器512、电池电压传感器514、和线圈电压传感器516。

从车轮旋转编码器506，计算线圈和凸轮随动件的角度和径向位置。从凸轮随动件的位置，从函数F_c(θ)计算由线圈产生的所需的力。产生所述力所需要的电流等于线圈中的电流乘以磁感应强度。由于磁感应强度B不完全一致，必须使用电机温度、线圈电流和线圈相对于永久磁体的相对位置从模型502进行估计。

所需电流被转换成脉冲调制宽度。这是在两个步骤中完成。首先从线圈动力学的模型，计算获得线圈中的所需电流在线圈两端需要的电压。然后，需要电源电子的模型，基于所需电压、电源电压、在线圈中的实际电流和在线圈两端的电压，来计算开关占空比。

到目前为止，控制都是基于前馈模型。然而，这些模型有一定水平的误差，所以使用反馈来进行所需电流和测得的电流之间的校正。

产生所需力谱的另一种方法是如图17和18所概述，通过测量所产生的力，并直接使用对电流的反馈控制来控制所述力。

图17示出了可如何直接测量由线圈产生的洛伦兹力。测力传感器700被插入到线圈702和凸轮随动件704之间。凸轮随动件本身可经受来自与凸轮的反应的大离轴力。然而，力传感器可以被设计成可在很大程度上不感测这样的侧向力。因此，可以从测力传感器获得轴向力的精确测量，然后在各种控制算法中用来调整电流，使得产生所需力谱。

图18示出了可用于获得所需力谱的许多替代控制策略之一。上述用来估计得到所需力所需的电流的算法可以前馈方式使用。然后，所需力与测得的线圈力之间的误差会被馈送到一些使用使电流校正的测量值的其它反馈控制系统，以获得所需力谱。所述反馈控制方法的优点是，它会倾向于比纯粹的前馈方法更稳定。

其它实施例在以下权利要求范围内。

Claims (15)

1.一种电动机，其包括：

第一线性致动器，其包括第一线圈；

第二线性致动器，其包括第二线圈；

旋转轴；

凸轮组件，其安装在所述旋转轴上用于将所述第一和第二线性致动器的线性运动变换为所述旋转轴的旋转运动；以及

控制器，其被编程为在操作期间产生用于所述第一线圈的第一驱动信号和用于所述第二线圈的第二驱动信号，其中所述第一驱动信号导致所述第一线性致动器通过与所述凸轮组件交互来在所述旋转轴上产生在所述轴的完整旋转内周期性变化的第一转矩，且所述第二驱动信号导致所述第二线性致动器通过与所述凸轮组件交互来在所述旋转轴上产生在所述轴的完整旋转内周期性变化的第二转矩，且

其中，选择所述第一驱动信号和所述第二驱动信号来产生所述第一转矩和所述第二转矩，所述第一转矩和所述第二转矩之和产生的总转矩在整个所述轴的完整旋转中无脉动。

2.根据权利要求1所述的电动机，其还包括：

第一凸轮随动件组件，其耦接所述第一线性致动器与所述凸轮组件；和

第二凸轮随动件组件，其耦接所述第二线性致动器与所述凸轮组件，

其中所述第一凸轮随动件组件被布置为沿所述凸轮组件内的第一凸轮表面驶动，所述第一凸轮表面具有在360度内旋转的第一轮廓，

其中所述第二凸轮随动件组件被布置为沿所述凸轮组件内的第二凸轮表面驶动，所述第二凸轮表面具有在360度内旋转的第二轮廓，以及

其中，选择所述第一轮廓和所述第二轮廓以及所述第一驱动信号和所述第二驱动信号来产生所述第一转矩和所述第二转矩，所述第一转矩和所述第二转矩之和产生的总转矩在整个所述轴的完整旋转中无脉动。

3.根据权利要求2所述的电动机，其中所述第一轮廓是由n个周期的三角函数描述，其中n是偶整数。

4.根据权利要求3所述的电动机，其中所述第二轮廓是由n个周期的所述三角函数描述。

5.根据权利要求4所述的电动机，其中n等于4。

6.根据权利要求5所述的电动机，其中所述三角函数是正弦函数。

7.根据权利要求6所述的电动机，其中所述第一轮廓相对所述第二轮廓相移弧度。

8.根据权利要求2所述的电动机，其中所述第一轮廓遵循在360度内连续且具有在360度内连续的一阶导数的曲线。

9.根据权利要求2所述的电动机，其中每个所述第一和第二轮廓具有度的周期且每个所述第一和第二转矩具有度的周期，且其中n是偶整数。

10.根据权利要求9所述的电动机，其中n等于4。

11.根据权利要求6所述的电动机，其中所述第一和第二轮廓的相位是对准的，并且其中所述第一和第二线性致动器的取向相对彼此偏移弧度。

12.根据权利要求2所述的电动机，其中所述第一和第二凸轮表面是分开的表面。

13.根据权利要求2所述的电动机，其中所述第一和第二凸轮表面是相同表面。

14.根据权利要求2所述的电动机，其中：

所述第一轮廓的一阶导数由Ψ(n_c·θ)表示；

所述第二轮廓的一阶导数由Ψ(n_c·θ+Δ)表示；

第一致动器产生的力由F_c(n_c·θ)表示；

第二致动器产生的力由F_c(n_c·θ+Δ)表示；以及

其中，θ是所述轴的旋转角，n_c是表示在所述轴的完整旋转中所述第一轮廓和所述第二轮廓的圆圈数的偶整数，Δ是所述第一轮廓和所述第二轮廓之间的相移，以及

其中，F_c(n_c·θ)·Ψ(n_c·θ)+F_c(n_c·θ+Δ)·Ψ(n_c·θ+Δ)作为θ的函数是恒定的。

15.一种操作电动机的方法，所述电动机包括：包括第一线圈的第一线性致动器、包括第二线圈的第二线性致动器、旋转轴、安装于所述旋转轴上用于将所述第一和第二线性致动器的线性运动变换为所述旋转轴的旋转运动的凸轮组件，所述方法包括：

利用产生第一径向方向力的第一信号驱动所述第一线圈，所述第一径向方向力在所述旋转轴上产生在所述轴的完整旋转内周期性变化的第一转矩；

同时利用产生第二径向方向力的第二信号驱动所述第二线圈，所述第二径向方向力在所述旋转轴上产生在所述轴的完整旋转内周期性变化的第二转矩，其中选择所述第一驱动信号和所述第二驱动信号来产生所述第一转矩和所述第二转矩，所述第一转矩和所述第二转矩之和产生的总转矩在整个所述轴的完整旋转中无脉动。