CN104065202B - 虚拟椭圆电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及虚拟椭圆电机。提供了一种虚拟椭圆电机和方法。支点承担章动动态负荷，并且摆盘旋转耦合到该支点且围绕该支点章动。摆盘包括内周环齿轮和外周环齿轮，固定齿轮啮合外周环齿轮并向摆盘提供杠杆作用。旋转输出盘啮合内周环齿轮并响应于摆盘的旋转而旋转。定子包括电磁体并电磁吸引摆盘的第一侧面，使得摆盘的第二侧面被杠杆抵靠固定齿轮和旋转输出盘。

Description

虚拟椭圆电机
技术领域
本发明的实施例总体涉及电机。更具体地，本发明的实施例涉及开关磁阻电机。
背景技术
电机从电磁式电流生成机械力。交流(AC)电机(AC电机)主要包括固定的定子和转子。固定的定子主要包括电线线圈，电线线圈被供应交流电流，该交流电流产生旋转磁场。转子被附连到输出轴，输出轴由旋转磁场给出转矩。
一种类型的电机是通过磁阻产生转矩的磁阻电机。磁阻电机在铁磁转子上感应非永久性磁极。现有磁阻电机主要具有高转矩脉动(ripple)，其中当电机低转速运行时，在一个旋转期间的最大与最小转矩之间的差很大。
需要一种小型、低重量、高转矩并能够在低转速运行的机电电机。还需要这类机电电机提供低振动、无阻塞和/或耐阻塞的致动，并提供高保持载荷能力。
发明内容
提供了一种虚拟椭圆电机和方法。支点承担章动动态负荷，并且摆盘旋转地耦合到该支点且围绕该支点章动。摆盘包括内周环齿轮和外周环齿轮。固定齿轮啮合外周环齿轮并向摆盘提供杠杆作用。旋转输出盘啮合内周环齿轮并响应于摆盘的章动而旋转。定子包括电磁体并电磁吸引摆盘的第一侧面，使得摆盘的第二侧面被杠杆抵靠固定齿轮和旋转输出盘。
通过这种方式，本发明的实施例提供了像液压致动一样执行或比液压致动执行更好且功率和能量密度等于或大于液压致动的高转矩低速机电电机。在少于6个定子磁极和4个转子磁极的情况下，现有的开关磁阻电机不提供保证的起动、受控的起动方向和换向能力。本发明的实施例用6个定子磁极和一个虚拟转子磁极可以实现保证的起动、受控的起动方向和换向能力，并且可以不需要且可以被配置为没有转子磁极，尽管如此，仍能够提供像现有电机一样或比现有电机更好的起动、保持、换向。本发明的实施例提供不需要使用昂贵稀土金属并且提供低振动以及基本无阻塞和/或耐阻塞高保持负荷能力的电机。当处于非最佳条件或机械掉动力时，电机可以从输出轴去耦合，并且在电气上是健壮的。
在实施例中，虚拟椭圆电机包括支点、摆盘、固定齿轮、旋转输出盘以及定子。支点承担旋转径向动态负荷。摆盘旋转耦合到支点并围绕支点章动，并且包括内周环齿轮和外周环齿轮。固定齿轮啮合外周环齿轮并向摆盘提供杠杆作用。旋转输出盘啮合内周环齿轮并响应于摆盘的章动而旋转。定子包括电磁体并电磁吸引摆盘的第一侧面，使得摆盘的第二侧面被杠杆抵靠固定齿轮和旋转输出盘。
在另一个实施例中，用于操作虚拟椭圆电机的方法围绕支点章动旋转耦合到支点的摆盘，摆盘包括内周环齿轮和外周环齿轮。该方法进一步将摆盘的第一侧面电磁吸引到包括电磁体的定子。该方法进一步用支点为摆盘提供杠杆作用，以压摆盘的第二侧面抵靠固定齿轮和旋转输出盘。该方法进一步将固定齿轮与外周环齿轮啮合，并且使固定齿轮向外周环齿轮提供杠杆作用。该方法进一步用内周环齿轮驱动旋转输出盘，并且响应于摆盘的章动而使旋转输出盘旋转。
在进一步实施例中，用于配置虚拟椭圆电机的方法将支点配置为承担旋转径向动态负荷，并且将包括内周环齿轮和外周环齿轮的摆盘旋转耦合到支点。该方法进一步将摆盘配置为围绕支点章动，并且将固定齿轮与外周环齿轮啮合。该方法进一步将固定齿轮配置为向摆盘提供杠杆作用，并且将旋转输出盘与内周环齿轮啮合。该方法进一步将旋转输出盘配置为响应于摆盘的章动而旋转。该方法进一步将包括至少一个电磁体的定子配置为电磁吸引摆盘的第一侧面，使得摆盘的第二侧面被杠杆抵靠固定齿轮和旋转输出盘。
进一步地，本发明包括根据下列条款的实施例：
条款1.一种虚拟椭圆电机，其包括：
可操作以承担旋转径向动态负荷的支点；
旋转耦合到所述支点并且可操作以围绕所述支点章动的摆盘，所述摆盘包括内周环齿轮和外周环齿轮；
可操作以啮合所述外周环齿轮并向所述摆盘提供杠杆作用的固定齿轮；
可操作以啮合所述内周环齿轮并响应于所述摆盘的章动而旋转的旋转输出盘；以及
定子，其包括至少一个电磁体并且可操作以电磁吸引所述摆盘的第一侧面，使得所述摆盘的第二侧面被杠杆抵靠所述固定齿轮和所述旋转输出盘。
条款2.根据条款1所述的虚拟椭圆电机，其进一步包括可操作以容纳所述定子的定子外壳。
条款3.根据条款1所述的虚拟椭圆电机，其进一步包括可操作以向所述旋转输出盘提供轴承的轴套。
条款4.根据条款3所述的虚拟椭圆电机，其进一步包括耦合到所述轴套并可操作以保持所述轴套的轴套挡圈。
条款5.根据条款1所述的虚拟椭圆电机，其进一步包括耦合到摇臂的上部外壳。
条款6.根据条款1所述的虚拟椭圆电机，其中：
所述固定齿轮的齿轮齿的第一数量等于所述外周环齿轮的齿轮齿的第二数量；以及
所述旋转输出盘的齿轮齿的第三数量等于所述内周环齿轮的齿轮齿的第四数量。
条款7.一种用于操作虚拟椭圆电机的方法，所述方法包括：
使旋转耦合到支点的摆盘围绕所述支点章动，所述摆盘包括内周环齿轮和外周环齿轮；
将所述摆盘的第一侧面电磁吸引到包括至少一个电磁体的定子；
用所述支点为所述摆盘提供杠杆作用，以压所述摆盘的第二侧面抵靠固定齿轮和旋转输出盘；
将所述固定齿轮啮合所述外周环齿轮；
使所述固定齿轮向所述外周环齿轮提供杠杆作用；
用所述内周环齿轮驱动所述旋转输出盘；以及
响应于所述摆盘的章动而旋转所述旋转输出盘。
条款8.根据条款7所述的方法，其进一步包括经由耦合到所述旋转输出盘的第一输出臂提供致动。
条款9.根据条款7所述的方法，其进一步包括经由耦合到所述定子的第二输出臂提供致动。
条款10.根据条款7所述的方法，其进一步包括经由所述定子和所述旋转输出盘提供双致动。
条款11.根据条款7所述的方法，其中：
所述固定齿轮的齿轮齿的第一数量等于所述外周环齿轮的齿轮齿的第二数量；以及
所述旋转输出盘的齿轮齿的第三数量等于所述内周环齿轮的齿轮齿的第四数量。
条款12.一种用于配置虚拟椭圆电机的方法，所述方法包括：
将支点配置为承担旋转径向动态负荷；
将包括内周环齿轮和外周环齿轮的摆盘旋转耦合到所述支点；
将所述摆盘配置为围绕所述支点章动；
将固定齿轮啮合所述外周环齿轮；
将所述固定齿轮配置为向所述摆盘提供杠杆作用；
将旋转输出盘与所述内周环齿轮啮合；
将所述旋转输出盘配置为响应于所述摆盘的章动而旋转；以及
将包括至少一个电磁体的定子配置为电磁吸引所述摆盘的第一侧面，使得所述摆盘的第二侧面被杠杆抵靠所述固定齿轮和旋转输出盘。
条款13.根据条款12所述的方法，其进一步包括配置可操作以容纳所述定子的定子外壳。
条款14.根据条款12所述的方法，其进一步包括配置可操作以向所述旋转输出盘提供轴承的轴套。
条款15.根据条款12所述的方法，其进一步包括配置耦合到所述轴套并可操作以保持所述轴套的轴套挡圈。
条款16.根据条款12所述的方法，其进一步包括配置耦合到摇臂的上部外壳。
条款17.根据条款12所述的方法，其进一步包括配置摆盘章动与所述旋转输出盘的旋转的比率。
条款18.根据条款17所述的方法，其进一步包括针对致动配置摆盘章动与所述旋转输出盘的旋转的该比率。
条款19.根据条款18所述的方法，其进一步包括如下配置该比率，其中所述摆盘的大约180个到大约200个章动产生所述旋转输出盘的一个旋转。
条款20.根据条款12所述的方法，其中：
所述固定齿轮的齿轮齿的第一数量等于所述外周环齿轮的齿轮齿的第二数量；以及
所述旋转输出盘的齿轮齿的第三数量等于所述内周环齿轮的齿轮齿的第四数量。
条款21.一种包括条款1所述的虚拟椭圆电机的飞行器。
提供发明内容是为了以简化形式介绍一组概念，这些概念在下面具体实施方式中进一步进行描述。本发明内容并不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在帮助确定所要求保护的主题的范围。
附图说明
通过参考具体实施方式和权利要求并结合下列附图，可以对本发明的实施例有更全面的理解，其中在这些附图中，类似的参考标号指代类似的元件。提供附图是为了有助于理解本发明而不是限制本发明的广度、范围、比例或可应用性。这些附图并不一定按比例绘制。
图1是根据本发明的实施例的示例性虚拟椭圆电机的图示。
图2是根据本发明的实施例的图1的摆盘的展开图的图示。
图3是根据本发明的实施例的摆盘与固定齿轮和旋转输出盘的交接面的图示。
图4和图5是根据本发明的实施例的摆盘的顺时针章动的图示。
图6是根据本发明的实施例的电磁驱动力与摆盘的逆时针章动的关系的图示。
图7是示出根据本发明的实施例的用于操作虚拟椭圆电机的过程的示例性流程图的图示。
图8是示出根据本发明的实施例的用于配置虚拟椭圆电机的过程的示例性流程图的图示。
具体实施方式
下列具体实施方式本质上是示例性的，并不旨在限制本发明或本发明的实施例的应用和用途。对具体设备、技术和应用的描述仅作为示例提供。对于本领域技术人员来说，对本文所述示例的修改是显而易见的，并且本文所定义的一般原理可以被应用于其他示例和应用，而不偏离本发明的精神和范围。而且，无意受前述技术领域、背景技术、发明内容或下列具体实施方式中陈述的任何明示或暗示的理论的约束。本发明应被赋予与权利要求一致的范围，并且并不局限于本文所述和示出的示例。
本发明的实施例可以按照功能和/或逻辑块组件以及各个处理步骤在本文进行描述。应当明白，这类块组件可以由被配置为执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件组件实现。为简便起见，有关电机的常规技术和组件不会在此详细描述。此外，本领域技术人员应当明白，本发明的实施例可以结合各种结构体进行实施，并且本文所述的实施例仅仅是本发明的示例实施例。
本发明的实施例在某些非限制应用即飞行器致动器的背景下在本文进行描述。然而，本发明的实施例并不局限于这类飞行器致动器应用，并且本文所述的技术还可以被使用在其他应用中。例如，实施例可以适用于汽车电机、工业电机、船用电机、潜艇电机、消费类产品电机或其他电机应用。
正如在阅读本说明书后对本领域技术人员来说显而易见的是，下列是本发明的示例和实施例，并且不局限于根据这些示例进行操作。在没有偏离本发明的示例性实施例的范围的情况下，其他实施例可以被使用，并且可以进行结构改变。
本发明的实施例提供章动包含双周环齿轮的摆盘的开关磁阻电机。支点提供杠杆点，其中该支点被基本定位在摆盘的中心。在操作期间，摆盘的一侧被电磁拉至定子，并且摆盘的另一侧被推动抵靠固定盘和旋转盘。啮合固定盘驱动摆盘抵靠旋转盘，随着摆盘围绕支点章动，这驱动旋转盘旋转运动。摆盘的多个章动会引起旋转盘的一个旋转。例如但不限于，摆盘的200个章动会引起旋转盘的一个旋转。
图1是根据本发明的实施例的示例性虚拟椭圆电机100的图示。虚拟椭圆电机100可以包括摆盘106、支点126、固定齿轮108、旋转输出盘120以及定子104。虚拟椭圆电机100可以进一步包括定子外壳102、轴套110、轴套挡圈118、上部外壳112、摇臂114、第一输出臂116以及第二输出臂128。
摆盘106被旋转耦合到支点126并且被配置为围绕支点126章动。摆盘106包括内周环齿轮122和外周环齿轮124。在操作期间，摆盘106的第一侧面208(图2)被电磁拉至定子104，并且摆盘106的第二侧面210(图2)被推动抵靠固定齿轮108和旋转输出盘120。固定齿轮108上的固定齿轮圈304(图3)被啮合到外周环齿轮124并驱动摆盘106的内周环齿轮122抵靠旋转输出盘120的输出盘齿轮圈302(图3)。随着摆盘106围绕支点126章动，驱动摆盘106的内周环齿轮122抵靠旋转输出盘120将驱动旋转输出盘120旋转运动。摆盘106可以包括例如但不限于斜坡、锥形、锥形表面、锥形轮廓(例如，与摆盘106的平面成一角度228(图2))或其他配置。
摆盘106章动的比率可以相对于旋转输出盘120的旋转进行配置。例如，摆盘106的多个章动可以引起旋转输出盘120的一个旋转。例如但不限于，摆盘106的大约180个到大约200个章动可以引起旋转输出盘120的一个旋转。
支点126被旋转耦合到摆盘106并且被配置为当摆盘106被拉至定子104(或从定子104推动)时承受从摆盘106接收的章动动态负荷。支点126提供杠杆点，支点126被基本定位在摆盘106的摆盘中心206(图2)。
固定齿轮108包括固定齿轮圈304(图3)，其被配置为啮合外周环齿轮124并向摆盘106提供杠杆作用。
旋转输出盘120包括输出盘齿轮圈302(图3)，其被配置为啮合外周环齿轮124并向摆盘106提供杠杆作用。在某些实施例中，旋转输出盘120可以被耦合到摇臂114，并且由此被耦合到第一输出臂116。这种配置对提供致动会起作用，其中第一输出臂116响应于旋转输出盘120的旋转运动而提供往返运动。通过向旋转输出盘120的一个旋转配置摆盘106的较大数目的章动，可以从旋转输出盘120输出具有充分高转矩的充分精细的运动控制。具有充分高转矩的充分精细的运动控制对于许多致动应用例如但不限于对于飞行器控制面的致动来说是充分理想的。
定子104包括一个或多个电磁体，例如第一相电磁体130、第二相电磁体132以及第三相电磁体134。与许多电机不同，电力被输送到定子104中的绕组，而不是转子中的绕组。由于电力未被输送到移动部件，这简化了设计。摆盘106通常不包括磁体或线圈。电磁体130/132/134将摆盘106的第一侧面208(图2)电磁拉至定子104，并且摆盘106的第二侧面210(图2)被推动抵靠固定齿轮108和旋转输出盘120。通过旋转电磁体130/132/134的相，电磁体130/132/134可以引起摆盘106的章动。
定子外壳102可以被进一步配置为容纳定子104。在某些实施例中，定子外壳102可以被耦合到第二输出臂128。这种配置对提供致动会起作用，其中第二输出臂128响应于定子外壳102的旋转运动而提供往返运动。在某些实施例中，虚拟椭圆电机100可以包括第一输出臂116和第二输出臂128以提供双致动。
轴套110被耦合到轴套挡圈118并且被配置为向旋转输出盘120提供轴承。
轴套挡圈118被耦合到轴套110并且被配置为保持轴套110。
上部外壳112被配置为耦合到摇臂114，从而容纳虚拟椭圆电机100。
图2是根据本发明的实施例的图1的摆盘106的展开图200/202/204的图示。展开图200示出摆盘106的俯视图。展开图202示出沿A-A线截取的摆盘106的侧视图，并且示出处于未通电断开状态的摆盘106。展开图204示出沿A-A线截取的摆盘106的侧视图，并且示出处于通电状态的摆盘106，其中摆盘106被耦合到固定齿轮108和旋转输出盘120。
图3是根据本发明的实施例的摆盘106与固定齿轮108和旋转输出盘120的交接面的图示300。当电磁体130/132/134中的一个(例如电磁体134)将摆盘106的第一侧面208(图2)电磁拉至定子104时，摆盘106的第二侧面210(图2)被推动抵靠固定齿轮108和旋转输出盘120。摆盘106的内周环齿轮122沿输出盘齿轮圈302的平面径向啮合固定齿轮108的输出盘齿轮圈302。摆盘106的外周环齿轮124沿固定齿轮圈304的平面径向啮合旋转输出盘120的固定齿轮圈304。
摆盘106沿包含固定齿轮108和旋转输出盘120的平面径向向内啮合固定齿轮108和旋转输出盘120。内周环齿轮122和外周环齿轮124与支点126相距固定半径。由于摆盘106倾斜(例如，摆盘中心206与支点126的轴线成一角度234)，摆盘106的内周环齿轮122的齿轮齿220和外周环齿轮124的齿轮齿222的摆盘中心206的径向位置径向向内移动。内周环齿轮122和外周环齿轮124的每个齿轮齿220/222可以包括楔形224/226，其在内周环齿轮122和外周环齿轮124上的内半径212/216处小于外半径214/218处。当摆盘106向固定齿轮108和旋转输出盘120移动时，内周环齿轮122和外周环齿轮124的每个齿轮齿220/222的楔形224/226被径向向内驱动。
楔形224/226可以被配置为包括例如但不限于，在摆盘106的平面中的角度230/232，相对于固定齿轮108以一角度被配置(例如，当被啮合时)的楔形224/226的表面306/308，相对于旋转输出盘120以一角度被配置(例如，当被啮合时)的楔形224/226的表面306/308，相对于摆盘106以一角度被配置的楔形224/226的表面306/308，或其他楔形配置。
内周环齿轮122和外周环齿轮124的每个齿轮齿220/222的楔形224/226的径向移动对准固定齿轮108和旋转输出盘120，并向支点126施加径向负荷。其他负荷可以推动摆盘106离开固定齿轮108和旋转输出盘120，但是可以与内周环齿轮122和外周环齿轮124的每个齿轮齿220/222的楔角(α)的正弦函数(sineα)与摆盘106的盘角(θ)的正弦函数(sineθ)的乘积成比例。楔角(α)可以包括例如但不限于，大约14度或其他合适的角度。盘角(θ)可以包括例如但不限于，大约1.6度或其他合适的角度。
在某些实施例中，固定齿轮108的齿轮齿的数量等于外周环齿轮124的齿轮齿222的数量，并且旋转输出盘120的齿轮齿的数量等于内周环齿轮122的齿轮齿220的数量。借助齿轮齿的这种相等数量，摆盘106相对于固定齿轮108不旋转。
图4和图5是根据本发明的实施例的摆盘106的顺时针章动的图示400、500。视图402、404、406、502和504示出摆盘106响应于电磁体130/132/134(图1)的电磁力而以顺时针方向408章动。从摆盘106的角度改变产生转矩。当定子104(图1)的定子磁极被激励时，摆盘106的转矩处于将减少磁阻的方向。为了保持旋转，定子磁场先于转子磁极旋转，从而不断“拉动”摆盘106。
图6是根据本发明的实施例的电磁驱动力与生成虚拟椭圆运动的摆盘106的逆时针章动614的关系的图示600。摆盘投影610包括摆盘106在输出齿轮平面612中的椭圆投影。当在时间T0处磁力被施加在摆盘106(图1)的长轴上的位置602时，在时间T0处，摆盘106的短轴上的位置606处发生最大齿轮啮合。当在时间T1处磁力被施加在摆盘106的长轴上的位置604时，在时间T1处，摆盘106的短轴上的位置608处发生最大齿轮啮合。通过这种方式，生成虚拟椭圆电机的虚拟椭圆运动。
图7是示出根据本发明的实施例的用于操作虚拟椭圆电机的过程700的示例性流程图的图示。结合过程700执行的各个任务可以通过软件、硬件、固件或其任意组合机械实施。为了说明目的，过程700的下列描述可能引用上述结合图1-2提到的元件。在某些实施例中，过程700的各部分可以由虚拟椭圆电机100的不同元件执行，例如支点126、摆盘106、固定齿轮108、旋转输出盘120、定子104等。过程700可以具有类似于在图1-6中示出的实施例的功能、材料和结构。因此，共同的特征、功能和元件在这里可以不冗余地描述。
过程700可以开始于围绕支点126章动旋转耦合到支点(例如支点126)的摆盘(例如摆盘106)，摆盘106包括内周环齿轮(例如内周环齿轮122)和外周环齿轮(例如外周环齿轮124)(任务702)。
过程700可以继续于将摆盘106的第一侧面(例如第一侧面208)电磁吸引到包括至少一个电磁体130/132/134的定子(例如定子104)(任务704)。
过程700可以继续于利用支点126向摆盘106提供杠杆作用，以压摆盘106的第二侧面(例如第二侧面210)抵靠固定齿轮(例如固定齿轮108)和旋转输出盘(例如旋转输出盘120)(任务706)。
过程700可以继续于将固定齿轮108与外周环齿轮124啮合(任务708)。
过程700可以继续于使固定齿轮108向外周环齿轮124提供杠杆作用(任务710)。
过程700可以继续于用内周环齿轮122驱动旋转输出盘120(任务712)。
过程700可以继续于响应于摆盘106的章动而使旋转输出盘120旋转(任务714)。
过程700可以继续于经由耦合到旋转输出盘120的第一输出臂(例如第一输出臂116)提供致动(任务716)。
过程700可以继续于经由耦合到定子104的第二输出臂(例如第二输出臂128)提供致动(任务718)。
过程700可以继续于经由定子104和旋转输出盘120提供双致动(任务720)。
图8是示出根据本发明的实施例的用于配置虚拟椭圆电机的过程800的示例性流程图的图示。结合过程800执行的各个任务可以通过软件、硬件、固件或其任意组合机械实施。为了说明目的，过程800的下列描述可能引用上述结合图1-2提到的元件。在某些实施例中，过程800的各部分可以由虚拟椭圆电机100的不同元件执行，例如支点126、摆盘106、固定齿轮108、旋转输出盘120、定子104等。过程800可以具有类似于在图1-6中示出的实施例的功能、材料和结构。因此，共同的特征、功能和元件在这里可以不冗余地描述。
过程800可以开始于将支点(例如支点126)配置为承担旋转径向动态负荷(任务802)。
过程800可以继续于将包括内周环齿轮(例如内周环齿轮122)和外周环齿轮(例如外周环齿轮124)的摆盘(例如摆盘106)旋转耦合到支点126(任务804)。
过程800可以继续于将摆盘106配置为围绕支点126章动(任务806)。
过程800可以继续于将固定齿轮(例如固定齿轮108)与外周环齿轮124啮合(任务808)。
过程800可以继续于将固定齿轮108配置为向摆盘106提供杠杆作用(任务810)。
过程800可以继续于将旋转输出盘(例如旋转输出盘120)与内周环齿轮122啮合(任务812)。
过程800可以继续于将旋转输出盘120配置为响应于摆盘106的章动而旋转(任务814)。
过程800可以继续于将包括至少一个电磁体130/132/134的定子(例如定子104)配置为电磁吸引摆盘106的第一侧面(例如第一侧面208)，使得摆盘106的第二侧面(例如第二侧面210)被杠杆抵靠固定齿轮108和旋转输出盘120(任务816)。
过程800可以继续于将定子外壳(例如定子外壳102)配置为可操作以容纳定子104(任务818)。
过程800可以继续于将轴套(例如轴套110)配置为可操作以向旋转输出盘120提供轴承(任务820)。
过程800可以继续于将轴套挡圈(例如轴套挡圈118)配置为耦合到轴套110并且可操作以保持轴套110(任务822)。
过程800可以继续于将上部外壳(例如上部外壳112)配置为耦合到摇臂(例如摇臂114)(任务824)。
过程800可以继续于配置摆盘章动与旋转输出盘120的旋转的比率(任务826)。
过程800可以继续于将摆盘章动与旋转输出盘120的旋转的该比率配置为用于致动(任务828)。
过程800可以继续于如下配置该比率，其中摆盘106的大约180个到大约200个章动产生旋转输出盘120的一个旋转(任务800)。
通过这种方式，本发明的实施例提供性能等于或大于液压致动且功率和能量密度等于或大于液压致动的高转矩低速机电电机。如上所述，在少于6个定子磁极和4个转子磁极的情况下，现有的开关磁阻电机不提供保证的起动、受控的起动方向和换向能力。本发明的实施例用6个定子磁极和1个虚拟转子磁极实现这点，并且虽然本文所述的开关磁阻电机不具有转子磁极，但是能够提供像现有电机一样或比现有电机更好的起动、保持、换向。本发明的实施例提供不需要使用昂贵稀土金属并且提供低振动以及无阻塞和/或耐阻塞高保持负荷能力的电机。当处于非最佳条件或机械掉动力时，该电机可以从输出轴去耦合，并且在电气上是健壮的。
虽然至少一个示例实施例已经在前述具体实施方式中进行了陈述，但是应当明白存在多种变化。还应当明白，本文所述的示例实施例或多个实施例并不旨在以任何方式限制主题的范围、适用性或配置。相反，前述具体实施方式将向本领域技术人员提供用于实施上述实施例或多个实施例的常规路径图。应当理解，在没有偏离由权利要求限定的范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种更改，权利要求包括提交本专利申请时的已知的等效物以及可预见的等效物。
上述描述提到元件或节点或特征“连接”或“耦合”在一起。如本文所使用的，除非明确说明，否则，“连接”意思是一个元件/节点/特征直接接合到(或直接连通)另一个元件/节点/特征，并且不一定是机械地接合。同样，除非明确说明，否则，“耦合”意思是一个元件/节点/特征直接或间接接合到(或直接或间接连通)另一个元件/节点/特征，并且不一定是机械地耦合。因此，虽然图1-6示出元件的示例布置，但是额外的插入元件、器件、特征或组件可以在本发明的实施例中存在。
在本文献中使用的术语和短语及其变体，除非另有明确声明，否则应视为开放性的，而不是限制性的。如前述示例：术语“包括”应当解读为意思是“包括但不限于”等；术语“示例”用于在讨论中提供项目的示例性实例，而不是其详尽的或限制性的列表；以及形容词例如“常规的”、“传统的”、“正常的”、“标准的”、“已知的”以及类似意思的术语不应视为将所描述的项目限制到给定时间段或限制到自给定时间可用的项目，而应当解读为包括现在或将来任何时间可用或已知的常规的、传统的、正常的或标准的技术。
同样，用连词“和”链接的一组项目不应解读为需要那些项目中的每个存在于该组中，而应当解读为“和/或”，除非明确说明。同样，用连词“或”链接的一组项目不应解读为需要该组项目中的互斥性，而应当解读为“和/或”，除非明确说明。
而且，虽然本发明的项目、元件或组件可能以单数描述或要求，但复数被设想在其范围内，除非明确说明被限制为单数。在某些实例中拓宽词语和短语例如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”或其他类似短语的存在不应解读为意味着在没有这类拓宽短语的实例中意图或需要更窄情况。当提到数值或范围时，术语“大约”意在涵盖由当进行测量时会发生的实验误差产生的值。
如本文所使用的，除非明确说明，否则“可操作”是指能够被使用、装配或准备使用或服务，可用于特定目的，以及能够执行本文所述的描述或期望的功能。关于系统和设备，术语“可操作”指的是系统和/或设备完全起作用和被校准，包括当被激活时执行所述功能的元件以及满足当被激活时执行所述功能的可应用操作性要求。关于系统和电路，术语“可操作”指的是系统和/或电路完全起作用和被校准，包括当被激活时执行所述功能的逻辑以及满足当被激活时执行所述功能的可应用操作性要求。

Claims (9)

1.一种虚拟椭圆电机(100)，其包括：
可操作以承担旋转径向动态负荷的支点(126)；
旋转耦合到所述支点(126)并且可操作以围绕所述支点(126)章动的摆盘(106)，并且所述摆盘包括内周环齿轮(122)和外周环齿轮(124)；
可操作以啮合所述外周环齿轮(124)并向所述摆盘(106)提供杠杆作用的固定齿轮108；
可操作以啮合所述内周环齿轮(122)并响应于所述摆盘(106)的章动而旋转的旋转输出盘(120)；
定子(104)，其包括至少一个电磁体(130，132，134)并可操作以电磁吸引所述摆盘(106)的第一侧面(208)，使得所述摆盘(106)的第二侧面(210)被杠杆抵靠所述固定齿轮(108)和所述旋转输出盘(120)；以及
耦合到所述旋转输出盘(120)的第一输出臂(116)，和/或耦合到所述定子(104)的第二输出臂(128)。
2.根据权利要求1所述的虚拟椭圆电机(100)，其进一步包括可操作以容纳所述定子(104)的定子外壳(102)。
3.根据权利要求1或2所述的虚拟椭圆电机(100)，其进一步包括可操作以向所述旋转输出盘(120)提供轴承的轴套(110)。
4.根据权利要求3所述的虚拟椭圆电机(100)，其进一步包括耦合到摇臂(114)的上部外壳(112)。
5.一种用于操作虚拟椭圆电机(100)的方法，所述方法包括：
使旋转耦合到支点(126)的摆盘(106)围绕所述支点(126)章动，所述摆盘包括内周环齿轮(122)和外周环齿轮(124)；
将所述摆盘(106)的第一侧面(208)电磁吸引到包括至少一个电磁体(130，132，134)的定子(104)；
用所述支点(126)向所述摆盘(106)提供杠杆作用，以压所述摆盘(106)的第二侧面(210)抵靠固定齿轮(108)和旋转输出盘(120)；
将所述固定齿轮(108)与所述外周环齿轮(124)啮合；
使所述固定齿轮(108)向所述外周环齿轮(124)提供杠杆作用；
用所述内周环齿轮(122)驱动所述旋转输出盘(120)；
响应于所述摆盘(106)的章动而使所述旋转输出盘(120)旋转；以及
经由耦合到所述旋转输出盘(120)的第一输出臂(116)或耦合到所述定子(104)的第二输出臂(128)提供致动，或经由所述定子(104)和所述旋转输出盘(120)以双致动方式提供致动。
6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括：
将所述支点(126)配置为承担旋转径向动态负荷；
将包括内周环齿轮(122)和外周环齿轮(124)的所述摆盘(106)旋转耦合到所述支点(126)；
将所述固定齿轮(108)配置为向所述摆盘(106)提供杠杆作用；
将所述旋转输出盘(120)与所述内周环齿轮(122)啮合；
将所述旋转输出盘(120)配置为响应于所述摆盘(106)的章动而旋转；以及
将包括至少一个电磁体(130，132，134)的定子(104)配置为电磁吸引所述摆盘(106)的第一侧面(208)，使得所述摆盘(106)的第二侧面(210)被杠杆抵靠所述固定齿轮(108)和所述旋转输出盘(120)。
7.根据权利要求5到6中任一项所述的方法，其进一步包括配置摆盘(106)章动与所述旋转输出盘(120)的旋转的比率。
8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括如下配置该比率，其中所述摆盘(106)的大约180个到大约200个章动产生所述旋转输出盘(120)的一个旋转。
9.一种包括权利要求1到4中任一项所述的虚拟椭圆电机(100)的飞行器。
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