CN105378340B - 旋转促动器 - Google Patents

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Abstract

一种促动系统(100、200)包括：受控元件(180、280)，其被配置为相对于参照结构(110、210)围绕第一轴线(105、203)转动；联动系统(170、270)，其连接到所述元件和所述参照结构；第一促动器(120、220)，其被配置和布置成为所述联动系统的第一自由度(123相对于122，223相对于222)提供动力；第二促动器(140、240)，其被配置和布置成为所述联动系统的第二自由度(143相对于142，243相对于242)提供动力，所述第一自由度和所述第二自由度是相独立的自由度；所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第二轴线(104、204)转动的第一连杆(123、223)；所述第一轴线和所述第二轴线不重合；所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第三轴线(105、205)转动的第二连杆(143、243)；所述第一连杆和所述第二连杆耦接在一起(160、260)，从而使得所述第一连杆围绕所述第二轴线沿第一方向(126、146、226、246)的旋转引起所述第二连杆围绕所述第三轴线沿第二方向(126、146、226、246)的旋转；所述联动系统被配置和布置为，使得能够与所述第一连杆和所述参照结构之间的第二旋转角(125、225)相独立地驱动所述元件和所述参照结构之间的第一旋转角(144、244)；其中，所述第一促动器或第二促动器中的一个被配置和布置为，当所述第一促动器或所述第二促动器中的所述另一个被操作性锁定时，驱动所述元件围绕所述第一轴线旋转。

Description

旋转促动器
技术领域
本发明总体涉及促动系统领域，更具体地，涉及机电余度促动器。
背景技术
余度促动系统是众所周知的。这些系统通常以将它们的位移相加或将它们的扭矩相加的方式布置多个促动器。
发明内容
借助对所公开实施例的相应零件、部分或表面的放在括号里的附图标记，仅为了说明而非限制，本发明提供一种促动系统，其包括：受控元件，其被配置为相对于参照结构围绕第一轴线转动；联动系统，其连接到所述元件和所述参照结构；第一促动器，其被配置和布置成为所述联动系统的第一自由度提供动力；第二促动器，其被配置和布置成为所述联动系统的第二自由度提供动力，所述第一自由度和所述第二自由度是相独立的自由度；所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第二轴线转动的第一连杆；所述第一轴线和所述第二轴线不重合；所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第三轴线转动的第二连杆；所述第一连杆和所述第二连杆耦接在一起，从而使得所述第一连杆围绕所述第二轴线沿第一方向的旋转引起所述第二连杆围绕所述第三轴线沿第二方向的旋转；所述联动系统被配置和布置为，使得能够与所述第一连杆和所述参照结构之间的第二旋转角相独立地驱动所述元件和所述参照结构之间的第一旋转角；其中，所述第一促动器或第二促动器中的一个被配置和布置为，当所述第一促动器或所述第二促动器中的另一个被操作性锁定时，驱动所述元件围绕所述第一轴线旋转。
所述第一轴线和所述第二轴线可基本平行并且操作性地偏离基本恒定的距离。所述第一轴线、所述第二轴线和所述第三轴线可基本平行并且操作性地偏离基本恒定的距离。所述第三轴线可与所述第二轴线基本重合。所述第一连杆和所述第二连杆与耦接件耦接在一起，所述耦接件包括具有第一枢轴和第二枢轴的连接连杆。所述耦接件包括在所述第一枢轴和所述第二枢轴之间的条状连杆。所述第一连杆和所述第二连杆可与耦接件耦接在一起，所述耦接件包括啮合齿轮。所述第一连杆和所述第二连杆可耦接在一起，使得所述第一连杆的第一旋转方向与所述第二连杆的第二旋转方向相反。所述第一连杆和所述第二连杆可耦接在一起，使得所述第一连杆的第一旋转方向与所述第二连杆的第二旋转方向相同。所述促动系统可还包括：第三促动器，其被配置和布置成为所述联动系统的第三自由度提供动力；第四促动器，其被配置和布置成为所述联动系统的第四自由度提供动力，所述第三自由度和所述第四自由度是相独立的自由度；所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第四轴线转动的第三连杆；所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第五轴线转动的第四连杆；所述第四轴线和所述第五轴线彼此不重合，也不与所述第一轴线或所述第二轴线重合；所述第三连杆和所述第四连杆耦接在一起，从而使得所述第三连杆围绕所述第四轴线沿第一方向的旋转引起所述第四连杆围绕所述第五轴线沿第二方向的旋转；其中，所述第三促动器或第四促动器中的一个被配置和布置为，当所述第三促动器或所述第四促动器中的另一个被操作性锁定时，驱动所述元件围绕所述第一轴线旋转。所述第一促动器、第二促动器、第三促动器或第四促动器中的一个被配置和布置为当所述第一促动器、第二促动器、第三促动器或第四促动器中的其他促动器发生开路故障时，驱动所述元件围绕所述第一轴线旋转。所述第三连杆和所述第四连杆可耦接在一起，从而使得所述第三连杆的旋转的所述第一方向与所述第四连杆的旋转的所述第二方向相反。所述第三连杆和所述第四连杆可耦接在一起，从而使得所述第三连杆的旋转的所述第一方向与所述第四连杆的旋转的所述第二方向相同。所述促动器中的每个可由轴承支撑。所述第一促动器可包括行星齿轮级。所述联动系统可包括至少五个连杆。所述联动系统可包括在所述连杆之间的多个枢转接头。所述第一促动器可包括旋转促动器。所述第一促动器可包括旋转马达、液压促动器或电动马达。所述第一连杆可包括定子，并且所述第二连杆可包括定子。所述促动器中的每个可包括制动器。所述促动系统可还包括被配置和布置为保持所述联动系统的所述自由度中的一个恒定的制动器。所述促动系统可还包括被配置和布置为偏置所述联动系统的所述自由度中的一个的弹簧。所述弹簧可选自由扭转弹簧、线性弹簧和屈曲部分构成的组。所述促动系统可还包括被配置和布置为抑制所述联动系统中的至少一个连杆的旋转的阻尼器。所述阻尼器可选自由线性阻尼器和旋转阻尼器构成的组。所述第一促动器和所述第二促动器可包括步进马达或永磁体马达。所述第一促动器和所述第二促动器可包括磁性离合器。所述元件可选自由轴和飞机控制表面构成的组。所述元件可选自由翼状扰流片、襟翼、襟副翼和副翼构成的组。所述参照结构可选自由促动器框架、促动器外壳和机身构成的组。
在另一方面，提供一种促动系统，其包括：受控元件，其被配置为相对于参照结构围绕第一轴线转动；联动系统，其连接到所述元件和所述参照结构；第一促动器，其被配置和布置成为所述联动系统的第一自由度提供动力；承托装置，其被配置和布置为选择性地锁定所述联动系统的第二自由度，所述第一自由度和所述第二自由度是相独立的自由度；所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第二轴线转动的第一连杆；所述第一轴线和所述第二轴线不重合；所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第三轴线转动的第二连杆；所述第一连杆和所述第二连杆耦接在一起，从而使得所述第一连杆围绕所述第二轴线沿第一方向的旋转引起所述第二连杆围绕所述第三轴线沿第二方向的旋转；所述联动系统被配置和布置为，使得能够与所述第一连杆和所述参照结构之间的第二旋转角相独立地驱动所述元件和所述参照结构之间的第一旋转角；其中，所述承托装置被配置和布置为，当所述第一促动器运转时，锁定所述第二自由度，并且当所述第一促动器被操作性锁定时，解锁所述第二自由度。
所述第一轴线和所述第二轴线可基本平行并且操作性地偏离基本恒定的距离。所述第一轴线、所述第二轴线和所述第三轴线可基本平行并且操作性地偏离基本恒定的距离。所述第三轴线可与所述第二轴线基本重合。所述第一连杆和所述第二连杆耦接在一起，使得所述第一连杆的第一旋转方向与所述第二连杆的第二旋转方向相反。所述第一连杆和所述第二连杆可耦接在一起，使得所述第一连杆的第一旋转方向与所述第二连杆的第二旋转方向相同。所述促动系统可还包括：第二促动器，其被配置和布置成为所述联动系统的第三自由度提供动力；第二承托装置，其被配置和布置为选择性地锁定所述联动系统的第四自由度，所述第三自由度和所述第四自由度是相独立的自由度；所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第四轴线转动的第三连杆；所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第五轴线转动的第四连杆；所述第四轴线和所述第五轴线彼此不重合，也不与所述第一轴线或所述第二轴线重合；所述第三连杆和所述第四连杆耦接在一起，从而使得所述第三连杆围绕所述第四轴线沿第一方向的旋转引起所述第四连杆围绕所述第五轴线沿第二方向的旋转；其中，所述第二承托装置被配置和布置为，当所述第二促动器运转时，锁定所述第四自由度，并且当所述第二促动器被操作性锁定时，解锁所述第四自由度。所述第一促动器可包括旋转促动器。所述第一连杆可包括定子。所述元件可选自由轴和飞机控制表面构成的组。所述参照结构可选自由促动器框架、促动器外壳和机身构成的组。
在另一方面，提供一种促动系统，其包括：受控元件，其被配置为相对于参照结构围绕第一轴线转动；多个促动器单元，所述促动器单元中的每个包括：联动系统，其连接到所述元件和所述参照结构；第一促动器，其被配置和布置成为所述联动系统的第一自由度提供动力；第二促动器，其被配置和布置成为所述联动系统的第二自由度提供动力，所述第一自由度和所述第二自由度是相独立的自由度；所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第二轴线转动的第一连杆；所述第一轴线和所述第二轴线不重合；所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第三轴线转动的第二连杆；所述第一连杆和所述第二连杆耦接在一起，从而使得所述第一连杆围绕所述第二轴线沿第一方向的旋转引起所述第二连杆围绕所述第三轴线沿第二方向的旋转；所述联动系统被配置和布置为，使得能够与所述第一连杆和所述参照结构之间的第二旋转角相独立地驱动所述元件和所述参照结构之间的第一旋转角；其中，所述第一促动器或第二促动器中的一个被配置和布置为，当所述第一促动器或所述第二促动器中的另一个被操作性锁定时，驱动所述元件围绕所述第一轴线旋转。
在另一方面，提供一种促动系统，其包括：受控元件，其被配置为相对于参照结构围绕第一轴线转动；多个促动器单元，所述促动器单元中的每个包括：第一促动器，其被配置和布置成为所述联动系统的第一自由度提供动力；承托装置，其被配置和布置为选择性地锁定所述联动系统的第二自由度，所述第一自由度和所述第二自由度是相独立的自由度；所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第二轴线转动的第一连杆；所述第一轴线和所述第二轴线不重合；所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第三轴线转动的第二连杆；所述第一连杆和所述第二连杆耦接在一起，从而使得所述第一连杆围绕所述第二轴线沿第一方向的旋转引起所述第二连杆围绕所述第三轴线沿第二方向的旋转；所述联动系统被配置和布置为，使得能够与所述第一连杆和所述参照结构之间的第二旋转角相独立地驱动所述元件和所述参照结构之间的第一旋转角；其中，所述承托装置被配置和布置为，当所述第一促动器运转时，锁定所述第二自由度，并且当所述第一促动器被操作性锁定时，解锁所述第二自由度。
在另一方面，提供一种促动系统，其包括：参照结构；输出构件，其能够旋转地耦接到所述参照结构，以便围绕第一轴线旋转；第一促动器，其具有第一构件和第二构件，所述第二构件被配置为相对于所述参照结构旋转，所述第一构件被配置为相对于所述参照结构围绕第二轴线旋转，所述第一构件被配置为与所述第二构件相对于所述参照结构的旋转相独立地相对于所述参照结构旋转；第二促动器，其具有第一构件和第二构件，所述第二构件被配置为相对于所述参照结构旋转，所述第一构件被配置为相对于所述参照结构围绕第三轴线旋转，所述第一构件被配置为与所述第二构件相对于所述参照结构的旋转相独立地相对于所述参照结构旋转；第一连杆，其枢转连接在所述第一促动器的第一构件和所述第二促动器的第一构件之间，所述第一促动器的第一构件和所述第二促动器的第一构件耦接在一起，从而使得所述第一促动器的第一构件沿第一方向的旋转引起所述第二促动器的第一构件沿第二方向的旋转；第二连杆，其枢转连接在所述第一促动器的第二构件和所述输出构件之间。
所述促动系统可还包括枢转连接在所述第二促动器的第二构件和所述输出构件之间的第三连杆。所述第一方向和所述第二方向可相同。所述第一方向和所述第二方向可相反。所述第一轴线和所述第三轴线可重合。所述第一构件可以是定子。所述第二构件可以是转子。
在另一方面，提供一种促动系统，其包括：参照结构；输出构件，其能够旋转地耦接到所述参照结构，以便围绕第一轴线旋转；第一促动器，其具有第一构件和第二构件，所述第二构件被配置为相对于所述参照结构旋转，所述第一构件被配置为相对于所述参照结构围绕第二轴线旋转，所述第一构件被配置为与所述第二构件相对于所述参照结构的旋转相独立地相对于所述参照结构旋转；承托装置，其具有第一构件和第二构件，所述第二构件被配置为相对于所述参照结构旋转，所述承托装置被配置为在所述第一构件相对于所述第二构件的旋转位置被锁定的第一配置以及所述第一构件和所述第二构件相对于彼此自由旋转的第二位置之间交替；第一连杆，其枢转连接在所述第一促动器的第一构件和所述承托装置的第一构件之间，所述第一促动器的第一构件和所述承托装置的第一构件耦接在一起，从而使得所述第一促动器的第一构件沿第一方向的旋转引起所述承托装置的第一构件沿第二方向的旋转；第二连杆，其枢转连接在所述第一促动器的第二构件和所述输出构件之间；其中，当所述第一促动器被操作性地锁定时，所述承托装置从所述第一配置移动到所述第二配置。
所述促动系统可还包括枢转连接在所述承托装置的第二构件和所述输出构件之间的第三连杆。所述承托装置可以是磁性离合器。所述第一方向和所述第二方向可相同。所述第一方向和所述第二方向可相反。所述第一轴线和所述第三轴线可重合。所述第一构件可以是定子。所述第二构件可以是转子。
在另一方面，提供一种控制促动系统的方法，其包括步骤：提供促动系统，其包括：受控元件，其被配置为相对于参照结构围绕第一轴线转动；联动系统，其连接到所述元件和所述参照结构；第一促动器，其被配置和布置成为所述联动系统的第一自由度提供动力；第二促动器，其被配置和布置成为所述联动系统的第二自由度提供动力，所述第一自由度和所述第二自由度是相独立的自由度；所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第二轴线转动的第一连杆；所述第一轴线和所述第二轴线不重合；所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第三轴线转动的第二连杆；所述第一连杆和所述第二连杆耦接在一起，从而使得所述第一连杆围绕所述第二轴线沿第一方向的旋转引起所述第二连杆围绕所述第三轴线沿第二方向的旋转；所述联动系统被配置和布置为，使得能够与所述第一连杆和所述参照结构之间的第二旋转角相独立地驱动所述元件和所述参照结构之间的第一旋转角；其中，所述第一促动器或第二促动器中的一个被配置和布置为，当所述第一促动器或所述第二促动器中的另一个被操作性锁定时，驱动所述元件围绕所述第一轴线旋转；以及同时为所述第一促动器和所述第二促动器提供动力，从而使得所述受控元件围绕所述第二轴线旋转，并且所述第一连杆的角位置围绕所述第一轴线保持恒定。
在另一方面，提供一种控制促动系统的方法，其包括步骤：提供促动系统，其包括：受控元件，其被配置为相对于参照结构围绕第一轴线转动；联动系统，其连接到所述元件和所述参照结构；第一促动器，其被配置和布置成为所述联动系统的第一自由度提供动力；承托装置，其被配置和布置为选择性地锁定所述联动系统的第二自由度，所述第一自由度和所述第二自由度是相独立的自由度；所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第二轴线转动的第一连杆；所述第一轴线和所述第二轴线不重合；所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第三轴线转动的第二连杆；所述第一连杆和所述第二连杆耦接在一起，从而使得所述第一连杆围绕所述第二轴线沿第一方向的旋转引起所述第二连杆围绕所述第三轴线沿第二方向的旋转；所述联动系统被配置和布置为，使得能够与所述第一连杆和所述参照结构之间的第二旋转角相独立地驱动所述元件和所述参照结构之间的第一旋转角；其中，所述承托装置被配置和布置为，当所述第一促动器运转时，锁定所述第二自由度，并且当所述第一促动器被操作性锁定时，解锁所述第二自由度；以及同时为所述第一促动器和所述承托装置提供动力，从而使得所述承托装置连杆锁定所述联动系统的所述第二自由度，并且所述第一促动器向所述受控元件施加期望的扭矩。
附图说明
图1是第一促动系统的等距视图。
图2是第一促动系统的替代性实施例的等距视图。
图3是第二促动系统的立体图。
图4是第二促动系统的替代性实施例的立体图。
图5是第三促动系统的立体图。
图6是第三促动系统的替代性实施例。
图7是第二促动系统的替代性实施例。
图8是第四促动系统的正面立体图。
图9是第四促动系统的背面立体图。
图10是第四促动系统的正面立视图。
图11是第四促动系统的侧面立视图。
图12是沿图11的线12-12截取的剖视图。
图13是第四促动系统的背面立视图。
图14是第四促动系统的部分分解正面立体图。
图15是第四促动系统的部分分解背面立体图。
图16是第四促动系统的正面立体图，其中，为清楚起见，移除了参照结构。
具体实施方式
首先，应该清楚地理解，贯穿若干附图，相似的附图标记一致地意图表示相同的结构元件、部分或表面，可通过整个书面说明书进一步描述或解释这些元件、部分或表面，此具体实施方式是说明书的组成部分。除非另有指示，附图意图与说明书一起被阅读(例如，交叉影线、零件的布置、比例、碎片等)，并且被认为是本发明的书面说明书的一部分。如在以下描述中使用的，用语“水平”、“竖直”、“左”、“右”、“上”和“下”及其形容词和副词派生词(例如，“水平地”、“向右地”、“向上地”等)，仅涉及当特定附图面向读者时所示结构的方位。类似地，用语“向内地”和“向外地”通常涉及表面相对于其延伸轴线或旋转轴线(视情况而定)的方位。
现在参照附图，并从其中的图1开始，本发明提供一种改进的促动系统，其第一实施例总体由100表示。参照结构110可包括刚性材料。参照结构110第一部分110A和第二部分110B，它们通过第三部分110C刚性地连接到彼此。第一部分110A承托两个耦接件112和113，它们分别连接到轴121和轴141。耦接件112以旋转接合方式承托轴121，使其相对于参照结构110围绕轴线104旋转。类似地，耦接件113以旋转接合方式承托轴141，使其相对于参照结构110围绕轴线105旋转。轴线104和105大体互相平行并且分开固定的距离。
第一旋转促动器120具有第一构件123和第二构件122，它们被配置和布置为相对于彼此围绕轴线104进行相对旋转运动。旋转促动器120是电动马达，但是也可使用其他类型的促动器，诸如但不限于，液压促动器、气动促动器或其他类似的促动器。第一构件123可被称作定子，并且第二构件122可被称作转子，但是，应该注意，定子123和转子122相对于参照结构110都不是静止的。
转子122固定地耦接到轴121。定子123明确地非固定地被安装到参照结构110。更具体地，与转子122相对于参照结构110的旋转相独立，定子123能够相对于参照结构110围绕轴线104旋转。换言之，第一旋转促动器120相对于参照结构110具有两个自由度。第一个自由度可被定义为转子122相对于参照结构110的旋转角124。第二个自由度可被定义为定子123相对于参照结构110的旋转角125。
第二旋转促动器140具有第一构件143和第二构件142，它们被配置和布置为相对于彼此围绕轴线105进行相对旋转运动。旋转促动器140是电动马达，但是也可使用其他类型的促动器，诸如但不限于，液压促动器、气动促动器或其他类似的促动器。第一构件143可被称作定子，并且第二构件142可被称作转子。但是，应该注意，定子143和转子142相对于参照结构110都不是静止的。
转子142固定地耦接到轴141。定子143明确地非固定地被安装到参照结构110。更具体地，与转子142相对于参照结构110的旋转相独立，定子143能够相对于参照结构110围绕轴线105旋转。换言之，第二旋转促动器140相对于参照结构110具有两个自由度。第一个自由度可被定义为转子142相对于参照结构110的旋转角144。第二个自由度可被定义为定子143相对于参照结构110的旋转角145。
输出构件180固定地耦接到转子142。因此，输出构件与转子142一起相对于参照结构110围绕轴线105旋转。参照结构110的第二部分110B具有耦接件115和116，它们分别为以与参照结构110旋转接合的方式承托输出构件180和转子122提供额外的支撑。输出构件180可耦接到待驱动物体，诸如飞机的控制表面。
定子123和定子143通过耦接件160旋转耦接在一起。耦接件160致使定子123相对于参照结构110旋转一角度，该旋转与定子143相对于参照结构110的旋转相反。更具体地，耦接件160致使角125的任何改变都会引起角145的等量反向改变。换言之，耦接件160致使旋转促动器120和参照结构110之间的自由度为旋转促动器140和参照结构110之间的一个自由度所共享。耦接件160是枢转连接到定子123并枢转连接到定子143的连杆。驱动臂部分123a位于定子123上，并且驱动臂部分143a位于定子143上。连杆160a枢转连接在驱动臂部分123a和143a之间。但是，替代性地，耦接件160可以是齿轮耦接件、带耦接件或其他类似的耦接件。
转子122和转子142也通过耦接件190耦接在一起。耦接件190致使转子122相对于参照结构110沿与转子142相对于参照结构110旋转的相同角方向旋转。更具体地，耦接件190致使角124的任何改变等于角144的改变。换言之，耦接件190致使旋转促动器120和参照结构110之间的自由度为旋转促动器140和参照结构110之间的一个自由度所共享。如图1所示，耦接件190是枢转连接到构件122的驱动臂部分122A并枢转连接到构件142的驱动臂部分142A的连杆190a，但是，替代性地，耦接件190可以是齿轮耦接件、带耦接件或其他类似的耦接件。
虽然耦接件160致使定子123和定子143相对于参照结构110沿相反方向旋转，但耦接件190致使转子122和转子142相对于参照结构110沿相同方向旋转。
联动装置170是在参照构件110和输出构件180之间的一组刚性连杆和接头。更具体地，联动装置170包括耦接件160和190，以及构件121、122、123、141、142和143。联动装置170相对于参照结构110具有两个自由度。换言之，联动装置170相对于参照结构110的状态可由两个独立变量描述。例如，已知角144(其代表转子142相对于参照结构110的角度)和角124(轴121相对于参照结构110的角度)可明确限定联动装置170的状态，因为在不调节角144或124的情况下无法移动联动装置170内的构件(连杆)。对此，角124和角144代表联动装置170的两个独立自由度。替代性地，联动装置170的两个自由度可被限定为角125和角144。在不改变角125或角144的情况下，无法相对于联动装置110移动联动装置170的构件。
通常通过同时为第一促动器120和第二促动器140两者提供动力来操作旋转促动器100，以致使输出构件180相对于参照结构110以期望方式移动。例如，如果使用者期望致使输出构件180相对于参照结构110顺时针旋转，换言之，如果将减小角144，则应该同时致动促动器120和促动器140，促动器120提供与促动器140的扭矩大小相等且方向相反的扭矩。更具体地，致动促动器120，从而施加推动转子122相对于定子123顺时针旋转的扭矩。同时，致动促动器140，从而施加推动转子142相对于定子143顺时针旋转的扭矩。在这种设想下，来自促动器120和促动器140的反作用扭矩通过耦接件160作用在彼此上。当促动器120向转子122施加顺时针方向的扭矩时，等量的反向扭矩被施加到耦接件160，推动耦接件160逆时针旋转。促动器120施加到耦接件160上的扭矩呈现为作用在耦接件160上的向下向右的力。当促动器140向转子142施加顺时针方向的扭矩时，等量的反向扭矩被施加到耦接件160。促动器140施加到耦接件160上的扭矩呈现为由促动器140施加在耦接件160上的向上向左的力。促动器120施加到耦接件160上的力与促动器140施加到耦接件160上的力大体上等量且反向。这通常致使定子123和143保持静止，而转子122和142顺时针旋转。耦接件190致使转子122和142相对于参照结构110的旋转角124、144保持相等。
为了致使输出构件180相对于参照结构110逆时针旋转，可沿与致使输出构件180顺时针旋转时相比相反的方向致动旋转促动器120和140。
促动器100具有有利特征，即，当促动器120或促动器140锁定(诸如，机电卡塞或液压阀锁定)时，未失灵的促动器将继续沿期望的旋转方向致动输出构件180。这是因为锁定的促动器将仍能够通过耦接件160向另一促动器提供反作用扭矩。例如，设想当促动器120意外地相对于转子122旋转坐定定子123时，使用者期望相对于参照结构110顺时针旋转输出构件180(减小角144)。由于定子123相对于转子122被旋转锁定，因此转子122和参照结构110之间的角124的任何改变都将必要地等于定子123和参照结构110之间的角125的任何改变。可以注意到，定子123和转子122仍可作为一个单元相对于参照结构110一起旋转。当促动器140向转子142施加顺时针扭矩时，通过耦接件160，定子143上的等量反向扭矩通过耦接件160作为耦接件160上的向上和向左力被分配。耦接件160上的此向上和向左力产生施加于定子123的顺时针扭矩，其通过被锁定的促动器作为顺时针扭矩被传送到转子122上。耦接件190使转子122和142的旋转相等，而输出构件180在卡塞期间根据期望顺时针旋转。
为了在双串连模式操作，每个促动器120、140设置有在内部或在外部的制动机构以及控制器。这些制动器将容许，促动器之一在开路状态失灵时(例如，促动器失去动力，容许定子和转子相对于彼此自由旋转)，制动系统100继续工作。制动器被配置在每个促动器内，用以锁定促动器的定子和转子之间相对于彼此的旋转。制动器可以是自动防故障制动器，其制动时不需要动力。在此双串连配置中，当促动器120、140中的一个在开路状态失灵时，接合该失灵促动器中的制动器。这容许剩余的促动器120、140仍可致动输出构件180。但是，在这种失灵期间，输出构件180相对于工作的促动器旋转的速度将是两个促动器都工作时输出构件180的旋转速度的一半。
转向图2，其示出了替代性实施例100’，促动器120与承托装置140’成对，承托装置140’包括但不限于制动器、磁性离合器、超环面马达(toroid motor)等。在正常操作下，承托装置140’锁定构件143’和构件142’之间的旋转位置。如果促动器120卡住，则承托装置140’释放构件143’和构件142’之间的锁定，这有效地释放促动器120对输出构件180的任何作用。这容许由另一个促动器(未示出)驱动输出构件180。此布置是单重配置，因为它包括一个促动器120和一个承托装置140’，并且如果促动器120失灵，则单元退出网络，这将在下文更详细地描述。在另一替代性单重配置中，可设置两个促动器，每个促动器上都不具有制动器，其中，一个促动器被配置为仅保持其转子和定子位置，而另一个促动器用于通过联动系统170驱动输出构件180。
在图3中，第二促动系统总体由200表示。参照结构210包括刚性材料。参照结构210第一部分210A和第二部分210B，它们是固定的。第一部分210A承托两个耦接件212和213，它们分别连接到轴221和轴241。耦接件212以旋转接合方式承托轴221，使其相对于参照结构210围绕轴线204旋转。类似地，耦接件213以旋转接合方式承托轴241，使其相对于参照结构210围绕轴线205旋转。轴线204和205大体互相平行并且分开固定的距离。
第一旋转促动器220具有第一构件223和第二构件222，它们被配置和布置为相对于彼此围绕轴线204进行相对旋转运动。旋转促动器220是电动马达，但是也可使用其他类型的促动器，诸如但不限于，液压促动器、气动促动器或其他类似的促动器。第一构件223可被称作定子，并且第二构件222可被称作转子，但是，应该注意，定子223和转子222相对于参照结构210都不是静止的。
转子222固定地耦接到轴221。定子223明确地非固定地被安装到参照结构210。更具体地，与转子222相对于参照结构210的旋转相独立，定子223能够相对于参照结构210围绕轴线204旋转。换言之，第一旋转促动器220相对于参照结构210具有两个自由度。第一个自由度可被定义为转子222相对于参照结构210的旋转角224。第二个自由度可被定义为定子223相对于参照结构210的旋转角225。
第二旋转促动器240具有第一构件243和第二构件242，它们被配置和布置为相对于彼此围绕轴线205进行相对旋转运动。旋转促动器240是马达，但是也可使用其他类型的促动器，诸如但不限于，液压促动器、气动促动器或其他类似的促动器。第一构件243可被称作定子，并且第二构件242可被称作转子。但是，应该注意，定子243和转子242相对于参照结构210都不是静止的。
转子242固定地耦接到轴241。定子243明确地非固定地被安装到参照结构210。更具体地，与转子242相对于参照结构210的旋转相独立，定子243能够相对于参照结构210围绕轴线205旋转。换言之，第二旋转促动器240相对于参照结构210具有两个自由度。第一个自由度可被定义为转子242相对于参照结构210的旋转角244。第二个自由度可被定义为定子243相对于参照结构210的旋转角245。
输出构件280耦接到转子222、242。因此，输出构件280与转子222、242一起相对于参照结构210旋转。参照结构210的第二部分210B具有耦接件215和216，它们分别为以与参照结构210旋转接合的方式承托转子222、242提供额外的支撑。耦接件214、219以旋转接合方式承托输出构件280，以便使其相对于参照结构210旋转。输出构件280可耦接到待驱动物体，诸如飞机的控制表面。
定子223和定子243通过耦接件260旋转耦接在一起。耦接件260致使定子223相对于参照结构210旋转一角度，该旋转与定子243相对于参照结构210的旋转相反。更具体地，耦接件260致使角225的任何改变都会引起角245的等量反向改变。换言之，耦接件260致使旋转促动器220和参照结构210之间的自由度为旋转促动器240和参照结构210之间的一个自由度所共享。耦接件260是枢转连接到定子223的驱动臂部分223a并枢转连接到定子243的驱动臂部分243a的连杆260a。但是，替代性地，耦接件260可以是齿轮耦接件、带耦接件或其他类似的耦接件。
转子222和转子242通过耦接件270都耦接到输出构件280上。耦接件270致使转子222和242两者的旋转都被传送到输出构件280，从而使得输出构件280沿与转子222、242相对于参照结构210旋转的相同方向旋转。耦接件270致使转子222和242的旋转在输出构件280处被加在一起。耦接件270包括一对连杆270a和270b。连杆270a枢转连接在构件222的驱动臂部分222A和输出构件280的驱动臂部分280a之间。连杆270b枢转连接在构件242的驱动臂部分242A和输出构件280的驱动臂部分280b之间。但是，替代性地，耦接件270可以是齿轮耦接件、带耦接件或其他类似的耦接件。
虽然耦接件260致使定子223和定子243相对于参照结构210沿相反方向旋转，但耦接件270致使转子122和转子142相对于参照结构210沿相同方向旋转。
联动装置290是在参照构件210和输出构件280之间的一组刚性连杆和接头。更具体地，联动装置290包括耦接件260和270，以及构件221、222、223、241、242和243。联动装置290相对于参照结构210具有两个自由度。换言之，联动装置290相对于参照结构210的状态可由两个独立变量描述。例如，已知角244(其代表转子242相对于参照结构210的角度)和角224(轴221相对于参照结构210的角度)可明确限定联动装置290的状态，因为在不调节角244或224的情况下无法移动联动装置290内的构件(连杆)。对此，角224和角244代表联动装置290的两个独立自由度。替代性地，联动装置290的两个自由度可被限定为角225和角244。在不改变角225或角244的情况下，无法相对于联动装置210移动联动装置290的构件。
通常通过同时为第一促动器220和第二促动器240两者提供动力来操作旋转促动器200，以致使输出构件280相对于参照结构210以期望方式移动。例如，如果使用者期望致使输出构件280相对于参照结构210顺时针旋转(如图2的设备方位所示)，则应该同时致动促动器220和促动器240，促动器220提供与促动器240的扭矩大小相等且方向相反的扭矩。更具体地，致动促动器220，从而施加推动转子222相对于定子223顺时针旋转的扭矩。同时，致动促动器240，从而施加推动转子242相对于定子243顺时针旋转的扭矩。在这种设想下，来自促动器220和促动器240的反作用扭矩通过耦接件260作用在彼此上。更具体地，当促动器220向转子222施加顺时针方向的扭矩时，等量的反向扭矩被施加到耦接件260，推动耦接件260逆时针旋转。促动器220施加到耦接件260上的扭矩呈现为作用在耦接件260上的向下向右的力。当促动器240向转子242施加顺时针方向的扭矩时，等量的反向扭矩被施加到耦接件260。促动器240施加到耦接件260上的扭矩呈现为由促动器240施加在耦接件260上的向上向左的力。促动器220施加到耦接件260上的力与促动器240施加到耦接件260上的力大体上等量且反向。这通常致使定子223和243保持静止，而转子222和242顺时针旋转。耦接件270致使转子222和242相对于参照结构210的旋转角224、244保持相等。
为了致使输出构件280相对于参照结构210逆时针旋转，可沿与致使输出构件280顺时针旋转时相比相反的方向致动旋转促动器220和240。
为了在双串连模式操作，每个促动器220、240设置有在内部或在外部的制动机构以及控制器。当促动器220、240中的一个失去动力时，应用该失灵单元中的制动器，容许剩余的促动器220、240以正常速度的一半移动输出构件。促动器200还具有有利特征，即，当促动器220或促动器240锁定(诸如，机电卡塞或液压阀锁定)时，未失灵的促动器将继续沿期望的旋转方向致动输出构件280。这是因为锁定的促动器将仍能够通过耦接件260向另一促动器提供反作用扭矩。例如，设想当促动器220意外地相对于转子222旋转坐定定子223时，使用者期望相对于参照结构210顺时针旋转输出构件280。由于定子223相对于转子222被旋转锁定，因此转子222和参照结构210之间的角224的任何改变都将必要地等于定子223和参照结构210之间的角225的任何改变。可以注意到，定子223和转子222仍可作为一个单元相对于参照结构210一起旋转。当促动器240向转子242施加顺时针扭矩时，通过耦接件260，定子243上的等量反向扭矩通过耦接件260作为耦接件260上的向上和向左力被分配。耦接件260上的此向上和向左力产生施加于定子223的顺时针扭矩，其通过被锁定的促动器作为顺时针扭矩被传送到转子222上。耦接件270使转子222和242的旋转相等，而输出构件280在卡塞期间根据期望顺时针旋转。
转向图4，促动器220与承托装置240’成对，承托装置240’包括但不限于制动器、磁性离合器、超环面马达等。在正常操作下，承托装置240’将构件243’和构件242’相对于彼此锁定。如果促动器220卡住或失去动力，则承托装置240’释放转子242’，并且促动器220和承托装置240’进入旁路模式并在网络中另一促动器的动力下自由旋转。在另一替代性单重配置中，图3的促动器220和240可不设置制动器。
转向图5，具有双串连促动器220和240的系统与双串连促动器320和340成对，以形成总体由300表示的第三促动系统。参照结构310包括刚性材料。参照结构310第一部分310A和第二部分310B，它们是固定的。第一部分310A承托两个耦接件312和313，它们分别连接到轴321和轴341。耦接件312以旋转接合方式承托轴321，使其相对于参照结构310围绕轴线304旋转。类似地，耦接件313以旋转接合方式承托轴341，使其相对于参照结构310围绕轴线305旋转。轴线304和305大体互相平行并且分开固定的距离。
第一旋转促动器320具有第一构件323和第二构件322，它们被配置和布置为相对于彼此围绕轴线304进行相对旋转运动。旋转促动器320是电动马达，但是也可使用其他类型的促动器，诸如但不限于，液压促动器、气动促动器或其他类似的促动器。第一构件323可被称作定子，并且第二构件322可被称作转子，但是，应该注意，定子323和转子322相对于参照结构310都不是静止的。
转子322固定地耦接到轴321。定子323明确地非固定地被安装到参照结构310。更具体地，与转子322相对于参照结构310的旋转相独立，定子323能够相对于参照结构310围绕轴线304旋转。换言之，第一旋转促动器320相对于参照结构310具有两个自由度。第一个自由度可被定义为转子322相对于参照结构310的旋转角324。第二个自由度可被定义为定子323相对于参照结构310的旋转角325。
第二旋转促动器340具有第一构件343和第二构件342，它们被配置和布置为相对于彼此围绕轴线305进行相对旋转运动。旋转促动器340是电动马达，但是也可使用其他类型的促动器，诸如但不限于，液压促动器、气动促动器或其他类似的促动器。第一构件343可被称作定子，并且第二构件342可被称作转子。但是，应该注意，定子343和转子342相对于参照结构310都不是静止的。
转子342固定地耦接到轴341。定子343明确地非固定地被安装到参照结构310。更具体地，与转子342相对于参照结构310的旋转相独立，定子343能够相对于参照结构310围绕轴线305旋转。换言之，第二旋转促动器340相对于参照结构310具有两个自由度。第一个自由度可被定义为转子342相对于参照结构310的旋转角344。第二个自由度可被定义为定子343相对于参照结构310的旋转角345。
输出构件280耦接到转子322、342。因此，输出构件280与转子322、342一起相对于参照结构310旋转。参照结构310的第二部分310B具有耦接件315和316，它们分别为以与参照结构310旋转接合的方式承托转子322、342提供额外的支撑。输出构件280可耦接到待驱动物体，诸如飞机的控制表面。
定子323和定子343通过耦接件360旋转耦接在一起。耦接件360致使定子323相对于参照结构310旋转一角度，该旋转与定子343相对于参照结构310的旋转相反。更具体地，耦接件360致使角325的任何改变都会引起角345的等量反向改变。换言之，耦接件360致使旋转促动器320和参照结构310之间的自由度为旋转促动器340和参照结构310之间的一个自由度所共享。耦接件360是枢转连接到定子323的驱动臂部分323a并枢转连接到定子343的驱动臂部分343a的连杆360a。但是，替代性地，耦接件360可以是齿轮耦接件、带耦接件或其他类似的耦接件。
转子322和转子342通过耦接件370都耦接到输出构件280上。耦接件370致使转子322和342两者的旋转都被传送到输出构件280，从而使得输出构件280沿与转子322、342相对于参照结构310旋转的相同方向旋转。耦接件370致使转子322和342的旋转在输出构件280处被加在一起。耦接件370包括一对连杆370a和370b。连杆370a枢转连接在构件322的驱动臂部分322A和输出构件280的驱动臂部分280a之间。连杆370b枢转连接在构件342的驱动臂部分342a和输出构件280的驱动臂部分280b之间。但是，替代性地，耦接件370可以是齿轮耦接件、带耦接件或其他类似的耦接件。
虽然耦接件360致使定子323和定子343相对于参照结构310沿相反方向旋转，但耦接件370致使转子322和转子342相对于参照结构310沿相同方向旋转。
联动装置390是在参照构件310和输出构件280之间的一组刚性连杆和接头。更具体地，联动装置390包括耦接件360和370，以及构件321、322、323、341、342和343。联动装置390相对于参照结构310具有两个自由度。换言之，联动装置390相对于参照结构310的状态可由两个独立变量描述。例如，已知角344(其代表转子342相对于参照结构310的角度)和角324(轴321相对于参照结构310的角度)可明确限定联动装置390的状态，因为在不调节角344或324的情况下无法移动联动装置390内的构件(连杆)。对此，角324和角344代表联动装置390的两个独立自由度。替代性地，联动装置390的两个自由度可被限定为角325和角344。在不改变角325或角344的情况下，无法相对于联动装置310移动联动装置390的构件。
通常通过同时为第一促动器320和第二促动器340两者提供动力来操作旋转促动器300，以致使输出构件380相对于参照结构310以期望方式移动。例如，如果使用者期望致使输出构件280相对于参照结构310顺时针旋转(如图5的设备方位所示)，则应该同时致动促动器320和促动器340，促动器320提供与促动器340的扭矩大小相等且方向相反的扭矩。更具体地，致动促动器320，从而施加推动转子322相对于定子323顺时针旋转的扭矩。同时，致动促动器340，从而施加推动转子342相对于定子343顺时针旋转的扭矩。在这种设想下，来自促动器320和促动器340的反作用扭矩通过耦接件360作用在彼此上。更具体地，当促动器320向转子322施加顺时针方向的扭矩时，等量的反向扭矩被施加到耦接件360，推动耦接件360逆时针旋转。促动器320施加到耦接件360上的扭矩呈现为作用在耦接件360上的向下向右的力。当促动器340向转子342施加顺时针方向的扭矩时，等量的反向扭矩被施加到耦接件360。促动器340施加到耦接件360上的扭矩呈现为由促动器340施加在耦接件360上的向上向左的力。促动器320施加到耦接件360上的力与促动器340施加到耦接件360上的力大体上等量且反向。这通常致使定子323和343保持静止，而转子322和342顺时针旋转。耦接件370致使转子322和342相对于参照结构310的旋转角324、344保持相等。
为了致使输出构件280相对于参照结构310逆时针旋转，可沿与致使输出构件280顺时针旋转时相比相反的方向致动旋转促动器320和340。
为了在双串连模式操作，每个促动器220、240、320、340设置有在内部或在外部的制动机构以及控制器。当促动器220、240、320、340中的一个或多个失去动力时，剩余的促动器220、240、320、340中的一个可移动输出构件280。第三促动系统300还具有有利特征，即，当促动器220、240、320、340中的任何促动器锁定(诸如，机电卡塞或液压阀锁定)时，未失灵的促动器中的至少一个将继续沿期望的旋转方向致动输出构件280。这是因为，在促动器220或240失灵的情形中，锁定的促动器将仍能够通过耦接件260向另一促动器提供反作用扭矩。例如，设想当促动器220意外地相对于转子222旋转坐定定子223时，使用者期望相对于参照结构210顺时针旋转输出构件280。由于定子223相对于转子222被旋转锁定，因此转子222和参照结构210之间的角224的任何改变都将必要地等于定子223和参照结构210之间的角225的任何改变。可以注意到，定子223和转子222仍可作为一个单元相对于参照结构210一起旋转。当促动器240向转子242施加顺时针扭矩时，通过耦接件260，定子243上的等量反向扭矩通过耦接件260作为耦接件260上的向上和向左力被分配。耦接件260上的此向上和向左力产生施加于定子223的顺时针扭矩，其通过被锁定的促动器作为顺时针扭矩被传送到转子222上。耦接件270使转子222和242的旋转相等，而输出构件280在卡塞期间根据期望顺时针旋转。此外，转子320、340继续沿顺时针方向旋转输出构件280。
转向图6，促动器220、320中的每个与承托装置240’和340’成对，用于单重单元操作，如上文联系图2和4描述的。
在图7中，耦接件260’包括在枢转点290、292处枢转连接在定子243的驱动臂部分243a和定子223的驱动臂部分223a之间的连杆260a’。与耦接件260的布置不同，连杆260a’不横跨轴线204和205的中心之间的线261’。耦接件270’包括在枢转点294、295处枢转连接驱动臂部分242a和输出构件280的驱动部分280a之间的连杆270a’和在枢转点296、297处枢转连接驱动臂部分222a和输出构件280的驱动部分280b之间的连杆270b’。连杆270b’横跨至轴线205的相反侧。
总体参照图8-11并从图8开始，第四促动系统400包括六个促动器403、406、409、412、415(图9)和418(图9)。促动器被布置有力矩消除装置，并且全部机械耦接到共用的输出构件421(图12)，如下文详细描述的。促动器可成对布置，可以是双串连对或单重对。在单重对单元的情形中，每对中的一个促动器由上述承托装置替代。在与承托装置成对的促动器失去动力或卡塞的情形中，所述单元退出网络并自由旋转。在双串连单元的情形中，每个促动器设置有可以在内部或外部的制动器以及控制器，从而使得对中的一个促动器失去动力会致使该对中的另一个促动器移动整个串连单元。
输出构件421被配置为与轴424接合。如图所示，轴424是花键轴，但是，对于本发明所属领域的普通技术人员来说显然的是，也可使用用于从输出构件421传送旋转的其他机械装置。参照结构427和参照结构430是刚性构件。连杆433固定地附接到参照结构427、430。参照结构430包括轴承431。
从图8的底部开始，逆时针看，力矩消除臂478连接到第一促动器403的定子439。力矩消除臂478与定子439一起围绕轴线481旋转。连杆484在一端处枢转附接到臂478，并且枢转附接到与促动器406的定子442连接的力矩消除臂487，该促动器406与促动器403成对。继续逆时针，力矩消除臂493连接到促动器409的定子445。为了清楚起见，已经移除了将臂493连接到其相邻臂496的连杆。力矩消除臂496连接到促动器412的定子448。力矩消除臂499连接到促动器415的定子451。连杆502的一端枢转附接到臂499，并且相反端枢转附接到臂505。臂505连接到促动器418的定子454。转子457、460、463等位于参照结构427和430之间并且相对于它们各自的定子旋转。转子耦接到输出构件421，如下文详细描述的。
参照结构427包括轴承436(在图15中最佳示出)，用于旋转接合地承托定子439、442、445、448、451和454(图13)，从而相对于参照结构427旋转。
转向图12，转子457、460、463、466、469、472被配置和布置为相对于它们各自的定子进行旋转运动。转子457、460、463、466、469、472机械耦接到输出构件421。从图12的底部右手侧开始并逆时针移动，转子457的驱动臂部分511与转子457一起围绕垂直于页面的轴线514旋转。连杆517的一端枢转连接到驱动臂部分511，并且其相反端枢转连接到曲柄520。曲柄520被固定附接到输出构件421上。转子460的驱动臂部分523与转子460一起围绕垂直于页面的轴线526旋转。连杆529的第一端枢转连接到驱动臂部分523，并且其第二端枢转连接到曲柄532。曲柄532被固定地附接到输出构件421，并且相对于图12的方位位于曲柄520下方。转子463的驱动臂部分535与转子463一起围绕垂直于页面的轴线538旋转。连杆541的第一端枢转连接到驱动臂部分535，并且其相反端枢转连接到曲柄520。转子466的驱动臂部分544与转子466一起围绕垂直于页面的轴线547旋转。连杆550的第一端枢转连接到驱动臂部分544，并且其相反端枢转连接到曲柄532。转子469的驱动臂部分553与转子469一起围绕垂直于页面的轴线556旋转。连杆557的第一端枢转连接到驱动臂部分553，并且其相反端枢转连接到曲柄520。转子472的驱动臂部分559与转子472一起围绕垂直于页面的轴线562旋转。连杆565的第一端枢转连接到驱动臂部分559，并且其相反端枢转连接到曲柄532。
转向图14和15，分解立体图示出了促动器415。促动器415包括定子451，定子包括连接到力矩消除臂499的扭矩管452。定子451的所有零件都被布置为相对于参照结构427、430进行旋转运动，并且被配置为相对于其转子469旋转。转子469具有连接到输出构件421的驱动臂部分553，如上文联系图12描述的。定子451的力矩消除臂499通过连杆502连接到相邻促动器418的力矩消除臂505。臂499和505耦接在一起，从而消除它们的力矩。以相同方式配置剩余的成对力矩消除臂478和487及493和496，以形成三个促动器的网络，其中每个单元包括以相同方式连接的两个促动器。
在图16中，示出了第四促动系统400，其中，为清楚起见，移除了参照结构430。在图的左侧，示出了通过连杆502连接的力矩消除臂499和505。连杆502的第一端在枢转点506处枢转附接到驱动臂499，并且其相反端在枢转点507处枢转附接到驱动臂505。
输出构件421具有用于接纳花键轴424(图8)的花键孔422。输出构件421可设置有曲柄520和532(图12)，它们耦接到输出构件421，从而使得曲柄520和532上的力致使输出构件421旋转。转子463经由连接棒或连杆541连接到曲柄520，连接棒或连杆541的第一端在枢转点536处枢转附接到转子463的驱动臂部分535，并且其相反端在枢转点537处枢转附接到曲柄520。曲柄532位于输出构件421的旋转轴线550的下方或沿轴向方向的右侧。曲柄520可被设置为大体三角形形状，以便与三个转子连接，并且曲柄532也可被设置为大体三角形形状，以便与另外三个转子连接。
可对所公开的实施例进行若干修改。例如，可向促动器和/或任何其他联动接头中添加位置传感器、分析器和/或编码器，以为控制器提供有用的反馈。此外，可向每个促动器输出端和/或联动系统中的任何其他栏杆接头中额外添加扭矩传感器和/或转速器，以提供进一步的反馈。在双串连配置中，成对马达中的一个可以是与其相应马达类型不同的马达。例如，一个马达可以是高扭矩、高速马达，而另一个马达可以是低速、高效率、高扭矩马达。此外，在使用多个双串连对的配置中，可安全地移除制动器，因为当第二对促动器可用于在开路故障事件中控制输出构件时，促动器开路故障不是主要考量。
所公开的实施例具有若干显著优点。所公开配置的多重余度性质提供高自动防故障满意度，尤其是在三重配置中。由于每个促动器对中具有额外的自由度，因此在使用期间可安全地进行自我测试，其中，一个促动器相对于另一个促动器移动，而不会改变输出构件的位置。第四系统的六边形布置提供空间利用率高的配置，其容许布置在非常有限的交通工具框架中，诸如飞机的机身中。
已经示出和描述了若干促动器系统，并且已经讨论了若干修改和替代方案。因此，本领域技术人员将容易地明白，在不脱离本发明的精神的情况下，可进行各种额外的改变和修改，本发明的精神由以下权利要求限定和区分。

Claims (63)

1.一种促动系统，包括：
受控元件，其被配置为相对于参照结构围绕第一轴线转动；
联动系统，其连接到所述受控元件和所述参照结构；
第一促动器，其被配置和布置成为所述联动系统的第一自由度提供动力；
第二促动器，其被配置和布置成为所述联动系统的第二自由度提供动力，所述第一自由度和所述第二自由度是相独立的自由度；
所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第二轴线转动的第一连杆；
所述第一轴线和所述第二轴线不重合；
所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第三轴线转动的第二连杆；
所述第一连杆和所述第二连杆耦接在一起，从而使得所述第一连杆围绕所述第二轴线沿第一方向的旋转引起所述第二连杆围绕所述第三轴线沿第二方向的旋转；
所述联动系统被配置和布置为，使得能够与所述第一连杆和所述参照结构之间的第二旋转角相独立地驱动所述受控元件和所述参照结构之间的第一旋转角；
其中，所述第一促动器或第二促动器中的一个被配置和布置为，当所述第一促动器或所述第二促动器中的另一个被操作性锁定时，驱动所述受控元件围绕所述第一轴线旋转。
2.如权利要求1所述的促动系统，其中，所述第一轴线和所述第二轴线基本平行并且操作性地偏离基本恒定的距离。
3.如权利要求2所述的促动系统，其中，所述第一轴线、所述第二轴线和所述第三轴线基本平行并且操作性地偏离基本恒定的距离。
4.如权利要求1所述的促动系统，其中，所述第三轴线与所述第二轴线基本重合。
5.如权利要求1所述的促动系统，其中，所述第一连杆和所述第二连杆与耦接件耦接在一起，所述耦接件包括具有第一枢轴和第二枢轴的连接连杆。
6.如权利要求5所述的促动系统，其中，所述耦接件包括在所述第一枢轴和所述第二枢轴之间的条状连杆。
7.如权利要求1所述的促动系统，其中，所述第一连杆和所述第二连杆与耦接件耦接在一起，所述耦接件包括啮合齿轮。
8.如权利要求1所述的促动系统，其中，所述第一连杆和所述第二连杆耦接在一起，使得所述第一连杆的旋转的所述第一方向与所述第二连杆的旋转的所述第二方向相反。
9.如权利要求1所述的促动系统，其中，所述第一连杆和所述第二连杆耦接在一起，使得所述第一连杆的旋转的所述第一方向与所述第二连杆的旋转的所述第二方向相同。
10.如权利要求1所述的促动系统，还包括：
第三促动器，其被配置和布置成为所述联动系统的第三自由度提供动力；
第四促动器，其被配置和布置成为所述联动系统的第四自由度提供动力，所述第三自由度和所述第四自由度是相独立的自由度；
所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第四轴线转动的第三连杆；
所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第五轴线转动的第四连杆；
所述第四轴线和所述第五轴线彼此不重合，也不与所述第一轴线或所述第二轴线重合；
所述第三连杆和所述第四连杆耦接在一起，从而使得所述第三连杆围绕所述第四轴线沿第一方向的旋转引起所述第四连杆围绕所述第五轴线沿第二方向的旋转；
其中，所述第三促动器或第四促动器中的一个被配置和布置为，当所述第三促动器或所述第四促动器中的另一个被操作性锁定时，驱动所述受控元件围绕所述第一轴线旋转。
11.如权利要求10所述的促动系统，其中，所述第一促动器、第二促动器、第三促动器或第四促动器中的一个被配置和布置为当所述第一促动器、第二促动器、第三促动器或第四促动器中的其他促动器发生开路故障时，驱动所述受控元件围绕所述第一轴线旋转。
12.如权利要求10所述的促动系统，其中，所述第三连杆和所述第四连杆耦接在一起，从而使得所述第三连杆的旋转的所述第一方向与所述第四连杆的旋转的所述第二方向相反。
13.如权利要求10所述的促动系统，其中，所述第三连杆和所述第四连杆耦接在一起，从而使得所述第三连杆的旋转的所述第一方向与所述第四连杆的旋转的所述第二方向相同。
14.如权利要求1所述的促动系统，其中，所述促动器中的每个由轴承支撑。
15.如权利要求1所述的促动系统，其中，所述第一促动器包括行星齿轮级。
16.如权利要求1所述的促动系统，其中，所述联动系统包括至少五个连杆。
17.如权利要求16所述的促动系统，其中，所述联动系统包括在所述连杆之间的多个枢
转接头。
18.如权利要求1所述的促动系统，其中，所述第一促动器包括旋转促动器。
19.如权利要求1所述的促动系统，其中，所述第一促动器包括旋转马达。
20.如权利要求1所述的促动系统，其中，所述第一促动器包括液压促动器。
21.如权利要求1所述的促动系统，其中，所述第一促动器包括电动马达。
22.如权利要求1所述的促动系统，其中，所述第一连杆包括定子，并且所述第二连杆包括定子。
23.如权利要求1所述的促动系统，其中，所述促动器中的每个包括制动器。
24.如权利要求1所述的促动系统，还包括被配置和布置为使所述联动系统的自由度中的一个保持恒定的制动器。
25.如权利要求1所述的促动系统，还包括被配置和布置为偏置所述联动系统的所述自由度中的一个的弹簧。
26.如权利要求25所述的促动系统，其中，所述弹簧选自由扭转弹簧、线性弹簧和屈曲部分构成的组。
27.如权利要求1所述的促动系统，还包括被配置和布置为抑制所述联动系统中的至少一个连杆的旋转的阻尼器。
28.如权利要求27所述的促动系统，其中，所述阻尼器选自由线性阻尼器和旋转阻尼器构成的组。
29.如权利要求1所述的促动系统，其中，所述第一促动器和所述第二促动器包括步进马达或永磁体马达。
30.如权利要求1所述的促动系统，其中，所述第一促动器和所述第二促动器包括磁性离合器。
31.如权利要求1所述的促动系统，其中，所述受控元件选自由轴和飞机控制表面构成的组。
32.如权利要求1所述的促动系统，其中，所述受控元件选自由翼状扰流片、襟翼、襟副翼和副翼构成的组。
33.如权利要求1所述的促动系统，其中，所述参照结构选自由促动器框架、促动器外壳和机身构成的组。
34.一种促动系统，包括：
受控元件，其被配置为相对于参照结构围绕第一轴线转动；
联动系统，其连接到所述受控元件和所述参照结构；
第一促动器，其被配置和布置成为所述联动系统的第一自由度提供动力；
承托装置，其被配置和布置为选择性地锁定所述联动系统的第二自由度，所述第一自由度和所述第二自由度是相独立的自由度；
所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第二轴线转动的第一连杆；
所述第一轴线和所述第二轴线不重合；
所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第三轴线转动的第二连杆；
所述第一连杆和所述第二连杆耦接在一起，从而使得所述第一连杆围绕所述第二轴线沿第一方向的旋转引起所述第二连杆围绕所述第三轴线沿第二方向的旋转；
所述联动系统被配置和布置为，使得能够与所述第一连杆和所述参照结构之间的第二旋转角相独立地驱动所述受控元件和所述参照结构之间的第一旋转角；
其中，所述承托装置被配置和布置为，当所述第一促动器运转时，锁定所述第二自由度，并且当所述第一促动器被操作性锁定时，解锁所述第二自由度。
35.如权利要求34所述的促动系统，其中，所述第一轴线和所述第二轴线基本平行并且操作性地偏离基本恒定的距离。
36.如权利要求35所述的促动系统，其中，所述第一轴线、所述第二轴线和所述第三轴线基本平行并且操作性地偏离基本恒定的距离。
37.如权利要求34所述的促动系统，其中，所述第三轴线与所述第二轴线基本重合。
38.如权利要求34所述的促动系统，其中，所述第一连杆和所述第二连杆耦接在一起，使得所述第一连杆的旋转的所述第一方向与所述第二连杆的旋转的所述第二方向相反。
39.如权利要求34所述的促动系统，其中，所述第一连杆和所述第二连杆耦接在一起，使得所述第一连杆的旋转的所述第一方向与所述第二连杆的旋转的所述第二方向相同。
40.如权利要求34所述的促动系统，还包括：
第二促动器，其被配置和布置成为所述联动系统的第三自由度提供动力；
第二承托装置，其被配置和布置为选择性地锁定所述联动系统的第四自由度，所述第三自由度和所述第四自由度是相独立的自由度；
所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第四轴线转动的第三连杆；
所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第五轴线转动的第四连杆；
所述第四轴线和所述第五轴线彼此不重合，也不与所述第一轴线或所述第二轴线重合；
所述第三连杆和所述第四连杆耦接在一起，从而使得所述第三连杆围绕所述第四轴线沿第一方向的旋转引起所述第四连杆围绕所述第五轴线沿第二方向的旋转；
其中，所述第二承托装置被配置和布置为，当所述第二促动器运转时，锁定所述第四自由度，并且当所述第二促动器被操作性锁定时，解锁所述第四自由度。
41.如权利要求34所述的促动系统，其中，所述第一促动器包括旋转促动器。
42.如权利要求34所述的促动系统，其中，所述第一连杆包括定子。
43.如权利要求34所述的促动系统，其中，所述受控元件选自由轴和飞机控制表面构成的组。
44.如权利要求34所述的促动系统，其中，所述参照结构选自由促动器框架、促动器外壳和机身构成的组。
45.一种促动系统，包括：
受控元件，其被配置为相对于参照结构围绕第一轴线转动；
多个促动器单元，所述促动器单元中的每个包括：
联动系统，其连接到所述受控元件和所述参照结构；
第一促动器，其被配置和布置成为所述联动系统的第一自由度提供动力；
第二促动器，其被配置和布置成为所述联动系统的第二自由度提供动力，所述第一自由度和所述第二自由度是相独立的自由度；
所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第二轴线转动的第一连杆；
所述第一轴线和所述第二轴线不重合；
所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第三轴线转动的第二连杆；
所述第一连杆和所述第二连杆耦接在一起，从而使得所述第一连杆围绕所述第二轴线沿第一方向的旋转引起所述第二连杆围绕所述第三轴线沿第二方向的旋转；
所述联动系统被配置和布置为，使得能够与所述第一连杆和所述参照结构之间的第二旋转角相独立地驱动所述受控元件和所述参照结构之间的第一旋转角；
其中，所述第一促动器或第二促动器中的一个被配置和布置为，当所述第一促动器或所述第二促动器中的另一个被操作性锁定时，驱动所述受控元件围绕所述第一轴线旋转。
46.一种促动系统，包括：
受控元件，其被配置为相对于参照结构围绕第一轴线转动；
联动系统，其连接到所述受控元件；
多个促动器单元，所述促动器单元中的每个包括：
第一促动器，其被配置和布置成为所述联动系统的第一自由度提供动力；
承托装置，其被配置和布置为选择性地锁定所述联动系统的第二自由度，所述第一自由度和所述第二自由度是相独立的自由度；
所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第二轴线转动的第一连杆；
所述第一轴线和所述第二轴线不重合；
所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第三轴线转动的第二连杆；
所述第一连杆和所述第二连杆耦接在一起，从而使得所述第一连杆围绕所述第二轴线沿第一方向的旋转引起所述第二连杆围绕所述第三轴线沿第二方向的旋转；
所述联动系统被配置和布置为，使得能够与所述第一连杆和
所述参照结构之间的第二旋转角相独立地驱动所述受控元件和所述参照结构之间的第一旋转角；
其中，所述承托装置被配置和布置为，当所述第一促动器运转时，锁定所述第二自由度，并且当所述第一促动器被操作性锁定时，解锁所述第二自由度。
47.一种促动系统，包括：
参照结构；
输出构件，其能够旋转地耦接到所述参照结构，以便围绕第一轴线旋转；
第一促动器，其具有第一构件和第二构件，所述第二构件被配置为相对于所述参照结构旋转，所述第一构件被配置为相对于所述参照结构围绕第二轴线旋转，所述第一构件被配置为与所述第二构件相对于所述参照结构的旋转相独立地相对于所述参照结构旋转；
第二促动器，其具有第一构件和第二构件，第二促动器的所述第二构件被配置为相对于所述参照结构旋转，第二促动器的所述第一构件被配置为相对于所述参照结构围绕第三轴线旋转，第二促动器的所述第一构件被配置为与第二促动器的所述第二构件相对于所述参照结构的旋转相独立地相对于所述参照结构旋转；
第一连杆，其能够枢转地连接在所述第一促动器的第一构件和所述第二促动器的第一构件之间，所述第一促动器的第一构件和所述第二促动器的第一构件耦接在一起，从而使得所述第一促动器的第一构件沿第一方向的旋转引起所述第二促动器的第一构件沿第二方向的旋转；
第二连杆，其能够枢转地连接在所述第一促动器的第二构件和所述输出构件之间。
48.如权利要求47所述的促动系统，还包括能够枢转地连接在所述第二促动器的第二构件和所述输出构件之间的第三连杆。
49.如权利要求47所述的促动系统，其中，所述第一方向和所述第二方向相同。
50.如权利要求47所述的促动系统，其中，所述第一方向和所述第二方向相反。
51.如权利要求47所述的促动系统，其中，所述第一轴线和所述第三轴线重合。
52.如权利要求47所述的促动系统，其中，所述第一构件是定子。
53.如权利要求47所述的促动系统，其中，所述第二构件是转子。
54.一种促动系统，包括：
参照结构；
输出构件，其能够旋转地耦接到所述参照结构，以便围绕第一轴线旋转；
第一促动器，其具有第一构件和第二构件，所述第二构件被配置为相对于所述参照结构旋转，所述第一构件被配置为相对于所述参照结构围绕第二轴线旋转，所述第一构件被配置为与所述第二构件相对于所述参照结构的旋转相独立地相对于所述参照结构旋转；
承托装置，其具有第一构件和第二构件，该承托装置的所述第二构件被配置为相对于所述参照结构围绕第三轴线进行旋转，所述承托装置被配置为在该承托装置的所述第一构件相对于该承托装置的所述第二构件的旋转位置被锁定的第一配置以及该承托装置的所述第一构件和该承托装置的所述第二构件相对于彼此自由旋转的第二配置之间交替；
第一连杆，其能够枢转地连接在所述第一促动器的第一构件和所述承托装置的第一构件之间，所述第一促动器的第一构件和所述承托装置的第一构件耦接在一起，从而使得所述第一促动器的第一构件沿第一方向的旋转引起所述承托装置的第一构件沿第二方向的旋转；
第二连杆，其能够枢转地连接在所述第一促动器的第二构件和所述输出构件之间；
其中，当所述第一促动器被操作性地锁定时，所述承托装置从所述第一配置移动到所述第二配置。
55.如权利要求54所述的促动系统，还包括能够枢转地连接在所述承托装置的第二构件和所述输出构件之间的第三连杆。
56.如权利要求54所述的促动系统，其中，所述承托装置是磁性离合器。
57.如权利要求54所述的促动系统，其中，所述第一方向和所述第二方向相同。
58.如权利要求54所述的促动系统，其中，所述第一方向和所述第二方向相反。
59.如权利要求54所述的促动系统，其中，所述第一轴线和所述第三轴线重合。
60.如权利要求54所述的促动系统，其中，所述第一构件是定子。
61.如权利要求54所述的促动系统，其中，所述第二构件是转子。
62.一种控制促动系统的方法，包括步骤：
提供促动系统，其包括：
受控元件，其被配置为相对于参照结构围绕第一轴线转动；
联动系统，其连接到所述受控元件和所述参照结构；
第一促动器，其被配置和布置成为所述联动系统的第一自由度提供动力；
第二促动器，其被配置和布置成为所述联动系统的第二自由度提供动力，所述第一自由度和所述第二自由度是相独立的自由度；
所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第二轴线转动的第一连杆；
所述第一轴线和所述第二轴线不重合；
所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第三轴线转动的第二连杆；
所述第一连杆和所述第二连杆耦接在一起，从而使得所述第一连杆围绕所述第二轴线沿第一方向的旋转引起所述第二连杆围绕所述第三轴线沿第二方向的旋转；
所述联动系统被配置和布置为，使得能够与所述第一连杆和所述参照结构之间的第二旋转角相独立地驱动所述受控元件和所述参照结构之间的第一旋转角；
其中，所述第一促动器或第二促动器中的一个被配置和布置为，当所述第一促动器或所述第二促动器中的另一个被操作性锁定时，驱动所述受控元件围绕所述第一轴线旋转；以及
同时为所述第一促动器和所述第二促动器提供动力，从而使得所述受控元件围绕所述第二轴线旋转，并且所述第一连杆的角位置围绕所述第一轴线保持恒定。
63.一种控制促动系统的方法，包括步骤：
提供促动系统，其包括：
受控元件，其被配置为相对于参照结构围绕第一轴线转动；
联动系统，其连接到所述受控元件和所述参照结构；
第一促动器，其被配置和布置成为所述联动系统的第一自由度提供动力；
承托装置，其被配置和布置为选择性地锁定所述联动系统的第二自由度，所述第一自由度和所述第二自由度是相独立的自由度；
所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第二轴线转动的第一连杆；
所述第一轴线和所述第二轴线不重合；
所述联动系统具有被配置为相对于所述参照结构围绕第三轴线转动的第二连杆；
所述第一连杆和所述第二连杆耦接在一起，从而使得所述第一连杆围绕所述第二轴线沿第一方向的旋转引起所述第二连杆围绕所述第三轴线沿第二方向的旋转；
所述联动系统被配置和布置为，使得能够与所述第一连杆和所述参照结构之间的第二旋转角相独立地驱动所述受控元件和所述参照结构之间的第一旋转角；
其中，所述承托装置被配置和布置为，当所述第一促动器运转时，锁定所述第二自由度，并且当所述第一促动器被操作性锁定时，解锁所述第二自由度；以及
同时为所述第一促动器和所述承托装置提供动力，从而使得所述承托装置连杆锁定所述联动系统的所述第二自由度，并且所述第一促动器向所述受控元件施加期望的扭矩。
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