CN105981264B - 用于机器人手指的直接驱动电机 - Google Patents

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Abstract

一种用于机器人手指的直接驱动电机。直接驱动电机包括多个外部磁体和线圈组件，线圈组件包括由多个外部磁体围绕的多个线圈。多个线圈构造成当电流传导通过它们时产生磁场，使得线圈组件相对于多个外部磁体旋转。直接驱动电机还包括由多个线圈围绕的多个内部磁体以及由多个内部磁体围绕的核心元件。中央旋转轴定位在由核心元件限制的内部空间内。

Description

用于机器人手指的直接驱动电机
相关申请的交叉引用
本申请在35U.S.C.119(e)下要求于2014年1月31日提交的题名DIRECT DRIVEMOTOR FOR ROBOTIC FINGER的美国临时申请No.61/934628的优先权。该申请涉及于2013年6月25日提交的题名ROBOTIC FINGER的美国申请序列号No.13/927076。前述申请的内容均由此作为引用明确地并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及假体(prosthetics)，更具体地，涉及用于机器人手指(roboticfinger)的电机。
背景技术
现今，在工作场所有许多由人手完成的任务。一些任务是十分重复性的，并导致腕管问题。其它任务在危险环境中进行。另外的任务要求极其精确的移动，并且逐渐超出人类的能力之外。假体装置在上面领域中可用于代替人手。
发明内容
在一个方面中，本公开涉及一种用于机器人手指的直接驱动电机。该电机可包括多个旋转部件和多个非旋转部件。多个旋转部件包括由多个线圈围绕的中央旋转轴。多个非旋转部件包括定位在多个线圈周围的多个外部磁体。直接驱动电机还包括由多个旋转部件和非旋转部件中的一些形成的双磁路。双磁路包括外部回路和内部回路，其中，外部回路至少包括多个外部磁体和多个线圈，内部回路至少包括多个线圈和中央旋转轴。
在另一方面中，用于机器人手指的直接驱动电机可包括以环形构造布置的多个外部磁体。直接驱动电机还可包括线圈组件，其包括由多个外部磁体限制的多个线圈，线圈组件布置成相对于多个外部磁体旋转。多个线圈可以环形构造布置，并在电流传导通过它们时产生磁场。直接驱动电机还可包括由多个线圈限制的多个内部磁体。核心元件可由多个内部磁体限制。中央旋转轴可定位在由核心元件围绕的内部空间内。
附图说明
当结合附图，从下面阐述的详细描述中，本公开的特征、属性和优点会变得更加明显，在附图中，相同的参考标号相应地在文中一致，附图中：
图1A示出根据本公开的直接驱动电机的透视图；
图1B示出根据本公开的装备有用于提供位置反馈的线性编码器的直接驱动电机的透视图；
图2A提供了装备有线性编码器的直接驱动电机的端视图；
图2B提供了图2A的直接驱动电机的侧视图；
图2C提供了图2A的直接驱动电机的剖视图；
图3提供了根据本公开的直接驱动电机的旋转部件和非旋转部件的局部分解图；
图4示出包括根据本公开的一套直接驱动电机的机器人手指的透视图；
图5是直接驱动电机和相关控制器的示例性布置的框图；
图6A提供了直接驱动电机的局部分解图，其包括构造成将电机的旋转部件的旋转限制在期望范围内的旋转限制元件；以及
图6B提供了图6A的直接驱动电机的组装图。
具体实施方式
在示例性实施例的下列描述中，参考形成该描述的一部分的附图，在附图中，以示例方式示出可实施本发明的特定实施例。应理解的是，可使用其它实施例，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行结构改变。
词语“示例性的”在本文中用于意指“充当示例或图示”。本文描述为“示例性”的任何方面或设计不必理解为相对于其它方面或设计是优选或有利的。
应理解的是，本文所公开的工艺中的步骤的特定顺序或层级是示例性方式的示例。基于设计偏好，应理解的是，工艺步骤的特定顺序或层级可重新排列，同时仍在本公开的范围内。
现在详细地参考主题技术的各方面，主题技术的示例在附图中描述，其中，相同的参考标号在全文中指代相同的元件。
本文公开了适于充当例如机器人手指关节的伺服直接驱动电机的电机的实施例。电机的实施例有利地提供了在比较小的包装尺寸(例如20至30mm的直径)中的高扭矩输出。此外，电机的实施例引起比较低的电流消耗，从而移除了过加热。
本文公开的电机可与设计用于模拟人的手指的运动范围的机器人手指一起使用。人的手指包括三个关节，其中两个在约90度的最大范围内移动，而第三个能够在约30度的范围内移动。
在一个实施例中，电机的设计考虑了电机不必行进通过整个360度的旋动，以仿效人的手指的行为，而是90或30度的旋动便足够了。
相应地，在一个实施例中，电机包括局部移动线圈旋转电机。局部旋转电机可有利地构造成具有光移动质量，从而便于快速响应和低电流消耗。
现在参见附图，图1A示出根据本公开的直接驱动电机100A的透视图。如图1A所示，直接驱动电机100A可包括限制多个外部磁体116的电机壳体112。在驱动电机100A操作期间，包括多个线圈120的双磁路(如下所述)导致多个旋转部件，多个旋转部件包括线轴104和中央旋转轴108以绕纵向轴线A旋转。电机壳体112、多个外部磁体116和背板支撑件114在驱动电机100A操作期间不会旋转。
图1B示出根据本公开的装备有用于提供位置反馈的线性编码器的直接驱动电机100B的透视图。在一个实施例中，直接驱动电机100B与直接驱动电机100A基本相同，除了还包括线性编码器组件150，其具有线性编码器反馈尺154和线性反馈尺读取头158。线性编码器反馈尺154由线性尺支撑件162支撑。如下面进一步讨论的，读取头158给外部计算元件或装置(未示出)提供了与直接驱动电机100B的多个旋转部件的旋转相关的位置反馈信息。
图2A、2B和2C分别提供了图1B的直接驱动电机100B的端视图、侧视图和剖视图。
现在注意力转向图3，其提供了根据本公开的直接驱动电机300的局部分解图，该直接驱动电机包括用于提供位置反馈信息的线性编码器组件。特别地，直接驱动电机300包括多个旋转部件304和多个非旋转部件308。在特定实施方式中，多个旋转部件304包括一套9个线圈312，布置成以形成环形结构。在其它实施方式中，可以使用不同数量的线圈312(例如6个、12个或18个线圈)。这些线圈312可像具有40度间距的无刷DC线圈那样操作。在其它实施方式中，线圈可由扁丝构成。注意的是，还可使用其它数量，例如串联的9个线圈或平行的3个线圈。线圈可以是接线Y，且是串联的。在一个实施例中，线圈是大致矩形的，并模制成半径导致18.8mm的组件直径和30欧姆的总电阻。线圈312附接到端板316。例如，线圈312可胶合到端板316或者模制结构(未示出)可包含在端板316上以接收线圈312。
如图3所示，多个非旋转部件包括多个内部磁体328和钢芯332。尺寸做成围绕中央旋转轴108的柱形套筒340由钢芯332限制。在一个实施例中，多个非旋转部件308包括背板350，其构造有多个圆形通道，用于适当地引导和定心非旋转部件308的剩余部分。
在直接驱动电机300操作期间，电流被引过线圈312，从而产生磁场，该磁场的方向取决于电流流过线圈312的方向。磁场的幅度对应于与每个线圈相关的匝数以及传导通过导电材料的安培数。应理解的是，可以使用具有变化的规格的任何类型的导电材料。还应理解的是，线圈312可以电连接到电源和/或以电子和机械领域中的任何已知方式连接在一起。
外部磁体116可以是例如大致矩形的，具有如图3所示弯曲截面，并可联热闹到电机壳体112的内壁。例如，在制造期间，外部磁体116可利用各种粘合剂和/或螺钉联接到电机壳体112。当磁场存在于线圈312中时，外部磁体116可适于与旋转部件304磁性接合。因此，通过重复地交替电流流过线圈312的方向，可对旋转部件304重复地施加旋转力，从而使部件304绕纵向轴线A旋转。
如上所述，线性编码器组件150包括线性编码器反馈尺154和线性反馈尺读取头158。线性编码器反馈尺154由线性尺支撑件162支撑。线性编码器组件150还可包括反馈回路(未示出)，与线性编码器反馈尺154一起给例如控制器(比如远程计算机)指示线性位置反馈。线性反馈尺读取头158(例如传感器、换能器等)可与线性编码器反馈尺154(可编码位置)成对。线性反馈尺读取头158可读取线性编码器反馈尺154，并将编码的位置转换为模拟或数字信号。然后，这又通过数字读出(DRO)或运动控制器(图1-3中未示出)解码为位置数据。线性编码组件150可以增量或绝对模式工作。例如，运动可通过位置随时的改变而确定。线性编码器技术可包括例如光学、磁性、感应、电容和涡流。光学线性编码器在高分辨率市场中是常见的(例如半导体产业市场和/或生物产业市场)，并可采用开闭/莫尔、衍射或全息原理。典型的增量尺周期可从几百微米至亚微米，接下来的插值可提供如1nm精细的分辨率。线性编码器组件150可具有例如5微米至50nm范围中的分辨率。在其它实施例中，还可合并更精细的分辨率编码器，其提供高达例如1nm的分辨率。
线性编码器反馈尺154可包括沿线性编码器反馈尺154的长度行进的一系列条纹或标志。在直接驱动电机100B/300操作期间，线性反馈尺读取头158(例如光学读取器)可计算出条纹或标志计数的数量，以确定旋转部件304相对于非旋转部件308的当前位置。在一些情形下，记录的位置数据可传送至用于监控目的的远程装置。在一些情形下，用户可给远程装置(比如连接的计算机)输入一个或多个值，以指定用于特定任务的期望旋转量。然后，这些值可传送至与线性编码器组件150电连通的控制器(图1-3中未示出)，使得可根据指定值调节多个旋转部件304的相对旋转。直接驱动电机100/300可包括任何数量的电连接，并可包括任何数量的电控制序列。而且，在其它实施例中，直接驱动电机100/300可包括电子领域中已知的任何数量的机载数字控制和/或模拟回路。
再次参见图3，直接驱动电机的实施例可利用双磁路，以获得更高扭矩。确切地，电机的外部磁体320、钢壳体324以及线圈312形成第一回路。线圈312、内部磁体328和中央旋转轴108形成第二回路。与由采用仅单个“外部”回路的标准无刷电机提供的扭矩相比，该布置被认为明显提供了更多的扭矩。
作为示例，开发了一利用该布置的单元，其具有26mm的直径，并产生0.13Nm的扭矩。这又在与电机中心相距30mm处产生了6.5N的合力(48VDC和2安培峰值)。这稍微小于但是比得上由典型人的手指在与第三关节相距相同距离处产生的8至10N的力。
如下面参见图6所讨论的，直接驱动电机的实施例可包括各种旋转限制元件，其布置成将旋转部件304的旋转限制至绕旋转轴线A(图1)的期望范围(例如+/-90度)。
已模拟和测试了采用Halbach磁体设计的直接驱动电机的实施例。相对于其它实施例，这可增加扭矩大约30％，并由此可增加产生的力至8.45N。因此，这种实施例可适用于要求施加类似与由人的手指产生的力的力的应用。在该类型的示例性实施例中，线圈间隙可以为0.15mm。
本文所述电机可用作机器人关节驱动器，提供接近人类的能力。使用直接驱动器有利地导致电机相对于外部力比较顺从，即，当外力施加时，电机会更自由地移动。这与齿轮电机的典型行为形成对照，齿轮电机在施加这种外力时会锁上，并受损。
现在注意力转至图4，其示出机器人手指400的透视图，包括根据本公开的另一方面的一套直接驱动电机。机器人手指400包括三个移动轴线——轴线1、轴线2和轴线3。如所示，机器人手指400包括轴线1直接驱动电机410’、轴线2直接驱动电机410”和轴线3直接驱动电机410”’。尽管轴线1、轴线2和轴线3显示为分别提供了±15度、±45度和±45度的范围，但是直接驱动电机410的其它变型例可具有不同范围。直接驱动电机410可实施为与例如直接驱动电机100A或100B基本相同，除了以所示方式构造以实现机器人手指400所需的特定运动范围。确切地，轴线1电机410’可使第一纵长构件420绕轴线1移动通过±15度，轴线2电机410”可使第二纵长构件430绕轴线2移动通过±45度，轴线3电机410”’可使第三纵长构件440绕轴线3移动通过±45度。如所示，第三纵长构件440包括手指顶端元件450。
图5示出直接驱动电机300的示例性布置500及相关控制器510的框图。在图5的实施例中，电机300可结合在机器人手指520的关节内或者另外机械联接至机器人手指520。在电机300的操作中，线性编码器的读取头158提供反馈信号，该反馈信号包含与线轴104和/或中央旋转轴108的位置或角方位相关的信息。控制器510处理反馈信号，并提供控制信号给电机300，以调节线轴104和/或中央旋转轴108的旋转，从而根据下面的过程适当地移动机器人手指520。
确切地，本文所述直接驱动电机还可构造成实施由本申请的受让人取得专利权的“软着陆”和可编码力方法。这允许机器人手指520严密地近似人类手指的能力，以柔软地接触表面，并随后施加力。在一个实施例中，电机300将来自其线性编码器的测量值发送至控制器510，以表明绕轴线A的精确旋转位置。如此，机器人手指520的一部分或联接到电机300的其它机械元件可移动至比较靠近所关注对象的目标表面530但是有安全距离的接近位置。从接近位置，可选地执行“软着陆”操作，由此，机器人手指520通过电机300被带至与目标表面530接触，以不会损坏机器人手指520或表面530。题名“Soft Landing Method forTool Assembly”的美国专利No.5952589(’589专利)和题名“Programmable ControlSystem for Automated Actuator Operation”的美国出版物No.2005/0234565中分别阐述了与软着陆操作相关的额外信息，这两个美国文件的全部内容作为引用并入本文。
如’589专利所讨论的，软着陆过程通常涉及将机器人手指520放置在接近位置处。该接近位置可根据操作者的意愿任意地确立，但是优选地，该接近位置将机器人手指520在比距目标表面530约1毫米远更近的距离。该接近位置一般取决于目标表面530的特性，即，相对于更粗糙表面，该接近位置可更靠近具有平滑目标表面的对象，而不会明显增加有力的不利接触的风险。不管怎样，机器人手指520被放置在接近位置，用于随后沿从接近位置到与目标表面530上的预定点软接触的路径进行移动。
一开始，机器人手指520在接近位置保持静止。然后，作用来保持机器人手指520静止的力的大小通过电机300来改变，直到克服了作用在机器人手指520上的固有静摩擦力。当克服了静摩擦力时，该系统变得动态的，机器人手指520在合力的影响下朝向目标表面530前进。
随着机器人手指520朝向目标表面530前进，其以位置模式快速移动直到接近位置。从接近位置，机器人手指520以软着陆模式行进直到与目标表面530接触。确切地，用于确定的软接触的若干操作控制模式是可能的。特别地，这些控制模式均取决于可测量参数，可测量参数是机器人手指520的移动的特性。这些可测量参数包括i)手指在朝向表面530的路径上的行进位置(即，位置控制模式)；ii)其速率(即速率控制模式)；以及iii)手指520的加速度/减速度(即，扭矩控制模式)。在替代实施例中，不监控上面提及的可测量参数，替代地，允许手指520仅在合力的影响下前进成与目标表面530软接触(即基本模式)。在’589专利中进一步详细描述了操作的位置控制模式、操作的速率控制模式和操作的扭矩控制模式。
在一些构造中，控制器510可以是例如具有内置放大器和16位模拟输出的GalilDMC31012控制器。
如所知，控制器510(比如伺服控制器)可产生操作电机300的控制信号。例如，根据编程的指令(通常为软件形式)，控制器510可产生控制信号，并将这种信号输出至电机300，以导致机器人手指520移动。在一个实施例中，控制器510被编程为根据手指300所应用的特定应用来控制电机300。通常，计算机(未示出)联接到控制器510，以产生和传输以编程语言产生的软件(表示要执行的一组指令的代码)至用于特定应用的控制器510。这种软件一旦在控制器510上运行，则会指令电机300以专用于特定应用或任务的方式移动机器人手指520。
计算机代码的示例包括但并不限于微代码或微指令、机器指令(比如由编绎器产生)、用于产生网络服务的代码以及包含更高阶指令(由计算机使用解释器来执行)的文件。例如，可使用交互式编程语言(例如C、Fortran等)、功能性编码语言(Haskell、Erlang等)、逻辑编程语言(例如Prolog)、面向对象编程语言(例如Java、C++等)或其它合适的编程语言和/或开发工具来实施实施例。计算机代码的额外示例包括但并不限于控制信号、加密代码和压缩代码。
注意力现在转向图6A，其提供了直接驱动电机600的局部分解图，直接驱动电机包括旋转限制元件，旋转限制元件构造成限制电机600的旋转部件的旋转至期望范围内(例如90度)。图6B提供了直接驱动电机600的组装视图。如图6A所示，直接驱动电机600包括9个旋转线圈组612，其布置成形成环形结构。在其它实施方式中，可以使用不同数量的线圈612(例如6、12或18个线圈)。这些线圈612可像具有40度间距的无刷DC线圈那样操作。在其它实施方式中，线圈可由扁丝组成。注意的是，还可使用其它数量，比如串联的9个线圈或平行的3个线圈。线圈可以是接线Y和串联的。线圈612附接至端板616。例如，线圈612可直接胶粘至端板616，替代地，模制结构(未示出)可包含在端板616上，以接收线圈612。
如图6A所示，直接驱动电机600可包括线轴604和中央旋转轴608。电机600还包括限制多个外部磁体616的电机壳体610。在驱动电机600操作期间，包括多个线圈612的双磁路(下面描述)导致电机600的旋转部件(包括线轴604和中央旋转轴608)绕与轴608对准的电机纵向轴线旋转。这些部件的旋转可通过电机壳体610的旋转限制表面636与旋转止动元件638的协作而限制在期望范围内。电机壳体610、多个外部磁体616和背板640在电机600操作期间不会旋转。
直接驱动电机600还可包括多个非旋转的内部磁体628。背板640支撑由非旋转的内部磁体628限制的中央柱结构644。电机600还包括前滚珠轴承660和后滚珠轴承664。线性编码器组件包括线性编码器反馈尺654和线性反馈尺读取头658。线性编码器反馈尺654由电机毂662支撑。读取头658给外部计算元件或装置(未示出)提供了与直接驱动电机600的旋转部件的旋转相关的位置反馈信息。
直接驱动电机600的实施例可利用双磁路以获得更高扭矩。确切地，外部磁体616、中央柱644和线圈612形成第一回路。线圈612、内部磁体628和中央旋转轴608形成第二回路。与由仅采用单个“外部”回路的标准无刷电机能够提供的扭矩相比，该布置被认为提供明显更多的扭矩。
下面阐述根据本说明书的直接驱动电机的示例性规格。
每一电机的总线圈:9
活动的线圈:6
力矩中心:6+(8.9-6)/2＝7.4mm
线圈有效长度:21mm区段
每一线圈的力:(0.75T)(109x0.021)(2)＝3.4N/线圈
每一电机的力:(3.4N)(6)＝20.4N/电机(@1A,48Vdc)
从中心到中心力的电机半径:10mm
力矩:(20.4N)(7.4mm)＝150Nmm(0.15Nm)
线圈线径:34铜
总匝数:109
线圈安培匝数(amp turn):109安培匝数/线圈
电机重量:0.08kg
转子惯性:
转子重量:0.042kg
密度:7.886g/cm3
尽管参考附图关于本发明的实施例完整地描述了本发明，但是应注意的是，各种改变和修改对本领域技术人员来说是显然的。这种改变和修改应理解为包含在本发明的范围内。本发明的各实施例应当理解为它们仅以示例方式而不是以限制方式给出。类似地，各图表描绘了本发明的示例结构或其它构造，用于帮助理解包含在本发明的特征和功能。本发明不限于所示示例结构或构造，而是可使用多种替代结构和构造实施。额外地，尽管上面关于各示例性实施例和实施方式描述了本发明，但是应理解的是，在单独实施例中的一个或多个中描述的各特征和功能的应用性不限于所述的特定实施例。替代地，它们可单独或以一些组合方式应用于本发明的其它实施例的一个或多个，不管这些实施例是否描述，不管这种特征是否作为所述实施例的一部分呈现。因此，本发明的宽度和范围不由上述示例性实施例限制。
除非明确说明，否则本文件中使用的术语和短语及其变型应当理解为开放性的，而不是限制性的。作为前述示例：术语“包括”应当读取为意味着“包括但不限于”等；术语“示例”用于提供讨论中的项目的示例性情况，而不是详尽或限制其列表；以及比如“常规”、“传统”、“正常”、“标准”、“已知”和类似含义术语的形容词不应当理解为限制所述项目至给定时间周期或给定时间的可用项目。确切地，这些术语应读取为包含可用、现在已知或在未来已知的常规、传统、正常或标准技术。类似地，一组用连续词“和”链接的项目不应当读取为要求这些项目中的每一个存在于群组中，而是应当读取为“和/或”，除非明确表示。同样，用连接词“或”链接的一组项目不应被解读为要求在群组中彼此排他，而是应当解读为“和/或”，除非另有说明。而且，尽管本发明的项目、元件或部件可以单数描述或要求，但是复数仍被设想位于本发明的范围内，除非明确限制为单数。例如，“至少一个”可指代单个或多个，并且不限于此。诸如“一个或多个”、“至少”、“但并不限于”等类似短语的宽广词语和短语的存在在一些情况中不应被解读为意味着在不存在这种宽广短语的情形中，想要或要求更窄的情况。
额外地，存储器或其它储器以及通信部件可以用在本发明的实施例中。应明白，为了清楚目的，上面的描述已参考不同功能单元和处理器描述了本发明的实施例。然而，应明白，在不脱离本发明的情况下，可以使用不同功能单元、处理逻辑元件或域名之间的功能性的任何合适分配。例如，由单独处理逻辑元件或控制器执行的所示功能性可以由相同处理逻辑元件或控制器执行。因此，参考特定功能单元仅被看作参考用于提供所述功能性的合适装置，而不是表示严格的逻辑或物理结构或组织。
为了解释的目的，前面的描述使用特定命名以提供对本发明的全面理解。然而，本领域技术人员应明白，不需要特定细节来实施本发明。因此，前面对本发明特定实施例的描述呈现用于说明和描述的目的。它们不意在穷尽或限制本发明至公开的精确形式，显然地，许多修改和变形在上面的教导方面是可能的。选择和描述了实施例，以最好地解释本发明的原理及其实施应用，由此，它们使得其它技术人员能够最佳地利用具有各修改例的本发明和各实施例，因为它们适于设想的特定用途。下面的权利要求和它们的等同物意在限定本发明的范围。

Claims (14)

1.一种直接驱动无刷电机，包括：
多个旋转部件，包括由多个无刷线圈限制的中央旋转轴，多个无刷线圈连接在一起，并在不使用电刷的情况下电连接到电源；
多个非旋转部件，包括定位在多个无刷线圈周围的多个外部磁体；以及
双磁路，由多个旋转部件中的若干和多个非旋转部件中的若干形成，双磁路包括外部回路和内部回路，其中，外部回路至少包括多个外部磁体和多个无刷线圈，内部回路至少包括多个线圈和中央旋转轴,
其中，多个无刷线圈布置以形成环形结构，所述直接驱动无刷电机还包括背板，其构造有多个圆形通道，其中，多个圆形通道中的至少一个接收环形结构。
2.如权利要求1所述的直接驱动无刷电机，其中，多个旋转部件还包括线圈线轴和线圈端板，线圈端板构造成支撑多个无刷线圈。
3.如权利要求2所述的直接驱动无刷电机，其中，多个旋转部件还包括线性尺组件，构造成在直接驱动电机操作期间旋转。
4.如权利要求1所述的直接驱动无刷电机，其中，多个非旋转部件还包括围绕多个外部磁体的电机壳体。
5.如权利要求4所述的直接驱动无刷电机，其中，多个非旋转部件还包括围绕钢芯的多个内部磁体。
6.如权利要求1所述的直接驱动无刷电机，其中，多个非旋转部件还包括由钢芯围绕的柱形套筒，其中，柱形套筒的尺寸做成限制中央旋转轴。
7.如权利要求6所述的直接驱动无刷电机，其中，多个非旋转部件还包括围绕钢芯的多个内部磁体。
8.一种直接驱动无刷电机，包括：
多个外部磁体；
线圈组件，包括由多个外部磁体围绕的多个无刷线圈，其中，多个无刷线圈构造成当传导电流时产生磁场，线圈组件在不使用电刷的情况下电连接到电源，并布置成相对于多个外部磁体旋转；
多个内部磁体，由多个无刷线圈围绕；
核心元件，由多个内部磁体围绕；以及
中央旋转轴，定位在由核心元件限制的内部空间内，
其中，多个无刷线圈布置以形成环形结构，所述直接驱动无刷电机还包括背板，其构造有多个圆形通道，其中，多个圆形通道中的至少一个接收环形结构。
9.如权利要求8所述的直接驱动无刷电机，还包括：
电机壳体，其中，多个外部磁体固定到电机壳体的内表面；以及
双磁路，其中，双磁路包括外部回路和内部回路，外部回路至少包括电机壳体、多个外部磁体和多个线圈，内部回路至少包括多个无刷线圈和中央旋转轴。
10.如权利要求9所述的直接驱动无刷电机，其中，内部回路还包括多个内部线圈。
11.如权利要求8所述的直接驱动无刷电机，其中，线圈组件还包括线圈线轴和线圈端板，线圈端板构造成支撑多个无刷线圈。
12.如权利要求8所述的直接驱动无刷电机，还包括线圈尺组件，其构造成在直接驱动电机操作期间旋转。
13.如权利要求8所述的直接驱动无刷电机，还包括由核心元件围绕的柱形套筒，其中，柱形套筒的尺寸做成限制中央旋转轴。
14.如权利要求1所述的直接驱动无刷电机，还包括一个或多个旋转限制元件，其构造成限制线圈组件和中央旋转轴的旋转至期望范围内。
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