摇摆板驱动器及其操作方法与流程
本公开涉及摇摆板驱动器。更具体地，所公开的实施例涉及用于通过椭圆接合齿轮系统增加扭矩的系统和方法。
背景技术
可使用两个或更多个齿轮通过齿轮比而产生机械优点。具有许多布置齿轮的方式以使得第一齿轮的单次旋转在相同量的时间内导致第二齿轮的多于一次或少于一次的旋转。在某些应用中，希望使电机具有非常高的齿轮比，其中齿轮减速发生在最小可能的体积中。
在历史上，摇摆板驱动机构似乎具有朝着在小体积内具有高齿轮比的驱动器的有前景的途径。然而，在实践中，已经证明有效率的且有效果的摇摆板驱动系统是难以实现的，这是因为所涉及的力通常导致机构的脱离、不可接受的振动水平、或者由于摩擦引起的低效。
技术实现要素：
公开了一种机械虚拟椭圆驱动器，包括输入电机、摇摆板、定子齿轮以及输出板。输入电机可具有旋转轴线、垂直于旋转轴线的基本上平坦的表面、以及从该平坦表面延伸的圆形凸起。
摇摆板可具有摇摆轴线和基本上平坦的第一面，该第一面垂直于摇摆轴线并基本面向输入电机。位于与摇摆板的第一面平行的平面中的第二面可基本背离电机，并且包括多个端面齿和多个摇摆齿。摇摆板可设置成使得摇摆轴线相对于电机的旋转轴线成非零角度。
定子齿轮可具有定子轴线和构造为与摇摆齿啮合的多个定子齿。输出板可具有输出轴线和构造为与端面齿啮合的多个输出齿。可这样设置定子齿轮，使得定子轴线与旋转轴线对准，并且类似地可这样设置输出板，使得输出轴线与旋转轴线对准。
输入电机的圆形凸起可在接触点处接触摇摆板的基本上平坦的面，并且与摇摆板接合。输入电机可使凸起围绕定子轴线旋转，从而导致摇摆板围绕定子章动，其中摇摆轴线围绕定子轴线旋动。当摇摆板和定子齿轮之间的最近接近点围绕定子轴线移动时，还可导致接触点在最近接近点前面移动。
当摇摆板围绕定子齿轮章动时，该多个摇摆齿可构造为与该多个定子齿啮合，并且该多个端面齿可构造为与该多个输出齿啮合。
一种用于操作机械虚拟椭圆驱动器的方法，可包括，使电机通电以围绕旋转轴线旋转，并且使圆形凸起与摇摆板的基本上平坦的表面接合，从而导致摇摆板章动。该方法可进一步包括，当摇摆板章动时，使该多个摇摆齿与该多个定子齿啮合，从而导致摇摆板旋转。该方法可包括，当摇摆板旋转并章动时，使该多个端面齿与该多个输出齿啮合，从而导致输出板旋转。
本公开提供多种设备及其使用方法。在一些实施例中，机械虚拟椭圆驱动器可包括电机、摇摆板、定子齿轮以及输出板。在一些实施例中，电机可包括两个以小于90度的角间距隔开的盒式轴承。在一些实施例中，摇摆板、定子齿轮和输出板中的每个可包括具有设计为限制偏心力的形状的一组齿。
特征、功能和优点可在本公开的各种实施例中独立地实现，或者可在其他实施例中组合，参考以下描述和附图可看到这些实施例的进一步细节。
附图说明
图1是根据本公开的各个方面的代表性摇摆板驱动器的分解等距前视图。
图2是图1的摇摆板驱动器的分解等距后视图。
图3是图1的摇摆板驱动器的摇摆板的等距视图。
图4是沿着平行于驱动器的旋转轴线的平面截取的图1的摇摆板驱动器的剖视图。
图5是沿着从图4的平面旋转45度的平面截取的图1的摇摆板驱动器的另一剖视图。
图6是描绘了根据本公开的各个方面的摇摆板驱动器的代表性使用方法的流程图。
具体实施方式
概述
在下面描述了并在相关的图中举例说明了具有电机、摇摆板、定子齿轮和输出板的机械虚拟椭圆驱动器(mechanicalvirtualellipticaldrive)的各种实施例。除非另外规定，否则机械虚拟椭圆驱动器和/或其各种部件可包含，但是并非要求包含，在本文中描述、举例说明和/或包含的结构、部件、功能、和/或变型中的至少一个。而且，结合本教导在本文中描述、举例说明和/或包含的结构、部件、功能、和/或变型可包括在其他椭圆驱动器中，但是并非要求包括在其他椭圆驱动器中。各种实施例的以下描述本质上仅是代表性的，绝非旨在限制本公开、其应用、或者使用。另外，由这些实施例提供的优点，如下所述，本质上是说明性的，并不是所有实施例都提供相同的优点或者相同程度的优点。
虚拟椭圆驱动器可包括摇摆板机构。在摇摆板机构中，一个齿轮(例如摇摆板)围绕另一齿轮(例如定子齿轮)章动(nutate)。如本文使用的，术语“章动”或者“章动运动”表示摇摆、摆动、或者圆形摇摆运动。如果摇摆板和定子齿轮上的齿轮齿的数量相差一个，那么这个系统具有等于定子齿轮上的齿的数量的齿轮比。仅使用两个齿轮的摇摆板机构可在小体积内实现相对高的齿轮比。
可从图1和图2中的不同角度看到机械虚拟椭圆驱动器的一个实施例，其通常用10表示。驱动器10可包括输入电机12、摇摆板14、定子齿轮16以及输出板18。电机12可限定旋转轴线20，定子齿轮16和输出板18可以围绕旋转轴线居中设置。摇摆板14可相对于旋转轴线以非零角度设置。
摇摆板14可具有基本上平坦的后面24和带有多个端面齿28及多个摇摆齿30的前面26。端面齿28可设置在前面26上，摇摆齿30可在面24和26之间设置在摇摆板的周缘周围，位于与摇摆轴线垂直的平面中。
当装配驱动器10时，电机12可与摇摆板14的后面24接合以引起摇摆板围绕定子16章动。定子(其也可叫做定子齿轮)可包括构造为与摇摆齿30啮合的多个定子齿32，从而引起摇摆板旋转。输出板18可包括构造为与端面齿28啮合的多个输出齿34，从而摇摆板可引起输出板也旋转。以此方式，电机12可以以由摇摆板14和定子16之间的第一齿轮比及摇摆板14和输出板18之间的第二齿轮比确定的扭矩使输出板18旋转。
在图1和图2中绘出的实施例中，输入电机12是带有垂直于旋转轴线20的基本上平坦的表面36并包括耦接到该平坦表面的第一盒式(cartridge)轴承38及第二盒式轴承40的电动机。可在图1中最佳地看到轴承38、40。第一轴承可与第二轴承以89度成角度地隔开，如相对于旋转轴线20测量的。轴承可邻近平坦表面36的径向边缘而耦接到该表面。
轴承38、40可从平坦表面36延伸，使得当装配驱动器10时，轴承38或轴承40与摇摆板的后面24接触。此接触可以位于与电机和摇摆板之间的最近接近点以45度成角度地隔开的点处，如相对于旋转轴线测量的。轴承可构造为与摇摆板14的后面24进行滚动接触，从而与摇摆板接合以引起章动。
在另一未绘出的实施例中，可在电机12的平坦表面36上形成单个圆形凸起(而不是两个凸起)。圆形凸起可在与点44以45度成角度地隔开的点处与摇摆板14接触，如相对于旋转轴线测量的。其他实施例可包括两个以80度和100度之间的角度隔开的凸起，但是并非必须精确地是89度。另一些实施例可包括三个或更多个从平坦表面36延伸的凸起。
不管圆形凸起的数量如何，可在电机12和摇摆板14之间设置润滑剂，以减小圆形凸起和摇摆板的后面24之间的摩擦。而且，凸起可采用任何形状，或者包括任何趋向于提供一个或多个凸起与摇摆板14的低摩擦滚动接合的机构。
如图3所示，摇摆板14可具有类似于盘的形状，带有后面24、前面26和中心轴线或者摇摆轴线22。可使摇摆板14对准，以使得摇摆轴线22与旋转轴线20形成非零角度。后面24可与摇摆轴线垂直，而前面26限定与后面平行的平面。如图1至图2所示，后面24通常面向输入电机12，并且前面26通常背对电机。
回到图3，可将多个摇摆齿30在后面24和前面26之间设置在摇摆板14的周缘周围，并且设置在与摇摆轴线22垂直的平面中。摇摆齿可在径向方向上从摇摆板的外柱面58远离摇摆轴线地延伸。摇摆齿还可在轴向方向上从摇摆齿底座60沿着摇摆轴线延伸。摇摆齿底座可以是大约环形的构件，其耦接到摇摆板或者与摇摆板制成一体。该多个摇摆齿可从柱面58和摇摆齿底座60延伸。使摇摆齿连接到柱面或摇摆齿底座中的任一个或该两者可使该多个摇摆齿具有物理支撑或者一定程度的刚度。可选择任何合适数量的摇摆齿30。
每个摇摆齿30可包括第一啮合表面，并且位于齿的相对侧上的可以是第二啮合表面。每个表面可以是平面的，由不止一个平面组成，或者由一个或多个带有曲率的表面组成。摇摆齿30的一个或两个啮合表面可由圆和椭圆的复合渐开线限定，如将在下面更详细地讨论的。另选地，曲线可以是虚拟椭圆在对于0和2π弧度之间的所有角度的齿位上的投影。
另外，每个摇摆齿30可包括啮合部分和支撑底座。啮合部分可包括第一啮合表面和第二啮合表面。支撑底座可使啮合部分连接到摇摆齿底座60。
对于该多个摇摆齿30中的每个齿，第一啮合表面和第二啮合表面中的一个或两个可由圆和椭圆的复合渐开线限定。即，第二啮合表面的曲线可由第一方程定义：
其中，c是可与摇摆板的半径成比例的常数，
另选地，第二啮合表面的曲线可由第二方程定义：
其中，c是可与摇摆板的半径成比例的常数，
可使第二方程标准化到摇摆板的半径。第二啮合表面的曲线可以是虚拟椭圆在对于0和2π弧度之间的所有角度的齿位上的投影。第一啮合表面的曲线可以是第二啮合表面的曲线的镜像，反射在通过齿的顶点并包含旋转轴线的平面上。而且，第一啮合表面和第二啮合表面可在每个齿的顶点平滑地接触。因此齿的横截面形状可由圆和椭圆的复合渐开线限定。
如图3中描绘的，摇摆板14的前面26可包括环形摇摆表面64，其在所描绘的实施例中是截锥形表面。即，环形摇摆表面64可相对于与摇摆轴线22垂直的平面成角度，使得环形摇摆表面上的每个点包括截锥线，截锥线可延伸到位于摇摆轴线上的截锥形顶点。环形摇摆表面64的截锥形顶点可与摇摆板14的质心重合。在其他实施例中，摇摆表面可具有不同的形状。
多个端面齿28或者一组端面齿设置在环形摇摆表面64上。可选择任何合适数量的端面齿28，并且端面齿的数量可以比输出齿34的数量更多、更少、或者与其相同。在所描绘的实施例中，具有相等数量的端面齿28和输出齿34。每个端面齿可包括两个驱动面，其可以是平面的，由不止一个平面组成，或者可由一个或多个带有曲率的表面组成。
再次参考图1至图2，定子齿轮16可具有底座48，并且底座包括内柱面50和定子齿底座52。底座48可包括附接点，其构造为使定子16可操作地耦接到使用驱动器10的任何装置的其余部分。定子16在该装置的环境内可以是固定的。定子齿轮可限定与旋转轴线20基本上对准(由此也与输出轴线基本上对准)的定子轴线54。
定子16可具有部分地由内柱面50限定的内部体积56。内部体积56可构造为容纳摇摆板14的一部分或全部，如下面更详细地描述的。
定子齿32可设置在内柱面50和定子齿底座52中的任一个或者两个上。定子齿可在径向方向上朝向旋转轴线从内柱面延伸到内部体积56中。定子齿可在轴向方向上沿着旋转轴线从定子齿底座52延伸。取决于应用和预期齿轮比，可选择任何合适数量的定子齿。定子齿的数量可以比摇摆齿30的数量更多、更少、或者与其相同。
该多个定子齿中的每个齿相对于旋转轴线20可具有近端和远端。定子齿的远端可耦接到内柱面50。每个齿还可包括第一啮合表面，并且在齿的相对侧上的可以是第二啮合表面。每个啮合表面可以是平面的，由不止一个平面组成，或者由一个或多个带有曲率的表面组成。
定子齿32的一个或两个啮合表面可由圆和椭圆的复合渐开线限定，如之前描述的。另选地，曲线可以是虚拟椭圆在对于0和2π弧度之间的所有角度的齿位上的投影。
该多个定子齿32中的每个齿可包括啮合部分和支撑底座。啮合部分可包括第一啮合表面和第二啮合表面。支撑底座可使啮合部分耦接到定子齿底座52。
如图1至图2中描绘的，输出板18可包括多个设置在环形输出表面62上的输出齿34。输出板18还具有与旋转轴线20基本上对准的输出轴线。
在图2中最佳地看到，输出表面62是截锥形的。即，环形输出表面62相对于与旋转轴线20垂直的平面成角度，使得环形输出表面上的每个点包括截锥线，截锥线可延伸到位于旋转轴线上和输出板18前面的截锥形顶点。当上述元件装配到驱动器10中时，环形输出表面62的截锥形顶点与摇摆板14的质心重合。在其他实施例中，输出表面可具有不同的形状，例如柱形的或带有不同顶点的截锥形的。
可选择任何合适数量的输出齿34，并且输出齿的数量可以比端面齿28的数量更多、更少、或者与其相同。在所描绘的实施例中，具有相等数量的输出齿34和端面齿28。每个输出齿可包括两个从动面，每个从动面可以是平面的，由不止一个平面组成，或者可由一个或多个带有曲率的表面组成。
图4至图5是驱动器10的剖视图，示出了处于装配构造中的电机12、摇摆板14、定子齿轮16以及输出板18。可使电机和输出板沿着定子轴线54对准。即，可使旋转轴线、输出轴线和定子轴线基本上对准。可将摇摆板和摇摆轴线22相对于定子轴线以任何预期的且合适的非零角度设置。当摇摆板14围绕定子16和输出板18章动时，摇摆板的质心可以是基本上固定的。
图5是位于从图4的横截面的平面围绕定子轴线54旋转45度的平面中的横截面，并且已经放大每个中的角度以更清楚地显示部件之间的关系。
摇摆板14构造为与定子齿轮16啮合。更具体地，摇摆齿30构造为与定子齿32啮合。在电机12在第一旋转方向上旋转的情况中，摇摆齿的第一啮合表面可与定子齿的第一啮合表面啮合。即，可具有由定子齿轮通过多个定子齿的第一啮合表面和多个摇摆齿的第一啮合表面之间的相互作用而施加在摇摆板上的接触力。这些接触力可导致摇摆板在第一旋转方向上旋转并在第一章动方向上章动。
通常，定子齿轮具有n个定子齿，摇摆板具有m个摇摆齿，其中，n和m是相差一个或多个的整数，但是通常相差一个。当摇摆板围绕定子齿轮章动时，多个摇摆齿中的每个齿在单次章动的过程中可与多个定子齿中的一个齿啮合。当可具有比摇摆齿多一个的定子齿时，摇摆板在单次章动的过程中可稍微旋转。
具体地，摇摆板在摇摆板的单次章动的过程中可旋转整圈旋转(completerotation)的1/m。换句话说，如果摇摆板旋转整圈旋转的1/m，那么可能是由于与电机的相互作用的原因，摇摆板可完成一次完整章动。因此，摇摆板和定子齿轮可按照m:1的齿轮比相互作用。对于摇摆板的每m次章动，摇摆板可正好旋转一次。因此，所公开的系统的齿轮比可分别由摇摆板和定子齿轮的齿数m和n确定。
摇摆板和定子齿轮可构造为使得，任何施加于其之间的接触力将指向与位于垂直于旋转轴线的平面中的圆相切的方向。接触力可指向基本上垂直于摇摆轴线22且基本上垂直于从摇摆齿30和定子齿32之间的接触点延伸到摇摆轴线22的径向线的方向。
摇摆板14和定子齿轮16的形状基本上是圆形的，摇摆板在定子上的投影由于其不同的定向而是椭圆形的。多个摇摆齿30和定子齿32可通过将该虚拟椭圆投射在齿位上而显示轮廓。因此摇摆板14在定子16上的椭圆形投影可限制于非偏心旋转。如果允许的话，偏心运动可能会驱动大的不平衡力，该力产生不可接受的系统性能。
摇摆板14还构造为，通过端面齿28和输出齿34的啮合而与输出板18接合。当摇摆板在第一旋转方向上旋转时，摇摆齿的第一驱动面可与输出齿的第一从动面啮合。即，可具有由摇摆板通过该多个端面齿的第一驱动面和该多个输出齿的第一从动面之间的相互作用而施加在输出板上的接触力。这些接触力可导致输出板在第一旋转方向上旋转。当摇摆板在第二旋转方向上旋转时，摇摆齿的第二驱动面和输出齿的第二从动面之间的接触力可导致输出板在第二旋转方向上旋转。
在驱动器10的代表性实施例中，输出板和摇摆板具有相同的齿数，即，输出齿的数量等于端面齿的数量。因此，在所描绘的实施例中，输出板和摇摆板相互作用并按照1:1的齿轮比旋转。即，对于摇摆板的每次整圈旋转，输出板也正好完成一次整圈旋转。对于输出齿和端面齿的数量的其他选择也是可能的，并且将导致其他值的输出齿轮比。
摇摆板14和输出板18可构造为，使得任何施加于其之间的接触力将指向与位于垂直于旋转轴线的平面中的圆相切的方向。例如，接触力可指向基本上垂直于摇摆轴线22且基本上垂直于从端面齿28和输出齿34之间的接触点延伸到摇摆轴线22的径向线的方向。
通过构造摇摆板和输出板使得其之间的接触力指向这些方向，可避免偏心力。偏心力可能会导致多个端面齿从多个输出齿脱离，或者可能会导致摇摆板的质心振荡，从而将不希望有的振动引入驱动系统。
摇摆板14可具有0度位置或者点42，其可以是摇摆板上的离输出板18最远的位置或点，如在平行于旋转轴线20的方向上测量的。在0度位置处，如图4所示，摇摆板14可最接近电机12。摇摆板14可具有90度位置或点，其可以在沿第一章动方向从0度位置开始围绕摇摆板的路线的四分之一处。例如，如从输出板附近的摇摆板上方的有利点(vantagpoint)观察到的，90度位置可以是沿逆时针方向摇摆板的周缘周围的九十度。继续围绕摇摆板的周缘，180度位置或者点44可位于摇摆板的与0度位置42相对的侧面上。180度位置可标记摇摆板到输出板和定子齿轮的最近接近点及离电机最远距离的点。270度位置或点可位于摇摆板的与90度位置相对的侧面上。
可这样设置电机12，使得0度点42在设定时刻与电机在轴承38、40之间的平坦表面36接触，如在图4中描绘的。在同一时刻，轴承38、40中仅有一个可在点46与摇摆板14的后面24接触，如在图5中描绘的。电机可构造为使轴承围绕定子轴线54旋转，从而导致摇摆板14围绕定子齿轮16章动，其中摇摆轴线22围绕定子轴线旋动(precess)。因此轴承和摇摆板14之间的接触点46可在180度点44前面移动。
在电机在第一方向上旋转的情况中，轴承38可在0度位置42和270度位置之间的点处与摇摆板的后面24接触，并且可与摇摆板接合以导致摇摆板在第一方向上章动。图5示出了这种情况中的轴承38。在电机在第二方向上旋转的情况中，轴承40可在0度位置42和90度位置之间的点处与摇摆板的后面24接触，并且可与摇摆板接合以导致摇摆板在第二方向上章动。
当驱动器10在使用中时，摇摆板14通常将章动并且还旋转。可将摇摆板描述为构造为围绕定子齿轮16章动，围绕电机12章动，和/或围绕输出板18章动。在摇摆板在第一章动方向上章动的情况中，摇摆板的0度位置可朝向90度位置的当前位置移动，使得在完整章动的四分之一之后，90度位置已经变成0度位置，180度位置已经变成90度位置，等等。而且，摇摆板可以不以其章动的相同速率旋转。即，当摇摆板完成单次完整章动时，0度位置可前进摇摆板的整个周缘的距离。在此同时的过程中，摇摆板可旋转小于一个完整旋转。旋转速率可由章动速率并由摇摆齿30和定子齿轮16之间的齿轮比确定。
在当摇摆板章动时的任何时刻，摇摆齿30可沿着定子齿轮的四分之一与定子齿32啮合。此啮合可以是滚动接触的形式，其中第一啮合表面沿着彼此滚动。此滚动接触可与许多标准齿轮接合(其中齿轮齿的相对的面经由滑动接触相互作用)相反。通常，假设涉及相同的两个表面，在两个表面之间，滚动接触具有比滑动接触小得多的摩擦。
当在第一章动方向上章动时，摇摆齿30可仅在0度位置和270度位置之间与定子齿32接触，并且此接触可限于多个摇摆齿和定子齿的子集之间的滚动接触。因此，摇摆板可围绕定子以比滑动接触的情况中小的摩擦章动。这种构造可导致章动运动或能量到旋转运动或能量的有效转移。
类似地，在当摇摆板章动时的任何时刻，端面齿28可仅沿着输出板的四分之一与输出齿34啮合。当摇摆板在第一方向上章动时，端面齿和输出齿可在180度位置44和90度位置之间啮合。通过此啮合，摇摆板14可导致输出板18在与摇摆板相同的方向上旋转。在所绘出的实施例中(其中端面齿28和输出齿34之间的齿轮比是1)，输出板18也可以以与摇摆板14相同的速度旋转。因此可将电机12的旋转以更高的扭矩转移到输出板18。
操作/使用的方式
图6描绘了一种用于操作机械虚拟椭圆驱动器的方法，通常用100表示。在步骤102，方法100可包括：提供在限定旋转轴线的基本上平坦的表面上带有至少一个圆形凸起的电机，提供带有摇摆齿和端面齿的摇摆板，提供带有定子齿的定子齿轮，并且提供带有输出齿的输出板。可例如如图1至图5所示和以上描述地构造并装配电机、摇摆板、定子齿轮和输出板，或者以任何其他合适的符合本教导的方式和构造来构造并装配电机、摇摆板、定子齿轮和输出板。
在步骤104，方法100可包括使电机通电以围绕旋转轴线旋转。在步骤106，方法100可包括使电机的一个或多个圆形凸起与摇摆板的基本上平坦的表面接合，从而导致摇摆板章动。在步骤108，方法100可包括使摇摆齿与定子齿啮合，从而导致摇摆板旋转。在步骤110，方法100可包括使摇摆板的端面齿与输出板的输出齿啮合，从而导致输出板旋转。
根据本教导的使用方法可连同任何之前描述的机械虚拟椭圆驱动器实施例使用。在一些实施例中，该方法可进一步包括停止电机的旋转并允许输出板停止。该方法可进一步包括使电机通电以围绕旋转轴线在第二旋转方向上旋转，从而使输出板在第二方向上旋转。
进一步，本公开包括根据以下款项的实施例：
款项1：一种摇摆板驱动器，包括：输入电机，具有旋转轴线、垂直于旋转轴线的基本上平坦的表面以及从基本上平坦的表面延伸的至少一个圆形凸起；摇摆板，具有相对于输入电机的旋转轴线以非零角度设置的摇摆轴线、垂直于摇摆轴线并基本面向输入电机的第一基本上平坦的面、限定平行于第一面的平面并基本背离输入电机的第二面、设置在第二面上的多个端面齿、以及在垂直于摇摆轴线的平面中设置在摇摆板位于第一面和第二面之间的周缘周围的多个摇摆齿；定子齿轮，具有构造为与多个摇摆齿啮合的多个定子齿；以及输出板，具有与旋转轴线基本上对准的输出轴线和多个输出齿；其中，当摇摆板围绕定子齿轮章动时，该至少一个圆形凸起构造为与摇摆板的第一面接合，并且该多个端面齿构造为与该多个输出齿啮合。
款项2：根据款项1所述的摇摆板驱动器，其中，该至少一个圆形凸起包括两个圆形凸起，以围绕旋转轴线测量的介于80度和100度之间的角度隔开。
款项3：根据款项2所述的摇摆板驱动器，其中，该角度是89度。
款项4：根据款项1所述的摇摆板驱动器，其中，该至少一个圆形凸起是盒式轴承(cartridgebearing)。
款项5：根据款项1所述的摇摆板驱动器，其中，该多个摇摆齿、该多个定子齿、或者这二者由圆和椭圆的复合渐开线限定。
款项6：根据款项1所述的摇摆板驱动器，其中，该多个端面齿设置在摇摆板的截锥形表面上，截锥形表面构造为使得摇摆板的质心与截锥形表面的顶点重合。
款项7：一种摇摆板驱动器，包括：输入电机，包括从基本上平坦的表面延伸的圆形凸起；定子齿轮，具有定子轴线；摇摆板，具有相对于定子轴线以非零角度设置的摇摆轴线以及基本朝向输入电机并在接触点处接触凸起的基本上平坦的面；以及输出板，具有与定子轴线基本上对准的输出轴线；其中，输入电机构造为使凸起围绕定子轴线旋转，从而导致摇摆板围绕定子齿轮章动，其中摇摆轴线围绕定子轴线旋动，从而当摇摆板离定子齿轮的最近接近点围绕定子轴线移动时，还导致接触点在摇摆板离定子齿轮的最近接近点前面移动。
款项8：根据款项7所述的摇摆板驱动器，其中，摇摆板具有基本背离输入电机的第二面、设置在第二面上并构造为与输出板啮合的多个端面齿、以及设置在垂直于摇摆轴线的平面中且构造为与定子齿轮啮合的多个摇摆齿。
款项9：根据款项8所述的摇摆板驱动器，其中，定子齿轮具有多个定子齿，输出板具有多个输出齿，当摇摆板围绕定子齿轮章动时，该多个摇摆齿构造为与该多个定子齿啮合，并且该多个端面齿构造为与该多个输出齿啮合。
款项10：根据款项9所述的摇摆板驱动器，其中，该多个摇摆齿和该多个定子齿各自至少部分地由圆和椭圆的复合渐开线限定。
款项11：根据款项9所述的摇摆板驱动器，其中，该多个端面齿设置在摇摆板的截锥形表面上，截锥形表面构造为使得摇摆板的质心与截锥形表面的顶点重合。
款项12：根据款项7所述的摇摆板驱动器，其中，输入电机包括两个从输入电机的基本上平坦的表面延伸的圆形凸起，其以围绕输入电机的旋转轴线测量的89度的角度隔开。
款项13：根据款项7所述的摇摆板驱动器，其中，圆形凸起是盒式轴承。
款项14：根据款项7所述的摇摆板驱动器，其中，摇摆板构造为使得，由输入电机、定子齿轮或输出板中的任何一个施加在摇摆板上的接触力指向与位于垂直于输入电机的旋转轴线的平面中的圆相切的方向。
款项15：一种用于操作摇摆板驱动器的方法，包括：使电机通电以围绕旋转轴线旋转，其中，电机具有基本上平坦的表面和从基本上平坦的表面延伸的至少一个圆形凸起；使该至少一个圆形凸起与摇摆板的基本上平坦的表面接合，从而导致摇摆板章动；当摇摆板章动时，使摇摆板的多个摇摆齿与定子齿轮的多个定子齿啮合，从而导致摇摆板旋转；并且当摇摆板章动并旋转时，使摇摆板的多个端面齿与输出板的多个输出齿啮合，从而导致输出板旋转。
款项16：根据款项15所述的方法，其中，电机包括从电机的基本上平坦的表面延伸的两个圆形凸起，其以围绕旋转轴线测量的89°的角度隔开，并且其中，在每个时刻凸起中只有一个构造为接触摇摆板。
款项17：根据款项15所述的方法，其中，该至少一个圆形凸起是盒式轴承。
款项18：根据款项15所述的方法，其中，该多个摇摆齿和该多个定子齿各自至少部分地由圆和椭圆的复合渐开线限定。
款项19：根据款项15所述的方法，其中，该多个端面齿设置在摇摆板的截锥形表面上，截锥形表面构造为使得摇摆板的质心与截锥形表面的顶点重合。
款项20：根据款项15所述的方法，其中，摇摆板构造为使得，由电机、定子齿轮或输出板中的任何一个施加在摇摆板上的接触力指向与位于垂直于旋转轴线的平面中的圆相切的方向。
优点、特征、益处
本文描述的机械虚拟椭圆驱动器的不同实施例提供若干优于用于带有高齿轮比的也占据小体积的驱动器的已知解决方案的优点。根据本公开，仅使用定子、摇摆板和输出板，几百甚至几千的齿轮比是可能的。例如，本文描述的说明性实施例允许章动摇摆板的高效非偏心运动。没有已知的系统或装置可执行这些功能，特别是在这样小的体积内。因此，本文描述的说明性实施例对于在带有少量运动部件的小体积内增加电机的扭矩特别有用。然而，并不是所有本文描述的实施例都提供相同的优点或者相同程度的优点。
结论
以上阐述的公开内容可包含多个不同的带有独立用途的发明。虽然已经在其优选形式中公开了这些发明中的每个发明，但是将不在限制性的意义上考虑如本文公开和举例说明的其具体实施例，因为许多变化是可能的。就在本公开内使用段落标题而言，这种标题仅是为了组织目的，并不构成任何要求保护的发明的特征。本公开的主题包括本文公开的各种元件、特征、功能，和/或特性的所有新颖的且非显而易见的组合和子组合。以下权利要求特别指出了某些认为是新颖的且非显而易见的组合和子组合。可在要求其优先权的申请或者相关申请中要求保护包含在特征、功能、元件，和/或特性的其他组合和子组合中的发明。这些权利要求，不管是涉及不同的发明还是相同的发明，且不管在范围上与原始权利要求是更宽、更窄、相等还是不同，也被认为是包括在本公开内容的发明的主题内。
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