可以设置于其它位置。扭簧5的两端分别固定于转动轴动子、转动轴定子上，以在转动轴动子与转动轴定子之间提供阻尼，即，扭簧5用于提供运动阻尼，增加转动轴运动的稳定性与可控性，并且，在驱动体电磁线圈失电后，扭簧5可以起到复位的作用使转盘3回复原位。
[0090]本实用新型的原理如下。
[0091]本实用新型提供的精密可控自驱动转动轴，通过驱动体电磁线圈产生的励磁场对转盘以及与转盘刚性连接的定子或动子的相对转动进行控制，具体为，驱动体电磁线圈在通电后产生轴向上的磁力，当通电的驱动体电磁线圈与永磁体错位时，该磁力对永磁体的吸引力或者排斥力将生成剪切力，从而使得永磁体向磁通量最大的对齐角度位置转动，从而驱动了转盘的转动，进而使转动轴动子与转动轴定子之间生产转动角度。
[0092]进一步地，通过阻尼控制驱动体可以施加能量使磁流变液体、导磁性粉末颗粒、软磁颗粒或者囊状阻尼体内磁性介质10汇聚在能量施加方向以产生阻碍转动轴动子与转动轴定子相对转动的剪切力，从而控制转动轴定子与转动轴动子之间的阻尼特性，使得剪切力受阻减弱或者变大加强，以驱使或阻碍转动轴定子与转动轴动子之间的转动。其中，阻尼控制驱动体是可以产生需求强度的电磁发生装置，阻尼控制驱动体对磁流变液体、导磁性粉末颗粒、软磁颗粒等磁性介质施加电磁能量。当电磁发生装置未激励时，如图12所示，磁性介质均匀分布在中心轴与套筒的间隙内，此时磁性介质并未阻碍或明显阻碍中心轴与套筒之间的转动；当电磁发生装置激励时，如图13所示，磁性介质被汇聚于中心轴与套筒之间的间隙的某一狭小空间内，此时磁性介质的密度变大，相应的剪切应力也变大，从而对中心轴与套筒之间的转动造成明显的阻碍，甚至可以锁死中心轴与套筒停止转动。
[0093]更为具体地，当驱动体电磁线圈较少(或线圈电流较小)时，适用于负载较小的转动驱动控制；当驱动体电磁线圈较多(或线圈电流较大)时，适用于负载较大的转动驱动控制。当永磁体为一个时，可实现小角度范围的转动控制，当永磁体为多个时，可实现较大角度范围的转动控制。通过对多个组合驱动体电磁线圈的通断电控制，可以实现对转子转动稳定性进行精密控制。另外，通过对阻尼控制驱动体的控制，可以实现装置的主动阻尼控制，进一步增加了对转动驱动控制的稳定性和有效性。
[0094]进一步地，角度检测传感器用于检测转动轴定子与转动轴动子之间的相对转动角度；电磁线圈控制器用于根据角度检测传感器检测得到的所述转动角度对驱动体电磁线圈2的电流大小和/或电流方向进行控制，以增加或减弱驱动体电磁线圈2与永磁体4之间的磁力相互作用。例如，假设转动轴需要转动一指定角度，当角度检测传感器检测到当前转动轴的转动角度与期望的转动角度之间还存在着差异，即当前转动角度尚未达到指定角度，则控制电磁线圈控制器向驱动体电磁线圈继续供电，直到转动轴的转动角度达到指定角度。
[0095]以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本实用新型实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
【主权项】
1.一种具有电磁永磁直接驱动的自转动轴的帆板系统，其特征在于，包括第一帆板(1001)和第一自驱动转动轴I，其中，所述第一自驱动转动轴I包括转动轴定子、转动轴动子；所述第一帆板(1001)安装固定于所述第一自驱动转动轴I的转动轴定子或者转动轴动子。2.根据权利要求1所述的具有电磁永磁直接驱动的自转动轴的帆板系统，其特征在于，还包括第二帆板(1002)，第一帆板(1001)与第二帆板(1002)之间通过第一自驱动转动轴I开合；其中: -所述第一帆板(1001)、第二帆板(1002)分别安装固定于所述第一自驱动转动轴I的转动轴定子、转动轴动子；或者 -所述第一帆板(1001)、第二帆板(1002)分别安装固定于所述第一自驱动转动轴I的转动轴动子、转动轴定子。3.根据权利要求1或2所述的具有电磁永磁直接驱动的自转动轴的帆板系统，其特征在于，还包括第二自驱动转动轴II;其中: -第一自驱动转动轴I的转动轴定子与第二自驱动转动轴II的转动轴定子或转动轴动子安装固定；或者 -第一自驱动转动轴I的转动轴动子与第二自驱动转动轴II的转动轴定子或转动轴动子安装固定。4.根据权利要求3所述的具有电磁永磁直接驱动的自转动轴的帆板系统，其特征在于，第一自驱动转动轴I与第二自驱动转动轴II的轴向相互垂直或呈小于180°角度构成交叉连接，形成两个旋转方向自由度的组合式精密可控驱动装置。5.根据权利要求1或2所述的具有电磁永磁直接驱动的自转动轴的帆板系统，其特征在于，所述第一自驱动转动轴I采用精密可控自驱动转动轴，所述第二自驱动转动轴II采用精密可控自驱动转动轴； 所述精密可控自驱动转动轴包括:转动轴定子、转动轴动子、驱动体电磁线圈(2)、转盘⑶、永磁体(4)； 驱动体电磁线圈⑵的轴向平行于转盘⑶的法向； 驱动体电磁线圈(2)安装固定于转动轴定子与转动轴动子两者中的一者，转盘(3)安装固定于转动轴定子与转动轴动子两者中的另一者； 转盘⑶的部分区域由永磁体⑷构成； 驱动体电磁线圈(2)与永磁体(4)相互作用形成磁路结构。6.根据权利要求5所述的具有电磁永磁直接驱动的自转动轴的帆板系统，其特征在于，多个驱动体电磁线圈(2)在同一周向或多个周向上均匀或非均匀分布；转盘(3)上的多个永磁体⑷沿周向均匀或非均匀布置，驱动体电磁线圈⑵的数量为永磁体⑷数量的N倍，其中，N为正整数。7.根据权利要求5所述的具有电磁永磁直接驱动的自转动轴的帆板系统，其特征在于，包括若干个驱动体电磁线圈(2);所述若干个驱动体电磁线圈(2)通电后驱使转盘(3)相对转动至对应于所述磁路结构中磁通量最大值的角度。8.根据权利要求5所述的具有电磁永磁直接驱动的自转动轴的帆板系统，其特征在于，套筒(6)绕中心轴⑴相对转动，并且: -转动轴定子、转动轴动子分别为中心轴(1)、套筒￠);或者 -转动轴定子、转动轴动子分别为套筒￠)、中心轴(1)。9.根据权利要求8所述的具有电磁永磁直接驱动的自转动轴的帆板系统，其特征在于，还包括如下任一种或任多种装置: -扭簧(5)，所述扭簧(5)的两端分别固定于转动轴定子、转动轴动子上，以在转动轴动子与转动轴定子之间提供阻尼； -密封在套筒(6)与中心轴(1)之间空腔内的磁流变液体、导磁性粉末颗粒或者软磁颗粒，以在转动轴动子与转动轴定子之间提供可控和变化的阻尼特性； -密封在套筒(6)与中心轴(1)之间空腔内的囊状阻尼体，所述囊状阻尼体为一空间囊状体结构，内部填充磁性介质(10)，以在转动轴动子与转动轴定子之间提供可控和变化的阻尼特性；10.根据权利要求9所述的具有电磁永磁直接驱动的自转动轴的帆板系统，其特征在于，还包括如下装置: -阻尼控制驱动体(11)，所述阻尼控制驱动体(11)为电磁发生装置，安装在套筒(6)和中心轴(1)之间的腔体中，用于施加能量使磁流变液体、导磁性粉末颗粒、软磁颗粒或者囊状阻尼体内磁性介质(10)汇聚在能量施加方向以产生阻碍转动轴动子与转动轴定子相对转动的剪切力。11.根据权利要求6所述的具有电磁永磁直接驱动的自转动轴的帆板系统，其特征在于，还包括如下装置: 角度检测传感器:用于检测转动轴定子与转动轴动子之间的相对转动角度； 电磁线圈控制器:用于根据角度检测传感器检测得到的所述转动角度对驱动体电磁线圈(2)的电流大小和/或电流方向进行控制，以增加或减弱驱动体电磁线圈(2)与永磁体(4)之间的磁力相互作用。12.根据权利要求11所述的具有电磁永磁直接驱动的自转动轴的帆板系统，其特征在于，所述角度检测传感器为磁电式科里奥利力检测传感器。
【专利摘要】本实用新型提供一种具有电磁永磁直接驱动的自转动轴的帆板系统，包括第一帆板(1001)和第一自驱动转动轴I，其中，所述第一自驱动转动轴I包括转动轴定子、转动轴动子；所述第一帆板(1001)安装固定于所述第一自驱动转动轴I的转动轴定子或者转动轴动子。第一自驱动转动轴I采用精密可控自驱动转动轴。本实用新型利用电磁线圈与永磁体直接相互作用进行转动驱动帆板实现二维运动，效率更高，结构更加紧凑，不需要电动机、减速机等，通过改变电磁线圈和/或永磁体的个数和位置，可以实现不同输出转矩、输出角度的控制。
【IPC分类】G05D3/00, H02K1/22, H02K7/00, H02K1/12
【公开号】CN204967514
【申请号】CN201520608680
【发明人】杨斌堂
【申请人】上海交通大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年8月12日