CN108462300A - 电机的限位机构以及应用于云台的电机 - Google Patents

Abstract

一种电机的限位机构以及用于与云台的电机，该限位机构包括定子限位件、电机轴、转子限位件以及限位环。通过该定子限位件、转子限位件以及限位环之间的配合，可以使电机轴转动角度超过360°，并控制在720°以内，从而实现更大角度的转动。

Description

电机的限位机构以及应用于云台的电机

技术领域

本申请涉及一种电机结构，尤其是用于对电机转动角度进行限位的限位机构。

背景技术

现有技术中电机与云台连接臂直接相连并带动云台旋转，由于电机与云台连接臂之间连接有线缆，所以电机不能带动云台连接臂无限制地转动，必须采用限位机构限定电机转子转动的最大角度。通常采用的两种限位方法分别为：机械式限位机构与软件限位机构，机械式限位机构一般采用固定在电机定子组件与转子组件上的限位凸起进行限位，采用这种限位机构电机转子转动的角度小于360°，无法实现更大角度的转动。采用软件限位时，通过预设电机转动的最大转动角度，电机转子转动到最大转动角度时停止，采用这种限位方法，对于电机的要求相当高，且要求控制程序稳定性要高达百分之百，如果出现控制程序失灵，连接在电机与云台连接臂之间的线缆将会被电机转子拉扯断裂。

发明内容

本申请提供一种新型的电机的限位机构以及采用了这种限位机构的电机，该电机能够应用于云台。

根据本申请的一方面，一种实施例中提供一种电机的限位机构，包括：

定子限位件，所述定子限位件具有凸起的定子限位部；

电机轴，所述电机轴以能够相对定子限位件转动的方式设置；

转子限位件，所述转子限位件固定安装在电机轴上，所述转子限位件具有沿电机轴径向向外凸起设置的转子限位部；

以及限位环，所述限位环以能够与电机轴相对转动的方式套设在电机轴上，所述限位环具有沿电机轴径向向外设置的凸起限位部，所述转子限位部的至少一部分和凸起限位部的至少一部分位于与电机轴旋转中心垂直的同一平面上，使所述凸起限位部能够对转子限位部形成限位；所述转子限位部沿电机轴径向向外凸起的高度小于所述凸起限位部向外凸起的高度，所述定子限位部设置在凸起限位部的转动轨迹上且位于转子限位部的转动轨迹之外，使所述定子限位部能够对凸起限位部形成限位。

作为所述限位机构的进一步改进，所述定子限位部、转子限位部和凸起限位部采用同样的材料制成。

作为所述限位机构的进一步改进，所述定子限位部、转子限位部和凸起限位部采用铝合金制成。

作为所述限位机构的进一步改进，所述限位环包括环形套，所述凸起限位部凸起设置在环形套的外周上，所述环形套套设在电机轴上，所述环形套与电机轴接触的部分设置铜镶块和/或塑料镶块，用以减少摩擦。

作为所述限位机构的进一步改进，所述定子限位件包括定子环形座，所述定子限位部凸起设置在定子环形座的上端，所述电机轴通过轴承安装在定子环形座的内圈中。

作为所述限位机构的进一步改进，所述转子限位件包括转子环形座，所述转子环形座固定安装在电机轴上，所述转子限位部凸起设置在转子环形座的外周上。

作为所述限位机构的进一步改进，所述限位环位于转子限位件的下方，所述凸起限位部向上凸起到转子限位部的一侧并形成限位配合。

根据本申请的一方面，一种实施例中提供一种应用于云台的电机，其包括如上述任一项所述的限位机构。

作为所述电机的进一步改进，所述电机还包括转子机壳，所述电机轴和转子限位件与转子机壳固定连接。

作为所述电机的进一步改进，所述电机为无刷电机。

依据上述实施例的限位机构，其电机轴转动时带动转子限位件转动。假设在初始状态下，该限位环的凸起限位部被定子限位件的定子限位部限制在限位位置，转子限位件的转子限位部位于凸起限位部远离定子限位部的一侧，此时可驱动电机使电机轴转动，进而使转子限位部从初始所在位置随电机轴以逐渐远离凸起限位部的方向转动。由于该定子限位部并不对转子限位部构成限位，因此转子限位部将随电机轴转动到凸起限位部的另一侧，此时，凸起限位部在远离定子限位部的一侧没有限制，进而转子限位部将带动凸起限位部一起向原方向继续转动，最终凸起限位部将转动到定子限位部的另一侧，重新被限位，转子限位部也最终被凸起限位部限位。在这整个过程中，该电机轴和转子限位件可转动超过360°，实现更大角度的转动。

附图说明

图1为本申请一种实施例中电机限位机构的结构示意图；

图2为本申请一种实施例中定子限位件的结构示意图；

图3为本申请一种实施例中转子限位件的结构示意图；

图4为本申请一种实施例中限位环的结构示意图；

图5为本申请一种实施例中电机轴和转子限位件转动过程中某个位置的示意图；

图6为本申请一种实施例中电机轴和转子限位件转动到最终限位位置的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

实施例一：

本实施例提供了一种电机，该电机可以是一种应用于云台的电机，也可以是应用到其他领域的电机。该电机可以为无刷电机。该电机具有一种特殊的限位机构，从而可以采用机械结构的方式将电机的转动角度范围控制在0°-720°(不包括720°)内，解决现有电机采用机械结构限位无法实现在360°及其以上角度转动的问题，使电机的转动角度能容易地控制在更大范围内。

请参考图1，该限位机构包括定子限位件100、电机轴200、转子限位件300以及限位环400。

请参考图1和2，该定子限位件100其具有凸起的定子限位部110。该定子限位件100通常是固定设置，不产生运动。该定子限位部110可设置为一个。电机轴200以能够相对定子限位件100转动的方式设置，例如可以从定子限位件100中间穿过。

请参考图1和3，该转子限位件300固定安装在电机轴200上，可通过各类固定方式实现固定连接。该转子限位件300具有沿电机轴200径向向外凸起设置的转子限位部310。该转子限位部310在电机轴200转动时也将随其一同转动。该转子限位部310可设置为一个。

请参考图1和4，该限位环400以能够与电机轴200相对转动的方式套设在电机轴200上，比如限位环400以一定的间隙套设在电机轴200上，使得电机轴200和限位环400之间可以相对转动。该限位环400具有沿电机轴200径向向外设置的凸起限位部410。该凸起限位部410可设置为一个。

该转子限位部310的至少一部分和凸起限位部410的至少一部分位于与电机轴200旋转中心垂直的同一平面上，使凸起限位部410能够对转子限位部310形成限位。即，当转子限位部310在随电机轴200转动到某个位置时，该凸起限位部410将至少有一部分对转子限位部310的至少一部分形成限位，使其无法在继续转动或者带动凸起限位部410一起转动。

进一步地，请参考图1，该转子限位部310沿电机轴200径向向外凸起的高度小于凸起限位部410向外凸起的高度。该定子限位部110设置在凸起限位部410的转动轨迹上且位于转子限位部310的转动轨迹之外，使定子限位部110能够对凸起限位部410形成限位。该转子限位部310凸起的高度保证其在转动过程中不会碰到定子限位部110，即定子限位部110并不对转子限位部310的转动形成限位。而凸起限位部410因为凸起的高度延伸到定子限位部110所在的区域，因此其在转动过程中将会触碰到定子限位部110，从而形成限位。

采用这种结构电机轴200既可以实现超过360°的旋转，同时该限位机构将电机轴200的转动角度限定在720°以内，又不会造成电机轴200旋转角度过大的问题，将电机的转动角度控制在一个可控范围内。当需要改变电机轴的转动角度时，可以通过改变定子限位部110、转子限位部310和凸起限位部410的长度来实现。

请参考图1、5和6，一种实施例中，该电机还包括转子机壳500，该电机轴200和转子限位件300与转子机壳500固定连接形成转子。由于电机轴200、定子限位件100、转子限位件300以及限位环400安装在转子机壳500内，因此为了方便的看清内部结构，这里将转子机壳500与限位机构进行了分离处理。

请参考图1，假设图1为初始状态，此时，该限位环400的凸起限位部410被定子限位件100的定子限位部110限制在限位位置，转子限位件300的转子限位部310位于凸起限位部410远离定子限位部110的一侧，即凸起限位部410位于转子限位部310和定子限位部110中间。此时，可驱动电机使电机轴200转动，进而使转子限位部310从初始所在位置随电机轴200以逐渐远离凸起限位部410的方向(图1箭头所示方向)转动。由于该转子限位部310在箭头所示方向并未有限位结构，因此可以自由的转动。而凸起限位部410因为与电机轴200之间为可转动连接，因此起并不随电机轴200转动。

请参考图2，由于定子限位部110并不对转子限位部310形成限位，因此转子限位部310能够随电机轴200转动到凸起限位部410的另一侧。此时，凸起限位部410在远离定子限位部110的一侧没有限制，进而转子限位部310将带动凸起限位部410一起向原方向(图2箭头所示方向)继续转动。

请参考图3，当凸起限位部410转动到定子限位部110的另一侧(与初始状态下凸起限位部410的位置相反)，此时定子限位部110将对凸起限位部410重新限位。当凸起限位部410被限位无法转动后，该转子限位部310也最终被凸起限位部410限位。

在这整个过程中，该电机轴200和转子限位件300可转动超过360°，因此可实现更大角度的转动。

进一步地，在工作的时候，凸起限位部410、转子限位部310及定子限位部110发生刚性碰撞，一种实施例中，为避免三者材料不同而导致变形或磨损不一致，该定子限位部110、转子限位部310和凸起限位部410采用同样的材料制成。

一种更优选的实施例中，该定子限位部110、转子限位部310和凸起限位部410采用铝合金制成。该定子限位件100、转子限位件300以及限位环400可分别采用一体成型的方式制成。

进一步地，请参考图4，一种实施例中，该限位环400包括环形套420，该凸起限位部410凸起设置在环形套420的外周上。该环形套420套设在电机轴200上。

因限位环400在工作的时候需要相对电机轴200转动，为降低两者之间的转动摩擦力，一种实施例中，该限位环400与电机轴200配合接触的位置增加了铜镶块和/或塑料镶块。塑料例如可采用尼龙，特氟龙等。当然，不加铜镶块也是可行的，但是转动的时候摩擦力会相对大一些。

进一步地，请参考图2，一种实施例中，该定子限位件100包括定子环形座120。该定子限位部110凸起设置在定子环形座120的上端。该电机轴200通过轴承安装在定子环形座120的内圈中。

进一步地，请参考图3，一种实施例中，转子限位件300包括转子环形座320。该转子环形座320固定安装在电机轴200上。该转子限位部310凸起设置在转子环形座320的外周上。

请参考图1，一种实施例中，该限位环400位于转子限位件300的下方。该凸起限位部410向上凸起到转子限位部310的一侧并形成限位配合，使得凸起限位部410能够对转子限位部310形成限位。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种电机的限位机构,其特征在于，包括：

定子限位件，所述定子限位件具有凸起的定子限位部；

电机轴，所述电机轴以能够相对定子限位件转动的方式设置；

转子限位件，所述转子限位件固定安装在电机轴上，所述转子限位件具有沿电机轴径向向外凸起设置的转子限位部；

以及限位环，所述限位环以能够与电机轴相对转动的方式套设在电机轴上，所述限位环具有沿电机轴径向向外设置的凸起限位部，所述转子限位部的至少一部分和凸起限位部的至少一部分位于与电机轴旋转中心垂直的同一平面上，使所述凸起限位部能够对转子限位部形成限位；所述转子限位部沿电机轴径向向外凸起的高度小于所述凸起限位部向外凸起的高度，所述定子限位部设置在凸起限位部的转动轨迹上且位于转子限位部的转动轨迹之外，使所述定子限位部能够对凸起限位部形成限位。

2.如权利要求1所述的限位机构，其特征在于，所述定子限位部、转子限位部和凸起限位部采用同样的材料制成。

3.如权利要求2所述的限位机构，其特征在于，所述定子限位部、转子限位部和凸起限位部采用铝合金制成。

4.如权利要求1-3任一项所述的限位机构，其特征在于，所述限位环包括环形套，所述凸起限位部凸起设置在环形套的外周上，所述环形套套设在电机轴上，所述环形套与电机轴接触的部分设置铜镶块和/或塑料镶块，用以减少摩擦。

5.如权利要求1-4任一项所述的限位机构，其特征在于，所述定子限位件包括定子环形座，所述定子限位部凸起设置在定子环形座的上端，所述电机轴通过轴承安装在定子环形座的内圈中。

6.如权利要求1-5任一项所述的限位机构，其特征在于，所述转子限位件包括转子环形座，所述转子环形座固定安装在电机轴上，所述转子限位部凸起设置在转子环形座的外周上。

7.如权利要求1-6任一项所述的限位机构，其特征在于，所述限位环位于转子限位件的下方，所述凸起限位部向上凸起到转子限位部的一侧并形成限位配合。

8.一种应用于云台的电机，其特征在于，其包括如权利要求1-7任一项所述的限位机构。

9.如权利要求8所述的电机，其特征在于，所述电机还包括转子机壳，所述电机轴和转子限位件与转子机壳固定连接。

10.如权利要求8或9所述的电机，其特征在于，所述电机为无刷电机。