CN201994775U

CN201994775U - 小型数字伺服机

Info

Publication number: CN201994775U
Application number: CN2011200574775U
Authority: CN
Inventors: 池浚
Original assignee: Nanjing Longtai Aviation Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Nanjing Longtai Aviation Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2011-03-07
Filing date: 2011-03-07
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2021-03-07

Abstract

一种小型数字伺服机，包括上盖（10）、铝合金金属中盖（20）、下盖（30）、电路板（304）和无刷电机（303），其特征是所述的电路板（304）上安装有磁感应电路（302），该磁感应电路（302）与电路板（304）及无刷电机（303）相互之间电气相连，在磁感应电路（302）的上方安装有磁柱（300），磁柱（300）与驱动轴（301）相连，驱动轴（301）上安装有作为齿轮减速装置（1）输出的输出齿轮（101），齿轮减速装置（1）的输入齿轮与电机齿轮（105）相啮合，该齿轮减速装置（1）位于上盖（10）和金属中盖（20）组成的空间中。本实用新型具有工作可靠、动作灵敏度高，线性度好、耐温性高、寿命长的优点。

Description

小型数字伺服机

技术领域

本实用新型涉及一种伺服机，尤其是一种基于电磁传感技术的采用无刷电机的金属中盖的小型伺服机，具体地说是一种小型数字伺服机。

背景技术

众所周知，伺服机是一种位置伺服的驱动器。它接收一定的控制信号，然后输出精确的控制位移角度，适用于那些需要角度，方向不断变化并能够保持的控制系统。伺服机作为运动方向的控制部件，最早出现在航空模型领域。伺服机是用来控制舵面的伺服电机。伺服机本质上是可定位的电机，当接受到一个位置指令，就会运动并定位于该指定位置。

之后，随着科学技术的不断发展，伺服的应用越来越广泛。伺服机已经不仅仅运用于遥控电子模型中，并在工业自动化、机器人、网络摄象机和精密医疗器材中得到了完美的应用，即凡是需要操作性动作时都可以考虑使用伺服机来实现功能。

由于伺服机是电机和减速机构及控制机构的结合体,因此现有的伺服机存在的精度低、使用寿命短、抗干扰性差，不能适应长时间高温、强磁场条件下工作的需要。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的电位器式伺服机存在的精度低、寿命短以及现有的无核心电机使用寿命短、电流大的问题，设计一种基于电磁传感技术的非接触、长寿命，可适应于高温、强磁场条件下的采用无刷电机和金属中盖的小型数字伺服机。

本实用新型的技术方案是：

一种小型数字伺服机，其特征是它包括上盖10、铝合金金属中盖20、下盖30、电路板304和无刷电机303，无刷电机303和电路板304位于下盖30和铝合金金属中盖20组成的空间中，无刷电机303固定在铝合金金属中盖20上，作为动力源的无刷电机303的输出端伸入由上盖10和铝合金金属中盖20组成的空间中，在无刷电机303的上端安装有电机齿轮105，所述的电路板304上安装有磁感应电路302，该磁感应电路302与电路板304及无刷电机303相互之间电气相连，在磁感应电路302的上方安装有磁柱300，磁柱300与驱动轴301相连，驱动轴301上安装有作为齿轮减速装置1输出的输出齿轮101，齿轮减速装置1的输入齿轮与电机齿轮105相啮合，该齿轮减速装置1位于上盖10和铝合金金属中盖20组成的空间中。

所述的输出齿轮101为双联齿轮，其上部的小齿轮伸入上盖10上的通孔中。

所述的驱动轴301的上端伸入上盖10上的通孔中。

所述的齿轮减速装置1由第一双联变速齿轮102、第二双联变速齿轮103、和第三双联变速齿轮104和输出齿轮101组成，第一双联变速齿轮102中的大齿轮与电机齿轮105相啮合，第一双联变速齿轮102中的小齿轮与第二双联变速齿轮103中的大齿轮相啮合，第二双联变速齿轮103中的小齿轮与第三双联变速齿轮104中的大齿轮相啮合，第三双联变速齿轮104中的小齿轮与输出齿轮101相啮合，输出齿轮101固定在驱动轴301位于上盖10和铝合金金属中盖20的一端上，第三双联变速齿轮104和第一双联变速齿轮102间隔套装在一端固定在铝合金金属中盖20上的一级齿轮轴上，第三双联变速齿轮104在上，第一双联变速齿轮102在下，第二双联变速齿轮103则套装在一端固定在铝合金金属中盖20上的二级齿轮轴上。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的伺服机与传统的电位器式伺服机相比具有：

1、线性度好；2、不存在阻值变化的；3、由于采用非接触式结构，不存在磨损问题，因此使用寿命可大大延长；4、装配后可能通过软件设置进行回中偏差修正；5、它可以对360°范围内的角度进行精确的测量，并且能够通过外部电路和特有的程序控制，来满足不同的要求。此产品十分适合于从几度至一整圈360°角度范围的应用。6、使用范围广，本实用新型可用于遥控电子模型、机器人技术、阀门控制装置、无接触式旋转位置检测、汽车工业中的节流阀位置传感器、油门/刹车踏板位置检测及头灯位置控制等等。7、该伺服机可在高温条件下正常工作，传统伺服机的工作环境温度为- 10°C 至 + 40°C，当温度超过40°C时，由于材料和结构特性，中盖会很快变形软化，采用了铝合金金属中盖，由于熔点高，材料在150°C内不容易变形，因此可将工作环境提高到- 40°C 至 + 125°C，大大拓展了其应用范围。8、该伺服机由于采用了铝合金金属中盖，因此能快速将无刷电机工作时产生的热量散发，因此极大的提高了伺服机的心脏部件—无刷电机的使用寿命，降低了能源损耗，起到节能减排的功效。9、该伺服机由于采用了铝合金金属中盖，起到了屏蔽罩的作用，可以有效的抵抗外界的各类电磁干扰，提高了产品的稳定性，因此该伺服机可用在电磁场较强的地方，如高空的无人侦察机，拓展了伺服机的应用领域。

本实用新型的伺服机与传统的无核心电机式伺服机相比具有：

1、超强的使用寿命。由于无刷电机采用的非接触式结构，不存在磨损，使用寿命比无核心式电机大大延长，节省了能源的损耗；2、超低的工作电流。由于采用的是非接触式结构，转子转动时电流极小，降低了对能源的需求，真正的实现了节能。

附图说明

图1是本实用新型的立体分解结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示。

一种小型数字伺服机，它基于电磁传感技术，采用了无刷电机和金属中盖，如图1所示，它包括上盖10、铝合金金属中盖20、下盖30、电路板304和无刷电机303，上盖10、铝合金金属中盖20和下盖30通过连接螺钉或螺栓连接成一个整体，无刷电机303和电路板304固定在下盖30和铝合金金属中盖20组成的空间中，电路板304可采用与常见的伺服机相同的电路板通过修改相应的电容电阻等电子元器件加以实现，无刷电机303固定在铝合金金属中盖20上，作为动力源的无刷电机303的输出端伸入由上盖10和铝合金金属中盖20组成的空间中并安装有电机齿轮105，所述的电路板304上安装有磁感应电路302，该磁感应电路302与电路板304及无刷电机303相互之间电气相连，在磁感应电路302的上方安装有磁柱300（一般采用永久磁铁），磁柱300与驱动轴301相连，驱动轴301上穿过铝合金金属中盖20后伸入铝合金金属中盖20和上盖10组成的空间中，其上端安装有作为齿轮减速装置1输出的输出齿轮101（可采用双联齿轮），输出齿轮101带动驱动轴301转动的同时带动磁柱300转动，从而使感应电路302中磁场的方向发生变化，其具体的工作原理如下所述，具体实施时为了使驱动轴301同时起到动力作用，可直接将驱动轴301的上端伸入上盖10上的通孔中，也可将与输出齿轮101双联的小齿轮106伸入上盖10上通孔中，摇臂可直接与驱动轴301的上端或输出齿轮101上的双联小齿轮相连，通过驱动轴301或小齿轮106带动摇臂转动。所述的齿轮减速装置1可根据电机转速和所述的驱动轴301的速度利用齿轮减速原理，通过合理的降速比配置进行设计。本实施的齿轮减速装置1由第一双联变速齿轮102、第二双联变速齿轮103、和第三双联变速齿轮104和输出齿轮101组成，第一双联变速齿轮102中的大齿轮与电机齿轮105相啮合，第一双联变速齿轮102中的小齿轮与第二双联变速齿轮103中的大齿轮相啮合，第二双联变速齿轮103中的小齿轮与第三双联变速齿轮104中的大齿轮相啮合，第三双联变速齿轮104中的小齿轮与输出齿轮101相啮合，输出齿轮101固定在驱动轴301位于上盖10和铝合金金属中盖20的一端上，第三双联变速齿轮104和第一双联变速齿轮102间隔套装在一端固定在铝合金金属中盖20上的一级齿轮轴上，第三双联变速齿轮104在上，第一双联变速齿轮102在下，第二双联变速齿轮103则套装在一端固定在铝合金金属中盖20上的二级齿轮轴上。

具体实施时，上盖和下盖可采用ABS、POM、PAB等材料制造，中盖采用铝合金金属材料制造，各级齿轮可选用铜铝合金或POM等材料制成。

详述如下：

如图1，本实用新型的伺服机主体自上而下包括上盖10，铝合金金属中盖20，下盖30，中盖呈矩形箱体状，上盖10和下盖30的两相对端略有削尖，其中上盖10的四角处设有安装孔，中盖20的四角处设有贯通的安装孔，下盖30同样于的四角处设有安装孔，螺丝自下而上的贯穿下盖、中盖和下盖，从而将下盖、中盖和上盖组合连接在一起。在上盖10和中盖20的空间内组装有齿轮减速装置1。在中盖20和下盖30的空间内组装有磁铁300、起到连接作用的圆柱形驱动轴301、感应电路302、无刷电机303和线路板304。

本实用新型的工作过程大致如下：

当外部信号（既可以是1000μs-2000μs的PWM信号也可以是500μs-1000μs的PWM信号）通过信号线向电路板304传输信号后，电路板304接收到信号后计算出信号所需要转到的角度后向无刷电机303输入信号，信号直接输入到内置于无刷电机体内的控制芯片中，由控制芯片实现无刷电机303的驱动，通过齿轮减速装置1带动输出齿轮101运动，输出齿轮101通过驱动轴301带动其下端的磁柱300运动，产生磁场的变化，磁柱正下方的磁感应电路302通过磁场的变化进行检测，通过磁感应电路302的数字输出可以准确的测量驱动轴301转动的相对增量（进而得到舵板的转动增量），然后将信号反馈到电路板302中进入处理后控制整个伺服机的运动，使其能够精确旋转到预定方向（或位置）。同时配合单片机计时，伺服机可以自己测量自己的角速度，便于自我检验，同时也可对单片机进行编程，进而满足不同用户的需求。

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims

1.一种小型数字伺服机，其特征是它包括上盖（10）、铝合金金属中盖（20）、下盖（30）、电路板（304）和无刷电机（303），无刷电机（303）和电路板（304）位于下盖（30）和铝合金金属中盖（20）组成的空间中，无刷电机（303）固定在铝合金金属中盖（20）上，作为动力源的无刷电机（303）的输出端伸入由上盖（10）和铝合金金属中盖（20）组成的空间中，在无刷电机（303）的上端安装有电机齿轮（105），所述的电路板（304）上安装有磁感应电路（302），该磁感应电路（302）与电路板（304）及无刷电机（303）相互之间电气相连，在磁感应电路（302）的上方安装有磁柱（300），磁柱（300）与驱动轴（301）相连，驱动轴（301）上安装有作为齿轮减速装置（1）输出的输出齿轮（101），齿轮减速装置（1）的输入齿轮与电机齿轮（105）相啮合，该齿轮减速装置（1）位于上盖（10）和铝合金金属中盖（20）组成的空间中。

2.根据权利要求1所述的小型数字伺服机，其特征是所述的输出齿轮（101）为双联齿轮，其上部的小齿轮伸入上盖（10）上的通孔中。

3.根据权利要求1所述的小型数字伺服机，其特征是所述的驱动轴（301）的上端伸入上盖（10）上的通孔中。

4.根据权利要求1所述的小型数字伺服机，其特征是所述的齿轮减速装置（1）由第一双联变速齿轮（102）、第二双联变速齿轮（103）、和第三双联变速齿轮（104）和输出齿轮（101）组成，第一双联变速齿轮（102）中的大齿轮与电机齿轮（105）相啮合，第一双联变速齿轮（102）中的小齿轮与第二双联变速齿轮（103）中的大齿轮相啮合，第二双联变速齿轮（103）中的小齿轮与第三双联变速齿轮（104）中的大齿轮相啮合，第三双联变速齿轮（104）中的小齿轮与输出齿轮（101）相啮合，输出齿轮（101）固定在驱动轴（301）位于上盖（10）和铝合金金属中盖（20）的一端上，第三双联变速齿轮（104）和第一双联变速齿轮（102）间隔套装在一端固定在铝合金金属中盖（20）上的一级齿轮轴上，第三双联变速齿轮（104）在上，第一双联变速齿轮（102）在下，第二双联变速齿轮（103）则套装在一端固定在铝合金金属中盖（20）上的二级齿轮轴上。