CN206948130U - 电机及具有此电机的云台和机械臂 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电机技术领域，提供一种电机及具有此电机的云台和机械臂，所述电机包括：转动轴、第一磁性元件、第一、二电路板。所述第一磁性元件安装于所述转动轴；所述第一电路板安装于所述转动轴，所述第一电路板与所述第一磁性元件相邻设置且间隔预定的距离，所述第一电路板包括线圈电路，所述线圈电路面向所述第一磁性元件；所述第二电路板安装于所述转动轴，所述第二电路板包括电调电路，所述第二电路板与所述第一电路板电连接，所述第二电路板与所述第一电路板可一同绕所述转动轴的中心轴相对于所述第一磁性元件转动。本实用新型的电机将包括电调电路的第二电路板安装于所述转动轴，可以合理利用所述电机的空间，使得电机结构紧凑。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种电机及具有此电机的云台和机械臂。
【背景技术】
电机产品已广泛应用于电子设备，数控机床，雕刻机，激光设备，包装机械，医疗设备和自动化设备等领域，例如，无人机的云台，机器人的机械臂等。
然而，目前使用的电机多采用线性霍尔元件检测电机转角，这类电机存在以下缺陷：1.线性霍尔元件检测角度误差大；2.线性霍尔元件布置在绕线电路板上增加了绕线板电路板面积，使得整个电机的尺寸增大。
【实用新型内容】
为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种结构紧凑的电机及具有此电机的云台和机械臂。
为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供以下技术方案：
一种电机包括：转动轴、第一磁性元件、第一电路板、第二电路板。所述第一磁性元件安装于所述转动轴；所述第一电路板安装于所述转动轴，所述第一电路板与所述第一磁性元件相邻设置且间隔预定的距离。所述第一电路板包括线圈电路，所述线圈电路面向所述第一磁性元件；所述第二电路板安装于所述转动轴，所述第二电路板包括电调电路，所述第二电路板与所述第一电路板电连接，所述第二电路板与所述第一电路板可一同绕所述转动轴的中心轴相对于所述第一磁性元件转动。
在一些实施例中，所述电机包括第二磁性元件，所述第二磁性元件安装于所述转动轴，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件可一同绕所述转动轴的中心轴相对于所述第二电路板与所述第一电路板转动；所述第二电路板包括用于检测所述第二磁性元件的磁场变化的磁编码器。
在一些实施例中，所述第二磁性元件为环形；所述磁编码器靠近所述第二磁性元件，并与所述第二磁性元件位于同一平面。
在一些实施例中，所述第二电路板包括第一表面和第二表面，所述第一表面面向所述第一电路板，所述第二表面背向所述第一电路板，所述磁编码器设置于所述第二表面。
在一些实施例中，所述电机包括螺母，所述螺母套设于所述转动轴，并固定安装于所述转动轴；所述第二磁性元件套设于所述螺母，并固定安装于所述螺母。
在一些实施例中，所述电机包括第一支座，所述第一支座套设于所述转动轴，并固定安装于所述转动轴；所述第一磁性元件固定于所述第一支座。
在一些实施例中，所述电机包括第二支座，所述第二支座套设于所述转动轴，并活动安装于所述转动轴，所述第二支座可相对于所述转动轴转动；所述第一电路板固定于所述第二支座。
在一些实施例中，所述电机包括磁轭，所述磁轭固定于所述第二支座，所述磁轭设置于所述第一电路板和所述第二支座之间，并接触所述第一电路板和所述第二支座。
在一些实施例中，所述第二电路板固定于所述第二支座，所述第二电路板和所述磁轭分别设置于所述第二支座的两侧。
在一些实施例中，所述第一电路板为环形，所述线圈电路包括径向设置的直线电路部分；所述第一磁性元件为环形，其为轴向充磁结构。
为了解决上述技术问题，本实用新型实施例还提供以下技术方案：
一种云台，包括第一电机及与第一电机连接的第二电机，所述第一电机与所述第二电机中的至少一个为以上所述的电机。
为了解决上述技术问题，本实用新型实施例还提供以下技术方案：
一种机械臂，包括第一转动臂，第二转动臂和以上所述的电机，所述电机与所述第一转动臂和所述第二转动臂连接。
与现有技术相比较，本实用新型实施例的电机将包括电调电路的第二电路板安装于所述转动轴，可以合理利用所述电机的空间，使得电机结构紧凑。
另外，所述磁编码器设置于所述第二电路板，利用所述磁编码器和所述第二磁性元件检测所述电机的角度，能够提高检测精度，同时避免使用线性霍尔元件的方式，使得所述电机结构更加紧凑。
【附图说明】
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为简化示出的本实用新型实施例提供的一种电机的立体图；
图2为图1所示的电机的剖面图；
图3为图1所示的电机的俯视图；
图4为图1所示的电机的分解图；
图5为图1所示的电机的第一电路板的结构示意图；
图6为图5所示的第一电路板的线圈电路的电路示意图；
图7为图1所示的电机的第一磁性元件的结构示意图；
图8为本实用新型实施例提供的一种摄像组件的立体图；
图9为本实用新型实施例提供的一种机械臂的结构示意图；
图10为图9所示的机械臂的另一方向的结构示意图。
【具体实施方式】
为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“电连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
此外，下面所描述的本实用新型不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
请参阅图1至图3，本实用新型实施例提供一种电机100，包括转动轴10，第一转动组件20以及第二转动组件30。所述第一转动组件20和所述第二转动组件30皆安装于所述转动轴10，所述第一转动组件20可以所述转动轴10的中心轴O为旋转中心轴相对于第二转动组件30转动。将第一转动组件20固定时，所述第二转动组件30也可以所述转动轴10的中心轴O为旋转中心轴相对于第一转动组件20转动。
所述转动轴10大致为中空圆柱体。可以理解的是，在一些其它实施例中，所述转动轴10可为实心圆柱体。
请一并参阅图4，所述第一转动组件20包括第一支座22、第一磁性元件24，螺母26以及第二磁性元件28。
所述第一支座22为环形，其套设于所述转动轴10，并固定安装于所述转动轴10。所述第一支座22包括一环形凸起部220。
所述第一磁性元件24为环形，其固定安装于所述第一支座22，并套设于所述环形凸起部220。所述第一磁性元件24可由永久磁性材料制得。可以理解的是，在一些其它实施例中，所述第一支座22可省略，所述第一磁性元件24可直接固定安装于所述转动轴10。
所述螺母26套设于所述转动轴10，并固定安装于所述转动轴10。在本实施例中，所述螺母26和所述第一支座22分别设置于所述转动轴10的两端。
所述第二磁性元件28为环形，其套设于所述螺母26，并固定于所述螺母26。所述第二磁性元件28可由永久磁性材料制得，其主磁场可为轴向，也可为径向。可以理解的是，在一些其它实施例中，所述螺母26可以省略，所述第二磁性元件28可直接固定安装于所述转动轴10。
在本实施例中，所述第一支座22和所述螺母26固定安装于所述转动轴10，使得所述转动轴10转动时，可带动第一支座22、第一磁性元件24、螺母26和第二磁性元件28一同转动。
所述第二转动组件30包括第二支座32，第一电路板34，磁轭36，第二电路板37以及连接线38。
所述第二支座32为环形，其套设于所述转动轴10，并活动安装于所述转动轴10，例如通过轴承连接的方式，所述第二支座32可相对于所述转动轴10转动。
所述第一电路板34为环形，其套设于所述第二支座32，并固定安装于所述第二支座32。所述第二电路板34为印刷电路板，其包括驱动控制电路和线圈电路等。
所述磁轭36为环形，其套设于所述第二支座32，并固定安装于所述第二支座32。所述磁轭36设置于所述第一电路板34和所述第二支座32之间，并接触所述第一电路板34和所述第二支座32，所述磁轭36用于约束所述第一磁性元件24的磁力线向第二支座32方向扩散，以提高所述第一磁性元件24磁力线的利用率。所述第一电路板34位于所述磁轭36和所述第一磁性元件24之间，所述第一电路板34与所述第一磁性元件24相邻设置且间隔预定的距离。
所述第二电路板37为环形，其套设于所述第二支座32，并固定安装于所述第二支座32。所述第二电路板37和所述磁轭36分别设置于所述第二支座32的两侧。所述第二电路板37包括检测电路，电调电路，磁编码器372和连接器374，所述检测电路与所述电调电路和所述磁编码器372电连接。所述连接线38连接所述第一电路板34和所述连接器374，使得第二电路板37与第一电路板34电连接。所述磁编码器372用于检测第二磁性元件28的磁场变化。
所述第二电路板37为柔性印刷电路板，其包括两相对设置的第一表面376和第二表面378，第一表面376面向第二支座32，第二表面378背向第二支座32。所述磁编码器372和所述连接器374皆安装于所述第二表面378，所述磁编码器372靠近所述第二磁性元件28，并与所述第二磁性元件28位于同一平面。
在本实施例中，所述第一支座22、第一磁性元件24、第二支座32、第一电路板34、磁轭36、第二电路板37具有相同的外径。
可以理解的是，在一些实施例中，所述第二支座32和磁轭36可以省略，所述第一电路板34和所述第二电路板37可分别活动安装于所述转动轴10，所述第一电路板34和所述第二电路板37可一同相对于所述转动轴10转动。
请参阅图5和图6，在一些实施例中，所述第一电路板34为柔性印刷电路板，其包括基板340和线圈电路342，所述线圈电路342设置于所述基板340，并面向所述第一磁性元件24。所述线圈电路342包括直线电路部分3420和弧形电路部分3422，具体地，通过腐蚀覆铜的方式嵌入单层或多层径向辐射的所述直线电路部分3420，各径向直线电路部分3420再通过所述弧形电路部分3422依次串联，组成一相绕组；各相绕组再经过所述弧形电路部分3422相互联接(例如，星形接法或三角形接法)，构成本实施例的线圈电路342。此种绕组结构可以减小所述第一电路板34的重量，进而可减小所述第一电路板34的转动惯量。在本实施例中，所述线圈电路342包括三相绕组，各相绕组通过所述弧形电路3422依次串联。可以理解的是，在一些其它实施例中，所述线圈电路342可根据实际需要设计为单相绕组或两相绕组等。
请参阅图7，在一些实施例中，所述第一磁性元件24采用海尔贝克(HALBACH)矩阵轴向充磁结构，可为整片结构，也可以是多片磁铁作HALBACH矩阵排列，为第一电路板34的线圈电路342提供轴向磁场。可以理解的是，在一些其它实施例中，所述第一磁性元件24也可以采用其它轴向充磁结构。
本实施例的电机100将包括电调电路的第二电路板37做成环形，并活动安装于所述转动轴10，可以合理利用所述电机100的空间，使得电机100结构紧凑。另外，所述磁编码器372设置于所述第二电路板37，利用所述磁编码器372和所述第二磁性元件28检测所述电机100的角度，能够提高检测精度，同时避免使用线性霍尔元件的方式，使得所述电机100结构更加紧凑。
请参阅图8，本实用新型实施例提供一种摄像组件500，包括云台300和搭载于所述云台300上的拍摄装置400。所述云台300搭载所述拍摄装置400，以实现所述拍摄装置400的固定、或随意调节所述拍摄装置400的姿态(例如，改变所述拍摄装置400的高度、倾角和/或方向)以及使所述拍摄装置400稳定保持在设定的姿态上。所述摄像组件500可安装于无人机上，以进行航拍工作。或者，所述摄像组件500也可安装于一手柄上作为手持式拍摄设备进行拍照、录像等工作，并允许用户手动操作所述云台300来控制所述拍摄装置400的拍摄角度。
所述云台300为三轴全方位云台，其包括第一电机310、第二电机320、第三电机330、第一连接臂340和第二连接臂350。所述第一电机310用于安装于所述无人机的机身，所述第一电机310通过第一连接臂340与所述第二电机320连接，所述第三电机330通过第二连接臂350与所述第二电机320连接，所述第三电机330搭载所述拍摄装置400。
所述第一电机310用于驱动第二电机320、第三电机330、第一连接臂340、第二连接臂350以及拍摄装置400一同绕第一转动轴线转动；所述第二电机320用于驱动第三电机330、第二连接臂350以及拍摄装置400一同绕第二转动轴线转动；第三电机330用于驱动拍摄装置400绕第三转动轴线转动。第一转动轴线垂直于第二、三转动轴线，第二转动轴线垂直于第三转动轴线，第一、二、三转动轴线相交于一点。
可以理解的是，在其它一些实施例中，所述云台300仅包括第一电机310和第二电机320，其中所述第一电机310用于安装于所述无人机的机身，所述第一电机310与所述第二电机320连接，并且所述第二电机320搭载所述拍摄装置400。
所述第一电机310，第二电机320和第三电机330中的至少一个为上述实施例的电机100。
请参阅图9和图10，本实用新型实施例提供一种机械臂600，包括第一转动臂601、第二转动臂602、驱动齿轮603、从动齿轮604、电机605。所述电机605设置于所述第一转动臂601靠近所述第二转动臂602的一端。所述电机605的定子与所述第一转动臂601固定连接，其转子与所述驱动齿轮603固定连接，用于驱动所述驱动齿轮603转动。所述从动齿轮604固定于所述第二转动臂602靠近所述第一转动臂601的一端，并且所述从动齿轮604与所述驱动齿轮603啮合。当电机605驱使驱动齿轮603转动时，从动齿轮604会随着驱动齿轮603一起转动，从而使所述第二转动臂602相对于所述第一转动臂601运动。
当驱动齿轮603和从动齿轮604的形状均为圆形时，在电机605的驱动下，第二转动臂602会相对于第一转动臂601转动，如图10所示。
当驱动齿轮603是圆形结构、从动齿轮604是带状的直线型结构时，在电机605的驱动下，第二转动臂602会相对于第一转动臂601做平移运动。
当驱动齿轮603是带状的直线型结构、从动齿轮604是圆形结构时，在电机605的驱动下，第二转动臂602会相对于第一转动臂601做平移运动。
当驱动齿轮603和从动齿轮604均是带状的直线型结构时，在电机605的驱动下，第二转动臂602会相对于第一转动臂601做平移运动。
本实施例并不限定驱动齿轮603和从动齿轮604的形状。驱动齿轮603或从动齿轮604的形状还可以是椭圆形。第二转动臂602会根据驱动齿轮603和从动齿轮604的形状，相对于第一转动臂601运动。
上述电机605为上述实施例的电机100。
上述机械臂600可应用于机器人、医疗器械等。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (12)
1.一种电机(100)，其特征在于，包括：
转动轴(10)；
第一磁性元件(24)，所述第一磁性元件(24)安装于所述转动轴(10)；
第一电路板(34)，所述第一电路板(34)安装于所述转动轴(10)，所述第一电路板(34)与所述第一磁性元件(24)相邻设置且间隔预定的距离，所述第一电路板(34)包括线圈电路(342)，所述线圈电路(342)面向所述第一磁性元件(24)；
第二电路板(37)，所述第二电路板(37)安装于所述转动轴(10)，所述第二电路板(37)包括电调电路，所述第二电路板(37)与所述第一电路板(34)电连接，所述第二电路板(37)与所述第一电路板(34)可一同绕所述转动轴(10)的中心轴(O)相对于所述第一磁性元件(24)转动。
2.根据权利要求1所述的电机(100)，其特征在于，包括第二磁性元件(28)，所述第二磁性元件(28)安装于所述转动轴(10)，所述第一磁性元件(24)和所述第二磁性元件(28)可一同绕所述转动轴(10)的中心轴(O)相对于所述第二电路板(37)与所述第一电路板(34)转动；所述第二电路板(37)包括用于检测所述第二磁性元件(28)的磁场变化的磁编码器(372)。
3.根据权利要求2所述的电机(100)，其特征在于，所述第二磁性元件(28)为环形；所述磁编码器(372)靠近所述第二磁性元件(28)，并与所述第二磁性元件(28)位于同一平面。
4.根据权利要求2所述的电机(100)，其特征在于，所述第二电路板(37)包括第一表面(376)和第二表面(378)，所述第一表面(376)面向所述第一电路板(34)，所述第二表面(378)背向所述第一电路板(34)，所述磁编码器(372)设置于所述第二表面(378)。
5.根据权利要求2所述的电机(100)，其特征在于，包括螺母(26)，所述螺母(26)套设于所述转动轴(10)，并固定安装于所述转动轴(10)；所述第二磁性元件(28)套设于所述螺母(26)，并固定安装于所述螺母(26)。
6.根据权利要求5所述的电机(100)，其特征在于，包括第一支座(22)，所述第一支座(22)套设于所述转动轴(10)，并固定安装于所述转动轴(10)；所述第一磁性元件(24)固定于所述第一支座(22)。
7.根据权利要求6所述的电机(100)，其特征在于，包括第二支座(32)，所述第二支座(32)套设于所述转动轴(10)，并活动安装于所述转动轴(10)，所述第二支座(32)可相对于所述转动轴(10)转动；所述第一电路板(34)固定于所述第二支座(32)。
8.根据权利要求7所述的电机(100)，其特征在于，包括磁轭(36)，所述磁轭(36)固定于所述第二支座(32)，所述磁轭(36)设置于所述第一电路板(34)和第二支座(32)之间，并接触所述第一电路板(34)和第二支座(32)。
9.根据权利要求8所述的电机(100)，其特征在于，所述第二电路板(37)固定于所述第二支座(32)，所述第二电路板(37)和所述磁轭(36)分别设置于所述第二支座(32)的两侧。
10.根据权利要求1所述的电机(100)，其特征在于，所述第一电路板(34)为环形，所述线圈电路(342)包括径向设置的直线电路部分(3420)；所述第一磁性元件(24)为环形，其为轴向充磁结构。
11.一种云台(300)，包括第一电机(310)及与第一电机(310)连接的第二电机(320)，其特征在于，所述第一电机(310)与所述第二电机(320)中的至少一个为如权利要求1至10中任一项所述的电机(100)。
12.一种机械臂(600)，包括第一转动臂(601)，第二转动臂(602)和电机(605)，所述电机(605)与所述第一转动臂(601)和所述第二转动臂(602)连接，其特征在于，所述电机(605)为如权利要求1至10中任一项所述的电机(100)。
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