CN218850480U - 一种无刷电机及具有该电机的舵机机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种无刷电机及具有该电机的舵机机构，涉及伺服系统控制技术领域，以解决传统舵机不满足体积小、结构简单、传动性能可靠要求的技术问题。其中舵机机构，包括无刷电机、舵轴、丝杠螺母副、驱动齿轮组、跟踪磁钢和用于检测跟踪磁钢转动角度的位置检测组件；驱动齿轮组分别与转子的穿出端和丝杠螺母副联接，舵轴转动安装在舵机上，舵轴上设置有拨叉，拨叉与丝杠螺母副传动联接，舵轴在丝杠螺母副带动下摆动；位置检测组件安装在舵机上，位置检测组件与丝杠螺母副相邻，跟踪磁钢安装在丝杠螺母副朝向位置检测组件的一端。上述无刷电机和舵机机构传动平稳，占用空间小，质量轻，提高了传动性能，具有较强实用性。

Description

一种无刷电机及具有该电机的舵机机构

技术领域

本实用新型涉及伺服系统控制技术领域，尤其涉及一种无刷电机及具有该电机的舵机机构。

背景技术

舵机作为伺服控制系统，主要应用于制导武器飞行过程中舵机姿态角的控制，接收舵面转角控制指令，通过控制电机的转速，力矩经过中间传动机构的逐级递增，最后实现舵面的转角控制。现在电动舵机已经逐渐占领制导武器的研究重心，整舵及传动系统也多种多样，如：涡轮蜗杆传动、齿轮传动、丝杠传动。但是舵机的轻量化、小型化、智能化是当前必具备的特点，这就对舵机系统的每一个环节都提出了更高的要求。根据不同制导武器装备的要求，急需设计一种高效率电动舵机，满足整弹控制需求，满足体积小、结构简单、传动性能可靠的要求，以提高舵系统的整体性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无刷电机及具有该电机的舵机机构，用于保证舵机系统拥有足够的行程和足够的力矩，传动平稳、体积小、质量轻；减少传动机构在舵系统内的空间占有率，提高传动性能和舵面控制精度。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

提供一种无刷电机，包括壳体、转子、定子、磁钢和端盖；

所述磁钢组安装在所述转子中心，所述定子固定安装在所述转子上，将所述磁钢组包含在内，所述端盖安装在所述壳体的敞口端，与所述壳体围成密闭的空腔，所述定子通过所述转子安装在所述空腔内，所述转子的穿出端伸出所述壳体。

本实用新型提供的无刷电机的磁钢安装在转子中心，可以为转子转动提供足够的驱动力，采用两对磁钢相结合的形式，使得驱动力更强，省去了传统电机的电刷，降低了转子转动时的摩擦力，电机的能量损失更小，动力输出更稳定。上述无刷电机动力输出稳定，摩擦力小。体积小，质量轻，占有空间更小，具有较强实用性。

本实用新型还提供一种包含无刷电机的舵机机构，舵机机构还包括舵轴、丝杠螺母副、驱动齿轮组、跟踪磁钢和用于检测所述跟踪磁钢转动角度的位置检测组件；

所述驱动齿轮组分别与所述转子的穿出端和所述丝杠螺母副联接，所述舵轴转动安装在舵机上，所述舵轴上设置有拨叉，所述拨叉与所述丝杠螺母副传动联接，所述舵轴在所述丝杠螺母副带动下摆动；

所述位置检测组件安装在所述舵机上，所述位置检测组件与所述丝杠螺母副相邻，所述跟踪磁钢安装在所述丝杠螺母副朝向所述位置检测组件的一端。

本实用新型提供的包含无刷电机的舵机机构，采用无刷电机提供驱动力，保证了驱动力的稳定性，采用驱动齿轮组传动，驱动齿轮组为多级齿轮传动，保证了舵机具有足够的行程和力矩，也减小了舵机的空间占有率，多级齿轮组传动，也保证了对舵面控制的精确度。上述舵机机构传动平稳，占用空间小，质量轻，提高了传动性能，具有较强实用性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例中提供的无刷电机的示意图；

图2为图1中转子和定子的示意图；

图3位本实用新型实施例中提供的舵机机构的示意图。

附图标记：

1-1壳体、1-2转子、1-3端盖、1-4盖板、1-5定子、1-6第一轴承、1无刷电机、2电机齿轮、3传动齿轮、4丝杠齿轮、5-1传动丝杠、5-1-1第二轴承、5-2驱动螺母、5-2-1驱动杆、6舵轴、6-1第三轴承、7位置检测组件。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一：

如图1和图2所示，本实用新型提供的无刷电机，包括壳体1-1、转子1-2、定子1-5、磁钢和端盖1-3；磁钢组安装在转子1-2的中心，定子1-5固定安装在转子1-2上，将磁钢组包含在内，端盖1-3安装在壳体1-1的敞口端，与壳体1-1围成密闭的空腔，定子1-5通过转子1-2安装在空腔内，转子1-2的穿出端伸出壳体1-1。

进一步的，磁钢组沿转子1-2长度方向安装，磁钢组包含2组长条状的弧形磁钢，2组长条状的弧形磁钢并排沿转子1-2的长度方向均匀设置，围成柱状空心结构。或相邻长条状弧形磁钢间有细小间隙。2组弧形磁钢的磁性相同。

本实用新型提供的无刷电机的磁钢安装在转子中心，可以为转子转动提供足够的驱动力，采用两对磁钢相结合的形式，使得驱动力更强，省去了传统电机的电刷，降低了转子转动时的摩擦力，电机的能量损失更小，动力输出更稳定。上述无刷电机动力输出稳定，摩擦力小。体积小，质量轻，占有空间更小，具有较强实用性。

作为一种可实施方式，无刷电机还包括第一轴承1-6；第一轴承1-6安装在转子1-2的另一端，第一轴承1-6安装在端盖1-3上。

转子1-2通过第一轴承1-6安装在端盖1-3上，有效的减小了转子1-2和定子1-5转动过程中的摩擦力，保证了电机动力输出的稳定性。端盖1-3的设置，将定子1-5封闭在壳体1-1和端盖1-3围成的空腔内，确保了运行环境的清洁。

作为一种可实施方式，无刷电机还包括盖板1-4；盖板1-4安装在端盖1-3上，将第一轴承1-6密封在内。

盖板1-4的设置，可以有效的将第一轴承1-6封闭在盖板1-4和端盖1-3围成的密闭空间内，避免灰尘等进入到第一轴承1-6内，影响电机1动力输出。

作为一种可实施方式，定子1-5上设置有多个贯穿槽，多个贯穿槽沿定子1-5轴向方向均匀设置。

贯穿槽的设置，能够更好的配合磁钢产生足够的磁场强度，确保无刷电机输出的动力。省去了传统电机的线圈，有效的减小了电机的体积。

作为一种可实施方式，定子1-5与壳体1-1间采用过盈方式组合安装。

采用过盈的方式安装，既保证了转子1-2和定子1-5的转动效果，也降低了电机的体积。

实施例二：

如图1至图3所示，本实用新型还提供了一种包含实施例一中无刷电机的舵机机构，舵机机构还包括舵轴6、丝杠螺母副、驱动齿轮组、跟踪磁钢和用于检测跟踪磁钢转动角度的位置检测组件7；

驱动齿轮组分别与转子1-2的穿出端和丝杠螺母副联接，舵轴6转动安装在舵机上，舵轴6上设置有拨叉，拨叉与丝杠螺母副传动联接，舵轴6在丝杠螺母副带动下摆动；位置检测组件7安装在舵机上，位置检测组件7与丝杠螺母副相邻，跟踪磁钢安装在丝杠螺母副朝向位置检测组件7的一端。

进一步的，位置检测组件7采用的是非接触式检测，可以采用非接触式角位移传感器的形式，保证了位置检测组件7的寿命和检测精度。位置检测组件7上安装的磁性敏感元器件，通过检测跟踪磁钢的位置，实现转动角度的检测，磁性敏感元器件与跟踪磁钢的安装距离为0.5mm。跟踪磁钢与磁钢组是分离的，双方不会产生影响。跟踪磁钢的安装形式可以采用磁钢组的安装形式。电机采用跟踪磁钢的方式，结构易于安装，而且在电机检测电路板调试的过程中手动更容易操作。舵轴与位置检测组件7采用非接触式，安装可靠，寿命长。

本实用新型提供的包含无刷电机的舵机机构，采用无刷电机提供驱动力，保证了驱动力的稳定性，采用驱动齿轮组传动，驱动齿轮组为多级齿轮传动，保证了舵机具有足够的行程和力矩，也减小了舵机的空间占有率，多级齿轮组传动，也保证了对舵面控制的精确度。上述舵机机构传动平稳，占用空间小，质量轻，提高了传动性能，具有较强实用性。

作为一种可实施方式，丝杠螺母副包括传动丝杠5-1和驱动螺母5-2；驱动螺母5-2螺纹式安装在传动丝杠5-1上，传动丝杠5-1转动式安装在舵机上，驱动螺母5-2上设置有驱动杆5-2-1，驱动杆5-2-1为两个，两个驱动杆5-2-1对称安装在驱动螺母5-2两侧，拨叉为两个，两个拨叉平行设置，拨叉朝向驱动螺母5-2的一侧设置有条状孔，驱动杆5-2-1位于条状孔内。

传动丝杠5-1与无刷电机1是通过驱动齿轮组联接的，无刷电机1能够更好的通过驱动齿轮组带动传动丝杠5-1转动，驱动螺母5-2螺纹式安装在传动丝杠5-1上，配合拨叉和条状孔，传动丝杠5-1转动时给驱动螺母5-2的力，会通过拨叉转换成舵轴6摆动的驱动力。为了更好的提高驱动螺母5-2带动舵轴6摆动的效果，还可以在驱动螺母5-2上安装导向柱，再配合带有限位孔的限位板，限位板与传动丝杠5-1平行设置，限位板可以安装在舵机上，限位孔沿限位板长度方向设置，导向柱位于限位孔内，从根本上避免了驱动螺母5-2升降过程中摆动的问题，保证了角度调节的准确。

作为一种可实施方式，丝杠螺母副还包括第二轴承5-1-1；第二轴承5-1-1为两个，两个第二轴承5-1-1安装在传动丝杠5-1的两端，传动丝杠5-1通过第二轴承5-1-1安装在舵机上。

第二轴承5-1-1的设置，保证了传动丝杠5-1的转动效果，进一步的，第二轴承5-1-1优选角接触球轴承，以承载更大的轴向力。

作为一种可实施方式，驱动齿轮组包括电机齿轮2、传动齿轮3和丝杠齿轮4；电机齿轮2安装在转子1-2的穿出端，丝杠齿轮4安装在传动丝杠5-1远离位置检测组件7的一端，传动齿轮3安装在舵机上，电机齿轮2和丝杠齿轮4通过传动齿轮3传动联接。

电机齿轮2、传动齿轮3和丝杠齿轮4共同构成了多级齿轮传动，电机齿轮2可以选择小齿轮，传动齿轮3可以选择为多级齿轮，电机齿轮2的小齿轮与传动齿轮3的一级大齿轮啮合，传动齿轮3的二级小齿轮与丝杠齿轮4的大齿轮啮合，保证了动力传输的稳定性。

作为一种可实施方式，舵机机构还包括第三轴承6-1；第三轴承6-1为两个，两个第三轴承6-1安装在舵轴6的两端，舵轴6通过第三轴承6-1安装在舵机上，舵轴6的中轴线与传动丝杠5-1的中轴线垂直。

第三轴承6-1的设置，保证了舵轴6的转动效果，舵轴6的中轴线与传动丝杠5-1的中轴线垂直，确保了驱动螺母5-2带动舵轴6转动的效果，也保证了动力传输的稳定性和精确度。舵轴6和传动丝杠5-1垂直安装，在设计安装过程中，保证驱动螺母5-2在上下移动的过程中，舵轴6平稳转动，响应迅速，而且保证驱动螺母5-2推动拨叉的两端受力均匀，不发生倾斜。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种无刷电机，其特征在于，包括壳体、转子、定子、磁钢组和端盖；

所述磁钢组安装在所述转子中心，所述定子固定安装在所述转子上，将所述磁钢组包含在内，所述端盖安装在所述壳体的敞口端，与所述壳体围成密闭的空腔，所述定子通过所述转子安装在所述空腔内，所述转子的穿出端伸出所述壳体。

2.根据权利要求1所述的无刷电机，其特征在于，所述无刷电机还包括第一轴承；

所述第一轴承安装在所述转子的另一端，所述第一轴承安装在所述端盖上。

3.根据权利要求2所述的无刷电机，其特征在于，所述无刷电机还包括盖板；

所述盖板安装在所述端盖上，将所述第一轴承密封在内。

4.根据权利要求1所述的无刷电机，其特征在于，所述定子上设置有多个贯穿槽，多个所述贯穿槽沿所述定子轴向方向均匀设置。

5.根据权利要求1所述的无刷电机，其特征在于，所述定子与所述壳体间采用过盈方式组合安装。

6.一种包含权利要求1至5任一项所述无刷电机的舵机机构，其特征在于，还包括舵轴、丝杠螺母副、驱动齿轮组、跟踪磁钢和用于检测所述跟踪磁钢转动角度的位置检测组件；

所述驱动齿轮组分别与所述转子的穿出端和所述丝杠螺母副联接，所述舵轴转动安装在舵机上，所述舵轴上设置有拨叉，所述拨叉与所述丝杠螺母副传动联接，所述舵轴在所述丝杠螺母副带动下摆动；

所述位置检测组件安装在所述舵机上，所述位置检测组件与所述丝杠螺母副相邻，所述跟踪磁钢安装在所述丝杠螺母副朝向所述位置检测组件的一端。

7.根据权利要求6所述的舵机机构，其特征在于，所述丝杠螺母副包括传动丝杠和驱动螺母；

所述驱动螺母螺纹式安装在所述传动丝杠上，所述传动丝杠转动式安装在所述舵机上，所述驱动螺母上设置有驱动杆，所述驱动杆为两个，两个所述驱动杆对称安装在所述驱动螺母两侧，所述拨叉为两个，两个所述拨叉平行设置，所述拨叉朝向所述驱动螺母的一侧设置有条状孔，所述驱动杆位于所述条状孔内。

8.根据权利要求7所述的舵机机构，其特征在于，所述丝杠螺母副还包括第二轴承；

所述第二轴承为两个，两个所述第二轴承安装在所述传动丝杠的两端，所述传动丝杠通过所述第二轴承安装在所述舵机上。

9.根据权利要求7所述的舵机机构，其特征在于，所述驱动齿轮组包括电机齿轮、传动齿轮和丝杠齿轮；

所述电机齿轮安装在所述转子的穿出端，所述丝杠齿轮安装在所述传动丝杠远离所述位置检测组件的一端，所述传动齿轮安装在所述舵机上，所述电机齿轮和所述丝杠齿轮通过所述传动齿轮传动联接。

10.根据权利要求7所述的舵机机构，其特征在于，所述舵机机构还包括第三轴承；

所述第三轴承为两个，两个所述第三轴承安装在所述舵轴的两端，所述舵轴通过所述第三轴承安装在所述舵机上，所述舵轴的中轴线与所述传动丝杠的中轴线垂直。

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