專利名稱：小型數(shù)字伺服機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種伺服機(jī)，尤其是一種基于電磁傳感技術(shù)的采用無刷電機(jī)的金屬中蓋的小型伺服機(jī)，具體地說是一種小型數(shù)字伺服機(jī)。
背景技術(shù)：
眾所周知，伺服機(jī)是一種位置伺服的驅(qū)動(dòng)器。它接收一定的控制信號(hào)，然后輸出精確的控制位移角度，適用于那些需要角度，方向不斷變化并能夠保持的控制系統(tǒng)。伺服機(jī)作為運(yùn)動(dòng)方向的控制部件，最早出現(xiàn)在航空模型領(lǐng)域。伺服機(jī)是用來控制舵面的伺服電機(jī)。伺服機(jī)本質(zhì)上是可定位的電機(jī)，當(dāng)接受到一個(gè)位置指令，就會(huì)運(yùn)動(dòng)并定位于該指定位置。之后，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，伺服的應(yīng)用越來越廣泛。伺服機(jī)已經(jīng)不僅僅運(yùn)用于遙控電子模型中，并在工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人、網(wǎng)絡(luò)攝象機(jī)和精密醫(yī)療器材中得到了完美的應(yīng)用，即凡是需要操作性動(dòng)作時(shí)都可以考慮使用伺服機(jī)來實(shí)現(xiàn)功能。由于伺服機(jī)是電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)及控制機(jī)構(gòu)的結(jié)合體，因此現(xiàn)有的伺服機(jī)存在的精度低、使用壽命短、抗干擾性差，不能適應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間高溫、強(qiáng)磁場(chǎng)條件下工作的需要。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有的電位器式伺服機(jī)存在的精度低、壽命短以及現(xiàn)有的無核心電機(jī)使用壽命短、電流大的問題，設(shè)計(jì)一種基于電磁傳感技術(shù)的非接觸、長(zhǎng)壽命， 可適應(yīng)于高溫、強(qiáng)磁場(chǎng)條件下的采用無刷電機(jī)和金屬中蓋的小型數(shù)字伺服機(jī)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種小型數(shù)字伺服機(jī)，其特征是它包括上蓋10、鋁合金金屬中蓋20、下蓋30、電路板304和無刷電機(jī)303，無刷電機(jī)303和電路板304位于下蓋30和鋁合金金屬中蓋20組成的空間中，無刷電機(jī)303固定在鋁合金金屬中蓋20上，作為動(dòng)力源的無刷電機(jī)303的輸出端伸入由上蓋10和鋁合金金屬中蓋20組成的空間中，在無刷電機(jī)303的上端安裝有電機(jī)齒輪105，所述的電路板304上安裝有磁感應(yīng)電路302，該磁感應(yīng)電路302與電路板304及無刷電機(jī)303相互之間電氣相連，在磁感應(yīng)電路302的上方安裝有磁柱300，磁柱300與驅(qū)動(dòng)軸301相連，驅(qū)動(dòng)軸301上安裝有作為齒輪減速裝置1輸出的輸出齒輪101，齒輪減速裝置1的輸入齒輪與電機(jī)齒輪105相嚙合，該齒輪減速裝置1位于上蓋10和鋁合金金屬中蓋 20組成的空間中。所述的輸出齒輪101為雙聯(lián)齒輪，其上部的小齒輪伸入上蓋10上的通孔中。所述的驅(qū)動(dòng)軸301的上端伸入上蓋10上的通孔中。所述的齒輪減速裝置1由第一雙聯(lián)變速齒輪102、第二雙聯(lián)變速齒輪103、和第三雙聯(lián)變速齒輪104和輸出齒輪101組成，第一雙聯(lián)變速齒輪102中的大齒輪與電機(jī)齒輪105 相嚙合，第一雙聯(lián)變速齒輪102中的小齒輪與第二雙聯(lián)變速齒輪103中的大齒輪相嚙合，第二雙聯(lián)變速齒輪103中的小齒輪與第三雙聯(lián)變速齒輪104中的大齒輪相嚙合，第三雙聯(lián)變速齒輪104中的小齒輪與輸出齒輪101相嚙合，輸出齒輪101固定在驅(qū)動(dòng)軸301位于上蓋10和鋁合金金屬中蓋20的一端上，第三雙聯(lián)變速齒輪104和第一雙聯(lián)變速齒輪102間隔套裝在一端固定在鋁合金金屬中蓋20上的一級(jí)齒輪軸上，第三雙聯(lián)變速齒輪104在上，第一雙聯(lián)變速齒輪102在下，第二雙聯(lián)變速齒輪103則套裝在一端固定在鋁合金金屬中蓋20上的二級(jí)齒輪軸上。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型的伺服機(jī)與傳統(tǒng)的電位器式伺服機(jī)相比具有1、線性度好；2、不存在阻值變化的；3、由于采用非接觸式結(jié)構(gòu)，不存在磨損問題， 因此使用壽命可大大延長(zhǎng)；4、裝配后可能通過軟件設(shè)置進(jìn)行回中偏差修正；5、它可以對(duì) 360°范圍內(nèi)的角度進(jìn)行精確的測(cè)量，并且能夠通過外部電路和特有的程序控制，來滿足不同的要求。此產(chǎn)品十分適合于從幾度至一整圈360°角度范圍的應(yīng)用。6、使用范圍廣，本實(shí)用新型可用于遙控電子模型、機(jī)器人技術(shù)、閥門控制裝置、無接觸式旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)、汽車工業(yè)中的節(jié)流閥位置傳感器、油門/剎車踏板位置檢測(cè)及頭燈位置控制等等。7、該伺服機(jī)可在高溫條件下正常工作，傳統(tǒng)伺服機(jī)的工作環(huán)境溫度為-10° C至+ 40° C，當(dāng)溫度超過40° C時(shí)，由于材料和結(jié)構(gòu)特性，中蓋會(huì)很快變形軟化，采用了鋁合金金屬中蓋，由于熔點(diǎn)高，材料在150° C內(nèi)不容易變形，因此可將工作環(huán)境提高到-40° C至+ 125° C，大大拓展了其應(yīng)用范圍。8、該伺服機(jī)由于采用了鋁合金金屬中蓋，因此能快速將無刷電機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的熱量散發(fā)，因此極大的提高了伺服機(jī)的心臟部件一無刷電機(jī)的使用壽命，降低了能源損耗，起到節(jié)能減排的功效。9、該伺服機(jī)由于采用了鋁合金金屬中蓋，起到了屏蔽罩的作用，可以有效的抵抗外界的各類電磁干擾，提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性，因此該伺服機(jī)可用在電磁場(chǎng)較強(qiáng)的地方，如高空的無人偵察機(jī)，拓展了伺服機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。本實(shí)用新型的伺服機(jī)與傳統(tǒng)的無核心電機(jī)式伺服機(jī)相比具有1、超強(qiáng)的使用壽命。由于無刷電機(jī)采用的非接觸式結(jié)構(gòu)，不存在磨損，使用壽命比無核心式電機(jī)大大延長(zhǎng)，節(jié)省了能源的損耗；2、超低的工作電流。由于采用的是非接觸式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流極小，降低了對(duì)能源的需求，真正的實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。

圖1是本實(shí)用新型的立體分解結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。如圖1所示。一種小型數(shù)字伺服機(jī)，它基于電磁傳感技術(shù)，采用了無刷電機(jī)和金屬中蓋，如圖1 所示，它包括上蓋10、鋁合金金屬中蓋20、下蓋30、電路板304和無刷電機(jī)303，上蓋10、鋁合金金屬中蓋20和下蓋30通過連接螺釘或螺栓連接成一個(gè)整體，無刷電機(jī)303和電路板 304固定在下蓋30和鋁合金金屬中蓋20組成的空間中，電路板304可采用與常見的伺服機(jī)相同的電路板通過修改相應(yīng)的電容電阻等電子元器件加以實(shí)現(xiàn)，無刷電機(jī)303固定在鋁合金金屬中蓋20上，作為動(dòng)力源的無刷電機(jī)303的輸出端伸入由上蓋10和鋁合金金屬中蓋 20組成的空間中并安裝有電機(jī)齒輪105，所述的電路板304上安裝有磁感應(yīng)電路302，該磁感應(yīng)電路302與電路板304及無刷電機(jī)303相互之間電氣相連，在磁感應(yīng)電路302的上方安裝有磁柱300 (—般采用永久磁鐵)，磁柱300與驅(qū)動(dòng)軸301相連，驅(qū)動(dòng)軸301上穿過鋁合金金屬中蓋20后伸入鋁合金金屬中蓋20和上蓋10組成的空間中，其上端安裝有作為齒輪減速裝置1輸出的輸出齒輪101 (可采用雙聯(lián)齒輪)，輸出齒輪101帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸301轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)磁柱300轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使感應(yīng)電路302中磁場(chǎng)的方向發(fā)生變化，其具體的工作原理如下所述，具體實(shí)施時(shí)為了使驅(qū)動(dòng)軸301同時(shí)起到動(dòng)力作用，可直接將驅(qū)動(dòng)軸301的上端伸入上蓋10上的通孔中，也可將與輸出齒輪101雙聯(lián)的小齒輪106伸入上蓋10上通孔中，搖臂可直接與驅(qū)動(dòng)軸301的上端或輸出齒輪101上的雙聯(lián)小齒輪相連，通過驅(qū)動(dòng)軸301或小齒輪106帶動(dòng)搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)。所述的齒輪減速裝置1可根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速和所述的驅(qū)動(dòng)軸301的速度利用齒輪減速原理，通過合理的降速比配置進(jìn)行設(shè)計(jì)。本實(shí)施的齒輪減速裝置1由第一雙聯(lián)變速齒輪102、第二雙聯(lián)變速齒輪103、和第三雙聯(lián)變速齒輪104和輸出齒輪101組成，第一雙聯(lián)變速齒輪102中的大齒輪與電機(jī)齒輪105相嚙合，第一雙聯(lián)變速齒輪102中的小齒輪與第二雙聯(lián)變速齒輪103中的大齒輪相嚙合，第二雙聯(lián)變速齒輪103中的小齒輪與第三雙聯(lián)變速齒輪104中的大齒輪相嚙合，第三雙聯(lián)變速齒輪104中的小齒輪與輸出齒輪101 相嚙合，輸出齒輪101固定在驅(qū)動(dòng)軸301位于上蓋10和鋁合金金屬中蓋20的一端上，第三雙聯(lián)變速齒輪104和第一雙聯(lián)變速齒輪102間隔套裝在一端固定在鋁合金金屬中蓋20上的一級(jí)齒輪軸上，第三雙聯(lián)變速齒輪104在上，第一雙聯(lián)變速齒輪102在下，第二雙聯(lián)變速齒輪103則套裝在一端固定在鋁合金金屬中蓋20上的二級(jí)齒輪軸上。具體實(shí)施時(shí)，上蓋和下蓋可采用ABS、POM、PAB等材料制造，中蓋采用鋁合金金屬材料制造，各級(jí)齒輪可選用銅鋁合金或POM等材料制成。詳述如下如圖1，本實(shí)用新型的伺服機(jī)主體自上而下包括上蓋10，鋁合金金屬中蓋20，下蓋 30，中蓋呈矩形箱體狀，上蓋10和下蓋30的兩相對(duì)端略有削尖，其中上蓋10的四角處設(shè)有安裝孔，中蓋20的四角處設(shè)有貫通的安裝孔，下蓋30同樣于的四角處設(shè)有安裝孔，螺絲自下而上的貫穿下蓋、中蓋和下蓋，從而將下蓋、中蓋和上蓋組合連接在一起。在上蓋10和中蓋20的空間內(nèi)組裝有齒輪減速裝置1。在中蓋20和下蓋30的空間內(nèi)組裝有磁鐵300、起到連接作用的圓柱形驅(qū)動(dòng)軸301、感應(yīng)電路302、無刷電機(jī)303和線路板304。本實(shí)用新型的工作過程大致如下當(dāng)外部信號(hào)(既可以是lOOOPsjOOOPs的PWM信號(hào)也可以是SOOPs-lOOOPs的PWM
信號(hào))通過信號(hào)線向電路板304傳輸信號(hào)后，電路板304接收到信號(hào)后計(jì)算出信號(hào)所需要轉(zhuǎn)到的角度后向無刷電機(jī)303輸入信號(hào)，信號(hào)直接輸入到內(nèi)置于無刷電機(jī)體內(nèi)的控制芯片中，由控制芯片實(shí)現(xiàn)無刷電機(jī)303的驅(qū)動(dòng)，通過齒輪減速裝置1帶動(dòng)輸出齒輪101運(yùn)動(dòng)，輸出齒輪101通過驅(qū)動(dòng)軸301帶動(dòng)其下端的磁柱300運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生磁場(chǎng)的變化，磁柱正下方的磁感應(yīng)電路302通過磁場(chǎng)的變化進(jìn)行檢測(cè)，通過磁感應(yīng)電路302的數(shù)字輸出可以準(zhǔn)確的測(cè)量驅(qū)動(dòng)軸301轉(zhuǎn)動(dòng)的相對(duì)增量(進(jìn)而得到舵板的轉(zhuǎn)動(dòng)增量)，然后將信號(hào)反饋到電路板302 中進(jìn)入處理后控制整個(gè)伺服機(jī)的運(yùn)動(dòng)，使其能夠精確旋轉(zhuǎn)到預(yù)定方向(或位置)。同時(shí)配合單片機(jī)計(jì)時(shí)，伺服機(jī)可以自己測(cè)量自己的角速度，便于自我檢驗(yàn)，同時(shí)也可對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程，進(jìn)而滿足不同用戶的需求。本實(shí)用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種小型數(shù)字伺服機(jī)，其特征是它包括上蓋(10)、鋁合金金屬中蓋(20)、下蓋(30)、 電路板(304 )和無刷電機(jī)(303 )，無刷電機(jī)(303 )和電路板(304 )位于下蓋(30 )和鋁合金金屬中蓋(20)組成的空間中，無刷電機(jī)(303)固定在鋁合金金屬中蓋(20)上，作為動(dòng)力源的無刷電機(jī)(303)的輸出端伸入由上蓋(10)和鋁合金金屬中蓋(20)組成的空間中，在無刷電機(jī)(303)的上端安裝有電機(jī)齒輪(105)，所述的電路板(304)上安裝有磁感應(yīng)電路(302)， 該磁感應(yīng)電路(302)與電路板(304)及無刷電機(jī)(303)相互之間電氣相連，在磁感應(yīng)電路 (302)的上方安裝有磁柱(300)，磁柱(300)與驅(qū)動(dòng)軸(301)相連，驅(qū)動(dòng)軸(301)上安裝有作為齒輪減速裝置(1)輸出的輸出齒輪(101)，齒輪減速裝置(1)的輸入齒輪與電機(jī)齒輪 (105)相嚙合，該齒輪減速裝置(1)位于上蓋(10)和鋁合金金屬中蓋(20)組成的空間中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型數(shù)字伺服機(jī)，其特征是所述的輸出齒輪(101)為雙聯(lián)齒輪，其上部的小齒輪伸入上蓋(10)上的通孔中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型數(shù)字伺服機(jī)，其特征是所述的驅(qū)動(dòng)軸(301)的上端伸入上蓋(10)上的通孔中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型數(shù)字伺服機(jī)，其特征是所述的齒輪減速裝置(1)由第一雙聯(lián)變速齒輪(102)、第二雙聯(lián)變速齒輪(103)、和第三雙聯(lián)變速齒輪(104)和輸出齒輪 (101)組成，第一雙聯(lián)變速齒輪(102)中的大齒輪與電機(jī)齒輪(105)相嚙合，第一雙聯(lián)變速齒輪(102)中的小齒輪與第二雙聯(lián)變速齒輪(103)中的大齒輪相嚙合，第二雙聯(lián)變速齒輪 (103)中的小齒輪與第三雙聯(lián)變速齒輪(104)中的大齒輪相嚙合，第三雙聯(lián)變速齒輪(104) 中的小齒輪與輸出齒輪(101)相嚙合，輸出齒輪(101)固定在驅(qū)動(dòng)軸(301)位于上蓋(10) 和鋁合金金屬中蓋(20)的一端上，第三雙聯(lián)變速齒輪(104)和第一雙聯(lián)變速齒輪(102)間隔套裝在一端固定在鋁合金金屬中蓋(20)上的一級(jí)齒輪軸上，第三雙聯(lián)變速齒輪(104)在上，第一雙聯(lián)變速齒輪(102)在下，第二雙聯(lián)變速齒輪(103)則套裝在一端固定在鋁合金金屬中蓋(20)上的二級(jí)齒輪軸上。
專利摘要一種小型數(shù)字伺服機(jī)，包括上蓋(10)、鋁合金金屬中蓋(20)、下蓋(30)、電路板(304)和無刷電機(jī)(303)，其特征是所述的電路板(304)上安裝有磁感應(yīng)電路(302)，該磁感應(yīng)電路(302)與電路板(304)及無刷電機(jī)(303)相互之間電氣相連，在磁感應(yīng)電路(302)的上方安裝有磁柱(300)，磁柱(300)與驅(qū)動(dòng)軸(301)相連，驅(qū)動(dòng)軸(301)上安裝有作為齒輪減速裝置(1)輸出的輸出齒輪(101)，齒輪減速裝置(1)的輸入齒輪與電機(jī)齒輪(105)相嚙合，該齒輪減速裝置(1)位于上蓋(10)和金屬中蓋(20)組成的空間中。本實(shí)用新型具有工作可靠、動(dòng)作靈敏度高，線性度好、耐溫性高、壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02K11/00GK201994775SQ20112005747
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者池浚 申請(qǐng)人:南京龍?zhí)┖娇针娮涌萍加邢薰?br>