本發(fā)明涉及電機(jī)制造及控制領(lǐng)域，特別是涉及一種伺服電機(jī)。

背景技術(shù)：

在微型伺服電機(jī)的應(yīng)用中，需要電機(jī)、編碼器和控制器三個(gè)主要部件，目前，以上三個(gè)主要的部件相互獨(dú)立，單獨(dú)設(shè)置，需要用戶根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行組合匹配，在用戶選型過程中需要調(diào)研多家產(chǎn)品的技術(shù)。

然而，由于各部件之間的裝配要求不同，需要對(duì)某些部件進(jìn)行二次加工，并且，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的控制器，能實(shí)現(xiàn)的功能有限，無法滿足所有用戶的特殊的控制需求，導(dǎo)致用戶要實(shí)現(xiàn)特定的控制功能時(shí)，需要在控制器的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，對(duì)于技術(shù)人員的專業(yè)知識(shí)要求較高，并且二次開發(fā)成本高，適用性差。

同時(shí)，目前對(duì)于微型伺服電機(jī)的使用中，由于各部件單獨(dú)設(shè)置，占用的空間較大，并且，控制器對(duì)于電機(jī)運(yùn)作信息的獲取精度較差。

因此，如何提高伺服電機(jī)的可靠性和適用性，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種伺服電機(jī)，該伺服電機(jī)通過集成式設(shè)計(jì)，提高集成度，減小了體積，并且快速獲取電機(jī)的運(yùn)作信息，可以及時(shí)的得到反饋，可以實(shí)現(xiàn)信息的雙向傳輸，控制精度高。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種伺服電機(jī)，包括電機(jī)本體和電機(jī)法蘭，還包括：

防護(hù)殼體，所述防護(hù)殼體與所述電機(jī)法蘭連接；

支撐桿，所述支撐桿可跟隨所述電機(jī)本體的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，所述支撐桿遠(yuǎn)離所述轉(zhuǎn)子的一端安裝有磁頭，并且所述支撐桿安裝有所述磁頭的一端可深入至所述防護(hù)殼體內(nèi)部；

控制器，所述控制器安裝在所述防護(hù)殼體內(nèi)，用于控制所述電機(jī)本體的運(yùn)作參數(shù)；

轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器，用于獲取所述磁頭的轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)信號(hào)，所述轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器與所述控制器連接；

驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器安裝在所述防護(hù)殼體內(nèi)，用于驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)本體運(yùn)轉(zhuǎn)，所述驅(qū)動(dòng)器與所述控制器連接。

優(yōu)選的，所述防護(hù)殼體包括連接板和防護(hù)罩，所述連接板與所述電機(jī)法蘭連接，所述防護(hù)罩與所述連接板可拆卸連接。

優(yōu)選的，所述連接板上開設(shè)有供所述支撐桿插入所述防護(hù)殼體內(nèi)部的通孔。

優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)子的端部設(shè)有螺紋孔，所述支撐桿的一端設(shè)有可與所述螺紋孔配合連接的外螺紋。

優(yōu)選的，所述支撐桿遠(yuǎn)離所述外螺紋的一端開設(shè)有用于安裝所述磁頭的凹槽。

優(yōu)選的，所述電路板上還安裝有通訊模塊，所述通訊模塊用于在所述控制器和終端之間傳輸數(shù)據(jù)，并且所述通訊模塊與所述控制器連接。

優(yōu)選的，還包括用于安裝所述控制器、所述轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器、所述驅(qū)動(dòng)器以及所述通訊模塊的電路板，所述電路板懸置于所述支撐桿安裝有所述磁頭的一端；所述轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器安裝于所述電路板靠近所述磁頭的一面，并與所述磁頭的位置對(duì)應(yīng)。

優(yōu)選的，所述防護(hù)殼體內(nèi)還設(shè)有用于支撐所述電路板的銅柱。

本發(fā)明所提供的伺服電機(jī)，包括電機(jī)本體和電機(jī)法蘭，還包括：防護(hù)殼體，所述防護(hù)殼體與所述電機(jī)法蘭連接；支撐桿，所述支撐桿可跟隨所述電機(jī)本體的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，所述支撐桿遠(yuǎn)離所述轉(zhuǎn)子的一端安裝有磁頭，并且所述支撐桿安裝有所述磁頭的一端可深入至所述防護(hù)殼體內(nèi)部；控制器，所述控制器安裝在所述防護(hù)殼體內(nèi)，用于控制所述電機(jī)本體的運(yùn)作參數(shù)；轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器，用于獲取所述磁頭的轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)信號(hào)，所述轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器與所述控制器連接；驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器安裝在所述防護(hù)殼體內(nèi)，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，所述驅(qū)動(dòng)器與所述控制器連接。該伺服電機(jī)，所述控制器可以控制所述電機(jī)本體的運(yùn)作參數(shù)變化，通過所述驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)本體轉(zhuǎn)動(dòng)，并利用所述轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器和所述磁頭構(gòu)成的編碼器，獲取所述電機(jī)本體的實(shí)時(shí)運(yùn)作情況作為反饋，傳輸給所述控制器，提高所述控制器的控制精度，同時(shí)，該伺服電機(jī)通過將所述控制器、所述驅(qū)動(dòng)器、所述位置傳感器以及所述磁頭集成于所述防護(hù)殼體中，減少了電機(jī)的體積，增加了微型伺服電機(jī)的易用性，降低了各部件的匹配難度，有利于動(dòng)作控制的小型化、精細(xì)化、智能化。

在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述電路板上還安裝有通訊模塊，所述通訊模塊用于在所述控制器和終端之間傳輸數(shù)據(jù)，并且，所述通訊模塊與所述控制器連接。上述設(shè)置，通過所述通訊模塊的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，物理層數(shù)據(jù)的處理等基礎(chǔ)工作，所述通訊模塊通過電路板上的總線實(shí)現(xiàn)與驅(qū)動(dòng)器連接，所述通訊模塊能實(shí)現(xiàn)所述控制器與終端的通信，即實(shí)現(xiàn)電機(jī)本體與終端的通訊連接，在終端軟件中可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)參數(shù)的設(shè)定，工作模式的設(shè)定，同時(shí)可實(shí)時(shí)向電機(jī)本體發(fā)送命令、接收電機(jī)狀態(tài)信息等，智能化程度提高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明所提供的伺服電機(jī)一種具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1-電機(jī)本體、2-電機(jī)法蘭、3-連接板、4-支撐桿、5-磁頭、6-防護(hù)罩、7-轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器、8-電路板、9-銅柱。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的核心是提供一種伺服電機(jī)，該伺服電機(jī)顯著的提高了自身的集成度，體積減小，控制精度高，適用性強(qiáng)。

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明所提供的伺服電機(jī)一種具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

在該實(shí)施方式中，伺服電機(jī)包括電機(jī)本體1和電機(jī)法蘭2，電機(jī)法蘭2安裝在電機(jī)本體1的一端，該電機(jī)還包括防護(hù)殼體、支撐桿4、控制器、轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器7以及驅(qū)動(dòng)器。

其中，防護(hù)殼體與電機(jī)法蘭2連接，支撐桿4可跟隨電機(jī)本體1的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，支撐桿4遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子的一端安裝有磁頭5，并且支撐桿4安裝有磁頭5的一端可深入至防護(hù)殼體內(nèi)部，轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器7可以利用磁頭5獲取電機(jī)本體1的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)動(dòng)位置等信息；控制器安裝在防護(hù)殼體內(nèi)，用于控制電機(jī)本體1的運(yùn)作參數(shù)變化；轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器7，用于獲取磁頭5的轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)信號(hào)，轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器7與控制器連接，可以將獲取的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)發(fā)送至控制器；驅(qū)動(dòng)器安裝在防護(hù)殼體內(nèi)，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)本體1運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)器與控制器連接，具體的，控制器通過對(duì)驅(qū)動(dòng)器的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)本體1的轉(zhuǎn)動(dòng)的控制。

具體的，電機(jī)本體1為永磁直流電機(jī)，電機(jī)本體1直徑為40-50mm，長(zhǎng)度90-110mm，磁極對(duì)數(shù)優(yōu)選為4對(duì)極。

進(jìn)一步，轉(zhuǎn)子的端部設(shè)有螺紋孔，支撐桿4的一端設(shè)有可與螺紋孔配合連接的外螺紋，同時(shí)，支撐桿4遠(yuǎn)離外螺紋的一端開設(shè)有用于安裝磁頭5的凹槽。具體的，電機(jī)本體1的轉(zhuǎn)子后端加工M3的螺紋孔，深度為4-6mm，對(duì)應(yīng)的支撐桿4的直徑為3-5mm，支撐桿4的一端加工成M3的外螺紋，外螺紋的長(zhǎng)度為2-4mm，通過支撐桿4上的外螺紋和轉(zhuǎn)子上的螺紋孔，實(shí)現(xiàn)支撐桿4與電機(jī)轉(zhuǎn)子的連接。支撐桿4的另一端的端面加工直徑為2.0-2.2mm的圓形凹槽，即盲孔，深度1.5-2.5mm，磁頭5為圓柱形，直徑2.0-2.2mmmm，高度1.5-2.5mm。將磁頭5粘接于上述凹槽中，實(shí)現(xiàn)磁頭5與支撐桿4的連接。

這里需要說明的是，轉(zhuǎn)子中螺紋孔的加工深度、直徑以及支撐桿4上外螺紋的直徑和深度，以及磁頭5的尺寸等，應(yīng)當(dāng)根據(jù)需要設(shè)定，并不局限于本實(shí)施例所給出的結(jié)構(gòu)和尺寸。

同時(shí)，轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器7的數(shù)據(jù)處理器，即控制器，采用專用SOC系統(tǒng)，本例中使用AS5040實(shí)現(xiàn)，該控制器的位置分辨率為10bit，通過SPI總線實(shí)現(xiàn)與驅(qū)動(dòng)器的連接，以便控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。具體的，轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器7能實(shí)時(shí)探測(cè)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置，轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器7的輸出信號(hào)為控制器提供必需的反饋信號(hào)，轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器7通過電路板8上的總線與控制器連接。

另外，驅(qū)動(dòng)器由3路全橋電路和控制器構(gòu)成，全橋電路由6個(gè)MOS管及其驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，控制器由GD32F103C8T6芯片實(shí)現(xiàn)。GD32F103C8T6芯片利用PWM控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)6個(gè)MOS管的控制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)各相電流電壓的控制，同時(shí)控制器接收轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器7的輸出，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置、轉(zhuǎn)子速度的檢測(cè)。

該伺服電機(jī)，控制器可以控制電機(jī)本體1的運(yùn)作參數(shù)，通過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并利用轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器7和磁頭5構(gòu)成的編碼器，獲取電機(jī)本體1的實(shí)時(shí)運(yùn)作情況作為反饋，傳輸給控制器，提高控制器的控制精度，該伺服電機(jī)通過將控制器、驅(qū)動(dòng)器、位置傳感器以及磁頭5集成于防護(hù)殼體中，減少了電機(jī)的體積，增加了微型伺服電機(jī)的易用性，降低了各部件的匹配難度，有利于動(dòng)作控制的小型化、精細(xì)化、智能化。

進(jìn)一步，防護(hù)殼體包括連接板3和防護(hù)罩6，連接板3與電機(jī)法蘭2連接，具體可以采用螺栓連接，防護(hù)罩6與連接板3可拆卸連接，同樣可以采用螺栓連接。同時(shí)，連接板3上開設(shè)有供支撐桿4插入防護(hù)殼體內(nèi)部的通孔，通孔的直徑可以略大于支撐桿4的直徑。

在上述各實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，電路板8上還安裝有通訊模塊，通訊模塊用于在控制器和終端之間傳輸數(shù)據(jù)，并且，通訊模塊與控制器連接。

上述設(shè)置，通過通訊模塊的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，物理層數(shù)據(jù)的處理等基礎(chǔ)工作，通訊模塊通過電路板8上的總線實(shí)現(xiàn)與驅(qū)動(dòng)器連接，通訊模塊能實(shí)現(xiàn)控制器與終端的通信，即實(shí)現(xiàn)電機(jī)本體1與終端的通訊連接，在終端軟件中可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)參數(shù)的設(shè)定，工作模式的設(shè)定，同時(shí)可實(shí)時(shí)向電機(jī)本體1發(fā)送命令、接收電機(jī)狀態(tài)信息等，智能化程度提高。

具體的，通訊模塊由RS232電路實(shí)現(xiàn)，通過該電路實(shí)現(xiàn)將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平，實(shí)現(xiàn)器件為MAX3232。

在上述各實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，還包括用于安裝控制器、轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器7、驅(qū)動(dòng)器以及通訊模塊的電路板8，電路板8懸置于支撐桿4安裝有磁頭5的一端；轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器7安裝于電路板8靠近磁頭5的一面，并與磁頭5的位置對(duì)應(yīng)。

優(yōu)選的，防護(hù)殼體內(nèi)還設(shè)有用于支撐電路板8的銅柱9。

這里需要說明的是，為了盡可能的降低該伺服電機(jī)的體積，即盡可能的降低防護(hù)殼體的體積，應(yīng)當(dāng)在滿足電路板上各器件和插接件安裝空間允許的條件下，盡可能的縮小銅柱9的高度，即減小電路板8與電機(jī)本體1之間的距離，實(shí)現(xiàn)微型化組合。

上述電路板8的設(shè)置，轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器7的信號(hào)處理器，即控制器與驅(qū)動(dòng)控制器及通訊模塊集成在一塊電路板8上，電路板8通過銅柱9固定在連接板3上，可以方便安裝，結(jié)構(gòu)更加緊湊。同時(shí)，電路板8上還安裝有插接件，用于各器件之間的連接，例如，電機(jī)本體1的三相線通過軟導(dǎo)線及接插件實(shí)現(xiàn)與驅(qū)動(dòng)器的連接。

本實(shí)施例所提供的伺服電機(jī)，由永磁直流電機(jī)、轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器7、驅(qū)動(dòng)器、控制器及通信模塊構(gòu)成。其中，永磁直流電機(jī)由線圈定子和永磁轉(zhuǎn)子構(gòu)成；轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器7與磁頭5和信號(hào)處理器配合；控制器由功率器件、微控制器構(gòu)成；通訊系統(tǒng)由RS232電路或RS485或CAN總線實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器7的磁頭5通過支撐桿4與電機(jī)本體1的轉(zhuǎn)子連接，轉(zhuǎn)子位置探測(cè)器7的信號(hào)處理器與驅(qū)動(dòng)器和控制器及通訊模塊集成在一塊電路板8上，電路板8通過銅柱9固定在防護(hù)殼體內(nèi)。

具體的，在裝配該伺服電機(jī)時(shí)，應(yīng)當(dāng)先將支撐桿4安裝在轉(zhuǎn)子的螺紋孔中，然后將連接板3固定在電機(jī)法蘭2上，后續(xù)銅柱9固定在連接板3上，然后將安裝好各器件的電路板8架設(shè)在銅柱9上，最后將防護(hù)罩6固定在連接板3上。

本發(fā)明所提供的伺服電機(jī)，顯著提高了集成度，減小了體積，且智能化程度提高，在上位機(jī)軟件，即終端的控制下，可實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的伺服電機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。