CN109617325A - 舵机 - Google Patents

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Abstract

本发明属于舵机技术领域，涉及一种舵机。无刷舵机中的电机在运行中需要实时检测电机转轴的角度位置，采用非接触的检测方式，把电机的位置检测装置进行分离，第一被检测件与电机转轴装配在一起，第一检测单元放置在电控板上，第一被检测件与第一检测单元间隔一定距离，以检测转轴的旋转角度。简化了电机的设计和装配，电机不需要安装电路板，减少了电机的出线数量，因此同等条件下，电机体积变小，使得舵机体积更加紧凑，保证了工作可靠性。电机内部没有位置检测单元，电机的散热性能提升，利于提升电机工作效率。

Description

舵机
技术领域
本发明属于舵机技术领域，更具体地说，是涉及一种舵机。
背景技术
舵机一般包含电机、电控、位置传感器、传动机构等部件。位置传感器用来实时检测舵机的输出位置，舵机根据当前的旋转位置来闭环控制舵机。对有刷电机来说，驱动电机的过程中，不用关心电机的实时位置；但是对无刷电机来说，电机的位置需要实时检测，才能正确进行电机控制。电机的位置检测装置一般放在电机内部，此位置检测装置一般采用光电编码器或者磁编码器。不论哪种检测方法，都需要增大电机体积，造成电机的体积变大，降低电机的功率密度，同时影响散热。
发明内容
本发明的目的在于提供一种舵机，以解决现有电机的位置检测装置放在电机内部引起电机体积大、影响散热的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种舵机，包括具有转轴的电机、与所述转轴相隔设置的输出轴、用于将所述电机的动力传递至所述输出轴的传动机构、固定于所述转轴的其中一端的第一被检测件、与所述电机电连接的电控板、以及安装于所述电控板且用于与所述第一被检测件配合以检测所述转轴的旋转角度的第一检测单元，所述第一被检测件与所述第一检测单元相隔设置。
进一步地，所述转轴贯通于所述电机的上端面与下端面，所述传动机构设于所述转轴的上端与所述转轴之间，所述第一被检测件固定于所述转轴的下端。
进一步地，所述第一被检测件为磁石，所述第一检测单元为用于检测所述第一被检测件的磁场变化的磁编码芯片，所述第一被检测件的轴心与所述第一检测单元的中心相对齐。
进一步地，所述输出轴远离于所述传动机构的一端固定有第二被检测件，所述电控板安装有用于与所述第二被检测件配合以检测所述输出轴的旋转角度的第二检测单元，所述第二检测单元与所述第二被检测件相隔设置，所述第一检测单元与所述第二检测单元相隔设置。
进一步地，所述第二被检测件为磁石，所述第二检测单元为用于检测所述第二被检测件的磁场变化的磁编码芯片，所述第二被检测件的轴心与所述第二检测单元的中心相对齐。
进一步地，还包括壳体，所述电机、所述输出轴、所述传动机构与所述电控板均安装于所述壳体。
进一步地，所述壳体包括下壳、安装于所述下壳的中壳、及安装于所述中壳的上壳，所述传动机构与所述电机位于所述中壳内，所述电控板位于所述中壳与所述下壳之间，所述上壳具有供所述输出轴穿过的过孔，所述输出轴穿设于所述过孔。
进一步地，所述中壳具有用于容纳所述电机的凹槽。
进一步地，所述输出轴远离于所述电控板的一端同轴连接有舵盘。
进一步地，所述电控板设有控制器、电机驱动器与电源单元。
本发明相对于现有技术的技术效果是：无刷舵机中的电机在运行中需要实时检测电机转轴的角度位置，采用非接触的检测方式，把电机的位置检测装置进行分离，第一被检测件与电机转轴装配在一起，第一检测单元放置在电控板上，第一被检测件与第一检测单元间隔一定距离，以检测转轴的旋转角度。简化了电机的设计和装配，电机不需要安装电路板，减少了电机的出线数量，因此同等条件下，电机体积变小，使得舵机体积更加紧凑，保证了工作可靠性。电机内部没有位置检测单元，电机的散热性能提升，利于提升电机工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的舵机的剖视图。
具体实施方式
为了使本发明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，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
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。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。
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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1，本发明提供的舵机包括具有转轴11的电机10、与转轴11相隔设置的输出轴20、用于将电机10的动力传递至输出轴20的传动机构30、固定于转轴11的其中一端的第一被检测件41、与电机10电连接的电控板50、以及安装于电控板50且用于与第一被检测件41配合以检测转轴11的旋转角度的第一检测单元42，第一被检测件41与第一检测单元42相隔设置。
无刷舵机中的电机10在运行中需要实时检测电机10转轴11的角度位置，采用非接触的检测方式，把电机10的位置检测装置进行分离，第一被检测件41与电机10转轴11装配在一起，第一检测单元42放置在电控板50上，第一被检测件41与第一检测单元42间隔一定距离，以检测转轴11的旋转角度。简化了电机10的设计和装配，电机10不需要安装电路板，减少了电机10的出线数量，因此同等条件下，电机10体积变小，使得舵机体积更加紧凑，保证了工作可靠性。电机10内部没有位置检测单元，电机10的散热性能提升，利于提升电机10工作效率。
传动机构30为轴系结构，主要为齿轮组，便于布置，并且实现动力的传递。传动机构30具有预定的传动比，实现输出轴20在预定转速范围内的转动输出。传动机构30设于转轴11与输出轴20之间，整体结构紧凑。电机10转轴11的轴线与输出轴20的轴线相互平行设置，该结构便于布置传动机构30，使整体结构紧凑。电控板50与电机10电连接，能控制电机10的输出动力。
进一步地，作为本发明提供的舵机的一种具体实施方式，电机10的转轴11位于电机10正中心，转轴11贯通于电机10的上端面圆心与下端面圆心，传动机构30设于转轴11的上端与转轴11之间，第一被检测件41固定于转轴11的下端。该结构紧凑，便于布置传动机构30与第一被检测件41以及与第一被检测件41相隔设置的电控板50。齿轮组分为4级减速齿轮，作用是降速并增大力矩。转轴11的上端带有马达齿，与齿轮组的一级齿相连，一级齿与二级齿相连，二级齿与三级齿相连，三级齿与四级齿相连，输出轴20与第四级齿轮同轴固定。
进一步地，作为本发明提供的舵机的一种具体实施方式，第一被检测件41为磁石，磁石为圆形，第一检测单元42为用于检测第一被检测件41的磁场变化的磁编码芯片，第一被检测件41的轴心与第一检测单元42的中心相对齐。满足磁编码芯片磁场强度的需求，第一被检测件41与电机10转轴11同步转动，第一检测单元42检测第一被检测件41的磁场变化，进而检测转轴11的旋转角度。第一被检测件与第一检测单元还可以是其他类型的用于检测旋转角度的传感器，如光栅编码器、电感编码器。光栅编码器安装时将码盘固定在电机转轴上，码盘上周向分布有过孔，信号收发装置安装在电控板上。光源与受光元件分布于码盘的两侧。光源的光线经过透镜穿过码盘的过孔，由两个受光元件接收，经过信号处理，实现电机转轴旋转角度的检测。
进一步地，作为本发明提供的舵机的一种具体实施方式，输出轴20远离于传动机构30的一端固定有第二被检测件61，电控板50安装有用于与第二被检测件61配合以检测输出轴20的旋转角度的第二检测单元62，第二检测单元62与第二被检测件61相隔设置，第一检测单元42与第二检测单元62相隔设置。第二检测单元62与第二被检测件61配合以检测输出轴20的旋转角度，整体结构紧凑，占用空间小。
进一步地，作为本发明提供的舵机的一种具体实施方式，第二被检测件61为磁石，磁石为圆形，第二检测单元62为用于检测第二被检测件61的磁场变化的磁编码芯片，第二被检测件61的轴心与第二检测单元62的中心相对齐。满足磁编码芯片磁场强度的需求，第二被检测件61与输出轴20同步转动，第二检测单元62检测第二被检测件61的磁场变化，进而检测输出轴20的旋转角度。类似于第一被检测件与第一检测单元，第二被检测件与第二检测单元还可以是其他类型的用于检测旋转角度的传感器。
进一步地，作为本发明提供的舵机的一种具体实施方式，还包括壳体70，电机10、输出轴20、传动机构30与电控板50均安装于壳体70。壳体70作为电机10、输出轴20、传动机构30与电控板50的载体，便于舵机的装配使用，而且能对它们进行保护。
进一步地，作为本发明提供的舵机的一种具体实施方式，壳体70包括下壳71、安装于下壳71的中壳72、及安装于中壳72的上壳73，传动机构30与电机10位于中壳72内，电控板50位于中壳72与下壳71之间，上壳73具有供输出轴20穿过的过孔，输出轴20穿设于过孔。该结构容易装配，使输出轴20、传动机构30与电控板50装配于壳体70。下壳71、中壳72、上壳73通过紧固件相连接，容易装配。下壳71设有与电控板50电连接的插座51，便于对电控板50供电。
进一步地，作为本发明提供的舵机的一种具体实施方式，中壳72具有用于容纳电机10的凹槽721。该结构便于对电机10定位固定于中壳72。
进一步地，作为本发明提供的舵机的一种具体实施方式，输出轴20远离于电控板50的一端同轴连接有舵盘(图未示)。输出轴20与舵盘之间采用花键连接，容易装配，让动力可靠地传递至舵盘。
进一步地，作为本发明提供的舵机的一种具体实施方式，电控板50设有控制器、电机驱动器与电源单元，以实现预定的功能。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.舵机，其特征在于，包括具有转轴的电机、与所述转轴相隔设置的输出轴、用于将所述电机的动力传递至所述输出轴的传动机构、固定于所述转轴的其中一端的第一被检测件、与所述电机电连接的电控板、以及安装于所述电控板且用于与所述第一被检测件配合以检测所述转轴的旋转角度的第一检测单元，所述第一被检测件与所述第一检测单元相隔设置。
2.如权利要求1所述的舵机，其特征在于，所述转轴贯通于所述电机的上端面与下端面，所述传动机构设于所述转轴的上端与所述转轴之间，所述第一被检测件固定于所述转轴的下端。
3.如权利要求1所述的舵机，其特征在于，所述第一被检测件为磁石，所述第一检测单元为用于检测所述第一被检测件的磁场变化的磁编码芯片，所述第一被检测件的轴心与所述第一检测单元的中心相对齐。
4.如权利要求1所述的舵机，其特征在于，所述输出轴远离于所述传动机构的一端固定有第二被检测件，所述电控板安装有用于与所述第二被检测件配合以检测所述输出轴的旋转角度的第二检测单元，所述第二检测单元与所述第二被检测件相隔设置，所述第一检测单元与所述第二检测单元相隔设置。
5.如权利要求4所述的舵机，其特征在于，所述第二被检测件为磁石，所述第二检测单元为用于检测所述第二被检测件的磁场变化的磁编码芯片，所述第二被检测件的轴心与所述第二检测单元的中心相对齐。
6.如权利要求1至5任一项所述的舵机，其特征在于，还包括壳体，所述电机、所述输出轴、所述传动机构与所述电控板均安装于所述壳体。
7.如权利要求6所述的舵机，其特征在于，所述壳体包括下壳、安装于所述下壳的中壳、及安装于所述中壳的上壳，所述传动机构与所述电机位于所述中壳内，所述电控板位于所述中壳与所述下壳之间，所述上壳具有供所述输出轴穿过的过孔，所述输出轴穿设于所述过孔。
8.如权利要求7所述的舵机，其特征在于，所述中壳具有用于容纳所述电机的凹槽。
9.如权利要求1至5任一项所述的舵机，其特征在于，所述输出轴远离于所述电控板的一端同轴连接有舵盘。
10.如权利要求1至5任一项所述的舵机，其特征在于，所述电控板设有控制器、电机驱动器与电源单元。
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