專利名稱：小型數(shù)字伺服機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種伺服機，尤其是一種基于電磁傳感技術的采用無刷電機的金屬中蓋的小型伺服機，具體地說是一種小型數(shù)字伺服機。
背景技術：
眾所周知，伺服機是一種位置伺服的驅動器。它接收一定的控制信號，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)。伺服機作為運動方向的控制部件，最早出現(xiàn)在航空模型領域。伺服機是用來控制舵面的伺服電機。伺服機本質上是可定位的電機，當接受到一個位置指令，就會運動并定位于該指定位置。之后，隨著科學技術的不斷發(fā)展，伺服的應用越來越廣泛。伺服機已經(jīng)不僅僅運用于遙控電子模型中，并在工業(yè)自動化、機器人、網(wǎng)絡攝象機和精密醫(yī)療器材中得到了完美的應用，即凡是需要操作性動作時都可以考慮使用伺服機來實現(xiàn)功能。由于伺服機是電機和減速機構及控制機構的結合體，因此現(xiàn)有的伺服機存在的精度低、使用壽命短、抗干擾性差，不能適應長時間高溫、強磁場條件下工作的需要。
發(fā)明內容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有的電位器式伺服機存在的精度低、壽命短以及現(xiàn)有的無核心電機使用壽命短、電流大的問題，設計一種基于電磁傳感技術的非接觸、長壽命， 可適應于高溫、強磁場條件下的采用無刷電機和金屬中蓋的小型數(shù)字伺服機。本實用新型的技術方案是一種小型數(shù)字伺服機，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303，無刷電機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303固定在鋁合金金屬中蓋20上，作為動力源的無刷電機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303的上端安裝有電機齒輪105，所述的電路板304上安裝有磁感應電路302，該磁感應電路302與電路板304及無刷電機303相互之間電氣相連，在磁感應電路302的上方安裝有磁柱300，磁柱300與驅動軸301相連，驅動軸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。所述的驅動軸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固定在驅動軸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上的二級齒輪軸上。本實用新型的有益效果本實用新型的伺服機與傳統(tǒng)的電位器式伺服機相比具有1、線性度好；2、不存在阻值變化的；3、由于采用非接觸式結構，不存在磨損問題， 因此使用壽命可大大延長；4、裝配后可能通過軟件設置進行回中偏差修正；5、它可以對 360°范圍內的角度進行精確的測量，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°角度范圍的應用。6、使用范圍廣，本實用新型可用于遙控電子模型、機器人技術、閥門控制裝置、無接觸式旋轉位置檢測、汽車工業(yè)中的節(jié)流閥位置傳感器、油門/剎車踏板位置檢測及頭燈位置控制等等。7、該伺服機可在高溫條件下正常工作，傳統(tǒng)伺服機的工作環(huán)境溫度為-10° C至+ 40° C，當溫度超過40° C時，由于材料和結構特性，中蓋會很快變形軟化，采用了鋁合金金屬中蓋，由于熔點高，材料在150° C內不容易變形，因此可將工作環(huán)境提高到-40° C至+ 125° C，大大拓展了其應用范圍。8、該伺服機由于采用了鋁合金金屬中蓋，因此能快速將無刷電機工作時產(chǎn)生的熱量散發(fā)，因此極大的提高了伺服機的心臟部件一無刷電機的使用壽命，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，因此該伺服機可用在電磁場較強的地方，如高空的無人偵察機，拓展了伺服機的應用領域。本實用新型的伺服機與傳統(tǒng)的無核心電機式伺服機相比具有1、超強的使用壽命。由于無刷電機采用的非接觸式結構，不存在磨損，使用壽命比無核心式電機大大延長，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構，轉子轉動時電流極小，降低了對能源的需求，真正的實現(xiàn)了節(jié)能。

圖1是本實用新型的立體分解結構示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。如圖1所示。一種小型數(shù)字伺服機，它基于電磁傳感技術，采用了無刷電機和金屬中蓋，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整體，無刷電機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相同的電路板通過修改相應的電容電阻等電子元器件加以實現(xiàn)，無刷電機303固定在鋁合金金屬中蓋20上，作為動力源的無刷電機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齒輪105，所述的電路板304上安裝有磁感應電路302，該磁感應電路302與電路板304及無刷電機303相互之間電氣相連，在磁感應電路302的上方安裝有磁柱300 (—般采用永久磁鐵)，磁柱300與驅動軸301相連，驅動軸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帶動驅動軸301轉動的同時帶動磁柱300轉動，從而使感應電路302中磁場的方向發(fā)生變化，其具體的工作原理如下所述，具體實施時為了使驅動軸301同時起到動力作用，可直接將驅動軸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，搖臂可直接與驅動軸301的上端或輸出齒輪101上的雙聯(lián)小齒輪相連，通過驅動軸301或小齒輪106帶動搖臂轉動。所述的齒輪減速裝置1可根據(jù)電機轉速和所述的驅動軸301的速度利用齒輪減速原理，通過合理的降速比配置進行設計。本實施的齒輪減速裝置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固定在驅動軸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上的二級齒輪軸上。具體實施時，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，本實用新型的伺服機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的兩相對端略有削尖，其中上蓋10的四角處設有安裝孔，中蓋20的四角處設有貫通的安裝孔，下蓋30同樣于的四角處設有安裝孔，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的空間內組裝有齒輪減速裝置1。在中蓋20和下蓋30的空間內組裝有磁鐵300、起到連接作用的圓柱形驅動軸301、感應電路302、無刷電機303和線路板304。本實用新型的工作過程大致如下當外部信號(既可以是lOOOPsjOOOPs的PWM信號也可以是SOOPs-lOOOPs的PWM
信號)通過信號線向電路板304傳輸信號后，電路板304接收到信號后計算出信號所需要轉到的角度后向無刷電機303輸入信號，信號直接輸入到內置于無刷電機體內的控制芯片中，由控制芯片實現(xiàn)無刷電機303的驅動，通過齒輪減速裝置1帶動輸出齒輪101運動，輸出齒輪101通過驅動軸301帶動其下端的磁柱300運動，產(chǎn)生磁場的變化，磁柱正下方的磁感應電路302通過磁場的變化進行檢測，通過磁感應電路302的數(shù)字輸出可以準確的測量驅動軸301轉動的相對增量(進而得到舵板的轉動增量)，然后將信號反饋到電路板302 中進入處理后控制整個伺服機的運動，使其能夠精確旋轉到預定方向(或位置)。同時配合單片機計時，伺服機可以自己測量自己的角速度，便于自我檢驗，同時也可對單片機進行編程，進而滿足不同用戶的需求。本實用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術相同或可采用現(xiàn)有技術加以實現(xiàn)。
權利要求1.一種小型數(shù)字伺服機，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(303 )，無刷電機(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(303)固定在鋁合金金屬中蓋(20)上，作為動力源的無刷電機(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(303)的上端安裝有電機齒輪(105)，所述的電路板(304)上安裝有磁感應電路(302)， 該磁感應電路(302)與電路板(304)及無刷電機(303)相互之間電氣相連，在磁感應電路 (302)的上方安裝有磁柱(300)，磁柱(300)與驅動軸(301)相連，驅動軸(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)權利要求1所述的小型數(shù)字伺服機，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)權利要求1所述的小型數(shù)字伺服機，其特征是所述的驅動軸(301)的上端伸入上蓋(10)上的通孔中。
4.根據(jù)權利要求1所述的小型數(shù)字伺服機，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)固定在驅動軸(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)上的二級齒輪軸上。
專利摘要一種小型數(shù)字伺服機，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(303)，其特征是所述的電路板(304)上安裝有磁感應電路(302)，該磁感應電路(302)與電路板(304)及無刷電機(303)相互之間電氣相連，在磁感應電路(302)的上方安裝有磁柱(300)，磁柱(300)與驅動軸(301)相連，驅動軸(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。本實用新型具有工作可靠、動作靈敏度高，線性度好、耐溫性高、壽命長的優(yōu)點。
文檔編號H02K11/00GK201994775SQ20112005747
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月7日 優(yōu)先權日2011年3月7日
發(fā)明者池浚 申請人:南京龍?zhí)┖娇针娮涌萍加邢薰?br>