一种直线式航模舵机制造技术

本发明专利技术提出一种直线式航模舵机，所述舵机包括由矩形体永磁块互相吸引连接组成的永磁体、用于固定以及定位永磁体的磁架、连接磁架以及航模舵面作动机构的滑动轴；所述永磁体侧面N、S极交替分布，永磁体两旁侧对称分布两组驱动线圈；所述驱动线圈以N根供电引线与舵机控制模块相连；所述舵机控制模块与航模遥控接收机相连以接收其输出的PWM信号，并把PWM信号转译为可由N根供电引线通断电状态表示的舵面行程点编码，并按舵面行程点编码控制N根供电引线的通断电状态，使舵机按航模遥控接收机接收的遥控指令运动至所需的行程点处；本发明专利技术响应快、寿命长、结构简单、体积紧凑、可维护性高、更能适应机翼结构特点，能够运用于仿真类航模上。上。上。

【技术实现步骤摘要】
一种直线式航模舵机


[0001]本专利技术涉及航模
，尤其是一种直线式航模舵机。

技术介绍

[0002] 舵机是指操纵飞机舵面（操纵面）转动的一种执行部件，是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。舵机主要是由外壳、电路板、驱动马达、减速器与位置检测元件所构成。其工作原理是由接收机发出讯号给舵机，经由电路板上的 IC驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回讯号，判断是否已经到达定位。位置检测器其实就是可变电阻，当舵机转动时电阻值也会随之改变，藉由检测电阻值便可知转动的角度。
[0003]除通用舵机外，航模上常用的还有丝杆结构的直线舵机，线圈驱动的摆动式电磁舵机。直线舵机是微型舵机，多数集成在微型接收机上，原理是使用一个微型直流电机通过齿轮带动丝杆，继而使丝杆上的滑块前后移动以带动舵面进行偏转。相比通用舵机，该类舵机因为减速比不大，故而能提供的推力相对较小，但其结构更为简单，体积和重量上能控制得更好，因此多用于重量很轻的航模上。而电磁舵机的原理更为简单，主要是控制通电线圈中的电流方向，从而使线圈中的永磁体产生偏转继而带动舵面偏转。与其他两类舵机相比，电磁舵机的质量更轻，体积更小，因此很多微小航模都使用电磁舵机。但电磁舵机的缺点也显而易见，舵机的摇臂或者偏转至最大角度或者不偏转，即舵面的偏转角度不可调，这极大地限制了航模的可操纵性。
[0004]现有舵机中，应用最多的通用舵机如果使用成本较低的塑料齿轮，经常会发生“扫齿”现象。当航模发生意外情况，而使舵机摇臂受到较大的力矩，因为塑料的强度有限，齿轮上的齿被扫断，舵机就无法正常使用。而换成金属齿轮能较好的解决这个问题，但是同时也会带来更高的成本和更大的重量。并且，因为该类舵机体积较大，在航模上安装也需要预留较大的空间，而且连接舵面的拉杆也要考虑安装方向等问题。这些问题使得该型舵机在航模像真机上（外形结构还原现实飞机的航模）的展现效果并不算好。而第二种使用丝杆的直线舵机，除了扫齿几率比较小，其他不足之处也跟第一种类似。电磁舵机的缺点也如前所示，多数情况下都是航模爱好者自制的，并且也仅适用于少数自制的微型航模。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种直线式航模舵机，响应快、寿命长、结构简单、体积紧凑、可维护性高、更能适应机翼结构特点，能够运用于仿真类航模上。
[0006]本专利技术采用以下技术方案。
[0007]一种直线式航模舵机，所述舵机包括由矩形体永磁块互相吸引连接组成的永磁体（1）、用于固定以及定位永磁体的磁架（2）、连接磁架以及航模舵面作动机构的滑动轴（3）；所述永磁体侧面N、S极交替分布，永磁体两旁侧对称分布两组驱动线圈（6）；所述舵机工作时，其驱动线圈（6）以N根供电引线通入方向周期性变化的电流形成
轴向磁场，驱动永磁体带动磁架运动，使磁架的滑动轴（3）以往复直线运动驱动航模舵面进行相应的偏转；所述驱动线圈以N根供电引线与舵机控制模块相连；所述舵机控制模块与航模遥控接收机相连以接收其输出的PWM信号，并把PWM信号转译为可由N根供电引线通断电状态表示的舵面行程点编码，并按舵面行程点编码控制N根供电引线的通断电状态，使舵机按航模遥控接收机接收的遥控指令运动至所需的行程点处。
[0008]舵机控制模块为安装于航模处的单片机；所述航模遥控接收机为安装于航模处的接收机，接收机以无线遥控方式与航模遥控器相连，把航模遥控器发出的遥控指令转译为PWM信号后经输出通道发送给单片机。
[0009]所述舵机工作时，先调用单片机定时器获取接收机各通道输出的PWM信号，单片机通过对PWM信号高电平持续时间进行计算，获取通道PWM信号表述的行程信息，其计算方法为：假设行程中点PWM信号值为b，低点为a，高点为c，舵机在运行中有固定的行进间距，且在航机的整个行进行程中存在数个行程点，设行程点个数为x，则将PWM值分成(c
‑
a)/x个区间，每个行程点与每个小区间对应。
[0010]所述单片机以其处理器接收接收机输出的PWM、S.BUS信号；驱动线圈以四根供电引线与舵机控制模块相连；当航模遥控器控制航模时，单片机获取与航模遥控器摇杆位置对应的PWM信号，并以该PWM信号对应的行程点与原有滑动轴所处的行程点求差值，按移动方向上的顺序，通过四根供电引线给舵机驱动模块发送相应差值个数的状态编码，驱动滑动轴运动到指定位置。
[0011]所述单片机、接收机和舵机在航模处分散安装，形成航模配重结构的组成部分；航模处设置外置电源对舵机控制模块和舵机供电。
[0012]所述永磁体由固定于磁架内的若干块矩形体永磁块沿轴向前后端互相吸引组合而成，矩形体永磁块与轴线平行的两侧面是是磁场强度最强的端面，形成永磁体N、S极交替的磁场分布；磁架内设有用于固定永磁体的永磁体腔；永磁体腔的横向厚度与永磁体相当，前端有用于与滑动轴进行过盈配合安装的柱体，顶侧和底侧有定位滑块。
[0013]所述滑动轴为滑置于衬套（4）内的中空管轴，前端开槽留孔以便连接舵面作动机构；所述衬套安装于舵机前部，为柱形的自润滑结构体，用于对滑动轴其定位和润滑作用。
[0014]所述驱动线圈对称分布于磁架两侧，其槽距与极距相等；驱动线圈分AB两组交替绕制，两侧相对线圈为同组，相对线圈绕制方向相反，保证两侧相对线圈通电时对永磁体两侧产生同样的排斥力或者吸引力；AB两组线圈在舵机工作时分别中通入方向交替变换的直流电，产生相应的直线运动磁场，与永磁体相互作用以推动滑动轴进行直线往复运动。
[0015]所述舵机还包括带有安装定位槽的舵机壳体（5）和用于对磁架固定及定位的底盖（7）；所述舵机壳体（5）前部区域设有衬套的安装槽，安装槽前后设有用于限制衬套（4）轴向移动的挡板，还设有用于限制衬套（4）纵向或横向移动的中间托槽；舵机壳体（5）顶端
内侧开有长度略大于磁架行程的凹槽，凹槽中嵌入磁架（2）滑块，两端内侧留有用于驱动线圈铁芯安装的槽或孔；舵机壳体侧沿处留有用于固定底盖以及将舵机固定于航模上的螺纹孔。
[0016]所述舵机工作时，其驱动线圈以电磁力使永磁铁与磁架的组合体在悬浮状态下移动，以降低工作时的磨损及摩擦力。
[0017]本专利技术基于现有舵机的不足，同时结合真实飞机上舵面的相关控制结构，提出了一种采用开环控制的直线舵机；相比现有舵机，本专利技术省去了齿轮、丝杆等结构，能够直接将电能转化成直线运动的机械能，响应快、寿命长、结构简单、体积紧凑、可维护性高、更能适应机翼结构特点。该型舵机独有的特点，使其能够满足航模爱好者对航模仿真度的要求，具备一定的商业价值。同时，考虑到在机翼，尾翼处狭窄空间对舵机体积的限制，在该舵机结构的基础上提出一种相比传统舵机能更好地利用空间的控制方法。
[0018]本专利技术采用开环控制，直接以多根供电导线的供电状态来形成对驱动线圈的控制，尽可能地减少了控制环节的信号转译和转换，一方面使得设备更为轻量化，另一方面也提升了对航模飞机的控制响度速度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直线式航模舵机，其特征在于：所述舵机包括由矩形体永磁块互相吸引连接组成的永磁体（1）、用于固定以及定位永磁体的磁架（2）、连接磁架以及航模舵面作动机构的滑动轴（3）；所述永磁体侧面N、S极交替分布，永磁体两旁侧对称分布两组驱动线圈（6）；所述舵机工作时，其驱动线圈（6）以N根供电引线通入方向周期性变化的电流形成轴向磁场，驱动永磁体带动磁架运动，使磁架的滑动轴（3）以往复直线运动驱动航模舵面进行相应的偏转；所述驱动线圈以N根供电引线与舵机控制模块相连；所述舵机控制模块与航模遥控接收机相连以接收其输出的PWM信号，并把PWM信号转译为可由N根供电引线通断电状态表示的舵面行程点编码，并按舵面行程点编码控制N根供电引线的通断电状态，使舵机按航模遥控接收机接收的遥控指令运动至所需的行程点处。2.根据权利要求1所述的一种直线式航模舵机，其特征在于：舵机控制模块为安装于航模处的单片机；所述航模遥控接收机为安装于航模处的接收机，接收机以无线遥控方式与航模遥控器相连，把航模遥控器发出的遥控指令转译为PWM信号后经输出通道发送给单片机。3.根据权利要求2所述的一种直线式航模舵机，其特征在于：所述舵机工作时，先调用单片机定时器获取接收机各通道输出的PWM信号，单片机通过对PWM信号高电平持续时间进行计算，获取通道PWM信号表述的行程信息，其计算方法为：假设行程中点PWM信号值为b，低点为a，高点为c，舵机在运行中有固定的行进间距，且在航机的整个行进行程中存在数个行程点，设行程点个数为x，则将PWM值分成(c
‑
a)/x个区间，每个行程点与每个小区间对应。4.根据权利要求2所述的一种直线式航模舵机，其特征在于：所述单片机以其处理器接收接收机输出的PWM、S.BUS信号；驱动线圈以四根供电引线与舵机控制模块相连；当航模遥控器控制航模时，单片机获取与航模遥控器摇杆位置对应的PWM信号，并以该PWM信号对应的行程点与原有滑动轴所处的行程点求差值，按移动方向上的顺序，通过四根供电引线给舵机驱动模块发送相应差值个数的状态编码，驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：张薇，陈宇，姜思远，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：