[發明專利]一種三軸慣性穩定平臺電機驅動單元

有效

• 申請號: 201210113452.1
• 申請日: 2012-04-17
• 公開（公告）號: CN102638130A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 房建成;鐘麥英;周向陽;張鈺;張建斌;趙巖
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H02K7/116
• 分類號: H02K7/116;H02K5/04
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉

技術領域

本發明屬于航空遙感技術領域，涉及三軸慣性穩定平臺的橫滾和俯仰動作的驅動，適用于承載較大而又要求自重較小的航空遙感三軸慣性穩定平臺系統，也可用于車載、艦載、雷達及目標監視等伺服跟蹤穩定平臺系統。

背景技術

航空遙感三軸慣性穩定平臺是機載對地觀測的關鍵設備之一，其功能是支承成像載荷并隔離飛行載體三個方向姿態角運動及外部擾動，使成像載荷視軸在慣性空間內始終跟蹤并垂直于當地水平，提高成像分辨率。然而由于航空應用環境的限制，慣性穩定平臺結構上需要同時具有體積小、重量輕和承載比大等特點，因此設計上需要在滿足動靜態性能的前提下進行緊湊性優化設計。驅動單元是慣性穩定平臺的一個關鍵部件，決定著穩定平臺的整體性能，包括精度、承載能力、體積、重量、功耗等。

在航空慣性穩定平臺設計中，現有的電機驅動單元一般采用固定式電機底座和雙片齒輪調整方式消除齒輪嚙合間隙。現有的電機驅動單元有以下不足：(1)需要依靠加工精度保證嚙合間隙，所以加工精度要求高；(2)由于電機底座固定在框架上，靠定位保證相對位置，帶來了電機裝配和調整不方便；(3)固定式電機驅動單元相比模塊化驅動單元，增加了結構復雜性和加工難度；(4)齒輪側隙采用雙片齒輪調整時由于需要增加彈簧扭矩，因而既增加了齒輪轉動的阻力還會影響響應速度。

發明內容

本發明的技術解決問題是：針對航空遙感三軸慣性穩定平臺中現有電機安裝方式和齒輪側隙消除方式的不足，提出一種精度高、體積小、質量輕、安裝和調整方便的新型三軸慣性穩定平臺驅動電機單元。

本發明的技術解決方案是：本發明的一種三軸慣性穩定平臺電機驅動單元，該電機驅動單元由齒輪軸、齒輪軸前軸承、轉子支撐軸承機座、電機定子、電機轉子、轉子空心軸、齒輪軸后軸承、調整墊圈、螺母和彈簧墊片組成，該結構實現了驅動電機與齒輪(軸)的一體化設計。

機座中部設置一個空心圓柱凸臺，用于作為齒輪軸的支承座和利用凸臺外圓作導向裝配電機轉子；電機定子通過徑向和端面定位與機座連接，機座定位孔深度小于定子寬度，盡量減輕機座重量；機座底部為平面，要求平面與齒輪軸軸線平行、其側面與齒輪軸軸線垂直，通過底部平面及其側面的定位及平移來保證齒輪間的正確嚙合及側隙調整。

電機轉子軸采用空心軸結構，先通過徑向過盈連接將電機轉子與空心軸裝配在一起，然后通過機座圓柱形凸臺的導向作用將轉子裝入定子孔中。轉子空心軸內孔與機座的圓柱形凸臺之間的間隙較小，為電機轉子和電機定子之間的間隙的二分之一至三分之一，這樣是為了在保證在加工誤差和軸承游隙允許范圍內盡量減小間隙以增加電機結構剛度，解決了稀土永磁電機裝配過程中轉子和定子之間的強磁力吸引問題。

電機轉子空心軸的一端與齒輪軸之間的連接采用錐孔配合，并在端部采用螺母與彈簧墊片加以固定，可以保證徑向定位精度和扭矩傳遞需要；轉子空心軸的另一端采用單個徑向軸承作徑向輔助定位，避免由于重力以及電機轉子與定子之間磁吸力造成轉子偏心。

齒輪軸的后軸承的兩端各有一個調整墊圈，以消除齒輪軸前軸承和齒輪軸后軸承的軸向游隙。

驅動電機單元采用模塊化結構，單元底座在平臺安裝面上可以沿X向移動(如圖1所示)，從而實現齒輪側隙調整，取代雙片齒輪消除齒輪側隙的傳統結構。

支承轉子的軸承座和定子安裝方式采用一種全新的懸臂結構，這種設計具有兩方面的優點：一是減少了總體尺寸和重量，二是利用圓柱形凸臺的導向作用使電機定子裝卸非常方便和安全。

本發明的原理是：本發明中的三軸慣性穩定平電機驅動單元，齒輪軸、電機轉子、轉子空心軸、調整墊圈、螺母和彈簧墊片構成電機的轉動部分，機座、電機定子構成電機定子部分。機座定位孔深度小于定子寬度，是一種懸臂結構，減輕了重量。機座的底部為平面，可以方便調節齒輪惻隙，并且機座中間部分為圓柱形凸臺，用于作為齒輪軸的支承座和利用凸臺外圓作導向裝配電機轉子。該結構實現了驅動電機與齒輪(軸)的一體化設計，使電機驅動單元體積和重量減小。

本發明與現有技術相比的優點在于：

(1)與傳統驅動電機單元相比，本發明實現了驅動電機與齒輪(軸)的一體化設計，使電機驅動單元體積和重量減小。

(2)本發明通過齒輪軸的后軸承的兩端放置調整墊圈，可以方便地消除齒輪軸前軸承和齒輪軸后軸承的軸向游隙。