[發(fā)明專利]船用一體化電動舵機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310442340.5
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN103448898A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝俊超;肖清;花靖;劉運亮
• 申請（專利權(quán)）人: 中國艦船研究設(shè)計中心
• 主分類號: B63H25/26
• 分類號: B63H25/26
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡琳萍;胡建平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種船用一體化電動舵機，特別是涉及一種大功率一體化電動舵機。

背景技術(shù)

舵機作為保證船舶安全航行的重要設(shè)備，對其可靠性有較高的要求。艦船傳統(tǒng)的電動舵機主要是由電機和減速機構(gòu)組成，通過減速機構(gòu)將電動機的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橥茥U的直線運動，達(dá)到和液壓缸相似的驅(qū)動效果。然而，傳統(tǒng)電動舵機由于存在減速機構(gòu)的磨損，使其在可靠性、推進(jìn)效率、維護(hù)性等方面存在許多公認(rèn)的缺陷，無法長時間重載工作，此外還會附帶產(chǎn)生振動噪音和溫升等問題，已經(jīng)成為船舶操舵機構(gòu)技術(shù)發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于：

提供一種船用一體化電動舵機，提高能量利用效率，降低操舵裝置布置空間需求，解決傳統(tǒng)操舵機構(gòu)產(chǎn)生的振動噪音。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

船用一體化電動舵機，其特征在于，包括行星滾柱、絲杠、永磁轉(zhuǎn)子、定子繞組、推力軸承、位移傳感器組成；絲杠、行星滾柱和永磁轉(zhuǎn)子由內(nèi)到外設(shè)置組成直線傳動副，直線傳動副設(shè)置于定子繞組和電動舵機缸體形成的筒體內(nèi)；永磁轉(zhuǎn)子兩端通過推力軸承設(shè)置在電動舵機缸體和定子繞組之間；絲杠從電動舵機缸體的內(nèi)腔中伸出，且在絲杠與電動舵機缸體間設(shè)置位移傳感器。

按上述技術(shù)方案，絲杠套在行星滾柱內(nèi)且與行星滾柱通過螺紋旋轉(zhuǎn)裝配。

按上述技術(shù)方案，行星滾柱與永磁轉(zhuǎn)子通過螺紋和內(nèi)嚙合齒輪進(jìn)行裝配，行星滾柱固定于永磁轉(zhuǎn)子上并施加預(yù)緊力。

按上述技術(shù)方案，所述推力軸承包括軸向固定在電動舵機缸體與永磁轉(zhuǎn)子之間構(gòu)的軸向軸承，以及軸向固定在電動舵機缸體與定子繞組之間的徑向軸承。

按上述技術(shù)方案，舵機輸出端所在側(cè)，絲杠從電動舵機缸體的內(nèi)腔中伸出，且電動舵機缸體內(nèi)腔與絲桿之間的徑向空間設(shè)置位移傳感器。

按上述技術(shù)方案，當(dāng)永磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時帶動行星滾柱繞絲杠軸轉(zhuǎn)動，行星滾柱轉(zhuǎn)動帶動絲杠直線運動。

為了解決傳統(tǒng)電動舵機的諸多缺點，本發(fā)明采用新型的直線傳動機構(gòu)，即行星滾柱絲杠取代傳統(tǒng)的減速機構(gòu)，將電機輸出的旋轉(zhuǎn)運動直接轉(zhuǎn)化為絲杠的直線運動，這種結(jié)構(gòu)型式由于省掉了傳統(tǒng)的減速機構(gòu)，可以提高設(shè)備能量輸出率，降低設(shè)備運行的維護(hù)成本，有效的消除設(shè)備運行產(chǎn)生的振動噪音。此外，通過將行星滾柱絲杠和伺服力矩電機進(jìn)行一體化設(shè)計，使得整個機構(gòu)在布置空間上更加緊湊，更加容易實現(xiàn)自動控制。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提出的船用一體化電動舵機具有布置緊湊，噪音小，能耗低，控制精度高等特點，并且整合了舵角反饋機構(gòu)的功能，相對于現(xiàn)有的電動舵機具有較大的優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）結(jié)構(gòu)更加緊湊，無減速機構(gòu)，可靠性高，靜音效果好；

（2）具有良好的動態(tài)性能，運行波動小，效率高，消耗低；

（3）可與標(biāo)準(zhǔn)伺服控制兼容，實現(xiàn)高精度自動化控制。

附圖說明

圖1為船用一體化電動舵機結(jié)構(gòu)示意圖

圖中，各附圖標(biāo)記對應(yīng)如下：1.絲杠；2.軸向軸承；3.行星滾柱；4.永磁轉(zhuǎn)子；?5.定子繞組?；6.徑向軸承；?7.?缸體；?8.位移傳感器。

具體實施方式

本發(fā)明專利的具體實施方式示例見圖1。

如圖1所示，船用一體化電動舵機，其特征在于，包括絲桿1、行星滾柱3、永磁轉(zhuǎn)子4、定子繞組5、推力軸承、位移傳感器8和電動舵機缸體7；

其中，絲杠1、行星滾柱3和永磁轉(zhuǎn)子4組成直線傳動副；絲杠1設(shè)置在行星滾柱3中心且與行星滾柱3通過螺紋旋轉(zhuǎn)裝配；行星滾柱3設(shè)置在永磁轉(zhuǎn)子4中心且與永磁轉(zhuǎn)子4通過螺紋和內(nèi)嚙合齒輪裝配；行星滾柱3施加預(yù)緊力地固定于永磁轉(zhuǎn)子4上。

永磁轉(zhuǎn)子4在兩端通過推力軸承與電動舵機缸體7和定子繞組5連接；所述推力軸承包括軸向固定在電動舵機缸體7與永磁轉(zhuǎn)子4之間構(gòu)的軸向軸承2，以及軸向固定在電動舵機缸體7與定子繞組5之間的徑向軸承6。

按上述技術(shù)方案，舵機輸出端所在側(cè)，電動舵機缸體7與絲桿1之間的徑向空間設(shè)置位移傳感器8。

絲杠1、行星滾柱3和永磁轉(zhuǎn)子4組成的直線傳動副是整個裝置的核心部件，作為裝置的運動部分。通過位移傳感器8實現(xiàn)對絲桿1直線運動行程的精確控制，同時行星滾柱3和永磁轉(zhuǎn)子4之間的預(yù)緊力可以進(jìn)一步提高其定位精度和軸向剛度。?

采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明將伺服力矩電機、舵角反饋裝置與行星滾柱絲杠副進(jìn)行一體化設(shè)計，采用純電動結(jié)構(gòu)型式，無減速機構(gòu)，大大的提高了傳動效率，極大優(yōu)化了安裝布置空間需求，可以有效的降低設(shè)備運行的振動噪音。