[發(fā)明專(zhuān)利]一種高功率密度集成化機(jī)電伺服作動(dòng)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710017271.1
• 申請(qǐng)日: 2017-01-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106787414B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付永領(lǐng);鄭世成;付劍;陳娟;王德義;韓旭;李林杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02K7/06
• 分類(lèi)號(hào): H02K7/06
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明為一種高功率密度集成化機(jī)電伺服作動(dòng)裝置，包括：集成化永磁同步電機(jī)、轉(zhuǎn)子套筒、行星滾柱絲杠副、軸承、及傳感器等配套裝置。電機(jī)定子嵌在缸體內(nèi)側(cè)，與貼在轉(zhuǎn)子套筒上的永磁貼片構(gòu)成集成式電機(jī)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子套筒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)子套筒通過(guò)螺釘固連在法蘭盤(pán)上，然后通過(guò)滾柱絲杠上鍵結(jié)構(gòu)帶動(dòng)絲杠產(chǎn)生同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；行星滾柱絲杠副將絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為螺母的直線運(yùn)動(dòng)；由直線軸承作為輸出桿的導(dǎo)向，再通過(guò)輸出桿內(nèi)部螺紋及止動(dòng)墊圈裝置，最終由螺母推動(dòng)輸出桿作直線運(yùn)動(dòng)。此發(fā)明解決了現(xiàn)有機(jī)電作動(dòng)裝置體積、重量大的問(wèn)題，進(jìn)而提高了機(jī)電作動(dòng)裝置的功重比及載荷能力，為促進(jìn)未來(lái)多電化/全電化飛行器的發(fā)展提供了技術(shù)保障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明為一種電伺服作動(dòng)裝置，特別是應(yīng)用于多電化/全電化飛行器的舵面伺服控制系統(tǒng)、還可用于飛機(jī)起落架收放、轉(zhuǎn)彎和剎車(chē)系統(tǒng)；屬于航空航天航海機(jī)械、電子及控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前飛行器、艦船的多電化是其重要發(fā)展趨勢(shì)，功率電傳作動(dòng)系統(tǒng)已成為航空航天航海領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，它通過(guò)電能量的傳遞方式完成二次能源系統(tǒng)到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的功率傳輸。與傳統(tǒng)液壓作動(dòng)系統(tǒng)相比，它屬于綠色能源，靈活性強(qiáng)、安全性好、效率高、可靠性高而且便于維護(hù)。

作動(dòng)系統(tǒng)及裝置是航空航天飛機(jī)和導(dǎo)彈等姿態(tài)變化、改變方向的重要組成，各種飛行器俯仰、偏航、滾轉(zhuǎn)都是靠作動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)舵面相互配合完成的。隨著裝備水平的發(fā)展和“中國(guó)制造2025”計(jì)劃的提出，對(duì)飛行器舵面裝置的安裝空間和重量要求越來(lái)越苛刻，進(jìn)而對(duì)作動(dòng)系統(tǒng)的功重比及效率指標(biāo)提出了更高的要求。

現(xiàn)今作動(dòng)系統(tǒng)有兩種動(dòng)力源，一種是液壓能源供給，應(yīng)用傳統(tǒng)液壓伺服作動(dòng)器，即通過(guò)高低壓油的轉(zhuǎn)換而做功輸出直線運(yùn)動(dòng)，從而改變舵面的姿態(tài)，這種舵機(jī)適用于大輸出力場(chǎng)合，而且體積和重量都比較大；另一種是電能供給的功率電傳作動(dòng)器，即采用機(jī)電伺服的機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)液壓缸或絲杠副，這種新型機(jī)電方式采用綠色能源可應(yīng)用于大轉(zhuǎn)矩、大功率場(chǎng)合，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。上述兩種結(jié)構(gòu)都無(wú)法滿足多電/全電飛行器對(duì)機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)提出的功重比高、承載能力強(qiáng)、安裝空間小的需求。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種占用功重比高、承載力強(qiáng)及安裝空間小的新型高功率密度集成化機(jī)電伺服作動(dòng)裝置，用于舵面伺服控制系統(tǒng)。

一種高功率密度集成化機(jī)電伺服作動(dòng)裝置，包括：直驅(qū)式集成化電機(jī)、行星滾柱絲杠副、直線軸承、殼體、旋變及轉(zhuǎn)子套筒等配套裝置。后端蓋上關(guān)節(jié)軸承與基座相連，后殼體和前殼體通過(guò)四根螺柱連接；電機(jī)定子固定在缸體上，與轉(zhuǎn)子套筒上的磁性貼片構(gòu)成集成式電機(jī)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子套筒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；連接法蘭和轉(zhuǎn)子套筒通過(guò)螺釘固連，并通過(guò)滾柱絲杠上鍵結(jié)構(gòu)帶動(dòng)絲杠進(jìn)行同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；滾柱絲杠與螺母嚙合，螺母將滾柱絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)；螺母與輸出桿通過(guò)內(nèi)部螺紋及止動(dòng)墊圈固連，由螺母推動(dòng)輸出桿輸出直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而改變舵面姿態(tài)；缸體前端安裝直線軸承，對(duì)輸出桿起到導(dǎo)向作用；缸體內(nèi)部通過(guò)前端一個(gè)角接觸球軸承及后端一對(duì)角接觸球軸承保證同軸度，并將負(fù)載傳遞的力卸荷到殼體上。

所述的高功率密度集成化機(jī)電伺服作動(dòng)裝置，磁性貼片貼在轉(zhuǎn)子套筒上，滾柱絲杠通過(guò)鍵結(jié)構(gòu)與連接法蘭和轉(zhuǎn)子套筒固連，比常規(guī)在滾柱絲杠末端貼片的串聯(lián)式結(jié)構(gòu)節(jié)省了一個(gè)電機(jī)定子長(zhǎng)度，節(jié)省了安裝空間并提高了功重比；

所述的絲杠副為行星滾柱絲杠副(11個(gè)滾柱)，滾柱絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)螺母推動(dòng)輸出桿，驅(qū)動(dòng)負(fù)載作直線運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力強(qiáng)，可靠性高，提高了該裝置的功重比；

所述的編碼器為內(nèi)嵌式中空型絕對(duì)式編碼器，增大空間利用率，用于采集滾柱絲杠位置信息，并間接采集輸出桿的位置信息；

所述的直線軸承對(duì)輸出桿起到導(dǎo)向作用，相對(duì)滑動(dòng)式導(dǎo)向，減小了摩擦，提高了傳動(dòng)效率，密封效果更佳；

所述的輸出桿與螺母連接端開(kāi)凹槽，用于安放止動(dòng)墊圈，防止在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中輸出桿和螺母連接螺紋松動(dòng)；