[發明專利]一種角位移自反饋步進電機機組

有效

• 申請號: 201910836715.3
• 申請日: 2019-09-05
• 公開（公告）號: CN110601490B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 袁樹崢;李學明;趙本勇;王熙;付居岳;廖遠洋
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航科發動機控制系統科技有限公司
• 主分類號: H02K37/24
• 分類號: H02K37/24;H02K7/116;H02K11/21
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 俞曉祥

本發明屬于步進電機設計領域，特別涉及一種角位移自反饋步進電機機組。工業領域可以選用光電編碼器等實現高精度位置反饋，但難以適應航空發動機高溫、振動、沖擊等惡劣工況使用要求。本發明在機組殼體內包括步進電機和減速器，還包括主角位移傳感器、角度比較器和次角位移傳感器；在所述減速器的輸入端和輸出端分別級聯有次角位移傳感器和主角位移傳感器，在次角位移傳感器和主角位移傳感器之間連接有角度比較器，通過角度比較器判斷次角位移傳感器和主角位移傳感器的角度信號關系，作為狀態判斷依據。結構緊湊，實現了步進電機輸出轉矩放大功能，又實現了角位移傳感器反饋機組輸出軸角位移的功能，同時實現檢測反饋角度準確性的功能。

技術領域

本發明屬于步進電機設計領域，特別涉及一種角位移自反饋步進電機機組。

背景技術

航空發動機燃油控制位置閉環系統中，步進電機控制架構相比于電液伺服閥控制具備抗污染能力強，可以實現開環控制的優點，因此在控制系統中得到大量應用。為實現步進電機閉環控制，需要對步進電機的輸出角度進行反饋，工業領域可以選用光電編碼器等實現高精度位置反饋，但難以適應航空發動機高溫、振動、沖擊等惡劣工況使用要求；選用電位計，因測量精度低、動態響應慢，不能滿足控制系統高精度動態反饋要求；故通常選用旋轉變壓器，采用旋轉變壓器與步進電機軸伸端固定相同模數及齒數的齒輪，同時與齒條嚙合傳動，實現等比例反饋步進電機輸出轉角，但該結構一方面需要布置旋轉變壓器，增大了執行裝置總體空間外廓尺寸及重量，另一方面需要采取齒輪嚙合消隙措施，增加了系統結構復雜性，降低了可靠性。

發明內容

本發明解決的技術問題：提供一種角位移自反饋步進電機機組，將步進電機、兩個角位移傳感器、角度比較器和減速器集成為一個機組，實現步進電機輸出轉矩放大及機組輸出角度自反饋的功能，同時通過角度比較器對反饋角度進行比較以檢測反饋角度的準確性。

本發明的角位移自反饋步進電機機組，在機組殼體內包括步進電機和減速器，減速器的輸入端與步進電機連接，輸出端為機組輸出軸，在機組殼體內還包括主角位移傳感器、角度比較器和次角位移傳感器；在所述減速器的輸入端和輸出端分別級聯有次角位移傳感器和主角位移傳感器，在次角位移傳感器和主角位移傳感器之間連接有角度比較器，通過角度比較器判斷次角位移傳感器和主角位移傳感器的角度信號關系，作為狀態判斷依據。

優選的，所述減速器具有減速器殼體。

優選的，所述主角位移傳感器和次角位移傳感器固定在減速器殼體外側。

優選的，所述步進電機為反應式四相8/6級步進電機。

優選的，所述減速器為兩級定軸輪系減速器，在第一齒輪軸上安裝有第一齒輪和第二齒輪，在第二齒輪軸上安裝有第三齒輪和第四齒輪，在機組輸出軸上安裝有第五齒輪和第六齒輪；所述第一齒輪與β齒輪嚙合，所述第二齒輪與第三齒輪嚙合，所述第四齒輪和第五齒輪嚙合，第六齒輪與α齒輪嚙合。

優選的，所述第一齒輪軸與步進電機的輸出軸連接，所述β齒輪與次角位移傳感器連接，所述α齒輪與主角位移傳感器連接。

優選的，所述第五齒輪和第六齒輪的傳動比第四齒輪和第五齒輪的傳動比第六齒輪與α齒輪的傳動比第一齒輪與β齒輪的傳動比

優選的，電機軸延伸后替換第一齒輪軸，在其端部具有代替端面齒輪的花鍵。

優選的，齒輪與齒輪軸通過花鍵連接。電機軸伸端設計為花鍵代替端面齒輪，該技術方案步進電機單雙八拍驅動時，經減速器細分后機組輸出軸最小步進精度達到0.25°，具備較高的控制精度，同時可以減少端面齒輪的齒數和減小分度圓半徑，使減速器整體結構更加緊湊。

優選的，所述主角位移傳感器和次角位移傳感器均為無接觸旋轉變壓器，與角度比較器電氣連接。

該技術方案可以滿足機組輸出軸轉角0～120°范圍內的等比例準確反饋，同時滿足航空發動機高溫、振動、沖擊等惡劣工況要求。