[發(fā)明專利]一種270V雙余度大功率電動(dòng)舵機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011246235.0
• 申請(qǐng)日: 2020-11-10
• 公開（公告）號(hào): CN112389639B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉超;孫宏偉;張?jiān)手?/a>;李萌萌;李林;郭志攀;王滿達(dá);吳智名;劉旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一六研究所;江蘇杰瑞科技集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): B64C13/50
• 分類號(hào): B64C13/50;H02P6/04
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱炳斐

本發(fā)明公開了一種270V雙余度大功率電動(dòng)舵機(jī)，包括伺服驅(qū)動(dòng)器、機(jī)電作動(dòng)器和反饋單元。伺服驅(qū)動(dòng)器采用電氣雙余度配置方式，兩余度之間通過高速交叉通道數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行指令數(shù)據(jù)與狀態(tài)信息共享。機(jī)電作動(dòng)器采用機(jī)械雙余度配置方式，由電機(jī)和作動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，電機(jī)配備制動(dòng)器。反饋單元包括電流反饋、旋變反饋及LVDT反饋。電動(dòng)舵機(jī)的雙余度管理主要包括信號(hào)表決、故障監(jiān)控、模態(tài)管理及余度切換四部分。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了雙余度冗余功能和完善的故障處理機(jī)制，具備一次故障能力，飛行安全性高、載荷能力強(qiáng)，適合用于中大型直升機(jī)等旋翼飛行器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電動(dòng)舵機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種270V雙余度大功率電動(dòng)舵機(jī)。

背景技術(shù)

電動(dòng)舵機(jī)是一種復(fù)雜的機(jī)電一體化系統(tǒng)，主要由伺服驅(qū)動(dòng)器和機(jī)電作動(dòng)器構(gòu)成，其中伺服驅(qū)動(dòng)器用于電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制，機(jī)電作動(dòng)器用于操作舵面偏轉(zhuǎn)，具體組成及原理如圖1所示。

與傳統(tǒng)能源架構(gòu)飛機(jī)(如液壓舵機(jī)、氣源舵機(jī)等)相比，電動(dòng)舵機(jī)在經(jīng)濟(jì)性、可靠性及可維護(hù)性等方面具備較大優(yōu)勢(shì)，因此，代表了航空領(lǐng)域的發(fā)展方向。大功率電動(dòng)舵機(jī)因具有負(fù)載能力強(qiáng)、適用領(lǐng)域廣等特點(diǎn)可被用于中大型直升機(jī)、制導(dǎo)導(dǎo)彈等飛行器，但目前大功率電動(dòng)舵機(jī)產(chǎn)品在應(yīng)用中普遍存在以下問題：

(1)大功率電動(dòng)舵機(jī)產(chǎn)品類別少，目前，市面上的電動(dòng)舵機(jī)主要為28V中小功率型產(chǎn)品，盡管越來越多的企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)正在投入大功率電動(dòng)舵機(jī)的研制設(shè)計(jì)，但相關(guān)成熟型號(hào)產(chǎn)品(如270V大功率電動(dòng)舵機(jī))極少；

(2)余度單一，現(xiàn)有的一些大功率電動(dòng)舵機(jī)普遍為單余度型，不具有更高余度管理能力；

(3)雙余度機(jī)制不完善，盡管一些大功率電動(dòng)舵機(jī)產(chǎn)品標(biāo)稱具備雙余度冗余機(jī)制，但事實(shí)上并不具備真正雙余度管理能力，仍存在較大的飛行安全問題。

近些年來，隨著自動(dòng)駕駛、無人配送等新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，飛行器對(duì)電動(dòng)舵機(jī)在安全性、故障處理機(jī)制、載荷等方面提出了更高的要求，因此，大功率電動(dòng)舵機(jī)存在的上述問題成為目前急需解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)大功率電動(dòng)舵機(jī)領(lǐng)域普遍存在的載荷能力弱、余度單一、余度管理機(jī)制不完善等問題，提供一種270V雙余度大功率電動(dòng)舵機(jī)，伺服驅(qū)動(dòng)器采用電氣雙余度配置，機(jī)電作動(dòng)器采用機(jī)械雙余度配置，實(shí)現(xiàn)了完善的雙余度管理機(jī)制，具備一次故障能力，飛行安全性高、載荷能力強(qiáng)，適合用于中大型直升機(jī)等旋翼飛行器。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種270V雙余度大功率電動(dòng)舵機(jī)，包括伺服驅(qū)動(dòng)器、機(jī)電作動(dòng)器和反饋單元；其中，伺服驅(qū)動(dòng)器，作為電動(dòng)舵機(jī)的驅(qū)動(dòng)部件；機(jī)電作動(dòng)器，作為電動(dòng)舵機(jī)的執(zhí)行部件；反饋單元，用于采集系統(tǒng)的物理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制；

所述伺服驅(qū)動(dòng)器采用電氣雙余度配置方式，即每個(gè)余度配備獨(dú)立的控制單元、驅(qū)動(dòng)單元及控制通道，兩余度之間通過高速交叉通道數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行指令數(shù)據(jù)與狀態(tài)信息共享；伺服驅(qū)動(dòng)器與飛控計(jì)算機(jī)之間通過主/備兩路總線進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，外接直流電源包括28V控制電源和270V功率電源；

所述機(jī)電作動(dòng)器采用機(jī)械雙余度配置方式，即每個(gè)余度配備獨(dú)立的直流永磁無刷電機(jī)；兩直流永磁無刷電機(jī)分別通過電纜連接各自的驅(qū)動(dòng)單元，并通過作動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒輪減速，然后在滾柱絲杠處進(jìn)行機(jī)械綜合，最終將電機(jī)側(cè)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成輸出軸的直線運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，該舵機(jī)的雙余度管理包括信號(hào)表決、故障監(jiān)控、模態(tài)管理及余度切換；其中，

信號(hào)表決，用于對(duì)雙余度指令數(shù)據(jù)判別并表決得出使用值；

故障監(jiān)控，包括伺服監(jiān)控、板級(jí)監(jiān)控、通訊監(jiān)控及CCDL監(jiān)控；

模態(tài)管理，單余度的工作模態(tài)包括正常、降級(jí)及切除三種，雙余度的工作模態(tài)包括模態(tài)1：正常+正常，模態(tài)2：降級(jí)+切除，模態(tài)3：切除+降級(jí)，及模態(tài)4：切除+切除共四種；