[發(fā)明專利]一種高功重比集成化大承載的全電旋轉(zhuǎn)作動裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110423046.4
• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN113178984B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫健;胡子祥;鄭世成;常帥;張普;李林杰;付永領(lǐng)
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02K7/06
• 分類號: H02K7/06;H02K7/116;H02K11/25;H02K11/20;H02K5/18;H02K5/20;H02K5/173;F16H1/32;F16H57/021;F16H57/023;F16H57/08
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本發(fā)明為一種高功重比集成化大承載的全電旋轉(zhuǎn)作動裝置，包括：外腔體、螺紋滾子、內(nèi)腔體、行星輪、行星架、定子套筒、定子套筒、太陽輪等。定子散熱片安裝在定子套筒外側(cè)，為電機(jī)定子散熱；電機(jī)定子與永磁體分別安裝在定子套筒內(nèi)側(cè)和轉(zhuǎn)子套筒外側(cè)，電機(jī)定子與永磁體構(gòu)成集成式永磁同步電機(jī)；行星輪與安裝在轉(zhuǎn)子套筒外側(cè)的太陽輪、定子套筒內(nèi)側(cè)的外齒圈組成行星齒輪減速器；外腔體、內(nèi)腔體的多段環(huán)形滾道與螺紋滾子零導(dǎo)程螺紋嚙合，構(gòu)成高承載集成式軸承；外腔體安裝在固定殼體的端面上，內(nèi)腔體與輸出法蘭固定連接；多種傳感器集成在裝置內(nèi)部。此發(fā)明解決了現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)作動裝置體積、重量大的問題，提高了全電作動裝置的集成度、功重比及載荷能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明為一種全電旋轉(zhuǎn)作動裝置，特別是針對一種高功重比集成化大承載的全電旋轉(zhuǎn)作動裝置，屬于機(jī)電伺服技術(shù)、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)

近年來，伺服作動系統(tǒng)得到了飛速發(fā)展，現(xiàn)有作動系統(tǒng)主要有兩種動力源，一種是利用液壓能源作為動力的液壓作動系統(tǒng)，通過高低壓油液的轉(zhuǎn)換推動負(fù)載進(jìn)行運(yùn)動，這種液壓伺服作動器適用于高承載條件，但其體積和重量較大，且存在漏油、不便于維護(hù)、油路及配套設(shè)備復(fù)雜等問題；另一種是利用電能作為動力的全電作動系統(tǒng)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過電機(jī)帶動機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)推動負(fù)載進(jìn)行運(yùn)動，這種全電作動系統(tǒng)屬于綠色能源，具有安全性高、效率高且便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，被應(yīng)用于航空航天航海、機(jī)械工程、機(jī)器人機(jī)械臂等領(lǐng)域。

隨著科技的發(fā)展和高性能裝備的研制，對全電作動裝置性能提出了更高的要求，現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)作動裝置的結(jié)構(gòu)形式存在集成度不高、功率密度低、承載能力低、體積大等缺點(diǎn)。因此，設(shè)計一款高功重比、集成化、大承載的全電旋轉(zhuǎn)作動裝置具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供了一種功重比高、承載能力強(qiáng)及安裝空間小的集成化全電旋轉(zhuǎn)作動裝置，用于舵面伺服控制及機(jī)器人機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)等。

一種高功重比集成化大承載的全電旋轉(zhuǎn)作動裝置，包括：外腔體、螺紋滾子、內(nèi)腔體、固定殼體、定子散熱片、轉(zhuǎn)子套筒、永磁體、電機(jī)定子、非接觸式溫度傳感器、定子套筒、外齒圈、太陽輪、傳感器、行星架、集成式驅(qū)動器、行星輪、行星輪支撐桿等。定子套筒及集成式驅(qū)動器安裝在固定殼體的端面上；非接觸式溫度傳感器安裝在定子套筒上，用于監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)部溫度；定子散熱片安裝在定子套筒的外側(cè)，用于為電機(jī)定子散熱；電機(jī)定子固定安裝在定子套筒內(nèi)側(cè)，永磁體固定安裝在轉(zhuǎn)子套筒的外側(cè)，電機(jī)定子與永磁體構(gòu)成集成式永磁同步電機(jī)，電機(jī)兩側(cè)由超薄支撐軸承作為支撐，超薄支撐軸承安裝在定子套筒及轉(zhuǎn)子套筒之間；行星輪通過行星輪支撐桿安裝在行星架上，行星輪與安裝在轉(zhuǎn)子套筒外側(cè)的太陽輪、定子套筒內(nèi)側(cè)的外齒圈組成行星齒輪減速器；角度傳感器內(nèi)圈與角度傳感器外圈分別安裝在轉(zhuǎn)子套筒及行星架上，用于檢測旋轉(zhuǎn)作動裝置的輸出角度；扭矩傳感器外圈與扭矩傳感器內(nèi)圈分別安裝在定子套筒及轉(zhuǎn)子套筒上，用于檢測旋轉(zhuǎn)作動裝置的輸出扭矩；外腔體內(nèi)側(cè)與內(nèi)腔體分別加工有多段環(huán)形滾道，導(dǎo)程均為零，螺紋滾子外側(cè)加工有多段雙面弧形零導(dǎo)程螺紋，螺紋滾子的螺紋分別與外腔體、內(nèi)腔體的滾道嚙合，構(gòu)成高承載集成式軸承；外腔體安裝在固定殼體的端面上，內(nèi)腔體與輸出法蘭固定連接。

本發(fā)明與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明將電機(jī)定子固定安裝在定子套筒內(nèi)側(cè)，永磁體固定安裝在轉(zhuǎn)子套筒，電機(jī)定子與永磁體構(gòu)成集成式永磁同步電機(jī)，節(jié)省了電機(jī)的軸向安裝空間，減小系統(tǒng)體積；

(2)本發(fā)明的行星輪與安裝在轉(zhuǎn)子套筒外側(cè)的太陽輪、定子套筒內(nèi)側(cè)的外齒圈組成行星齒輪減速器，由電機(jī)帶動減速器驅(qū)動輸出法蘭運(yùn)動，進(jìn)一步減小系統(tǒng)體積、提高功重比；

(3)本發(fā)明的外腔體、內(nèi)腔體的多段環(huán)形滾道與螺紋滾子零導(dǎo)程螺紋嚙合，構(gòu)成高承載集成式軸承，這種高承載集成式軸承的承載能力是同體積條件下傳統(tǒng)軸承的十幾倍，且能承受軸向、徑向聯(lián)合負(fù)載，這種結(jié)構(gòu)不僅提高了作動裝置的承載能力，還減小了系統(tǒng)軸向空間的占用；