[發明專利]一種串聯傳動電動伺服作動器

有效

• 申請號: 202110956212.7
• 申請日: 2021-08-19
• 公開（公告）號: CN113794322B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 肖中卓;張新華;黃建;鄭歡;鄭美媛;李勇;錢帥;周圍;趙帆;胡亞鵬
• 申請（專利權）人: 北京自動化控制設備研究所
• 主分類號: H02K7/116
• 分類號: H02K7/116;H02K11/215;H02K5/10;H02K5/22;H02K5/124;H02K5/04
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本發明公開一種串聯傳動電動伺服作動器，包括多相容錯永磁同步電機、行星齒輪減速器、行星滾柱絲杠和雙余度位置反饋電位器。通過多次迭代使多相容錯永磁同步電機和大負載及慣量匹配達到最優；利用行星滾柱絲杠回差小、高剛度和高承載的特點，與多相容錯永磁同步電機串聯一體化設計，保證大負載下的高剛度和傳動精度；位置反饋電位器采用了雙導桿嵌入式支撐的雙余度方案；伺服作動器進行了全密封及熱防護設計。通過以上設計，該機構具備高傳動精度、高剛度、高功重比及高可靠性，同時能夠抗大負載和大轉動慣量，滿足某運載火箭伺服作動器的使用要求。

技術領域

本發明屬于電動伺服機構技術領域，具體涉及一種電動伺服作動器。

背景技術

2010年后，隨著基礎材料、電力電子技術、電機技術、控制技術、智能技術的快速發展，中小功率電動伺服機構技術日益成熟，在高超飛行器、空天飛行器以及導彈武器裝備中應用廣泛，并向高壓高效、高可靠、長壽命、智能容錯方向發展。相比傳統液壓系統，電動伺服機構系統復雜度低、能效高、使用維護性好，同時易于實現武器裝備的小型化設計與批量化生產。但目前導彈武器裝備用電動伺服機構輸出功率一般在5kW以下，響應帶寬在6Hz以下。

隨著導彈向高超聲速、大機動發展，電動伺服機構的功率不斷升級，動態響應需求也進一步提高，在運載能力遠大于導彈的運載火箭領域，電動伺服機構功率可達30kW，還需具備抗更大負載和轉動慣量的能力，同時兼顧高可靠性、高剛度、高傳動效率、高功重比等需求。為了滿足以上更嚴苛的應用需求，伺服作動器需要克服以下關鍵技術：高動態多相容錯永磁同步電機技術、電機和大負載及慣量匹配優化技術、高剛度高承載伺服傳動技術、大負載下高傳動精度技術、高可靠長行程位置反饋技術等，以滿足新形勢下導彈和運載火箭領域電動伺服機構的需求。

發明內容

本發明提供一種串聯傳動電動伺服作動器，具備高傳動精度、高剛度、高功重比及高可靠性，同時能夠抗大負載和大轉動慣量，滿足某運載火箭伺服作動器的使用要求。

一種串聯傳動電動伺服作動器，其特征在于，包括多相容錯永磁同步電機、行星齒輪減速器、行星滾柱絲杠和位置反饋電位器；多相容錯永磁同步電機、行星齒輪減速器和行星滾柱絲杠采用串聯連接，使輸出力中心線和作動器自身軸線一致；位置反饋電位器28安裝在作動器主殼體13上，位置反饋電位器28的輸出軸與作動器輸出軸24連接，用來反饋輸出軸24的位置。

進一步地，位置反饋電位器28采用余度設計。

進一步地，位置反饋電位器28采取了雙導桿嵌入式支撐進行加固，除了兩端頭通過外殼支撐外，側面用螺釘將導桿固定并且嵌入進外殼。

進一步地，多相容錯永磁同步電機安裝在電機殼體15上；電機后蓋16安裝在電機殼體15上；旋變38用于反饋電機的轉動位置，旋變38包括定子和轉子，旋變38的定子通過旋變壓塊11固定在電機后蓋16上；旋變38的轉子安裝在多相容錯永磁同步電機33的輸出軸尾端；電機后蓋16為凹形，旋變38安裝在電機后蓋16的凹形內部；

行星齒輪減速器包括行星輪18、行星輪連接柱19、外齒圈21；多相容錯永磁同步電機33的輸出端齒輪與行星齒輪減速器的行星輪18嚙合，行星輪18與外齒圈21嚙合后，帶動行星輪連接柱19轉動；

行星輪連接柱19通過螺紋與行星滾柱絲杠23連接并點螺紋膠加固，行星輪連接柱19在靠近行星滾柱絲杠23一端有一段圓柱用于定位；輸出軸24與行星滾柱絲杠23螺紋點膠加固連接，輸出軸24與行星滾柱絲杠23徑向通過兩個緊定螺釘進行軸向加固；

行星齒輪減速器采用大模數的齒輪并用4個行星輪共同承載；伺服作動器的輸出軸通過螺紋與行星滾柱絲杠的螺母緊固連接。

進一步地，作動器通過輸出端銷軸1和固定端銷軸34與外部連接；銷軸套筒2安裝在輸出端銷軸1兩側；輸出端關節軸承37壓接在輸出端支耳4上，固定端關節軸承32壓接在固定端支耳12上；