双余度机电作动器制造技术

本申请公开了一种双余度机电作动器，包括：作动杆，配置用于沿第一方向做直线往复运动；第一电机，配置用于经由第一传动系统驱动作动杆进行直线往复运动；第二电机，配置用于经由第二传动系统驱动作动杆进行直线往复运动。第一传动系统包括第一离合器，配置用于将第一传动系统断开以及用于将第一传动系统闭合。第二传动系统包括第二离合器，配置用于将第二传动系统断开以及用于将第二传动系统闭合。双余度机电作动器还包括控制器，配置用于控制第一离合器和第二离合器，实现作动杆的双余度的操作。

【技术实现步骤摘要】
双余度机电作动器
本申请涉及航天航空
，具体而言，涉及双余度机电作动器。
技术介绍
在航天机电伺服系统中，采用余度机电作动器是提高可靠性的有效方法。以往采用余度机电作动器大多采用差速器或容错电机的方法。差速器可以有效的避免同时工作时的力纷争，但带来转动惯量、惯性力矩以及重量的增加，因此大多应用于小功率、小承载的场合。容错电机一路绕组故障后，其余各路绕组还能继续工作，此种机电作动器可以不用减速器，有效降低作动器输入侧转动惯量，对功率等级、承载大小有较好的适应性，但技术还未成熟，还没有实际应用。因此，需要提供一种新型的双余度作动器以克服现有技术中存在的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了双余度机电作动器，从而克服了现有技术中存在的上述技术问题。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种双余度机电作动器，包括：作动杆，作动杆配置用于沿第一方向做直线往复运动；第一电机，配置用于经由第一传动系统驱动作动杆进行直线往复运动；第二电机，配置用于经由第二传动系统驱动作动杆进行直线往复运动。第一传动系统包括第一离合器，配置用于将第一传动系统断开以及用于将第一传动系统闭合。第二传动系统包括第二离合器，配置用于将第二传动系统断开以及用于将第二传动系统闭合。双余度机电作动器还包括控制器，配置用于控制第一离合器和第二离合器，实现作动杆的双余度的操作。可选地，作动杆包括齿条，并且第一传动系统包括与齿条配合的齿轮，第一离合器设置于齿轮与第一电机之间。可选地，第一传动系统还包括设置于第一离合器与第一电机之间的第一锥齿轮减速装置，第一锥齿轮减速装置包括与第一电机的电机轴连接的第一锥齿轮和与第一离合器连接的第二锥齿轮，其中第一锥齿轮和第二锥齿轮的齿轮轴彼此垂直。可选地，第一传动系统还包括与齿轮同轴连接的编码器。可选地，作动杆安装有轮轴，其中第二传动系统包括与轮轴配合的凸轮机构，第二离合器设置于凸轮机构与第二电机之间。可选地，轮轴的一端固定于作动杆上，轮轴的另一端设置有与凸轮机构配合的滑轮。可选地，第二传动系统还包括设置于第二离合器与第二电机之间的第二锥齿轮减速装置，第二锥齿轮减速装置包括与第二电机的电机轴连接的第三锥齿轮和与第二离合器连接的第四锥齿轮，其中第三锥齿轮和第四锥齿轮的齿轮轴彼此垂直。可选地，第二传动系统还包括与凸轮机构连接的编码器。可选地，在第一电机、第一传动系统、第二电机和第二传动系统均工作正常的情况下，控制器配置为闭合第二离合器，以及断开第一离合器。在第二电机和/或第二传动系统发生故障的情况下，控制器配置为断开第二离合器，并且闭合第一离合器。可选地，作动杆还包括圆柱体，齿条和轮轴均设置于圆柱体上。双余度机电作动器还包括套筒构件，套筒构件容纳作动杆的至少一部分，并且作动杆与套筒构件滑动配合。套筒构件与齿轮对应的位置设置有开口，并且套筒构件与轮轴对应的一侧开设有第一滑槽。轮轴经由第一滑槽从套筒构件伸出，并且能够沿第一滑槽做直线往复运动。可选地，作动杆的底部设置有向外突起并与套筒构件接触的至少一个支撑环。可选地，支撑环为球墨铸铁或铂青铜材料制成。可选地，双余度机电作动器还包括壳体，壳体包括：第一壳体部，用于容纳套筒构件；第二壳体部，用于容纳第一传动系统；第三壳体部，用于容纳凸轮机构；以及第四壳体部，用于容纳第二离合器。其中第一壳体部设置有与第一滑槽对应的第二滑槽。并且轮轴经由第二滑槽从第一壳体部伸出，并且能够沿第二滑槽做直线往复运动。可选地，套筒构件的两端分别设置有圆柱形的支撑部，支撑部与第一壳体部的内表面接触配合，在第一壳体部内支撑套筒构件。可选地，双余度机电作动器还包括用于封闭第一壳体部的端盖，并且作动杆的一端经由端盖上的开口伸出第一壳体部。可选地，作动杆的一端设置有第一支耳。可选地，第一壳体部的与端盖相反的一端设置有第二支耳。在本专利技术实施例中，利用齿轮齿条机构、凸轮机构和滑块机构，配合离合器，实现双余度机电作动器。其中齿轮齿条机构中的齿条和凸轮机构的轮轴固连在一起，作为作动杆实现直线往复运动。为了避免两路电机不同步带来的力纷争，采用主备工作模式。例如，当凸轮机构工作时，齿轮机构中的齿轮随动运动，当凸轮机构故障后，齿轮齿条机构开始工作，凸轮随动，实现机构的双冗余。本专利技术实施例提供的一种双余度机电作动器，与现有技术相比，其有益效果包括：(1)可实际应用于航天机电伺服系统、对功率等级、承载大小有较好适应性并且重量轻、体积小；(2)凸轮机构、齿轮齿条机构和滑块机构实现结构冗余，可以主备工作，如，当凸轮机构故障时，此路松开，齿轮齿条机构投入工作，凸轮机构随动。(3)第二电机转动半圈，作动器从最短伸长到最长，第二电机继续转动半圈，作动器从零位伸长到正最大行程，因此第二电机无需正反转即可实现作动器的伸缩，当凸轮机构故障后，齿条的机构投入运行，齿条侧电机正转和反转交替实现作动器的伸缩。(4)凸轮轴和齿轮轴上安装绝对编码器，作为本路和随动的另一路的角度和线位移的测量传感器，实现角度和线位移的双余度测量。(5)齿轮齿条部分和凸轮部分都背在壳体上，作动缸的外侧，作动器处于最短位置时齿轮和凸轮机构中的小轮轴在同一轴向位置，可以大大节省轴向长度。作动杆不同于以往的空心轴，为实心轴，可以大大减小主体部分的径向体积。(6)支承环的结构形状大大减小往复运动的摩擦损失。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1是根据本申请具体实施方式的双余度机电作动器的沿A-A线的剖视图；图2是根据本申请具体实施方式的双余度机电作动器的沿C-C线的剖视图，其中示意性地示出了控制器；图3是是根据本申请具体实施方式的双余度机电作动器的沿B-B线的剖视图；图4是根据本申请具体实施方式的双余度机电作动器的沿E-E线的剖视图；图5是根据本申请具体实施方式的双余度机电作动器的沿D-D线的剖视图；以及图6是根据本申请具体实施方式的双余度机电作动器的沿F-F线的剖视图。上述附图中的标记说明：1.作动杆；2.第一电机；3.第一传动系统；4.第二电机；5.第二传动系统；6.套筒结构；7.壳体；801.第一支耳；802.第二支耳；101.齿条；102.轮轴；103.滑轮；104.圆柱体；105.支撑环；301.第一离合器；302.齿轮；303.编码器；310.第一锥齿轮减速装置；311.第一锥齿轮；312.第二锥齿轮；501.第二离合器；502.编码器；510.凸轮机构；520.第二锥齿轮减速装置；521.第三锥齿轮；522第四锥齿轮；601.开口；602.第一滑槽；603、604.支撑部；71.第一壳体部；72.第二壳体部；73.第三壳体部；74.第四壳体部；711.第二滑槽；712.端盖。请将实施例描述的内容中所涉及到的结构补充进来，并将序号标注到附图中具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.双余度机电作动器，包括：作动杆(1)，所述作动杆(1)配置用于沿第一方向做直线往复运动；第一电机(2)，配置用于经由第一传动系统(3)驱动所述作动杆(1)进行所述直线往复运动；第二电机(4)，配置用于经由第二传动系统(5)驱动所述作动杆(1)进行所述直线往复运动，其特征在于，所述第一传动系统(3)包括第一离合器(301)，所述第一离合器(301)配置用于将所述第一传动系统(3)断开以及用于将所述第一传动系统(3)闭合；所述第二传动系统(5)包括第二离合器(501)，所述第二离合器(501)配置用于将所述第二传动系统(5)断开以及用于将所述第二传动系统(5)闭合；以及所述双余度机电作动器还包括控制器(9)，配置用于控制所述第一离合器(301)和所述第二离合器(501)，实现所述作动杆(1)的双余度的操作。

【技术特征摘要】
1.双余度机电作动器，包括：作动杆(1)，所述作动杆(1)配置用于沿第一方向做直线往复运动；第一电机(2)，配置用于经由第一传动系统(3)驱动所述作动杆(1)进行所述直线往复运动；第二电机(4)，配置用于经由第二传动系统(5)驱动所述作动杆(1)进行所述直线往复运动，其特征在于，所述第一传动系统(3)包括第一离合器(301)，所述第一离合器(301)配置用于将所述第一传动系统(3)断开以及用于将所述第一传动系统(3)闭合；所述第二传动系统(5)包括第二离合器(501)，所述第二离合器(501)配置用于将所述第二传动系统(5)断开以及用于将所述第二传动系统(5)闭合；以及所述双余度机电作动器还包括控制器(9)，配置用于控制所述第一离合器(301)和所述第二离合器(501)，实现所述作动杆(1)的双余度的操作。2.根据权利要求1所述的双余度机电作动器，其特征在于，所述作动杆(1)包括齿条(101)，并且所述第一传动系统(3)包括与所述齿条(101)配合的齿轮(302)，所述第一离合器(301)设置于所述齿轮(302)与所述第一电机(2)之间。3.根据权利要求2所述的双余度机电作动器，其特征在于，所述第一传动系统(3)还包括设置于所述第一离合器(301)与所述第一电机(2)之间的第一锥齿轮减速装置(310)，所述第一锥齿轮减速装置(310)包括与所述第一电机(2)的电机轴连接的第一锥齿轮(311)和与所述第一离合器(301)连接的第二锥齿轮(312)，其中所述第一锥齿轮(311)和所述第二锥齿轮(312)的齿轮轴彼此垂直。4.根据权利要求3所述的双余度机电作动器，其特征在于，所述第一传动系统(3)还包括与所述齿轮(302)同轴连接的编码器(303)。5.根据权利要求2所述的双余度机电作动器，其特征在于，所述作动杆(1)安装有轮轴(102)，其中所述第二传动系统(5)包括与所述轮轴(102)配合的凸轮机构(510)，所述第二离合器(501)设置于所述凸轮机构(510)与所述第二电机(4)之间。6.根据权利要求5所述的双余度机电作动器，其特征在于，所述轮轴(102)的一端固定于所述作动杆(1)上，所述轮轴(102)的另一端设置有与所述凸轮机构(510)配合的滑轮(103)。7.根据权利要求6所述的双余度机电作动器，其特征在于，所述第二传动系统(5)还包括设置于所述第二离合器(501)与所述第二电机(4)之间的第二锥齿轮减速装置(520)，所述第二锥齿轮减速装置(520)包括与所述第二电机(4)的电机轴连接的第三锥齿轮(521)和与所述第二离合器(501)连接的第四锥齿轮(522)，其中所述第三锥齿轮(521)和所述第四锥齿轮(522)的齿轮轴彼此垂直。8.根据权利要求7所述的双余度机电作动器，其特征在于，所述第二传动系统(5)还包括与所述凸轮机构(510)连接的编码器(502)。9.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亭，牛涛，闫海媛，赵国平，孙需要，
申请(专利权)人：北京精密机电控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11