一种双余度电动舵机制造技术

本发明专利技术公开了一种双余度电动舵机。由电机、行星齿轮传动减速机构、行星滚柱丝杠副和套筒推杆组成；利用行星差动轮系的工作原理，将运动由双电机经行星齿轮传动减速机构驱动行星滚柱丝杠副并传递到套筒推杆，将丝杠旋转运动通过滚柱的公转与自转转化成套筒推杆的直线往复运动。采用双余度电机和行星滚柱丝杠副驱动，在实现大的行程的同时，确保作动器的直线作动性能；行星滚柱丝杠副具有承载能力大、往复运动能精确定位的特点。当一个电机发生故障时，另一个电机仍可驱使系统的正常运作，提高系统的可靠度；当两个电机均正常工作时，实现功率的合流为系统提供更大的输入功率。双余度电动舵机结构简单，维护方便，调速性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电动舵机
，具体地说，涉及一种采用电机驱动的双余度电动舵机。
技术介绍
舵机实际上是一位置随动系统，目前广泛应用的舵机系统根据动力源的不同，可分为:气动舵机、液压舵机和电动舵机。与气动舵机、液压舵机相比，电动舵机系统具有高可靠性、高效率、重量轻和更好的可维修性的特点。因而，电动舵机系统将成为未来舵机系统发展的一个重要方向。无人机的快速发展要求其控制系统具有高精度、高灵敏度及高可靠性。舵机系统是飞行自动控制系统不可缺少的关键组成部分，它能否可靠工作直接决定飞行器是否能正常飞行，因此，要提高飞行器的整机工作的可靠性，就必须提高舵机系统的可靠性；但对于任何系统而言，故障发生的可能性总是客观存在的，虽然可通过提高系统各组成元件的质量、加强对元件的保护、甚至改良设计等措施来提高系统的整体可靠性，但需要付出很大的代价，而可靠性的提高却并不显著。余度技术可以在相对降低对元器件的要求的同时能有效提高系统的可靠性。因此，提高舵机系统的可靠性的有效途径之一就是增加舵机系统的余度。传统应用的电动舵机中，通常使用的结构是一个电机加齿轮机构和丝杠机构安装固定在舵机壳体中。由于电动舵机在飞行控制中大多处于频繁实时工作状态，尤其在高频和高气动载荷条件下容易出现故障，从而造成舵机控制的对象失控，造成严重危害和经济损失。同时受制于舵机安装空间限制，电动舵机无法使用大功率电机，导致多级输出功率有限。目前，常用的电动舵机系统多为双余度设计:即驱动电路双余度设计或电机绕组双余度设计，但采用双电机加行星差动轮系和行星滚柱丝杠副实现舵机双余度设计的实例很少；专利CN202364049U公开了“一种舵机的双电机驱动装置”，该装置采用普通丝杠螺母传动，且输出轴方向与电机主轴方向垂直，行程较短、承载能力有限，且不便于安装与维护。
技术实现思路
为了避免现有技术存在的不足，本专利技术提出一种双余度电动舵机。该电动舵机结构简单、维护方便、效率高、调速性好；采用两个电机实现系统双余度的设计，提高了系统的可靠性，同时拓展了系统的扭矩范围，且安全可靠。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:包括行星齿轮传动减速机构、行星滚柱丝杠副、套筒推杆、作动器端盖、壳体、减速器后盖、减速器壳体、作动器尾盖、长螺杆，行星滚柱丝杠副位于壳体内，行星齿轮传动减速机构安装在壳体一端；所述行星滚柱丝杠副包括丝杠、滚柱、螺母、第一滚动轴承、锁紧螺母、行星架、保持架、第二内齿圈，所述滚柱两端有齿轮，滚柱两端的齿轮与安装在螺母两端的第二内齿圈相啮合，保持架两端分别通过轴肩、弹性挡圈实现轴向定位；所述丝杠一端穿过第一滚动轴承、锁紧螺母、作动器尾盖与行星架连接，并通过花键和轴肩实现轴向和周向定位，第一滚动轴承与锁紧螺母实现对丝杠支撑固定，丝杠另一端穿过螺母与滚柱位于套筒推杆内腔；所述行星齿轮传动减速机构包括第一行星轮、太阳轮、第一电机、第二电机、第二行星轮、内花键、第一内齿圈、第三行星轮、行星轮轴、第二滚动轴承，所述太阳轮通过平键安装在第一电机主轴上，第一电机主轴通过轴肩和周向螺母实现电机的周向和轴向定位，所述行星轮轴一端与第二电机轴通过内花键固连，且与第三行星轮连接，行星轮轴另一端与第二滚动轴承连接，并采用轴肩实现与第二滚动轴承的轴向定位，第三行星轮与第一内齿圈的内齿啮合，在第一内齿圈的外侧加工有轮齿与第二行星轮啮合，第一电机、第二电机分别与减速器后盖通过螺栓固连，第一行星轮与行星架配合；所述套筒推杆穿过作动器端盖与螺母通过螺栓连接；作动器端盖和作动器尾盖通过长螺杆固连。所述减速器壳体与减速器后盖接合面加装密封垫圈。所述第一电机与丝杠、套筒推杆、壳体同轴安装。有益效果本专利技术提出的双余度电动舵机，采用两个电机实现系统双余度的设计，提高了系统的可靠性，同时拓展了系统的扭矩范围；太阳轮安装在第一电机输出轴上，第三行星轮通过行星轮轴固连在第二电机的输出轴上，丝杠与行星架相连接，进而将第一电机和第二电机的旋转运动通过行星减速机构传递给丝杠，以实现当电动舵机系统中的一个电机由于断电或过载原因而故障时，另一个电机仍能继续工作，维持丝杠的正常运动，进而维持系统的正常运行，提高系统的可靠度。本专利技术双余度电动舵机与现有的双余度舵机相比，电动舵机结构紧凑，传动效率高，维护方便；采用行星滚柱丝杠副，在实现大的行程的同时，确保了作动器的直线作动性能；行星滚柱丝杠副具有承载能力大、运动精度高、刚度强、寿命长、往复运动定位精确的特点。本专利技术双余度电动舵机中的双电机同样可采用现有的双绕组、双控制电路技术以实现余度扩展。附图说明下面结合附图和实施方式对本专利技术一种双余度电动舵机作进一步的详细说明。图1为本专利技术双余度电动舵机示意图。图2为本专利技术双余度电动舵机的行星齿轮传动减速机构示意图。图3为本专利技术双余度电动舵机的壳体内部零件图。图4为本专利技术双余度电动舵机的行星滚柱丝杠副半剖视图。图5为本专利技术双余度电动舵机的内部零件结构图。图6为本专利技术双余度电动舵机的行星架轴测图。图7为本专利技术双余度电动舵机的壳体轴测图。图中:1.套筒推杆2.作动器端盖3.壳体4.丝杠5.滚柱6.螺母7.第一滚动轴承8.锁紧螺母9.行星架10.第一行星轮11.减速器后盖12.太阳轮13.第一电机14.第二电机15.第二行星轮16.内花键17.第三行星轮18.第一内齿圈19.行星轮轴20.第二滚动轴承21.减速器壳体22.作动器尾盖23.保持架24.第二内齿圈25.长螺杆具体实施方式在飞行控制中，电动舵机系统大多处于频繁实时工作状态，尤其在高频和高气动载荷条件下，为了防止电动舵机系统中的电机由于突发故障的原因而停止工作，进而造成系统的失控，威胁到飞行器及驾驶人员的安全，造成不必要的损失；同时，为了在飞行器狭小的舵机安装空间内安装更大功率范围的电动舵机，拓宽飞行控制系统的功率范围，提高系统的可靠度，本实例对双余度电动舵机作进一步的详细说明。参阅图1～图7，本实例双余度电动舵机，由行星齿轮传动减速机构、行星滚柱丝杠副、套筒推杆1、作动器端盖2、壳体3、减速器后盖11、减速器壳体21、作动器尾盖22、长螺杆25组成；行星滚柱丝杠副固定在壳体3内，行星齿轮传动减速机构安装在壳体3一端。其中，行星滚柱丝杠副包括丝杠4、滚柱5、螺母6、第一滚动轴承7、锁紧螺母8、行星架9、保持架23、第二内齿圈24，滚柱5两端有齿轮，滚柱5两端的齿轮与安装在螺母6两端的第二内齿圈24相啮合，两个齿轮副的啮合保证螺母6和滚柱5协调工作，减小丝杠4的滑动，保持滚柱工作时的一致性。保持架23保证各滚柱间具有相同的间距，避免相互间摩擦，改善受力状态，保持架23一端利用轴肩，另一端采用弹性挡圈实现轴向定位；丝杠4一端与行星架9相连接，通过花键和轴肩实现轴向和周向定位，通过第一滚动轴承7支撑；在第一滚动轴承7端部装有锁紧螺母8，通过轴肩和锁紧螺母8实现第一滚动轴承7的轴向定位，丝杠另一端穿过螺母6与滚柱5位于套筒推杆1内；行星滚柱丝杠副安装在壳体3内。行星齿轮传动减速机构包括第一行星轮10、太阳轮12、第一电机13、第二电机14、第二行星轮15、内花键16、第一内齿圈18、第三行星轮17、行星轮轴19、第二滚动轴承20，其中,太阳轮12通过平键安装在第一电机13主轴上，第一电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双余度电动舵机，其特征在于:包括行星齿轮传动减速机构、行星滚柱丝杠副、套筒推杆、作动器端盖、壳体、减速器后盖、减速器壳体、作动器尾盖、长螺杆，行星滚柱丝杠副位于壳体内，行星齿轮传动减速机构安装在壳体一端；所述行星滚柱丝杠副包括丝杠、滚柱、螺母、第一滚动轴承、锁紧螺母、行星架、保持架、第二内齿圈，所述滚柱两端有齿轮，滚柱两端的齿轮与安装在螺母两端的第二内齿圈相啮合，保持架两端分别通过轴肩、弹性挡圈实现轴向定位；所述丝杠一端穿过第一滚动轴承、锁紧螺母、作动器尾盖与行星架连接，并通过花键和轴肩实现轴向和周向定位，第一滚动轴承与锁紧螺母实现对丝杠支撑固定，丝杠另一端穿过螺母与滚柱位于套筒推杆内腔；所述行星齿轮传动减速机构包括第一行星轮、太阳轮、第一电机、第二电机、第二行星轮、内花键、第一内齿圈、第三行星轮、行星轮轴、第二滚动轴承，所述太阳轮通过平键安装在第一电机主轴上，第一电机主轴通过轴肩和周向螺母实现电机的周向和轴向定位，所述行星轮轴一端与第二电机轴通过内花键固连，且与第三行星轮连接，行星轮轴另一端与第二滚动轴承连接，并采用轴肩实现与第二滚动轴承的轴向定位，第三行星轮与第一内齿圈的内齿啮合，在第一内齿圈的外侧加工有轮齿与第二行星轮啮合，第一电机、第二电机分别与减速器后盖通过螺栓固连，第一行星轮与行星架配合；所述套筒推杆穿过作动器端盖与螺母通过螺栓连接；作动器端盖和作动器尾盖通过长螺杆固连。...

【技术特征摘要】
1.一种双余度电动舵机，其特征在于:包括行星齿轮传动减速机构、行星滚柱丝杠副、套筒推杆、作动器端盖、壳体、减速器后盖、减速器壳体、作动器尾盖、长螺杆，行星滚柱丝杠副位于壳体内，行星齿轮传动减速机构安装在壳体一端；所述行星滚柱丝杠副包括丝杠、滚柱、螺母、第一滚动轴承、锁紧螺母、行星架、保持架、第二内齿圈，所述滚柱两端有齿轮，滚柱两端的齿轮与安装在螺母两端的第二内齿圈相啮合，保持架两端分别通过轴肩、弹性挡圈实现轴向定位；所述丝杠一端穿过第一滚动轴承、锁紧螺母、作动器尾盖与行星架连接，并通过花键和轴肩实现轴向和周向定位，第一滚动轴承与锁紧螺母实现对丝杠支撑固定，丝杠另一端穿过螺母与滚柱位于套筒推杆内腔；所述行星齿轮传动减速机构包括第一行星轮、太阳轮、第一电机、第二电机、第二行星轮、内花键、第一内齿圈...

【专利技术属性】
技术研发人员：马尚君，李晓风，刘更，佟瑞庭，张鹏涛，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61