本發(fā)明為一種電伺服作動(dòng)裝置，特別是應(yīng)用于多電化/全電化飛行器的舵面伺服控制系統(tǒng)、還可用于飛機(jī)起落架收放、轉(zhuǎn)彎和剎車系統(tǒng)；屬于航空航天航海機(jī)械、電子及控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前飛行器、艦船的多電化是其重要發(fā)展趨勢(shì)，功率電傳作動(dòng)系統(tǒng)已成為航空航天航海領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，它通過(guò)電能量的傳遞方式完成二次能源系統(tǒng)到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的功率傳輸。與傳統(tǒng)液壓作動(dòng)系統(tǒng)相比，它屬于綠色能源，靈活性強(qiáng)、安全性好、效率高、可靠性高而且便于維護(hù)。

作動(dòng)系統(tǒng)及裝置是航空航天飛機(jī)和導(dǎo)彈等姿態(tài)變化、改變方向的重要組成，各種飛行器俯仰、偏航、滾轉(zhuǎn)都是靠作動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)舵面相互配合完成的。隨著裝備水平的發(fā)展和“中國(guó)制造2025”計(jì)劃的提出，對(duì)飛行器舵面裝置的安裝空間和重量要求越來(lái)越苛刻，進(jìn)而對(duì)作動(dòng)系統(tǒng)的功重比及效率指標(biāo)提出了更高的要求。

現(xiàn)今作動(dòng)系統(tǒng)有兩種動(dòng)力源，一種是液壓能源供給，應(yīng)用傳統(tǒng)液壓伺服作動(dòng)器，即通過(guò)高低壓油的轉(zhuǎn)換而做功輸出直線運(yùn)動(dòng)，從而改變舵面的姿態(tài)，這種舵機(jī)適用于大輸出力場(chǎng)合，而且體積和重量都比較大；另一種是電能供給的功率電傳作動(dòng)器，即采用機(jī)電伺服的機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)液壓缸或絲杠副，這種新型機(jī)電方式采用綠色能源可應(yīng)用于大轉(zhuǎn)矩、大功率場(chǎng)合，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。上述兩種結(jié)構(gòu)都無(wú)法滿足多電/全電飛行器對(duì)機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)提出的功重比高、承載能力強(qiáng)、安裝空間小的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種占用功重比高、承載力強(qiáng)及安裝空間小的新型高功率密度集成化機(jī)電伺服作動(dòng)裝置，用于舵面伺服控制系統(tǒng)。

一種高功率密度集成化機(jī)電伺服作動(dòng)裝置，包括：直驅(qū)式集成化電機(jī)、行星滾柱絲杠副、直線軸承、殼體、旋變及轉(zhuǎn)子套筒等配套裝置。后端蓋上關(guān)節(jié)軸承與基座相連，后殼體和前殼體通過(guò)四根螺柱連接；電機(jī)定子固定在缸體上，與轉(zhuǎn)子套筒上的磁性貼片構(gòu)成集成式電機(jī)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子套筒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；連接法蘭和轉(zhuǎn)子套筒通過(guò)螺釘固連，并通過(guò)滾柱絲杠上鍵結(jié)構(gòu)帶動(dòng)絲杠進(jìn)行同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；滾柱絲杠與螺母嚙合，螺母將滾柱絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)；螺母與輸出桿通過(guò)內(nèi)部螺紋及止動(dòng)墊圈固連，由螺母推動(dòng)輸出桿輸出直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而改變舵面姿態(tài)；缸體前端安裝直線軸承，對(duì)輸出桿起到導(dǎo)向作用；缸體內(nèi)部通過(guò)前端一個(gè)角接觸球軸承及后端一對(duì)角接觸球軸承保證同軸度，并將負(fù)載傳遞的力卸荷到殼體上。

所述的高功率密度集成化機(jī)電伺服作動(dòng)裝置，磁性貼片貼在轉(zhuǎn)子套筒上，滾柱絲杠通過(guò)鍵結(jié)構(gòu)與連接法蘭和轉(zhuǎn)子套筒固連，比常規(guī)在滾柱絲杠末端貼片的串聯(lián)式結(jié)構(gòu)節(jié)省了一個(gè)電機(jī)定子長(zhǎng)度，節(jié)省了安裝空間并提高了功重比；

所述的絲杠副為行星滾柱絲杠副(11個(gè)滾柱)，滾柱絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)螺母推動(dòng)輸出桿，驅(qū)動(dòng)負(fù)載作直線運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力強(qiáng)，可靠性高，提高了該裝置的功重比；

所述的編碼器為內(nèi)嵌式中空型絕對(duì)式編碼器，增大空間利用率，用于采集滾柱絲杠位置信息，并間接采集輸出桿的位置信息；

所述的直線軸承對(duì)輸出桿起到導(dǎo)向作用，相對(duì)滑動(dòng)式導(dǎo)向，減小了摩擦，提高了傳動(dòng)效率，密封效果更佳；

所述的輸出桿與螺母連接端開(kāi)凹槽，用于安放止動(dòng)墊圈，防止在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中輸出桿和螺母連接螺紋松動(dòng)；

所述的轉(zhuǎn)子套筒左端切削一個(gè)與絲杠鍵結(jié)構(gòu)相同的凹槽，與連接法蘭配合帶動(dòng)絲杠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，更好的達(dá)到了強(qiáng)度要求；

所述的軸承為角接觸球軸承，用于支撐固定絲杠和轉(zhuǎn)子套筒，并起到卸荷作用；

所述的前、后殼體上留有深孔及通孔，用于電機(jī)走線；

所述的電機(jī)定子通過(guò)過(guò)盈配合與缸體固定。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明將伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子套筒及滾柱絲杠集成化設(shè)計(jì)為一體，并將磁性貼片貼在轉(zhuǎn)子套筒上，滾柱絲杠通過(guò)鍵結(jié)構(gòu)與連接法蘭和轉(zhuǎn)子套筒固連，比常規(guī)在滾柱絲杠末端貼片的串聯(lián)式結(jié)構(gòu)節(jié)省了一個(gè)電機(jī)定子長(zhǎng)度，提高了功重比；

(2)本發(fā)明采用了行星滾柱絲杠作為主要傳動(dòng)部件，行星滾柱絲杠副在傳動(dòng)過(guò)程中螺母內(nèi)滾柱與絲杠螺紋線接觸，因此在尺寸相同的情況下，行星滾柱絲杠的承載能力遠(yuǎn)大于滾珠絲杠的承載力，提高了該裝置的功重比，并減小了運(yùn)動(dòng)過(guò)程中絲杠卡死的幾率；

(3)本發(fā)明創(chuàng)新應(yīng)用直線軸承作為導(dǎo)向，相對(duì)滑動(dòng)式導(dǎo)向，減小了摩擦，提高了傳動(dòng)效率，密封效果更佳；

(4)本發(fā)明在螺母與輸出桿連接處采用止動(dòng)墊圈，防止輸出桿在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，螺母與輸出桿連接螺紋處出現(xiàn)松動(dòng)影響傳動(dòng)精度。

附圖說(shuō)明

圖1為一種高功率密度集成化機(jī)電伺服作動(dòng)裝置的三維剖切圖；

圖2為一種高功率密度集成化機(jī)電伺服作動(dòng)裝置的俯視圖；

圖3為一種高功率密度集成化機(jī)電伺服作動(dòng)裝置的剖視圖；

圖4為一種高功率密度集成化機(jī)電伺服作動(dòng)裝置的滾柱絲杠副圖；

圖5為一種高功率密度集成化機(jī)電伺服作動(dòng)裝置的電機(jī)圖；

圖中：1為后端蓋；2為軸端擋圈；3為行星滾柱絲杠副；4為旋轉(zhuǎn)式編碼器；5為航插頭；6為后殼體；7為小角接觸球軸承；8為缸筒；9為集成式電機(jī)；10為止動(dòng)墊圈；11為大角接觸球軸承；12為前殼體；13為直線軸承；14為輸出桿；15為轉(zhuǎn)子套筒；16為連接法蘭；17為螺柱。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)的描述：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)上的不足，提供一種占用空間小、功重比高、傳動(dòng)效率高、承載力大、運(yùn)動(dòng)精度高的一種高功率密度集成化機(jī)電伺服作動(dòng)裝置。

參閱圖1、3，一種高功率密度集成化機(jī)電伺服作動(dòng)裝置，包括：后端蓋(1)；軸端擋圈(2)；滾柱絲杠(3.1)；螺母(3.2)；旋轉(zhuǎn)式編碼器(4)；航插頭(5)；后殼體(6)；角接觸球軸承(7)；缸體(8)；集成式電機(jī)定子(9.1)；集成式電機(jī)磁性貼片(9.2)；止動(dòng)墊圈(10)；角接觸球軸承(11)；前殼體(12)；直線軸承(13)；輸出桿(14)；轉(zhuǎn)子套筒(15)；連接法蘭(16)；螺柱(17)。

后殼體(6)與前殼體(12)通過(guò)外側(cè)四根螺柱(17)連接，使前殼體(12)、缸體(8)及后殼體(6)固連成為一體；后端蓋(1)末端的關(guān)節(jié)軸承與基座相連，使高集成度舵機(jī)與基座固連；集成式電機(jī)定子(9.1)通過(guò)過(guò)盈配合與缸體(8)固定，并與轉(zhuǎn)子套筒(15)上的磁性貼片(9.2)構(gòu)成集成式電機(jī)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子套筒(15)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；連接法蘭(16)和轉(zhuǎn)子套筒(15)通過(guò)沉頭螺釘固連，并通過(guò)滾柱絲杠(3.1)上的鍵結(jié)構(gòu)帶動(dòng)絲杠進(jìn)行同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；滾柱絲杠(3.1)與螺母(3.2)通過(guò)螺柱上的螺紋嚙合，螺母(3.2)將滾柱絲杠(3.1)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)；螺母(3.2)與輸出桿(14)通過(guò)內(nèi)部螺紋及止動(dòng)墊圈(10)固連，由螺母(3.2)推動(dòng)輸出桿(14)輸出直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而改變舵面姿態(tài)；將輸出桿(14)前端與負(fù)載相連可以保證輸出桿僅沿軸向做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)式編碼器(4)通過(guò)過(guò)盈配合與滾柱絲杠末端相連，在舵機(jī)工作過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)式編碼器(4)將滾柱絲杠(3.1)旋轉(zhuǎn)的角度反饋到上位機(jī)，經(jīng)過(guò)計(jì)算進(jìn)一步控制集成式電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度，從而控制輸出桿(14)輸出的位移與速度；前殼體(12)內(nèi)安裝直線軸承(13)，對(duì)輸出桿(14)起到導(dǎo)向作用，可以使輸出桿在往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生很少的熱量，還可以起到密封的作用；缸體內(nèi)部通過(guò)前端一個(gè)角接觸球軸承(11)及后端一對(duì)角接觸球軸承(7)保證同軸度；當(dāng)舵機(jī)輸出推力時(shí)，負(fù)載產(chǎn)生的力通過(guò)后端一對(duì)角接觸球軸承(7)卸荷到后殼體(6)上；當(dāng)舵機(jī)輸出拉力時(shí)，負(fù)載產(chǎn)生的力通過(guò)前端角接觸球軸承(11)卸荷到前殼體(12)上。

所述的高功率密度集成化機(jī)電伺服作動(dòng)裝置，磁性貼片(9.2)貼在轉(zhuǎn)子套筒(15)上，滾柱絲杠(3.1)通過(guò)鍵結(jié)構(gòu)與連接法蘭(16)和轉(zhuǎn)子套筒(15)固連，比常規(guī)在滾柱絲杠末端貼片的串聯(lián)式結(jié)構(gòu)減少了一個(gè)電機(jī)定子長(zhǎng)度；

所述的高功率密度集成化機(jī)電伺服作動(dòng)裝置，采用行星滾柱絲杠副(3)(11個(gè)滾柱)，滾柱絲杠(3.1)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)螺母(3.2)推動(dòng)輸出桿，輸出直線運(yùn)動(dòng)；

所述的高功率密度集成化機(jī)電伺服作動(dòng)裝置，采用中空型絕對(duì)式編碼器(4)，用于采集滾柱絲杠(3.1)位置信息，并間接采集輸出桿(14)的位置信息；

所述的高功率密度集成化機(jī)電伺服作動(dòng)裝置，采用直線軸承(13)作為導(dǎo)向，相對(duì)滑動(dòng)式導(dǎo)向，減小了摩擦，避免傳統(tǒng)高低唇密封因膠合產(chǎn)生密封效果不佳的情況，并提高了傳動(dòng)效率；

所述的高功率密度集成化機(jī)電伺服作動(dòng)裝置，螺母(9.2)與輸出桿(14)連接端開(kāi)凹槽，用于安放止動(dòng)墊圈(10)防止在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中輸出桿(14)和螺母(9.2)連接螺紋松動(dòng)；

所述的高功率密度集成化機(jī)電伺服作動(dòng)裝置，前后殼體通過(guò)四根螺柱(17)相連，用于軸向固定整個(gè)作動(dòng)器的殼體，使前殼體(12)、缸體(8)及后殼體(6)固連成為一體；

所述的高功率密度集成化機(jī)電伺服作動(dòng)裝置，轉(zhuǎn)子套筒(15)左端切削一個(gè)與滾柱絲杠(3.1)鍵結(jié)構(gòu)相同的凹槽，與連接法蘭(16)配合帶動(dòng)滾柱絲杠(3.1)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；

所述的高功率密度集成化機(jī)電伺服作動(dòng)裝置，前端角接觸球軸承(11)及后端一對(duì)角接觸球軸承(7)，用于支撐固定滾柱絲杠(3.1)和轉(zhuǎn)子套筒(15)，并起到卸荷作用；

這種新型高功率密度集成化機(jī)電伺服作動(dòng)裝置，前、后殼體留有多個(gè)深孔及通孔，用于電機(jī)走線和同時(shí)也減輕了整機(jī)的重量。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作出的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。