[发明专利]一种基于电机速度合成的双余度机电作动器

说明书

技术领域

本发明属于机电作动器技术领域，具体涉及一种基于电机速度合成的双余度机电作动器。

背景技术

双余度机电作动器被广泛应用于无人机控制系统中，以提高无人机飞行任务的可靠性。当前，双余度机电作动器的研制面临的一项关键技术就是如何解决双电机输出运动合成所产生的力纷争现象和故障隔离问题。国内外相关研究单位通常的解决办法为通过力矩合成的离合器控制方案和通过机械运动合成的差动周转轮系控制方案。前者需要解决负载均衡和力纷争现象，并且由于运动合成是机械硬式结构，要求控制单元的控制精度非常高，不然会因负载不均衡带来通道间以及机械固件间的相互干扰，降低系统的稳定性和可靠性；后者采用差动式的机械运动合成方案，可以实现两通道间的运动输出解耦，即两个输入通道的负载出现不均衡(即转速不一样)时，可以解决或不存在力纷争问题，但该方案所采用的差速器通常机械机构复杂，对加工精度和装配精度要求较高，并且转动惯量大，不利于系统动态性能的提高。此外，上述两种方案由于其分别使用的离合器和差速器会增大机电作动器的空间尺寸和重量。因此，研制一种体积小、低惯量的运动合成装置以解决多电机输出运动合成所产生的力纷争现象和故障隔离问题成为多余度电动舵系统研制中的一个难点。

发明内容

本发明需要解决的技术问题为：现有的双余度机电作动器力纷争现象和故障隔离的解决方案会带来对控制单元的控制精度要求非常高，或对加工精度和装配精度要求非常高，并且转动惯量大的问题。

本发明的技术方案如下所述：

一种基于电机速度合成的双余度机电作动器，包括：第一电机、第二电机、电磁式制动器、第一电机齿轮、第二电机齿轮、行星减速器、惰轮、滚珠丝杠副和直线电位器。

其中，所述第一电机和第二电机，用于提供转动。在第一电机和第二电机的尾部均安装有电磁式制动器，用于电机制动。在第一电机和第二电机输出轴的末端分别安装有第一电机齿轮和第二电机齿轮。

所述行星减速器安装于第一电机的输出轴方向上，行星减速器的太阳轮为第一电机齿轮，用于将第一电机转速降低后输出。

所述惰轮为齿轮，能够同时与第二电机齿轮和行星减速器啮合，惰轮通过惰轮支撑轴承安装于机电作动器壳体之上。所述滚珠丝杠副与行星减速器连接，用于将行星减速器输出的转动转变为直线位移输出。

所述直线电位器设置于机电作动器壳体之上，用于测量滚珠丝杠副所输出的直线移动大小。

优选的，所述行星减速器具有中心轮，中心轮具有前部和后部，所述前部和后部均为圆筒状，前部的外径和内径均分别小于后部的外径和内径。中心轮的所述前部通过一对中心轮支撑轴承安装于机电作动器壳体之上，机电作动器壳体对中心轮起支撑和限位作用，中心轮能够在一对中心轮支撑轴承的支撑下转动。所述第一电机的转轴通过中心轮的前部伸入中心轮的后部之内，使得安装于第一电机转轴末端的第一电机齿轮在空间上位于中心轮的所述后部之内。在中心轮后部的内表面和外表面上均设置有齿。所述行星减速器还具有行星轮保持架和行星架。所述行星轮保持架和行星架设置于中心轮 的后部之内，两者通过三个行星轮支柱连接为一体。三个所述行星轮支柱位于行星轮保持架和行星架外侧的末端还分别设置有锁紧螺母和轴用弹簧垫圈，用于锁紧行星轮支柱，防止行星轮支柱产生轴向的移动。三个行星齿轮分别通过两组行星轮支撑轴承分别安装于三个行星轮支柱之上，在空间中位于行星轮保持架和行星架之间。行星齿轮能够绕各自的行星轮支柱的轴向自由转动。三个所述行星齿轮均能同时与第一电机齿轮啮合，并且还均能同时与中心轮后部内表面的齿啮合。所述行星架具有输出轴，能够输出转动。

优选的，所述惰轮同时与第二电机齿轮和所述中心轮后部外齿圈啮合。

优选的，所述滚珠丝杠副具有丝杠，丝杠与所述行星架的输出轴通过螺纹和径向销固联，使得行星架能够带动丝杠同步转动。所述行星架的输出轴还通过一对丝杠支撑轴承安装于机电作动器壳体之上，机电作动器壳体对行星架起支撑和限位作用。滚珠丝杠副还具有滑动套筒，滑动套筒与丝杠配合将转动转化为直线位移。在滑动套筒的末端还设置有关节轴承，用于同其他设备转接并输出直线位移。

优选的，所述直线电位器的滑动抽头安装于滚珠丝杠副的滑动套筒止转机构的平键上，滑动套筒止转机构的平键与机电作动器壳体上的滑槽进行配合，保证滑动套筒的直线输出。

优选的，两个所述电磁式制动器的转轴均通过径向销分别与第一电机和第二电机的转轴固定连接。