[发明专利]一种传感自供电、结构紧凑型伺服机构

说明书

本发明涉及一种传感自供电、结构紧凑型伺服机构，包括往复运动活塞杆、前端盖组件、作动筒、减速器、往复运动活塞杆密封圈、受载滑动轴承及蓄能电池、动子预压垫、动子聚合物栅格垫、定子金属栅格垫、动子聚合物栅格垫、定子金属栅格垫、能量储存装置、动子聚合物栅格垫移动方向和往复运动活塞杆限位块；往复运动活塞杆做往复运动时提供推力和拉力，用于控制火箭喷管及空气舵的位置；电机用于提供输入转速和扭矩，使往复运动活塞杆作往复运动；减速器用于降低电机转速和增加输入扭矩；本发明利用微纳加工聚合物材料的栅格垫，作为摩擦电材料产生负电荷，微纳加工的金属材料的栅格垫，作为摩擦电材料产生正电荷，提升了伺服机构的小型化与集成度。

技术领域

本发明涉及一种传感自供电、结构紧凑型伺服机构，属于航天伺服机构技术领域。

背景技术

运载火箭用电液伺服机构一般采用整体式紧凑设计，液压能源组件与伺服作动器集成于一体。为了保证箭上安装空间要求，伺服机构外形包络尺寸应尽可能小，避免与外围产品存在干涉现象。

位移传感器是伺服机构的重要功能组成部分。传统的伺服机构位移传感器，如电位计式线位移传感器和LVDT线位移传感器等，无论是内置还是外置都占用空间较大，需要开槽，预留装配空间、安装空间、复杂的线路布置空间，且需要单独供电。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种传感自供电、结构紧凑型伺服机构，嵌入在前端盖组件和往复运动丝杆处，在满足位移检测功能的同时不额外占用体积空间，有益于提升伺服机构的小型化与集成度；自供电功能更适用于长时工作的飞行器型号，对传动机构的摩擦产生的能量进行利用，有益于节省伺服系统功耗。

本发明解决技术的方案是：

一种传感自供电、结构紧凑型伺服机构，包括连接支耳Ⅰ、往复运动活塞杆、前端盖组件、作动筒、电机、连接支耳Ⅱ、减速器、往复运动活塞杆密封圈、受载滑动轴承及蓄能电池、动子预压垫、动子聚合物栅格垫、定子金属栅格垫、动子聚合物栅格垫、定子金属栅格垫、能量储存装置、动子聚合物栅格垫移动方向和往复运动活塞杆限位块；

往复运动活塞杆做往复运动时提供推力和拉力，用于控制火箭喷管及空气舵的位置；作动筒用于定位往复运动活塞杆；电机用于提供输入转速和扭矩，使往复运动活塞杆作往复运动；减速器用于降低电机转速和增加输入扭矩；

将动子预压垫、动子聚合物栅格垫嵌入定子金属栅格垫，此时动子聚合物栅格垫的电极和定子金属栅格垫的电极不同，将定子金属栅格垫嵌入受载滑动轴承及蓄能电池，保证动子聚合物栅格垫和定子金属栅格垫均匀接触摩擦，并将定子金属栅格垫、受载滑动轴承及蓄能电池安装在前端盖组件内，动子聚合物栅格垫在定子金属栅格垫表面往复运动，通过分析输出的信号确定位移位置，还可以自供电，电能量存储在能量储存装置内，当作动器不运动时也能实时显示位移位置，并根据信号确定位置。

进一步的，动子预压垫弹性模量为15-40MPa。

进一步的，利用微纳加工聚合物材料的栅格垫，作为摩擦电材料产生负电荷，微纳加工的金属材料的栅格垫，作为摩擦电材料产生正电荷，利用摩擦生电自供电，并通过采集分析信号形成位移传感器。

进一步的，连接支耳Ⅰ和连接支耳Ⅱ用于连接火箭喷管及空气舵。

进一步的，当往复运动活塞杆作往复运动时往复运动活塞杆密封圈用于防止多余物进入作动筒内部。

进一步的，当动子聚合物栅格垫与定子金属栅格垫相互接触并相对直线运动时，产生周期性分离两种微摩擦电，电量存储在能量储存装置，此时，两个电极之间的交变电信号由于静电感应，检测到放置信号，实时位移可以通过计算电压峰值，并将其乘以每个信号的宽度光栅，这样既可以检测位移又可以储存能量。

进一步的，定子金属栅格垫材料强度1200～1500Mpa。

本发明与现有技术相比的有益效果是：