[发明专利]单转电机反力矩平衡传动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种力矩平衡传动系统，特别涉及一种单转电机反力矩平衡传动系统。

背景技术

水下自航行器是进行水下探测、检测和监测作业普遍使用的设备，现有的水下自航行器的推进系统主要采用热动力和电动两类推进系统。电动推进系统由于其功率不受背压影响、噪声小、航行中无污染、无重量变化以及使用维护方便等优点，得到了越来越广泛的重视和应用。

在电动推进系统中，以双转电机作为动力源的直驱系统应用最多，双转电机的电枢和磁系统作反向旋转运动，它们分别与两个前后螺旋桨直接相连，由此产生向前的推进力。双转电机直驱推进系统的优点在于两个螺旋桨的输出力矩大小相等、方向相反，就可保证水下自航行器在航行中处于稳定状态而不发生自转，从而有利于航迹控制。但是，由于磁系统也要转动，需要两套电刷和轴承等零部件，电机的结构复杂，给电机的冷却带来困难。另一方面，由于是直驱系统，电机的转速较低，导致推进系统较大的体积和重量，影响了自航行器的有效荷载。

采用单转永磁交流同步电机驱动能够解决以上问题，通过矢量控制方式来实现高精度的速度伺服运行，并利用减速传动机构实现同轴对转输出，就可以大幅提高电机的工作转速，从而有效地提高推进系统的效率和功率密度。因此，采用单转高速电机驱动，结合减速传动机构的推进系统是目前水下自航行器的最新选择。

但是，单转电机的定子在运转时存在反力矩，在水下航行中会造成推进装置发生自转，出现功率循环，影响动力效率。

因此，需要一种适用于水下自航行器的单转电机减速传动机构，能够实现自平衡，以避免推进装置在航行中发生自转和避免功率循环，能够满足高速传动性能的要求、高传动效率、结构简单、重量轻、振动噪声低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种单转电机反力矩平衡传动系统，能将高速电机输出通过分流增扭成输出，同时来平衡电机定子反力矩，达到整个驱动系统无自转反力矩，能够满足高速传动性能、高传动效率、结构简单、重量轻、振动噪声低的要求，同时保证传动机构与外界海水和电机之间具有可靠的密封。

本发明的单转电机反力矩平衡传动系统，包括箱体、位于箱体内的第一行星轮传动系和第二行星轮传动系，箱体与单转电机端盖固定连接；

所述第一行星轮传动系包括第一太阳轮、第一行星架、行星轮I、行星轮II和第一内齿圈，所述第一太阳轮与单转电机转子在圆周方向固定配合，行星轮I和行星轮II沿第一行星架径向并列设置并与第一行星架自转动配合，第一内齿圈与箱体固定配合，第一太阳轮、行星轮I、行星轮II及第一内齿圈依次啮合，与第一行星架在圆周方向固定配合设置第一动力输出轴；

第二行星轮传动系包括第二太阳轮、第二行星架、行星轮III和第二内齿圈，所述第二太阳轮与第一太阳轮在圆周方向固定配合，行星轮III与第二行星架自转动配合，第二内齿圈与第一行星架在圆周方向固定配合，第二太阳轮、行星轮III和第二内齿圈依次啮合，与第二行星架在圆周方向固定配合设置第二动力输出轴；

所述第一动力输出轴为轴套结构，第二动力输出轴沿轴向穿过第一动力输出轴并与其同轴设置。

进一步，还包括动力输入轴，所述第一太阳轮和第二太阳轮并列设置在动力输入轴上，其中第一太阳轮与动力输入轴制成一体，第二太阳轮通过花键与动力输入轴在圆周方向固定配合；

进一步，还包括行星轴I、行星轴II和行星轴III，行星轴I和行星轴II固定设置在第一行星架上，行星轴III固定设置在第二行星架上，行星轮I转动配合套在行星轴I上，行星轮II转动配合套在行星轴II上，行星轮III转动配合套在行星轴III上；

进一步，第二动力输出轴与第二行星架制成一体并与动力输入轴同轴转动配合；

进一步，还包括第一内齿圈套和第二内齿圈套，第一内齿圈套与箱体固定连接并且内圆加工有第一内齿圈，第二内齿圈套两端分别与第一行星架和第一动力输出轴在圆周方向转动配合；

进一步，第一动力输出轴内圆与第二动力输出轴外圆之间通过第一径向滚动轴承转动配合，第一动力输出轴外圆与箱体之间通过第二径向滚动轴承转动配合；第一动力输出轴内圆与第二动力输出轴外圆之间位于第一径向滚动轴承外侧设置密封圈，第一动力输出轴外圆与箱体之间位于第二径向滚动轴承外侧设置箱体骨架油封；所述第一动力输出轴外圆设置环形凸肩，所述环形凸肩轴向紧靠第二径向滚动轴承内圈；

进一步，所述箱体与单转电机端盖密封固定连接，动力输入轴与单转电机转子轴制成一体，动力输入轴与单转电机端盖之间通过第三径向滚动轴承转动配合并设置电机骨架油封。