[发明专利]一种自主可控的高精度高响应机电伺服组件

说明书

本发明的一种自主可控的高精度高响应机电伺服组件中，无刷永磁力矩电机模块转动后的当前位置由轴角传感器采集；无刷永磁力矩电机模块包含电机定子、电机转子，轴角传感器包含读头、码盘、盘套；电机定子固定在底座的内壁中部，电机转子固定在主轴外壁上部；读头的顶部与底座外壁中部相固定；码盘底部与盘套顶部相固定，盘套内壁与主轴底部相固定；读头作为静光栅，码盘作为动光栅，两块光栅具有形成莫尔条纹的间隙，读头内有光电转换装置，将两块光栅的相对转动转化为相应的电信号的变化，对电信号处理得到与转动位置所对应的数字信息。本发明可以满足较大质量光学装置持续准确地跟瞄高速飞行的各类飞行器的需求。

技术领域

本发明涉及旋转式机电伺服系统技术领域，特别涉及较大质量光学装置对伺服安装平台的定位精度和快速响应指标同时要求苛刻、且产品国产化率要求较高的场合。

背景技术

面对较大质量光学装置对高精度、快速跟踪、大转矩、频繁起停、频繁正反运行条件的需求，目前现有旋转式单轴机电伺服系统(例如转台)由于其转动惯量大，存在机械换向装置、转速较慢、在精度指标和快速性指标不能同时满足需求，且关键元器件/零件(如电机、传感器等)采用国外高端进口产品，存在随时可能被禁运的风险。鉴于此，在我国航空航天领域内，为确保较大质量光学装置能够持续准确地跟瞄高速飞行的各类飞行器，具有高精度高响应特征的旋转式机电伺服系统是不可或缺的核心机电类产品。

发明内容

为克服目前旋转式单轴机电伺服系统在精度指标和快速性指标不能同时满足较大质量光学装置的扫描、定位功能需求的问题，本发明提供一种自主可控的高精度高响应机电伺服组件，具有快速跟踪、大转矩、频繁起停、频繁正反运行功能，满足较大质量光学装置持续准确地跟瞄高速飞行的各类飞行器的需求。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种机电伺服组件，其中，无刷永磁力矩电机模块转动后的当前位置由轴角传感器采集；所述无刷永磁力矩电机模块包含电机定子、电机转子，所述轴角传感器包含读头、码盘、盘套；

所述机电伺服组件还包含底座、主轴；所述电机定子固定在底座的内壁中部，所述电机转子固定在主轴外壁上部；所述读头的顶部与底座外壁中部相固定；所述码盘底部与盘套顶部相固定，所述盘套内壁与主轴底部相固定；

所述读头作为静光栅，码盘作为动光栅，两块光栅具有形成莫尔条纹的间隙，读头内有光电转换装置，将两块光栅的相对转动转化为相应的电信号的变化，对电信号处理得到与转动位置所对应的数字信息。

可选地，所述机电伺服组件进一步包含台面盖板、角接触球轴承、深沟球轴承；所述上端盖板的中心安装所述主轴，所述主轴上端存在一处轴肩，与所述深沟球轴承内圈的底部和内壁相固定，所述上端盖板与所述深沟球轴承外圈的顶部相固定，所述角接触球轴承的外圈与底座内壁下部相固定。

可选地，所述码盘上的莫尔条纹由光栅的大量刻线共同形成；光栅相对移动一个光栅周期，莫尔条纹移动一个周期，电信号变化一个周期，是一一对应关系；所述码盘的直径为170mm，厚度为3.5mm，安装采用胶接加弹性压紧的方式，每个角位移有唯一的输出。

可选地，所述电机定子包含定子铁芯和定子铁芯上安装的定子绕组，定子铁芯由定子冲片叠压而成；所述电机转子包含安装在主轴上的转子铁芯，转子铁芯外围包覆有永磁体；所述电机定子和电机转子上各设有内外一圈均匀分布的通孔，用于与底座和主轴安装。

可选地，所述电机转子采用表贴式40极48槽磁钢结构；所述定子绕组采用三相Y型连接，分数槽集中绕组。

可选地，所述主轴是中空的轻质合金结构。

可选地，控制模块接收上位机发送的指令位置后，经计算得到无刷永磁力矩电机模块的当前位置与指令位置的误差值，由控制模块的功率放大后，驱动无刷永磁力矩电机模块转动。