[发明专利]一种串联传动电动伺服作动器

说明书

本发明公开一种串联传动电动伺服作动器，包括多相容错永磁同步电机、行星齿轮减速器、行星滚柱丝杠和双余度位置反馈电位器。通过多次迭代使多相容错永磁同步电机和大负载及惯量匹配达到最优；利用行星滚柱丝杠回差小、高刚度和高承载的特点，与多相容错永磁同步电机串联一体化设计，保证大负载下的高刚度和传动精度；位置反馈电位器采用了双导杆嵌入式支撑的双余度方案；伺服作动器进行了全密封及热防护设计。通过以上设计，该机构具备高传动精度、高刚度、高功重比及高可靠性，同时能够抗大负载和大转动惯量，满足某运载火箭伺服作动器的使用要求。

技术领域

本发明属于电动伺服机构技术领域，具体涉及一种电动伺服作动器。

背景技术

2010年后，随着基础材料、电力电子技术、电机技术、控制技术、智能技术的快速发展，中小功率电动伺服机构技术日益成熟，在高超飞行器、空天飞行器以及导弹武器装备中应用广泛，并向高压高效、高可靠、长寿命、智能容错方向发展。相比传统液压系统，电动伺服机构系统复杂度低、能效高、使用维护性好，同时易于实现武器装备的小型化设计与批量化生产。但目前导弹武器装备用电动伺服机构输出功率一般在5kW以下，响应带宽在6Hz以下。

随着导弹向高超声速、大机动发展，电动伺服机构的功率不断升级，动态响应需求也进一步提高，在运载能力远大于导弹的运载火箭领域，电动伺服机构功率可达30kW，还需具备抗更大负载和转动惯量的能力，同时兼顾高可靠性、高刚度、高传动效率、高功重比等需求。为了满足以上更严苛的应用需求，伺服作动器需要克服以下关键技术：高动态多相容错永磁同步电机技术、电机和大负载及惯量匹配优化技术、高刚度高承载伺服传动技术、大负载下高传动精度技术、高可靠长行程位置反馈技术等，以满足新形势下导弹和运载火箭领域电动伺服机构的需求。

发明内容

本发明提供一种串联传动电动伺服作动器，具备高传动精度、高刚度、高功重比及高可靠性，同时能够抗大负载和大转动惯量，满足某运载火箭伺服作动器的使用要求。

一种串联传动电动伺服作动器，其特征在于，包括多相容错永磁同步电机、行星齿轮减速器、行星滚柱丝杠和位置反馈电位器；多相容错永磁同步电机、行星齿轮减速器和行星滚柱丝杠采用串联连接，使输出力中心线和作动器自身轴线一致；位置反馈电位器28安装在作动器主壳体13上，位置反馈电位器28的输出轴与作动器输出轴24连接，用来反馈输出轴24的位置。

进一步地，位置反馈电位器28采用余度设计。

进一步地，位置反馈电位器28采取了双导杆嵌入式支撑进行加固，除了两端头通过外壳支撑外，侧面用螺钉将导杆固定并且嵌入进外壳。

进一步地，多相容错永磁同步电机安装在电机壳体15上；电机后盖16安装在电机壳体15上；旋变38用于反馈电机的转动位置，旋变38包括定子和转子，旋变38的定子通过旋变压块11固定在电机后盖16上；旋变38的转子安装在多相容错永磁同步电机33的输出轴尾端；电机后盖16为凹形，旋变38安装在电机后盖16的凹形内部；

行星齿轮减速器包括行星轮18、行星轮连接柱19、外齿圈21；多相容错永磁同步电机33的输出端齿轮与行星齿轮减速器的行星轮18啮合，行星轮18与外齿圈21啮合后，带动行星轮连接柱19转动；

行星轮连接柱19通过螺纹与行星滚柱丝杠23连接并点螺纹胶加固，行星轮连接柱19在靠近行星滚柱丝杠23一端有一段圆柱用于定位；输出轴24与行星滚柱丝杠23螺纹点胶加固连接，输出轴24与行星滚柱丝杠23径向通过两个紧定螺钉进行轴向加固；

行星齿轮减速器采用大模数的齿轮并用4个行星轮共同承载；伺服作动器的输出轴通过螺纹与行星滚柱丝杠的螺母紧固连接。

进一步地，作动器通过输出端销轴1和固定端销轴34与外部连接；销轴套筒2安装在输出端销轴1两侧；输出端关节轴承37压接在输出端支耳4上，固定端关节轴承32压接在固定端支耳12上；