[实用新型]一种电动舵机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电动舵机，属于机电一体化领域。

技术背景

飞行器用舵机一般要求体积小、质量轻，例如实用新型说明书(02261809.0)介绍了一种使电动舵机结构紧凑的谐波减速器，该减速器的特点是减速比大，输出扭矩大，但效率较低，不适合应用于要求舵机响应速度快的场合。使用滚珠丝杠作为舵机的传动减速器是弥补效率低的途径之一，实用新型说明书(200720069025.2)公开了一种轻型电动舵机，舵机包括支架、电机、丝杆和滑块，能够实现直线往复运动，但不能实现角度输出，对使用条件有一定限制。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种电动舵机，该装置工作效率高、输出扭矩大的同时，又能够实现角度输出。

本实用新型的目的是这样实现。该电动舵机包括：滚珠丝杠、丝杠螺母、摆动体、输出轴、增力环和外围附件，外围附件包括壳体、电机、辅助传动机构和反馈元件。

所述的丝杠螺母为方形结构，在两个平行于丝杠螺母轴线的侧面上各具有一个圆柱形耳轴，这两个耳轴轴线相互平行。

所述的摆动体下端具有两个正交的U形槽，这两个U形槽均开口向下。

所述的增力环具有圆柱形内孔和两个相互平行的外侧面，这两个外侧面均与内孔轴线平行，可根据需要在这两个侧面增加润滑槽。

本实用新型各个组件的连接关系如下：滚珠丝杠通过轴承与壳体相连，在滚珠丝杠上套接有丝杠螺母，丝杠螺母的两侧面与摆动体下端的其中一个U形槽配合；增力环镶嵌在丝杠螺母的耳轴与摆动体的另一个U形槽之间，增力环的内孔与耳轴的外圆柱面配合，两个侧面与U形槽配合，实现了螺母的直线运动到摆动体摆动的转变。摆动体与输出轴固联，通过自身摆动带动输出轴回转，从而实现了电动舵机的角度输出。

本实用新型工作过程如下：电机运转后，电机轴直接或通过辅助传动机构(例如齿轮副)带动滚珠丝杠回转，由于丝杠螺母的轴向回转自由度被摆动体所限制，使其在丝杠上进行直线运动；螺母的耳轴通过增力环与摆动体的U形槽连接，因此，丝杠螺母直线运动时会推动摆动体摆动，从而带动与其固联的输出轴转动，实现了电机的小扭矩、高速回转到输出轴的大扭矩，角位移输出。输出轴的转角大小及方向可以从反馈元件反映。当外加控制器后，利用反馈元件的电信号作为反馈信号，就可实现输出轴角度输出的闭环控制。

有益效果

本实用新型通过螺母和摆动体的特殊结构，实现了丝杠螺母的直线运动到舵机角度输出的转换。

本实用新型通过特殊的增力环设计将耳轴圆柱面与摆动体内壁的线接触转换为面接触，大大降低了耳轴与摆动体之间的接触应力，有效增加了电动舵机的承载能力。

附图说明

图1—本实用新型的主视图；

图2—图1的侧视图；

图3—图1的俯视剖视图；

图4—丝杠螺母示意图；

图5—增力环示意图；

图6—摆动体的示意图；

其中：1—滚珠丝杠，2—丝杠螺母，3—增力环，4—摆动体，5—输出轴，6—连接螺钉，7—上壳体，8—下壳体，9—键，10—轴承，11—轴承，12—螺钉，13—轴承，14—键，15反馈元件，16—电机，17—螺钉，18—键，19—主动齿轮，20—从动齿轮，21—轴承挡圈，22—键。

具体实施方式

下面结合附图实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1至图6示出了本实用新型电动执行器的一个实施例。它以上壳体7和下壳体8为支撑件，上、下壳体用螺钉6相连，电机16通过螺钉17固定在下壳体8上，主动齿轮19通过键18与电机16输出轴相连，从动齿轮20通过键22与丝杠1相连，主、从动齿轮相互啮合，构成辅助传动机构实现电机16和滚珠丝杠1的连接。滚珠丝杠1由轴承10(两个)固定在下壳体上，并能围绕自身轴线回转。摆动体4平行于滚珠丝杠1轴线(即丝杠螺母2轴线)的U形槽与丝杠螺母2配合，限定了丝杠螺母2围绕滚珠丝杠1轴线的回转自由度，实现了滚珠丝杠1的回转到丝杠螺母2直线往复运动的转换。丝杠螺母2两侧的耳轴通过增力环3与摆动体4相连，增力环3分别与耳轴的外圆柱面和摆动体4平行于耳轴轴线的U形槽内壁相配合，并能相对自由回转和滑动，实现了丝杠螺母2的直线往复运动到摆动体4摆动的转换。摆动体4通过键9与输出轴5固联。输出轴5通过轴承11、13固定在上、下壳体7、8上，并能在摆动体4的带动下围绕自身轴线回转实现电动舵机的角度输出。反馈元件15由螺钉12固定在上下壳体7、8上，并通过键14与输出轴相连。

本实施例的工作过程如下：电机16运转后，其输出轴根据施加电压的正负向相应方向转动，并通过主、从动齿轮19、20驱动滚珠丝杠1随电机16输出轴转动。丝杠5转动时，带动丝杠螺母2直线往复运动，丝杠螺母2的耳轴通过增力环3将力和运动传递给摆动体4，并带动摆动体4往复摆动，从而带动输出轴5转动。由于反馈元件15的转轴同输出轴连接在一起，所以反馈元件能产生一个和输出轴5转角对应的电信号，当使用控制器时，反馈元件15的输出电信号可以作为反馈信号加到控制器上，形成闭环控制，完成输出轴8转角输出与控制信号的对应关系。