[发明专利]一种高功率密度集成化机电伺服作动装置

说明书

本发明为一种高功率密度集成化机电伺服作动装置，包括：集成化永磁同步电机、转子套筒、行星滚柱丝杠副、轴承、及传感器等配套装置。电机定子嵌在缸体内侧，与贴在转子套筒上的永磁贴片构成集成式电机，驱动转子套筒进行旋转运动；转子套筒通过螺钉固连在法兰盘上，然后通过滚柱丝杠上键结构带动丝杠产生同步旋转运动；行星滚柱丝杠副将丝杠的旋转运动转化为螺母的直线运动；由直线轴承作为输出杆的导向，再通过输出杆内部螺纹及止动垫圈装置，最终由螺母推动输出杆作直线运动。此发明解决了现有机电作动装置体积、重量大的问题，进而提高了机电作动装置的功重比及载荷能力，为促进未来多电化/全电化飞行器的发展提供了技术保障。

技术领域

本发明为一种电伺服作动装置，特别是应用于多电化/全电化飞行器的舵面伺服控制系统、还可用于飞机起落架收放、转弯和刹车系统；属于航空航天航海机械、电子及控制技术领域。

背景技术

目前飞行器、舰船的多电化是其重要发展趋势，功率电传作动系统已成为航空航天航海领域研究的热点之一，它通过电能量的传递方式完成二次能源系统到各执行机构之间的功率传输。与传统液压作动系统相比，它属于绿色能源，灵活性强、安全性好、效率高、可靠性高而且便于维护。

作动系统及装置是航空航天飞机和导弹等姿态变化、改变方向的重要组成，各种飞行器俯仰、偏航、滚转都是靠作动系统驱动舵面相互配合完成的。随着装备水平的发展和“中国制造2025”计划的提出，对飞行器舵面装置的安装空间和重量要求越来越苛刻，进而对作动系统的功重比及效率指标提出了更高的要求。

现今作动系统有两种动力源，一种是液压能源供给，应用传统液压伺服作动器，即通过高低压油的转换而做功输出直线运动，从而改变舵面的姿态，这种舵机适用于大输出力场合，而且体积和重量都比较大；另一种是电能供给的功率电传作动器，即采用机电伺服的机构驱动液压缸或丝杠副，这种新型机电方式采用绿色能源可应用于大转矩、大功率场合，但结构复杂。上述两种结构都无法满足多电/全电飞行器对机电伺服机构提出的功重比高、承载能力强、安装空间小的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种占用功重比高、承载力强及安装空间小的新型高功率密度集成化机电伺服作动装置，用于舵面伺服控制系统。

一种高功率密度集成化机电伺服作动装置，包括：直驱式集成化电机、行星滚柱丝杠副、直线轴承、壳体、旋变及转子套筒等配套装置。后端盖上关节轴承与基座相连，后壳体和前壳体通过四根螺柱连接；电机定子固定在缸体上，与转子套筒上的磁性贴片构成集成式电机，驱动转子套筒进行旋转运动；连接法兰和转子套筒通过螺钉固连，并通过滚柱丝杠上键结构带动丝杠进行同步旋转运动；滚柱丝杠与螺母啮合，螺母将滚柱丝杠的旋转运动转化为直线运动；螺母与输出杆通过内部螺纹及止动垫圈固连，由螺母推动输出杆输出直线运动，进而改变舵面姿态；缸体前端安装直线轴承，对输出杆起到导向作用；缸体内部通过前端一个角接触球轴承及后端一对角接触球轴承保证同轴度，并将负载传递的力卸荷到壳体上。

所述的高功率密度集成化机电伺服作动装置，磁性贴片贴在转子套筒上，滚柱丝杠通过键结构与连接法兰和转子套筒固连，比常规在滚柱丝杠末端贴片的串联式结构节省了一个电机定子长度，节省了安装空间并提高了功重比；

所述的丝杠副为行星滚柱丝杠副(11个滚柱)，滚柱丝杠转动带动螺母推动输出杆，驱动负载作直线运动，结构紧凑，承载能力强，可靠性高，提高了该装置的功重比；

所述的编码器为内嵌式中空型绝对式编码器，增大空间利用率，用于采集滚柱丝杠位置信息，并间接采集输出杆的位置信息；

所述的直线轴承对输出杆起到导向作用，相对滑动式导向，减小了摩擦，提高了传动效率，密封效果更佳；

所述的输出杆与螺母连接端开凹槽，用于安放止动垫圈，防止在运动过程中输出杆和螺母连接螺纹松动；