[发明专利]一种小型大扭矩水下舵机

说明书

本发明公开一种小型大扭矩水下舵机，该舵机以无刷力矩电机为动力源，经谐波减速器后驱动舵轴转动，并通过旋转变压器实现舵轴角度的反馈。该舵机将旋转变压器安装于电机转子内部，通过一根传动穿过谐波减速器后与舵轴相连，用于直接检测舵轴的绝对角度，从而在保证水下舵机大扭矩纯输出的同时，有效降低舵机轴向尺寸。舵机内部充液压油，并在舵轴上设置有小型压力补偿机构，有效降低舵机径向尺寸。

技术领域

本发明涉及一种水下作业设备，具体涉及一种小型大扭矩水下舵机。

背景技术

水下舵机内置电机、减速器以及角度检测传感器等仪器设备，需要解决舵轴转动时的动密封问题。另外，由于水下舵机大深度环境工作的需要，其内部通常充液压油并配备压力补偿机构。随着额定扭矩的增加，水下舵机尺寸会随之增大。因此，在保证扭矩、转速的前提下，需要考虑如何合理的在水下舵机内部布置电机、减速器、角度检测传感器以及压力补偿机构，从而降低水下舵机的尺寸。

发明内容

本发明的目的在于为自主式水下机器人舵叶转动提供一种小尺寸、大扭矩、高精度的水下舵机设备，但该发明也可作为水下机械手关节电机、水下云台等设备使用。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种小型大扭矩水下舵机，其特征在于，该舵机包含：

密封壳体，其包含后端盖、舵机壳体与前端盖；

直流无刷力矩电机，其由定子和转子两部分组成，定子外侧与舵机壳体过盈配合，转子内孔与电机轴过盈配合；

谐波减速器，其刚轮与舵机壳体通过第二螺钉紧固，柔轮与舵轴通过第四螺钉紧固,波发生器与电机轴通过平键连接,并由电机轴和第三挡圈提供轴向限位；

舵轴，其由第四滚动轴承与陶瓷滚动轴承提供径向支撑与轴向限位，并通过两道第三O形密封圈实现与前端盖间的动密封；

优选的，舵机还包括旋转变压器，其由外定子与内转子两部分组成，外定子固定于后端盖上，内转子固定于传动轴上；所述电机轴内部为空心结构，旋转变压器、传动轴布置于电机轴内部；

所述直流无刷力矩电机转子带动谐波减速器的柔轮转动，并最终带动舵轴转动，通过旋转变压器测量舵轴的绝对角度。

优选地，所述密封壳体内部充液压油，液压油由舵轴内孔充入,并通过设置于舵轴内部的小型压力补偿机构对液压油进行增压，小型压力补偿机构包含堵头、弹簧与定位挡圈，堵头与舵轴通过第四O形密封圈实现动密封；

优选地，所述直流无刷力矩电机转子在电磁力作用下带动电机轴转动，电机轴尾端由固定于后端盖的第二滚动轴承提供支撑，前端由固定于舵机壳体的第三滚动轴承提供支撑；传动轴尾端由固定于后端盖的第一滚动轴承提供支撑，前端与舵轴通过第五螺钉紧固。

优选地，所述后端盖上设计有走线孔，无刷直流力矩电机电线与旋转变压器电线穿入后端盖后与电缆连接；电缆与后端盖间通过硫化胶实现密封。

本发明与现有技术相比，其显著优点：将角度检测传感器，即旋转变压器，安装于电机转子内部，通过一根传动穿过谐波减速器内部后与舵轴相连，用于直接检测舵轴的绝对角度，从而在保证水下舵机大扭矩纯输出的同时，有效降低舵机轴向尺寸；通过将小型压力补偿机构集成于舵轴内部，有效降低舵机径向尺寸。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明小型大扭矩水下舵机的内部结构示意图。

图2为本发明小型大扭矩水下舵机的外形示意图。