[发明专利]一种集成式机电伺服机构

说明书

本发明涉及一种集成式机电伺服机构，由EHA作动器和EMA作动器两种不同原理的机电伺服机构与离合器共同组成冗余系统，通过离合器来实现两种伺服机构间的反复切换。其中EHA作动器、EMA作动器和离合器均采用模块化设计，各自功能独立；EHA作动器为对称缸结构，芯部中空；EMA作动器嵌入EHA作动器，实现两种伺服机构的系统并联；EMA作动器采用整体式自润滑自清洁结构设计，通过闭式液压循环系统实现了对EMA丝杠和轴承等重要部件的润滑和清洁，保证了伺服机构长时间工作的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种机电伺服机构，特别是涉及一种大功率集成式异构冗余机电伺服机构，属于大功率高可靠性伺服技术领域。

背景技术

随着新材料、电机技术、控制学和先进制造技术等的发展，新型的功率电传(PowerBy Wire，PBW)伺服机构将可能完全取代传统的电液伺服机构，PBW伺服机构主要分为机电静压作动器(Electro-Hydrostatic Actuators,EHA)和机电作动器(Electro-MechanicalActuators，EMA)两种。

EHA通过伺服电机控制恒量双向泵的转速和方向，由液压作动器推动负载实现位移输出。既有机电伺服可靠性高、节能和维护方便的特点，又因为采用了液压传动而具有出力大、传动可靠性高的优势。

EMA通过控制电信号来控制驱动电机，并通过行星滚珠丝杠等机械传动装置来驱动负载，显著提高了伺服机构的效率、可维护性、可靠性及保障能力。

传统大功率电液伺服机构采用液压能源+控制阀+执行机构的系统配置形式，其占地空间大，运行效率低，隔振降噪困难且控制阀抗污染能力差，即便能源、控制阀和执行机构实现了冗余设计，但由于采用相同的伺服机构原理，其失效模式相同，单一失效模式便会造成系统整体失效，系统层级可靠性不高。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服传统大功率电液伺服技术的不足，提供一种大功率集成式高可靠性机电伺服机构，具有占地空间小，运行效率高，低振动和噪音且抗污染能力强，长时间工作下高可靠性的特点。

本发明的技术解决方案是：

一种集成式机电伺服机构，包括：EMA作动器、EHA作动器以及离合器；

EMA作动器嵌入EHA作动器的内部，离合器安装在EHA作动器的前端部，用于EMA作动器和EHA作动器的切换，EMA作动器、EHA作动器以及离合器均同轴安装。

EHA作动器包括壳体前端盖、壳体后端盖、壳体、大活塞、支撑套、小活塞、第一内筒、第一防转键、第二防转键、第二内筒、EHA模拟位移传感器、EHA数字位移传感器；

壳体后端盖、壳体、大活塞、支撑套、小活塞共同形成了无杆腔a、有杆腔b和补偿腔c，其中壳体后端盖、壳体和大活塞形成无杆腔a；壳体前端盖、壳体和大活塞形成有杆腔b；支撑套和小活塞形成有杆腔c；

第一内筒通过第二防转键给小活塞导向，小活塞通过第一防转键给大活塞导向；小活塞与大活塞固连；壳体外部设置有EHA数字位移传感器，用于EHA位置闭环；EHA作动器前端通过法兰与离合器同轴安装，后端通过法兰与EMA作动器实现同轴安装，第二内筒中空，其芯部用于嵌入EMA作动器，第二内筒内还设置有EHA模拟位移传感器，用于EHA位置闭环。

EHA作动器为对称缸结构。

无杆腔a有效作用面积＝有杆腔b有效作用面积+补偿腔c有效作用面积。

小活塞与大活塞固连，同步运动且不发生相对转动，保证离合器销轴与EMA作动器上对应的销孔不发生轴向位置错动。

EHA模拟位移传感器和EHA数字位移传感器互为冗余。