[发明专利]一种电机直驱式多用途离心式作动器及其工作方法

说明书

本发明公开了一种电机直驱式多用途离心式作动器及其工作方法，包括圆柱形的外壳、构造相同的第一、第二离心力输出组件，第一、第二离心力输出组件关于所述外壳中心面对称且同轴安装。当单个离心式作动器独立工作时，第一、第二无刷直流电机分别驱动第一、第二偏心质量块同向等速旋转产生平面内的可控输出力；两个离心式作动器配合使用时，每个离心式作动器的第一、第二无刷直流电机分别驱动第一、第二偏心质量块反向等速旋转，两个离心式作动器配合即可产生单方向的可控输出力。

技术领域

本发明涉及作动器技术领域，具体为一种电机直驱式多用途离心式作动器及其工作方法。

背景技术

旋翼是直升机机体振动的主要来源，在直升机的前飞状态下，不平衡气动力会在桨叶上产生周期交变气动载荷，这些载荷将在桨毂处发生汇合，并通过旋翼轴、主减速器和变距拉杆传递到机身。在各种直升机旋翼减振方式中，双线摆吸振器是一种安装在旋翼桨毂顶部，且行之有效的装置。但是，双线摆吸振器因受几何结构的限制，需要使用较大的配重块才能产生足够的反共振力。并且，摆臂必须足够刚硬，以承受由配重块产生的离心载荷。因此双线摆吸振器具有重量和体积大等缺点。使用离心式作动器替换双线摆吸振器，通过主动控制的方式抑制直升机桨毂振动，既能够保留双线摆吸振器减振效果，又具有体积小、重量轻等特点。而目前国内现有的离心式作动器工作方式单一，只能产生单方向上的输出力，不能产生平面内的输出力，因此不适用于直升机桨毂顶部振动控制的使用工况。

此外，针对振动激励装置以及单个方向上振动主动控制的需求，国内现有的离心式作动器均采用齿轮传动和换向的方式驱动偏心质量块反向旋转，从而产生单方向的输出力。

例如，授权公告号为CN105508505B的中国专利文件于2017年11月28 日公开了一种锥齿轮换向的离心式作动器，利用两台离心力作动单元，每台离心力作动单元包含一个无刷直流电机和两个偏心块转盘，偏心块转盘和电机同轴安装，电机转子与其中一转盘连接，两个转盘上均带有锥齿轮，两个转盘上的锥齿轮均与另一锥齿轮正交啮合，利用锥齿轮换向，从而使两个偏心块反向旋转，通过两台相同的离心力作动单元就可以输出给定幅值和频率的力。

授权公告号为CN106015459B的中国专利文件于2019年03月05日公开了一种离心式作动器由两个直齿轮，两个质量块，两个槽等组成，其中两个质量块反向转动，并且可在对应的槽中移动，通过调节电机的相关参数以及质量块的中心距就可以控制输出力的三要素。

授权公告号为CN109723757B的中国专利文件于2020年07月28日公开了一种用于振动主动控制的离心式作动器，电机与电机锥齿轮连接，电机锥齿轮与中心轴齿轮以及空心轴锥齿轮啮合，带动内外环两个偏心块同速反向转动，从而产生竖直方向上的交变振动力，两组内外环偏心块进行速度和相位配合即可产生幅值、相位、频率可控的输出力。

上述专利都是通过齿轮传动驱动偏心质量块旋转，而齿轮传动使得作动器机械结构复杂，质量和体积增加，并且使用时齿轮啮合噪声大，对润滑要求高，使用寿命短。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种电机直驱式多用途离心式作动器，采用两台无刷直流电机分别直接驱动两个偏心质量块旋转的构型，使得离心式作动器不仅能够产生单个方向的输出力还能够产生平面内的输出力，解决了国内现有离心式作动器不适用于直升机桨毂顶部振动控制的问题，同时解决了现有离心式作动器采用齿轮传动导致的机械结构复杂，对润滑要求高，使用寿命短，并且在运行过程中齿轮啮合产热多，噪声大的问题。