专利名称：一种旋转式机电作动器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及飞行器电动伺服控制系统的执行机构，特别是涉及一种可实现闭
环控制的高精度旋转式机电作动器。
背景技术：
旋转式机电作动器是电动伺服控制系统常用执行机构之一，它是进一步改进伺服 控制系统性能的重要环节。近年来，电动伺服控制系统以其简单可靠、成本低、易于控制等 特性得到了广泛的应用。为了提高飞行器的机动能力，使其完成更复杂的机动动作，就需要 研发更高性能的旋转式机电作动器。 现有的旋转式机电作动器第二级传动机构一般采用谐波齿轮传动机构，谐波齿 轮传动机构主要由刚轮、柔轮、波发生器组成，其中柔轮加工难度大，其工作原理主要是靠 柔轮的弹性变形实现其传动，工作寿命有限，在飞行器比较严酷的环境下，一般在工作寿命 100小时左右，此外谐波齿轮传动机构的位移传感器设置在机构外部，容易造成整个机构体 积庞大，并且容易受到外部污染，因此需要研制出寿命长、效率高、体积小、结构简单、并且 适合在比较严酷的环境下工作的机电作动器。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种新型结构的旋转式机 电作动器，该旋转式机电作动器采用行星齿轮传动机构，内置导电塑料位移传感器，在实现 闭环控制的同时使结构更加紧凑、抗磨损能力和承载能力增强，提高了测量精度和测量效率。 本实用新型的上述目的是通过如下技术方案予以实现的 —种旋转式机电作动器，包括电机、小锥齿轮、角度传感器、输出轴、反馈轴、壳体 和行星齿轮传动机构，电机与小锥齿轮连接，输出轴与反馈轴连接，角度传感器设置在壳体 内部，与壳体对应端面固定连接，同时与反馈轴的一端连接，其特征在于所述行星齿轮传
动机构包括中心轮、行星轮1、行星轮n、设置在壳体上的固定齿轮、输出轴、及设置在输出
轴上的输出齿轮，其中中心轮由大锥齿轮与太阳齿轮组成，并且大锥齿轮与太阳齿轮连为 一体；行星轮I与行星轮II固定连接，并且行星轮I分别与固定齿轮及太阳齿轮啮合，行星 轮II与输出齿轮啮合。 在上述旋转式机电作动器中，行星轮I设置在行星架上，行星架为中空体，带有两
个对称圆孔，行星轮I的杆上安装两个滚动轴承后分别穿过行星架的两个圆孔。 在上述旋转式机电作动器中，角度传感器为导电塑料角度传感器。 在上述旋转式机电作动器中，反馈轴右端与输出轴通过螺钉固定联接。 在上述旋转式机电作动器中，行星轮I的数目可以为2-3个。 在上述旋转式机电作动器中，行星轮I与行星轮II通过平键实现连接。 在上述旋转式机电作动器中，反馈轴上设有一圆孔，角度传感器的轴头插入圆孔，并通过圆柱销实现与反馈轴的连接。 本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果 1、采用优化设计的行星齿轮传动机构，其中中心轮为中空结构，由大锥齿轮与行 星传动的太阳齿轮做成一体构成，固定齿轮设置在壳体上，轴齿轮设置在输出轴上，使得结 构更加紧凑，并且重量和体积都大大降低。 2、设置在壳体内部的导电塑料位移传感器，可与控制器构成全闭环位置控制，使 得该作动器的定位精度提高，对零件精度要求可以适当降低，同时由于结构紧凑，不会对作 动器的安装构成不便，并可以可有效防止外部污染，确保导电位移传感器的精度和寿命。 3、结构紧凑，采用了一体化设计，整体体积、重量大大降低，具有相当大的传动比 范围和功率质量比。
图1为旋转式机电作动器的结构剖面图； 图2为旋转式机电作动器中行星齿轮传动机构部分的结构剖面图； 图3为导电塑料角度传感器的外形图； 图4为导电塑料角度传感器的结构原理图 电机1 、小锥齿轮2 、角度传感器3 、圆柱销4、端盖5 、中心轮6 、行星轮7 、壳体8 、行 星支架9、滚动轴承10、行星轮11、平键12、输出轴13、右端盖14、滚动轴承15、套筒16、反 馈轴17、圆柱销18、电刷19、导电塑料基片20、导电传感器壳体21、导电传感器旋转轴22、 大锥齿轮23、固定齿轮24、太阳轮25、输出齿轮26。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明。 如图l所示为本实用新型旋转式机电作动器的结构剖面图，如图2所示为本实用 新型旋转式机电作动器中行星齿轮传动机构部分的结构剖面图，由图2可以看出中心轮 6(含大锥齿轮23和太阳轮25)、行星轮7、行星轮11、固定齿轮24、输出轴13、输出齿轮26 共同组成行星齿轮传动机构，其中中心轮6由大锥齿轮23与太阳齿轮25组成，并且大锥齿 轮23与太阳齿轮25连为一体，固定齿轮24设置在壳体8上，输出齿轮26设置在输出轴13 上，行星轮7的数目根据需要可为2-3个，行星轮7与行星轮11通过平键12固定联接，并 且行星轮7分别与固定齿轮24及太阳齿轮25啮合，行星轮11与输出齿轮26啮合。 参照图1旋转式机电作动器的结构剖面图与图2行星齿轮传动机构部分的结构剖 面图，旋转式机电作动器各部件的连接关系为电机1输出轴与小锥齿轮2连成一体，由大 锥齿轮23与行星传动的太阳齿轮25做成一体的中心轮6为中空体，壳体8与电机1对应 端面固定连接，壳体8为中空体，其上设有一固定齿轮24，行星支架9为中空体，带有2个对 称圆孔，行星轮7的杆上安装滚动轴承10后穿过行星架9的圆孔，行星轮7与行星轮11通 过平键12连成一体，并分别与壳体8所含固定齿轮24及中心轮6所含太阳齿轮25啮合， 行星轮11与输出轴13上设置的输出齿轮26啮合，反馈轴17与输出轴13连成一体，反馈 轴17的杆上安装滚动轴承15及套筒16后穿过行星支架9及中心轮6的中空体，导电塑料 角度传感器3设置在壳体8内部，其上的轴与反馈轴17的一端连成一体，其连接方法为反馈轴17上设有一个圆孔，角度传感器3的轴头插入圆孔，并通过圆柱销4与反馈轴17连为一体，此外导电塑料角度传感器3与壳体8对应端面固定连接，端盖5与壳体8对应端面固定连接。 如图3所示为导电塑料角度传感器的外形图，如图4所示为导电塑料角度传感器的结构原理图，由图可知传感器主要功能主要由传感器旋转轴22、电刷19和导电塑料基片20实现，电刷19与传感器旋转轴22固联，电刷19通过弹性作用与导电塑料基片20紧贴，导电塑料基片20固定在传感器壳体21上，当作动器工作时，反馈轴17通过圆柱销4带动传感器旋转轴22与电刷19同步旋转，电刷19与导电塑料基片20发生相对滑动，引起控制电路上的电压信号变化并反馈给控制器，从而将反馈轴17及输出轴13的角度位移变化反馈给控制器，实现精确控制。 本实用新型机电作动器的具体工作过程如下 当机电控制器接收到上位机输入信号后，电机1起动工作，其旋转轴旋转运动，旋转轴通过圆柱销18带动小锥齿轮2旋转，然后带动中心轮6旋转，中心轮6通过直齿轮(太阳齿轮25)啮合，带动行星轮7运动，其运动为绕中心轮6旋转和自转的复合运动，行星轮7通过平键12带动行星轮11同步运动，行星轮11通过直齿啮合(输出齿轮26)带动输出轴13旋转，输出轴13与反馈轴17通过螺钉联成一体，反馈轴17与输出轴13同步旋转，反馈轴17通过圆柱销4带动导电塑料角度传感器3上的小轴旋转，从而产生电阻变化，并将其转化为电信号反馈给控制器以确定输出机构的实际位移。 本实用新型技术方案与现有技术中采用谐波齿轮传动机构的机电作动器相比，本
实用新型承载能力强、结构紧凑、功率质量比高、传动效率高，传动比大，并通过角度传感器
反馈信号与相关控制器联接形成位移闭环控制，可达到相当高的位移控制精度。 本实用新型说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
权利要求一种旋转式机电作动器，包括电机(1)、小锥齿轮(2)、角度传感器(3)、输出轴(13)、反馈轴(17)、壳体(8)和行星齿轮传动机构，电机(1)与小锥齿轮(2)连接，输出轴(13)与反馈轴(17)连接，角度传感器(3)设置在壳体(8)内部，与壳体(8)对应端面固定连接，同时与反馈轴(17)的一端连接，其特征在于所述行星齿轮传动机构包括中心轮(6)、行星轮(7)、行星轮(11)、设置在壳体(8)上的固定齿轮(24)、输出轴(13)、及设置在输出轴(13)上的输出齿轮(26)，其中中心轮(6)由大锥齿轮(23)与太阳齿轮(25)组成，并且大锥齿轮(23)与太阳齿轮(25)连为一体；行星轮(7)与行星轮(11)固定连接，并且行星轮(7)分别与固定齿轮(24)及太阳齿轮(25)啮合，行星轮(11)与输出齿轮(26)啮合。
2. 根据权利要求1所述的一种旋转式机电作动器，其特征在于所述行星轮(7)设置 在行星架(9)上，所述行星架(9)为中空体，带有两个对称圆孔，行星轮(7)的杆上安装滚 动轴承(10)后穿过行星架(9)的圆孔。
3. 根据权利要求1所述的一种旋转式机电作动器，其特征在于所述角度传感器(3) 为导电塑料角度传感器。
4. 根据权利要求l所述的一种旋转式机电作动器，其特征在于所述行星轮(7)的数 目为2-3个。
5. 根据权利要求1所述的一种旋转式机电作动器，其特征在于所述行星轮(7)与所 述行星轮(11)通过平键(12)实现连接。
6. 根据权利要求l所述的一种旋转式机电作动器，其特征在于所述反馈轴(17)上设 有一个圆孔，角度传感器(3)的轴头插入所述圆孔，并通过圆柱销(4)实现与反馈轴(17) 的连接。
专利摘要本实用新型涉及一种旋转式机电作动器，采用优化设计的行星齿轮传动机构，其中中心轮为中空结构，由大锥齿轮与行星传动的太阳齿轮做成一体构成，固定齿轮设置在壳体上，轴齿轮设置在输出轴上，使得结构更加紧凑，并且重量和体积都大大降低；此外采用设置在壳体内部的导电塑料位移传感器，可与控制器构成全闭环位置控制，使得该作动器的定位精度提高，对零件精度要求可以适当降低，同时由于结构紧凑，不会对作动器的安装构成不便，并可以可有效防止外部污染，确保导电位移传感器的精度和寿命。
文档编号H02K7/116GK201466876SQ20092010854
公开日2010年5月12日 申请日期2009年6月5日 优先权日2009年6月5日
发明者孙元, 杨德良, 黄凯 申请人:中国航天科技集团公司烽火机械厂