技術領域

本發明屬于機電作動器技術領域，具體涉及一種基于電機速度合成的雙余度機電作動器。

背景技術

雙余度機電作動器被廣泛應用于無人機控制系統中，以提高無人機飛行任務的可靠性。當前，雙余度機電作動器的研制面臨的一項關鍵技術就是如何解決雙電機輸出運動合成所產生的力紛爭現象和故障隔離問題。國內外相關研究單位通常的解決辦法為通過力矩合成的離合器控制方案和通過機械運動合成的差動周轉輪系控制方案。前者需要解決負載均衡和力紛爭現象，并且由于運動合成是機械硬式結構，要求控制單元的控制精度非常高，不然會因負載不均衡帶來通道間以及機械固件間的相互干擾，降低系統的穩定性和可靠性；后者采用差動式的機械運動合成方案，可以實現兩通道間的運動輸出解耦，即兩個輸入通道的負載出現不均衡(即轉速不一樣)時，可以解決或不存在力紛爭問題，但該方案所采用的差速器通常機械機構復雜，對加工精度和裝配精度要求較高，并且轉動慣量大，不利于系統動態性能的提高。此外，上述兩種方案由于其分別使用的離合器和差速器會增大機電作動器的空間尺寸和重量。因此，研制一種體積小、低慣量的運動合成裝置以解決多電機輸出運動合成所產生的力紛爭現象和故障隔離問題成為多余度電動舵系統研制中的一個難點。

發明內容

本發明需要解決的技術問題為：現有的雙余度機電作動器力紛爭現象和故障隔離的解決方案會帶來對控制單元的控制精度要求非常高，或對加工精度和裝配精度要求非常高，并且轉動慣量大的問題。

本發明的技術方案如下所述：

一種基于電機速度合成的雙余度機電作動器，包括：第一電機、第二電機、電磁式制動器、第一電機齒輪、第二電機齒輪、行星減速器、惰輪、滾珠絲杠副和直線電位器。

其中，所述第一電機和第二電機，用于提供轉動。在第一電機和第二電機的尾部均安裝有電磁式制動器，用于電機制動。在第一電機和第二電機輸出軸的末端分別安裝有第一電機齒輪和第二電機齒輪。

所述行星減速器安裝于第一電機的輸出軸方向上，行星減速器的太陽輪為第一電機齒輪，用于將第一電機轉速降低后輸出。

所述惰輪為齒輪，能夠同時與第二電機齒輪和行星減速器嚙合，惰輪通過惰輪支撐軸承安裝于機電作動器殼體之上。所述滾珠絲杠副與行星減速器連接，用于將行星減速器輸出的轉動轉變為直線位移輸出。

所述直線電位器設置于機電作動器殼體之上，用于測量滾珠絲杠副所輸出的直線移動大小。

優選的，所述行星減速器具有中心輪，中心輪具有前部和后部，所述前部和后部均為圓筒狀，前部的外徑和內徑均分別小于后部的外徑和內徑。中心輪的所述前部通過一對中心輪支撐軸承安裝于機電作動器殼體之上，機電作動器殼體對中心輪起支撐和限位作用，中心輪能夠在一對中心輪支撐軸承的支撐下轉動。所述第一電機的轉軸通過中心輪的前部伸入中心輪的后部之內，使得安裝于第一電機轉軸末端的第一電機齒輪在空間上位于中心輪的所述后部之內。在中心輪后部的內表面和外表面上均設置有齒。所述行星減速器還具有行星輪保持架和行星架。所述行星輪保持架和行星架設置于中心輪 的后部之內，兩者通過三個行星輪支柱連接為一體。三個所述行星輪支柱位于行星輪保持架和行星架外側的末端還分別設置有鎖緊螺母和軸用彈簧墊圈，用于鎖緊行星輪支柱，防止行星輪支柱產生軸向的移動。三個行星齒輪分別通過兩組行星輪支撐軸承分別安裝于三個行星輪支柱之上，在空間中位于行星輪保持架和行星架之間。行星齒輪能夠繞各自的行星輪支柱的軸向自由轉動。三個所述行星齒輪均能同時與第一電機齒輪嚙合，并且還均能同時與中心輪后部內表面的齒嚙合。所述行星架具有輸出軸，能夠輸出轉動。

優選的，所述惰輪同時與第二電機齒輪和所述中心輪后部外齒圈嚙合。

優選的，所述滾珠絲杠副具有絲杠，絲杠與所述行星架的輸出軸通過螺紋和徑向銷固聯，使得行星架能夠帶動絲杠同步轉動。所述行星架的輸出軸還通過一對絲杠支撐軸承安裝于機電作動器殼體之上，機電作動器殼體對行星架起支撐和限位作用。滾珠絲杠副還具有滑動套筒，滑動套筒與絲杠配合將轉動轉化為直線位移。在滑動套筒的末端還設置有關節軸承，用于同其他設備轉接并輸出直線位移。

優選的，所述直線電位器的滑動抽頭安裝于滾珠絲杠副的滑動套筒止轉機構的平鍵上，滑動套筒止轉機構的平鍵與機電作動器殼體上的滑槽進行配合，保證滑動套筒的直線輸出。

優選的，兩個所述電磁式制動器的轉軸均通過徑向銷分別與第一電機和第二電機的轉軸固定連接。