一种双余度角位移作动器的制作方法

1.本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种双余度角位移作动器。


背景技术：

2.使用在无人机关键作动部位(如倾转旋翼飞行器在垂直起飞后需旋转旋翼，将旋翼由提供升力的垂直状态切换到提供推力的水平状态；固定翼无人机起落架撑杆在起飞后需折叠收放在起落架舱内，降落后需打开撑杆支撑飞行器等此类关键作动部位)的角位移作动器需要配置一个余度设计功能来完成旋转动作。
3.目前常见的解决方法有以下两种，一是使用液压推杆通过推杆伸缩将直线运动转换为旋转运动后完成旋转动作，这种方式常见于一些较大的飞行器，飞行器本身配备了液压动力系统，优点是液压缸尺寸小、推力大，配置多个液压回路即可较容易实现余度设计，但是目前常见的小型飞行器一般不会配备液压系统，这会大幅增加飞行器整体重量，而且随着飞行器控制全电化的发展趋势，液压作动器将逐渐被全电作动器替代；另一种是较常见的行星齿轮系差速机构，由行星齿轮系完成两个或两个以上电机的速度耦合后输出扭矩，此种结构电机后端必须配置常闭式失电制动器，否则无法实现速度耦合功能，传动会内部形成回路，增加制动器后作动器整体控制逻辑复杂度增大，可靠性降低，同时带重载起动时制动器释放与电机起动时序不匹配会造成较大起动电流或瞬时反向转动问题。
4.因此，需要提供一种具有余度设计的角位作动器来实现无人机关键作动部位旋转动作及位置反馈。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明提出了一种双余度角位移作动器，用于实现无人机关键作动部位旋转动作及位置反馈。
6.本发明目的在于提供一种双余度角位移作动器，所述双余度角位移作动器包括面对面相连接的第一单作动器和第二单作动器、以及安装在两侧的两个传感器，所述传感器包括位置反馈传感器或双余度角位移电位计，所述第一单作动器与所述第二单作动器结构相同，所述第一单作动器和第二单作动器内均设有带有自锁功能的涡轮蜗杆减速机构。
7.本发明所提供的双余度角位移作动器，还具有这样的特征，所述第一单作动器包括用作动力输出部件的主壳体以及与主壳体相配合的传动机构，所述传动机构包括依次按序传动的电机、微型行星减速器、直齿轮减速机构、涡轮蜗杆减速机构和行星齿轮系减速机构。
8.本发明所提供的双余度角位移作动器，还具有这样的特征，所述第一单作动器中的第一行星齿轮机构和所述第二单作动器中的第二行星齿轮机构以法兰形式通过销轴相固联，所述销轴后端安装有防止销轴轴向窜动的螺钉。
9.本发明所提供的双余度角位移作动器，还具有这样的特征，所述第一单作动器的侧面设有调整垫块，所述调整垫块用于调整作动器的初始位置。
10.本发明所提供的双余度角位移作动器，还具有这样的特征，所述主壳体设有用于作动器与被驱动件相连接的安装挂耳。
11.本发明所提供的双余度角位移作动器，还具有这样的特征，所述电机内设有用于电机速度检测与反馈的速度反馈传感器。
12.本发明所提供的双余度角位移作动器，还具有这样的特征，所述电机包括伺服电机或直流无刷电机。
13.本发明所提供的双余度角位移作动器，还具有这样的特征，所述位置反馈传感器为双余度角位移传感器。
14.本发明所提供的双余度角位移作动器，还具有这样的特征，所述作动器上还设有连接插座，所述连接插座与作动器控制器连接。
15.有益效果：
16.本发明双余度角位移作动器为全电驱动作动器，符合未来无人机控制全电化发展的趋势；作动器为完全独立的双余度架构，当一个通道故障后涡轮蜗杆自锁机构阻止了动力在两个单作动器内部传动，输出速度降为额定速度的一半，另外可省去一般双余度速度耦合机构中的制动器，降低了控制逻辑复杂度，提高了产品可靠性；产品内部自锁机构可防止重负载起动时瞬时反向转动，可设置软启动进行平稳起动，减小电流冲击。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用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。
18.图1为本发明实施例所提供的双余度角位移作动器的结构示意图；
19.图2为本发明实施例中的第一单作动器的结构示意图；
20.图3为本发明实施例中主壳体的结构示意图；
21.图4为本发明实施例中加工有齿轮轴的涡轮结构示意图；
22.图5为本发明实施例中的作动器固联形式示意图，
23.其中，1：第一单作动器；11：电机；12：微型行星减速器；13：直齿轮减速机构；14：涡轮蜗杆减速机构；15：第一行星齿轮机构；16：调整垫块:17：主壳体；2：第二单作动器；25：第二行星齿轮机构；3：传感器；31：销轴；32：螺钉。
具体实施方式
24.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明所提供的双余度角位移作动器作具体阐述。
25.在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。
26.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示
相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
27.术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
28.如图1-5所示，提供了一种双余度角位移作动器，所述双余度角位移作动器包括面对面相连接的第一单作动器1和第二单作动器2、以及安装在两侧的两个传感器3，所述传感器3包括位置反馈传感器或双余度角位移电位计，
29.所述第一单作动器1与所述第二单作动器2结构相同，
30.所述第一单作动器1和第二单作动器2内均设有带有自锁功能的涡轮蜗杆减速机构。
31.在部分实施例中，所述第一单作动器1包括用作动力输出部件的主壳体17以及与主壳体17相配合的传动机构，所述传动机构包括依次按序传动的电机11、微型行星减速器12、直齿轮减速机构13、涡轮蜗杆减速机构14和行星齿轮系减速机构15。主壳体17内部加工有内齿圈。涡轮蜗杆减速机构14的涡轮上加工有齿轮轴。
32.在上述实施例中，作为第一单作动器1的末端传动机构，由电机11提供动力后经微型行星减速器12和直齿轮减速机构13减速，再经涡轮蜗杆减速机构14传入末端第一行星齿轮系减速机构15。主壳体作为动力输出部件替代了现有作动器中作为动力输出部件的输出轴，该作动器不需要输出轴的存在。
33.在部分实施例中，所述第一单作动器1中的第一行星齿轮机构15和所述第二单作动器2中的第二行星齿轮机构25以法兰形式通过销轴31相固联，所述销轴31后端安装有防止销轴31轴向窜动的螺钉32。
34.在部分实施例中，所述第一单作动器1的侧面设有调整垫块16，所述调整垫块16用于调整作动器的初始位置。
35.在部分实施例中，所述主壳体17设有用于作动器与被驱动件相连接的安装挂耳。
36.在部分实施例中，所述电机11内设有用于电机速度检测与反馈的速度反馈传感器。
37.在部分实施例中，所述电机11包括伺服电机或直流无刷电机。在电机为直流无刷电机时，电机内部配置有旋转变压器，用于电机速度检测及反馈，与作动器控制器形成速度闭环。
38.在部分实施例中，所述位置反馈传感器为双余度角位移传感器。
39.在部分实施例中，所述作动器上还设有连接插座，所述连接插座与作动器控制器连接。
40.在部分实施例中，涡轮蜗杆减速机构14选用的23
°
尼曼圆弧齿具有可靠自锁性能及较高传动效率。
41.在部分实施例中，所述位置反馈传感器还可以为双余度角位移电位计，所述双余度角位移电位计具有较独立高线性度和一致度，两侧安装后即为四余度位置反馈，可满足
作动器控制器进行故障逻辑判断，提高产品整体可靠性与寿命。
42.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种双余度角位移作动器，其特征在于，所述双余度角位移作动器包括面对面相连接的第一单作动器和第二单作动器、以及安装在两侧的两个传感器，所述传感器包括位置反馈传感器或双余度角位移电位计，所述第一单作动器与所述第二单作动器结构相同，所述第一单作动器和第二单作动器内均设有带有自锁功能的涡轮蜗杆减速机构。2.根据权利要求1所述的双余度角位移作动器，其特征在于，所述第一单作动器包括用作动力输出部件的主壳体以及与主壳体相配合的传动机构，所述传动机构包括依次按序传动的电机、微型行星减速器、直齿轮减速机构、涡轮蜗杆减速机构和行星齿轮系减速机构。3.根据权利要求2所述的双余度角位移作动器，其特征在于，所述第一单作动器中的第一行星齿轮机构和所述第二单作动器中的第二行星齿轮机构以法兰形式通过销轴相固联，所述销轴后端安装有防止销轴轴向窜动的螺钉。4.根据权利要求2所述的双余度角位移作动器，其特征在于，所述第一单作动器的侧面设有调整垫块，所述调整垫块用于调整作动器的初始位置。5.根据权利要求2所述的双余度角位移作动器，其特征在于，所述主壳体设有用于作动器与被驱动件相连接的安装挂耳。6.根据权利要求2所述的双余度角位移作动器，其特征在于，所述电机内设有用于电机速度检测与反馈的速度反馈传感器。7.根据权利要求2所述的双余度角位移作动器，其特征在于，所述电机包括伺服电机或直流无刷电机。8.根据权利要求1所述的双余度角位移作动器，其特征在于，所述位置反馈传感器为双余度角位移传感器。9.根据权利要求1所述的双余度角位移作动器，其特征在于，所述作动器上还设有连接插座，所述连接插座与作动器控制器连接。

技术总结
本发明提供了一种双余度角位移作动器，所述双余度角位移作动器包括面对面相连接的第一单作动器和第二单作动器、以及安装在两侧的两个传感器，所述传感器包括位置反馈传感器或双余度角位移电位计，所述第一单作动器与所述第二单作动器结构相同，所述第一单作动器和第二单作动器内均设有带有自锁功能的涡轮蜗杆减速机构。本发明双余度角位移作动器为完全独立的双余度架构，当一个通道故障后涡轮蜗杆自锁机构阻止了动力在两个单作动器内部传动，输出速度降为额定速度的一半，另外可省去一般双余度速度耦合机构中的制动器，降低了控制逻辑复杂度，提高了产品可靠性；产品内部自锁机构可防止重负载起动时瞬时反向转动，可设置软启动进行平稳起动，减小电流冲击。减小电流冲击。减小电流冲击。


技术研发人员：陈礼 张强朝 高建郎 马捷
受保护的技术使用者：兰州飞行控制有限责任公司
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/4/5