CN103448898B - 船用一体化电动舵机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种船用一体化电动舵机，其特征在于，包括行星滚柱、丝杠、永磁转子、定子绕组、推力轴承、位移传感器组成；丝杠、行星滚柱和永磁转子由内到外设置组成直线传动副，直线传动副设置于定子绕组和电动舵机缸体形成的筒体内；永磁转子两端通过推力轴承设置在电动舵机缸体和定子绕组之间；丝杠从电动舵机缸体的内腔中伸出，且在丝杠与电动舵机缸体间设置位移传感器。无减速机构，结构更加紧凑，可靠性高，静音效果好，效率高，易于控制。

Description

船用一体化电动舵机
技术领域
本发明涉及一种船用一体化电动舵机，特别是涉及一种大功率一体化电动舵机。
背景技术
舵机作为保证船舶安全航行的重要设备，对其可靠性有较高的要求。舰船传统的电动舵机主要是由电机和减速机构组成，通过减速机构将电动机的旋转运动变为推杆的直线运动，达到和液压缸相似的驱动效果。然而，传统电动舵机由于存在减速机构的磨损，使其在可靠性、推进效率、维护性等方面存在许多公认的缺陷，无法长时间重载工作，此外还会附带产生振动噪音和温升等问题，已经成为船舶操舵机构技术发展的薄弱环节。
发明内容
针对现有技术存在的上述缺陷，本发明要解决的技术问题在于：
提供一种船用一体化电动舵机，提高能量利用效率，降低操舵装置布置空间需求，解决传统操舵机构产生的振动噪音。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
船用一体化电动舵机，其特征在于，包括行星滚柱、丝杠、永磁转子、定子绕组、推力轴承、位移传感器组成；丝杠、行星滚柱和永磁转子由内到外设置组成直线传动副，直线传动副设置于定子绕组和电动舵机缸体形成的筒体内；永磁转子两端通过推力轴承设置在电动舵机缸体和定子绕组之间；丝杠从电动舵机缸体的内腔中伸出，且在丝杠与电动舵机缸体间设置位移传感器。
按上述技术方案，丝杠套在行星滚柱内且与行星滚柱通过螺纹旋转装配。
按上述技术方案，行星滚柱与永磁转子通过螺纹和内啮合齿轮进行装配，行星滚柱固定于永磁转子上并施加预紧力。
按上述技术方案，所述推力轴承包括轴向固定在电动舵机缸体与永磁转子之间构的轴向轴承，以及轴向固定在电动舵机缸体与定子绕组之间的径向轴承。
按上述技术方案，舵机输出端所在侧，丝杠从电动舵机缸体的内腔中伸出，且电动舵机缸体内腔与丝杆之间的径向空间设置位移传感器。
按上述技术方案，当永磁转子转动时带动行星滚柱绕丝杠轴转动，行星滚柱转动带动丝杠直线运动。
为了解决传统电动舵机的诸多缺点，本发明采用新型的直线传动机构，即行星滚柱丝杠取代传统的减速机构，将电机输出的旋转运动直接转化为丝杠的直线运动，这种结构型式由于省掉了传统的减速机构，可以提高设备能量输出率，降低设备运行的维护成本，有效的消除设备运行产生的振动噪音。此外，通过将行星滚柱丝杠和伺服力矩电机进行一体化设计，使得整个机构在布置空间上更加紧凑，更加容易实现自动控制。
相对于现有技术，本发明提出的船用一体化电动舵机具有布置紧凑，噪音小，能耗低，控制精度高等特点，并且整合了舵角反馈机构的功能，相对于现有的电动舵机具有较大的优势，具体表现在以下几个方面：
（1）结构更加紧凑，无减速机构，可靠性高，静音效果好；
（2）具有良好的动态性能，运行波动小，效率高，消耗低；
（3）可与标准伺服控制兼容，实现高精度自动化控制。
附图说明
图1为船用一体化电动舵机结构示意图
图中，各附图标记对应如下：1.丝杠；2.轴向轴承；3.行星滚柱；4.永磁转子；5.定子绕组；6.径向轴承；7.缸体；8.位移传感器。
具体实施方式
本发明专利的具体实施方式示例见图1。
如图1所示，船用一体化电动舵机，其特征在于，包括丝杆1、行星滚柱3、永磁转子4、定子绕组5、推力轴承、位移传感器8和电动舵机缸体7；
其中，丝杠1、行星滚柱3和永磁转子4组成直线传动副；丝杠1设置在行星滚柱3中心且与行星滚柱3通过螺纹旋转装配；行星滚柱3设置在永磁转子4中心且与永磁转子4通过螺纹和内啮合齿轮装配；行星滚柱3施加预紧力地固定于永磁转子4上。
永磁转子4在两端通过推力轴承与电动舵机缸体7和定子绕组5连接；所述推力轴承包括轴向固定在电动舵机缸体7与永磁转子4之间构的轴向轴承2，以及轴向固定在电动舵机缸体7与定子绕组5之间的径向轴承6。
按上述技术方案，舵机输出端所在侧，电动舵机缸体7与丝杆1之间的径向空间设置位移传感器8。
丝杠1、行星滚柱3和永磁转子4组成的直线传动副是整个装置的核心部件，作为装置的运动部分。通过位移传感器8实现对丝杆1直线运动行程的精确控制，同时行星滚柱3和永磁转子4之间的预紧力可以进一步提高其定位精度和轴向刚度。
采用上述技术方案，本发明将伺服力矩电机、舵角反馈装置与行星滚柱丝杠副进行一体化设计，采用纯电动结构型式，无减速机构，大大的提高了传动效率，极大优化了安装布置空间需求，可以有效的降低设备运行的振动噪音。

Claims (6)

1.船用一体化电动舵机，其特征在于，包括行星滚柱、丝杠、永磁转子、定子绕组、推力轴承、位移传感器组成；丝杠、行星滚柱和永磁转子由内到外设置组成直线传动副，直线传动副设置于定子绕组和电动舵机缸体形成的筒体内；永磁转子两端通过推力轴承设置在电动舵机缸体和定子绕组之间；丝杠从电动舵机缸体的内腔中伸出，且在丝杠与电动舵机缸体间设置位移传感器。
2.根据权利要求1所述船用一体化电动舵机，其特征在于：丝杠套在行星滚柱内且与行星滚柱通过螺纹旋转装配。
3.根据权利要求1或2所述船用一体化电动舵机，其特征在于：行星滚柱与永磁转子通过螺纹和内啮合齿轮进行装配，行星滚柱固定于永磁转子上并施加预紧力。
4.根据权利要求3所述船用一体化电动舵机，其特征在于：所述推力轴承包括轴向固定在电动舵机缸体与永磁转子之间构的轴向轴承，以及轴向固定在电动舵机缸体与定子绕组之间的径向轴承。
5.根据权利要求1或2或4所述船用一体化电动舵机，其特征在于：舵机输出端所在侧，丝杠从电动舵机缸体的内腔中伸出，且电动舵机缸体内腔与丝杆之间的径向空间设置位移传感器。
6.根据权利要求5所述船用一体化电动舵机，其特征在于：当永磁转子转动时带动行星滚柱绕丝杠轴转动，行星滚柱转动带动丝杠直线运动。
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