CN108839787A - 一种小型大扭矩水下舵机 - Google Patents

一种小型大扭矩水下舵机 Download PDF

Info

Publication number
CN108839787A
CN108839787A CN201810650722.XA CN201810650722A CN108839787A CN 108839787 A CN108839787 A CN 108839787A CN 201810650722 A CN201810650722 A CN 201810650722A CN 108839787 A CN108839787 A CN 108839787A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steering engine
rudderpost
small
rear end
motor shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810650722.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108839787B (zh
Inventor
褚振忠
张轩
朱大奇
魏亚丽
程学龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Maritime University
Original Assignee
Shanghai Maritime University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Maritime University filed Critical Shanghai Maritime University
Priority to CN201810650722.XA priority Critical patent/CN108839787B/zh
Publication of CN108839787A publication Critical patent/CN108839787A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108839787B publication Critical patent/CN108839787B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/06—Steering by rudders
    • B63H25/08—Steering gear
    • B63H25/14—Steering gear power assisted; power driven, i.e. using steering engine
    • B63H25/26—Steering engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/52—Tools specially adapted for working underwater, not otherwise provided for

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

本发明公开一种小型大扭矩水下舵机，该舵机以无刷力矩电机为动力源，经谐波减速器后驱动舵轴转动，并通过旋转变压器实现舵轴角度的反馈。该舵机将旋转变压器安装于电机转子内部，通过一根传动穿过谐波减速器后与舵轴相连，用于直接检测舵轴的绝对角度，从而在保证水下舵机大扭矩纯输出的同时，有效降低舵机轴向尺寸。舵机内部充液压油，并在舵轴上设置有小型压力补偿机构，有效降低舵机径向尺寸。

Description

一种小型大扭矩水下舵机
技术领域
本发明涉及一种水下作业设备，具体涉及一种小型大扭矩水下舵机。
背景技术
水下舵机内置电机、减速器以及角度检测传感器等仪器设备，需要解决舵轴转动时的动密封问题。另外，由于水下舵机大深度环境工作的需要，其内部通常充液压油并配备压力补偿机构。随着额定扭矩的增加，水下舵机尺寸会随之增大。因此，在保证扭矩、转速的前提下，需要考虑如何合理的在水下舵机内部布置电机、减速器、角度检测传感器以及压力补偿机构，从而降低水下舵机的尺寸。
发明内容
本发明的目的在于为自主式水下机器人舵叶转动提供一种小尺寸、大扭矩、高精度的水下舵机设备，但该发明也可作为水下机械手关节电机、水下云台等设备使用。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种小型大扭矩水下舵机，其特征在于，该舵机包含：
密封壳体，其包含后端盖、舵机壳体与前端盖；
直流无刷力矩电机，其由定子和转子两部分组成，定子外侧与舵机壳体过盈配合，转子内孔与电机轴过盈配合；
谐波减速器，其刚轮与舵机壳体通过第二螺钉紧固，柔轮与舵轴通过第四螺钉紧固,波发生器与电机轴通过平键连接,并由电机轴和第三挡圈提供轴向限位；
舵轴，其由第四滚动轴承与陶瓷滚动轴承提供径向支撑与轴向限位，并通过两道第三O形密封圈实现与前端盖间的动密封；
优选的，舵机还包括旋转变压器，其由外定子与内转子两部分组成，外定子固定于后端盖上，内转子固定于传动轴上；所述电机轴内部为空心结构，旋转变压器、传动轴布置于电机轴内部；
所述直流无刷力矩电机转子带动谐波减速器的柔轮转动，并最终带动舵轴转动，通过旋转变压器测量舵轴的绝对角度。
优选地，所述密封壳体内部充液压油，液压油由舵轴内孔充入,并通过设置于舵轴内部的小型压力补偿机构对液压油进行增压，小型压力补偿机构包含堵头、弹簧与定位挡圈，堵头与舵轴通过第四O形密封圈实现动密封；
优选地，所述直流无刷力矩电机转子在电磁力作用下带动电机轴转动，电机轴尾端由固定于后端盖的第二滚动轴承提供支撑，前端由固定于舵机壳体的第三滚动轴承提供支撑；传动轴尾端由固定于后端盖的第一滚动轴承提供支撑，前端与舵轴通过第五螺钉紧固。
优选地，所述后端盖上设计有走线孔，无刷直流力矩电机电线与旋转变压器电线穿入后端盖后与电缆连接；电缆与后端盖间通过硫化胶实现密封。
本发明与现有技术相比，其显著优点：将角度检测传感器，即旋转变压器，安装于电机转子内部，通过一根传动穿过谐波减速器内部后与舵轴相连，用于直接检测舵轴的绝对角度，从而在保证水下舵机大扭矩纯输出的同时，有效降低舵机轴向尺寸；通过将小型压力补偿机构集成于舵轴内部，有效降低舵机径向尺寸。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要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。
图1为本发明小型大扭矩水下舵机的内部结构示意图。
图2为本发明小型大扭矩水下舵机的外形示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1所示，本发明一种小型大扭矩水下舵机包含密封壳体、直流无刷力矩电机、谐波减速器7、旋转变压器与舵轴15。
如图2所示，密封壳体含后端盖29、舵机壳体3与前端盖11。
如图1所示，直流无刷力矩电机由定子1和转子2两部分组成，定子1外侧与舵机壳体3过盈配合，转子2内孔与电机轴4过盈配合。谐波减速器7刚轮与舵机壳体3通过第二螺钉8紧固，柔轮与舵轴15通过第四螺钉22紧固,波发生器与电机轴4通过平键25连接,并由电机轴4和第三挡圈24提供轴向限位。舵轴15由第四滚动轴承12与陶瓷滚动轴承14提供径向支撑与轴向限位，并通过两道第三O形密封圈13实现与前端盖11间的动密封。旋转变压器由外定子26与内转子27两部分组成，外定子26固定于后端盖29上，内转子27固定于传动轴23上。电机轴4内部为空心结构，旋转变压器、传动轴23布置于电机轴4内部；直流无刷力矩电机转子2的转动带动谐波减速器7的柔轮转动，并最终带动舵轴15转动，通过旋转变压器测量舵轴15的绝对角度。
如图1所示，密封壳体内部充液压油，液压油由舵轴15内孔充入,并通过设置于舵轴15内部的小型压力补偿机构对液压油进行增压，小型压力补偿机构包含堵头19、弹簧18与定位挡圈16，堵头19与舵轴15通过第四O形密封圈实现动密封。
如图1所示，直流无刷力矩电机转子2在电磁力作用下带动电机轴4转动，电机轴4尾端由固定于后端盖29的第二滚动轴承34提供支撑，前端由固定于舵机壳体3的第三滚动轴承6提供支撑；传动轴23尾端由固定于后端盖29的第一滚动轴承28提供支撑，前端与舵轴11通过第五螺钉21紧固。
如图1所示，后端盖29上设计有走线孔，无刷直流力矩电机电线与旋转变压器电线穿入后端盖29后与电缆32连接；电缆32与后端盖29间通过硫化胶31实现密封。
综上所述，本发明小型大扭矩水下舵机选用无刷力矩电机作为驱动源，将角度检测传感器，即旋转变压器，安装于电机转子内部，通过一根传动穿过谐波减速器内部后与舵轴相连，用于直接检测舵轴的绝对角度，从而在保证水下舵机大扭矩纯输出的同时，有效降低舵机轴向尺寸。通过将小型压力补偿机构集成于舵轴内部，有效降低舵机径向尺寸。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (4)

1.一种小型大扭矩水下舵机，包括：
密封壳体，其包含后端盖（29）、舵机壳体（3）与前端盖（11）；
直流无刷力矩电机，其由定子（1）和转子（2）两部分组成，定子（1）外侧与舵机壳体（3）过盈配合，转子（2）内孔与电机轴（4）过盈配合；
谐波减速器（7），其刚轮与舵机壳体（3）通过第二螺钉（8）紧固，柔轮与舵轴（15）通过第四螺钉（22）紧固,波发生器与电机轴（4）通过平键（25）连接,并由电机轴（4）和第三挡圈（24）提供轴向限位；
舵轴（15），其由第四滚动轴承（12）与陶瓷滚动轴承（14）提供径向支撑与轴向限位，并通过两道第三O形密封圈（13）实现与前端盖（11）间的动密封；电机轴（4）内部为空心结构，内部布置有旋转变压器、传动轴（23）；
其特征在于还包括旋转变压器，其由外定子（26）与内转子（27）两部分组成，外定子（26）固定于后端盖（29）上，内转子（27）固定于传动轴（23）上；所述电机轴（4）内部为空心结构，旋转变压器、传动轴（23）布置于电机轴（4）内部；
所述直流无刷力矩电机转子（2）带动谐波减速器（7）的柔轮转动，并最终带动舵轴（15）转动，通过旋转变压器测量舵轴（15）的绝对角度。
2.如权利要求1所述的小型大扭矩水下舵机，其特征在于，所述密封壳体内部充液压油，液压油由舵轴（15）内孔充入,并通过设置于舵轴（15）内部的小型压力补偿机构对液压油进行增压，小型压力补偿机构包含堵头（19）、弹簧（18）与定位挡圈（16），堵头（19）与舵轴（15）通过第四O形密封圈实现动密封。
3.如权利要求1或者2的任一权利要求所述的小型大扭矩水下舵机，其特征在于，所述直流无刷力矩电机转子（2）在电磁力作用下带动电机轴（4）转动，电机轴（4）尾端由固定于后端盖（29）的第二滚动轴承（34）提供支撑，前端由固定于舵机壳体（3）的第三滚动轴承（6）提供支撑；传动轴（23）尾端由固定于后端盖（29）的第一滚动轴承（28）提供支撑，前端与舵轴（11）通过第五螺钉（21）紧固。
4.如权利要求1或者2的任一权利要求所述的小型大扭矩水下舵机，其特征在于，所述密封壳体后端盖（29）上设计有走线孔，无刷直流力矩电机电线与旋转变压器电线穿入后端盖（29）后与电缆（32）连接；电缆（32）与后端盖（29）间通过硫化胶（31）实现密封。
CN201810650722.XA 2018-06-22 2018-06-22 一种小型大扭矩水下舵机 Active CN108839787B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810650722.XA CN108839787B (zh) 2018-06-22 2018-06-22 一种小型大扭矩水下舵机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810650722.XA CN108839787B (zh) 2018-06-22 2018-06-22 一种小型大扭矩水下舵机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108839787A true CN108839787A (zh) 2018-11-20
CN108839787B CN108839787B (zh) 2019-06-18

Family

ID=64203707

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810650722.XA Active CN108839787B (zh) 2018-06-22 2018-06-22 一种小型大扭矩水下舵机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108839787B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110873159A (zh) * 2019-11-18 2020-03-10 上海海事大学 一种水下丝杠滑块传动装置
CN111140636A (zh) * 2019-12-23 2020-05-12 北京控制工程研究所 一种摆动式太阳帆板驱动机构
CN113715014A (zh) * 2021-09-22 2021-11-30 哈尔滨工业大学 适用于深海机器人的大力矩一体化驱动关节
CN114933005A (zh) * 2022-06-06 2022-08-23 中国科学院沈阳自动化研究所 一种深海自主水下机器人自锁式舵机

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201779215U (zh) * 2010-08-20 2011-03-30 中国航空工业第六一八研究所 旋转电动舵机及其谐波减速器
CN201829334U (zh) * 2010-08-19 2011-05-11 中国航空工业第六一八研究所 旋转电动舵机及其无接触式旋转变压器
CN205469784U (zh) * 2016-01-28 2016-08-17 中国航天空气动力技术研究院 一种小型轻量化一体舵机
FR3016093B1 (fr) * 2014-01-02 2016-12-09 Arch Et Conception De Systemes Avances Acsa Servomoteur immerge de manœuvre d'un organe mecanique immerge dans un milieu aquatique
CN107933870A (zh) * 2017-11-20 2018-04-20 上海海事大学 一种集成式水下舵机装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201829334U (zh) * 2010-08-19 2011-05-11 中国航空工业第六一八研究所 旋转电动舵机及其无接触式旋转变压器
CN201779215U (zh) * 2010-08-20 2011-03-30 中国航空工业第六一八研究所 旋转电动舵机及其谐波减速器
FR3016093B1 (fr) * 2014-01-02 2016-12-09 Arch Et Conception De Systemes Avances Acsa Servomoteur immerge de manœuvre d'un organe mecanique immerge dans un milieu aquatique
CN205469784U (zh) * 2016-01-28 2016-08-17 中国航天空气动力技术研究院 一种小型轻量化一体舵机
CN107933870A (zh) * 2017-11-20 2018-04-20 上海海事大学 一种集成式水下舵机装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110873159A (zh) * 2019-11-18 2020-03-10 上海海事大学 一种水下丝杠滑块传动装置
CN111140636A (zh) * 2019-12-23 2020-05-12 北京控制工程研究所 一种摆动式太阳帆板驱动机构
CN111140636B (zh) * 2019-12-23 2021-07-09 北京控制工程研究所 一种摆动式太阳帆板驱动机构
CN113715014A (zh) * 2021-09-22 2021-11-30 哈尔滨工业大学 适用于深海机器人的大力矩一体化驱动关节
CN113715014B (zh) * 2021-09-22 2023-11-21 哈尔滨工业大学 适用于深海机器人的大力矩一体化驱动关节
CN114933005A (zh) * 2022-06-06 2022-08-23 中国科学院沈阳自动化研究所 一种深海自主水下机器人自锁式舵机

Also Published As

Publication number Publication date
CN108839787B (zh) 2019-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108839787B (zh) 一种小型大扭矩水下舵机
CN105620708B (zh) 一种水下电动舵机及舵角检测方法
CN100484727C (zh) 一种水下电动机械手旋转关节结构
CN104015911B (zh) 全回转一体化推进装置
CN207983397U (zh) 带位置和速度反馈的水下电动关节结构
CN101745918A (zh) 一种水下电动机械手关节机构
CN102832749A (zh) 一种充油压力补偿式深海电机及其制作方法
CN105262266A (zh) 一种用于水下工作的电机
CN107933870B (zh) 一种集成式水下舵机装置
CN114221474B (zh) 机械臂电动关节防水电机
CN106927008B (zh) 一种潜水器用多推进器同步旋转机构
CN201329586Y (zh) 水下电动机械手关节机构
CN109399406B (zh) 一种水下绞车自反馈动力旋通装置及其使用方法
CN207603376U (zh) 一种防水舵机
CN209319784U (zh) 一种六轴机器人关节用的传动装置
CN207664758U (zh) 一种实现静密封的水下直流无刷电机
CN106641108A (zh) 一种封闭式谐波齿轮减速机
CN208663095U (zh) 一种中空谐波四轴平台
CN101963229B (zh) 全回转式舵桨的回转管密封安装结构
CN204442067U (zh) 一种低速加长轴的潜水电机
CN110125973B (zh) 一种带位置和速度反馈的水下电动关节结构
CN107994717A (zh) 一种磁性联轴器一体化的水下直流无刷电机
CN207069806U (zh) 用于深井环境下的减速电动机
CN212218532U (zh) 一种机械臂电动旋转关节
CN209224094U (zh) 水下关节驱动模块

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant