CN117713398B - 一种高精度直驱型机电作动器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高精度直驱型机电作动器，涉及机电作动器技术领域；高精度直驱型机电作动器包括壳体以及安装于壳体内部的宏观运动机构和微纳传动模块；宏观运动机构具有电机结构以及与电机结构通过传动结构连接的宏观作动输出轴；微纳传动模块具有内部绕有微纳传动模块线圈的微纳传动模块定子，微纳传动模块定子与宏观作动输出轴固定，微纳传动模块定子成对设置且微纳传动模块定子之间有偏置磁铁和微纳传动模块动子，偏置磁铁与微纳传动模块定子固定，微纳传动模块动子与微纳传动模块定子之间有气隙，微纳传动模块动子与推杆固定，推杆伸出壳体。上述高精度直驱型机电作动器，能够兼顾宏观运动控制和纳米级微观运动控制。

Description

一种高精度直驱型机电作动器

技术领域

本申请涉及机电作动器技术领域，特别涉及一种高精度直驱型机电作动器。

背景技术

机电作动器(Electro-Mechanical Actuator，EMA)是一种典型的功率电传执行器，能够直接将电能转换为机械能，它通过控制电机的运行直接或间接地控制负载的运动，实现目标的位置控制。

根据输出形式，机电作动器可分为直线输出式和旋转输出式两类。对于直线输出式机电作动器，具有结构紧凑、可靠性高等优势，广泛应用于航空航天、高速列车、机械加工等领域。传统的机电作动器由电机和机械传动机构组成，机械传动机构包括齿轮和滚珠/滚柱丝杠。

针对上述机电作动器，发明人发现现有技术中至少存在以下技术问题：一、运动精度，受电机控制精度和传动精度影响，传统机电作动器运动精度为微米级，难以满足精密加工等领域的要求；二、响应速度，受机械惯量和电机力矩输出能力限制，传统机电作动器响应速度一般不超过100Hz，难以满足减振器等高频控制场景应用。

发明内容

本申请的目的是提供一种高精度直驱型机电作动器，能够兼顾宏观运动控制和纳米级微观运动控制。

为实现上述目的，本申请提供一种高精度直驱型机电作动器，所述高精度直驱型机电作动器包括壳体以及安装于所述壳体内部的宏观运动机构和微纳传动模块；所述宏观运动机构具有电机结构以及与所述电机结构通过传动结构连接的宏观作动输出轴；所述微纳传动模块具有内部绕有微纳传动模块线圈的微纳传动模块定子，所述微纳传动模块定子与所述宏观作动输出轴固定，所述微纳传动模块定子成对设置且所述微纳传动模块定子之间有偏置磁铁和微纳传动模块动子，所述偏置磁铁与所述微纳传动模块定子固定，所述微纳传动模块动子与所述微纳传动模块定子之间有气隙，所述微纳传动模块动子与推杆固定，所述推杆伸出所述壳体。

在一些实施例中，所述电机结构包括线圈定子和转子；所述线圈定子固定于所述外壳的内部，所述线圈定子上绕有电机线圈，所述转子活动装配于所述线圈定子的内部。

在一些实施例中，所述传动结构包括丝杠螺母和反向滚珠丝杠；所述丝杠螺母固定于所述转子的内部，所述反向滚珠丝杠活动装配于所述丝杠螺母的内部，所述反向滚珠丝杠与所述丝杠螺母配套组成反向的滚珠丝杠副，所述反向滚珠丝杠固定于所述宏观作动输出轴的外侧。

在一些实施例中，所述壳体内部还安装有第一轴承和第二轴承；所述丝杠螺母的第一端的轴侧通过所述第一轴承支撑，所述丝杠螺母的第二端与丝杠螺母盖固定，所述丝杠螺母盖通过所述第二轴承支撑。

在一些实施例中，所述壳体包括外壳和第二外壳，所述外壳的内部安装有所述宏观运动机构和所述微纳传动模块，所述第二外壳与所述外壳的尾端固定。

在一些实施例中，所述外壳的首端固定有前端盖，所述外壳的内部固定有轴承盖，所述第二外壳的尾端固定有后端盖；所述微纳传动模块安装于所述轴承盖面向所述前端盖的一侧，所述宏观运动机构安装于所述轴承盖面向后端盖的一侧，所述宏观作动输出轴穿过所述轴承盖并与所述微纳传动模块定子固定。

在一些实施例中，所述高精度直驱型机电作动器还包括LVDT和控制系统，所述LVDT安装于所述壳体内部，所述LVDT用于检测所述推杆的运动参数，所述控制系统用于根据所述LVDT的反馈实现对所述宏观运动机构和所述微纳传动模块的闭环控制；

其中，LVDT的含义为线性可调差接变压器。

在一些实施例中，所述壳体的内部固定有LVDT安装架；所述LVDT包括LVDT外壳和LVDT铁芯，所述LVDT外壳与所述LVDT安装架固定，所述LVDT外壳穿过所述宏观作动输出轴并穿入所述推杆的内部，所述LVDT铁芯活动装配于所述LVDT外壳的内部，所述LVDT铁芯与所述推杆固定；所述宏观作动输出轴的外部套装有LVDT绝缘架。

在一些实施例中，所述宏观运动机构具有电机线圈；所述控制系统包括控制器、驱动器和继电器；所述控制器用于根据所述LVDT的反馈给出控制指令以控制所述驱动器中功率开关器件的开关，所述驱动器由功率开关器件构成，所述继电器有多路通道，所述继电器用于实现所述驱动器与所述电机线圈和所述微纳传动模块线圈的择一连接。

在一些实施例中，所述微纳传动模块定子的内部安装有直线轴承，所述直线轴承套装于所述推杆的外部。

相对于上述背景技术，本申请所提供的高精度直驱型机电作动器主要包括壳体以及安装于壳体内部的宏观运动机构和微纳传动模块；宏观运动机构具有电机结构以及与电机结构通过传动结构连接的宏观作动输出轴；微纳传动模块具有内部绕有微纳传动模块线圈的微纳传动模块定子，微纳传动模块定子与宏观作动输出轴固定，微纳传动模块定子成对设置且微纳传动模块定子之间有偏置磁铁和微纳传动模块动子，偏置磁铁与微纳传动模块定子固定，微纳传动模块动子与微纳传动模块定子之间有气隙，微纳传动模块动子与推杆固定，推杆伸出壳体。

基于前述内容中关于高精度直驱型机电作动器的结构说明，可以看到，该高精度直驱型机电作动器在壳体的内部安装有宏观运动机构和微纳传动模块，宏观运动机构相当于传统的机电作动器，可由电机和机械传动机构组成，而微纳传动模块相当于是在传统机电作动机构末端添加的新模块。因此，该高精度直驱型机电作动器可以通过机电传动部分实现宏观运动，通过微纳传动模块实现纳米级微观运动。

在宏观运动阶段，宏观运动机构工作，微纳传动模块不工作，在电机结构的驱动和传动结构的带动下，宏观作动输出轴进行轴向移动；因为宏观作动输出轴与微纳传动模块定子固定，所以宏观作动输出轴能够使微纳传动模块定子与其一同运动，而微纳传动模块动子在外载荷作用下和微纳传动模块定子贴合在一起，进而实现的是通过推杆对外输出与宏观运动对应的作动效果。

在微观运动阶段，微纳传动模块工作，宏观运动机构不工作，因为宏观运动机构在微观运动条件下为静止状态，所以微纳传动模块定子与宏观作动输出轴一同处于静止状态，此时微纳传动模块线圈通电，会在微纳传动模块定子以及微纳传动模块动子中产生环形激励磁通，偏置磁铁产生的磁通会径向进入微纳传动模块动子，从微纳传动模块动子的左侧表面和右侧表面退出，进而进入微纳传动模块定子的铁芯，沿着微纳传动模块定子的形状形成路径，最后由微纳传动模块定子的铁芯返回偏置磁铁，两者产生的激励磁通以及偏置磁通就会在微纳传动模块动子的左侧表面相加(或相减)，右侧表面相减(或相加)，微纳传动模块动子右侧表面的磁通就会大于(或小于)左侧表面磁通；两侧磁通不同产生不同法向电磁力，两侧电磁力的差值即为微纳传动模块动子输出的电磁力，通过控制微纳传动模块线圈的电流可控制微纳传动模块动子的输出力，进而实现的是通过推杆对外输出与微观运动对应的作动效果。

结合上述结构及过程说明，可以看到，该高精度直驱型机电作动器至少具有以下有益效果：该高精度直驱型机电作动器能够兼顾宏观运动控制和纳米级微观运动控制，提高了机电控制器的运动精度；该高精度直驱型机电作动器在传统机电作动机构末端添加基于法向应力的微纳传动模块，基于法向应力的微纳传动模块运动精度达纳米级，响应带宽达数百赫兹。提高了机电控制器的响应速度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的高精度直驱型机电作动器的剖视图；

图2为本申请实施例提供的高精度直驱型机电作动器的三维图；

图3为本申请实施例提供的微纳传动模块的三维图；

图4为本申请实施例提供的微纳传动模块的剖视图；

图5为本申请实施例提供的控制系统的示意图。

其中：

1-推杆；2-外壳；3-微纳传动模块；4-轴承盖；5-第一轴承；6-线圈定子；7-转子；8-LVDT；9-LVDT安装架；10-后端盖；11-第二外壳；12-第二轴承；13-丝杠螺母盖；14-丝杠螺母；15-推杆螺钉；16-反向滚珠丝杠；17-LVDT绝缘架；18-前端盖；19-宏观作动输出轴；20-电机线圈；21-控制器；22-驱动器；23-继电器；

31-微纳传动模块定子；32-微纳传动模块动子；33-偏置磁铁；34-垫片；35-微纳传动模块线圈；36-直线轴承。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

针对前述背景技术中现有技术存在的不足，本申请提供了一种高精度直驱型机电作动器，该高精度直驱型机电作动器解决了传统机电作动器存在的运动精度和响应速度的问题。

请参考图1至图4，其中，图1为本申请实施例提供的高精度直驱型机电作动器的剖视图，图2为本申请实施例提供的高精度直驱型机电作动器的三维图，图3为本申请实施例提供的微纳传动模块的三维图，图4为本申请实施例提供的微纳传动模块的剖视图。

本申请提出一种具备纳米级精度的直驱型机电作动器，在传统机电作动机构末端添加基于法向应力的微纳传动模块，基于法向应力的微纳传动模块运动精度达纳米级，响应带宽达数百赫兹。该机电作动器可通过机电传动部分实现宏观运动，通过微纳传动模块实现纳米级微观运动。

在一种具体的实施方式中，本申请实施例方案提供的高精度直驱型机电作动器主要包括壳体以及安装于壳体内部的宏观运动机构和微纳传动模块3；宏观运动机构具有电机结构以及与电机结构通过传动结构连接的宏观作动输出轴19；微纳传动模块3具有内部绕有微纳传动模块线圈35的微纳传动模块定子31，微纳传动模块定子31与宏观作动输出轴19固定，微纳传动模块定子31成对设置且微纳传动模块定子31之间有偏置磁铁33和微纳传动模块动子32，偏置磁铁33固定在两个微纳传动模块定子31中间，微纳传动模块动子32与微纳传动模块定子31之间有气隙，微纳传动模块动子32与推杆1固定，推杆1伸出壳体。

基于前述内容中关于高精度直驱型机电作动器的结构说明，可以看到，该高精度直驱型机电作动器在壳体的内部安装有宏观运动机构和微纳传动模块3，宏观运动机构相当于传统的机电作动器，可由电机和机械传动机构组成，而微纳传动模块3相当于是在传统机电作动机构末端添加的新模块。因此，该高精度直驱型机电作动器可以通过机电传动部分实现宏观运动，通过微纳传动模块3实现纳米级微观运动。

在宏观运动阶段，宏观运动机构工作，微纳传动模块3不工作，在电机结构的驱动和传动结构的带动下，宏观作动输出轴19进行轴向移动；因为宏观作动输出轴19与微纳传动模块定子31固定，所以宏观作动输出轴19能够使微纳传动模块定子31与其一同运动，而微纳传动模块动子32在外载荷作用下和微纳传动模块定子31贴合在一起，进而实现的是通过推杆1对外输出与宏观运动对应的作动效果。

在微观运动阶段，微纳传动模块3工作，宏观运动机构不工作，因为宏观运动机构在微观运动条件下为静止状态，所以微纳传动模块定子31与宏观作动输出轴19一同处于静止状态，此时微纳传动模块线圈35通电，会在微纳传动模块定子31以及微纳传动模块动子32中产生环形激励磁通，偏置磁铁33产生的磁通会径向进入微纳传动模块动子32，从微纳传动模块动子32的左侧表面和右侧表面退出，进而进入微纳传动模块定子31的铁芯，沿着微纳传动模块定子31的形状形成路径，最后由微纳传动模块定子31的铁芯返回偏置磁铁33，两者产生的激励磁通以及偏置磁通就会在微纳传动模块动子32的左侧表面相加(或相减)，右侧表面相减(或相加)，微纳传动模块动子32右侧表面的磁通就会大于(或小于)左侧表面磁通；两侧磁通不同产生不同法向电磁力，两侧电磁力的差值即为微纳传动模块动子32输出的电磁力，通过控制微纳传动模块线圈35的电流可控制微纳传动模块动子32的输出力，进而实现的是通过推杆1对外输出与微观运动对应的作动效果。

结合上述结构及过程说明，可以看到，该高精度直驱型机电作动器至少具有以下有益效果：该高精度直驱型机电作动器能够兼顾宏观运动控制和纳米级微观运动控制，提高了机电控制器的运动精度；该高精度直驱型机电作动器在传统机电作动机构末端添加基于法向应力的微纳传动模块3，基于法向应力的微纳传动模块3运动精度达纳米级，响应带宽达数百赫兹。提高了机电控制器的响应速度。

在一些实施例中，壳体包括外壳2和第二外壳11，外壳2的内部安装有宏观运动机构和微纳传动模块3，第二外壳11与外壳2的尾端固定。

作为可选的，在第二外壳11上设置用于实现高精度直驱型机电作动器与外部通过信号传输实现控制的结构，比如电连接器。

进一步的，外壳2的首端固定有前端盖18，外壳2的内部固定有轴承盖4，第二外壳11的尾端固定有后端盖10；微纳传动模块3安装于轴承盖4面向前端盖18的一侧，宏观运动机构安装于轴承盖4面向后端盖10的一侧，宏观作动输出轴19穿过轴承盖4并与微纳传动模块定子31固定。

在本实施例中，微纳传动模块3和宏观运动机构共用外壳2，但是微纳传动模块3和宏观运动机构在外壳2的内部被轴承盖4隔开，相当于是在轴承盖4的前方设置了微纳传动模块3，以及在轴承盖4的后方设置了宏观运动机构。这样在高精度直驱型机电作动器处于宏观运动阶段时，宏观运动机构能够与微纳传动模块3及推杆1关联，进而由宏观运动机构带动推杆1输出宏观运动阶段的作动效果；在高精度直驱型机电作动器处于微观运动阶段时，微纳传动模块3能够使推杆1脱离与宏观运动机构的关联，进而由微纳传动模块3带动推杆1输出微观运动阶段的作动效果。

在一种具体的实施方式中，请继续参考图1，电机结构包括线圈定子6和转子7；线圈定子6固定于外壳2的内部，线圈定子6上绕有电机线圈20，转子7活动装配于线圈定子6的内部。

作为可选的，转子7固定在传动结构的外部，转子7外表面粘有多片极性不同的永磁磁瓦，传动结构与宏观作动输出轴19连接，传动结构将转子7的旋转动作转化为宏观作动输出轴19的直线动作。

在本实施例中，当电机线圈20通电时，电机线圈20产生旋转磁场，旋转磁场作用于转子7表面的永磁体带动转子7转动，转子7的转速可通过旋转磁场频率进行控制，可采用无感FOC等控制策略。转子7同时带动传动结构一起旋转，传动结构再实现宏观作动输出轴19及推杆1的直线运动，使机电作动器完成相应的执行动作。

在一种具体的实施方式中，请继续参考图1，传动结构包括丝杠螺母14和反向滚珠丝杠16；丝杠螺母14固定于转子7的内部，反向滚珠丝杠16活动装配于丝杠螺母14的内部，反向滚珠丝杠16与丝杠螺母14配套组成反向的滚珠丝杠副，反向滚珠丝杠16固定于宏观作动输出轴19的外侧。

需要说明的是，反向滚珠丝杠16之所以称之为反向，以及反向滚珠丝杠16与丝杠螺母14配套组成的滚珠丝杠副之所以称之为反向的原因是，在传统的滚珠丝杠副中，固定部分为丝杠，活动部分为螺母，而本申请实施例方案的丝杠螺母14为固定部分，反向滚珠丝杠16为活动部分，并且反向滚珠丝杠16并非实心结构，而是可以在内部固定宏观作动输出轴19的空心结构。

在本实施例中，转子7固定在丝杠螺母14的外部，因此在旋转磁场作用于转子7表面的永磁体带动转子7转动时，丝杠螺母14与转子7一同转动，反向滚珠丝杠16与丝杠螺母14配套组成反向的滚珠丝杠副，反向滚珠丝杠16与丝杠螺母14内壁通过螺纹形成传动配合，进而实现反向滚珠丝杠16的直线运动，在宏观运动阶段，反向滚珠丝杠16带动实现宏观作动输出轴19及推杆1的直线运动。

作为可选的，反向滚珠丝杠16通过推杆螺钉15与宏观作动输出轴19的轴肩进行固定。

在一些实施例中，壳体内部还安装有第一轴承5和第二轴承12；丝杠螺母14的第一端的轴侧通过第一轴承5支撑，丝杠螺母14的第二端与丝杠螺母盖13固定，丝杠螺母盖13通过第二轴承12支撑。

作为可选的，丝杠螺母14与丝杠螺母盖13通过螺钉连接。通过第一轴承5和第二轴承12对组装为一体的丝杠螺母14和丝杠螺母盖13的支撑作用，保证丝杠螺母14与转子7能够一同转动，此时转子7相当于是在第一轴承5和第二轴承12的支撑作用下活动装配于线圈定子6的内部。

作为可选的，对于微纳传动模块，在微纳传动模块动子32与微纳传动模块定子31之间的气隙位置可以设置垫片34，此时在微纳传动模块动子32的前后方向均有与微纳传动模块定子31相对的垫片34，可以提高在宏观运动阶段下，微纳传动模块动子32在外载荷作用下和微纳传动模块定子31贴合在一起的效果。

在一些实施例中，微纳传动模块定子31的内部安装有直线轴承36，直线轴承36套装于推杆1的外部。

在一种具体的实施方式中，在一些实施例中，高精度直驱型机电作动器还包括LVDT8(Linear Variable Differential Transformer，中文译为线性可调差接变压器)和控制系统，LVDT8安装于壳体内部，LVDT8用于检测推杆1的运动参数，控制系统用于根据LVDT8的反馈实现对宏观运动机构和微纳传动模块3的闭环控制。

在一些实施例中，壳体的内部固定有LVDT安装架9；LVDT8包括LVDT外壳和LVDT铁芯，LVDT外壳与LVDT安装架9固定，LVDT外壳穿过宏观作动输出轴19并穿入推杆1的内部，LVDT铁芯活动装配于LVDT外壳的内部，LVDT铁芯与推杆1固定；宏观作动输出轴19的外部套装有LVDT绝缘架17。

作为可选的，LVDT铁芯通过推杆螺钉15与推杆1固定，其目的在于使LVDT铁芯与推杆1一同运动，而LVDT外壳通过LVDT安装架9相对壳体固定，因此可以通过LVDT铁芯相对LVDT外壳的运动来反映出推杆1相对壳体的运动。对于LVDT的检测原理本申请实施例方案不再赘述，其可直接用于位移的测量，也可以测量与位移有关的任何机械量，如振动、加速度、应变、比重、张力和厚度等。

请参考图5，图5为本申请实施例提供的控制系统的示意图。

在一些实施例中，控制系统包括控制器21、驱动器22和继电器23；控制器21用于根据LVDT8的反馈给出控制指令以控制驱动器22中功率开关器件的开关，驱动器22由功率开关器件构成，继电器23有多路通道，继电器23用于实现驱动器22与电机线圈20和微纳传动模块线圈35的择一连接。

在本实施例中，控制器21用于控制推杆1运动位移及速度，包括位置控制环、速度控制环和电流控制器21，控制器21根据LVDT反馈给出控制指令以控制驱动器22中功率开关器件的开关。驱动器22由功率开关器件按一定结构构成，较多采用H桥结构。继电器23用于选择驱动器22连接线圈D1(与电机线圈20含义相同)还是线圈D2(与微纳传动模块线圈35含义相同)，继电器23有多路通道，均受控制器21控制。继电器23各通道中，中间触点与驱动器22输出端连接，常开触点与线圈D1相连，常闭触点与线圈D2相连。

综上，该高精度直驱型机电作动器具有以下特点：(1)传统机电作动器和基于法向应力的微纳传动模块集成应用，基于法向应力的微纳传动模块也是电磁驱动，和机电作动器可共用一套驱动系统，本申请给出了机电作动器和基于法向应力的微纳传动模块的结构集成设计，可降低系统硬件复杂度；(2)采用直驱型机电作动器，传动链更短，本申请给出了直驱型机电作动器构型方式；(3)控制方式，本申请给出了机电作动器和基于法向应力的微纳驱动模块的集成方式，同时给出了进行宏观微观混合驱动的控制方式。

该高精度直驱型机电作动器的工作方式说明如下。在宏观运动阶段，继电器23无动作，驱动器22与电机线圈20连接，控制器21可控制电机转动(相当于控制转子7转动)；在微观运动阶段，继电器23吸合，驱动器22与微纳传动模块线圈35连接，控制器21可控制微纳传动模块直线移动。

该高精度直驱型机电作动器的宏观运动阶段说明如下。在宏观运动阶段时，驱动器22与电机线圈20相连，控制器21控制电机转子转动。当作动器收到运动控制信号时，电机线圈20通电，产生旋转磁场，旋转磁场作用于转子表面的永磁体带动转子转动，转子转速可通过旋转磁场频率进行控制，可采用无感FOC等控制策略。转子同时带动丝杠螺母一起旋转，丝杠螺母再带动反向滚珠丝杠上的滚珠旋转，从而实现了推杆的直线运动，使机电作动器完成相应的执行动作。在这个过程中，LVDT会将宏观作动输出轴实际位移返回给控制器21与输入信号进行比对，进而对转子进行角度或转速调控，实现闭环控制。此阶段微纳传动模块无动作，微纳传动模块动子在外载荷作用下和静子贴合在一起。

该高精度直驱型机电作动器的微观运动阶段说明如下。在微观运动阶段时，驱动器22与微纳传动模块线圈35相连，控制器21控制微纳传动模块运动。微纳传动模块定子31与宏观作动输出轴19刚性连接，微纳传动模块动子32与作动器推杆1刚性连接，当微纳传动模块线圈35通电时，会在微纳传动模块定子31以及微纳传动模块动子32中产生环形激励磁通，偏置磁铁产生的磁通会径向进入微纳传动模块动子32，从微纳传动模块动子32的左侧表面和右侧表面退出，进而进入定子铁芯，沿着微纳传动模块定子31的形状形成路径，最后由定子铁芯返回偏置磁铁33，两者产生的激励磁通以及偏置磁通就会在动子的左侧表面相加(或相减)，右侧表面相减(或相加)，动子右侧表面的磁通就会大于(或小于)左侧表面磁通。两侧磁通不同产生不同法向电磁力，两侧电磁力的差值即为动子输出的电磁力。通过控制微纳传动模块线圈35的电流可控制动子输出力，通过动子输出力可控制推杆位移或速度。此阶段宏观运动机构无动作，宏观作动输出轴在电机剩余磁阻力和滚柱丝杆反向锁紧力作用下保持静止。

需要注意的是，本申请中提及的诸多部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理可由本技术人员通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本申请所提供的高精度直驱型机电作动器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种高精度直驱型机电作动器，其特征在于，所述高精度直驱型机电作动器包括壳体以及安装于所述壳体内部的宏观运动机构和微纳传动模块；所述宏观运动机构具有电机结构以及与所述电机结构通过传动结构连接的宏观作动输出轴；所述微纳传动模块具有内部绕有微纳传动模块线圈的微纳传动模块定子，所述微纳传动模块定子与所述宏观作动输出轴固定，所述微纳传动模块定子成对设置且所述微纳传动模块定子之间有偏置磁铁和微纳传动模块动子，所述偏置磁铁与所述微纳传动模块定子固定，所述微纳传动模块动子与所述微纳传动模块定子之间有气隙，所述微纳传动模块动子与推杆固定，所述推杆伸出所述壳体；所述电机结构包括线圈定子和转子；所述壳体包括外壳，所述线圈定子固定于所述外壳的内部，所述线圈定子上绕有电机线圈，所述转子活动装配于所述线圈定子的内部；所述传动结构包括丝杠螺母和反向滚珠丝杠；所述丝杠螺母固定于所述转子的内部，所述反向滚珠丝杠活动装配于所述丝杠螺母的内部，所述反向滚珠丝杠与所述丝杠螺母配套组成反向的滚珠丝杠副，所述反向滚珠丝杠固定于所述宏观作动输出轴的外侧；所述高精度直驱型机电作动器还包括LVDT和控制系统，所述LVDT安装于所述壳体内部，所述LVDT用于检测所述推杆的运动参数，所述控制系统用于根据所述LVDT的反馈实现对所述宏观运动机构和所述微纳传动模块的闭环控制；其中，LVDT的含义为线性可调差接变压器；所述壳体的内部固定有LVDT安装架；所述LVDT包括LVDT外壳和LVDT铁芯，所述LVDT外壳与所述LVDT安装架固定，所述LVDT外壳穿过所述宏观作动输出轴并穿入所述推杆的内部，所述LVDT铁芯活动装配于所述LVDT外壳的内部，所述LVDT铁芯与所述推杆固定；所述宏观作动输出轴的外部套装有LVDT绝缘架；所述微纳传动模块定子的内部安装有直线轴承，所述直线轴承套装于所述推杆的外部。

2.根据权利要求1所述的高精度直驱型机电作动器，其特征在于，所述壳体内部还安装有第一轴承和第二轴承；所述丝杠螺母的第一端的轴侧通过所述第一轴承支撑，所述丝杠螺母的第二端与丝杠螺母盖固定，所述丝杠螺母盖通过所述第二轴承支撑。

3.根据权利要求1所述的高精度直驱型机电作动器，其特征在于，所述壳体包括外壳和第二外壳，所述外壳的内部安装有所述宏观运动机构和所述微纳传动模块，所述第二外壳与所述外壳的尾端固定。

4.根据权利要求3所述的高精度直驱型机电作动器，其特征在于，所述外壳的首端固定有前端盖，所述外壳的内部固定有轴承盖，所述第二外壳的尾端固定有后端盖；所述微纳传动模块安装于所述轴承盖面向所述前端盖的一侧，所述宏观运动机构安装于所述轴承盖面向后端盖的一侧，所述宏观作动输出轴穿过所述轴承盖并与所述微纳传动模块定子固定。

5.根据权利要求1所述的高精度直驱型机电作动器，其特征在于，所述宏观运动机构具有电机线圈；所述控制系统包括控制器、驱动器和继电器；所述控制器用于根据所述LVDT的反馈给出控制指令以控制所述驱动器中功率开关器件的开关，所述驱动器由功率开关器件构成，所述继电器有多路通道，所述继电器用于实现所述驱动器与所述电机线圈和所述微纳传动模块线圈的择一连接。