CN205178751U - 一种新型的电动执行机构三级减速系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型的电动执行机构三级减速系统。其中，该系统包括第一级恒力矩无级调速单元、与第一级恒力矩无级调速单元传动相连接的第二级恒功率有级调速单元和与第二级恒功率有级调速单元传动相连接的第三级固定减速机构，及与第二级恒功率有级调速单元传动相连接的手动装置。本实用新型具有主要用于速度调节的恒力矩无级调速、主要用于力矩调节的恒功率有极调速、可调减速比范围宽、无级调速精度高、可满足用户不同配比用户需求、节省设计成本和生产成本，及减少了电机的种类和数量的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种新型的电动执行机构三级减速系统。
背景技术
减速系统是构成电动执行机构的重要环节，它的结构和性能直接影响到整个电动执行机构的性能，包括产品的稳定性、控制精度和使用寿命。
目前，市面上绝大多数减速系统的电动执行机构主要采用以下3类结构：第一种是采用一级蜗轮蜗杆减速或其它减速方式。这种一级减速结构的缺点是无法调速，执行机构的输出轴力矩/转速是一组固定不变的数值，而要想得到不同力矩/转速配比的执行机构输出轴系列化产品，就必须用多种不同功率的电机或不同减速比的减速器来完成。第二种是采用两级减速方式。常用的有平齿轮减速+蜗轮蜗杆减速、行星齿轮减速+蜗轮蜗杆减速、两级蜗轮蜗杆减速三种组合形式。上述的平齿轮、行星齿轮和(第一级)蜗轮蜗杆减速可以作为有级调速系统。可以对电动执行机构的输出轴力矩/转速进行一定范围的调整，在不改变电机功率和不增加减速器箱体的前提下就可以得到一个系列化规格的产品，该系列化的范围取决于一级减速系统减速比的可调范围，这种结构的特点是：可恒功率调速，存在输出轴速度改变时力矩也同时改变，而且调速范围不大的缺陷。第三种同样是采用两级减速方式，即电机变频(无级)调速+蜗轮蜗杆减速。然而与上述两级减速方式不同的是第一级减速不是采用机械减速装置，而是通过使用变频器直接调整电机的转速来实现的。这种结构的特点是：可恒功率无级调速，调速范围：≤1:200，调速精度：±0.2％，存在转矩不可控的缺陷。
实用新型内容
鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种具有主要用于速度调节的恒力矩无级调速、主要用于力矩调节的恒功率有极调速、可调减速比范围宽、无级调速精度高、可满足用户不同配比用户需求、节省设计成本和生产成本，及减少了电机的种类和数量的新型的三级减速装置。
为实现上述目的，本实用新型提供的一种新型的电动执行机构三级减速系统，其中，包括第一级恒力矩无级调速单元、与第一级恒力矩无级调速单元传动相连接的第二级恒功率有级调速单元和与第二级恒功率有级调速单元传动相连接的第三级固定减速机构，及与第二级恒功率有级调速单元传动相连接的手动装置。第一级恒力矩无级调速单元包括伺服电动机、与伺服电动机连接的电控单元，及在伺服电动机上设有电机输出轴连接器。第二级恒功率有级调速单元包括与电机输出轴连接器相连接且带第一连接轴的第一平齿轮、与第一平齿轮啮合且带有第二连接轴的第二平齿轮、在第二连接轴上设有的第三平齿轮、与第三平齿轮啮合且带有第三连接轴的第四平齿轮。第三连接轴与第三级固定减速机构和手动装置相连。第三级固定减速机构包括在第三连接轴端部上设有的蜗杆和与蜗杆传动连接的蜗轮。蜗轮上设置有的输出轴。手动装置包括在第三连接轴端部上设有的第五平齿轮、与第五平齿轮啮合且带第四连接轴的第六平齿轮，及在第四连接轴上设有的手摇推柄。
在一些实施方式中，电控单元包括与伺服电动机连接的伺服控制器，及分别与伺服电动机和伺服控制器连接的位置变送器。
在一些实施方式中，伺服电机是三相交流永磁伺服电动机。
本实用新型的有益效果是具有主要用于速度调节的恒力矩无级调速、主要用于力矩调节的恒功率有极调速、可调减速比范围宽、无级调速精度高、可满足用户不同配比用户需求、节省设计成本和生产成本，及减少了电机的种类和数量的效果。由于采用了第一级恒力矩无级调速单元、第二级恒力矩有级调速单元和第三级固定减速机构的结构。而且三相交流永磁伺服电动机是通过电控单元进行控制电机转速作为第一级恒力矩无级调速单元。因此，具有如下优点：其一，与目前的电动执行机构领域相比较，是唯一具有恒力矩无级调速的减速结构。主要是采用了三相交流永磁伺服电动机作为第一级恒力矩无级调速单元可实现最大减速比可达到1:5000范围的恒力矩无级调速。其二，可调减速比范围宽。通过第一级恒力矩无级调速单元和第二级恒功率有级调速单元可使电动执行机构输出轴减速比的可调范围达到1：100000。其三，无级调速精度高。通过特别设计的电控单元对三相交流永磁伺服电动机进行控制，可使调速精度达到±0.01％。其四，最大范围的满足了用户对电动执行机构输出轴力矩/转速不同配比的应用需求。其五，最大程度的减少了减速器机箱的品种和规格，节省了设计成本和生产成本。其六，最大程度的减少了所用电机的种类和规格，为用户减少了电机备品种类和数量。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的方框结构示意图；
图3为本实用新型的另一方框结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对实用新型作进一步详细的说明。
如图1-3所示，一种新型的电动执行机构三级减速系统，包括第一级恒力矩无级调速单元1、与第一级恒力矩无级调速单元1传动相连接的第二级恒功率有级调速单元2和与第二级恒功率有级调速单元2传动相连接的第三级固定减速机构3，及与第二级恒功率有级调速单元2传动相连接的手动装置4。第一级恒力矩无级调速单元1包括伺服电动机11、与伺服电动机11连接的电控单元，及在伺服电动机11上设有电机输出轴连接器12。第二级恒功率有级调速单元2包括与电机输出轴连接器12相连接且带第一连接轴22的第一平齿轮21、与第一平齿轮21啮合且带有第二连接轴24的第二平齿轮23、在第二连接轴24上设有的第三平齿轮25、与第三平齿轮25啮合且带有第三连接轴27的第四平齿轮26。第三连接轴27与第三级固定减速机构3和手动装置4相连。第三级固定减速机构3包括在第三连接轴27端部上设有的蜗杆31和与蜗杆31传动连接的蜗轮32。蜗轮32上设置有的输出轴33。手动装置4包括在第三连接轴27端部上设有的第五平齿轮41、与第五平齿轮41啮合且带第四连接轴43的第六平齿轮42，及在第四连接轴43上设有的手摇推柄44。电控单元包括与伺服电动机11连接的伺服控制器，及分别与伺服电动机11和伺服控制器连接的位置变送器。伺服电机是三相交流永磁伺服电动机11。
工作原理
控制单元将外部提供的交流220V电压经过内部变压/整流模块转换两路直流电压，低压为伺服控制器DSP数字处理器供电，高压部分经过电源逆变电路向IGBT模块提供三相正玄交流电压作为伺服电机动力电源。DSP数字处理器接收上位机(DCS/FCS)来的4-20mA/DC控制信号，经过信号隔离/转换后和由位置变送器来的位置脉冲信号在位置调节器进行比较和PID运算后得到下一级速度调节的给定值进入速度调节器中，和速度反馈的脉冲信号进行比较和PID运算后得到下一级力矩调节的给定值进入力矩调节器，和作为力矩检测的电压信号进行比较和PID运算后经过信号放大由DSP数字处理器输出去控制IGBT模块的三相交流电压(U/V/W)的通断，驱动三相交流永磁伺服电机的正反向转动，电机转动的速度值可由用户按实际需要预先在DSP中进行设定。位置变送器接收安装在电机轴上编码器的脉冲信号并经过信号分离器输出两路独立的脉冲信号，分别作为位置和速度的反馈信号输入到DSP数字信号处理器，同时位置反馈信号经过DSP处理/转换后向上位机输出一路独立的4-20mA/DC电流信号，供上位机监控使用。
无级调速后三相交流永磁伺服电机的输出轴通过联轴器12直接和第一平齿轮21的输入轴相连接，经过由4个平齿轮组合成的不同减速比调速单元后，由第四平齿轮26的输出轴27连接到第三级的蜗杆31上，再通过第三级固定减速机构的蜗轮32输出轴33直接和阀门连接，这样就实现了从电机输出轴经过三级调速到阀门的运动传递过程。
以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种新型的电动执行机构三级减速系统，其特征在于，包括第一级恒力矩无级调速单元、与第一级恒力矩无级调速单元传动相连接的第二级恒功率有级调速单元和与第二级恒功率有级调速单元传动相连接的第三级固定减速机构，及与第二级恒功率有级调速单元传动相连接的手动装置；
所述的第一级恒力矩无级调速单元包括伺服电动机、与伺服电动机连接的电控单元，及在伺服电动机上设有电机输出轴连接器；
所述的第二级恒功率有级调速单元包括与电机输出轴连接器相连接且带第一连接轴的第一平齿轮、与第一平齿轮啮合且带有第二连接轴的第二平齿轮、在第二连接轴上设有的第三平齿轮、与第三平齿轮啮合且带有第三连接轴的第四平齿轮；
所述的第三连接轴与第三级固定减速机构和手动装置相连；
所述的第三级固定减速机构包括在第三连接轴端部上设有的蜗杆和与蜗杆传动连接的蜗轮；所述的蜗轮上设置有输出轴；
所述的手动装置包括在第三连接轴端部上设有的第五平齿轮、与第五平齿轮啮合且带第四连接轴的第六平齿轮，及在第四连接轴上设有的手摇推柄。
2.根据权利要求1所述的一种新型的电动执行机构三级减速系统，其特征在于，所述的电控单元包括与伺服电动机连接的伺服控制器，及分别与伺服电动机和伺服控制器连接的位置变送器。
3.根据权利要求2所述的一种新型的电动执行机构三级减速系统，其特征在于，所述的伺服电动机是三相交流永磁伺服电动机。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110829943A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-02-21 | 嘉兴丹那赫电子科技有限公司 | 一种基于变频补偿的触发式变频器 |
| CN112910209A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-06-04 | 深圳市科力尔运动控制技术有限公司 | 一种组合式80机座混合式步进电机 |
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