CN207490673U - 一种电动执行机构三级减速系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动执行机构三级减速系统，包括第一级无级调速单元、第二级有级调速单元和固定减速机构，及手动装置。其中，第一级无级调速单元包括伺服电动机、电控单元，及电机输出轴连接器。第二级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齿轮，及与第一齿轮啮合且带有第二连接轴的第二齿轮。固定减速机构包括蜗杆和蜗轮。蜗轮上设置有的输出轴。手动装置包括轴承、在轴承上设有的连接杆，及在连接杆上设有带有手柄的方向盘。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。本实用新型具有结构运行稳定、安全性，结构耐用和节省成本的效果。

Description

一种电动执行机构三级减速系统

技术领域

本实用新型涉及一种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。现在，出现一种电动执行机构三级减速系统中的无级调速单无和有级调整单元之间采用的传动齿轮比较多，而且故障率高，还有恒定调整不稳定。

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结构运行稳定、安全性，结构耐用和节省成本的电动执行机构三级减速系统。

为实现上述目的，本实用新型提供的一种电动执行机构三级减速系统，包括第一级无级调速单元、与第一级无级调速单元传动相连接的第二级有级调速单元和与第二级有级调速单元传动相连接的固定减速机构，及与第二级有级调速单元传动相连接的手动装置，其中，所述的第一级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齿轮，及与第一齿轮啮合且带有第二连接轴的第二齿轮。固定减速机构包括在第二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的输出轴。手动装置包括在第一连接轴端部上设有的轴承、在轴承上设有的连接杆，及在连接杆上设有带有手柄的方向盘。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结构运行稳定、安全性，结构耐用和节省成本的效果。具体如下：(1)与现在有电动执行机构相比较，基本采用直连的方式，也就是伺服电机与方向盘连接，蜗杆、蜗轮与第二齿轮连接，省去中间传动的齿轮，结构运行也更加稳定，结构更加简单，故障也很低，比较安全，同时便于日常维护。(2)省去中间传动的齿轮，节省了成本。(3)工作时，通过电控单元来控制三相交流永磁电机输出轴上连接器，达到旋转的动作，实现第一级无级调速。通过连接器带动第一齿轮和第二齿轮啮合转动达到从高速向低速转变的第二级有级调速的效果。动态经第二齿轮旋转蜗杆，传递给蜗轮最终达到减速的目的。把所需的速度传到输出轴33上，它的恒力矩按设定值始终不变。经过简单二个平齿轮为一组搭配组成不同的减速比调速单元后，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。如此实现了在同等条件下，等速比更加宽。

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原理图。

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1-2所示，一种电动执行机构三级减速系统，包括第一级无级调速单元01、与第一级无级调速单元01传动相连接的第二级有级调速单元02和与第二级有级调速单元02传动相连接的固定减速机构03，及与第二级有级调速单元02传动相连接的手动装置04。第一级无级调速单元01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。第二级有级调速单元02包括与电机输出轴连接器12相连接且带第一连接轴21的第一齿轮22，及与第一齿轮22啮合且带有第二连接轴23的第二齿轮24。固定减速机构03包括在第二连接轴23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04包括在第一连接轴21端部上设有的轴承、在轴承上设有的连接杆，及在连接杆上设有带有手柄的方向盘。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。

工作时，通过电控单元来控制三相交流永磁电机输出轴上连接器，达到旋转的动作，实现第一级无级调速。通过连接器带动第一齿轮22和第二齿轮24啮合转动达到从高速向低速转变的第二级有级调速的效果。动态经第二齿轮24旋转蜗杆31，传递给蜗轮32最终达到减速的目的。把所需的速度传到输出轴33上，它的恒力矩按设定值始终不变。经过简单二个平齿轮为一组搭配组成不同的减速比调速单元后，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。如此实现了在同等条件下，等速比更加宽。

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。

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 (2)

1.一种电动执行机构三级减速系统，包括第一级无级调速单元、与第一级无级调速单元传动相连接的第二级有级调速单元和与第二级有级调速单元传动相连接的固定减速机构，及与第二级有级调速单元传动相连接的手动装置，其特征在于，所述的第一级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齿轮，及与第一齿轮啮合且带有第二连接轴的第二齿轮；

所述的固定减速机构包括在第二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的输出轴；

所述的手动装置包括在第一连接轴端部上设有的轴承、在轴承上设有的连接杆，及在连接杆上设有带有手柄的方向盘；

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。

2.根据权利要求1所述的一种电动执行机构三级减速系统，其特征在于，所述的伺服电机是三相交流永磁伺服电动机。