RU2740466C1 - Redundant electromechanical power mini-drive - Google Patents

Redundant electromechanical power mini-drive Download PDF

Info

Publication number
RU2740466C1
RU2740466C1 RU2020106160A RU2020106160A RU2740466C1 RU 2740466 C1 RU2740466 C1 RU 2740466C1 RU 2020106160 A RU2020106160 A RU 2020106160A RU 2020106160 A RU2020106160 A RU 2020106160A RU 2740466 C1 RU2740466 C1 RU 2740466C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electromechanical
output shaft
intermediate link
shaft
clutch
Prior art date
Application number
RU2020106160A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Рашид Раисович Абдулин
Вадим Владимирович Большаков
Виктор Федорович Заец
Алексей Сергеевич Зудилин
Николай Валерьевич Крылов
Александр Петрович Ларин
Юрий Геннадьевич Оболенский
Николай Борисович Рожнин
Семен Львович Самсонович
Артем Николаевич Стиценко
Андрей Юрьевич Хлупнов
Владимир Александрович Подшибнев
Original Assignee
Акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (АО МНПК "Авионика")
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 Акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (АО МНПК "Авионика") filed Critical Акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (АО МНПК "Авионика")
Priority to RU2020106160A priority Critical patent/RU2740466C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2740466C1 publication Critical patent/RU2740466C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C13/00—Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers
    • B64C13/24—Transmitting means
    • B64C13/38—Transmitting means with power amplification
    • B64C13/50—Transmitting means with power amplification using electrical energy
    • B64C13/505—Transmitting means with power amplification using electrical energy having duplication or stand-by provisions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D31/00—Power plant control systems; Arrangement of power plant control systems in aircraft
    • B64D31/14—Transmitting means between initiating means and power plants
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

FIELD: aviation.
SUBSTANCE: invention relates to aircraft control systems. Redundant electromechanical power mini-drive consists of several actuating mechanisms, each of which comprises a frameless electric motor, a two-stage wave gear with rolling elements and an electromechanical clutch. Each actuator is supplemented with the second electric motor located in tandem with the first one on common shaft (5). Electromechanical coupling is made of two half-couplings. One half-coupling is input shaft (18). Second one is composite, consisting of intermediate link and output shaft (19). Inner cylindrical surface of intermediate link and outer surface of outlet shaft (19) are equipped with splines with balls (26) arranged in separator (27), so that intermediate link has axial movement relative to output shaft (19). Two eccentrics (20) with cylindrical protrusions at the ends are arranged on the output shaft, diametrically on the non-crossing axes to the longitudinal axis on the bearings, at the same time on the cylindrical projections on the bearings the levers of electromagnetic armatures (21) and disconnection (23) anchors are fixed.
EFFECT: higher drive reliability and longer service life.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электромеханическим приводам управления и может быть использовано в качестве резервированного высоконадежного устройства в системах управления летательных аппаратов.The invention relates to electromechanical control drives and can be used as a redundant highly reliable device in aircraft control systems.

Резервированные электромеханические приводы стали рассматриваться в настоящее время, как альтернативные электрогидравлическим приводам, в том числе приводам аэродинамических поверхностей или шасси, так как переход на электросистемы позволяет снизить общие массовые показатели и упростить обслуживание летательного аппарата.Redundant electromechanical drives are now considered as an alternative to electro-hydraulic drives, including drives of aerodynamic surfaces or landing gear, since the transition to electrical systems allows to reduce the overall mass indicators and simplify the maintenance of the aircraft.

Основной задачей резервирования приводов является сохранение работоспособности при энергетическом или механическом отказе.The main task of the redundancy of drives is to maintain performance in the event of an energy or mechanical failure.

В электрогидравлических резервированных приводах (например, патент RU №2305800 от 21.11.2005) задача обеспечения работоспособности решается путем отключения отказавшего привода и подключением полостей гидроцилиндра отказавшего привода к каналу слива. В результате отказавший привод не создает сопротивления движению объекта регулирования, управляемому вторым исправным приводом.In electro-hydraulic redundant drives (for example, patent RU No. 2305800 dated November 21, 2005), the task of ensuring operability is solved by disabling the failed drive and connecting the cavities of the hydraulic cylinder of the failed drive to the drain channel. As a result, the failed drive does not create resistance to the movement of the controlled object controlled by the second serviceable drive.

При подключении всех рабочих полостей гидромотора к каналу высокого давления осуществляется стопорение объекта регулирования, что позволяет удерживать его в определенном положении без потребления энергии.When all the working cavities of the hydraulic motor are connected to the high pressure channel, the control object is locked, which allows it to be held in a certain position without energy consumption.

Соединение всех рабочих полостей между собой («закольцовывание полостей») обеспечивает режим демпфирования.The connection of all working cavities to each other ("looping of cavities") provides a damping mode.

При этом резервированные приводы могут работать поочередно или одновременно, создавая каждый половину требуемого момента, что повышает ресурс их работы.At the same time, redundant drives can work alternately or simultaneously, each creating half of the required torque, which increases their resource of work.

Известны резервированные электромеханические приводы, в которых отключение отказавшего привода осуществляется: пиротехническими средствами (патент RU №2442721 от 09.06.2010); устройствами, использующими электродвигатель (патент US 4,637,272 кл. F16H 1/00), и электромагнитными муфтами (патент RU 2526368 кл. F16H 25/22).Known redundant electromechanical drives, in which the disconnection of the failed drive is carried out: pyrotechnic means (patent RU No. 2442721 from 09.06.2010); devices using an electric motor (patent US 4,637,272 class F16H 1/00), and electromagnetic clutches (patent RU 2526368 class F16H 25/22).

Используемые в патенте (RU №2442721 от 09.06.2010) пиротехнические средства, разрушают элементы соединения отказавшего привода с объектом управления при любых видах электрического или механического отказа. Уничтожение крепежных элементов не позволяет осуществлять повторное включение отказавшего привода без его демонтажа и установки нового, что существенно увеличивает время и затраты на его восстановление. Кроме того, использование пиротехнических средств не позволяет проводить контрольные тесты резервированного привода перед его установкой, во время предполетных проверок и в процессе полета.Pyrotechnic means used in the patent (RU # 2442721 dated 06/09/2010) destroy the connection elements of the failed drive with the control object in case of any type of electrical or mechanical failure. Destruction of fasteners does not allow re-enabling the failed drive without dismantling it and installing a new one, which significantly increases the time and costs for its restoration. In addition, the use of pyrotechnic means does not allow control tests of the redundant drive before its installation, during pre-flight checks and during the flight.

Известен резервированный электромеханический привод вращательного действия, в котором отключение отказавшего привода осуществляется с помощью электромагнитной муфты (патент RU №2408125 от 27.01.2010).Known redundant electromechanical drive of rotary action, in which the disconnection of the failed drive is carried out using an electromagnetic clutch (patent RU No. 2408125 from 27.01.2010).

В этом приводе электромагнитная муфта расположена между ротором электродвигателя и входным звеном набора механических передач. Такое расположение электромагнитной муфты обусловлено желанием использовать небольшой передаваемый момент для уменьшения габаритов и тем, что в качестве механической передачи использована волновая передача с телами качения, имеющая высокий обратный КПД. Однако при таком расположении муфты невозможно обеспечить требуемую надежность, так как при отказе механической передачи она не отключается от объекта регулирования, что может привести, например, к его заклиниванию.In this drive, an electromagnetic clutch is located between the rotor of the electric motor and the input link of the set of mechanical transmissions. This arrangement of the electromagnetic clutch is due to the desire to use a small transmitted torque to reduce the size and the fact that a wave transmission with rolling elements, which has a high inverse efficiency, is used as a mechanical transmission. However, with such an arrangement of the clutch, it is impossible to provide the required reliability, since if the mechanical transmission fails, it does not disconnect from the controlled object, which can lead, for example, to its jamming.

Резервированный электромеханический привод вращательного действия с электромагнитными муфтами обладает наибольшим количеством общих признаков и для предлагаемого изобретения принят за прототип.A redundant electromechanical rotary drive with electromagnetic clutches has the greatest number of common features and is taken as a prototype for the present invention.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить в резервированных электромеханических приводах: отключение отказавшего и подключение исправного привода за короткое время; возможность работать двум двигателям привода одновременно с половинным моментом, проводить контроль работоспособности каждого привода на всех этапах задействования; повышение надежности привода.The objective of the present invention is to provide in redundant electromechanical drives: disconnecting a failed drive and connecting a serviceable drive in a short time; the ability to operate two drive motors simultaneously with half the torque, to monitor the performance of each drive at all stages of activation; increasing the reliability of the drive.

Поставленная задача достигается тем, что резервированный электромеханический силовой минипривод, состоящий из нескольких исполнительных механизмов, каждый из которых содержит бескорпусные электрические двигатели, двухступенчатую волновую передачу с телами качения и электромеханическую муфту, при этом каждый исполнительный механизм дополнен вторым электродвигателем, расположенным тандемно с первым на общем валу, при этом каждый электродвигатель имеет датчики тока и положения ротора, общий вал роторов соединен с входным звеном первой ступени волновой передачи с телами качения, выходное звено второй ступени волновой передачи с телами качения соединено с входным валом электромеханической муфты, а выходной вал этой электромеханической муфты снабжен элементами крепления с нагрузкой, при этом электромеханическая муфта выполнена из двух полумуфт установленных в подшипниках относительно неподвижного корпуса, одна полумуфта является входным валом, а вторая выполнена составной, состоящей из промежуточного звена и выходного вала, внутренняя цилиндрическая поверхность промежуточного звена и наружная поверхность выходного вала снабжены шлицами с шариками, размещенными в сепараторе, так, что промежуточное звено имеет осевое перемещение относительно выходного вала, на торцевых поверхностях входного вала и промежуточного звена электромеханической муфты нарезаны зубья сцепления, на выходном валу, диаметрально, на непересекающихся осях к продольной оси на подшипниках размещены два эксцентрика с цилиндрическими выступами на торцах, оси которых расположены эксцентрично под углом 90 градусов друг к другу - одна горизонтально, другая вертикально, на этих цилиндрических выступах на подшипниках крепятся рычаги якорей электромагнитного включения и отключения, катушки этих электромагнитов закреплены соосно на выходном валу с противоположных сторон эксцентриков, каждая катушка электромагнитов выполнена с резервированной обмоткой, кроме того на одном из концов цилиндрических выступов каждого эксцентрика размещены рычаги фиксаторов с магнитами, на наружной поверхности промежуточного звена выполнена канавка, которая через ролики взаимодействует с движками двух микровыключателей контроля срабатывания электромеханической муфты, корпуса которых закреплены на корпусе электромеханической муфты.The task is achieved by the fact that a redundant electromechanical power mini-drive, consisting of several actuators, each of which contains open-frame electric motors, a two-stage wave transmission with rolling elements and an electromechanical clutch, while each actuator is supplemented with a second electric motor located in tandem with the first on a common shaft, while each electric motor has current and rotor position sensors, the common shaft of the rotors is connected to the input link of the first stage of the wave transmission with rolling elements, the output link of the second stage of the wave transmission with rolling elements is connected to the input shaft of the electromechanical clutch, and the output shaft of this electromechanical clutch equipped with fastening elements with a load, while the electromechanical clutch is made of two half-couplings installed in bearings relative to the stationary body, one half-coupling is the input shaft, and the second is made of a composite, consisting of an intermediate the intermediate link and the output shaft, the inner cylindrical surface of the intermediate link and the outer surface of the output shaft are equipped with splines with balls located in the cage, so that the intermediate link has axial movement relative to the output shaft, the clutch teeth are cut on the end surfaces of the input shaft and the intermediate link of the electromechanical clutch , on the output shaft, diametrically, on non-intersecting axes to the longitudinal axis, there are two eccentrics with cylindrical protrusions on the bearings on the bearings, the axes of which are located eccentrically at an angle of 90 degrees to each other - one horizontally, the other vertically, on these cylindrical protrusions, levers are attached to the bearings anchors of electromagnetic switching on and off, the coils of these electromagnets are fixed coaxially on the output shaft from opposite sides of the eccentrics, each coil of electromagnets is made with a redundant winding, in addition, at one of the ends of the cylindrical protrusions of each eccentric In the center of the center there are retainer levers with magnets, a groove is made on the outer surface of the intermediate link, which interacts through the rollers with the sliders of two microswitches for controlling the operation of the electromechanical clutch, the bodies of which are fixed on the body of the electromechanical clutch.

На фиг. 1 показано продольное сечение резервированного электромеханического силового минипривода аэродинамической поверхности.FIG. 1 shows a longitudinal section of a redundant electromechanical power mini-drive of the aerodynamic surface.

На фиг. 2 показана электромеханическая муфта без корпуса.FIG. 2 shows an electromechanical clutch without a housing.

На фиг. 3 показана часть силового электромеханического привода с концевыми датчиками включения и выключения муфты (вид по стрелке А фиг. 2).FIG. 3 shows a part of a power electromechanical drive with end sensors for engaging and disengaging the clutch (view along arrow A in Fig. 2).

Резервированный электромеханический привод состоит из нескольких исполнительных механизмов, каждый из которых состоит из корпуса 1, двух электродвигателей, датчиков тока (на фигурах 1-3 не показаны), двух датчиков положения ротора 2, двухступенчатой волновой передачи и электромеханической муфты, расположенной между выходным звеном волновой передачи с телами качения и объектом управления, и датчика положения выходного звена.The redundant electromechanical drive consists of several actuators, each of which consists of a housing 1, two electric motors, current sensors (not shown in Figures 1-3), two rotor position sensors 2, a two-stage wave transmission and an electromechanical clutch located between the output link of the wave transmission with rolling elements and a control object, and a position sensor of the output link.

Датчики положения выходного звена установлены на оси объекта управления и на фигурах не показаны.The position sensors of the output link are installed on the axis of the control object and are not shown in the figures.

Каждый электродвигатель содержит статор 3 и ротор 4, жестко закрепленный на общем валу 5 электродвигателей. Первая ступень волновой передачи включает в себя, дисковый волнообразователь, сепаратор 6, имеющий несколько рядов гнезд с размещенными в них телами качения 7, жесткое колесо 8 с внутренней профилированной поверхностью. Дисковый волнообразователь первой ступени волновой передачи с телами качения состоит из эксцентриков 9, неподвижно закрепленных на общем валу 5, подшипников 10 и дисков 11, сепаратор 6 неподвижно связан с корпусом 1, а жесткое колесо 8 является выходным звеном первой ступени.Each electric motor contains a stator 3 and a rotor 4, rigidly fixed to the common shaft 5 of the electric motors. The first stage of the wave transmission includes a disk wave former, a separator 6 having several rows of seats with rolling bodies 7 placed in them, a rigid wheel 8 with an inner profiled surface. The disk waveform of the first stage of the wave transmission with rolling elements consists of eccentrics 9 fixed on a common shaft 5, bearings 10 and disks 11, a separator 6 is fixedly connected to the housing 1, and a rigid wheel 8 is the output link of the first stage.

Вторая ступень волновой передачи с телами качения содержит дисковый волнообразователь, сепаратор 12, имеющий несколько рядов гнезд с размещенными в них телами качения 13, жесткое колесо 14 с внутренней профилированной поверхностью. Дисковый волнообразователь второй ступени волновой передачи с телами качения состоит из эксцентриков 15, неподвижно закрепленных на наружной поверхности жесткого колеса 8 первой ступени, подшипников 16 и дисков 17, жесткое колесо 14 является частью неподвижного корпуса 1, а сепаратор 12 представляет собой выходное звено волновой передачи с телами качения и жестко связан с входным валом 18 электромеханической муфты.The second stage of the wave transmission with rolling elements contains a disk wave former, a separator 12 having several rows of seats with rolling elements 13 placed in them, a rigid wheel 14 with an inner profiled surface. The disk waveform of the second stage of the wave transmission with rolling elements consists of eccentrics 15 fixed on the outer surface of the rigid wheel 8 of the first stage, bearings 16 and discs 17, the rigid wheel 14 is part of the fixed body 1, and the separator 12 is the output link of the wave transmission with rolling elements and is rigidly connected to the input shaft 18 of the electromechanical clutch.

Электромеханическая муфта состоит из двух полумуфт и концевых датчиков включения и отключения. Первая полумуфта является входным валом 18 с зубьями сцепления, а вторая включает в себя выходной вал 19 с эксцентриками 20, промежуточное звено, состоящее из якоря включения 21, катушки включения 22, якоря отключения 23, катушки отключения 24 и подвижной полумуфты 25 с зубьями сцепления. Катушка включения 22 и катушка отключения 24 имеют по две обмотки, или намотаны двумя проводами, каждый из которых имеет свои выводы. Внешняя поверхность выходного вала 19 и внутренняя поверхность подвижной полумуфты 25 снабжены шлицами с шариками 26, размещенными в сепараторе, так что промежуточное звено имеет осевое перемещение относительно выходного вала 19. Концевыми датчиками являются микровыключатели 28 и 29 и колесико 30 (см. фиг. 3), контактирующее с канавкой промежуточного звена. Колесико насажено на ось 31, так что при продольных перемещениях промежуточного звена, колесико 30 вызывает срабатывание микровыключателей 28 включения или 29 отключения.The electromechanical clutch consists of two half-couplings and limit switches on and off. The first coupling half is an input shaft 18 with clutch teeth, and the second includes an output shaft 19 with eccentrics 20, an intermediate link consisting of an on-armature 21, an on-coil 22, an off-arm 23, an off-coil 24 and a movable half-clutch 25 with clutch teeth. The closing coil 22 and the opening coil 24 have two windings, or are wound with two wires, each of which has its own terminals. The outer surface of the output shaft 19 and the inner surface of the movable coupling half 25 are provided with splines with balls 26 located in the cage, so that the intermediate link has axial movement relative to the output shaft 19. The end sensors are microswitches 28 and 29 and a wheel 30 (see Fig. 3) contacting the intermediate link groove. The wheel is mounted on the axle 31, so that during the longitudinal movements of the intermediate link, the wheel 30 triggers the actuation of the microswitches 28 on or 29 off.

Выходной вал электромеханической муфты 19, является выходным звеном привода.The output shaft of the electromechanical clutch 19 is the output link of the drive.

Резервированный электромеханический привод работает следующим образом. Для перемещения выходного звена привода, на основании сигналов с датчиков положения ротора 2 осуществляется управление питанием обмоток статоров 3 обоих двигателей или одного из них, так что под действием электромагнитных сил приводятся во вращение роторы 4 электродвигателей, общий вал 5 электродвигателей и закрепленный на нем волнообразователь первой ступени волновой передачи с телами качения, диски 11 которого совершают полный оборот вокруг центральной оси привода за один оборот общего вала 5. Тела качения 7, размещенные в гнездах неподвижного сепаратора 6, могут перемещаться только в радиальном направлении и при движении дисков 7 совершают возвратно-поступательные движения с периодом, равным периоду одного оборота общего вала 5 электродвигателей и амплитудой, равной двойному расстоянию между центральной осью привода и осью дисков 11 волнообразователя первой ступени волновой передачи с телами качения (двойному эксцентриситету). Тела качения 7, взаимодействуя с внутренней профилированной поверхностью жесткого колеса 8, поворачивают его на угол меньший угла поворота общего вала 5 электродвигателей в число раз, равное числу периодов внутренней профилированной поверхности жесткого колеса 8.The redundant electromechanical drive works as follows. To move the output link of the drive, on the basis of signals from the position sensors of the rotor 2, the power supply of the stator windings 3 of both motors or one of them is controlled, so that under the action of electromagnetic forces the rotors of the 4 electric motors, the common shaft 5 of the electric motors and the waveform of the first stages of wave transmission with rolling bodies, the discs 11 of which make a full revolution around the central axis of the drive in one revolution of the common shaft 5. The rolling bodies 7, located in the seats of the stationary separator 6, can move only in the radial direction and, when the discs 7 move, they reciprocate motion with a period equal to the period of one revolution of the common shaft 5 of electric motors and an amplitude equal to double the distance between the central axis of the drive and the axis of the disks 11 of the waveform of the first stage of the wave transmission with rolling elements (double eccentricity). Rolling bodies 7, interacting with the inner profiled surface of the rigid wheel 8, rotate it by an angle less than the angle of rotation of the common shaft 5 of the electric motors in a number of times equal to the number of periods of the inner profiled surface of the rigid wheel 8.

Жесткое колесо 8 передает вращение на волнообразователь второй ступени волновой передачи с телами качения, диски 17 которого совершают полный оборот вокруг центральной оси привода за один оборот жесткого колеса 8. Тела качения 13, размещенные в гнездах сепаратора 12, могут перемещаться только в радиальном направлении и при движении дисков 17 совершают сложное движение, являющееся совокупностью вращательного и возвратно-поступательного движения вдоль гнезд сепаратора 12 с амплитудой, равной двойному расстоянию между продольной осью привода и осью дисков 17 волнообразователя второй ступени волновой передачи с телами качения (двойному эксцентриситету). Тела качения 13, взаимодействуя с внутренней профилированной поверхностью неподвижного жесткого колеса 14, поворачивают сепаратор 12 на угол, меньший угла поворота жесткого колеса 8 первой ступени волновой передачи с телами качения в число раз, на единицу меньшее числа периодов внутренней профилированной поверхности жесткого колеса 14 второй ступени. Вращение сепаратора 12 выходной ступени волновой передачи с телами качения передается жестко связанному с ним входному валу 18 электромеханической муфты.Rigid wheel 8 transmits rotation to the wave former of the second stage of wave transmission with rolling bodies, the disks 17 of which make a full revolution around the central axis of the drive in one revolution of the rigid wheel 8. Rolling bodies 13, located in the sockets of the separator 12, can move only in the radial direction and at the movement of the disks 17 perform a complex movement, which is a combination of rotational and reciprocating motion along the seats of the separator 12 with an amplitude equal to double the distance between the longitudinal axis of the drive and the axis of the disks 17 of the waveform of the second stage of the wave transmission with rolling bodies (double eccentricity). Rolling bodies 13, interacting with the inner profiled surface of the stationary rigid wheel 14, rotate the separator 12 by an angle less than the angle of rotation of the rigid wheel 8 of the first stage of the wave transmission with the rolling bodies in a number of times, one less than the number of periods of the inner profiled surface of the rigid wheel 14 of the second stage ... The rotation of the separator 12 of the output stage of the wave transmission with rolling elements is transmitted to the input shaft 18 of the electromechanical clutch rigidly connected to it.

Для соединения электромеханического привода с объектом регулирования на катушку включения 22 подается питание. Под действием электромагнитных сил якорь включения 21 и жестко связанная с ним подвижная полумуфта 25 притягиваются к катушке включения 22, вследствие чего вращение с входного вала 18 через зубчатое зацепление передается на подвижную полумуфту 25 и с нее через шлицевое соединение с шариками 26, размещенными в сепараторе 27, на выходной вал 19 электромеханической муфты. При перемещении подвижной полумуфты, сдвигается колесико 30 с осью 31 (см. фиг. 3), вызывая срабатывание микровыключателя 28, а якорь включения 21 поворачивает эксцентрик 20 на 90 градусов, фиксируя его магнитом в положении, препятствующем продольному перемещению подвижной полумуфты 25, что позволяет передавать момент вращения с входного вала 18 на выходной вал 19 электромеханической муфты без затрат энергии.To connect the electromechanical drive with the control object, power is supplied to the switching coil 22. Under the action of electromagnetic forces, the armature 21 and the movable half-coupling 25 rigidly connected to it are attracted to the activation coil 22, as a result of which the rotation from the input shaft 18 through the gearing is transmitted to the movable half-coupling 25 and from it through the spline connection with balls 26 located in the separator 27 , on the output shaft 19 of the electromechanical clutch. When moving the movable coupling half, the wheel 30 with the axis 31 is shifted (see Fig. 3), causing the microswitch 28 to operate, and the switching arm 21 rotates the eccentric 20 by 90 degrees, fixing it with a magnet in a position that prevents the longitudinal movement of the movable coupling half 25, which allows transmit the torque from the input shaft 18 to the output shaft 19 of the electromechanical clutch without energy consumption.

Для отсоединения привода от объекта регулирования, подается питание на катушку отключения 24 электромеханической муфты, вследствие чего, якорь отключения 23 притягивается к катушке отключения 24, разъединяя входной вал 18 и подвижную полумуфту 25. При перемещении подвижной полумуфты сдвигается колесико 30 с осью 31 (см. фиг. 3), вызывая отключение микровыключателя 28, а при достижении крайнего правого положения срабатывание микровыключателя 29, а якорь отключения 23 поворачивает эксцентрик 20 на 90 градусов, фиксируя его в положении, препятствующем продольному перемещению подвижной полумуфты 25. В выключенном состоянии электромеханической муфты, привод не препятствует перемещению объекта управления, так как жестко связанными с ним остаются только свободно вращающиеся выходной вал 19 с подвижной полумуфтой 25.To disconnect the drive from the controlled object, power is supplied to the shutdown coil 24 of the electromechanical clutch, as a result of which the shutdown armature 23 is attracted to the shutdown coil 24, disconnecting the input shaft 18 and the movable coupling half 25. When the movable coupling half is moved, the wheel 30 with the axis 31 (see. Fig. 3), causing the microswitch 28 to turn off, and when the extreme right position is reached, the microswitch 29 is triggered, and the shutdown armature 23 rotates the eccentric 20 by 90 degrees, fixing it in a position that prevents the longitudinal movement of the movable coupling half 25. In the off state of the electromechanical coupling, the drive does not interfere with the movement of the controlled object, since only freely rotating output shaft 19 with a movable half-coupling 25 remain rigidly connected to it.

Таким образом, использование поэлементного резервирования электродвигателей и датчиков положения ротора наряду со структурным резервированием исполнительных механизмов в целом, а также расположение электромеханической муфты между выходным звеном двухступенчатой волновой передачи с телами качения и объектом управления обеспечивают: повышение надежности привода; возможность отключения отказавшего и подключения исправного исполнительного механизма привода за короткое время, зависящее от скорости срабатывания электромеханической муфты; возможность работать двум двигателям одновременно с половинным моментом; проводить контроль работоспособности каждого исполнительного механизма привода на всех этапах задействования.Thus, the use of element-by-element redundancy of electric motors and rotor position sensors along with structural redundancy of actuators as a whole, as well as the location of an electromechanical clutch between the output link of a two-stage wave transmission with rolling elements and a control object provide: increase in the reliability of the drive; the ability to disconnect a failed and connect a working actuator of the drive in a short time, depending on the speed of the electromechanical clutch; the ability to run two motors at the same time with half the torque; monitor the performance of each actuator of the drive at all stages of activation.

Claims (1)

Резервированный электромеханический силовой минипривод, состоящий из нескольких исполнительных механизмов, каждый из которых содержит бескорпусные электрические двигатели, двухступенчатую волновую передачу с телами качения и электромеханическую муфту, отличающийся тем, что каждый исполнительный механизм дополнен вторым электродвигателем, расположенным тандемно с первым на общем валу, при этом каждый электродвигатель имеет датчики тока и положения ротора, общий вал роторов соединен с входным звеном первой ступени волновой передачи с телами качения, выходное звено второй ступени волновой передачи с телами качения соединено с входным валом электромеханической муфты, а выходной вал этой электромеханической муфты снабжен элементами крепления с нагрузкой, при этом электромеханическая муфта выполнена из двух полумуфт установленных в подшипниках относительно неподвижного корпуса, одна полумуфта является входным валом, а вторая выполнена составной, состоящей из промежуточного звена и выходного вала, внутренняя цилиндрическая поверхность промежуточного звена и наружная поверхность выходного вала снабжены шлицами с шариками, размещенными в сепараторе, так, что промежуточное звено имеет осевое перемещение относительно выходного вала, на торцевых поверхностях входного вала и промежуточного звена электромеханической муфты нарезаны зубья сцепления, на выходном валу, диаметрально, на непересекающихся осях к продольной оси на подшипниках размещены два эксцентрика с цилиндрическими выступами на торцах, оси которых расположены эксцентрично под углом 90 градусов друг к другу - одна горизонтально, другая вертикально, на этих цилиндрических выступах на подшипниках крепятся рычаги якорей электромагнитного включения и отключения, катушки этих электромагнитов закреплены соосно на выходном валу с противоположных сторон эксцентриков, каждая катушка электромагнитов выполнена с резервированной обмоткой, кроме того на одном из концов цилиндрических выступов каждого эксцентрика размещены рычаги фиксаторов с магнитами, на наружной поверхности промежуточного звена выполнена канавка, которая через ролики взаимодействует с движками двух микровыключателей контроля срабатывания электромеханической муфты, корпуса которых закреплены на корпусе электромеханической муфты.A redundant electromechanical power mini-drive, consisting of several actuators, each of which contains open-frame electric motors, a two-stage wave transmission with rolling elements and an electromechanical clutch, characterized in that each actuator is supplemented with a second electric motor located in tandem with the first on a common shaft, while each electric motor has current and rotor position sensors, the common shaft of the rotors is connected to the input link of the first stage of the wave transmission with rolling elements, the output link of the second stage of the wave transmission with rolling elements is connected to the input shaft of the electromechanical clutch, and the output shaft of this electromechanical clutch is equipped with fastening elements with load, while the electromechanical coupling is made of two half-couplings installed in bearings relative to the stationary body, one half-coupling is the input shaft, and the second is made of a composite, consisting of an intermediate link and an output shaft, the inner cylindrical surface of the intermediate link and the outer surface of the output shaft are equipped with splines with balls placed in the cage, so that the intermediate link has axial movement relative to the output shaft, the clutch teeth are cut on the end surfaces of the input shaft and the intermediate link of the electromechanical clutch, on the output shaft , diametrically, on non-intersecting axes to the longitudinal axis, two eccentrics with cylindrical protrusions at the ends are placed on bearings, the axes of which are located eccentrically at an angle of 90 degrees to each other - one horizontally, the other vertically, on these cylindrical protrusions on the bearings are attached levers of the armatures of the electromagnetic activation and shutdown, the coils of these electromagnets are fixed coaxially on the output shaft from opposite sides of the eccentrics, each coil of electromagnets is made with a redundant winding, in addition, levers f are located at one of the ends of the cylindrical protrusions of each eccentric ixators with magnets, a groove is made on the outer surface of the intermediate link, which interacts through rollers with the slides of two microswitches for controlling the actuation of the electromechanical clutch, the bodies of which are fixed on the body of the electromechanical clutch.
RU2020106160A 2020-02-10 2020-02-10 Redundant electromechanical power mini-drive RU2740466C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020106160A RU2740466C1 (en) 2020-02-10 2020-02-10 Redundant electromechanical power mini-drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020106160A RU2740466C1 (en) 2020-02-10 2020-02-10 Redundant electromechanical power mini-drive

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2740466C1 true RU2740466C1 (en) 2021-01-14

Family

ID=74184008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020106160A RU2740466C1 (en) 2020-02-10 2020-02-10 Redundant electromechanical power mini-drive

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2740466C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112918666A (en) * 2021-04-07 2021-06-08 北京航空航天大学 Tandem helicopter transmission system capable of realizing double-rotor independent control and application
RU217446U1 (en) * 2022-11-14 2023-03-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова Permanent magnet synchronous motor
EP4190686A1 (en) * 2021-12-02 2023-06-07 BAE SYSTEMS plc Drive arrangements
EP4190693A1 (en) * 2021-12-02 2023-06-07 BAE SYSTEMS plc Drive arrangements
EP4190692A1 (en) * 2021-12-02 2023-06-07 BAE SYSTEMS plc Drive arrangements
WO2023099868A1 (en) * 2021-12-02 2023-06-08 Bae Systems Plc Drive arrangements
WO2023099867A1 (en) * 2021-12-02 2023-06-08 Bae Systems Plc Drive arrangements

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2321138C1 (en) * 2007-01-10 2008-03-27 Семен Львович Самсонович Mini-actuator
US20100213311A1 (en) * 2006-09-01 2010-08-26 Flatt James E Electromechanical actuating assembly
RU2408125C1 (en) * 2010-01-27 2010-12-27 Юрий Геннадьевич Оболенский Power minidrive of movable aerofoil of aircraft
RU2440915C2 (en) * 2006-08-23 2012-01-27 Эйрбас Оперейшнз Лимитед Aircraft drive, undercarriage assembly, aircraft, set of drive units, and method of part displacement

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2440915C2 (en) * 2006-08-23 2012-01-27 Эйрбас Оперейшнз Лимитед Aircraft drive, undercarriage assembly, aircraft, set of drive units, and method of part displacement
US20100213311A1 (en) * 2006-09-01 2010-08-26 Flatt James E Electromechanical actuating assembly
RU2321138C1 (en) * 2007-01-10 2008-03-27 Семен Львович Самсонович Mini-actuator
RU2408125C1 (en) * 2010-01-27 2010-12-27 Юрий Геннадьевич Оболенский Power minidrive of movable aerofoil of aircraft

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112918666A (en) * 2021-04-07 2021-06-08 北京航空航天大学 Tandem helicopter transmission system capable of realizing double-rotor independent control and application
EP4190686A1 (en) * 2021-12-02 2023-06-07 BAE SYSTEMS plc Drive arrangements
EP4190693A1 (en) * 2021-12-02 2023-06-07 BAE SYSTEMS plc Drive arrangements
EP4190692A1 (en) * 2021-12-02 2023-06-07 BAE SYSTEMS plc Drive arrangements
WO2023099868A1 (en) * 2021-12-02 2023-06-08 Bae Systems Plc Drive arrangements
WO2023099867A1 (en) * 2021-12-02 2023-06-08 Bae Systems Plc Drive arrangements
RU217446U1 (en) * 2022-11-14 2023-03-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова Permanent magnet synchronous motor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2740466C1 (en) Redundant electromechanical power mini-drive
JP7030774B2 (en) Final reduction ratio controller with electric actuator and electric actuator
US20120204674A1 (en) Harmonic motor, drive assembly, industrial robot, robot boom and robot joint
EP3144220A1 (en) Aircraft control surface actuator
EP3611403B1 (en) Jam-tolerant electric linear actuator
US20160333947A1 (en) Magnetorheological fluid clutch apparatus and control systems
EP1731421B1 (en) Electro-mechanical linear actuator
EP1040561A1 (en) Electric motor with internal brake
EP3631243B1 (en) Fault-tolerant electromechanical linear actuator
CN110431736B (en) Rotary-linear actuation assembly
JP2013164158A (en) Improved electromechanical actuator
CN101889154B (en) Harmonic motor
CN109906324B (en) Multiple MR fluid clutch apparatus sharing MR fluid
CN111981098A (en) But auto-lock and stepless adjustable electromechanical actuator of effective stroke
RU2538478C1 (en) Gear-motor drive with integrated precessing gear wheel (versions)
CN113700814B (en) Electromechanical actuator and method for forced unlocking of fuzzy jam fault of transmission mechanism
EP3021465B1 (en) Resettable electro-mechanically actuated connection unit for generators
JP6176328B2 (en) Power transmission device
RU2408125C1 (en) Power minidrive of movable aerofoil of aircraft
KR20040094407A (en) Clutch by wire having multiple starter-generator means
EP3561337B1 (en) Magnetically driven harmonic drive
RU2736658C1 (en) Redundant electromechanical drive
KR20080103096A (en) Arrangement for the control of a gear box
EP3038907B1 (en) Multi-plate clutch
US11018553B2 (en) Electrical machine disconnection systems