專利名稱：單轉(zhuǎn)電機反力矩平衡傳動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種力矩平衡傳動系統(tǒng)，特別涉及一種單轉(zhuǎn)電機反力矩平衡傳 動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
水下自航行器是進行水下探測、檢測和監(jiān)測作業(yè)普遍使用的設(shè)備，現(xiàn)有的 水下自航行器的推進系統(tǒng)主要采用熱動力和電動兩類推進系統(tǒng)。電動推進系統(tǒng) 由于其功率不受背壓影響、噪聲小、航行中無污染、無重量變化以及使用維護
方便等優(yōu)點，得到了越來越廣泛的重視和應(yīng)用。
在電動推進系統(tǒng)中，以雙轉(zhuǎn)電機作為動力源的直驅(qū)系統(tǒng)應(yīng)用最多，雙轉(zhuǎn)電 機的電樞和磁系統(tǒng)作反向旋轉(zhuǎn)運動，它們分別與兩個前后螺旋槳直接相連，由 此產(chǎn)生向前的推進力。雙轉(zhuǎn)電機直驅(qū)推進系統(tǒng)的優(yōu)點在于兩個螺旋槳的輸出力 矩大小相等、方向相反，就可保證水下自航行器在航行中處于穩(wěn)定狀態(tài)而不發(fā) 生自轉(zhuǎn)，從而有利于航跡控制。但是，由于磁系統(tǒng)也要轉(zhuǎn)動，需要兩套電刷和 軸承等零部件，電機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，給電機的冷卻帶來困難。另一方面，由于是 直驅(qū)系統(tǒng)，電機的轉(zhuǎn)速較低，導(dǎo)致推進系統(tǒng)較大的體積和重量，影響了自航行 器的有效荷載。
采用單轉(zhuǎn)永磁交流同步電機驅(qū)動能夠解決以上問題，通過矢量控制方式來
實現(xiàn)高精度的速度伺服運行，并利用減速傳動機構(gòu)實現(xiàn)同軸對轉(zhuǎn)輸出，就可以 大幅提高電機的工作轉(zhuǎn)速，從而有效地提高推進系統(tǒng)的效率和功率密度。因此， 采用單轉(zhuǎn)高速電機驅(qū)動，結(jié)合減速傳動機構(gòu)的推進系統(tǒng)是目前水下自航行器的 最新選擇。但是，單轉(zhuǎn)電機的定子在運轉(zhuǎn)時存在反力矩，在水下航行中會造成推進裝 置發(fā)生自轉(zhuǎn)，出現(xiàn)功率循環(huán)，影響動力效率。
因此，需要一種適用于水下自航行器的單轉(zhuǎn)電機減速傳動機構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn) 自平衡，以避免推進裝置在航行中發(fā)生自轉(zhuǎn)和避免功率循環(huán)，能夠滿足高速傳動 性能的要求、高傳動效率、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、振動噪聲低。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種單轉(zhuǎn)電機反力矩平衡傳動系統(tǒng)，能將高速電機輸 出通過分流增扭成輸出，同時來平衡電機定子反力矩，達到整個驅(qū)動系統(tǒng)無自轉(zhuǎn) 反力矩，能夠滿足高速傳動性能、高傳動效率、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、振動噪聲低 的要求，同時保證傳動機構(gòu)與外界海水和電機之間具有可靠的密封。
本發(fā)明的單轉(zhuǎn)電機反力矩平衡傳動系統(tǒng)，包括箱體、位于箱體內(nèi)的第一行 星輪傳動系和第二行星輪傳動系，箱體與單轉(zhuǎn)電機端蓋固定連接；
所述第一行星輪傳動系包括第一太陽輪、第一行星架、行星輪I、行星輪
n和第一內(nèi)齒圈，所述第一太陽輪與單轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)子在圓周方向固定配合，行星 輪i和行星輪n沿第一行星架徑向并列設(shè)置并與第一行星架自轉(zhuǎn)動配合，第一 內(nèi)齒圈與箱體固定配合，第一太陽輪、行星輪i、行星輪n及第一內(nèi)齒圈依次
嚙合，與第一行星架在圓周方向固定配合設(shè)置第一動力輸出軸；
第二行星輪傳動系包括第二太陽輪、第二行星架、行星輪III和第二內(nèi)齒圈， 所述第二太陽輪與第一太陽輪在圓周方向固定配合，行星輪III與第二行星架自 轉(zhuǎn)動配合，第二內(nèi)齒圈與第一行星架在圓周方向固定配合，第二太陽輪、行星 輪m和第二內(nèi)齒圈依次嚙合，與第二行星架在圓周方向固定配合設(shè)置第二動力
輸出軸；
所述第一動力輸出軸為軸套結(jié)構(gòu)，第二動力輸出軸沿軸向穿過第一動力輸 出軸并與其同軸設(shè)置。
進一步，還包括動力輸入軸，所述第一太陽輪和第二太陽輪并列設(shè)置在動力輸入軸上，其中第一太陽輪與動力輸入軸制成一體，第二太陽輪通過花鍵與 動力輸入軸在圓周方向固定配合；
進一步，還包括行星軸i、行星軸n和行星軸m，行星軸i和行星軸n固 定設(shè)置在第一行星架上，行星軸m固定設(shè)置在第二行星架上，行星輪i轉(zhuǎn)動配 合套在行星軸i上，行星輪n轉(zhuǎn)動配合套在行星軸n上，行星輪m轉(zhuǎn)動配合套 在行星軸m上；
進一步，第二動力輸出軸與第二行星架制成一體并與動力輸入軸同軸轉(zhuǎn)動 配合；
進一步，還包括第一內(nèi)齒圈套和第二內(nèi)齒圈套，第一內(nèi)齒圈套與箱體固定 連接并且內(nèi)圓加工有第一內(nèi)齒圈，第二內(nèi)齒圈套兩端分別與第一行星架和第一 動力輸出軸在圓周方向轉(zhuǎn)動配合；
進一步，第一動力輸出軸內(nèi)圓與第二動力輸出軸外圓之間通過第一徑向滾 動軸承轉(zhuǎn)動配合，第一動力輸出軸外圓與箱體之間通過第二徑向滾動軸承轉(zhuǎn)動
配合；第一動力輸出軸內(nèi)圓與第二動力輸出軸外圓之間位于第一徑向滾動軸承
外側(cè)設(shè)置密封圈，第一動力輸出軸外圓與箱體之間位于第一徑向滾動軸承外側(cè)
設(shè)置箱體骨架油封；所述第一動力輸出軸外圓設(shè)置環(huán)形凸肩，所述環(huán)形凸肩軸
向緊靠第二徑向滾動軸承內(nèi)圈；
進一步，所述箱體與單轉(zhuǎn)電機端蓋密封固定連接，動力輸入軸與單轉(zhuǎn)電機
轉(zhuǎn)子軸制成一體，動力輸入軸與單轉(zhuǎn)電機端蓋之間通過第三徑向滾動軸承轉(zhuǎn)動
配合并設(shè)置電機骨架油封。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的單轉(zhuǎn)電機反力矩平衡傳動系統(tǒng)，采用行星輪變 速機構(gòu)，將高速電機的單輸出通過兩套行星輪傳動系統(tǒng)構(gòu)成的減速機構(gòu)分流增 扭成輸出，利用該減速機構(gòu)來平衡電機定子反力矩，達到整個驅(qū)動系統(tǒng)無自轉(zhuǎn) 反力矩，這種單輸入雙輸出的減速機構(gòu)能夠滿足高速傳動性能、高傳動效率、 結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、振動噪聲低的要求，同時保證傳動機構(gòu)與外環(huán)境介質(zhì)和電 機之間具有可靠的密封。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。 附圖為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
附圖為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示本實施例的單轉(zhuǎn)電機反力矩平衡傳 動系統(tǒng)，包括箱體9、位于箱體9內(nèi)的第一行星輪傳動系和第二行星輪傳動系， 箱體9與單轉(zhuǎn)電機端蓋4固定連接；
所述第一行星輪傳動系包括第一太陽輪22、第一行星架21、行星輪I6、 行星輪I17和第一內(nèi)齒圈20，所述第一太陽輪22與單轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)子1在圓周方向 固定配合，行星輪I 6和行星輪工I7沿第一行星架21徑向并列設(shè)置并與第一行 星架21自轉(zhuǎn)動配合，與現(xiàn)有技術(shù)相同，行星輪I 6和行星輪I17分別為三個沿 圓周方向均布；第一內(nèi)齒圈20與箱體9固定配合，第一太陽輪22、行星輪I 6、 行星輪I17及第一內(nèi)齒圈20依次嚙合，也就是第一太陽輪22與行星輪I 6嚙合， 行星輪I6與行星輪II7嚙合，行星輪II7與第一內(nèi)齒圈20嚙合；與第一行星架 21在圓周方向固定配合設(shè)置第一動力輸出軸18;第二行星輪傳動系包括第二太 陽輪IO、第二行星架13、行星輪III11和第二內(nèi)齒圈24，所述第二太陽輪10與 第一太陽輪22在圓周方向固定配合，行星輪IIIll與第二行星架13自轉(zhuǎn)動配合， 與現(xiàn)有技術(shù)相同，行星輪mil為三個沿圓周方向均布；第二內(nèi)齒圈24與第一行 星架21在圓周方向固定配合，第二太陽輪IO、行星輪III11及第二內(nèi)齒圈24依
次嚙合，也就是第二太陽輪io與行星輪inii嚙合，行星輪mii與第二內(nèi)齒圈
24嚙合；與第二行星架13在圓周方向固定配合設(shè)置第二動力輸出軸17;所述 第一動力輸出軸18為軸套結(jié)構(gòu)，第二動力輸出軸17沿軸向穿過第一動力輸出 軸18并與其同軸設(shè)置。本發(fā)明中，通過第二行星輪傳動系的第二太陽輪10通過行星輪IIIll帶動
第二行星架13做與第二內(nèi)齒圈24 (與第一行星架21在圓周方向固定連接)相 反方向的轉(zhuǎn)動，將第二行星輪傳動系的輸入功率分別傳遞給第二行星架13和第 二內(nèi)齒圈24，第二行星架13直接通過第二動力輸出軸17帶動一外負載轉(zhuǎn)動； 來自于第一行星輪傳動系的功率和第二行星輪傳動系的部分功率在第二內(nèi)齒圈 24進行功率合成，并通過第一動力輸出軸18傳遞給另一外負載；第一行星輪 傳動系采用了雙行星輪，在第一內(nèi)齒圈20上的力矩與電機定子反力矩的方向相 反，根據(jù)電動推進系統(tǒng)的兩負載阻力矩相等關(guān)系，以及輸入功率在第一行星輪 傳動系和第二行星輪傳動系的分配關(guān)系，第一內(nèi)齒圈20上的力矩與電機定子反 力矩在數(shù)值上相等，由此實現(xiàn)電動推進系統(tǒng)的反力矩平衡，因此，可在減小減 速機構(gòu)外型尺寸和整體重量的情況下，實現(xiàn)能源單輸入雙輸出的減速增扭功能 和反力矩自動平衡，具有較強的適應(yīng)性和通用性。
本實施例中，還包括動力輸入軸3，所述第一太陽輪22和第二太陽輪10并 列設(shè)置在動力輸入軸3上，其中第一太陽輪22與動力輸入軸3制成一體，第二 太陽輪10通過花鍵與動力輸入軸3在圓周方向固定配合；降低了行星輪IIIll的 載荷不均勻性和第二行星輪傳動系的振動噪聲。
本實施例中，還包括行星軸I5、行星軸I18和行星軸I1112，行星軸I5和 行星軸I18固定設(shè)置在第一行星架21上，行星軸mi2固定設(shè)置在第二行星架13 上，行星輪I6通過滾動軸承轉(zhuǎn)動配合套在行星軸I5上，行星輪II7通過滾動 軸承轉(zhuǎn)動配合套在行星軸I18上，行星輪IIIll通過滾動軸承轉(zhuǎn)動配合套在行星 軸nil2上，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，布置安裝方便；
本實施例中，第二動力輸出軸17與第二行星架13制成一體，并與動力輸 入軸3同軸設(shè)置通過滾動軸承與其轉(zhuǎn)動配合，提高輸出部件的整體強度，降低 安裝機構(gòu)的復(fù)雜程度，提高工作效率，并進一步降低傳動噪聲、提高平穩(wěn)性和 效率；
本實施例中，還包括第一內(nèi)齒圈套25和第二內(nèi)齒圈套26，第一內(nèi)齒圈套 25與箱體9固定連接并且內(nèi)圓加工有第一內(nèi)齒圈20，第二內(nèi)齒圈套26兩端分別與第一行星架21和第一動力輸出軸18在圓周方向轉(zhuǎn)動配合；采用齒圈套結(jié) 構(gòu)，利于安裝和拆卸；
本實施例中，第一動力輸出軸18內(nèi)圓與第二動力輸出軸17外圓之間通過 第一徑向滾動軸承14轉(zhuǎn)動配合，第一動力輸出軸18外圓與箱體9之間通過第 二徑向滾動軸承15轉(zhuǎn)動配合；第一動力輸出軸18內(nèi)圓與第二動力輸出軸17外 圓之間位于第一徑向滾動軸承14外側(cè)(相對于箱體外側(cè))設(shè)置密封圈19，第一 動力輸出軸18外圓與箱體9之間位于第二徑向滾動軸承15外側(cè)設(shè)置箱體骨架 油封16;所述第一動力輸出軸18外圓設(shè)置環(huán)形凸肩，所述環(huán)形凸肩軸向緊靠第 二徑向滾動軸承15內(nèi)圈；采用本實施例的密封結(jié)構(gòu)，將第一行星輪傳動系和第 二行星輪傳動系與外負載分隔開，實現(xiàn)了將潤滑油密封在箱體內(nèi)，避免外部介 質(zhì)進入箱體，保證軸承的有效潤滑，延長裝置的運行周期，降低故障率。.
本實施例中，所述箱體9與單轉(zhuǎn)電機端蓋4密封固定連接，動力輸入軸3 與單轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)子軸制成一體，提高傳動效率，動力輸入軸3與單轉(zhuǎn)電機端蓋4 之間通過第三徑向滾動軸承2轉(zhuǎn)動配合并設(shè)置電機骨架油封23，能夠保證箱體 9內(nèi)潤滑油能充分潤滑各摩擦副，提高傳動效率并延長各部件使用壽命。
最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管 參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解， 可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的 宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
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權(quán)利要求
1.一種單轉(zhuǎn)電機反力矩平衡傳動系統(tǒng)，其特征在于包括箱體、位于箱體內(nèi)的第一行星輪傳動系和第二行星輪傳動系，箱體與單轉(zhuǎn)電機端蓋固定連接；所述第一行星輪傳動系包括第一太陽輪、第一行星架、行星輪I、行星輪II和第一內(nèi)齒圈，所述第一太陽輪與單轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)子在圓周方向固定配合，行星輪I和行星輪II沿第一行星架徑向并列設(shè)置并與第一行星架自轉(zhuǎn)動配合，第一內(nèi)齒圈與箱體固定配合，第一太陽輪、行星輪I、行星輪II及第一內(nèi)齒圈依次嚙合，與第一行星架在圓周方向固定配合設(shè)置第一動力輸出軸；第二行星輪傳動系包括第二太陽輪、第二行星架、行星輪III和第二內(nèi)齒圈，所述第二太陽輪與第一太陽輪在圓周方向固定配合，行星輪III與第二行星架自轉(zhuǎn)動配合，第二內(nèi)齒圈與第一行星架在圓周方向固定配合，第二太陽輪、行星輪III和第二內(nèi)齒圈依次嚙合，與第二行星架在圓周方向固定配合設(shè)置第二動力輸出軸；所述第一動力輸出軸為軸套結(jié)構(gòu)，第二動力輸出軸沿軸向穿過第一動力輸出軸并與其同軸設(shè)置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單轉(zhuǎn)電機反力矩平衡傳動系統(tǒng)，其特征在于還 包括動力輸入軸，所述第一太陽輪和第二太陽輪并列設(shè)置在動力輸入軸上，其 中第一太陽輪與動力輸入軸制成一體，第二太陽輪通過花鍵與動力輸入軸在圓 周方向固定配合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的單轉(zhuǎn)電機反力矩平衡傳動系統(tǒng)，其特征在于還包括行星軸i、行星軸ii和行星軸in，行星軸I和行星軸II固定設(shè)置在第一行星架上，行星軸in固定設(shè)置在第二行星架上，行星輪i轉(zhuǎn)動配合套在行星軸i 上，行星輪n轉(zhuǎn)動配合套在行星軸n上，行星輪in轉(zhuǎn)動配合套在行星軸ni上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的單轉(zhuǎn)電機反力矩平衡傳動系統(tǒng)，其特征在于第二動力輸出軸與第二行星架制成一體并與動力輸入軸同軸轉(zhuǎn)動配合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的單轉(zhuǎn)電機反力矩平衡傳動系統(tǒng)，其特征在于還 包括第一內(nèi)齒圈套和第二內(nèi)齒圈套，第一內(nèi)齒圈套與箱體固定連接并且內(nèi)圓加 工有第一內(nèi)齒圈，第二內(nèi)齒圈套兩端分別與第一行星架和第一動力輸出軸在圓 周方向轉(zhuǎn)動配合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的單轉(zhuǎn)電機反力矩平衡傳動系統(tǒng)，其特征在于第 一動力輸出軸內(nèi)圓與第二動力輸出軸外圓之間通過第一徑向滾動軸承轉(zhuǎn)動配合，第一動力輸出軸外圓與箱體之間通過第二徑向滾動軸承轉(zhuǎn)動配合；第一動力輸出軸內(nèi)圓與第二動力輸出軸外圓之間位于第一徑向滾動軸承外側(cè)設(shè)置密封 圈，第一動力輸出軸外圓與箱體之間位于第二徑向滾動軸承外側(cè)設(shè)置箱體骨架油封；所述第一動力輸出軸外圓設(shè)置環(huán)形凸肩，所述環(huán)形凸肩軸向緊靠第二徑 向滾動軸承內(nèi)圈。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的單轉(zhuǎn)電機反力矩平衡傳動系統(tǒng)，其特征在于所 述箱體與單轉(zhuǎn)電機端蓋密封固定連接，動力輸入軸與單轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)子軸制成一體，動力輸入軸與單轉(zhuǎn)電機端蓋之間通過第三徑向滾動軸承轉(zhuǎn)動配合并設(shè)置電機骨 架油封。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單轉(zhuǎn)電機反力矩平衡傳動系統(tǒng)，包括箱體、位于箱體內(nèi)的第一行星輪傳動系和第二行星輪傳動系，第一行星輪傳動系和第二行星輪傳動系通過同軸動力輸出，并且輸出轉(zhuǎn)向相反，將高速電機的單輸出通過兩套行星輪傳動系統(tǒng)構(gòu)成的減速機構(gòu)分流增扭成輸出，利用該減速機構(gòu)來平衡電機定子反力矩，達到整個驅(qū)動系統(tǒng)無自轉(zhuǎn)反力矩，這種單輸入雙輸出的減速機構(gòu)能夠滿足高速傳動性能、高傳動效率、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、振動噪聲低的要求，同時保證傳動機構(gòu)與外環(huán)境介質(zhì)和電機之間具有可靠的密封。
文檔編號B63H21/00GK101561030SQ200910103830
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月12日
發(fā)明者李國云, 斌 武, 石萬凱, 秦大同 申請人:重慶大學(xué)