一种旋转式柴油机力矩电机执行器

摘要

本发明提供的是一种旋转式柴油机力矩电机执行器，它包括轴、轴承、大齿轮、角度传感器、力矩电机、小齿轮、偏心轮、控制器等。力矩电机安装在偏心轮中，力矩电机上安装小齿轮，小齿轮与安装在轴上的大齿轮相互啮合，在轴的一端安装有角度传感器，角度传感器连接控制器将轴的转角反馈为控制器，控制器的输出控制力矩电机。本发明提出了一种旋转式柴油机力矩电机执行器，采用小扭矩力矩电机通过齿轮机构进行力矩放大，可以实现较大的扭矩，并安装有齿隙消除机构和转角限位机构，可较好的实现柴油机位置控制式电子调速功能。

权利要求

1.一种旋转式柴油机力矩电机执行器，它包括轴、轴承、大齿轮、角度传感器、力矩电机、小齿轮、偏心轮和控制器，其特征是：力矩电机安装在偏心轮上，偏心轮的轴心和其上安装力矩电机的孔的圆心不同轴，力矩电机上安装小齿轮，小齿轮与安装在轴上的大齿轮相互啮合，在轴的一端安装有角度传感器，角度传感器连接控制器将轴的转角反馈给控制器，控制器的输出控制力矩电机，在轴和壳体间安装有扭簧，扭簧一端固定在箱体上，扭簧的另一端固定在轴上。

2.根据权利要求1所述的一种旋转式柴油机力矩电机执行器，其特征是：在大齿轮的两侧各安装有一个弹性挡铁。

说明书

一种旋转式柴油机力矩电机执行器

(一)技术领域

[0001] 发明涉及的是一种柴油机位置控制式电子调速执行器，特别是一种船用柴油机位置控制式电子调速执行器。(二)背景技术

[0002] 目前在我国舰船上使用的柴油机位置控制式电子调速执行器，基本上采用比例电磁铁、力矩电机或电液执行器作为执行器的运动元件，分别用于小、中、大功率柴油机转速的控制。比例电磁铁作为电子调速执行器只能通过增加复位弹簧实现双向的移动，这样其输出力一部分用于克服复位弹簧的拉力，影响了其输出力大小。

[0003] 中国专利号：ZL 97242519.5、名称为“电磁执行器”的专利文件中公开了一种电磁执行器，其电磁铁线圈为单绕组线圈、传感器为单转角传感器；位置传感器总成的从动杆与执行器本体上的执行器轴经同步杆联成一体，以达到将衔铁的直线运动转换成转角传感器所需的转动的目的；执行器轴借助联接器实现其与油泵齿条间的无间隙传动。其缺点在于：单绕组线圈和单传感器工作的可靠性低；转角传感器线性度差；传感器没有间隙消除机构；运动转换机构复杂，降低了装置的响应速度、控制精度。综上所述，其性能与可靠性不能满足柴油机高压油泵对其驱动装置的要求。

[0004] 采用电机作为柴油机位置控制式电子调速执行器的关键部件，已经获得研究，如中国专利申请号为02243850的专利文件中，提出一种直线运动式电子控制电动油门执行器，具有壳体、微型直流减速电机、减速机构、通过螺纹传动连接的两个连接件、手动调整旋钮、手动/电动转换钮机构、轴向限位体、电机控制电路。该结构功能复杂，采用直流电机作为运动部件，减速机构没有齿隙消除装置，螺纹传动难以保证精度。

[0005] 中国专利申请号为200620113604的专利文件中，提出一种油门执行器，该执行器包括：控制器、数据采集调理装置、伺服控制器和伺服电机。该执行器采用伺服电机具有结构简单，可靠性好，精度高的优点，但伺服电机没有转角硬限位，没有安全保护。

[0006] 此外，2008年8月在哈尔滨工程大学学报论文“有限转角力矩电机作为柴油机调速执行机构的设计研究”提出了采用有限转角力矩电机作为柴油机调速执行器。有限转角力矩电机与普通力矩电机相比设计复杂，价格成本较高，控制复杂。作为执行器时，体积较大，因此应用受到限制。

[0007] 力矩电机结构简单，输出扭矩大，能实现连续堵转，技术成熟，重量和体积小，有较好的工业应用，将其作为柴油机位置控制式电子调速执行器的主要运动元件，可以实现较大功率范围内的柴油机转速控制。但由于力矩电机不能可靠的限制转动角度，直接驱动时喷油泵齿条时体积较大，以及不能直接反馈柴油机喷油泵齿条位移量等问题，因此，必须设计一套附加机构保证力矩电机作为柴油机调速执行机构的可靠安全使用。(三)发明内容

[0008] 本发明的目的在于提供一种响应速度快，适用于较宽功率范围内的柴油机的转速控制，可靠性高的一种旋转式柴油机力矩电机执行器。

[0009] 本发明的目的是这样实现的：

[0010] 它包括轴、轴承、大齿轮、角度传感器、力矩电机、小齿轮、偏心轮、控制器，力矩电机安装在偏心轮中上，偏心轮的轴心和其上安装力矩电机的孔的圆心不同轴，，力矩电机上安装小齿轮，小齿轮与安装在轴上的大齿轮相互啮合，在轴的一端安装有角度传感器，角度传感器连接控制器将轴的转角反馈为控制器，控制器的输出控制力矩电机。

[0011] 本发明还可以包括：

[0012] 1、在大齿轮的两侧各安装有一个弹性挡铁。

[0013] 2、在轴和壳体间安装有扭簧，扭簧一端固定在箱体上，扭簧的另一端固定在轴上。

[0014] 所述的偏心轮调整好后紧固在壳体内是指调整偏心轮的角度，来消除安装在力矩电机上的小齿轮与大齿轮间的齿隙，然后偏心轮紧固在壳体内。

[0015] 本发明提出了一种旋转式柴油机力矩电机执行器，采用小扭矩力矩电机通过齿轮机构进行力矩放大，可以实现较大的扭矩，并安装有齿隙消除机构和转角限位机构，可较好的实现柴油机位置控制式电子调速功能。

[0016] 本发明提供的旋转式柴油机力矩电机执行器能够保证柴油机转速的可靠控制，其响应速度较快，适用于较宽功率范围内的柴油机的转速控制。(四)附图说明

[0017] 图1是本发明的结构示意图。

[0018] 图2是本发明的结构示意图的左视图。(五)具体实施方式

[0019] 下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

[0020] 首先分析柴油机位置控制式调速方式的工作原理。柴油机的转速的控制是通过控制喷油泵的喷油量来实现的，而喷油量的控制是通过调节喷油泵齿条的位置实现。调速执行器的输出一般直接连接在齿条上，柴油机位置控制式电子调速就是通过采集柴油的转速、排气、油温等信息，控制调速执行器输出的位移，并通过位置传感器反馈输出的位移量。

[0021] 为了实现调速执行器的目的，本发明的旋转式柴油机力矩电机执行器由轴，轴承，大齿轮，弹簧，角度传感器，力矩电机，小齿轮，偏心轮，控制器，挡铁等零件组成。力矩电机6安装在偏心轮8中，可通过偏心轮的旋转调整安装在力矩电机6上的小齿轮7与安装在轴1上的大齿轮3间的齿隙。小齿轮7与大齿轮3相互啮合，将力矩传送到轴1。在轴1和壳体间安装有扭簧4，扭簧4一端固定在箱体上，一端固定在轴1上，扭簧4可保证在没有上电的状况下，轴1的转角保持初始位置。在轴1的一端安装有角度传感器5，将轴的转角反馈为控制器9。在大齿轮3的两侧各安装有一个弹性挡铁10，可调整其位置，以限制大齿轮3的最大转动角度。在正常工作时，控制器9通过转速传感器和柴油机其他信号传感器计算出本次喷油的需要的齿条位移量，然后控制力矩电机6旋转相应的角度，并通过角位移传感器5反馈实际角位移量给控制器9，使力矩电机转动到给定的角度，并保持在该位置。

[0022] 本实施方式采用北微微电机厂控制电机厂的LYX系列稀土永磁式直流力矩电动机90LYX06作为运动部件。控制器9中有微处理器，利用转速传感器采集柴油机的转速信号，根据其转速情况和柴油机其他信号，查询MAP表，获得本次控制喷油的齿条位移量，通过微处理器PWM控制输出电压，控制力矩电机转动，并通过非接触式角位移传感器5反馈力矩电机的实际转角，采用PID控制确保力矩电机转动准确的角度，并保持在该角度位置上。

[0023] 旋转偏心轮8到合适的角度，消除齿轮传动间隙，然后用螺钉固定偏心轮8。

[0024] 挡铁10通过螺纹连接和壳体连接到一起，调整挡铁10的位置，改变大齿轮3的最大转动角度，并用螺钉紧固，保证喷油泵齿条不超过最大行程。

[0025] 扭簧4一端固定在壳体上，一端固定在轴1上，在装置没有上电，依靠扭簧的弹力可保持轴1转角在初始位置。