BR102023006112A2 - Sistema eletrônico de controle, atuador eletromecânico, aeronave e processo para amortecimento do movimento de atuador eletromecânico - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se a um sistema eletrônico de controle, de preferência para um atuador eletromecânico, de preferência para o emprego em um controle de voo primário de uma aeronave, sendo que o sistema eletrônico de controle pode conectar ou conecta um motor elétrico, de preferência do atuador eletromecânico, com uma carga elétrica ou eletrônica e/ou sendo que o sistema eletrônico de controle pode desativar ou desativa um conversor de tensão em corrente contínua que alimenta o motor elétrico com energia elétrica, e se refere também a um atuador eletromecânico e a um processo para o amortecimento do movimento de um atuador eletromecânico.
Description
[001] A presente invenção refere-se a um sistema eletrônico de controle, de preferência para um atuador eletromecânico, de preferência para o emprego em um controle de voo primário de uma aeronave e a um atuador eletromecânico, bem como a um processo para o amortecimento do movimento de um atuador eletromecânico.
[002] Em aeronaves do estado da técnica são empregados atua- dores do controle de voo primário exclusivamente por meio de atuado- res hidráulicos, que são controlados, respectivamente energizados, diretamente ou por meio de tecnologias de atuador eletro-hidráulico (EHA).
[003] Essas unidades de acionamento hidráulico do controle de voo primário amortecem também hidraulicamente, para, por exemplo, impedir uma flutuação livre, respectivamente um movimento indesejável de áreas de controle de voo.
[004] Nesse caso, a função de amortecimento é realizada, por exemplo, por meio de bypass hidráulico, tal como se acha descrito no US 10.465.832 B2.
[005] No caso de atuadores eletromecânicos existem diferentes propostas para viabilizar esse tipo de amortecimento. Uma proposta consiste em fechamento, respectivamente em por em curto-circuito, das fases do motor, o que é efetuado por meio de relés ou de comuta-doreseletrônicos. O US 2020/0059172 A1 descreve o amortecimento de um motor por meio de curto-circuito das fases do motor.
[006] Alternativamente são empregados elementos de amorteci mento adicionais, como, por exemplo, freios a corrente de Foucault ou sistemas hidráulicos.
[007] Elementos de amortecimento, como, por exemplo, freios a corrente de Foucault, estão bastante presentes na indústria. No entanto, eles apresentam desvantagens consideráveis para o emprego em aeronaves. O emprego no controle de voo primário e as condições de temperatura e de vibração daí resultantes atuam desvantajosamente, por exemplo, sobre freios a corrente de Foucault.
[008] A concretização por meio de fechamento de fases do motor já empregada em aeronaves, embora isso só funcione em sistemas de alta tensão.
[009] O curto-circuito por meio de relés tem a desvantagem de menor tempo de vida dos relés, especialmente ao ser empregado no controle de voo primário de uma aeronave.
[0010] Atuadores eletromecânicos, por exemplo para aeronaves de nova geração requerem também uma função de amortecimento.
[0011] Atuadores eletromecânicos na aviação para controles de voo requerem um elemento de amortecimento, para limitar a um nível aceitável a velocidade de funcionamento do servomotor de acionamento no caso de uma função defeituosa ou de uma perda da tensão de alimentação.
[0012] Perante esse pano de fundo, a invenção tem como objetivo disponibilizar uma função de amortecimento para um atuador eletro- mecânico, de preferência para o seu emprego em uma aeronave.
[0013] Esse objetivo é alcançado através do objeto com as carac terísticas da reivindicação 1 independente e com o processo de acordo com a reivindicação 6. Formas vantajosas de desenvolvimento da in-venção são objeto das reivindicações dependentes.
[0014] Nesse sentido, de acordo com a invenção é previsto que o sistema eletrônico de controle possa conectar ou conecte um motor elétrico, de preferência do atuador eletromecânico, com uma carga elétrica ou eletrônica e/ou que o sistema eletrônico de controle possa desativar ou desative um conversor de tensão em corrente contínua que alimente o motor elétrico com energia elétrica.
[0015] É concebível que o sistema eletrônico de controle possa conectar ou conecte as fases de um motor elétrico com a carga elétrica ou eletrônica.
[0016] Em outras palavras, com isso se converte, de preferência, uma função de amortecimento em um atuador eletromecânico para um controle voo primário. Por exemplo, disponibiliza-se uma arquitetura de amortecimento elétrico para um atuador eletromecânico que é operado com 28 V de tensão em corrente contínua.
[0017] Em outras palavras, através do sistema eletrônico de con trole e da carga ativa conectada no circuito de tensão em corrente con-tínua obtém-se um efeito semelhante ao do caso de fechamento em curto das fases de um motor elétrico. De preferência, será descrita a combinação entre conversor de tensão em corrente contínua, respecti-vamente componente de rede, e o sistema eletrônico de controle através da invenção.
[0018] Em outras palavras, o sistema eletrônico de controle tam bém pode ser chamado de sistema eletrônico de ativação.
[0019] De preferência, é previsto que o sistema eletrônico de con trole inclua meios de detecção para a detecção da tensão inversa do motor elétrico ou que o sistema eletrônico de controle seja alimentado com a tensão inversa do motor elétrico.
[0020] É concebível que no sistema eletrônico de controle só se ache instalada a tensão inversa do motor elétrico ou nenhuma tensão. De preferência, por tensão deve-se entender tensão em corrente contínua.
[0021] Com isso é concebível que o sistema eletrônico de controle seja ativado quando o motor elétrico gerar uma tensão inversa através de sua rotação produzida desde fora, tensão inversa esta por meio da qual o sistema eletrônico de controle é alimentado e, portanto, ativado.
[0022] Também é concebível que o sistema eletrônico de controle seja desativado quando o motor elétrico não estiver submetido a ne-nhumarotação produzida desde fora e, com isso, não gere nenhuma tensão inversa por meio da qual seja alimentado o sistema eletrônico de controle. É concebível que o sistema eletrônico de controle possa interromper ou interrompa a conexão do motor elétrico com a carga elétrica ou eletrônica e/ou que o sistema eletrônico de controle possa ativar ou ative o conversor de tensão em corrente contínua, que alimenta o motor elétrico com energia elétrica, quando o motor elétrico não estiver submetido a nenhuma rotação produzida desde fora.
[0023] Em uma forma vantajosa de execução é previsto que o sis temaeletrônico de controle seja ativado ou possa ser ativado no caso de uma falha elétrica ou no caso da perda de uma tensão de alimentação. Portanto, de preferência, a função de amortecimento deve estar disponível no caso de uma falha elétrica interna ou na perda da tensão de alimentação.
[0024] A falha elétrica ou eletrônica pode ocorrer, de preferência, em toda a aeronave ou pode estar limitada ao atuador eletromecânico. Também é concebível que a tensão de alimentação se refira a uma tensão de alimentação qualquer na aeronave ou à tensão de alimentação do atuador eletromecânico.
[0025] É concebível que o sistema eletrônico de controle seja componente de um sistema de baixa tensão. De preferência, o amor-tecimentoé realizado para atuadores eletromecânicos, amortecimento este que pode ser empregado para sistemas de baixa tensão.
[0026] Baixa tensão refere-se, por exemplo, à faixa até 1500 volts de tensão em corrente contínua.
[0027] O sistema eletrônico de controle pode ser componente de um controle de motor ou independente dele.
[0028] A invenção também se refere a um atuador eletromecânico, de preferência para o emprego em um controle de voo primário de uma aeronave com um sistema eletrônico de controle de acordo com a invenção.
[0029] Além disso, a presente invenção se refere a uma aeronave, especialmente um avião com um atuador eletromecânico como esse, respectivamente com o sistema eletrônico de controle de acordo com a invenção.
[0030] A invenção também se refere a um processo para o amor tecimento do movimento de um atuador eletromecânico de acordo com a invenção, com um motor elétrico, de preferência para o emprego em um controle de voo primário de uma aeronave, com as seguintes etapas: - ativar o sistema eletrônico de controle devido a uma falha e/ou a uma perda de uma tensão de alimentação e/ou através de ali-mentação de tensão do sistema eletrônico de controle com uma tensão em corrente contínua gerada pelo motor elétrico; - conectar as fases do motor elétrico a uma carga elétrica ou eletrônica, e/ou desativar um conversor de tensão em corrente contínua, que alimenta o motor elétrico com energia elétrica.
[0031] Uma vantagem da invenção consiste em realizar um amor tecimentoeletrônico com os componentes eletromecânicos presentes e com uma componente de rede adicional, respectivamente com um conversor de tensão em corrente contínua, amortecimento este que pode ser aplicado no emprego de atuadores eletromecânicos para o controle de voo.
[0032] Outra vantagem consiste no aproveitamento dos componen teseletromecânicos presentes para a conversão de um amortecimento em combinação com uma componente de rede, respectivamente com um conversor de tensão em corrente contínua para atuadores eletrome- cânicos, que são operados com 28 V de alimentação de bordo.
[0033] Nesse ponto cabe observar que os conceitos “um” e “uma” não se referem obrigatoriamente a exatamente um dos elementos, mesmo que isso represente uma forma possível de execução, mas sim que também podem se referir a uma multiplicidade dos elementos. Do mesmo modo, o emprego do plural também inclui a presença do ele-mentofrágil na contabilidade e, inversamente, o singular também inclui vários dos elementos frágeis. Além disso, todas as características da invenção aqui descritas podem ser combinadas à vontade entre si ou podem ser reivindicadas isoladamente uma das outras.
[0034] Outras vantagens, características e efeitos da presente in venção são obtidas a partir da descrição subsequente de exemplos preferidos de execução, tomando-se como referência as figuras, nas quais os componentes iguais ou similares estão designados pelos mesmos números de referência. Nesse caso, mostra-se:
[0035] Figura 1: uma forma de execução de um circuito com um sistema eletrônico de controle de acordo com a invenção;
[0036] Figura 2: outra forma de execução de um circuito com um sistema eletrônico de controle de acordo com a invenção.
[0037] Na figura 1 pode-se observar um conversor de tensão em corrente contínua 1 alimentado, por exemplo, com uma tensão em cor-rentecontínua de 28 V proveniente da alimentação da rede de bordo de uma aeronave, conversor este que alimenta um controlador de motor 2 com uma tensão em corrente contínua de 45 a 70 V. O conversor de tensão em corrente contínua 1 funciona, portanto, como componente de rede.
[0038] Essa tensão aumentada de 45 até 70 V possibilita o dimen sionamento do motor elétrico 3 com valores mais elevados de tensão inversa.
[0039] De preferência, o controlador de motor 2 se encontra inte- grado a um sistema eletrônico de controle de acordo com a invenção.
[0040] O controlador de motor 2 se acha conectado às três fases, de preferência, de um motor elétrico 3 e controla o motor elétrico.
[0041] O sistema eletrônico de controle presente no controlador de motor 2 conecta o motor elétrico 3 a uma carga elétrica, quando esta gerar uma tensão inversa determinada.
[0042] Em operação normal, o conversor de tensão em corrente contínua 1, respectivamente o componente de rede, alimenta o siste-maeletrônico de controle de motor, respectivamente o controlador de motor 2, da unidade de acionamento, respectivamente do motor elétrico 3. No entanto, em caso de falha, assim como também no caso de perda da tensão de alimentação, o amortecimento deve ser ativado.
[0043] De preferência, o sistema eletrônico de controle requer uma tensão mínima para se tornar operativo. Devido à configuração modifi-cada, o motor elétrico 3 gera essa tensão mínima já com números baixos de rotação.
[0044] A figura 2 mostra um conceito possível de arquitetura de um circuito com um sistema eletrônico de controle de acordo com a invenção.
[0045] Na figura 2 é possível observar um conversor de tensão em corrente contínua 1, que está conectado eletricamente com um siste-maeletrônico de controle 4 e com um estágio final 5.
[0046] O estágio final 5 está conectado com as três fases do motor elétrico 3.
[0047] Em caso de falha, o sistema eletrônico de controle 4 desati va o conversor de tensão em corrente contínua 1 e conecta a carga eletrônica R ao estágio final 5 através do comutador S.
[0048] Ativado através do número mínimo de rotações do motor elétrico 3, o sistema eletrônico de controle 4 conecta as fases de motor, respectivamente o estágio final 5, a uma carga eletrônica R e as- segura, assim, o momento de rotação contrário que é requerido. Nesse caso, de preferência, também é implementada uma separação da alimentação da rede de bordo, na medida em que o conversor de tensão em corrente contínua 1 é desativado.
Claims (9)
1. Sistema eletrônico de controle, de preferência para um atuador eletromecânico, de preferência para o emprego em um controle de voo primário de uma aeronave, caracterizado pelo fato de que o sistema eletrônico de controle está configurado para conectar um motor elétrico, de preferência do atuador eletromecânico, com uma carga elétrica ou eletrônica e/ou pelo fato de que o sistema eletrônico de controle está configurado para desativar um conversor de tensão em corrente contínua que alimenta o motor elétrico com energia elétrica.
2. Sistema eletrônico de controle de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema eletrônico de controle inclui meios de detecção para a detecção da tensão inversa do motor elétrico.
3. Sistema eletrônico de controle de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o sistema eletrônico de controle é alimentado com a tensão inversa do motor elétrico.
4. Sistema eletrônico de controle de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que no sistema eletrônico de controle só se acha instalada a tensão inversa do motor elétrico ou nenhuma tensão.
5. Sistema eletrônico de controle de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sistema eletrônico de controle pode ser ativado no caso de uma falha elétrica ou no caso da perda de uma tensão de alimentação.
6. Sistema eletrônico de controle de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sistema eletrônico de controle é um componente de um sistema de baixa tensão.
7. Atuador eletromecânico, de preferência para o emprego em um controle de voo primário de uma aeronave, caracterizado pelo fato de que o atuador eletromecânico está configurado com um siste-maeletrônico de controle como definido em qualquer uma das reivin-dicações anteriores.
8. Aeronave incluindo um controle de voo primário, caracte-rizada pelo fato de que o controle de voo primário está configurado com um atuador eletromecânico como definido na reivindicação 7.
9. Processo para amortecimento do movimento de um atu- ador eletromecânico como definido na reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que é com um motor elétrico, de preferência para o emprego em um controle de voo primário de uma aeronave, com as seguintes etapas: - ativar o sistema eletrônico de controle devido a uma falha elétrica e/ou devido à perda de uma tensão de alimentação e/ou através de alimentação de tensão do sistema eletrônico de controle com uma tensão inversa gerada pelo motor elétrico; - conectar as fases do motor elétrico a uma carga elétrica ou eletrônica e/ou desativar um conversor de tensão em corrente contínua, que alimenta o motor elétrico com energia elétrica.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B03A | Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette] |