BRPI1013743B1 - Circuito de alimentação de um motor elétrico e dispositivo de comando vôo de uma aeronave - Google Patents

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Abstract

circuito de alimentação de um motor elétrico e dispositivo de comando de vôo de uma aeronave circuito de alimentação de um motor elétrico, compreendendo uma pluralidade de braços de pontes inversoras providos de meios de sua conexão cada um com um enrolamento do motor, cada braço de ponte inversora comportando em série um primeiro transistor bipolar com porta isolada e um transistor com efeito de campo na junção que estão ligados a uma unidade de comando, o circuito compreendendo um segundo transistor bipolar com porta isolada montado em série com cada transistor com efeito de campo e ligado à unidade de comando, e uma resistência de amortecimento montada em paralelo com o segundo transistor bipolar. dispositivo de comando de vôo de uma aeronave, comportando uma superfície aerodinâmica móvel associada pelo menos a um motor de acionamento ligado a tal circuito de alimentação.

Description

“CIRCUITO DE ALIMENTAÇÃO DE UM MOTOR ELÉTRICO E DISPOSITIVO DE COMANDO VÔO DE UMA AERONAVE” [0001] A presente invenção se refere a um circuito de alimentação de um motor elétrico utilizável, por exemplo, para o acionamento de uma superfície aerodinâmica móvel de uma aeronave. A invenção se refere igualmente a um dispositivo de comando de vôo de uma aeronave que comporta tal superfície aerodinâmica móvel. [0002] Nas aeronaves atuais doravante são utilizados cada vez mais os sistemas de comando de vôo elétricos. Estes sistemas compreendem órgãos de comando de vôo que comportam uma superfície aerodinâmica móvel, como um aileron, uma aleta ou elevon, associados a dois motores elétricos ligados cada um a um circuito de alimentação pilotado a partir de sinais de comando que emanam dos instrumentos de pilotagem manipulados pelo piloto da aeronave. Os dois motores funcionam em alternância de modo que no caso de insuficiência de um dos motores, o segundo motor possa ser utilizado em substituição.
[0003] Cada circuito de alimentação compreende uma pluralidade de pontes inversoras compostas de três braços de ponte, eles providos de meios de sua conexão cada um com um enrolamento do motor. Cada braço de ponte inversora comporta em série um primeiro transistor bipolar com porta isolada e um segundo transistor bipolar com porta isolada que são ligadas a uma unidade de comando ligada aos instrumentos de pilotagem.
[0004] Quando um dos motores não é utilizado, ele é desconectado do circuito de alimentação e é no entanto cessado de exercer um esforço sobre a superfície aerodinâmica móvel de maneira a amortecer os movimentos dela.
[0005] Um circuito de amortecimento dedicado consequentemente está previsto entre o motor e o circuito de alimentação para dissipar a energia produzida por este último quando este é acionado pela superfície aerodinâmica móvel dirigida pelo outro motor ou sob o efeito dinâmico. Tal circuito de amortecimento é ligado ao motor por um relé eletromecânico que conecta o motor seletivamente ao circuito de alimentação e o circuito de amortecimento. Tal retransmissão apresenta vários inconvenientes: uma pequena duração de vida sobretudo em função das
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2/6 comutações em carga, um comportamento aleatório às vibrações, uma massa e um volume pouco compatíveis com os imperativos de ganho de peso e de lugar impostos pelos limites de concepção das aeronaves. Uma falha do órgão principal da retransmissão (bobina ou comando) provoca, além disso, a perda da totalidade da capacidade de amortecimento.
[0006] Um objetivo da invenção é fornecer uma solução de amortecimento que seja simples, confiável e leve.
[0007] Para esse efeito, prevê-se, de acordo com a invenção, um circuito de alimentação de um motor elétrico, compreendendo pelo menos uma ponte inversora composta de uma pluralidade de braços de ponte eles próprios providos de meios de sua conexão cada um com um enrolamento do motor, cada braço de ponte comportando em série um primeiro transistor bipolar com porta isolada e um transistor com efeito de campo na junção e ligado a uma unidade de comando, o circuito compreendendo um segundo transistor bipolar com porta isolada montada em série com cada transistor com efeito de campo na junção e ligado à unidade de comando, e uma resistência de amortecimento montada em paralelo do segundo transistor bipolar com porta isolada.
[0008] Assim, o circuito de alimentação possui um modo ativo no qual assegura a alimentação do motor e um modo passivo no qual assegura umo amortecimento. No modo ativo, os primeiros transistores bipolares e os transistores com efeito de campo são pilotados para alimentar sucessivamente os enrolamentos do motor enquanto os referidos segundos transistor bipolares são mantidos fechados pela unidade de comando para curto-circuitar as resistências. No modo passivo, o circuito de alimentação é desconectado da rede elétrica: todos os transistores bipolares estão naturalmente abertos pois não há uma energia disponível sobre a ponte e os transistores com efeito de campo na junção permanecem naturalmente fechados na ausência de alimentação: os enrolamentos do motor são consequentemente conectados às resistências de amortecimento. Os transistores com efeito de campo na junção têm uma confiabilidade e uma duração de vida superiores as destes de um relé, uma massa e um volume inferiores a estes de um relé. No caso de falha no
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3/6 estado aberto de um dos transistores com efeito de campo na junção, somente a resistência conectada a ele não deixa de ser utilizável em amortecimento de modo que o impacto de tal falha seja limitado: o amortecimento global do motor é menor mas não nula. A pilotagem dos segundos transistores bipolares permite, além disso, assegurar uma variação do amortecimento.
[0009] De preferência, o circuito comporta na entrada meios de conexão a uma rede contínua aos quais é associado um corta-circuito arranjado para isolar o circuito de alimentação da rede quando as resistências de amortecimento são alimentadas. [0010] O corta-circuito impede que em modo passivo os diodos internos dos primeiros transistores bipolares se tornem ativos e que sobretensões residuais ascendam para a rede quando as resistências de amortecimento não são suficientes para absorver a totalidade das sobretensões produzidas pelo motor. A invenção tem igualmente por objeto um dispositivo de comando de vôo de uma aeronave, comportando uma superfície de vôo associada a pelo menos um motor de acionamento ligado a um circuito de alimentação do tipo precitado.
[0011] Outras características e vantagens da invenção surgirão à leitura da descrição que segue de um modo de realização particular não limitativo da invenção. [0012] Será feito referência aos desenhos anexados, entre os quais:
- a figura 1 representa esquematicamente um dispositivo de comando de vôo de acordo com a invenção,
- a figura 2 é uma vista parcial, análoga à figura 1, de uma variante de realização.
[0013] Em referência à figura, o dispositivo de comando de vôo de acordo com a invenção comporta uma superfície aerodinâmica móvel 1, tal como um aileron, uma aleta, uma bandeira de deriva ou elevon, montada móvel sobre a estrutura de uma aeronave (asa, plano de cauda, aleta de cauda).
[0014] A superfície aerodinâmica móvel 1 é deslocada através de dois motores 2 associados cada um a um circuito de alimentação geralmente designado em 3. Os circuitos de alimentação 3 são conectados a rede contínua 4 da aeronave e são ligados de maneira conhecida em si a uma central de comando programada para
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4/6 assegurar o funcionamento da aeronave e acionável desde o posto de pilotagem via instrumentos de comando manipulados pelo piloto. A árvore de saída dos motores 2 pode ser ligada ao eixo de articulação da superfície aerodinâmica móvel 1 para arrastar este em rotação ou pode ser provida de um parafuso no qual é conectada uma porca solidária de uma alavanca solidária da superfície aerodinâmica móvel 1. Se a superfície aerodinâmica móvel 1 for montada para deslizar, a árvore de saída dos motores 1 pode ser provida de um parafuso no qual é conectado uma porca solidária da superfície aerodinâmica móvel 1 ou agir sobre dois braços de um paralelogramo deformável que é solidário à superfície aerodinâmica móvel 1.
[0015] Cada circuito de alimentação 3 comporta uma linha de entrada que comporta um corta-circuito 5 e uma linha de saída entre as quais são montados em paralelos uns aos outro três braços de pontes inversoras 6 providos de meios de sua conexão cada um com um enrolamento do motor 2. Cada braço de ponte inversora 6 comporta em série um primeiro transistor bipolar com porta isolada 7 (ou IGBT do inglês “insulated gate bipolar transistor”) e um transistor com efeito de campo na junção 8 (ou JFET do inglês “junction field effect transistor”). A conexão de um dos enrolamentos do motor é feita entre estes dois transistores.
[0016] Cada circuito de alimentação 3 compreende segundos transistores bipolares com porta isolada 9 montados cada um em série com um dos transistores com efeito de campo na junção 8 e as resistências de amortecimento 10 montadas cada uma em paralelo de um dos segundos transistores bipolares 9.
[0017] Os transistores 7, 8, 9 e o corta-circuito 5 estão ligados a uma unidade de comando 11 ela própria ligada à central de comando.
[0018] Cada circuito de alimentação 3 possui um modo ativo no qual assegura a alimentação do motor 2 correspondente para deslocar a superfície aerodinâmica móvel 1 e um modo passivo no qual assegura umo amortecimento do movimento da superfície aerodinâmica móvel 1.
[0019] No modo ativo, os primeiros transistor bipolares 7 e os transistores com efeito de campo na junção 8 são pilotados para alimentar sucessivamente os enrolamentos do motor 2 enquanto os segundos transistores bipolares 9 são
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5/6 mantidos fechados pela unidade de comando 11 para curto-circuitar as resistências de amortecimento 10.
[0020] No modo passivo, todos os transistores bipolares 7, 9 são abertos naturalmente na ausência de alimentação, os transistores com efeito de campo na junção 8 permanecem naturalmente fechados em ausência de alimentação para conectar os enrolamentos do motor 2 às resistências de amortecimento 10.
[0021] No caso de ausência de tensão sobre a linha de entrada ascendente do corta-circuito 5 (corte da rede 4), a unidade de comando 11 comanda a abertura do corta-circuito 5 para impedir que em modo passivo os diodos internos dos transistores bipolares 7 e 9 fiquem ativos e que sobretensões residuais ascendam à rede 4. Tal subida poderia ser produzida na ausência de corta-circuito 5 se as resistências de amortecimento não fossem suficientes para absorver a totalidade das sobretensões produzidas pelo motor 2.
[0022] A central de comando pilota a unidade de comando 11 de cada circuito de alimentação 3 para colocar um dos circuitos de alimentação 3 no seu modo ativo e o outro circuito de alimentação 3 no seu modo passivo. Assim, o motor 2 conectado ao circuito de alimentação 3 no modo ativo assegura o deslocamento da superfície aerodinâmica móvel 1 e o motor 2 conectado ao circuito de alimentação 3 no modo passivo assegura o amortecimento do movimento da superfície aerodinâmica móvel
1. Com efeito, neste último circuito de alimentação 3, a energia elétrica produzida pelo motor 2 movida pela superfície aerodinâmica móvel 1 é evacuada e consumida nas resistências de amortecimento 10.
[0023] A unidade de comando 11 pode comandar a abertura ou o fechamento simultâneo de toda ou parte dos segundos transistores bipolares 9 ou uma abertura (ou um fechamento) sucessiva destes.
[0024] Em certos casos, a central de comando pode pilotar a unidade de comando 11 de cada circuito de alimentação 3 para colocar os dois circuitos de alimentação 3 no modo passivo de maneira a deixar a superfície aerodinâmica móvel 1 em bandeira.
[0025] Com o circuito da invenção, os segundos transistores bipolares podem
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6/6 ser subdimensionados em tensão e superdimensionados em corrente porque funcionam em estática.
[0026] Na variante da figura 2, um circuito eletrônico autônomo 12 é ligado aos enrolamentos e montado em paralelo com transistores com efeito de campo na junção 8 e transistores bipolares 9.
[0027] O circuito eletrônico autônomo 12 é arranjado para pilotar em contínuo ou por intermitência os transistores bipolares 9 e assim aumentar o amortecimento. Neste caso, o amortecimento aumenta como a energia restituída pelo motor (caso de uma rajada sobre a superfície aerodinâmica móvel 1). O circuito eletrônico autônomo 12 funciona quando o motor produz uma energia suficiente para alimentálo.
[0028] Naturalmente, a invenção não se limita ao modo de realização descrito mas englobada qualquer variante que entra no campo da definição da invenção que figura nas reivindicações.
[0029] Em particular, o corta-circuito é facultativo se as resistências 10 forem dimensionadas corretamente para todos os casos de utilização. Além disso, a título de segurança, pode-se prever dois circuitos eletrônicos autônomos.
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Claims (4)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Circuito de alimentação (3) de um motor elétrico, compreendendo uma pluralidade de braços de pontes inversoras (6) providos de meios de sua conexão cada um com um enrolamento do motor (2), caracterizado pelo fato de que cada braço de ponte inversora (6) comporta em série um primeiro transistor bipolar com porta isolada (7) e um transistor com efeito de campo na junção (8) que estão ligados a uma unidade de comando (11), e em que o circuito compreende um segundo transistor bipolar com porta isolada (9) montado em série com cada transistor com efeito de campo e ligado à unidade de comando, e uma resistência de amortecimento montada em paralelo com o segundo transistor bipolar.
  2. 2. Circuito de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que comporta na entrada meios de conexão a uma rede contínua aos quais é associado um corta-circuito (5) arranjado para isolar o circuito de alimentação (3) da rede quando as resistências de amortecimento são alimentadas.
  3. 3. Circuito de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que comporta pelo menos um circuito eletrônico autônomo (12) que está ligado aos enrolamentos em paralelo dos segundos transistores bipolares e dos transistores com efeito de campo e que é arranjado para pilotar de modo contínuo ou por intermitências os segundos transistores bipolares (9) e assim aumentar o amortecimento.
  4. 4. Dispositivo de comando de vôo de uma aeronave, caracterizado pelo fato de que comporta uma superfície aerodinâmica móvel (1) associada pelo menos a um motor de acionamento ligado ao circuito de alimentação (3) tal como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3.
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