CN102642534B - 双激励电机执行器 - Google Patents

Abstract

一种飞行器(3)制动器(2)用的制动执行器(1)，包括：·电动机(13)；·由电动机驱动的推出器(14)；·电动机的可动部分的位置传感器(16)，配有发射机构和接收机构；该电动机包括第一和第二激励器，适宜于使电动机的可动部分移动并能实现彼此独立供电。位置传感器的发射机构包括第一和第二发射器，能够独立供电；而接收机构，当由至少一个发射器激励时产生代表位置的信号。

Description

双激励电机执行器

技术领域

本发明涉及飞行器轮子制动器领域，更具体地说，涉及适宜于推动这些制动器的电机执行器。

背景技术

人们知道飞行器的电机制动器包括多个执行器，每个执行器都包括一个机壳，集成有：

·电动机，配有固定部分和可动部分；

·推出器，相对于机壳沿着推出器位移轴线可平移移动；

·从可动部分的位移运动转变为推出器的平移运动的转变机械装置；

·相对于固定部分固定的第二工件的位置传感器。

发动机的固定部分有一个激励机构，当该激励机构被供电时，能使第二工件相对于所述第一工件位移。至于传感器，它一般是电感应类型，包括发射机构和接收机构，当发射机构被供电时，能激励所述接收机构，接收机构能作为响应产生一个或多个代表可动部分相对于固定部分的位置的信号。

这种类型的执行器一般集成在制动体系结构中，向执行器供电并从传感器回收信息，以控制执行器电动机供电的逆变器，使得执行器作为制动整定值的响应施加一个制动载荷。

然而，在执行器组件之一或其控制失灵的情况下，存在这种失灵可能是几个执行器共同的并产生影响飞行器制动能力的严重故障的危险。

通常利用在同一飞行器上使用不同技术的执行器来解决这个问题，使得一种类型的执行器出现故障危险不触及另一个类型的执行器。但是这种解决方案成本非常高，因为必须研发各种类型的执行器并对不同的标准进行管理。

发明内容

本发明的目标是提出一种允许降低共模故障危险的执行器，但避免开发两种不同类型的执行器。

为此，飞行器致动器用的制动执行器包括机壳，集成有：

·电动机，包括固定部分和相对于该固定部分可移动的可动部分，该固定部分具有激励机构，当该激励机构被供电时，能够驱动可动部分位移；

·推出器，相对于机壳沿着推出器位移轴线可平移；

·将电动机的可动部分的位移运动转变为推出器的平移运动的机械装置，

·可动部分相对于固定部分的位置传感器；该位置传感器包括发射机构和接收机构，当发射机构被供电时，所述接收机构至少在可动部分相对于固定部分可移动时适于被激励，当接收机构被发射机构激励时，接收机构适于产生至少一个代表可动部分的位置的信号。

按照本发明：

·电动机的激励机构包括至少第一和第二激励器，每个激励器在被供电时适于驱动可动部分相对于该固定部分的位移，这些激励器能够彼此独立供电；并且

·位置传感器的发射机构包括至少第一和第二发射器，每个发射器适于在被供电时致使至少一个代表可动部分的位置的信号由接收机构发送，该发射器能够彼此独立供电。

于是，按照本发明的制动执行器能减少制动功能不正常工作的危险，因为它允许：

·电动机激励机构中的可动部分相对于该固定部分位移的冗余电激励；和

·可动部分位置传感器中冗余发送。

于是，按照本发明的执行器：

·即使任意一个激励器失效(例如，若其供电出故障和/或若一个激励器损坏)；和/或

·即便位置传感器的任意一个发射器失效(例如，若其供电有缺陷和/或该发射器的内在出现故障)，

仍能继续运行并控制可移动的推出器的位移。

事实上，只要两个激励器的供电和两个发射器的供电不同(执行器内部和/或外部)，这种安排就允许建立更可靠的运行。于是，全部或部分执行器的第一激励器共同出故障可以轻易地利用第二激励器补偿。降低影响第一激励器的故障干扰第二激励器供电的危险，因为它不连接第一激励器。对于位置传感器发射器也是如此。第一发射器的共同故障不妨碍第二发射器，因而第二工件相对于第一工件的位置信号的提供是控制该电动机所需要的。

采用一个这样的执行器，正如下面还将描述的，可以设置：

·激励器的供电是在执行器内部和/或在执行器外部；和/或

·发射器的供电是在执行器内部和/或在执行器外部。

同时可以考虑，电动机激励器可以被同时供电，例如，使电动机产生的力矩大于在一个给定的时刻只用两个激励器中的一个供电时(的力矩)。

人们同样可以预料，发射器可以被同时供电，以便改善可相对于第一工件移动的第二工件的位置的测量精度。

因而，本发明可以改善飞行器致动器功能的可用率。

为了实施本发明，正如下文所描述的，最好使得固定部分是定子，而可动部分是相对于定子安装得可以旋转的转子。还可以使位移运动变换机械装置可以把转子的旋转变换为推出器的平移，而位置传感器是转子相对于定子的角度位置传感器。

附图说明

参照附图阅读以下作为说明性而决非限制性的特定的实现模式的详细描述，将会更好地理解本发明，附图中：

·图1是具有本发明执行器的制动器的轮子的起落架的飞行器一部分的示意图；

·图2是图1轮子一部分的剖面图；

·图3是本发明执行器的示意图；

·图4是图3执行器的电路图和相关制动体系结构的一部分。

具体实施方式

在此，就飞机机身起落架制动的应用对本发明进行举例详细说明。这样的应用不是限制性的，本发明能够应用于其它的起落架。

正如图1举例说明的，起落架1铰接在飞行器机身上，并包括支承轮子2的下端。这些轮子2中的每一个都安装得可在起落架的轴上旋转，并借助于部分在轮子中相应延伸的制动装置3进行制动。

正如图2举例说明的，制动装置3包括由圆环4支持的几个制动执行器10(在这里只看见两个)。执行器10面对圆盘堆5伸展，能够选择性地用执行器10使它们彼此挤压，以保证在制动时对相对应的轮子进行制动。执行器10用来自飞机机身的电缆100连接到制动体系结构的其余部分，并沿着起落架下行，这些电缆通向执行器10的连接器11。这些电缆同样保证执行器不同的电气部件的供电，发送或接收执行器管理所需要的信号，下面还要详细说明。

现参照图3和4更详细地描述执行器。首先，举例说明图3，执行器10包括机壳12，集成有：

·电动机13，配有定子13a和转子13b，转子可以相对于定子13a旋转；

·推出器14，沿着推出器的位移轴线X可平移；

·联接机构15，用于将转子13b的旋转运动变换为推出器14沿着推出器所述位移轴线X的位移运动。

执行器还包括转子13b相对于定子13a的角度位置传感器16，设计成能够发射一个或几个代表转子角度位置的信号。这些信号有效地用来控制向电动机供电的逆变器。

正如图4举例说明的，定子13a有一个激励机构17，设计成能够产生旋转磁场，并且当激励机构17提供电流时转子13b便相对于定子13a旋转。

按照本发明，激励机构17包括第一和第二激励器17a、17b，每一个都适宜于产生旋转磁场，以便当供电时使转子13b相对于定子13a旋转。这些激励器17a、17b可以彼此独立供电。这些激励器17a、17b中的每一个都由三个线圈形成，有一个公共端子和三个供电端子，可以接收逆变器提供的相电压。每个激励器17a、17b在被供电时都能够只使一个转子13b旋转。

执行器10最好包括集成的逆变器18a，它向第一激励器17a供电。另一个激励器17b由放置在飞行器的机舱中的外部逆变器18b供电并通过电缆100向第二激励器17b供电。

内部逆变器18a和外部逆变器18b借助于角度位置传感器16发射的信号进行控制。更准确地说，在这里位置传感器16是电感应类型，它包括发射机构20影响第一接收机21a的和第二接收机21b(在该情况下，第一和第二接收器分别由第一和第二接收线圈形成)并发射相位彼此错开90度的信号S1和S2，后者取决于转子13的角度位置。这两个信号结合可以确定转子的角度位置，这是众所周知的。

为此，执行器10配备处理单元22(例如，与存储器相联系的微处理器)接收信号S1和S2，重新合成转子13b的角度位置信息，以便产生内部逆变器18a(亦称集成逆变器18a)的控制信号S3。于是，集成处理单元22根据每一个代表转子13b的角度位置的至少一个信号S1、S2，控制集成逆变器18a，而所述第一激励器17a由集成逆变器18a根据这些信号S1和S2供电。

此外，信号S1、S2同样发送至外部计算机23，用以控制外部逆变器18b。信号S1、S2最好借助于沿着起落架安装的总线27发送到外部计算机23。

按照本发明，发射机构20包括第一发射器20a和独立于第一发射器20a的第二发射器20b。第一发射器由第一发射线圈形成，而第二发射器由第二发射线圈形成。第一发射器20a直接由集成处理单元22提供交流电压Vrefa，它本身由飞行器直流电源供电。第二发射器20b本身独立于第一发射器，由飞行器交流电源提供交流电压Vrefb。

于是，集成处理单元22失效不会妨碍执行器运行，因为本身的电动机可以由外部逆变器18b供电，并由外部计算机23控制，接收由其中第二发射器20b由外部电源供电的位置传感器产生的信号S1、S2。

按照本发明一个特定的方面，集成处理单元22连接至集成温度传感器T°，允许监视电动机以及荷重传感器25的温度，允许测知推出器施加在圆盘堆上的力。这些传感器产生的信号允许集成处理单元22执行内部逆变器或集成逆变器18a的控制算法，若其温度超过一个预定的阈值，则保证力伺服或更进一步限制在电动机中循环流动的电流。

按照本发明另一个特定的方面，执行器配备推出器14位置闭锁机构30，可以保证停车制动。

闭锁机构30最好是双稳的，并由内部继电器31控制，后者适宜于在收到闭锁控制信号时诸如第一脉冲使推出器14闭锁，并在第二脉冲收到解锁控制信号时释放推出器14，这些控制信号由集成处理单元21响应机场制动命令或者解除命令而产生。

闭锁机构30同样可以是单稳的，这时可以选择闭锁和解锁控制信号应该处于预定的电流水平上。

按照本发明再一个特定的方面，外部继电器32可以与内部继电器31并联连接。外部继电器32可以独立于内部继电器31受控制，以控制闭锁机构30。

于是，制动闭锁控制功能冗余地和不对称地得到保证，降低共同故障模式这个命令出现故障的危险。

为了便于集成执行器10在制动圆环上的安装和拆卸，不同的信号连接端子19a、19b、19c、19d、19e、19f和执行器功率(连接至外部逆变器、连接到外部继电器、连接到不同的电源、连接到串行总线等等)可以在属于执行器1的单一连接器11中重新组合。

特别是，如图4所示，集成逆变器18a和传感器16的发射机构20第一发射器20a连接至执行器10的第一端子19a，使之能够由同一外部电源向执行器供电。第二激励器17b用电缆与执行器的第二端子19b连接，使之能够由外部逆变器18b向执行器10供电。

传感器的接收机构连接至执行器的第三端子19c，使之能够向外部计算机23传递所述至少一个代表转子角度位置的信号S1、S2，以便根据至少一个代表转子角度位置的信号S1、S2控制所述外部逆变器18b。

在图4上同样可以看出，闭锁外部端子19d可以从执行器10外部达到，并允许通过由外部计算机23控制的外部继电器而不是通过内部继电器31把闭锁和解锁控制信号传递至闭锁机构30。

同样可以看出，外部端子19e把第二发射器20b连接至激励发射器20b的外部电源26。

最后人们看到，端子19f属于执行器10的端口系列24。这些端子19f可以从执行器10外部达到，并允许在外部计算机23和连接到端口系列24的集成处理单元22之间交换数据。

例如，可以设置代表激励器17a电源电流的目标值，或者从外部计算机23传输至集成处理单元22，后者根据这个所谓目标值产生内部逆变器18a的控制信号S3。

应该注意的是，在本发明的一个实施模式中，通过端子19f连接的端口系列24，一方面连接至集成处理单元22，而另一方面连接到外部计算机23，可足以向计算机23传递连接至集成处理单元22的全部传感器的信号。在这种情况下，该端口系列24可以传递来自位置传感器16、载荷传感器25和温度传感器T°的信号/信息，并在必要时从传感器传递代表激励机构17每一个激励器发送的电流的信号。

本发明不限于刚才的描述，而是相反，包含所有进入由权利要求书定义范围内的方案。

特别是，尽管执行器电动机被描述成具有定子和转子，分别构成本发明的电动机的固定部分和可动部分，但是本发明同样适用于线性电动机执行器，其中可动部分相对于固定部分呈线型移动。

Claims (8)

1.一种飞行器制动器(3)用制动执行器(10)，所述执行器包括：

机壳(12)，集成有：

·电动机(13)，包括固定部分(13a)和相对于固定部分(13a)可移动的可动部分(13b)，该固定部分(13a)具有激励机构(17)，所述激励机构适于当激励机构(17)被供电时驱动可动部分(13b)位移；

·推出器(14)，相对于机壳(12)沿着推出器位移轴线(X)可平移；

·用于将电动机的可动部分的位移运动转变为推出器(15)的平移运动的机械装置；

·用于检测可动部分(13b)相对于固定部分(13a)的位置传感器(16)，该位置传感器(16)包括发射机构(20)和接收机构(21)，当发射机构(20)被供电时，所述发射机构(20)至少在可动部分(13b)相对于固定部分(13a)移动时适于激励接收机构(21)，当所述接收机构(21)被所述发射机构(20)激励时，接收机构(21)适于产生至少一个代表可动部分的位置的信号(S1，S2)；

其中，

·电动机的激励机构(17)包括至少第一和第二激励器(17a，17b)，每个激励器在被供电时适于驱动可动部分(13b)相对于固定部分(13a)的位移，这些激励器(17a，17b)设置成能够彼此独立供电；

·位置传感器(16)的发射机构(20)包括至少第一和第二发射器(20a，20b)，每个发射器(20a，20b)在被供电时适于致使至少一个代表可动部分(13b)的位置的信号(S1，S2)由接收机构(21)发送，该发射器(20a，20b)设置成能够彼此独立供电；

执行器(10)还包括在执行器的机壳内部的集成逆变器(18a)并适于向所述第一激励器(17a)供电，所述集成逆变器(18a)连接至执行器(10)的第一端子(19a)，使得能够由执行器外部的公共电源供电；并且

第二激励器(17b)用电缆与执行器的第二端子(19b)连接，使得能够由执行器(10)外部的外部逆变器(18b)供电。

2.按照权利要求1所述的制动执行器，其特征在于，固定部分是定子(13a)，而可动部分是安装成相对于定子旋转的转子(13b)，其中用于变换位移运动的机械装置适于将转子的旋转运动变换为推出器(15)的平移运动，其中所述位置传感器(16)是用于检测转子(13b)相对于定子(13a)的角度位置的角度位置传感器(16)。

3.按照权利要求2所述的飞行器用制动执行器(10)，其特征在于，该角度位置传感器(16)是电感应传感器：

·传感器(16)的发射机构(20)包括第一和第二发射线圈，分别构成第一和第二发射器(20a，20b)；和

·传感器的接收机构(21)包括第一和第二接收器(21a，21b)，每个接收器都由接收线圈组成，当至少一个所述发射器(20a，20b)被提供交流电压(Vrefa，Vrefb)时，这些第一和第二接收器(21a，21b)适于产生代表转子(13b)角度位置的第一和第二信号(S1，S2)。

4.按照权利要求2所述的执行器，其特征在于，所述执行器(10)在执行器(10)的所述机壳(12)内包括集成处理单元(22)，并且适于根据至少一个代表转子角度位置(13b)的信号(S1，S2)控制所述集成逆变器(18a)。

5.按照权利要求1所述的执行器，其特征在于，固定部分是定子(13a)，而可动部分是安装成相对于定子旋转的转子(13b)，其中用于变换位移运动的机械装置适于将转子的旋转运动变换为推出器(15)的平移运动，其中所述位置传感器(16)是用于检测转子(13b)相对于定子(13a)的角度位置的角度位置传感器(16)，其中所述至少一个代表可动部分的位置的信号是代表转子的角度位置的信号，其中传感器的所述接收机构连接至执行器的第三端子(19c)，使得能够将所述代表转子的角度位置的信号(S1)发送到执行器外部的外部计算单元(23)，该外部计算单元根据代表转子的角度位置的信号(S1)控制所述外部逆变器(18b)。

6.按照权利要求2所述的执行器，其特征在于，它包括用于使推出器闭锁就位的闭锁机构(30)，该闭锁机构(30)适于在收到闭锁控制信号时造成推出器(14)闭锁，并在收到解锁控制信号时释放所述推出器，该闭锁机构：

·首先电气连接至内部继电器(31)，以便控制闭锁机构；并且

·其次电气连接至所述执行器的外部闭锁端子(19d)，以便能够通过所述外部闭锁端子(19d)、而不是通过所述内部继电器(31)接收闭锁和解锁的控制信号。

7.一种飞行器用制动器，包括至少一个按照权利要求1至6中任一项所述的执行器，该制动器还包括圆盘堆(5)，圆盘堆适于选择性地由执行器(10)挤压在一起，以便制动与所述制动器相关联的轮子(2)。

8.一种飞行器用制动装置，包括至少一个按照权利要求7所述的飞行器用制动器，并包括：

·所述外部逆变器(18b)，在执行器(10)的外部并且连接到第二激励器(17b)以便选择性地供电；和

·所述集成逆变器(18a)，集成在执行器(10)中并且连接到电动机的第一激励器(17a)以便供电。