CN106464115A - 具有磁性扭矩限制器的电磁致动器 - Google Patents

具有磁性扭矩限制器的电磁致动器 Download PDF

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Abstract

一种电磁致动器，该致动器包括框架(1)和电动机(2)、磁性扭矩限制器(5)以及单向传递构件(4)，该电动机驱动经由制动装置(6)连接于框架的至少一个运动传递元件(3)的运动，该制动装置包括电气激活构件(6.5)，以使得当对激活构件通电时，该单向传递构件从框架脱开，并且当并未对该激活构件通电时，该单向传递构件与该框架接合，并且抵抗该传递元件沿其中一个转动方向至高达由该磁性扭矩限制器(5)所限定的最大可传递扭矩的枢转。

Description

具有磁性扭矩限制器的电磁致动器
本发明涉及使得可动元件相对于固定本体运动，并且更精确地说，本发明涉及一种电磁致动器，该电磁致动器适合于借助示例用在航空中并且具体地说用于使得飞行控制表面相对于飞行器的结构运动。借助示例，这种飞行控制表面可以是副翼、升降副翼、襟翼、方向舵控制表面、升降舵、扰流器等等。
飞行器通常包括诸如机翼或尾翼之类的固定结构，该固定结构具有铰接于该固定结构的飞行控制表面，这些飞行控制表面安装在固定结构上以进行枢转。致动器将可动表面机械地连接于固定结构并且自身相连接以由控制单元所控制，而飞行器的飞行员作用在该控制单元上。
众所周知的是，致动器包括电动机和运动传递元件，该运动传递元件由电动机的转子驱动。通常，在这些致动器中，电动机具有定子，该定子固定于紧固于该固定结构的本体，而传递元件驱动诸如螺杆螺母组件和/或减速齿轮之类的传递系统的输入构件，而输出构件紧固于飞行控制表面，以使得输出构件的运动导致飞行控制表面能在展开位置和缩回位置或中性位置之间枢转。
在电动机或该电动机的控制装置发生故障的情形中，根据飞行控制表面的类型，可较佳地是，例如在空气动力学力的作用下，使得飞行控制表面自由地朝向该飞行控制表面的一个位置运动，而同时防止该飞行控制表面朝向该飞行控制表面的第二位置运动。
为此，该传递组件通常包括超越离合器或“自由轮”，该超越离合器或“自由轮”能在电动机故障的情形下变得接合，以反作用(抵抗)于传递元件沿如下方向的枢转：该方向与飞行控制表面朝向其第二位置运动相对应。
当自由轮被接合时，趋于朝向该飞行控制表面的展开位置运动的飞行控制表面将扭矩施加在传递元件上，该扭矩被传递至本体。在某些情形下，扭矩可以较大并且产生损坏整个传递系统一直到飞行器结构的风险。
本发明的目的是解决该缺点。
为此，本发明提供一种电磁致动器，该电磁致动器包括固定本体、电动机以及至少一个运动传递元件，该电动机具有紧固于该本体的定子，该至少一个运动传递元件可转动地连接于该电动机的转子，所述元件经由制动装置和单向传递构件连接于固定本体。该致动器包括磁性扭矩限制器，且制动装置包括电气激活构件，以使得当对该激活构件通电时，该单向传递构件相对于本体被释放，并且当未对激活构件通电时，该单向传递构件固定于本体并且抵抗该传递元件沿一个转动方向、至高达由磁性扭矩限制器所限定的最大传递扭矩的枢转。
在过大扭转的情形中，该扭矩限制器允许传递元件能相对于本体滑动，由此限制损坏该本体的任何风险。磁性扭矩限制器的使用是尤为有利的，因为并不存在摩擦且限制器的特征随着温度(例如，在适合于应用此种致动器的温度范围上，例如-40℃至+79℃)极少改变。于是，限制器产生较小程度的离散，其中，此种离散会是极其有害的并且更具体地在具有会趋于放大任何离散的较大传动比的离合器中是极其有害的。
有利的是，该磁性扭矩限制器安装在本体和单向传递构件之间。
该实施例具有尤其紧凑的结构，并且可将制动装置、单向传递构件以及磁性扭矩限制器结合在单个子组件中。
较佳地是，该磁性扭矩限制器安装在制动装置和单向传递构件之间。
该布置可结合磁性扭矩限制器。
在阅读本发明的特定、非限制性实施例的以下说明之后，本发明的其它特征和优点会显现出来。
参照附图，在附图中：
图1是根据本发明第一实施例的致动器的示意纵剖视图；
图2是与图1类似的图，示出了本发明的第一实施例的变型；
图3是根据本发明第二实施例的致动器的示意纵剖视图；以及
图4是与图1类似的图，示出了本发明的第二实施例的变型。
本发明的致动器在这里描述成应用于使得飞行控制表面相对于飞行器的结构运动。该飞行控制表面能在展开位置和中性或缩回位置之间运动。
参照附图，该电磁致动器包括本体1和电动机2，该电动机具有紧固于本体1的定子和可转动地连接于运动传递元件的转子。
该本体1具有用于将该本体紧固于飞行器的结构的常见装置。
电动机2由控制单元(未示出)供电，该控制单元连接于该飞行器的电力网络，该电力网络用于该飞行器的自身电源并且用于对该致动器供电，且该控制单元连接于该飞行器的驾驶舱，以从该驾驶舱接收用于使得飞行控制表面展开或缩回的命令。
在该示例中，运动传递元件是轴3，该轴可枢转地安装在本体1中，并且经由运动传递组件(未示出)连接于该飞行控制表面。借助示例，该运动传递组件包括诸如螺杆和螺母组件之类的减速装置和/或运动变换装置，并且具有输入构件和输出构件，该输入构件可转动地连接于轴3，而该输出构件例如连接于杆件的自由端部，该自由端部连接于飞行控制表面。轴3由轴承(未示出)相对于本体1转动地被引导，并且经由单向传递构件、在该示例中确切地是总地由附图标记4指示的自由轮、总地由附图标记5指示的扭矩限制器以及总地由附图标记6指示的制动装置连接于本体1。
自由轮4包括内部部分4.1、外部部分4.2以及棘轮组件，该内部部分固定于轴3，该外部部分可枢转地安装在内部部分4.1上，而该棘轮组件允许外部部分4.2能沿仅仅一个转动方向转动。
扭矩限制器5是磁性扭矩限制器，该磁性扭矩限制器具有第一板5.1和第二板5.2，该第一板设有第一系列磁体7.1，而该第二板5.2设有第二系列磁体7.2。第一板5.1紧固于自由轮4的外部部分4.2，而第二板5.2连接成随着制动装置6的内环6.1转动。第一系列磁体7.1基本上面向第二系列磁体7.2延伸并且与该第二系列磁体隔开一气隙7.3。由磁体产生的磁场和气隙7.3的宽度限定能从第一板5.1传递至第二板5.2的最大扭矩。密封装置设置成防止颗粒收集在磁体上并且干扰扭矩限制器5的操作。
除了可动环6.1以外，制动装置6具有刚性地紧固于本体1的外环6.2(更精确地说，外环6.2在该示例中是本体1的一部分)和以一轴向间隙紧固于本体1的外环6.3。内环6.1以一轴向间隙紧固于第二板5.2(内环6.1更精确地接合在第二板5.2的凹槽部分中)并且具有如下表面的部分，这些表面各自设有摩擦衬垫，并且在由外环6.2和6.3承载的摩擦衬垫之间延伸。弹簧6.4在本体1和外环6.3之间延伸，以将内环6.1夹持在外环6.3和6.2之间。制动装置6还具有呈螺线管形式的电气激活构件6.5，该电气激活构件定尺寸成使得当对该电气激活构件通电时，该电气激活构件6.3吸引外环，并且使得该外环抵抗由弹簧6.4所施加的力远离内环6.1运动。
在操作中，当对激活构件6.5通电时，轴3能沿两个转动方向枢转(应观察到的是，沿由自由轮4通过的方向，电动机2将较小的驱动或者并不将驱动输送至内环6.1和扭矩限制器5)，而当不对激活构件6.5通电时，自由轮4反作用于(抵抗)轴3沿两个转动方向中的一个的转动。
因此，当对激活构件6.5通电时，同样被通电的电动机2驱动轴3沿该轴的转动方向中的任一个转动方向转动。当并未对激活构件6.5通电时，电动机2类似地并未通电，以使得仅仅作用在飞行控制表面上的空气动力学力能致使轴3枢转。由于自由轮4反作用于(抵抗)轴3沿两个转动方向中的一个转动方向的转动，因而轴3防止飞行控制表面远离该飞行控制表面的中性位置朝向该飞行控制表面的展开位置运动，而仍使得该飞行控制表面自由地朝向该飞行控制表面的中性位置运动。然而，，如果作用在飞行控制表面上的空气动力学力在轴3上施加的扭矩大于扭矩限制器5的板5.1和5.2之间所能传递的最大扭矩，则第一板5.1就将相对于第二板5.2枢转，由此允许轴3能转动，并且允许飞行控制表面能朝向该飞行控制表面的展开位置运动。于是，扭矩限制器5限制当并未对激活构件通电时、经由轴3、自由轮4以及制动装置6所能传递至飞行器的结构并且传递至本体1的扭矩。
参照图1，并且在第一实施例中，气隙7.3在垂直于轴3的转动轴线A的平面中延伸。
在该示例中，第一板5.1呈盘的形状，该盘垂直于轴线A并且在该盘的中心处被刺穿，以紧固在固定于自由轮4的外部部分的衬套上。
第二板5.2也呈盘的形状，该盘垂直于轴线A并且在该盘的中心处被刺穿，以紧固于枢转地接纳在固定于本体1的轴承中的衬套。衬套的远离第二板5.2的端部开槽，以接纳内环6.1进行轴向滑动。
在图2的变型中，第二板5.2具有与上文所述形状相同的形状。
在该变型中，第一板5.1呈在轴线A上定心的环面的形状。第一板5.1具有内边缘和外边缘，该内边缘围绕第二板5.2的衬套延伸，从而留下由密封垫圈所占据的空间，而该外边缘紧固于固定于自由轮4的外部部分的衬套的轴环。轴承安装在第二板5.2的衬套和第一板5.1的衬套之间。
第二板5.2也呈盘的形状，该盘垂直于轴线A并且在该盘的中心处被刺穿，以紧固在枢转地接纳在固定于本体1的轴承中的衬套上。衬套的远离第二板5.2的端部开槽，以接纳内环6.1进行轴向滑动。
参照图3，并且在第二实施例中，气隙7.3在圆柱形表面中延伸，该圆柱形表面定心于轴3的转动轴线A上。
在该实施例中，第一板5.1呈管的形状，该管绕轴线A对中(定心于轴线A上)并且紧固于自由轮4的外部部分。
第二板5.2也呈定心在轴线A上的管的形状：第二板5.2围绕第一板5.1，并且枢转地接纳在固定于本体1的轴承中。第二板5.2的端部开槽，以接纳内环6.1进行轴向滑动。
密封垫圈安装在板5.1和5.2之间以抵抗穿透到气隙7.3中的颗粒。
在图4的变型中，第二板5.2具有与上文所述形状相同的形状。
第一板5.1类似地具有定心于轴线A上的环形形状，但该第一板围绕第二板5.2延伸。第一板5.1具有由轴环承载的一个端部，该轴环固定于衬套，其固定于自由轮4的外部部分。轴承安装在第二板5.2的衬套和第一板5.1的衬套之间。
自然，本发明不限于所述实施例，且覆盖不背离权利要求所限定的本发明的范围内的任何变形。
具体地说，磁性扭矩限制器可安装在单向传递构件下游或者安装在制动装置和本体之间。
该单向传递构件可利用卡爪、辊子或阻塞构件。

Claims (8)

1.一种电磁致动器，所述致动器包括本体(1)、电动机(2)以及至少一个运动传递元件(3)，所述电动机具有紧固于所述本体的定子，所述至少一个运动传递元件可转动地连接于所述电动机的转子，所述运动传递元件经由制动装置(6)和单向传递构件(4)连接于固定的本体，所述致动器的特征在于，所述致动器包括磁性扭矩限制器(5)，而所述制动装置包括电气激活构件(6.5)，以使得当对所述激活构件通电时，所述单向传递构件相对于所述本体释放，并且当并未对所述激活构件通电时，所述单向传递构件固定于所述本体，并且抵抗所述传递元件沿其中一个转动方向、至高达由所述磁性扭矩限制器(5)所限定的最大可传递扭矩的枢转。
2.如权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述磁性扭矩限制器(5)安装在所述本体(1)和所述单向传递构件(4)之间。
3.如权利要求2所述的致动器，其特征在于，所述磁性扭矩限制器(5)安装在所述制动装置(6)和所述单向传递构件(4)之间。
4.如权利要求3所述的致动器，其特征在于，所述磁性扭矩限制器(5)包括第一系列磁体(7.1)和第二系列磁体(7.2)，所述第一系列磁体固定于第一部分(5.1)，所述第一部分(5.1)连接成随着所述单向传递构件的第一部分(4.2)转动，所述第二系列磁体(7.2)固定于第二部分(5.2)，所述第二部分(5.2)连接成随着所述制动装置(6)的第一部分(6.1)转动，所述第一系列磁体基本上面向所述第二系列磁体，并且与所述第二系列磁体隔开一气隙(7.3)。
5.如权利要求4所述的致动器，其特征在于，所述气隙(7.3)在垂直于所述传递元件(3)的转动轴线(A)的平面中延伸。
6.如权利要求4所述的致动器，其特征在于，所述气隙(7.3)在圆柱形表面中延伸，所述圆柱形表面定心于所述传递元件(3)的转动轴线(A)上。
7.如权利要求1所述的致动器，其特征在于，包括密封装置，用以防止颗粒穿入所述磁性扭矩限制器的各磁体之间的气隙。
8.如权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述单向传递构件是自由轮(4)。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
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