JP2004088938A - 航空機用電動アクチュエータ及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】空力負荷のかかった状態で舵面を定位置に保持するなど、電動アクチュエータの電動モータをある位置に止まった状態で出力させた場合でも、不具合が生じることなく好適に使用できる航空機用電動アクチュエータを提供する。
【解決手段】電動アクチュエータ１を所定の位置に位置付けて負荷をかけた状態で作動させた場合、制御手段５により電動アクチュエータ１の応答性以上の制御信号を３相のコイルに出力することで、電動モータのある一定の相のコイルに電流が集中して流れることを防止し、その一定の相のコイルでの集中的な温度上昇を防ぎ焼損等を防止するようにした。
【選択図】図３
【解決手段】電動アクチュエータ１を所定の位置に位置付けて負荷をかけた状態で作動させた場合、制御手段５により電動アクチュエータ１の応答性以上の制御信号を３相のコイルに出力することで、電動モータのある一定の相のコイルに電流が集中して流れることを防止し、その一定の相のコイルでの集中的な温度上昇を防ぎ焼損等を防止するようにした。
【選択図】図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機の舵面駆動等に好適に用いられる航空機用電動アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
３相のコイルからなる電動モータを備えた電動アクチュエータは、この３相のコイルの各相に流す電流をコントロールすることで電動モータを任意に回転させ所望の出力を取り出すことが可能であるため、空力負荷の中で所望の出力や応答性を要求される航空機の主舵面駆動用アクチュエータに適用され、舵面の操作等を行う場合等で好適に使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上のような構成では、空力負荷のかかった状態で舵面を定位置に保持しようとすると、電動アクチュエータの電動モータはある位置に止まったまま出力を行うことになる。このように、電動アクチュエータをある一定の位置に止めたまま電動モータの出力を行うと、電動モータのある一定の相のコイルに電流が集中するため、そのコイルは集中的に温度が上昇し、短時間で焼損等の不具合が生じる恐れがあった。
【０００４】
そこで本発明は、上述した課題を解決し、空力負荷のかかった状態で舵面を定位置に保持するなど、電動アクチュエータの電動モータをある位置に止まった状態で出力させた場合でも、電動モータのある一定の相のコイルに電流が集中して流れることを防止し、その一定の相のコイルでの集中的な温度上昇を防ぎ焼損等の不具合が生じることなく好適に使用できるといった航空機用電動アクチュエータの提供を主たる目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る航空機用電動アクチュエータは、３相のコイルからなる電動モータを備えた電動アクチュエータと、この電動アクチュエータの出力を制御するための制御信号を前記３相のコイルに出力する制御手段とを具備し、電動アクチュエータを所定の位置に位置付けて負荷をかけた状態で作動させた場合、前記制御手段が、前記電動アクチュエータの応答性以上の制御信号を前記３相のコイルに出力することを特徴とする。
【０００６】
このようなものであれば、舵面を定位置に保持するなど電動アクチュエータをある一定の位置に止め、電動モータに負荷をかけた状態で使用した場合でも、電動モータの一定の相のコイルに電流が集中することなく各相のコイルに電流が流れることとなり、一定の相のコイルが集中的に温度上昇し焼損するといった不具合を防止することができる。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。
【０００８】
図１は、この実施例における航空機用電動アクチュエータ１の内部構造を示した概略構造図である。
【０００９】
本実施例に係る航空機用電動アクチュエータ１は、３相のコイルからなり一種のＤＣブラシレスモータとして機能する電動モータ２と、前記電動モータ２の回転出力を減速する減速機３と、前記減速機３が出力する回転出力を直線出力に変換する回転−直線変換機たるボールスクリュ４と、該電動アクチュエータ１の動作を制御するコントローラ５とを具備するものであって、前記電動モータ２に流れる電流をコントローラ５が制御することによって、図示しない舵面の姿勢を制御することができる。
【００１０】
各部を詳述すると、電動モータ２は、図２に示すように、Ｕ相コイル２ａ、Ｖ相コイル２ｂ、Ｗ相コイル２ｃの３相のコイルを収納する電動モータ本体２１とこの電動モータ本体２１の一端面から突出し軸周りに回転する回転軸２２とを備えるものであって、この３相のコイルに流れる電流をコントロールすることで回転軸２２を回転させ、任意の回転出力を取り出すことができる。
【００１１】
減速機３は、前記電動モータ２の回転軸２２の回転出力を減速して前記ボールスクリュ４に出力するものであって、前記電動モータ２の回転軸２２の先端部２２ｘに歯先を噛み合わせた第一の歯車Ｈ１と、この第一の歯車Ｈ１と同一中心軸３１上に設けた第二の歯車Ｈ２と、この第二の歯車Ｈ２の歯先と噛み合うとともに前記ボールスクリュ４と同一中心軸３２で回転する第三の歯車Ｈ３とを具備している。そして、これら３つの歯車は、第二の歯車Ｈ２、第一の歯車Ｈ１、第三の歯車Ｈ３の順に歯先円直径が大きくなるように設定されており、前記電動モータ２の回転軸２２の回転出力が、これら各部で減速されて前記ボールスクリュ４に伝達されることとなる。
【００１２】
ボールスクリュ４のスクリュ４０を前記第三の歯車Ｈ３の中心軸３２に接続しこの第三の歯車Ｈ３の回転運動を直線運動に変換するボールスクリュ４のナット４０Ｘとシリンダ部４１と接続されている。このシリンダ部の先端部４ｘに図示しない舵面と接続される出力軸Ｐとを具備しており、前記減速機３で出力される回転出力を直線出力に変換し、先端部４ｘの出力軸Ｐを進退方向Ｌに進退することができる。
【００１３】
コントローラ５は、前記電動モータ２に流れる電流を制御することによって該電動アクチュエータ１の動作を制御するものであって、空力負荷のかかった状態で電動アクチュエータ１を所定の位置に位置付ける際には、図３に示すように、略周期的に該電動アクチュエータ１を進退させるように命令する制御信号たるアクチュエータコマンドを電動モータ２に出力するように設定している。なお、このアクチュエータコマンドは、その一周期が電動アクチュエータ１の応答速度時間よりも短くなるようにコマンドサイクルを設定している。
【００１４】
次に、本実施例の航空機用電動アクチュエータ１の動作について説明する。
【００１５】
電動モータ２の回転軸２２から出力された回転出力は、減速機３で減速されてボールスクリュ４に伝達され、このボールスクリュ４で出力軸Ｐの変位方向Ｌに進退させることができる。このとき電動モータ２の回転をコントロールし、例えば、電動モータ２の回転すなわち回転軸２２の回転をＣＷ方向とすると、出力軸Ｐは該電動アクチュエータ１に近づく方向（以下、退く方向とする。）に移動させることができ、一方、電動モータ２の回転すなわち回転軸２２の回転をＣＣＷ方向とすると、出力軸Ｐは該電動アクチュエータ１から遠ざかる方向（以下、進行する方向とする。）に移動させることができる。
【００１６】
また、出力軸Ｐの力（電動アクチュエータ１の出力）は、電動モータ２の出力をコントロールし、例えば、電動モータ２の出力を小さくするとすなわち回転軸２２の回転力を小さくすると、出力軸Ｐの力は小さくなり、一方、電動モータ２の出力を大きくするとすなわち回転軸２２の回転力を大きくすると、出力軸Ｐの力は大きくすることができる。
【００１７】
しかして、電動モータ２の回転出力をコントロールすることにより、出力軸Ｐに接続される舵面の制御を行うことができる。
【００１８】
ところで、空力負荷のかかった状態で電動アクチュエータ１を所定の位置に位置付けると、コントローラ５が電動アクチュエータ１に対して、電動アクチュエータ１を作動させる旨のアクチュエータコマンドを出力する。より具体的には、例えば、コントローラ５が進行する方向に電動アクチュエータ１を作動させる旨のアクチュエータコマンドを出力すると、電動アクチュエータ１が、このアクチュエータコマンドに応答し、進行する方向にへ位置を変えようとする。しかし、電動アクチュエータ１が応答するより速く、コントローラ５が、退く方向に電動アクチュエータ１を作動させる旨のアクチュエータコマンドを出力するため、電動アクチュエータ１は進行する方向に移動することなく、この退く方向へ電動アクチュエータ１を作動させる旨のアクチュエータコマンドに応答し、退く方向へ位置を変えようとする。しかしながら、さらに、電動アクチュエータ１が応答するより速く、コントローラ５が、進行する方向へ電動アクチュエータ１を作動させる旨のアクチュエータコマンドを出力するため、電動アクチュエータ１は退く方向に移動することなく、この進行する方向へ電動アクチュエータ１を作動させる旨のアクチュエータコマンドに応答し、進行する方向へ位置を変えようとする。
【００１９】
このような制御方法を採用した本実施例の航空機用電動アクチュエータであれば、図３に示すように、電動アクチュエータ１の応答性以上のアクチュエータコマンドにより電動アクチュエータ１は、その位置を変えることなく、電動モータ２の各コイルの相に流れる電流だけが切り替わり流れつづけることとなる。すなわち、電動モータ２の内部の電流は、ある特定の相に流れつづけることがなく、特定の相のみが急激に温度上昇することを防止できる。
【００２０】
以上のように、空力負荷が作用した状態で、電動アクチュエータ１をある一定位置で保持する場合でも、コイルの特定の相にのみ電流が流れ続けるといったことがないため、特定の相の急激な温度上昇が生じず、焼損などの不具合が発生する恐れのない電動アクチュエータ１を供給することができる。
【００２１】
なお、本実施例では、電動モータ２の出力を、減速機３を介してボールスクリュ４に伝達されるようにしていたが、減速機３を設けずに、電動モータ２の出力をボールスクリュ４に直接伝達するようにしても良い。
【００２２】
また、回転−直線変換機にボールスクリュ４を用いたが、例えばローラスクリュやアクメスクリュ等、回転出力を所定の方向に進退する直線出力に変換するものであればこれに限られるものではない。
【００２３】
さらに、電動モータ２の回転がＣＷのときに、出力軸Ｐを電動アクチュエータ１に近づけたりあるいは遠ざけたりするかは、設計によってどちらにでも設定できることは言うまでもない。
【００２４】
その他、各部の具体的構成についても上記実施例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上に詳述したように本発明によれば、舵面を定位置に保持するなど電動アクチュエータの電動モータに負荷がかかった状態で使用した場合でも、電動モータの一定の相のコイルに電流が集中することなく各相のコイルに電流が流れることとなり、一定の相のコイルが集中的に温度上昇し焼損するといった不具合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における航空機用電動アクチュエータ１の内部構造を示した概略構造図
【図２】同実施例における３相のコイルの概念図
【図３】同実施例におけるアクチュエータコマンドと電動アクチュエータ１及び各相電流との関係を示す図
【符号の説明】
１・・・航空機用電動アクチュエータ
２・・・電動モータ
５・・・制御手段（コントローラ）
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機の舵面駆動等に好適に用いられる航空機用電動アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
３相のコイルからなる電動モータを備えた電動アクチュエータは、この３相のコイルの各相に流す電流をコントロールすることで電動モータを任意に回転させ所望の出力を取り出すことが可能であるため、空力負荷の中で所望の出力や応答性を要求される航空機の主舵面駆動用アクチュエータに適用され、舵面の操作等を行う場合等で好適に使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上のような構成では、空力負荷のかかった状態で舵面を定位置に保持しようとすると、電動アクチュエータの電動モータはある位置に止まったまま出力を行うことになる。このように、電動アクチュエータをある一定の位置に止めたまま電動モータの出力を行うと、電動モータのある一定の相のコイルに電流が集中するため、そのコイルは集中的に温度が上昇し、短時間で焼損等の不具合が生じる恐れがあった。
【０００４】
そこで本発明は、上述した課題を解決し、空力負荷のかかった状態で舵面を定位置に保持するなど、電動アクチュエータの電動モータをある位置に止まった状態で出力させた場合でも、電動モータのある一定の相のコイルに電流が集中して流れることを防止し、その一定の相のコイルでの集中的な温度上昇を防ぎ焼損等の不具合が生じることなく好適に使用できるといった航空機用電動アクチュエータの提供を主たる目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る航空機用電動アクチュエータは、３相のコイルからなる電動モータを備えた電動アクチュエータと、この電動アクチュエータの出力を制御するための制御信号を前記３相のコイルに出力する制御手段とを具備し、電動アクチュエータを所定の位置に位置付けて負荷をかけた状態で作動させた場合、前記制御手段が、前記電動アクチュエータの応答性以上の制御信号を前記３相のコイルに出力することを特徴とする。
【０００６】
このようなものであれば、舵面を定位置に保持するなど電動アクチュエータをある一定の位置に止め、電動モータに負荷をかけた状態で使用した場合でも、電動モータの一定の相のコイルに電流が集中することなく各相のコイルに電流が流れることとなり、一定の相のコイルが集中的に温度上昇し焼損するといった不具合を防止することができる。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。
【０００８】
図１は、この実施例における航空機用電動アクチュエータ１の内部構造を示した概略構造図である。
【０００９】
本実施例に係る航空機用電動アクチュエータ１は、３相のコイルからなり一種のＤＣブラシレスモータとして機能する電動モータ２と、前記電動モータ２の回転出力を減速する減速機３と、前記減速機３が出力する回転出力を直線出力に変換する回転−直線変換機たるボールスクリュ４と、該電動アクチュエータ１の動作を制御するコントローラ５とを具備するものであって、前記電動モータ２に流れる電流をコントローラ５が制御することによって、図示しない舵面の姿勢を制御することができる。
【００１０】
各部を詳述すると、電動モータ２は、図２に示すように、Ｕ相コイル２ａ、Ｖ相コイル２ｂ、Ｗ相コイル２ｃの３相のコイルを収納する電動モータ本体２１とこの電動モータ本体２１の一端面から突出し軸周りに回転する回転軸２２とを備えるものであって、この３相のコイルに流れる電流をコントロールすることで回転軸２２を回転させ、任意の回転出力を取り出すことができる。
【００１１】
減速機３は、前記電動モータ２の回転軸２２の回転出力を減速して前記ボールスクリュ４に出力するものであって、前記電動モータ２の回転軸２２の先端部２２ｘに歯先を噛み合わせた第一の歯車Ｈ１と、この第一の歯車Ｈ１と同一中心軸３１上に設けた第二の歯車Ｈ２と、この第二の歯車Ｈ２の歯先と噛み合うとともに前記ボールスクリュ４と同一中心軸３２で回転する第三の歯車Ｈ３とを具備している。そして、これら３つの歯車は、第二の歯車Ｈ２、第一の歯車Ｈ１、第三の歯車Ｈ３の順に歯先円直径が大きくなるように設定されており、前記電動モータ２の回転軸２２の回転出力が、これら各部で減速されて前記ボールスクリュ４に伝達されることとなる。
【００１２】
ボールスクリュ４のスクリュ４０を前記第三の歯車Ｈ３の中心軸３２に接続しこの第三の歯車Ｈ３の回転運動を直線運動に変換するボールスクリュ４のナット４０Ｘとシリンダ部４１と接続されている。このシリンダ部の先端部４ｘに図示しない舵面と接続される出力軸Ｐとを具備しており、前記減速機３で出力される回転出力を直線出力に変換し、先端部４ｘの出力軸Ｐを進退方向Ｌに進退することができる。
【００１３】
コントローラ５は、前記電動モータ２に流れる電流を制御することによって該電動アクチュエータ１の動作を制御するものであって、空力負荷のかかった状態で電動アクチュエータ１を所定の位置に位置付ける際には、図３に示すように、略周期的に該電動アクチュエータ１を進退させるように命令する制御信号たるアクチュエータコマンドを電動モータ２に出力するように設定している。なお、このアクチュエータコマンドは、その一周期が電動アクチュエータ１の応答速度時間よりも短くなるようにコマンドサイクルを設定している。
【００１４】
次に、本実施例の航空機用電動アクチュエータ１の動作について説明する。
【００１５】
電動モータ２の回転軸２２から出力された回転出力は、減速機３で減速されてボールスクリュ４に伝達され、このボールスクリュ４で出力軸Ｐの変位方向Ｌに進退させることができる。このとき電動モータ２の回転をコントロールし、例えば、電動モータ２の回転すなわち回転軸２２の回転をＣＷ方向とすると、出力軸Ｐは該電動アクチュエータ１に近づく方向（以下、退く方向とする。）に移動させることができ、一方、電動モータ２の回転すなわち回転軸２２の回転をＣＣＷ方向とすると、出力軸Ｐは該電動アクチュエータ１から遠ざかる方向（以下、進行する方向とする。）に移動させることができる。
【００１６】
また、出力軸Ｐの力（電動アクチュエータ１の出力）は、電動モータ２の出力をコントロールし、例えば、電動モータ２の出力を小さくするとすなわち回転軸２２の回転力を小さくすると、出力軸Ｐの力は小さくなり、一方、電動モータ２の出力を大きくするとすなわち回転軸２２の回転力を大きくすると、出力軸Ｐの力は大きくすることができる。
【００１７】
しかして、電動モータ２の回転出力をコントロールすることにより、出力軸Ｐに接続される舵面の制御を行うことができる。
【００１８】
ところで、空力負荷のかかった状態で電動アクチュエータ１を所定の位置に位置付けると、コントローラ５が電動アクチュエータ１に対して、電動アクチュエータ１を作動させる旨のアクチュエータコマンドを出力する。より具体的には、例えば、コントローラ５が進行する方向に電動アクチュエータ１を作動させる旨のアクチュエータコマンドを出力すると、電動アクチュエータ１が、このアクチュエータコマンドに応答し、進行する方向にへ位置を変えようとする。しかし、電動アクチュエータ１が応答するより速く、コントローラ５が、退く方向に電動アクチュエータ１を作動させる旨のアクチュエータコマンドを出力するため、電動アクチュエータ１は進行する方向に移動することなく、この退く方向へ電動アクチュエータ１を作動させる旨のアクチュエータコマンドに応答し、退く方向へ位置を変えようとする。しかしながら、さらに、電動アクチュエータ１が応答するより速く、コントローラ５が、進行する方向へ電動アクチュエータ１を作動させる旨のアクチュエータコマンドを出力するため、電動アクチュエータ１は退く方向に移動することなく、この進行する方向へ電動アクチュエータ１を作動させる旨のアクチュエータコマンドに応答し、進行する方向へ位置を変えようとする。
【００１９】
このような制御方法を採用した本実施例の航空機用電動アクチュエータであれば、図３に示すように、電動アクチュエータ１の応答性以上のアクチュエータコマンドにより電動アクチュエータ１は、その位置を変えることなく、電動モータ２の各コイルの相に流れる電流だけが切り替わり流れつづけることとなる。すなわち、電動モータ２の内部の電流は、ある特定の相に流れつづけることがなく、特定の相のみが急激に温度上昇することを防止できる。
【００２０】
以上のように、空力負荷が作用した状態で、電動アクチュエータ１をある一定位置で保持する場合でも、コイルの特定の相にのみ電流が流れ続けるといったことがないため、特定の相の急激な温度上昇が生じず、焼損などの不具合が発生する恐れのない電動アクチュエータ１を供給することができる。
【００２１】
なお、本実施例では、電動モータ２の出力を、減速機３を介してボールスクリュ４に伝達されるようにしていたが、減速機３を設けずに、電動モータ２の出力をボールスクリュ４に直接伝達するようにしても良い。
【００２２】
また、回転−直線変換機にボールスクリュ４を用いたが、例えばローラスクリュやアクメスクリュ等、回転出力を所定の方向に進退する直線出力に変換するものであればこれに限られるものではない。
【００２３】
さらに、電動モータ２の回転がＣＷのときに、出力軸Ｐを電動アクチュエータ１に近づけたりあるいは遠ざけたりするかは、設計によってどちらにでも設定できることは言うまでもない。
【００２４】
その他、各部の具体的構成についても上記実施例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上に詳述したように本発明によれば、舵面を定位置に保持するなど電動アクチュエータの電動モータに負荷がかかった状態で使用した場合でも、電動モータの一定の相のコイルに電流が集中することなく各相のコイルに電流が流れることとなり、一定の相のコイルが集中的に温度上昇し焼損するといった不具合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における航空機用電動アクチュエータ１の内部構造を示した概略構造図
【図２】同実施例における３相のコイルの概念図
【図３】同実施例におけるアクチュエータコマンドと電動アクチュエータ１及び各相電流との関係を示す図
【符号の説明】
１・・・航空機用電動アクチュエータ
２・・・電動モータ
５・・・制御手段（コントローラ）
Claims (2)
- ３相のコイルからなる電動モータを備えた電動アクチュエータと、この電動アクチュエータの出力を制御するための制御信号を前記３相のコイルに出力する制御手段とを具備し、電動アクチュエータを所定の位置に位置付けて負荷をかけた状態で作動させた場合、前記制御手段が、前記電動アクチュエータの応答性以上の制御信号を前記３相のコイルに出力することを特徴とする航空機用電動アクチュエータ。
- ３相のコイルからなる電動モータを備えた電動アクチュエータと、この電動アクチュエータの出力を制御するための制御信号を前記３相のコイルに出力する制御手段とを具備する航空機用電動アクチュエータであって、電動アクチュエータを所定の位置に位置付けて負荷をかけた状態で作動させた場合、前記制御手段が、前記電動アクチュエータの応答性以上の制御信号を前記３相のコイルに出力するように制御することを特徴とする航空機用電動アクチュエータの制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002248226A JP2004088938A (ja) | 2002-08-28 | 2002-08-28 | 航空機用電動アクチュエータ及びその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002248226A JP2004088938A (ja) | 2002-08-28 | 2002-08-28 | 航空機用電動アクチュエータ及びその制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004088938A true JP2004088938A (ja) | 2004-03-18 |
Family
ID=32055660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002248226A Pending JP2004088938A (ja) | 2002-08-28 | 2002-08-28 | 航空機用電動アクチュエータ及びその制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004088938A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130144552A1 (en) * | 2011-12-02 | 2013-06-06 | Schneider Electric Industries Sas | Method for Evaluating the Temperature of an Electro-Magnetic Contactor and Contactor for Implementation of Said Method |
-
2002
- 2002-08-28 JP JP2002248226A patent/JP2004088938A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130144552A1 (en) * | 2011-12-02 | 2013-06-06 | Schneider Electric Industries Sas | Method for Evaluating the Temperature of an Electro-Magnetic Contactor and Contactor for Implementation of Said Method |
| US9506816B2 (en) * | 2011-12-02 | 2016-11-29 | Schneider Electric Industries Sas | Method for evaluating the temperature of an electro-magnetic contactor and contactor for implementation of said method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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