JP2007071387A - 電気機械式制動作動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気機械式制動作動装置。
【解決手段】本発明は、電気機械式制動作動装置（７）を操作する方法に関していて、複数のディスクに選択的に制動力を掛けるための、複数のディスクに隣接するプッシャー（８）を駆動するようになっている電動モータを包含し、方法は、運転の定義域が、電流/速度の座標面にプロットされる一定電力曲線（１４）にほぼ沿って延伸する部分を有する、境界線（１５）を与えるために選択されるやり方で、電流/速度の座標面の与えられた運転の定義域（Ｄ’）の中で、作動装置を運転する段階を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気機械式制動作動装置、詳細には航空機用の制動作動装置を操作する方法に関する。

方法は、電気機械式制動作動装置を操作する方法として知られており、制動作動装置は、複数のディスクに選択的に制動力を掛けるための複数のディスクに面するプッシャーを駆動するようになっている電動モータを包含する。

このような制動装置の例として、図1は、航空機用の電気機械式制動装置３の断面図であり、電気機械式制動装置３は、航空機の下部構造の車軸２に搭載され、（示されていないタイヤを受容するための）ホイールリム１を支える。このような制動装置３は、車軸２に固定されるトーションチューブ４、及びトーションチューブ４とホイールリム１との間に延伸する複数のディスク５を包含する。複数のディスク５は、リム１と共に回転する（「ロータ」ディスクとして参照される）第一ディスク、及び第一ディスクと交互に配置され、トーションチューブ４と共に回転し、よってリム１とは共に回転しない（「ステータ」ディスクとして参照される）第二ディスクを包含する。複数のディスクに面して、トーションチューブ４に固定され、電気機械式作動装置７を支持するリング６があり、電気機械式作動装置７の各々は、選択的なやり方でディスクに制動力を掛けるために、複数のディスク５に面しているプッシャー８を駆動するようになっている電動モータ（示されていない）を包含する。

図2に示されたように、図2は、電流/速度の座標面において、作動装置７の一つの電動モータの運転の範囲又は定義域をプロットするグラフであり、前記運転の定義域Ｄは、第一に、モータの特性と大きさとによる傾き、及びモータに選択された電力供給電圧によって決定される高さで、（下方に傾斜する）第一直線１０によって画定される境界線と、第二に、モータが運転中に、詳細にはモータに関する電気部品を保護するために超えるべきでない最大電流によって画定される（垂直線の）第二直線１１によって画定される境界線とを従来の方法で含む。

一般的な制動作動装置のための運転ポイントは、第一に、プッシャー８が高速でディスク５に接近している段階に相当する運転ポイント１２のような、速度軸と第一直線１０との交叉点の近傍と、第二に、プッシャー８がディスク５に力を掛けている状態に相当する運転ポイント１３のような、電流軸と第二直線１１との間の交叉点の近傍にある。

一般的に、航空機においては使用可能な電力は限られていて、作動装置が、航空機の回路遮断型の電気的保護装置を誘発することを回避するために、最大認定電力Ｐmaxより大きな電力を引くことが出来ないことを保証することは重要である。

それ故に、この制約は、電流/速度の座標面において、最大の認定電力Ｐmaxに一致する一定出力曲線１４の下側に、完全に延伸する、確定された運転の定義域Ｄを導く。

この制限は、十分に活用されていない制動装置の性能を導く。

本発明の目的は、電気機械式制動作動装置の性能を増大させることができる操作方法を提供すると同時に、引き出される電力が、最大認定電力を超えないことを保証する。

この目的に到達するために、本発明は、電気機械式制動作動装置を操作する方法を提供し、制動作動装置は、複数のディスクに選択的に制動力を掛けるために、複数のディスクに面するプッシャーを駆動するようになっている電動モータを包含し、その方法は、電流/速度の座標面において、電動モータに与えられた運転の定義域で運転をさせる段階を含み、運転の定義域は、電流/速度の座標面にプロットされた一定電力曲線にほぼ沿って延伸する部分を有する境界線を与えるために、本発明に従って選択される。

一定電力曲線として最大認定電力Ｐmaxに（又はそれより少し低い電力に）一致する曲線を選択することによって、この方法で画定されるような定義域は、モータを先行技術におけるよりもより高い速度又は電流に一致する運転ポイントで、運転させることが出来ると同時に、モータが、最大認定電力より大きな電力を引き出さないことを保証する。

本発明は、上に記述された図1と2に加えて、添付の図面の図案に関して与えられる以下の記述によって、よりよく理解することが出来る。

図3を参照して、本発明は、運転の定義域Ｄ’で、電気機械式作動装置７を運転することにあり、運転の定義域Ｄ’は、（鎖線でプロットされた）定義域Ｄより大きい。運転の定義域Ｄ’は、図2の第一直線１０を画定している電圧より大きな電圧で給電されるモータに相当する第一直線１０’と、図2の第二直線１１によって画定される最大電流より大きな最大電流に相当する第二直線１１’とによって画定される。さらに、本発明に従って、定義域Ｄ’はまた、（図2でも見られる）電力Ｐmaxに一致する一定電力曲線１４に沿って延伸する境界部分１５によっても画定される。

新しい運転の定義域Ｄ’は、作動装置７に、より大きな性能を得ることが出来る運転ポイントでの運転を可能にする。それ故に、作動装置７は、運転ポイント１２’で運転することができ、すなわち、運転ポイント１２に関する速度より大きな速度で運転することができ、又は、運転ポイント１３’で運転することができ、すなわち、運転ポイント１３に関するトルクより大きなトルクで運転することが出来る。それにもかかわらず、定義域Ｄ’は、完全にＰmaxに一致する一定電力曲線１４の下側に残り、よって運転の定義域Ｄ’で作動装置を運転することは、作動装置７によって引き出される電力を、最大電力Ｐmaxより大きくならない電力に制限する。

上記に提案された本発明の原理を用いて、本発明の特別な方法の詳細な記述を行う。

ここに記述されたサーボ制御は、交互に配置される位置ループ、速度ループ、及び電流ループを含む。

ここで、第一項は、作動装置のモータによって発生した機械的な出力を表し、第二項は、ジュール効果による損失を表す。それ故に、一定電力電流曲線１４は、以下の方程式になる。

ここで、Ｐmaxは、推測的に設定されるパラメータである。

しかしながら、運転中に、閾値Ｆを決定するために使用されるパラメータ（本質的にトルク定数ｋ_１及び電気抵抗値ｋ_２）が、様々な理由（摩損、加熱、等）で変化することが起こり得る。結果として、リミター４０は、正確に運転するけれども、電力は、はからずも電力Ｐmaxを超える可能性がある。

飽和回路２８はまた、安全リミター４３を包含し、安全リミター４３は、速度飽和回路２５の安全リミター４１と完全に同一である。

本発明は、上の記述に限定されず、それどころか、請求項によって画定される範囲内にあるいかなる別形も包含する。

詳細には、作動装置の運転と本発明の方法が、電流/速度の座標面の第一象限で記述されているけれど、本発明が、前記座標面のその他の三象限に拡張することが出来ることは明らかである。それ故に、各々の象限は、一定電力曲線上にほぼある境界線の一部分を示す。

図解されたサーボ制御は、位置飽和、速度飽和、及び電流飽和を利用しているが、これらの飽和の二つだけを用いて、又はただ一つだけを用いて成し得るであろう。それらの全てが、定義域Ｄ’の範囲内で作動装置の運転ポイントを維持するために役に立っている。本来、満たされる飽和の数がより大きくなればなるほど、定義域Ｄ’の境界線と交差する運転ポイントのリスクはより小さくなる。にもかかわらず、飽和の数の増加は、各々の飽和がサーボ制御ループに遅延をもたらすから、サーボ制御を不安定にする一因となる。それ故に、使用される飽和の数は、運転の定義域Ｄ’を通過する運転ポイントのリスクを減少することと、サーボ制御が安定することを保証することとの間の兼ね合いに依存する。

示された飽和回路が、電流の、又は測定された速度の連続関数によって決定されるその閾値を有する、それぞれ第一リミターを包含しているけれども、電流/速度の座標面の一定電力曲線の形状に対して正確に適合する関数を運転の定義域に与えると、一定電力曲線に正確に適合しない、例えば階段形状を呈する境界線を構築することもまた可能となる。

飽和回路は、もしも、偶然に最大認定電力を超えてしまう電力伝達の危険性がないならば、安全リミターを備える必要がない。これに関して、このような超過のリスクを減少するための一つの技術は、最大認定電力Ｐmaxに一致する一定電力曲線に沿って延伸しないのではなく、その代わりに、αが1より小さく（例えば90％）、少しばかり小さな電力値α・Ｐmaxに一致する一定電力曲線に沿って延伸する境界線を有する作動装置の、運転の定義域を提供することにある。

記述は、作動装置用の位置のサーボ制御に関しているが、本発明は等しく、力のサーボ制御に適用することが可能である。

図1は、航空機用の電気機械式制動装置３の断面図である。 図2は、電流/速度の座標面において、作動装置７の一つの電動モータの運転の範囲又は定義域をプロットするグラフである。 図3は、本発明の方法を示す図2に類似する図である。 図4は、位置飽和、速度飽和、及び電流飽和を含む本発明の特定な方法で、作動装置の一つの電動モータのサーボ制御を示すブロック線図である。 図5は、速度飽和を示す、図4のブロック線図の詳細を示す図である。 図6は、電流飽和を示す、図4のブロック線図の詳細を示す図である。 図7は、図5及び10に示された飽和に含まれる、閾値の変化を示すグラフである。 図8は、図5、6、及び10に示された飽和に含まれる、係数の変化を示すグラフである。 図9は、図6に示された飽和に含まれる、係数の変化を示すグラフである。 図10は、位置飽和を示す、図4のブロック線図の詳細を示す図である。

符号の説明

３ 電気機械式制動装置
５ ディスク
７ 電気機械式作動装置
８ プッシャー
２０ インバータ
２２、２５、２８ 飽和回路
２３、２６、２９ 加算回路
２４、２７、３０ PIDコントローラ
Ｐmax 最大認定電力
Ｄ 運転の定義域
Ｆ 閾値

Claims (6)

1. 電気機械式制動作動装置（７）を操作する方法であって、
   

   

   前記方法は、前記運転の定義域（Ｄ’）が、前記電流/速度の座標面にプロットされる一定電力曲線（１４）にほぼ沿って延伸する部分を有する境界線（１５）を与えるように選択されることに特徴付けられる、
   電気機械式制動作動装置（７）を操作する方法。
2. 
3. 
4. 
5. 前記作動装置が、電力を供給する電源（２０）によって駆動され、前記参照値は、前記電力が最大認定電力（P_ｍａｘ）に等しいか又はより大きい場合に、ゼロの係数Ｇを掛けられる、請求項2から4のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記電源（２０）が、ほぼ一定の電圧（Ｖ）で電力供給電流（Ｉ）を送るように配置され、前記電力供給電流（Ｉ）が計測され、最大認定電力（P_ｍａｘ）に対応する最大電流（Ｉ_ｍａｘ）と比較される、請求項5に記載の方法。

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