[發明專利]機電鉸鏈線旋轉致動器

有效

• 申請號: 201510575701.2
• 申請日: 2015-09-10
• 公開（公告）號: CN105691592B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: N.R.范德維爾;D.S.巴爾西格
• 申請（專利權）人: 哈米爾頓森德斯特蘭德公司
• 主分類號: B64C3/38
• 分類號: B64C3/38
• 代理公司: 72001 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 傅永霄

本發明提供一種機電鉸鏈線旋轉致動器。所述致動器包括驅動構件和設置在所述驅動構件內部并直接耦接到所述驅動構件的電機。所述電機具有轉子，所述轉子被配置成朝向所述電機的外部并直接耦接到所述驅動構件的輸入端；和定子，所述定子被配置成朝向所述電機的內部并定位在所述轉子內部。所述驅動構件、所述轉子和所述定子彼此同心地布置。

技術領域

本發明大體上涉及致動器，并且更具體地說，涉及在飛行控制應用中與薄翼飛機一起使用的機電鉸鏈線旋轉致動器。

背景技術

許多系統需要致動器來操縱各種部件。旋轉致動器使元件繞著軸旋轉。在飛行控制應用中，已經有朝著更薄機翼發展的趨勢，使得大小和空間在飛機的機翼與副翼(機翼控制表面)之間的接觸點處受限制。

這一趨勢已驅使對“鉸鏈線”設計的旋轉致動器的使用，其中致動器的旋轉軸與副翼的旋轉軸對齊并且致動器充當鉸鏈(因此，稱為“鉸鏈線”)。這一趨勢也產生了對具有更緊密橫截面(其限制致動器電機的直徑)和更高功率密度的這樣一種致動器的需求。

進而，電機的轉矩與電機直徑和流過電機繞組的電流直接相關。然而，在電機直徑有限并且電流的量被限制到飛機的功率總線上的可用量的情況下，這種轉矩的量也受到限制。而且，因為電機的功率等于其速度乘以轉矩量并且這一量受到限制，所以速度必須更高。但是，在有限的轉矩量下使用更高速的電機驅使使用更高的齒輪比，這使得電機的慣性成為敏感的設計參數。

更具體而言，反射慣性在每當飛機的電機或齒輪組試圖向后驅動時開始起作用，這是對副翼表面的要求。而且，在齒輪之前慣性的減少以驅動比的平方為因子影響反射慣性(例如，“10:1”的齒輪比產生比電機慣性大100倍的反射慣性，而“100:1”的齒輪比產生大10000倍的反射慣性)。慣性還影響飛機的響應性—即，更高水平的慣性導致更低的響應性。

設計用于飛行控制應用的典型機電鉸鏈線旋轉致動器被布置成使用有框架(即，被包封、容納或安裝)的并包括轉子的常規電機。轉子被設置在框架的內部并通過驅動軸或耦接器間接地連接到行星式齒輪箱或齒輪組的端部。以此方式，電機設置在齒輪組的外部并與齒輪組對齊，并且有用于電機和齒輪組的軸承。通過用于電機和齒輪組的精密加工外殼或電機的輸出軸上連接到齒輪組的輸入端的順應性聯軸器來實現這種對齊。這一布置具有與包裝相關聯的低效率，并且對這種致動器的典型要求不是優化的。更具體而言，對功率密度、性能和可靠性不是優化的。

因此，需要提供機電鉸鏈線旋轉致動器，所述機電鉸鏈線旋轉致動器的布置不具有與包裝相關聯的低效率，并且對于飛行控制應用中這樣的致動器的典型要求來說是優化的。更具體而言，需要提供這樣的致動器，所述致動器減少慣性并對于功率密度、性能和可靠性來說是優化的。

發明內容

根據本發明的非限制性示例性實施方案，提供一種機電旋轉致動器。所述致動器包括驅動構件和設置在驅動構件內部并直接耦接到驅動構件的電機。電機具有轉子，所述轉子被配置成朝向電機的外部并直接耦接到驅動構件的輸入端；和定子，所述定子被配置成朝向電機的內部并定位在轉子內部。驅動構件、轉子和定子彼此同心地布置。

致動器被配置成在薄翼飛機中采用。為此，致動器的布置不具有與包裝相關聯的低效率，并且對于飛行控制應用中這樣的致動器的典型要求——功率密度、性能和可靠性來說是優化的。更具體而言，致動器的部件[即，驅動構件和電機(定子和轉子)]的同心包封提供更高的功率密度。此外，致動器的負載路徑是直接驅動件，使得不需要驅動軸，從而導致更低的慣性，并進而更高的性能。此外，致動器具有很少的部件(包括移除了一組軸承以及對順應性聯軸器或精密加工外殼沒有要求)，這使所述致動器具有更高的可靠性和減少的成本。另外，可改變致動器的總軸向疊加長度以適應更高的輸出負載，使致動器通用于不同的應用。此外，致動器在維持其相同橫截面的同時可獲得更高的力，使致動器通用于不同的應用。

附圖說明