機電鉸鏈線旋轉致動器制造技術

本發明專利技術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。

【技術實現步驟摘要】
機電鉸鏈線旋轉致動器
本專利技術大體上涉及致動器，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。
技術介紹
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。
技術實現思路
根據本專利技術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。附圖說明在說明書結論處的權利要求書中具體指出并明確要求保護被視為本專利技術的主題。通過以下結合附圖進行的詳細描述可清楚地了解本專利技術的上述及其他特征和優點，在附圖中：圖1是根據本專利技術的具備機電鉸鏈線旋轉致動器的飛機機翼的非限制性示例性實施方案的端視圖。圖2是根據本專利技術的機電鉸鏈線旋轉致動器的非限制性示例性實施方案的示意性俯視圖。圖3是圖2中示出的機電鉸鏈線旋轉致動器的實施方案的示意性側面環境圖。圖4是圖2中示出的機電鉸鏈線旋轉致動器的實施方案的示意性側面剖視圖。具體實施方式現在參照圖1，大體以10指示的飛機(未示出)的機翼的非限制性示例性實施方案。雖然機翼10在本文中被公開為實施在非旋翼式飛機(aircraft)(如飛機(airplane))中，但應了解，通常，機翼10可實施在任何合適類型的飛機中，尤其是非旋翼式或旋翼式飛機(如直升飛機)中。如圖1所示，機翼10為飛機的升力系統的兩個大致上類似的機翼中的一個(相反，轉子葉片為直升飛機的轉子系統的多個大致上類似的轉子葉片中的一個)。機翼10限定通過副翼部分(大體以14指示)延伸到頂端部分(未示出)的根部部分(未示出)，所述副翼部分充當飛行控制或輸出控制表面(如機翼襟翼)。副翼部分14也進而限定運動或旋轉軸16并包括翼梁，大體以18指示。機翼10還限定第一相對表面20和第二相對表面22、后緣24以及相對的前緣26并包括后翼梁，大體由28表示。機翼10還包括控制系統(未示出)，所述控制系統具有機電鉸鏈線旋轉致動器(大體以30指示)和控制器(未示出)。致動器30限定旋轉軸16?？刂破骺杀话惭b在致動器30上或在其附近，并且可操作地連接到致動器30和控制系統(未示出)。致動器30的固定附接支架或接地臂(大體以46指示)被安裝到機翼后翼梁28并被配置成附接到機翼10的內部結構。致動器30的可旋轉附接支架或輸出臂(大體以48指示)被安裝到副翼部分14的框架上或被安裝到所述副翼部分內部內。所述安裝具有高度靈活性，只要副翼部分14的旋轉軸16與致動器30的旋轉軸16對齊即可。致動器30允許機翼撓曲，并因此在遇到撓曲(如在湍流期間)時不會在機翼10上的附接點處施加過度的應力。應了解，控制系統還可限定多個控制表面(未示出)，所述控制表面被布置在副翼部分14內并選擇性地部署在第一表面20與第二表面22之間以影響機翼10的飛行動力學。每個表面限定第一表面部分和第二表面部分。致動器30被配置成將表面從第一或中立位置旋轉到第二或展開位置，所述第一或中立位置使得表面被設置在機翼10內，所述第二或展開位置使得表面延伸出機翼10外部周邊。這時，應了解，上述描述是為了完整起見并能夠更好的理解致動器30的一個非限制性示例性應用而提供?，F在參照圖2-4，示出致動器30的非限制性示例性實施方案。致動器30在本文中被公開為實施在用于飛行控制應用的控制系統中。然而，應了解，致動器30可實施在能夠在多種環境中操作的任何合適的系統中，并且不應被認為是限制于非旋轉或旋轉飛機或者任何種類的飛機。通常，致動器30包括：驅動構件(大體以36指示)、設置在驅動構件36內部并直接耦接到驅動構件36的電機(大體以38(指示圖1))。電機38包括：大體以52指示的轉子，其被配置成朝向電機38的外部并直接耦接到驅動構件36的輸入端(未示出)；和大體以42指示的定子，其被配置成朝向電機38的內部并定位在轉子52內部。驅動構件36、轉子52和定子42彼本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種機電鉸鏈線旋轉致動器，其包括：驅動構件；以及電機，所述電機被設置在所述驅動構件內部并直接耦接到所述驅動構件，并且包括：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。

【技術特征摘要】
2014.09.10 US 14/4820041.一種機電鉸鏈線旋轉致動器，其包括：
驅動構件；以及
電機，所述電機被設置在所述驅動構件內部并直接耦接到所述驅動構件，并且包括：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，
其中所述致動器被配置成安裝到飛機的副翼部分的框架上或副翼部分的內部內，以使得所述副翼部分的旋轉軸與所述致動器的旋轉軸對齊，
其中所述致動器還包括至少一個接地臂，所述接地臂被配置成連接到飛機的機翼翼梁，所述致動器還包括輸出臂，所述輸出臂從所述驅動構件延伸，并被配置成接收用于將所述致動器連接到所述副翼部分的副翼翼梁的銷釘。


2.如權利要求1所述的機電鉸鏈線旋轉致動器，其中所述驅動構件是包括波發生器的諧波驅動件。


3.如權利要求2所述的機電鉸鏈線旋轉致動器，其中所述驅動構件是諧波齒輪和復合式、行星式以及簡單式常規齒輪中的任何一種。


4.如權利要求1所述的機電鉸鏈線旋轉致動器，其中所述電機是無框架的并且具有高性能類型。


5.如權利要求2所述的機電鉸鏈線旋轉致動器，其中所述轉子的外部表面充當所述諧波驅動件的所述波發生器，或者所述波發生器被成型為所述外部表面。


6...

【專利技術屬性】
技術研發人員：NR范德維爾，DS巴爾西格，
申請(專利權)人：哈米爾頓森德斯特蘭德公司，
類型：發明
國別省市：美國;US