[发明专利]机电铰链线旋转致动器

说明书

本发明提供一种机电铰链线旋转致动器。所述致动器包括驱动构件和设置在所述驱动构件内部并直接耦接到所述驱动构件的电机。所述电机具有转子，所述转子被配置成朝向所述电机的外部并直接耦接到所述驱动构件的输入端；和定子，所述定子被配置成朝向所述电机的内部并定位在所述转子内部。所述驱动构件、所述转子和所述定子彼此同心地布置。

技术领域

本发明大体上涉及致动器，并且更具体地说，涉及在飞行控制应用中与薄翼飞机一起使用的机电铰链线旋转致动器。

背景技术

许多系统需要致动器来操纵各种部件。旋转致动器使元件绕着轴旋转。在飞行控制应用中，已经有朝着更薄机翼发展的趋势，使得大小和空间在飞机的机翼与副翼(机翼控制表面)之间的接触点处受限制。

这一趋势已驱使对“铰链线”设计的旋转致动器的使用，其中致动器的旋转轴与副翼的旋转轴对齐并且致动器充当铰链(因此，称为“铰链线”)。这一趋势也产生了对具有更紧密横截面(其限制致动器电机的直径)和更高功率密度的这样一种致动器的需求。

进而，电机的转矩与电机直径和流过电机绕组的电流直接相关。然而，在电机直径有限并且电流的量被限制到飞机的功率总线上的可用量的情况下，这种转矩的量也受到限制。而且，因为电机的功率等于其速度乘以转矩量并且这一量受到限制，所以速度必须更高。但是，在有限的转矩量下使用更高速的电机驱使使用更高的齿轮比，这使得电机的惯性成为敏感的设计参数。

更具体而言，反射惯性在每当飞机的电机或齿轮组试图向后驱动时开始起作用，这是对副翼表面的要求。而且，在齿轮之前惯性的减少以驱动比的平方为因子影响反射惯性(例如，“10:1”的齿轮比产生比电机惯性大100倍的反射惯性，而“100:1”的齿轮比产生大10000倍的反射惯性)。惯性还影响飞机的响应性—即，更高水平的惯性导致更低的响应性。

设计用于飞行控制应用的典型机电铰链线旋转致动器被布置成使用有框架(即，被包封、容纳或安装)的并包括转子的常规电机。转子被设置在框架的内部并通过驱动轴或耦接器间接地连接到行星式齿轮箱或齿轮组的端部。以此方式，电机设置在齿轮组的外部并与齿轮组对齐，并且有用于电机和齿轮组的轴承。通过用于电机和齿轮组的精密加工外壳或电机的输出轴上连接到齿轮组的输入端的顺应性联轴器来实现这种对齐。这一布置具有与包装相关联的低效率，并且对这种致动器的典型要求不是优化的。更具体而言，对功率密度、性能和可靠性不是优化的。

因此，需要提供机电铰链线旋转致动器，所述机电铰链线旋转致动器的布置不具有与包装相关联的低效率，并且对于飞行控制应用中这样的致动器的典型要求来说是优化的。更具体而言，需要提供这样的致动器，所述致动器减少惯性并对于功率密度、性能和可靠性来说是优化的。

发明内容

根据本发明的非限制性示例性实施方案，提供一种机电旋转致动器。所述致动器包括驱动构件和设置在驱动构件内部并直接耦接到驱动构件的电机。电机具有转子，所述转子被配置成朝向电机的外部并直接耦接到驱动构件的输入端；和定子，所述定子被配置成朝向电机的内部并定位在转子内部。驱动构件、转子和定子彼此同心地布置。

致动器被配置成在薄翼飞机中采用。为此，致动器的布置不具有与包装相关联的低效率，并且对于飞行控制应用中这样的致动器的典型要求——功率密度、性能和可靠性来说是优化的。更具体而言，致动器的部件[即，驱动构件和电机(定子和转子)]的同心包封提供更高的功率密度。此外，致动器的负载路径是直接驱动件，使得不需要驱动轴，从而导致更低的惯性，并进而更高的性能。此外，致动器具有很少的部件(包括移除了一组轴承以及对顺应性联轴器或精密加工外壳没有要求)，这使所述致动器具有更高的可靠性和减少的成本。另外，可改变致动器的总轴向叠加长度以适应更高的输出负载，使致动器通用于不同的应用。此外，致动器在维持其相同横截面的同时可获得更高的力，使致动器通用于不同的应用。

附图说明