[发明专利]具有多相电动机的致动器以及控制此类致动器的方法

说明书

本发明涉及具有多相电动机且尤其适用于移动可移动元件的致动器。在本发明针对航空器的应用中，此类可移动元件例如可由航空器的可移动飞行控制表面（诸如副翼）来构成，移动该控制表面以使得该航空器能被驾驶。

已知致动器具有单相电动机，或带刷DC电动机，其中转子通过移动传输组件连接到可移动元件。当出于飞行控制目的在航空器上使用此类致动器时，采取措施以将每一可移动飞行控制表面与至少两个致动器相关联，其中每一致动器被安排成能够移动其自身上的所述飞行控制表面。因此，在一个驱动器发生故障的情况下，另一致动器被用于移动可移动控制表面而不会妨碍对航空器的驾驶。然而，此类冗余在将致动器集成进航空器结构方面（重量、缆线连接，等等）带来了显著制约并且仅提供了普通的附加安全性。

还经常依赖于包括两个甚至三个电动机（以确保它们线圈的冗余）的致动器，该致动器带有对应数目的控制单元（以确保电子器件的冗余）且每一电动机带有一个功率桥。

本发明的一个目的在于提供改进此类致动器可用性的装置。

为此，本发明提供了一种致动器，其包括至少一个多相电动机，该至少一个多相电动机具有面向转子的相位，该转子固定到与制动件相关联的输出轴并且被提供有用于将其连接到将要被移动的可移动元件的装置，该电动机和该制动件连接到至少一个电动机控制单元用于通过给它们的相位供能来控制电动机。电动机具有按避免中性点的方式而缠绕的至少四个相位，并且控制单元每一相位具有一个单相位逆变器且控制单元被安排成实现对所有相位的标称模式的控制，以及实现通过给其两个非同线相位供能而使转子能够被驱动转动的降级模式的控制。

因此，致动器具有其中致动器在至少三个相位上工作的正常模式和其中致动器在两个相位上工作的降级模式。当其他相位不能再被供能（例如，作为相位或对其进行供能的电流开路或短路的结果）时实现降级模式。增加绕公共转子的相位数以及对每一相位使用一个功率桥增加了具有可用于连续驱动转子而不大量增加电动机数目的足够相位数目的选项。致动器的工作能力由此被扩展，同时保持合理的尺寸及重量。

控制单元优选具有连接到各相位的多个控制模块。

当由于用于驱动相位的控制单元故障导致相位不能被供能时，还可随后实现降级模式。

在阅读了下面的对特定的非限制性本发明的实施例之后，本发明的其他特征以及优点将变得显而易见。

参见附图，在附图中：

图1是示出根据本发明的致动器的一般原理的示意图；

图2是本发明第一实施例中致动器的电动机的横截面示意图；

图3是图2中致动器的电路图；

图4是本发明第二实施例中致动器的电动机的横截面示意图；

图5是图4中致动器的电路图；以及

图6是变体实施例中电动机的横截面示意图。

参考图1，根据本发明的致动器包括多相电动机100，其具有面向固定到输出轴1的转子的相位。在此示例中，电动机100是其相位被缠绕成避免中性点或“起始”点的无刷型。输出轴1与制动件或制动器2（本身是公知的）相关联，并且还被提供有用于将其连接到将要被移动的可移动元件4的装置3。通过示例的方式，连接装置包括运动传输系统（诸如，螺钉及螺母系统或曲柄及连杆系统），并且，通过示例的方式，用于移动的可移动元件在航空器应用中可以是可移动飞行控制表面。

电动机100和制动件2连接到至少一个控制单元（被给以整体标记5），该控制单元被安排成因变于从航空器的中央驾驶控制单元收到的指令而给电动机100和制动件2供能。控制单元5通过给电动机的相位供能来驱动电动机。

控制单元5包括两个相同的子单元6.1和6.2，各自包含有控制单元7.1或7.2、分别连接到电动机100的两组相位的电动机功率模块8.1或8.2、用于给制动器2供能的功率模块9.1或9.2（该模块连接到制动器2的螺线管），以及用来给控制单元7.1或7.2供能的功率转换器10.1或10.2。电源线直接连接到功率模块8.1、9.1、8.2和9.2以对其供能。

每一控制单元7.1或7.2被安排成：

收集来自电动机的信息（速度、位置、电流，……）以及来自中央驾驶控制单元的信息（可移动元件的位置次序、制动指令，……）；以及

使用所述信息来操作分别用于控制速度、位置和电流的伺服控制环路A、B和C，藉此使其能够控制电动机的功率模块8.1或8.2和制动器的功率模块9.1或9.2。