[发明专利]电动线性促动器

说明书

技术领域

本发明涉及电动促动器，其用于满足模拟飞行领域的需求。其它使用到线性促动器或其它触控反馈装置的领域，也可以使用此电动线性促动器。

背景技术

现有的电动线性促动器有两种不同方法，把促动力施加于要促动的媒介物：通过使用电动马达，或者通过使用音圈和一块大的永磁体。前一种施加促动力的方法依赖有限极(poll)马达和要促动的媒介物之间的机械连接，后一种方法涉及大块和昂贵的永磁体，而且限制了移动幅度。市场需要一种不必依赖物理连接，而且不受传统音圈技术所限制的电动线性力促动技术。此技术可以满足多个领域持续增长的需求，包括但不限于：航天领域(遥距操纵的飞行器)、重型机械的模拟操控、军车模拟器、航海和遥距操纵的船舰潜艇、自动和自驾汽车、工业领域的操控和机械人等等方面的应用。综合来说，只要涉及某生物(尤其是人类)和某科技之间的界面，其相关的应用都可以基于下述原因从本发明技术中获益。

商用和家用模拟飞行是其中一个需要改善线性促动的领域。模拟在真正的飞行器上可以感受到的力，是机师在模拟器中接受的其中一种训练，也是飞行发烧友和一些资格证代理所追求的真实感。现有技术的价格和精密程度各有不同。低端产品除了机械置中弹簧外，便没有其它部分可以提供反馈，而且机械置中弹簧是不会因应不同的模拟状况例如不同的风速或调整片设定而相应变化。中端产品的电动操纵杆促动技术依赖电动马达机械地连接操纵杆。高端的专门系统使用音圈促动技术，但对于小至中型的训练场和家用使用者来说太昂贵。

促动器和所要促动的媒介物之间的机械连接主要有两个问题：媒介物感觉的逼真度和可靠性，以及长时间使用后需要维修。当媒介物，例如是模拟飞行器的操纵杆，物理地与促动器连接，所有施加到操纵杆的力都必须施加于促动器和两者之间的连杆结构。当促动器是电动马达(仅为例子)时，装置向前推和向后拉需要电动马达翻转操作，而且，连杆的摩擦力也会被感受得到。这些干扰令触感变差。而且，机械连杆也需要定期维修，有时更需要更换。

高端专门的飞行模拟控制器通过使用音圈促动技术解决上述问题，此技术不再需要物理连接，从而消除触感差和可靠度低的缺点，可是此技术需要一块够大的磁铁围住操纵杆，因此构成重量和成本问题。此等装置的移动幅度受制于磁铁的大小。Cessna172型小型飞机的操纵杆的移动幅度大约是1纵尺，但现有模拟器操作装置的移动幅度却只界乎6至9寸。此等装置的占用空间也是另一个限制其家用和小规模使用价值的因素。

鉴于现有技术的不足(触感、移动幅度、成本和可靠性等等)，市场仍然需要一种能消除上述缺点的线性促动技术。

本发明以模拟飞行为例，但必须理解，在不同领域中，本发明这种非接触式、简单、紧密和符合成本效益地在媒介物上施加促动力的方法，能产生巨大的效益。

发明内容

下述的线性促动器可用于飞行模拟器，以至用于其它涉及例如工业闸门马达、工业触感反馈控制系统和工业起重(例如千斤顶)的领域。

本发明的电动线性促动器包括一直线列的电线圈。每一个电线圈都具有一中央通孔。所有电线圈的中央通孔均轴向对齐，以界定直线列的中央开孔。直线列的中央开孔中容纳一同轴设置的轴。轴可沿中央开孔轴向移动。磁铁以互相隔开形成区间的形式并且相应于电线圈的总长度沿轴内设置。电源把电力供给直线列上每一个磁圈。位置传感器用于确定轴沿中央开孔的相对和绝对轴向位置。控制处理器接收从位置传感器发出有关轴沿中央开孔的位置数据，控制电源输出至直线列中每个电线圈的电力。控制处理器可选择地激活不同的电线圈，通过电线圈与轴中的磁铁之间的磁力互动造成的电磁引力或排斥力，从而把不同的力施加至轴。

所述电动线性促动器不会接触其促动的媒介物。在本说明书中，媒介物是指管状的轴。

所述电动线性促动器的结构相对简单，不容易发生故障，也不需要经常维修。

需要旋转促动时，旋转组件可把轴接合至旋转马达，通过旋转组件可选地把旋转运动或旋转力施加至轴。

在飞行模拟器的实施例中，轴的一端设有驾驶操纵杆。握着驾驶操纵杆时，使用者可以轴向移动或旋转轴。控制处理器因应模拟环境中的变项因素和轴的位置，通过可选地激活旋转马达和可选地激活电线圈，从而对轴向移动或旋转的轴施加阻力。

附图说明

本发明上述以至其它特征可通过下述参考附图的说明更清晰地描述出来。附图仅为示例，并不对本发明构成任何限制，其中：

图1是线性促动器的立体图。

图2是图1的线性促动器的操纵杆和系杆的立体图。