[发明专利]用于机电致动器的定位系统

说明书

技术领域

本公开涉及用于机电致动器的定位系统。

背景技术

在各种机械装置中使用致动器来控制这些装置的特征和移动部件。具体地，致动器是用于控制系统、机构、装置、结构等的电机。致动器可由各种能量源进行供电并且可将所选择的能量源转换成运动。

例如，在计算机盘驱动器中使用致动器来控制读/写头的位置，通过读/写头将数据存储在盘上并且从盘读取数据。另外，在机器人中(即，在自动化工厂中)使用致动器来组装产品。致动器还操作车辆上的制动器，开关门，升降铁道门并且执行日常的许多其他任务。因此，致动器的使用范围广。

在航空领域，使用致动器来控制允许飞行器飞行的各种操纵面。例如，位于各机翼中的襟翼、扰流板和副翼中的每个都需要致动器。另外，机尾中的致动器控制飞行器的方向舵和升降舵。此外，机身中的致动器打开和关闭覆盖起落架舱的门。还使用致动器升高和降低飞行器的起落架。此外，各发动机上的致动器控制用于使飞机减速的推力换向器。

常用的致动器归为两种一般类别：液压和电力，这两种类别的差异在于用于实现移动或控制的动力。液压致动器需要承压的、不可压缩工作流体，常常是油。电力致动器使用电动机，使用电动机的轴旋转利用某种传动来产生线性位移。

尽管在飞机中广泛使用了液压致动器，但液压致动器的问题是分配和控制承压的工作流体需要用水管装置。在飞机中，产生高压工作流体的泵和按路线发送工作流体所需的水管装置添加了重量并且增加了设计复杂度，因为必须仔细铺设液压线路。另外，液压系统中可能的故障模式包括针对用于定位操纵面的伺服阀的压力故障、泄漏和电力故障。然而，液压系统的一个固有特征在于，液压飞行控制系统可使用阻尼力在已经检测到故障之后保持稳定性。

电力致动器克服了液压系统的缺点中的一些。特别地，被电能供电和控制的电力致动器只需要用电线进行操作和控制。然而，在飞机操作期间，电力致动器也会故障。例如，电动机的绕组容易因热和水而受损。另外，电机轴上的轴承磨损。固有地比液压致动器中使用的活塞和气缸更复杂的电机和负载之间的传动也容易发生故障。在电力系统和液压系统二者中，致动器的机械故障(例如，齿轮或轴承故障等)会导致致动器有机械功能损失。另外，电子系统会故障。当将通信发送到致动器的命令循环有故障时，出现一种类型的电力故障。当致动器内的电力循环(诸如，通向电机的高电力循环)故障时，出现另一种类型的电力故障。

当在飞行器设计中愈来愈多地使用电子致动器系统时，需要有应对这些系统的可能故障模式的新方法。在这些系统中需要故障-容差(即，遭受一个或更多个部件故障或失效仍保持工作的能力)。因为电子飞行控制系统没有可用于阻尼的液压流体，所以需要倘若有故障就可使用的替代故障安全系统。

发明内容

提供了轴定位系统的各种示例，轴定位系统在主系统故障时可用作机电致动器的辅助故障-安全系统。根据各种示例，定位系统包括与机电致动器联接的轴。所述轴沿着线性轴移动并且所述机电致动器在正常操作期间自由平移。电磁线圈被设置成包围所述轴的至少一部分。当施加电流时，所述电磁线圈生成磁场。金属外壳包围所述电磁线圈的至少一部分。当所述金属外壳接触第一磁体时，所述轴置于预定位置并且当所述轴置于所述预定位置时，所述机电致动器的平移运动受限制。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一个的主题的至少一部分的一个方面，所述轴定位系统还包括联接到所述轴的弹簧。当向所述电磁线圈施加电流时，所述弹簧将所述轴保持在回缩位置。当施加所述电流时，所述电磁线圈排斥所述第一磁体。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一个的主题的至少一部分的一个方面，当没有向所述电磁线圈施加电流时，所述金属外壳吸引到所述第一磁体。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一个的主题的至少一部分的一个方面所述轴定位系统还包括第二磁体。所述第二磁体具有比所述第一磁体弱的磁场。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一个的主题的至少一部分的一个方面，当向所述电磁线圈施加所述电流时，所述金属外壳接触所述第二磁体。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一个的主题的至少一部分的一个方面，当没有向所述电磁线圈施加电流时，所述金属外壳接触所述第一磁体。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一个的主题的至少一部分的一个方面，所述机电致动器是线性致动器。当所述轴移动到所述预定位置时，所述轴与所述线性致动器的凸缘接合。