[发明专利]双线控制的自动切换可逆线性致动器

说明书

本发明涉及一种用于构件的线性驱动的机械电子组件，包括控制单元(1)和致动器(2)，控制单元(1)包括控制算法和功率桥，所述算法控制所述功率桥，功率桥提供由扭矩信号和方向信号组成的双线电信号(6)，致动器(2)包括具有N相的多相无刷电机(8)、用于检测所述电机(8)的转子位置的双择探头(11)、用于将转子的旋转运动转换为控制构件的线性运动的转换装置、能够基于双线电信号(6)对电机(8)的N个相供电的电源开关(25)，其特征在于，电源开关(25)的状态由来自检测探头(11)的信号直接控制。

技术领域

本发明涉及例如用于控制在机动车辆的热机中流动的流体流量的线性电致动器的领域，更具体地涉及可逆致动器的领域，该可逆致动器要求安全返回参考位置，即所谓的“自动防故障”功能，从而在电池供电切断期间掌控流体流量。本发明更确切地涉及双线控制的自动切换可逆线性致动器，该可逆线性致动器在紧凑性、有效作用力、耐用性、耐高温性以及成本方面要优于现有技术中的致动器。

背景技术

已知包括可逆致动器的流体定量阀门，该可逆致动器由直流电机或直流减速电机与凸轮转换系统的结合构成，以产生线性运动以及通过或多或少地将阀门推离其位置来控制调节流量。现有技术的这些组合是基于电机或减速电机的不同解决方案的。

第一种解决方案在于使用与减速齿轮相结合的有刷直流电机以及凸轮转换系统以产生阀门的轴向移动，例如在专利US20120285411中所描述的那样。该第一解决方案具有以下优点：较大的运动减速，及因此产生的令人关注的致动力储备、借助于双线连接实现的控制简易性以及无需任何其他智能电子构件。这样的解决方案在成本方面和在高温下工作的能力方面是有利的。

但是，这一解决方案具有与电信号的机械切换相关的两个主要缺陷，即电刷的磨损以及因此导致的有限的使用寿命，以及干扰位于附近的其他电子构件的强电磁发射。这两个缺陷对于用于机动车辆的电致动器的新规范来讲越来越难以承受。一方面，电机所要求的使用寿命越来越长，另一方面，电机中的电致动器的数量和接近度要求减小电磁发射。最后，该解决方案的空间构造不是十分有利，因为其要求将减速电机沿着与致动器的输出构件的轴线相垂直的轴线来布置，这使得难以实现车辆的发动机总成的集成。

第二类解决方案基于扭矩电机，扭矩电机是不具有电刷的直流电机的第二种形式，其驱动凸轮装置以产生阀门的平移，例如在专利FR2978998中所描述的那样。由于其同样基于直流电机，因此这一解决方案具有与上一解决方案中相同的与双线控制相关的控制简易性的优点，但是这一解决方案由于不存在电刷而更加有利，与上一解决方案相比，由于不存在电刷的磨损，其能够达到很久的使用寿命。最后，这一解决方案因为以下原因而令人关注：由于无电刷而形成的其使用寿命及其弱电磁发射；由于不存在智能且因此而产生(成本)约束的电子组组件，其能够在高温下工作；以及最后，保持为双线方式的控制的简易性。

但是，这一解决方案也表现出基于行程受限的致动器的缺点，其禁止凸轮转换系统上游的任何形式的运动减速，这对可达到的最大致动力造成严重的损失。实际上，由于消耗更大的电流，因此该第二解决方案所获得的力比利用第一种解决方案所获得的力少一半。如前一种致动器那样，由于凸轮的转换，转矩电机相对于输出构件的垂直定向导致难以实现致动器的集成。

最后，针对控制流体调节阀门的可逆致动器的第三种已知解决方案在于使用与无刷多相电机相应的电子切换多相电机，其通常称作BLDC(即无刷直流电机)，其中控制装置内的电子切换使得能够根据由磁敏传感器测量的转子位置来控制定子相中的电信号。该电机通过螺杆螺母而关联于转换系统，以产生阀门控制构件沿着与电机运动同轴的运动的平移。在这一情况下，控制装置是相当复杂的，由于其在闭合回路中工作，以根据转子的实际位置来调整发送到定子的信号。这一解决方案在多个专利中进行描述，例如欧洲专利EP1481459。