飞行器的马达驱动的推进器制造技术

一种飞行器的马达驱动的推进器包括：磁体，其设置在与风扇轮毂连接的风扇叶片的风扇护罩中；定子，该定子在位于风扇轮毂的径向外部的机舱中，具有独立的导电线圈；以及分布式逆变器组件，其具有几个逆变器功率级和栅极驱动器，每个逆变器功率级与栅极驱动器中的分离的栅极驱动器和定子中的线圈的分离的线圈耦接。每个栅极驱动器被构造成独立地控制向相应逆变器功率级的直流电的供应。每个逆变器功率级被构造成将供应到逆变器功率级的直流电转换为供应到转子中的相应线圈的交流电，以使磁体和风扇叶片围绕风扇轮毂的中心线旋转，用于推动飞行器。

Motor driven propulsion of aircraft

【技术实现步骤摘要】
飞行器的马达驱动的推进器
本文描述的主题涉及飞行器的推进系统。
技术介绍
传统的飞行器推进器包括位于推进器的风扇轮毂处或推进器的风扇轮毂内的燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机消耗燃料以使推进器的机舱内的风扇叶片旋转。风扇叶片的这种旋转产生推力以推动飞行器。这些类型的推进器具有几个缺点。将涡轮发动机的旋转转换成风扇叶片的旋转所需的装备可能需要分离的齿轮箱、轴承，冷却系统等，所有这些都不利地增加了飞行器的重量。另外，燃气涡轮发动机在运行期间产生明显的声学噪声，这对于飞行器的乘客可能是不希望的。一些提出的飞行器推进器可以包括电动马达以辅助风扇叶片的旋转。在燃气涡轮发动机在飞行器起飞或升空期间提供了很大的推力后，这些马达可以帮助推动飞行器。但是，这些提出马达的一些马达可能无法产生足够的动力来满足飞行器起飞或升空所需的推力。另外，这些马达中的一些马达会产生大量热量，这可能需要分离的冷却系统才能维持在运行状态。此外，由于马达不如燃气涡轮发动机可靠，因此马达可能无法在没有相关联的燃气涡轮发动机的情况下单独运行。例如，向马达的线圈供应电流的逆变器可能会发生故障，这会阻止马达继续运行。这种马达要求额外的推进器(例如，相关联的燃气涡轮发动机)以阻止飞行器的灾难性故障。
技术实现思路
在一个实施例中，提供了一种飞行器的马达驱动的推进器。推进器包括：磁体，其设置在与风扇轮毂连接的风扇叶片的风扇护罩中；定子，其在位于风扇轮毂的径向外部的机舱中，具有独立的导电线圈；以及分布式逆变器组件，其具有多个逆变器功率级和栅极驱动器，每个逆变器功率级与栅极驱动器中的分离的栅极驱动器和定子中的线圈中的分离的线圈耦接。每个栅极驱动器被构造成独立地控制向相应逆变器功率级的直流电的供应。每个逆变器功率级被构造成将供应到逆变器功率级的直流电转换为供应到定子中的相应线圈的交流电，以使磁体和风扇叶片围绕风扇轮毂的中心线旋转，用于推进飞行器。在一个实施例中，提供了一种用于提供飞行器的马达驱动的推进器的方法。该方法包括：放置设置在与风扇轮毂连接的风扇叶片的风扇护罩中的磁体；将具有独立的导电线圈的定子定位在位于风扇轮毂的径向外部的机舱中；以及将分布式逆变器组件的几个逆变器功率级与多个栅极驱动器耦接。每个逆变器功率级都与栅极驱动器中的分离的栅极驱动器耦接。该方法还包括将每个逆变器功率级与定子中的线圈中的不同的线圈导电地耦接。每个栅极驱动器与逆变器功率级中的不同的逆变器功率级耦接，以独立地控制向相应逆变器功率级的直流电的供应。每个逆变器功率级与相应栅极驱动器和相应线圈耦接，以将供应到逆变器功率级的直流电转换为供应到定子中的相应线圈的交流电，以使磁体和风扇叶片围绕风扇轮毂的中心线旋转，用于推进飞行器。在一个实施例中，一种马达驱动的推进器包括：磁体，其设置在与风扇轮毂连接的风扇叶片的风扇护罩中；定子，其在位于风扇轮毂的径向外部的机舱中，具有独立的导电线圈；以及分布式逆变器组件，其具有几个逆变器功率级。每个逆变器功率级与定子中的线圈中的分离的线圈紧密耦接。每个逆变器功率级被构造成向定子中的相应线圈供电，以使磁体和风扇叶片围绕风扇轮毂的中心线旋转，用于产生推进力。逆变器功率级与定子中的线圈分离地耦接，使得在至少一个逆变器功率级发生故障后，一个或多个逆变器功率级继续向相应线圈供电以继续产生推进力。附图说明图1提供了可包括本文所述的专利技术主题的各种实施例的飞行器的俯视图。图2示出了图1中所示的推进器的一个实施例的正视图。图3示出了图2中所示的推进器的一个实施例的横截面视图。图4示出了图2中所示的马达的一个实施例的一部分。图5示出了图2中所示的推进器的分布式逆变器组件的一个实施例。图6还示出了图5中所示的分布式逆变器组件。图7示出了图2中所示的推进器的风扇护罩和风扇叶片的另一实施例。图8示出了图2中所示的推进器的风扇护罩和风扇叶片的另一实施例。图9示出了用于提供飞行器的马达驱动的推进器的方法的一个实施例的流程图。具体实施方式本文描述的主题的实施例涉及飞行器的马达驱动的推进器。在一个实施例中，涡轮风扇发动机的风扇与电动马达(也称为发电机)结合。风扇可以与马达结合，而无需将涡轮风扇或涡轮发动机与风扇(或在同一示例中，同一飞行器的任何其他风扇)连接。电动马达位于飞行器的机舱中的风扇的外部。带护罩的风扇设置有嵌入风扇的风扇叶片的护罩中的永磁体。马达的定子设置在机舱中。可以设置紧密耦接的分布式逆变器，以向定子的线圈(位于机舱中)提供交流电(AC)。该分布式逆变器也可以位于机舱中。机舱的外表面和内表面可用于将电动马达的热量耗散到机舱内部和外部流动的空气中，以帮助冷却并排出马达和相关联的部件的热量。在一个实施例中，设置一个或多个栅极驱动器，以使用诸如经由光纤的高速通信信道来独立地控制分布式逆变器的功率级。可以在机舱周围设置直流(DC)电力总线，以向逆变器的分布式功率级提供电力。通过将电动马达直接放置在风扇的护罩上，相对于涡轮风扇推进器，可以显著节省重量，这是因为不需要分离的或附加的齿轮箱、轴承、冷却系统和壳体。通过在马达可获得的最高剪切间隙速度下使用马达，可以显著减轻重量。使用电动马达代替涡轮风扇还可以大大降低由推进器运行所产生的声学噪声。虽然本文所述的一个或多个实施例提供了在轮毂的径向外部的定子和定子线圈，推进器的风扇叶片连接到该轮毂(例如，相对于推进器的轮毂的旋转轴线或中心线)，但是可替代地，可以将定子和线圈放置在轮毂内以旋转风扇叶片。图1提供了可包括本文所述的专利技术主题的各种实施例的飞行器10的俯视图。飞行器10限定了延伸穿过其中的纵向中心线14、横向方向L、前端16和后端18。飞行器10包括从飞行器10的前端16纵向延伸到飞行器10的后端18的机身12，以及包括左舷侧和右舷侧的机翼组件。机翼组件的左舷侧是第一左舷侧机翼20，并且机翼组件的右舷侧是第二右舷侧机翼22。第一机翼20和第二机翼22相对于纵向中心线14分别横向向外延伸。第一机翼20和机身12的一部分共同限定飞行器10的第一侧24，并且第二机翼22和机身12的另一部分共同限定飞行器10的第二侧26。在所示的实施例中，飞行器10的第一侧24可以称为飞行器10的左舷侧，并且飞行器10的第二侧26可以称为飞行器10的右舷侧。机翼20、22的每个机翼包括一个或多个前缘襟翼28和一个或多个后缘襟翼30。飞行器10还包括具有用于偏航控制的方向舵襟翼(未示出)的竖直稳定器32，以及一对水平稳定器34，每个稳定器具有用于俯仰控制的升降器襟翼36。机身12附加地包括外表面或蒙皮38。可替代地，飞行器10可以附加地或替代地包括任何其他合适的配置。例如，在其他实施例中，飞行器10可以包括稳定器的任何其他配置。飞行器10包括具有第一推进器200和第二推进器200的推进系统50。如图所示，每个推进器200被构造为机翼下安装的推进器，并且可以设置在飞行器的相应机舱202中或可以包括飞行器的相应机舱202。一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞行器的马达驱动的推进器，其特征在于，所述马达驱动的推进器包括：/n磁体，所述磁体设置在与风扇轮毂连接的风扇叶片的风扇护罩中；/n定子，所述定子在位于所述风扇轮毂的径向外部的机舱中，具有独立的导电线圈；和/n分布式逆变器组件，所述分布式逆变器组件具有几个逆变器功率级和栅极驱动器，每个所述逆变器功率级与所述栅极驱动器中的分离的栅极驱动器和所述定子中的所述线圈中的分离的线圈耦接，/n其中，每个所述栅极驱动器被构造成独立地控制向相应的所述逆变器功率级的直流电的供应，每个所述逆变器功率级被构造成将供应给所述逆变器功率级的所述直流电转换为供应给所述定子中的相应的所述线圈的交流电，以使所述磁体和所述风扇叶片围绕所述风扇轮毂的中心线旋转，用于推动所述飞行器。/n

【技术特征摘要】
20181221 US 16/229,1251.一种飞行器的马达驱动的推进器，其特征在于，所述马达驱动的推进器包括：
磁体，所述磁体设置在与风扇轮毂连接的风扇叶片的风扇护罩中；
定子，所述定子在位于所述风扇轮毂的径向外部的机舱中，具有独立的导电线圈；和
分布式逆变器组件，所述分布式逆变器组件具有几个逆变器功率级和栅极驱动器，每个所述逆变器功率级与所述栅极驱动器中的分离的栅极驱动器和所述定子中的所述线圈中的分离的线圈耦接，
其中，每个所述栅极驱动器被构造成独立地控制向相应的所述逆变器功率级的直流电的供应，每个所述逆变器功率级被构造成将供应给所述逆变器功率级的所述直流电转换为供应给所述定子中的相应的所述线圈的交流电，以使所述磁体和所述风扇叶片围绕所述风扇轮毂的中心线旋转，用于推动所述飞行器。


2.根据权利要求1所述的马达驱动的推进器，其特征在于，其中，每个所述逆变器功率级与所述逆变器功率级导电地连接到的相应的所述线圈紧密耦接。


3.根据权利要求1所述的马达驱动的推进器，其特征在于，其中，所述机舱被构造成在所述风扇叶片和所述风扇轮毂外部的大表面面积上传递所述定子的所述线圈中产生的热量。


4.根据权利要求1所述的马达驱动的推进器，其特征在于，其中，所述定子的所述线圈和所述逆变器功率级与所述机舱的径向向内表...

【专利技术属性】
技术研发人员：纳伦德拉·迪甘伯·乔希，康拉德·韦贝尔，米歇尔·所罗门·伊迪尔希克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US