本發(fā)明涉及電機領(lǐng)域，尤其涉及航空器渦輪發(fā)動機上的電機。本發(fā)明特別適用于由航空器渦輪發(fā)動機的推進軸驅(qū)動旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生電能的電機。本發(fā)明同樣適用于以電動機模式運行的電機。

背景技術(shù)：

1、氣候變化是全球眾多立法機構(gòu)和監(jiān)管機構(gòu)高度關(guān)注的問題。各國已經(jīng)、正在或?qū)⒁扇「鞣N限制碳排放的措施。特別是，一項雄心勃勃的標準既適用于新型航空器，也適用于已在服役的航空器，要求通過實施技術(shù)解決方案使其符合現(xiàn)行法規(guī)。多年來，民用航空一直致力于幫助應(yīng)對氣候變化。

2、技術(shù)研究工作已使航空器的環(huán)境性能得到顯著改善。申請人在設(shè)計和開發(fā)的所有階段都考慮了影響因素，以獲得能耗更低、更環(huán)保的航空元件和產(chǎn)品，其在民用航空中的集成和使用可實現(xiàn)較低的環(huán)境負擔，從而提高航空器的能量效率。

3、因此，申請人持續(xù)致力于通過使用盡可能減少溫室氣體排放的高效開發(fā)和制造方法和工藝來減少航空器對氣候的負面影響，以減少航空器業(yè)務(wù)的環(huán)境足跡。

4、這種持續(xù)研究和開發(fā)工作既涉及新一代航空器發(fā)動機也涉及電能推進技術(shù)的開發(fā)。

5、在現(xiàn)有技術(shù)中，已知將電機安裝在航空器渦輪發(fā)動機的推進軸上，例如風(fēng)扇軸。特別地，電機配置為以發(fā)電機模式運行，以便從推進軸獲取機械能，從而產(chǎn)生電能。電機還配置為以電動機模式運行，以便通過收集例如來自電池的電能來向推進軸提供機械能。

6、參考圖1，示意性地示出了電機101，其包括固定安裝在渦輪發(fā)動機中的定子102和固定在渦輪發(fā)動機的推進軸上的轉(zhuǎn)子103。轉(zhuǎn)子103安裝成使得它可以相對于定子102旋轉(zhuǎn)。在該示例中，轉(zhuǎn)子103相對于電機軸線x按順時針r+旋轉(zhuǎn)。以已知的方式，定子102包括圍繞定子102的外圍分布的功率通道c1-c4，這些功率通道c1-c4與轉(zhuǎn)子103磁性地相互作用。優(yōu)選地，功率通道c1-c4呈定子星形的形式。

7、理論上，在電能生成的期間，每個功率通道c1-c4在轉(zhuǎn)子103上產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子103旋轉(zhuǎn)方向相反的阻力磁力f1-f4。

8、理論上，轉(zhuǎn)子103與電機軸線x保持完全對準。實際上，渦輪發(fā)動機的推進軸在圍繞電機軸線x旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生振動，從而在轉(zhuǎn)子103上產(chǎn)生進動運動。這種進動運動可能導(dǎo)致渦輪發(fā)動機的性能損失，甚至導(dǎo)致渦輪發(fā)動機的過早磨損。參考圖2，示出了轉(zhuǎn)子103在時刻t1、t2、t3之間的進動運動。在這個示例中，進動運動p+是按順時針進行的，但當然也可能是按逆時針進行。

9、為減少進動運動，現(xiàn)有技術(shù)中已知提供阻尼膜(本領(lǐng)域技術(shù)人員將其稱之為“擠壓油膜阻尼器(squeeze?film?damper)”或sfd)。位于轉(zhuǎn)子103和定子102之間的擠壓油膜阻尼器允許通過被動方式對振動進行阻尼，特別是在渦輪發(fā)動機的軸承水平對振動進行阻尼。因此，擠壓油膜阻尼器施加阻尼力，該阻尼力主要取決于以下參數(shù)：轉(zhuǎn)子103的偏心率、轉(zhuǎn)子103的轉(zhuǎn)速、擠壓油膜阻尼器的特性(粘度等)和邊界條件(供油、密封等)。實際上，阻尼膜的尺寸設(shè)計成盡可能有效地對轉(zhuǎn)子103的預(yù)定振動模式實現(xiàn)阻尼。因此，阻尼膜對電機101的運行范圍內(nèi)存在的其他振動模式不是非常有效，這是一種缺陷。

10、本發(fā)明旨在消除這些缺陷中的至少部分缺陷。

11、在摩托車的技術(shù)領(lǐng)域中，專利申請wo03034573a1公開了一種“起動發(fā)電機”類型的三相電機，其中設(shè)有專用于起動的繞組。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明涉及一種電機，尤其是用于航空器渦輪發(fā)動機的電機，其包括：

2、·定子和轉(zhuǎn)子，該定子包括至少三個功率通道，該轉(zhuǎn)子配置為與該功率通道磁性地相互作用，

3、·該電機一方面配置為以發(fā)電機模式運行，以便從該轉(zhuǎn)子收集機械能來產(chǎn)生電能，另一方面配置為以電動機模式運行，以便消耗電能來產(chǎn)生機械能并驅(qū)動該轉(zhuǎn)子，

4、·控制裝置，其配置為根據(jù)控制指令來確定每個功率通道的控制參數(shù)，每個控制參數(shù)限定了功率通道中流動的電流，每個功率通道根據(jù)其控制參數(shù)在該轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生磁力，功率通道施加在該轉(zhuǎn)子上的磁力的組合限定了總磁力，以及

5、·校正裝置，其配置為校正該轉(zhuǎn)子相對于該定子的進動運動，該校正裝置配置為：

6、·確定該轉(zhuǎn)子相對于該定子的進動水平。

7、·根據(jù)設(shè)定點指令和該進動水平確定用于該控制裝置的控制指令，該控制指令配置為產(chǎn)生與該轉(zhuǎn)子的進動運動方向相反的總磁力，以實現(xiàn)對進動運動的阻尼。

8、得益于本發(fā)明，該校正裝置允許修改用于產(chǎn)生機械扭矩或產(chǎn)生電能的功率通道的控制指令，以校正轉(zhuǎn)子的進動運動。這使得無需附加裝置來對轉(zhuǎn)子進行作用，從而減輕了質(zhì)量并降低了總體尺寸要求。此外，這種類型的校正裝置能夠提供動態(tài)阻尼，可應(yīng)對多種類型的振動。因此，該校正裝置的應(yīng)用范圍比只對幾種振動模式有效的擠壓油膜阻尼器更廣。有利的是，可以精確調(diào)節(jié)阻尼強度。阻尼的方式是主動式而非被動式。

9、最后，電機允許在實現(xiàn)阻尼的同時，繼續(xù)執(zhí)行其產(chǎn)生機械扭矩或電能的主要功能，這非常有利。

10、優(yōu)選地，該校正裝置配置為在發(fā)電機模式下的運行期間確定控制指令，該控制指令包括：在給定時刻將電流注入或調(diào)制到僅一個功率通道中，其他功率通道配置為在該給定時刻收集電流。

11、因此，在功率通道中沒有電流流動的情況下，電流被注入功率通道中以實現(xiàn)阻尼。在功率通道中已有電流流動的情況下，功率通道中流動的電流被調(diào)制以實現(xiàn)例如瞬時增加的阻尼效果。

12、這種類型的校正裝置在提供阻尼的同時，繼續(xù)執(zhí)行其產(chǎn)生電能的主要功能。單個功率通道的指令被調(diào)整，效率僅略有降低。

13、優(yōu)選地，該校正裝置配置為確定控制指令，該控制指令包括：將電流相繼地注入或調(diào)制到多個功率通道中，以便隨著時間的推移產(chǎn)生與進動運動方向相反的總旋轉(zhuǎn)磁力。

14、該總旋轉(zhuǎn)磁力可有效地對抗進動運動，同時最大化電機的效率。

15、優(yōu)選地，該校正裝置配置為確定控制指令，該控制指令包括：根據(jù)相對于該轉(zhuǎn)子的進動運動的相位超前注入或調(diào)制電流。相位超前校正允許施加直接與進動運動方向相反的總磁力，從而提供最佳阻尼。

16、更優(yōu)選地，該校正裝置配置為在電動機模式下的運行期間確定控制指令，該控制指令包括：在給定時刻僅在一個功率通道中收集或調(diào)制電流，而其他功率通道配置為在該給定時刻注入電流。一般來說，電動機的運行可以從發(fā)電機的運行中推導(dǎo)而得。在功率通道中已有電流流動的情況下，功率通道中流動的電流被調(diào)制以產(chǎn)生阻尼，例如產(chǎn)生瞬時降低的阻尼。

17、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，定子包括至少一對沿直徑相對布置的功率通道。這允許沿著與該對功率通道的對準軸線正交的軸線上施加磁力?？偞帕Φ姆较蛞虼吮痪_地確定。

18、優(yōu)選地，定子包括至少以90°角度間隔布置的功率通道。這允許磁力被精確地調(diào)整以相對于定子定位轉(zhuǎn)子。這提供了高性能的阻尼。

19、本發(fā)明還涉及一種航空器渦輪發(fā)動機，其包括至少一個推進軸和一個如上描述的電機，該電機的轉(zhuǎn)子剛性地連接至推進軸。航空器渦輪發(fā)動機中的集成是有用的，因為推進軸經(jīng)受許多振動模式的影響。這種類型的電機可以產(chǎn)生機械扭矩/發(fā)電，同時實現(xiàn)對振動的阻尼。

20、優(yōu)選地，該推進軸固定至包括多個風(fēng)扇葉片的風(fēng)扇。該風(fēng)扇安裝在風(fēng)扇機匣中。將電機安裝在風(fēng)扇軸上是有利的，因為進動運動會增加磨損并對航空器乘客造成危險。

21、優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子安裝在該風(fēng)扇葉片的自由端部，定子安裝在該風(fēng)扇機匣上。考慮到施加到風(fēng)扇軸上的彎曲力會放大進動運動，這種集成允許在風(fēng)扇葉片的自由端部處校正顯著的進動運動。這也允許使用多個功率通道實現(xiàn)漸進式的阻尼。

22、本發(fā)明涉及一種用于如前提及的電機的監(jiān)測方法，其中限定有設(shè)定點指令，該方法包括以下步驟：

23、·確定轉(zhuǎn)子相對于定子的進動水平，

24、·根據(jù)該設(shè)定點指令和該進動水平確定控制裝置的控制指令，該控制指令產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子的進動運動方向相反的總磁力，以實現(xiàn)對進動運動的阻尼。

25、優(yōu)選地，只有在推進軸上測得的振動超過預(yù)定閾值時，才執(zhí)行用于確定轉(zhuǎn)子的進動水平的步驟。這允許最大限度地利用電機的主要功能(發(fā)電機或電動機)。

26、優(yōu)選地，該監(jiān)測方法包括以下步驟：

27、·記錄隨時間產(chǎn)生的總磁力

28、·根據(jù)隨時間記錄的總磁力，評估渦輪發(fā)動機的磨損狀態(tài)。

29、有利的是，通過跟蹤所施加的總磁力的演變，評估校正的需要，并因此評估渦輪發(fā)動機的磨損狀態(tài)。如果施加的總磁力變得過大，則必須執(zhí)行渦輪發(fā)動機的維護步驟。