CN106314805A - 改变电机电极的数量以降低噪音 - Google Patents

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Abstract

公开了改变电机电极的数量以降低噪音。描述了一种交流类型的电力推进系统，其包括AC发电机和电耦接到该AC发电机的多个推进器。来自于该多个推进器的第一推进器包括第一电机，其以第一速度驱动该第一推进器的第一风扇。来自于该多个推进器的第二推进器包括第二电机，其以第二速度驱动该第二推进器的第二风扇，该第二速度与该第一速度不同。

Description

改变电机电极的数量以降低噪音
背景技术
一些飞机依靠涡轮电力分布推进(TeDP)系统以用于对绕机身放置的推进器供电，例如，为了提供推力以便控制飞机的移动。每一个推进器可以包括驱动螺旋桨风扇的电机，并且，被用于驱动每一个推进器电机和风扇的电功率由一个或者多个机载的涡轮发电机所生成。
推进器风扇的速度中的微小变化会在不期望的风扇噪音的量上产生巨大的影响，该噪音将会从飞机上表现出来。一些直流(DC)类型的TeDP系统(通过牺牲尺寸和重量)可通过使用可变速度的驱动器以变化的速度驱动推进器风扇以跨更多的频率展宽噪音频谱来减小可感知的峰值声压水平。交流(AC)类型的TeDP系统要求推进器电机的速度与其他的电机和涡轮发电机的速度相同步。因此，尽管比直流类型的TeDP系统更小且更轻，但是典型的交流类型的TeDP系统不能改变推进器风扇的速度以跨多个频率展宽噪音频谱，因此，可能比一些直流类型的TeDP系统显得更大声。
发明内容
在一个示例中，本公开涉及交流电(AC)类型电力推进系统，其包括AC发电机；以及连接到AC发电机的多个推进器，其中：来自于多个推进器的第一推进器包括第一电机，该第一电机以第一速度驱动第一推进器的第一风扇；以及来自于多个推进器的第二推进器，其包括第二电机，该第二电机以不同于第一速度的第二速度驱动第二推进器的第二风扇。
在另一个示例中，本公开涉及一种方法，其包括：由至少一个处理器来选择用于第一推进器的第一风扇的第一旋转频率，该第一推进器由AC类型电力分布系统的交流电(AC)发电机所驱动；选择用于第二推进器的第二风扇的第二旋转频率，该第二推进器也由AC发电机所驱动，该第二旋转频率与该第一旋转频率相差一频率偏差；选择最小极对偏置，以便区分第一推进器的第一电机的极对的第一数量和第二推进器的第二电机的极对的第二数量；基于第一旋转频率和第二旋转频率以及最小极对偏置，确定极对的最小数量；以及，配置第一电机以将最小数量的极对用作第一数量的极对。
在另一个示例中，本公开涉及交流(AC)类型的电力推进系统，其包括：用于为第一推进器的第一风扇选择第一旋转频率的装置，该第一推进器由AC类型的电力推进系统的AC发电机所驱动；用于为第二推进器的第二风扇选择旋转频率的装置，该第二推进器也由该AC发电机所驱动，该第二旋转频率与该第一旋转频率相差一频率偏差；用于选择最小极对偏置的装置，该最小极对偏置用于区分第一推进器的第一电机的极对的第一数量和第二推进器的第二电机的极对的第二数量；用于基于第一旋转频率和第二旋转频率以及最小极对偏置来确定极对的最小数量的装置；以及，用于配置第一电机以使用该最小数量的极对作为第一数量的极对的装置。
一个或者多个示例的细节将在附图和下文的描述中被阐述。本发明的其他特征、目的和优点将会从说明书和附图，以及权利要求书中表现出。
附图说明
图1是根据本公开的一个或者多个方面的示出用于将电功率从交流发电机提供到一个或者多个推进器的示例交流类型涡轮电力分布推进系统的概念图。
图2是示出与图1的示例交流类型的涡轮电力分布推进系统兼容的示例推进器风扇旋转方向概念的概念图。
图3A和3B是示出图1的示例交流类型的涡轮电力分布推进系统的一部分的详细示例的概念图。
图4是根据本公开的一个或者多个方面的示出图1的示例电力推进系统的控制器所执行的示例操作的流程图。
具体实施方式
依靠涡轮电力分布推进(TeDP)系统来对推进器供电的所谓的分布式推进飞行器可以通过以下方式来降低质量并增加效率：使飞行器的空气动力学特征件(例如，机翼、尾翼等)与飞行器的推进功能件(例如，推进器风扇等)紧密地耦合，同时也使飞行器的推进功能件从飞行器的功率生成功能件(例如，燃气涡轮机等)解耦。例如，在一些混合机翼体飞机中，空气动力学特征件与推进功能件经由边界层吸收或偏转滑流设计(例如，通过沿着中心机翼体的后缘放置推进器风扇)耦合。一些传统的、圆柱形机身的飞机通过将推进器风扇放置在后掠机翼的前沿上和/或尾部附近(例如，为了执行针对偏转滑流的机翼鼓风，以便于在尾部处的机身边界层吸收)来使空气动力学功能件与推进器功能件耦合。在任意情况下，通过使推进器功能件(例如，推进器风扇)从功率生成功能件(例如，涡轮发电机的低压[LP]轴)解耦，分布式推进飞机可以包括以空气动力学的方式绕飞机的外侧定位的推进器风扇，并且以大的有效涵道比(bypass ratio)运行。
无论是交流(AC)还是直流(DC)类型的TeDP系统都可以被用于驱动旋转推进器风扇的推进器电机。不管所使用的TeDP系统的类型，在推进器风扇的速度中的微小变化会对不期望的风扇噪音的量有巨大的影响，该噪音通过飞机所表现出。
直流类型的TeDP系统典型地要求重的且大的反相和转换装置以分布DC功率。尽管是重的且大的，依靠DC类型的TeDP系统的飞机可通过改变每一个推进器电机的速度而以改进的压力比运行推进器风扇，该每一个推进器电机独立于其他的电机，也同样独立于涡轮发电机。因此，直流类型的TeDP系统可通过使用可变速度驱动器以变化的速度驱动推进器风扇以跨更多的频率展宽噪音频谱，而能够减小可观察到的峰值声压水平。
DC类型的TeDP系统可使用可变速驱动器以特定速度驱动推进器，该可变速驱动器会带来与功率电子器件相关联的附加的尺寸和重量负担。附加的可变速驱动器可以增加系统的成本和复杂性。另外，这样的解决方案可能不适合于许多的应用，诸如，在飞机中，减小尺寸和重量以提升效率是重要的要求。
AC类型的TeDP系统典型地小于和轻于DC类型的TeDP系统，因为AC类型的TeDP系统可以放弃使用分布DC功率所需的重的且大的反相和转换装置。即使依靠AC类型的TeDP系统的飞机可以排除DC类型TeDP所需要的大量的重的且大的反相和转换装置，但是AC类型的TeDP系统要求推进器电机的速度总是与其他推进器电机的速度同步且与涡轮发电机的速度同步。因此，尽管比DC类型的TeDP系统更小和更轻，典型的AC类型的TeDP系统不能改变推进器风扇的速度以跨多个频率展宽噪音频谱，并且因此，可能比DC类型的TeDP系统显得更大声。
通常，本公开的技术和电路涉及示例AC类型的TeDP系统，其使飞机能够在不要求DC分布或甚至不要求每一个风扇有单独的可变速驱动器的情况下以不同的速度运行推进器电机和推进器风扇。因此，使用示例AC类型的TeDP系统的飞机可以实现尺寸和重量的节约(AC类型的TeDP系统通常比DC类型的TeDP系统具有此优势)，同时也能够减小风扇噪音。
示例AC类型的TeDP系统可以改变推进器电机的电极数，以配置风扇以不同的速度运行。通过以不同的速度运行风扇，与可能强迫以相同速度运行风扇的其他AC类型的TeDP系统相比，示例AC类型的TeDP系统可以扩宽与风扇相关的噪音频谱，并且获得在声压和可感知的噪音水平上的期望减小。示例AC类型的TeDP系统甚至可以在没有大的可变速驱动器的情况下消除、或者至少减小来自于每一个螺旋桨的附加噪音。
图1是根据本公开的一个或者多个方面的示出系统1作为将电功率从AC发电机2提供到一个或多个AC推进器6A-6N(全体地，“推进器6”)的示例AC类型的TeDP系统的概念图。在一个示例中，系统1包括飞机上机载的涡轮电力推进系统的部分或者全部。系统1可以是其他类型的交通工具的一部分，诸如，船舶，或依靠AC类型的TeDP系统来获得其运行需求以便将功率从AC发电机分布到一个或者多个AC推进器的一些其他系统。
系统1包括AC发电器2、推进器6、控制单元12和电总线14。AC发电机2提供AC电功率，系统1经由总线14分布该AC电功率以便驱动推进器6。系统1可以包括附加的转换器、断路器、反相器，以及系统1需要用来将电功率从AC发电机2分布到每一个推进器6的任何其他电子部件或电路。
AC发电机2表示在AC类型的TeDP系统(诸如，系统1)中使用的AC发电机。AC发电机2被配置为输出可变频率的三相AC功率到每一个推进器6。在一些示例中，AC发电机2可以是涡轮发电机。以及，在一些示例中，AC发电机2可以由一个或者多个柴油动力涡轮机、燃气动力涡轮机、核动力涡轮机或者各种其他类型的涡轮机所驱动。
系统1包括控制单元12，为了简洁和明了的目的，该控制单元12被示为通常可操作地被耦接到系统1的所有组件上。换句话说，控制单元12被配置为提供信号和信息到系统1的不同组件中的每一个上，包括AC发电机2和推进器6。例如，控制单元12可以发送信息到AC发电机2和推进器6中的一个或多个，以便配置系统1将AC功率从AC发电机2分布(以及抑制分布)到推进器6。在一些示例中，控制单元12仅可操作地耦接到系统1的一些组件上。
控制单元12可以包括硬件、软件、固件的任何合适的布置，或者它们的任何组合，以便执行本文中属于控制单元12的技术。控制单元12的示例包括任何一个或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGA)，或者任何其他等同的集成的或离散的逻辑电路，以及这些组件的任何组合。当控制单元12包括软件或固件时，控制单元12进一步包括用于存储并执行软件或固件的任何必要的硬件，诸如一个或多个处理器或处理单元。
通常，处理单元可以包括一个或多个微处理器，DSP，ASIC，FPGA或者任何其他同等的集成的或者离散的逻辑电路，以及这些组件的任何组合。尽管未在图1中示出，控制单元12可以包括配置为存储数据的存储器。存储器可以包括任何易失性或非易失性介质，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、非易失性RAM(NVRAM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存等。在一些示例中，存储器可以在控制单元12的外部(例如，可以在容纳控制单元12的封装的外部)。
推进器6是示例推进器装置，其由可变频率的三相AC功率所驱动，该AC功率由AC发电机2提供到系统1。在一些示例中，推进器6的主要角色是提供推力以用于控制主飞机或船舶的移动。
每一个推进器6经由三相功率总线14连接到AC发电机2。每一个推进器6由可变频率的三相AC功率所驱动，该AC功率从AC发电机2提供到功率总线14。在一些示例中，功率总线14可以包括附加的断路器、转换器、反相器以及将AC发电机2电耦接到每一个推进器6所需要的其他装置。
每一个推进器6包括至少一个相应的三相AC电机16A-16N(总体地，“电机16”)和至少一个相应的推进器风扇18A-18N(总体地，“风扇18”)。在一些示例中，推进器6中的一个或多个可以包括多个AC电机16和/或多于一个的推进器风扇18。另外，每一个推进器6可以包括附加的组件，用于与AC发电机2和/或控制单元12通信和/或用于被AC发电机2和/或控制单元12所控制。例如，推进器6A可以包括一个或者多个其他电路的开关，其使控制单元12和/或AC发电机2能够改变推进器6A的电机16A用来旋转风扇18A的绕组的组。
为了减小可能归因于风扇的旋转的可听见的噪音，系统1要求每一个电机16具有不同数量的极对(也被称为“极数”)，从而使得每一个风扇18以不同的速度运行。通过具有跨每一个电机16的不同的极数，并且因此风扇18以稍微不同的速度运行，系统1可以限制或者以其他方式防止归因于风扇18的可听见的噪音频率中的至少一些被附加。以及在一些示例中，电机16的变化的极数甚至可以使系统1能够完全消除可听见的噪音频率中的一些。以此方式，当风扇18被AC类型的TeDP系统(诸如系统1)所驱动时，系统1可以去除或至少减小可听见的噪音的量(该可听见的噪声可被观察到来自风扇18)而不依靠用于每一个推进器6的任何附加的、单独的、时常大的且重的可变速度驱动器。
应该理解的是，在一些示例中，当风扇用作推进器时，为了减小可能由风扇18的旋转引起的可听见的噪音，系统1也可以改变与相邻的风扇18相关联的风扇叶片的数量。以及，在一些示例中，当风扇用作推进器时，为了减小可能由风扇18的旋转引起的可听见的噪音，系统1也可以改变相邻的风扇18上的叶片和/或定子的数量。换句话说，与相邻的风扇相比较，通过改变与每一个风扇18相关联的叶片的数量，系统1可以进一步减小风扇噪音。
假设系统1是AC类型的TeDP系统，AC发电机2和每一个推进器6由相同的电频率(fe)所驱动。每一个风扇18的相应速度(ωF)取决于AC发电机2的速度(ωG)、AC发电机2的极对的数量(pG)，以及驱动该特定风扇的推进器电机16中的对应一个的相应的极对的数量(pM)。换而言之，任何一个推进器风扇18的速度基于AC发电机2的极数与驱动该推进器风扇的对应推进器电机16的相应的极数的比值。如此，AC发电机2与每一个电机16的极数之间的关系在此关系与风扇18的速度有关时导致AC发电机2与每一个电机16之间的表面上“固定的”齿轮比。
例如，下文中的推导使用推进器6A仅作为一个示例来表明风扇18A的速度与AC发电机2的速度之间的关系。应该理解的是，每一个风扇18和推进器6的速度可以与AC发电机2的速度共享一个相似的关系，如下文中相对于推进器6A和AC发电机2描述的关系。
考虑公式1，其提供了AC发电机2的极对数量(pG)、AC发电机2的机械速度(ωG)(用每分钟的转数来表示)与AC发电机2的电频率(用赫兹来表示)(fe)之间的关系。
pGωG＝60fe 公式1
因为风扇18A的风扇速度(ωf)和风扇18A的风扇旋转频率(ff)有关于电机16A的电频率和极对数量(pM)，风扇18A的速度(ωF)和风扇18A的风扇旋转频率(ff)可被确定为有关于电机16A的极对数量(pM)和AC发电机2的极对数量(pG)之间的极对比。如公式2所示，风扇18A的速度(ωF)基于AC发电机2的速度(ωG)、电机16A的极对数量(pM)以及AC发电机2的极对的数量(pG)。
ωF＝ωG(pG/pM) 公式2
因此，因为推进器风扇18的速度(ωf)中的轻微变化会对不期望的风扇噪音的量造成巨大的影响，该噪音从系统1表现出来，并且，为了扩宽风扇18的噪音频谱，系统1可以改变每一个电机16的极数(pM)以更好地展宽与风扇18相关联的噪音频谱并且获得风扇18之间的风扇速度(ωF)的一个或多个优选的组合，这是通过使用单独的推进器6，或者多组推进器6，其对于每一个推进器电机16或者电机16的组具有不同的极对数量(pM)。
为了扩宽系统1的噪声频谱，风扇速度(ωF)与风扇18A和18B的旋转频率(fF)之间的示例微调谐比提供在公式3中。公式3假设在一些示例中，每一个电机16的极对的数量(pM)可以具有足够大的数量以使得任何两个电机16之间的极数(pM)之差至少是整数数量(n)的极对(例如，1、2、4、6或一些其他的整数)，以便于在风扇之间提供小的频率变化。
例如，通过加减两个极对来偏置极对的数量，并且假设风扇18A具有一百赫兹的旋转频率fF18A，系统1将能够通过使电机16A选择具有至少二十个或更多的极对(pM)而在风扇18A与18B之间的旋转频率fF上获得大约十赫兹的频率变化(这里也被称为“频率偏置”)。
在一些示例中，没有两个电机16具有相同的极对数量(pM)。在其他示例中，没有两组电机16具有相同的极对数量(pM)，但是在每一组内的单独电机16可以具有相似的或者相同的极对数量(pM)。系统1可以包括分布在电机16之间的任何充分变化的极对数量(pM)，这导致声音或者噪音水平的期望减小。
因此，本公开中所描述的电路和技术可通过针对每一个推进器电机或推进器电机的组选择具有不同极对的电机以便依照公式1-3所推导的极对比致使对应的推进器风扇(例如，螺旋桨)以稍微不同的速度运行，而使示例AC类型的TeDP系统(诸如系统1)跨噪音频谱展宽由推进器风扇生成的噪音。因此，示例AC类型的TeDP系统不需要针对每一个推进器使用重的且昂贵的单独可变速度驱动器。另外，使用示例AC类型的TeDP系统的飞机(或者其他船舶，等等)可以实现尺寸和重量的节约(AC类型的TeDP系统通常比直流类型的TeDP系统具有此优势)，同时也能减小风扇噪音。示例AC类型的TeDP系统甚至可以消除、或至少减小来自于每一个螺旋桨的附加噪音，而不使用大的可变速度驱动器。
值得注意的是，即使图1被示为具有驱动每一个风扇18的单一AC发电机2，但是在一些示例中，一些飞机包括多个发动机和多个发电机。在一些多发动机的飞机中，不同的推进器可以由不同的发电机和不同的发动机独立地驱动。在这些多发动机示例中，噪音频率频谱的展宽不仅可以通过改变极对的数量来获得，而且可以通过以稍微不同的速度运行每一个发动机以便致使每一个对应的推进器风扇以稍微不同的速度旋转来获得。
本文中所描述的技术和电路假设示例AC类型的TeDP系统是可变速度电力分布系统，其驱动推进器电机。然而，在其他示例中，本文中描述的一些方法和电路可以适用于不同类型的推进系统(例如，机械分布理念)，在这些系统中，发电机与电机之间的齿轮比是固定的。
在一些示例中，在运行的同时，可改变与推进器电机和发电机相关联的极数(例如，通过切换绕组)。在飞行中以此方式切换绕组可通过在运行期间改变齿轮比和极对的比率而使飞机能够改变飞行中的可听见的声音特征。
图2示出与图1的AC类型TeDP系统兼容的示例推进器风扇旋转方向概念20A-20C的概念图。下面在图1的系统1的范围内描述图2。
图2的目的是示出，改变在多个推进器电机之间的极对数量以展宽与推进器电机相关联的噪音频率频谱的理念适用于多种各种风扇旋转概念。例如，所描述的技术适用于可变涡轮速度概念，其用于推进控制和可变桨距风扇控制。
关于在AC类型的TeDP系统(诸如，系统1)中的可变速控制，风扇频率通常与节流命令相称地变化。以及，关于在AC类型的TeDP系统(诸如，系统1)中的可变风扇桨距概念，通过涡轮发电机控制可将风扇频率保持恒定。然而，在两者情况下，风扇频率比将根据风扇保持相同。
推进器风扇旋转方向概念20A-20C示出了，不是所有的风扇都需要以不同的速度运行，事实上，风扇的集合可以被分组并且以相似的速度运行。例如，概念20A示出“全都一个方向”的旋转方向概念，其中，每一个风扇在相同的方向上旋转。在这个示例中，存在十六个风扇或螺旋桨，并且每一个在相同的方向上移动。然而，即使存在十六个风扇，十六个风扇仅以八个不同的速度移动。每一个风扇与另一个风扇配对，并且八个风扇对全部在相同的方向上移动，但是速度不同于其他风扇对的速度。
概念20B示出“每个机翼反向旋转”旋转方向概念，其中，在左边机翼上的每一个风扇在相同的方向上旋转，并且在右边机翼上的每一个风扇在相反的方向上旋转。然而，同样，即使存在十六个风扇，十六个风扇仅以八个不同的速度移动。在右边机翼上的每一个风扇与在左边机翼上的在相反方向上移动的另一个风扇配对。八个风扇对全部以与其他风扇对不同的速度移动。
概念20C示出“交替的旋转方向”旋转方向概念，其中，风扇依次从左到右在两个方向中的一个上旋转之间交替。然而，同样，即使存在十六个风扇，十六个风扇仅以八个不同的速度移动。每个风扇对包括两个风扇，这两个风扇在相反的方向上但以相同的速度移动。八个风扇对全部以与其他风扇对不同的速度移动。
图3A和图3B是分别示出系统300A和系统300B作为图1中的系统1的一部分的附加示例的概念图。下面在图1的范围内描述图3A和3B。仅一个电机316被示出在图3A和图3B中每一个中；系统300A和300B中的电机316的数量取决于飞机的尺寸和配置。
图3A和图3B分别示出系统300A和系统300B作为根据所描述的电路和技术的示例AC类型的TeDP系统的示例部分。系统300A包括机械地耦接到激励器312和AC发电机302A的涡轮机310。系统300A进一步包括推进器306，其包括电机316和风扇318，该推进器306经由总线314电耦接至AC发电机302A。系统300B包括机械地耦接到AC发电机302B和推进器306的涡轮机310，推进器306包括电机316和风扇318，该推进器306经由总线314电耦接到AC发电机302B。在系统300A和300B的每一个中，电机316机械地耦接到风扇318。
涡轮机310产生机械能，使系统300A和300B的每一个中的轴304旋转。涡轮机310的示例包括燃气动力涡轮机、风力动力涡轮机、水电动力涡轮机、氢气动力涡轮机、核动力涡轮机、柴油动力涡轮机、汽油动力涡轮机，以及提供足够的机械能来旋转驱动AC发电机的轴以产生电能的任何其他类型的涡轮机。
推进器306表示任意类型的电力驱动的推进器，其包括电机和风扇，诸如电机316和风扇318。在系统300A中，推进器风扇318的速度(ωF)取决于AC发电机302A的极数与电机316的极数的比率。相似地，在系统300B中，推进器风扇318的速度(ωF)取决于AC发电机302B的极数与电机316的极数的比率。
系统300A和300B的控制单元312可以发送和接收信息，该信息用于控制轴304旋转的速度、总线314处的电流和电压电平，和/或风扇318旋转的速度。在一些示例中，控制单元312能控制推进器306的电机316用来将总线314处的电能转换为机械能以便旋转风扇318的极对的数量。换句话说，控制单元312可以发送信号或指令，该信号或指令配置电机316按照特定的极对数量运行。
AC发电机302A是直接耦接的、绕线磁极式发电机(wound field generator)，以用于提供恒定电压的、可变频率的三相AC功率。当转子322A旋转时，转子322A的电绕组变为磁化并产生磁场，此磁场诱发从定子324A出来的电流。AC发电机302A从激励器312吸取电能以对转子322A供电。从激励器312接收的电能越多(例如，较高的电流)，转子322A所生成的磁场越大，并且AC发电机302A在总线314上产生的电压越大。
在运行中，考虑图3A中的示例，控制单元312可以发送信号到涡轮机310，致使涡轮机310产生旋转轴304的机械能。轴的旋转使AC发电机302A的转子322A旋转。AC发电机302A的转子322A的旋转可以导致AC发电机302A产生电能(例如，作为三相AC电流)，此电能在总线314处离开定子324。电机316的定子344可以从总线314接收由AC发电机302A所产生的电能。电机316经由总线314接收的电能可以引起定子344产生磁场，此磁场引起脱离运行的(out runner)永磁铁(PM)机器346旋转。PM机器346的旋转可以产生使风扇318旋转的机械能。
如上文中表示的，激励器312基于轴304的旋转产生电能使转子322A的绕组磁化。然后，激励器312的输出控制转子322A的磁场以产生由AC发电机302A输出的恒定电压。控制单元312可通过改变激励器312的励磁电流来控制激励器312的输出。例如，控制单元312可以包括电压调整电路或者执行电压调整技术以管理激励器312的输出，该输出进而管理由AC发电机302A所产生的电压。由控制单元312的电压调整电路和/或由控制单元312所执行的电压调整技术来管理在总线314处的分布电压，并且，在总线314处的电能的AC频率有关于轴304的速度。
与AC发电机302A相比，AC发电机302B是直接耦接的永磁发电机，该永磁发电机配置为提供可变电压、可变频率的三相AC功率。当转子326基于轴304的旋转而旋转时，由转子326的永磁铁产生的磁场旋转，从而诱导在定子324B处的电流。定子324B输出电流作为三相AC功率，然后，该AC功率经由总线314分布到电机316。电机316的定子344可以从总线314接收由AC发电机302B所产生的电能，并且电机316经由总线314接收的电能可以引起定子344产生磁场，此磁场导致PM机器346旋转。PM机器346的旋转可以产生旋转风扇318的机械能。
与AC发电机302A相似，由AC发电机302B在总线314处提供的电能的AC频率有关于轴304的速度。然而，因为AC发电机302B能提供可变电压，系统300B和/或控制单元312可能需要对AC发电机302B的速度与电机316的速度执行密切监测和匹配。例如，控制单元312可以从AC发电机302B接收信息，该信息指示PM转子326的速度，并且利用该信息控制在总线314处的期望电压，进而控制PM机器346的期望速度。
在任何情况下，无论是永磁发电机(诸如AC发电机302B)还是绕线磁极式发电机(诸如AC发电机302A)被用于对电机316供电，可以以两种方式中的至少一种改变风扇318的速度。在一些示例中，控制单元312可以执行与发动机控制器类似的操作并且控制轴304的速度。在其他示例中，控制单元312可以改变电机316与AC发电机302A、302B之间的极比。改变极比，可能要求控制单元312重新配置AC发电机302A和302B，和/或推进器306与电机316的定子和转子绕组(如果有的话)，从而改变极对的数目。例如，如由Ellis Chong所著的美国公开2012/0286516 A1中所描述的一样，一些发电机是具有可选择的磁场绕组的可变速发电机，其提供选择多种极配置的能力，其可以被用于改变极对的数目。
在本文中所描述的技术和电路假设示例AC类型的TeDP系统(诸如，系统1300A和/或300B)是驱动推进器电机的可变速度电力分布系统。然而，在其他示例中，本文中描述的至少一些技术和电路可以适用于不同类型的推进系统(例如，机械分布概念)，在这些系统中，发电机与电机之间的齿轮比是固定的。
在一些示例中，可以在运行的同时改变与推进器电机316和发电机302A和302B相关联的极数(例如，通过切换绕组)。例如，控制单元312可以发送信号或者命令，该信号和命令引起电机316和其他与电机316相关联的推进器电机切换绕组，并且因此，改变它们之间的极对比。通过以此方式在飞行时切换绕组，控制单元312可以使飞机能够在运行期间通过改变电机与发电机之间的齿轮比以及电机之间的极对比来改变其在飞行中的可听见的声音特征。
图4是根据本公开的一个或者多个方面的示出图1中的系统1的控制单元12所执行的示例操作400-450的流程图。下文在图1中的系统1的范围内描述图4。图4中的操作是设定在控制单元12的环境下，该控制单元12能够配置AC发电机2和推进器16的相应极数以使得风扇18以相应的旋转频率和速度旋转，跨更宽的噪声频谱展宽在风扇18旋转时由风扇18所生成的噪声，或者甚至在一些示例中，能够消除风扇18的噪音中的一些，或至少防止来自于风扇18的噪音被附加。
在运行中，系统1的控制单元12可以选择用于第一推进器的第一风扇的第一旋转频率，该第一推进器被AC类型的电力推进系统的交流(AC)发电机所驱动(400)。例如，控制单元12可以选择风扇18A具有一百赫兹的基础旋转频率fF18A。
系统1的控制单元12可以选择用于第二推进器的第二风扇的第二旋转频率，该第二推进器也由AC发电机所驱动，第二旋转频率与第一旋转频率相差一频率偏差(410)。例如，控制单元12可能想要提供跨宽的噪音频谱的充分覆盖，控制单元12可以通过大约十赫兹的频率偏差或频率偏置来分开风扇18的旋转频率。因此，控制单元12可以选择风扇18B(该风扇紧邻风扇18A并且在其任一侧上)以使其具有一百一十赫兹的旋转频率fF18B。
控制单元12可以选择最小极对偏置，用于区分第一推进器的第一电机的极对的第一数量和第二推进器的第二电机的极对的第二数量(420)。例如，为了确保控制单元12提供风扇18之间的小频率变化(例如，十赫兹)，控制单元12可以选择最小极对偏置的两个极对。在其他示例中，控制单元12可以选择较大的极对偏置(例如，超过两个极对)或者较小的极对偏置(例如，一个极对)。
控制单元12可以基于第一旋转频率和第二旋转频率以及最小极对偏置来确定极对的最小数量(430)。例如，使用公式3，控制单元12可以计算电机16A所需要的极对的最小数量以便使电机16A和电机16B分别以一百赫兹和一百一十赫兹运行风扇18A和18B。基于公式3，控制单元12可以确定电机16A在驱动风扇18A时必须使用最少20个极对。
控制单元12可以配置第一电机使用最小数量的极对作为第一数量的极对(440)。例如，控制单元12可以发送信号或者控制命令到电机16A，其使电机16A所需要的电机16A的特定绕组能够利用20个极对来运行。
控制单元12可以配置第二电机使用最小数量的极对加或减最小极对偏置作为第二数量的极对(450)。例如，控制单元12可以发送附加的信号或控制指令到电机16B，其使电机16B所需要的电机16B的特定绕组能够利用22或18个极对来运行。
根据由此配置的电机16A和16B，控制单元12也可以配置其他电机16以不同的速度运行。例如，控制单元12可以配置驱动第三风扇的第三推进器的第三电机使用第一数量的极对。例如，不是所有的电机16需要以不同的旋转频率运行。控制单元12可以发送一个或者多个信号或者控制指令到电机16C，以配置电机16C也使用20个极对运行，如此，导致风扇18C以100赫兹的旋转频率旋转。在一些示例中，控制单元12可以配置两个电机16使用相同数量的极对、但是在相反的方向上运行其相应的风扇18。换而言之，当第一和第三电机被配置为使用相同数量的极对运行时，控制单元12可以配置第一电机在第一方向上旋转第一风扇并且配置第三电机在第二方向上旋转第三风扇，该第二方向与该第一方向相反。例如，在配置电机16C类似于电机16A使用20个极对运行之后，控制单元12可以发动附加的控制信号到电机16A和16C以引起风扇18A和18C在相反的方向上旋转。
在一些示例中，基于AC发电机的转子速度以及AC发电机的发电机极对的数量与极对的第一数量之间的比，控制单元12可以确定用于第一风扇的第一旋转频率。例如，利用公式2，控制单元12可以从AC发电机2接收信息，该信息指示AC发电机2旋转的速度(ωG)。为了计算风扇18A的速度(ωF)，控制单元12可以确定AC发电机2的极对数量(pG)和电机16A的极对数量(pM)，以确定风扇18A将要被旋转的速度(ωF)。利用所计算的风扇18A的速度(ωF)，控制单元12可以进一步地计算风扇18A的旋转频率(fF)(例如，基于公式1的原理)。
在一个或多个示例中，所述的操作可以以硬件、软件、固件或者它们的任意组合来实现。如果以软件实现，这些操作可以作为一个或多个指令或代码在计算机可读介质上存储或传输，并且由基于硬件的处理单元执行。计算机可读介质可以包括计算机可读存储介质，其对应于诸如数据存储介质的有形介质，或通信介质，包括有助于计算机程序从一个地方转移到另一个地方的任何介质，例如，根据通信协议。以此方式，计算机可读介质通常地可对应于(1)非暂态的有形的计算机可读取存储介质，或者(2)通信介质，诸如信号或载波。数据存储介质可以是任何可用的介质，其能被一个或多个计算机或者一个或多个处理器访问以取得用于实现本公开中描述的技术的指令、代码和/或数据结构。计算机程序产品可以包括计算机可读的介质。
借助举例而非限制，这样的计算机可读的存储介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他的光盘存储器，磁盘存储，或其他的磁性存储装置，闪存，或能被用于存储以指令或者数据结构的形式的期望的程序代码并且能被计算机访问的任何其他介质。并且，任何连接被适当地称为计算机可读取介质。例如，如果利用同轴电缆、光缆、双绞线、数字用户线路(DSL)，或者无线技术(诸如，红外线、无线电和微波)从网页、服务器或者其他远程源传输指令，那么在介质的定义中包括同轴电缆、光缆、双绞线、数字用户线路(DSL)，或者无线技术(诸如，红外线、无线电和微波)。然而，应该理解的是，计算机可读取存储介质和数据存储介质不包括连接、载波、信号或其他暂态介质，但是相反地涉及非暂态的有形的存储介质。如同在这里所使用的磁盘和光盘包括紧凑盘(CD)，激光盘、光盘、数字多功能盘(DVD)，软盘和蓝光盘，其中，磁盘通常地磁性地再现数据，同时磁盘利用激光再现光学数据。上述的组合也可以被包括在计算机可读取介质的范围内。
指令可以由一个或者多个处理器执行，诸如一个或多个DSP，通用的微处理器，ASIC，FPGA或者其他同等的集成的或分离的逻辑电路。另外，在本文中使用的术语“处理器”可以指代任意一个前述的结构或者适用于实现本文中描述的方法的任何其他的结构。另外，在一些方面，本文中描述的功能可以被提供在专用的硬件和/或软件模块中。而且，在一个或多个电路或逻辑元件中，能够完全地执行此技术。
本文中的技术可以在各种各样的装置或仪器中实现，该装置或仪器包括处理器，集成电路(IC)或者一组集成电路(例如，芯片组)。在本文中描述多种组件、模块或者单元以强调装置的功能方面，该装置被设置为执行本文的技术，但是没有必要由不同的硬件单元实现。当然，如上所述，多种单元可以被组合在硬件单元中或由内部运行硬件设备的集合所提供，其包括上述的一个或者多个处理器与合适的软件和/或固件相结合。
描述了多种示例。这些以及其他的示例在所附的权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种交流(AC)类型的电力推进系统，其包括：
AC发电机；以及
电耦接到所述AC发电机上的多个推进器，其中：
来自于所述多个推进器的第一推进器包括第一电机，所述第一电机以第一速度驱动所述第一推进器的第一风扇；以及
来自于所述多个推进器的第二推进器包括第二电机，所述第二电机以第二速度驱动所述第二推进器的第二风扇，所述第二速度不同于所述第一速度。
2.根据权利要求1所述的AC类型的电力推进系统，其中：
所述第一电机具有第一数量的电机极对，并且所述第二电机具有第二数量的电机极对，电机极对的所述第二数量与电机极对的所述第一数量不同。
3.根据权利要求2所述的AC类型的电力推进系统，其中，所述第一数量的电机极对与所述第二数量的电机极对相差至少两个极对。
4.根据权利要求2至3中任意一项所述的AC类型的电力推进系统，其中，所述第一速度基于所述第二速度以及电机极对的所述第一数量与电机极对的所述第二数量之间的比。
5.根据权利要求2至4中任意一项所述的AC类型的电力推进系统，其中，电机极对的所述第一数量大于或者等于极对的最小数量，极对的所述最小数量基于极对的所述第二数量以及所述第一风扇的第一旋转频率与所述第二风扇的第二旋转频率之间的比。
6.根据权利要求2至5中任意一项所述的AC类型的电力推进系统，其中：
所述AC发电机包括一数量的发电机极对和以发电机速度旋转的转子；
所述第一速度基于所述发电机速度以及所述发电机极对的数量与极对的所述第一数量之间的第一比；以及
所述第二速度基于所述发电机速度以及所述发电机极对的数量与极对的所述第二数量之间的第二比。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的AC类型的电力推进系统，其中：
所述第一电机在第一方向上驱动所述第一推进器的第一风扇；以及
所述第二电机在第二方向上驱动所述第二推进器的第二风扇，所述第二方向与所述第一方向相反。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的AC类型的电力推进系统，其中，来自于所述多个推进器的第三推进器包括第三电机，所述第三电机以所述第一速度驱动所述第三推进器的第三风扇。
9.根据权利要求8所述的AC类型的电力推进系统，其中：
所述第一电机在第一方向上驱动所述第一推进器的第一风扇；以及
所述第三电机在所述第一方向上驱动所述第三推进器的第三风扇。
10.根据权利要求8所述的AC类型的电力推进系统，其中：
所述第一电机在第一方向上驱动所述第一推进器的第一风扇；以及
所述第三电机在第二方向上驱动所述第三推进器的第三风扇，所述第二方向与所述第一方向相反。
11.一种方法，包括：
由至少一个处理器，选择用于第一推进器的第一风扇的第一旋转频率，所述第一推进器由AC类型的电力分布系统的交流(AC)发电机所驱动；
选择用于第二推进器的第二风扇的第二旋转频率，所述第二推进器也由所述AC发电机所驱动，所述第二旋转频率与所述第一旋转频率相差一频率偏差；
选择最小极对偏置，用于区分所述第一推进器的第一电机的极对的第一数量和所述第二推进器的第二电机的极对的第二数量；
基于所述第一旋转频率和所述第二旋转频率以及所述最小极对偏置来确定极对的最小数量；以及
配置所述第一电机使用所述最小数量的极对作为所述第一数量的极对。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
配置所述第二电机使用所述最小数量的极对加或减所述最小极对偏置作为所述第二数量的极对。
13.根据权利要求11至12中任意一项所述的方法，进一步包括：
配置驱动第三风扇的第三推进器的第三电机使用所述第一数量的极对。
14.根据权利要求13所述的方法，其中：
配置所述第一电机包括配置所述第一电机使所述第一风扇在第一方向上旋转；以及
配置所述第三电机包括配置所述第三电机使所述第三风扇在第二方向上旋转，所述第二方向与所述第一方向相反。
15.根据权利要求11至14中任意一项所述的方法，进一步包括：
基于AC发电机的转子速度以及所述AC发电机的发电机极对的数量与极对的所述第一数量之间的比，确定用于所述第一风扇的第一旋转频率。
16.一种交流电(AC)类型的电力推进系统，其包括：
用于选择用于第一推进器的第一风扇的第一旋转频率的装置，所述第一推进器由所述AC类型的电力推进系统的AC发电机所驱动；
用于选择用于第二推进器的第二风扇的第二旋转频率的装置，所述第二推进器也由所述AC发电机所驱动，所述第二旋转频率与所述第一旋转频率相差一频率偏差；
用于选择最小极对偏置的装置，所述最小极对偏置用于区分所述第一推进器的第一电机的极对的第一数量和所述第二推进器的第二电机的极对的第二数量；
用于基于所述第一旋转频率和所述第二旋转频率以及所述最小极对偏置来确定极对的最小数量的装置；以及
用于配置所述第一电机使用所述最小数量的极对作为所述第一数量的极对。
17.根据权利要求16所述的AC类型的电力推进系统，进一步包括：
用于配置所述第二电机使用所述最小数量的极对加或减所述最小极对偏置作为所述第二数量的极对的装置。
18.根据权利要求16至17中任意一项所述的AC类型的电力推进系统，进一步包括：
用于配置驱动第三风扇的第三推进器的第三电机使用所述第一数量的极对的装置。
19.根据权利要求18所述的AC类型的电力推进系统，其中：
用于配置所述第一电机的装置包括配置所述第一电机使所述第一风扇在第一方向上旋转；以及
用于配置所述第三电机的装置包括胚子所述第三电机使所述第三风扇在第二方向上旋转，所述第二方向与所述第一方向相反。
20.根据权利要求16至19中任意一项所述的AC类型的电力推进系统，进一步包括：
用于基于所述AC发电机的转子速度以及所述AC发电机的发电机极对的数量与极对的所述第一数量之间的比来确定用于所述第一风扇的第一旋转频率的装置。
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