CN109386442A - 用于连续动作转动电动机的协同形状记忆合金扭力管 - Google Patents

用于连续动作转动电动机的协同形状记忆合金扭力管 Download PDF

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Abstract

本发明的名称为用于连续动作转动电动机的协同形状记忆合金扭力管。包括两种形状记忆合金(SMA)扭力管致动器、棘轮机构和传动装置的发动机转动“时钟工作”电动机。传动装置使SMA扭力管致动器与共用齿轮连通，该共用齿轮向轴施加扭矩，以便在加热一个扭力管和施加扭矩时，另一个扭力管被松弛(使用冷却机构)。棘轮阻止松弛的扭力管以不正确的方向施加扭矩。

Description

用于连续动作转动电动机的协同形状记忆合金扭力管
技术领域
本公开内容涉及用于转动飞行器燃气轮机发动机的系统。
背景技术
图1A图解了飞行器发动机138，其包括风扇100、低压(LP)压缩机102、风扇壳体104、发动机外壳106、高压(HP)压缩机108、HP涡轮机110、LP涡轮机112、以及连接LP压缩机102和LP涡轮机112的LP轴114。在地面上关闭发动机后，发动机内核中的残余热空气116上升118并被发动机外壳106截留。当热空气上升118时，HP压缩机(发动机的转子)108的转子轴122的上部部分120变得比转子轴122的下部部分124更加热并引起发动机转子轴122的不均匀冷却和热形变(即，转子弯曲，其中转子轴122的上部部分120变得比下部部分124更长)。在发动机重新启动后(如，在燃烧器126中燃料点火之前)，即使微小部分的转子轴弯曲也能导致HP压缩机(发动机的转子)108摩擦发动机的外壳106。摩擦引起振动(表现为飞行器舱内令人不安的噪音)或者甚至飞行器的损坏(如，发动机损坏，发动机外壳衬里(lining)的损坏，环境控制系统使用的空气预冷器的损坏或其他附件的损坏)。还图解了转子轴122的纵轴128、连接齿轮箱132至转子轴122的变速器130、以及在操作期间输入发动机内的空气134。图1B图解了在飞行器136上，发动机138被容纳在发动机短舱(nacelle)140中。发动机短舱140还可以截留上升的118热空气116，其引起温度梯度T。
减轻这些问题的一种方法是构造具有较宽的冷构造间隙(cold buildclearance)(“打开”间隙)的发动机，以便压缩机转子轴122能够弯曲而不会使叶片在发动机外壳106上摩擦。然而，更先进的发动机设计优选在发动机外壳和压缩机转子之间更少的“空隙”(紧凑的“冷构造间隙”)，以减少空气泄漏并改善单位推力燃料消耗量(thrustspecific fuel consumption)(TSFC)。因此，降低燃料消耗量的最重要的需求使得较宽的冷构造间隙不太期望的。实际上，当实施更紧凑的冷构造间隙时，发动机摩擦引起的问题将变得更加严重。
可以想象，发动机架构可以增加转子加强排布或承载排布，以减少物理上可能的转子轴弯曲的量。然而，这些架构变化会增加发动机的重量和制造成本。
减轻转子轴弯曲的其他方法包括使轴旋转(1)以便使轴均匀地冷却，返回至热平衡，并且矫直，和/或(2)以便离心力使弯曲矫直。在启动发动机之后(但在以高RPM运行发动机之前)通过以相对低的每分钟转数(RPM)电动驱动发动机和/或(2)当发动机关闭时使用发动机转动电动机(ETM)转动转子轴来实现轴旋转(1)。
然而，用于向ETM或发动机提供电力以便使弯曲矫直的传统方法可能是有问题的。一些较小的飞行器，例如波音737飞机，飞到远方机场，在那里设施电力不可用于为ETM或发动机供电。此外，飞行器上的辅助供电单元(APU)电源并不总是可用于为发动机或ETM供电，因为一些机场由于排放和噪声考虑在闸门(gate)处限制APU使用，并且当飞行器在闸门之间被牵引时它们没有被供电。另外，飞机可能与非功能性APU一起操作，或者ETM或发动机的供电可能引起不期望的APU磨损(扩展的电动驱动延长了APU暴露于主发动机启动(MES)模式，降低了APU寿命)。最后，由于与发动机环境(极热、极冷和高振动)相关的高故障率和可燃性考虑，使用锂离子和镍镉电池为ETM供电是有问题的。
而且，在出发之前不久旋转轴引起出发延迟，特别是如果减少的发动机间隙需要以低速转动转子。这些延迟不仅使乘客不便，而且还增加了与增加的等待时间和停泊费相关的成本。
那么，需要的是减轻转子轴弯曲的更有效的方法，其简化地面后勤。本公开内容满足了该需要。
发明内容
本公开内容描述了一种电动机，其包括协同连接的扭力管，每个扭力管由形状记忆合金(SMA)制成。当扭力管响应于加热顺序地改变形状时，协同连接的扭力管生成连续的扭矩输出。
SMA组合物的实例包括但不限于镍和钛(NiTi)、镍(Ni)、钛(Ti)和铪(Hf)，或进一步包括选自以下至少一种金属的NiTi：铜(Cu)、铁(Fe)、铂(Pt)和钯(Pd)。NiTiHf中的Hf含量的实例包括但不限于10％-30％范围内的Hf含量。其他SMA实例包括但不限于锌、铜、金和铁的合金，如铁基SMA(诸如Fe-Mn-Si)和铜基SMA(诸如Cu-Zn-Al、Cu-Al-Ni)。
控制器激活加热器以顺序地加热扭力管。在各种实例中，协同连接的扭力管包括连接至传动装置(gearing)的一对扭力管，其中传动装置顺序地从每个扭力管传递扭矩，以产生连续的扭矩输出。传动装置交替地将来自扭力管中的一个的扭矩传递到输出轴，此时扭力管中的另一个正在冷却。来自每个扭力管的扭矩以相同方向转动输出轴。
在一个或多个实例中，每个扭力管响应于将SMA转变为奥氏体相的加热解开扭曲(untwist)以生成扭矩。在一个实例中，加热器包括围绕每个扭力管的一个端部的导线的线圈，以便当电流(I)穿过导线时通过感应提供加热。在提供扭矩之后，扭力管随后响应于来自冷却系统的冷却而扭曲，该冷却系统将SMA转变成马氏体相。
本文描述的说明性实施方式使用连接至每个扭矩管的端部的棘轮机构(ratcheting mechanism)，以便每个扭力管响应于加热以第一方向连续地解开扭曲。
在一个或多个实施方式中，训练每个扭力管以输出能够转动燃气轮机发动机中的转子轴的扭矩。如本文所描述的，包围转子轴的外壳中的截留空气产生垂直于转子轴的纵轴的温度梯度。然而，当协同扭力管连接至转子轴时，由扭力管生成的扭矩能够使转子轴围绕纵轴转动，以减少或防止转子轴在温度梯度中的热弯曲。在各种实例中，包括扭力管的电动机被附接至飞行器发动机齿轮箱。
附图说明
现在参考附图，其中贯穿全文相同的附图标记表示对应的部件：
图1A是燃气轮机发动机的示意性图解。
图1B图解了安装在飞行器上的发动机短舱中的燃气轮机发动机。
图2图解了包括一对扭力管的电动机，每个扭力管包括SMA。
图3A-3E图解了形状记忆效应。
图4A-4C图解了其中包括一对扭力管的电动机被连接至加热器的实施方式。
图4D图解了图2和图4A-4C中用于将扭力管接合和脱离输出轴的楔块离合器。
图4E图解了包括棘轮和棘爪的棘轮机构，其与图2和图4A-4D中图解的扭力管一起使用。
图5图解了其中包括扭力管的电动机被附接至飞行器发动机齿轮箱的实施方式。
图6图解了其中燃气轮机发动机(138)可驱动地被连接至包括扭力管的电动机的实施方式。
图7-9图解了显示一种或多种SMA电动机实施方式的特性的实验结果(其中在图9中，不同的曲线表示在不同负载下获取的数据(所以在每个SMA元件中应力不同并且增加负载会使SMA元件偏置并改变奥氏体(热的)和马氏体(冷的)形状之间的Δ，如y轴作为温度的函数改变可见的)。
图10图解了制造SMA致动的电动机的方法。
图11图解了激活SMA电动机的示例性硬件环境。
具体实施方式
在以下描述中，参考构成其一部分的附图，并且其通过若干实施方式的图解的方式显示。应当理解，在不脱离本公开内容的范围的情况下，可以利用其他实施方式并且可以做出结构改变。
技术描述
实例设备
图2图解了包括协同连接的扭力管(202a)、(202b)的电动机(200)，每个扭力管包括形状记忆合金(204)。协同连接的扭力管(202a)、(202b)包括连接至传动装置(206)的一对扭力管(202a、202b)。传动装置(206a)包括楔块齿轮(sprag gear)(206a)，每个楔块齿轮包括连接至齿轮(206c)的楔块离合器(206b)，和接合齿轮(206c)的输出/共用齿轮(206d)。传动装置(206)顺序地传递来自每个扭力管(202a、202b)的扭矩(208a)、(208b)，以生成扭矩输出(208c)，和以便来自扭力管(202a、202b)中的每个的扭矩(208a)、(208b)处于相同的方向(210)。棘轮机构(212)连接至扭力管(202a、202b)中的每个的端部(214)，从而控制扭力管(202a)、(202b)的运动。
在一个或多个实施方式中，当扭力管(202a)、(202b)响应于加热(218)顺序地改变形状(216)时，协同连接的扭力管(202a)、(202b)生成连续的(如，没有时间中断)扭矩输出(208c)，并且扭矩输出(208c)从包括由一个扭力管(202a)提供的扭矩(208a)过渡为包括由另一个扭力管(202b)提供的扭矩(208b)。传动装置(206)将扭矩输出(208c)传递至连接到传动装置(206)的输出轴(220)。
图3A、3B和3C图解了由SMA制造并具有长度L(如，在5-50英寸的范围内)、内径(ID)(如，在0.1-2英寸的范围内)和外径(OD)(如，在0.1-2英寸的范围内)的扭力管(202a)、(202b)。虚线(300)引导视线，指示了扭力管(202a)、(202b)如何通过响应于将SMA转变为奥氏体相(306)的加热(218)解开扭曲(302)(图3C)或通过响应于将SMA转变成马氏体相(308)的冷却(312)扭曲(304)(图3B)而改变其形状(216)。
图3D图解了形状记忆效应被热激活，SMA在第一温度(Mf)下具有马氏体相(308)(以低模量形变为特征)和在第二温度Af下具有奥氏体相(306)(以高模量形变为特征)。图3D进一步图解了马氏体相(308)中的较低模量形变的特征在于在马氏体相(308)中比在奥氏体相(306)中使SMA重量(W)变形更大的量(SMA弹簧322被工程化以当被加热经历奥氏体转变时膨胀)。
图3E图解了在一些实施方式中，热激活使在负载下产生形状改变(216)的微观结构相变(即，冷却(312)将SMA冷却为孪晶马氏体相(320)；当SMA被连接至负载时，SMA转变为其去孪晶马氏体相(308)，其产生大的运动改变。
图4A-4C图解了电动机(400)的实际实施，该电动机(400)包括连接至扭力管(202a)、(202b)的加热器(402)。加热器(402)包括围绕扭力管(202a、202b)中的每个的一个端部(408)的导线(406)的线圈(404)，以便在电流(I)穿过导线(406)时通过感应提供加热(218)。然而，也可以使用本领域已知的其他加热系统(如废热收集系统)。被动空气冷却(410)为扭力管(202a、202b)中的每个提供冷却(312)，如本文所述。连接至扭力管(202a、202b)中的每个的端部(214)的棘轮机构(212)允许扭力管(202)响应于加热(218)以第一方向(210)连续地解开扭曲(302)。
图4D图解了连接至扭力管(202a)、(202b)中的每个的楔块离合器(206b)。楔块离合器(206b)中的每个包括外部构件(412)、内部构件(414)、楔块(416)和保持架(cage)(418)。外部构件(412)附接至齿轮(206c)，以便与齿轮(206c)一起旋转。附接内部构件(414)以与扭力管(202a)、(202b)一起旋转。当扭力管(202a)、(202b)响应于加热(218)生成扭矩(208a)以便以第一方向(210)旋转时，内部构件(414)的旋转使楔块(416)接合外部构件(412)，以便将扭矩(208a)传递至齿轮(206c)。齿轮(206c)接合输出齿轮(206d)，以便将扭矩(208a)传递至连接到输出齿轮(206d)的输出轴(220)。当扭力管(202a)正在冷却(312)并且以与第一方向(210)相反的第二方向(312)旋转时，内部构件(414)旋转，以便楔块(416)不接合外部构件(412)。因此，来自扭力管(202a)、(202b)的任何扭矩都不会被传递至输出轴(220)、(420)，并且楔块齿轮(206a)允许仅以一个方向传送扭矩。
图4E图解了棘轮机构(212)包括可操作地连接至棘爪(424)的棘轮(422)。棘轮(422)被附接至扭力管(202a)。棘爪(424)被附接至固定到包含扭力管(202a)、(202b)的外罩(428)的支撑件或固定件(426)。扭力管(202a)和(202b)经由固定件(426)中的轴承附接至外罩(428)、(228)。
图4A-4C进一步图解了输出轴(420)能够经由滑轮系统(434)移动悬挂质量(432)。悬挂质量(432)模拟由扭矩输出(208c)驱动的负载。在测试期间，每个扭力管(202a)、(202b)向输出轴(420)提供扭矩(208c)，持续半个周期，并且连接至质量(432)的输出轴(420)以每分钟1圈(RPM)旋转。
实例安装
图5图解了电动机(200)，其包括附接至飞行器发动机齿轮箱500的扭力管(202a)、(202b)。高压燃料泵(502)、燃料流调节器(504)、低压燃料泵(506)、液压泵(508)、油泵(510)、离心式通风器(512)和发生器(generator)(514)也显示为附接至在齿轮箱(500)的面(516)上的垫(pad)。齿轮箱(500)包括直齿轮(518)，其将扭矩(520)从由燃气轮机发动机(138)驱动的变速器(130)传递至使用扭矩(520)的各种附件(502)、(504)、(506)、(508)、(510)、(512)和(514)，以提供能量来执行其功能。
当输出轴(220)接合变速器(130)时，电动机(200)驱动或转动转子轴(122)，如，以减少或防止转子轴(122)在温度梯度(T)中的热弯曲(B)。在一个或多个实施方式中，变速器(130)包括将输出轴(220)可驱动地连接至变速器轴(130a)的离合器。
实例应用
图6图解了包括连接至电动机(200)的燃气轮机发动机(138)的系统(600)。燃气轮机发动机(138)包括具有纵轴(128)的转子轴(122)，其中转子轴(122)设置在外壳(104、106、140)内部。外壳(104、106、140)内部的截留空气(116)产生垂直于纵轴(128)的温度梯度(T)。虽然图6图解了包括在2转子(spool)发动机(138)中的HP轴的转子轴(rotor shaft)(122)，但是在其他实施例中，转子轴是LP轴(114)(如，在2转子或3转子发动机中)或3转子或2转子发动机中的中压轴。齿轮箱可以被附接至风扇壳体(104)。
当电动机(200)被激活时，传动装置(206)经由齿轮箱(500)将扭矩(208c)输出至变速器(130)。扭矩(208c)经由变速器(130)传送至转子轴(122)，所述变速器(130)包括变速器轴(130a)和将变速器轴(130a)连接到转子轴(122)的传动装置(130b)、(130c)。
控制器(1100)激活加热器/加热系统(602)，以便顺序地加热(218)扭力管(202a、202b)，并且传动装置(206)传递来自扭力管之一(202a)的扭矩(206a)，此时扭力管中的另一个(202b)被冷却(使用冷却系统(604))。如本文所述，正在冷却(312)的扭力管(202a)、(202b)与变速器(130)脱离。因此，来自扭力管(202a、202b)中的每个的扭矩(208a)、(208b)围绕纵轴(128)以一个方向转动(606)转子轴(122)，以便减少或防止转子轴(122)在温度梯度(T)中的热弯曲(B)。
在各种实施方式中，电动机(200)在一段时间内(如，8小时)周期性地(即每10分钟1次、每30分钟1次、每小时1次等)转动(606)转子轴(122)，以促进转子轴122中的均匀温度轮廓。旋转实例包括电动机(200)将转子轴(122)转动或旋转一整圈、多圈或部分圈，或以增量转动或旋转转子轴(122)。在一个实例中，电动机(200)以一定的速度驱动转子轴(122)，并且持续一段时间，使得压缩机摩擦的概率小于10-8/飞行小时(或者小于在1亿/飞行小时中1次的机会)(1×10-8/飞行小时))。
加热器(602)的实例包括但不限于能量收集器，其传递来自飞行器或飞行器发动机(138)的废热，以便将扭力管(202a)、(202b)加热为奥氏体相。冷却器/冷却系统(604)的实例包括但不限于被动冷却系统或使用空气冷却(如，使用加压空气)的系统。
实验结果
图7-9图解了显示本文描述的一种或多种旋转SMA电动机实施方式(200)、(400)的特性的实验结果。
图7绘制了作为log(扭矩)的函数的log(转动惯量)。
图8绘制了作为施加至扭力管(202a)、(202b)的温度的函数的扭力管(202a)、(202b)的旋转，其中扭力管(202a)、(202b)基本上由NiTiHf(20％Hf)组成并具有等于4英寸的长度、等于0.375英寸的OD和等于0.225英寸的ID。
图9图解了作为图8中测量的扭力管(202a)、(202b)的旋转角度的函数的负载(英寸*磅)。
本文呈现的结果说明了SMA电动机(200)、(400)可以代替传统的致动系统，诸如DC电动机。
工艺步骤
图10图解了制造一个或多个扭力管(202a)、(202b)和/或包括该扭力管的电动机(200)的方法。该方法包括以下步骤。
方框1000表示获得包括SMA或基本上由SMA组成的解开扭曲的扭力管(316)。
扭力管尺寸的实例包括但不限于在5-50英寸的范围内的长度L、在0.1-2英寸的范围内的直径(OD或ID)。
在一个或多个实施方式中，SMA包括镍和钛或基本上由镍和钛组成。在仍进一步的实施方式中，SMA包含镍、钛和铪(NiTiHf)或基本上由镍、钛和铪(NiTiHf)组成。在一个实例中，NiTiHf中的Hf含量在10％-50％的范围内。在另一实例中，NiTiHf中的Hf含量在15％-30％的范围内。在仍另一实例中，NiTiHf包含约50％的Hf、10％-25％的Hf，其中Ti和Ni构成剩余部分。
基本上由NiTi组成的SMA组合物可特别适用于加热系统(502)，其收集用于将SMA加热为奥氏体相的废热能(从而降低功耗)。基本上由NiTiHf组成的SMA组合物可特别适合用于被动冷却系统(604)，其用于将SMA冷却为马氏体相(基本上由NiTi组成的SMA可能需要相对更复杂的冷却系统以冷却(312)为马氏体相)。
方框1002表示加热扭力管(316)，使得SMA具有奥氏体结构(306)并且扭力管处于解开扭曲的状态(形成解开扭曲的管(318))。在一个或多个实施方式中，加热使用经由磁线和高频高电流放大器的感应加热。
方框1004表示冷却扭力管(318)，使得SMA转变为马氏体结构或相(308)。在一个实施方式中，冷却是空气冷却，如，使用加压空气。
方框1006表示扭曲包括具有马氏体结构的SMA的扭力管(318)，以便形成扭曲的扭力管(320)。
方框1008表示加热扭曲的扭力管(320)，使得扭曲的扭力管解开扭曲至解开扭曲的状态(形成解开扭曲的管(318))。步骤(1000)-(1006)可以根据需要重复，直到达到期望的扭矩输出(208a)，从而形成扭力管(202a)、(202b)。
在一个或多个实施方式中，在步骤(1000)-(1006)的热机械处理之后扭力管(202a)、(202b)的特征还在于奥氏体相(306)中1.1MPSI和马氏体相(308)中1.8MPSI的致动模量，以及3.6％的双向形状记忆效应(SME)(材料记忆其奥氏体形状并且采用2向SME训练，热机械加工产生了稳定马氏体形状的“记忆”)。与基本上由NiTi组成的扭力管相比，使用NiTiHf扭力管通常可以在更高温度下达到更高的扭矩。NiTi改变形状的温度范围在50℃-110℃之间，而NiTiHf改变形状的温度范围取决于化学计量(具有20％的Hf的NiTiHf在125℃-200℃下改变形状)。
在一个或多个实施方式中，扭力管(202a)、(202b)的解开扭曲输出能够转动(606)转子轴(122)的扭矩(208a)、(208b)，以减少或防止转子轴(122)在温度梯度(T)中的热弯曲(B)。在仍进一步实施方式中，SMA包括组合物并且扭力管(202b)、(202a)具有尺寸，使得响应于扭力管(202a)、(202b)在施加加热(218)时温度改变300度，扭力管(202a)、(202b)输出至少200英寸磅的扭矩(208a)、(208b)。
在各种实例中，0.325”OD扭力管(202a)生成超过200in-lbs的扭矩，2”OD扭力管(202a)生成超过35,000in-lbs的扭矩，以及1.5”OD扭力管(202a)生成15,000in-lbs的扭矩，和0.1”OD扭力管(202a)生成15in-lbs的扭矩。
方框1010表示附接装置(222)，用于防止松弛的扭力管(202a)、(202b)以不正确的方向施加扭矩(如，当冷却(312)或加热(218)时)。在一个或多个实例中，装置(222)包括附接到扭力管的棘轮机构(212)，如图2和4E所图解。棘轮机构(212)允许扭力管(202a)、(202b)以一个方向(210)连续扭曲。
方框1012表示连接多个(如，一对)扭力管(202a)、(202b)。在一个或多个实施方式中，用于连接扭力管(202a)、(202b)的连接件(224)或装置包括齿轮系统(206)，齿轮系统(206)包括，如，楔块齿轮(206b)，其协同连接扭力管(202a)、(202b)中的一个或多个的端部(226)。各种传动装置比可用于传动装置(206)。在一个实施方式中，来自传动装置(206)的输出(208c)以5：1的比率进行齿轮传动。
方框1014表示将扭力管和齿轮系统容纳在外罩(228)中，诸如线路可更换单元(LRU)系统。在一个或多个实施方式中，外罩(228)的长度(L)为10.5英寸、宽度(W)为6英寸、高度(H)为4英寸。
方框1016表示最终结果，即SMA转动电动机(200)。在一个或多个实施方式中，加热每个扭力管(202a)、(202b)的电力要求为半周期400瓦，并且电动机(200)以每分钟1圈(RPM)输出200英寸磅的扭矩(208c)。在一个实例中，电动机(200)具有2磅的重量。
作为对比，传统发动机转动电动机重量为25磅，并输出仅66英寸磅的扭矩，和齿轮箱扭矩发生器重量为16磅，并输出190英寸磅的扭矩。
因此，根据本发明的实施方式的SMA电动机输出令人惊讶且出乎意料更高的扭矩输出，同时具有显著更低重量的优点。这些性质对于飞行器应用特别有利。SMA电动机的这些独特的致动能力能够实现新的能力和应用。
而且，SMA与棘轮齿轮(212)的组合克服了由于单个扭力管的缓慢致动而可能出现的任何问题。在成对方案中，提供连续扭矩(一个管松弛/冷却，而另一个管在使用中提供扭矩)。
加工环境
图11图解了可用于实行激活加热器(602)和/或冷却器(604)所需的加工元件，以便顺序地加热(218)和冷却(312)如本文所描述的扭力管(202a、202b)的示例性系统1100。计算机系统通常位于飞行器上，例如但不限于安装在发动机风扇壳体上或飞行器内。
计算机1102包括处理器1104(通用处理器1104A和专用处理器1104B)和存储器，诸如随机存取存储器(RAM)1106。通常地，计算机1102在储存在存储器1106中的操作系统1108的控制下操作，并且与用户/其他计算机交互以接受输入和命令(如，模拟或数字信号)并通过输入/输出(I/O)模块1110呈现结果。计算机程序应用1112访问和操纵储存在计算机1102的存储器1106中的数据。操作系统1108和计算机程序1112由指令组成，当由计算机1102读取和执行时，该指令使计算机1102执行本文描述的操作。在一个实施方式中，实施操作系统1108和计算机程序1110的指令有形地体现在存储器1106中，从而制作计算机程序产品或制造制品。这样，本文所使用的术语“制造制品”、“程序存储设备”和“计算机程序产品”旨在涵盖可从任何计算机可读设备或介质访问的计算机程序。
在一个实施方式中，计算机1102包括一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)。
在一个实施方式中，电子发动机控制(EEC)通过I/O 1110向计算机1102发送数字请求以激活/停用加热器(602)或冷却器(604)，从而旋转转子轴(122)，由此控制HP压缩机108的速度。
在一个实施方式中，I/O 1110在发动机200关闭后从发动机关闭开关接收信号，由此在发动机关闭后不久/立即激活电动机(200)以转动转子，从而最小化由减轻转子轴弯曲所引起的飞行器出发延迟。
在另一实施方式中，通过使计算机1102估计弯曲的量(基于自上次发动机关闭以来的时间)并计算要实施的所需旋转持续时间来优化旋转持续时间(606)。监测弯曲的各种仪器可包括已经用于振动监测的加速度计或基于微波的空隙测量传感器。
图11进一步图解了用于向系统1100提供电力的电源1116。
本领域技术人员将认识到，在不脱离本公开内容的范围的情况下，可以对该配置进行许多修改。例如，本领域技术人员将认识到，可以使用上述组件的任何组合，或任何数量的不同组件、外围设备和其他设备。
进一步，本公开内容包括根据下面条款的实施方式：
条款1.一种电动机(200)，其包括：
协同连接的(224)扭力管(202a)、(202b)，每个扭力管(202a)、(202b)包括形状记忆合金(204)，其中当扭力管(202a)、(202b)响应于加热(218)顺序地改变形状(216)时，协同连接的扭力管(202a)、(202b)生成连续的扭矩输出。
条款2.根据条款1的电动机，其中形状记忆合金(204)包括镍和钛。
条款3.根据条款1的电动机，其中形状记忆合金(204)包括合金，合金包括选自镍、钛、锌、铜、金、钯、铂和铁的至少两种金属。
条款4.根据条款1的电动机(200)，其中SMA(204)基本上由NiTiHf组成，NiTiHf具有在10％-30％的范围内的Hf含量。
条款5.根据条款1的电动机，其中每个扭力管具有在5-50英寸的范围内的长度(L)和在0.1-2英寸的范围内的直径(OD)、(ID)。
条款6.根据条款1的电动机，其中形状记忆合金(204)包括组合物，并且扭力管(202b)、(202a)具有尺寸(L)、(OD)、(ID)，使得扭力管(202b)、(202a)响应于SMA改变温度300摄氏度输出至少200英寸磅的扭矩(208c)。
条款7.根据条款1的电动机，其中：
协同连接的(224)扭力管(202a)、(202b)包括连接至传动装置(206)的一对扭力管(202a、202b)，
传动装置(206)顺序地传递来自每个扭力管(202a、202b)的扭矩(208a)、(208b)，以便生成连续的扭矩输出(208c)，和
来自扭力管(202a、202b)中的每个的扭矩(208a)、(208b)处于相同的方向(210)。
条款8.根据条款7的电动机，进一步包括连接至扭力管(202a、202b)中的每个的加热器(402)，其中扭力管(202a、202b)中的每个通过响应于将SMA转变为奥氏体相(308)的由加热器(402)施加的加热(218)解开扭曲(302)而改变其形状(224)。
条款9.根据条款8的电动机，其中加热器(402)包括围绕扭力管(202a、202b)中的每个的一个端部(408)的导线(406)的线圈(404)，以便当电流(I)穿过导线(406)时通过感应提供加热(226)。
条款10.根据条款8的电动机，进一步包括：
连接至传动装置(206)的输出轴(220)；
激活加热器(402)以便顺序地加热(218)扭力管(202a、202b)的控制器(1100)，其中：
传动装置(206)传递来自扭力管之一(202a)的扭矩(208a)至输出轴(220)，此时扭力管中的另一个(202b)正在冷却(312)，和
来自扭力管(202a、202b)中的每个的扭矩(208a)以相同的方向(210)转动输出轴(220)。
条款11.根据条款10的电动机，进一步包括连接至扭力管(202a、202b)中的每个的冷却系统(604)，其中正在冷却(312)的扭力管(202a、202b)响应于将形状记忆合金转变为马氏体相(306)的来自冷却系统(604)的冷却(312)扭曲。
条款12.根据条款10的电动机，进一步包括连接至扭力管(202a、202b)中的每个的端部(214)的棘轮机构(212)，以便扭力管(202a)、(202b)中的每个响应于加热(310)以第一方向(210)连续地解开扭曲(302)。
条款13.根据条款1的电动机，其中扭力管(202a)、(202b)中的每个被训练以输出能够转动(606)转子轴(122)的扭矩(208a)、(208b)，以便减少或防止转子轴(122)在温度梯度(T)中的热弯曲(B)。
条款14.根据条款13的电动机，其中：
转子轴(122)具有纵轴(128)并且被设置在外壳(104、106、140)内部；
外壳(104、106、140)包括截留的空气(116)，其产生垂直于纵轴(128)的温度梯度(T)，并且
扭矩(208c)围绕纵轴(128)转动(606)转子轴(122)。
条款15.根据条款12的电动机，其中转子轴(122)是飞行器燃气轮机发动机(138)中的转子轴。
条款16.根据条款13的电动机，其中电动机(200)被附接至飞行器发动机齿轮箱500。
条款17.扭力管(202a)，其包括：
形状记忆合金(204)，其中扭力管(202a)被训练以输出能够转动(606)转子轴(122)的扭矩(208a)，以便减少或防止转子轴(122)在温度梯度(T)中的热弯曲(B)。
条款18.根据条款17的扭力管，其中SMA(204)基本上由NiTiHf组成，该NiTiHf具有在10％-30％的范围内的Hf含量和扭力管(202a)具有在5-50英寸的范围内的长度(L)和在0.1-2英寸的范围内的直径(OD)、(ID)。
条款19.电动机(200)，其包括：
一对扭力管(202a)、(202b)，每个包括形状记忆合金(204)，其中扭力管(202a)、(202b)中的每个被训练以当形状记忆合金被加热成为奥氏体相(306)时输出扭矩(208a)；
棘轮机构(212)，其连接至扭力管(202a)、(202b)中的每个并且允许扭力管(202a)、(202b)以第一方向(210)解开扭曲(304)；和
传动装置(206)，其连接至扭力管(202a)、(202b)，其中：
传动装置(206)顺序地输出来自每个扭力管(202a、202b)的扭矩(208a)，
来自扭力管(202a、202b)中的每个的扭矩(208a)处于相同的方向(210)。
条款20.根据条款19的电动机，其中扭力管(202a)、(202b)每个被训练以输出能够转动(606)转子轴(122)的扭矩(208a)，以便减少或防止转子轴(122)在温度梯度(T)中的热弯曲(B)。结论
这总结对本公开内容的优选实施方式的描述。已经出于说明和描述的目的呈现了优选实施方式的前述描述。其并非旨在穷举性的，或将本公开内容限制于所公开的精确形式。鉴于上述教导，许多修改和变化都是可能的。其旨在权利的范围不受该详细描述的限制，而是受所附权利要求的限制。

Claims (15)

1.一种电动机(200)，其包括：
协同连接的(224)扭力管(202a)、(202b)，每个扭力管(202a)、(202b)包括形状记忆合金(204)，其中当所述扭力管(202a)、(202b)响应于加热(218)顺序地改变形状(216)时，所述协同连接的扭力管(202a)、(202b)生成连续的扭矩输出。
2.根据权利要求1所述的电动机，其中所述形状记忆合金(204)包括镍和钛。
3.根据权利要求1所述的电动机，其中所述形状记忆合金(204)包括合金，所述合金包括选自镍、钛、锌、铜、金、钯、铂和铁的至少两种金属。
4.根据权利要求1所述的电动机(200)，其中所述SMA(204)基本上由NiTiHf组成，所述NiTiHf具有在10％-30％的范围内的Hf含量。
5.根据权利要求1所述的电动机，其中每个所述扭力管具有在5-50英寸的范围内的长度(L)和在0.1-2英寸的范围内的直径(OD)、(ID)。
6.根据权利要求1所述的电动机，其中所述形状记忆合金(204)包括组合物，并且所述扭力管(202b)、(202a)具有尺寸(L)、(OD)、(ID)，使得所述扭力管(202b)、(202a)响应于所述SMA改变温度300摄氏度输出至少200英寸磅的扭矩(208c)。
7.根据权利要求1所述的电动机，其中：
所述协同连接的(224)扭力管(202a)、(202b)包括连接至传动装置(206)的一对所述扭力管(202a、202b)，
所述传动装置(206)顺序地传递来自每个扭力管(202a、202b)的扭矩(208a)、(208b)，以便生成所述连续的扭矩输出(208c)，和
来自所述扭力管(202a、202b)中每个的所述扭矩(208a)、(208b)处于相同的方向(210)。
8.根据权利要求7所述的电动机，进一步包括连接至所述扭力管(202a、202b)中每个的加热器(402)，其中所述扭力管(202a、202b)中每个通过响应于将所述SMA转变为奥氏体相(308)的由加热器(402)施加的所述加热(218)解开扭曲(302)而改变其形状(224)。
9.根据权利要求8所述的电动机，其中所述加热器(402)包括围绕所述扭力管(202a、202b)中每个的一个端部(408)的导线(406)的线圈(404)，以便当电流(I)穿过所述导线(406)时通过感应提供所述加热(226)。
10.根据权利要求8所述的电动机，进一步包括：
连接至所述传动装置(206)的输出轴(220)；
激活所述加热器(402)以便顺序地加热(218)所述扭力管(202a、202b)的控制器(1100)，其中：
所述传动装置(206)传递来自所述扭力管之一(202a)的扭矩(208a)至所述输出轴(220)，此时所述扭力管中的另一个(202b)正在冷却(312)，和
来自扭力管(202a、202b)中每个的所述扭矩(208a)以相同方向(210)转动所述输出轴(220)。
11.根据权利要求10所述的电动机，进一步包括连接至所述扭力管(202a、202b)中每个的冷却系统(604)，其中正在冷却的所述扭力管(202a、202b)响应于将所述形状记忆合金转变为马氏体相(306)的来自所述冷却系统(604)的冷却(312)扭曲。
12.根据权利要求10所述的电动机，进一步包括连接至所述扭力管(202a、202b)中每个的端部(214)的棘轮机构(212)，以便所述扭力管(202a)、(202b)中每个响应于所述加热(310)以第一方向(210)连续地解开扭曲(302)。
13.根据权利要求1所述的电动机，其中所述扭力管(202a)、(202b)中的每个被训练以输出能够转动(606)转子轴(122)的扭矩(208a)、(208b)，以便减少或防止所述转子轴(122)在温度梯度(T)中的热弯曲(B)。
14.根据权利要求13所述的电动机，其中：
所述转子轴(122)具有纵轴(128)并且被设置在外壳(104、106、140)内部；
所述外壳(104、106、140)包括截留的空气(116)，其产生垂直于所述纵轴(128)的所述温度梯度(T)，并且
所述扭矩(208c)围绕所述纵轴(128)转动(606)所述转子轴(122)。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的电动机，其中所述电动机(200)被附接至飞行器发动机齿轮箱(500)。
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