CN109642500A - 具有嵌入式电机的燃气涡轮发动机 - Google Patents

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Abstract

一种燃气涡轮发动机包括一起限定核心空气流动路径的压缩机区段和涡轮区段。旋转构件可与压缩机区段和涡轮区段一起旋转。燃气涡轮发动机此外包括电机，其可与旋转构件一起旋转，并且与旋转构件同轴地定位，至少部分地位于核心空气流动路径的内侧。电机柔性地安装到静止框架部件，或柔性地联接到旋转构件，或二者，使得电机与燃气涡轮发动机上的各种内部和外部力机械地隔离或绝缘。

Description

具有嵌入式电机的燃气涡轮发动机
技术领域
本主题大体上涉及一种具有嵌入式电机(embedded electric machine)的燃气涡轮发动机，且涉及一种用于包括该燃气涡轮发动机的航空装置的推进系统。
背景技术
典型的飞行器推进系统包括一个或多个燃气涡轮发动机。对于某些推进系统，燃气涡轮发动机大体上包括与彼此流动连通布置的风扇和核心。此外，燃气涡轮发动机的核心通常包括以串流顺序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中，空气从风扇提供至压缩机区段的入口，在该处，一个或多个轴向压缩机逐渐压缩空气，直到其到达燃烧区段。燃料在燃烧区段内与压缩的空气混合且燃烧，以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段传送至涡轮区段。穿过涡轮区段的燃料气体流驱动涡轮区段，且然后传送穿过排气区段，例如，至大气。
对于某些飞行器，推进系统包括电风扇以补充由以推进系统包括的一个或多个燃气涡轮发动机提供的推进动力可为有益的。然而，向飞行器提供足量的储能装置来对电风扇供能可能在空间和重量上禁止。值得注意的是，某些燃气涡轮发动机可包括例如定位在燃气涡轮发动机的整流罩(cowling)内的辅助发电机。然而，这些辅助发电机并未构造成提供足量电功率来适当地驱动电风扇。
因此，具有一个或多个燃气涡轮发动机和能够向电风扇或其它电动推进器提供期望量的电功率的发电机的用于飞行器的推进系统将是有用的。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下描述中部分阐明，或可从描述中清楚，或可通过实践本发明学习。
在本公开的一种示例性实施例中，提供了一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机限定径向方向和轴向方向。燃气涡轮发动机包括以串流顺序布置的压缩机区段和涡轮区段，压缩机区段和涡轮区段一起限定核心空气流动路径。燃气涡轮发动机还包括旋转构件，该旋转构件可与压缩机区段的至少一部分且与涡轮区段的至少一部分一起旋转。燃气涡轮发动机还包括静止框架部件和可与旋转构件一起旋转的电机。电机沿径向方向至少部分地定位在核心空气流动路径的内侧，电机柔性地安装到静止框架部件，或者柔性地联接到旋转构件，或二者。
在本公开的另一示例性实施例中，提供了一种用于航空装置的推进系统。推进系统包括电动推进器和燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机限定径向方向和轴向方向。燃气涡轮发动机包括以串流顺序布置的压缩机区段和涡轮区段，压缩机区段和涡轮区段一起限定核心空气流动路径。燃气涡轮发动机还包括旋转构件，该旋转构件可与压缩机区段的至少一部分且与涡轮区段的至少一部分一起旋转。燃气涡轮发动机还包括静止框架部件和可与旋转构件一起旋转的电机。电机沿径向方向至少部分地定位在核心空气流动路径的内侧。电机电连接到电动推进器。电机还柔性地安装到静止框架部件，或者柔性地联接到旋转构件，或二者。
本发明的这些及其它特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求变得更好理解。并入且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，且连同描述用于阐释本发明的原理。
附图说明
针对本领域的普通技术人员的包括其最佳模式的本发明的完整且能够实现的公开在参照附图的说明书中阐释，在附图中：
图1为根据本公开的各种示例性实施例的飞行器的俯视图。
图2为图1的示例性飞行器的左舷视图。
图3为根据本公开的示例性方面的燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。
图4为根据本公开的一种示例性实施例的嵌入燃气涡轮发动机中的电机的示意性横截面视图。
图5为根据本公开的另一示例性实施例的嵌入燃气涡轮发动机中的电机的示意性横截面视图。
图6是沿图5中的线6-6截取的根据本公开的一种示例性实施例的转子连接部件的柔性连接部件的横截面近视图。
图7是根据本公开的又另一示例性实施例的嵌入燃气涡轮发动机中的电机的示意性横截面视图。
图8是根据本公开的一种示例性实施例的变速箱连接部件的示意性横截面近视图。
图9是沿图8中的线9-9截取的图8的示例性变速箱连接部件的横截面视图。
图10是根据本公开的另一示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用了数字和字母标记来表示附图中的特征。附图和说明书中相似或类似的标记已用于表示本发明的相似或类似的部分。如本文使用的，用语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用，以将一个构件与另一个区分开，且不旨在表示独立构件的位置或重要性。用语“前”和“后”是指燃气涡轮发动机内的相对位置，其中前指的是更靠近发动机入口的位置，而后指的是更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。用语“上游”和“下游”是指相对于流体通路中的流体流的相对方向。例如，“上游”是指流体流自的方向，且“下游”是指流体流至的方向。
本申请大体上针对用于飞行器的推进系统的燃气涡轮发动机，其具有嵌入其中的电机。在至少某些实施例中，燃气涡轮发动机包括以串流顺序布置并且一起限定核心空气流动路径的压缩机区段和涡轮区段。旋转构件、如轴或转轴可与压缩机区段和涡轮区段的至少一部分一起旋转。燃气涡轮发动机此外包括静止框架部件、如一个或多个结构支承部件，以及电机。电机可与旋转构件一起旋转。电机与旋转构件同轴地定位，沿燃气涡轮发动机的径向方向至少部分地位于核心空气流动路径的内侧。例如，在至少某些实施例中，电机可为由旋转构件驱动的发电机。此外，电机柔性地安装到静止框架部件，或者柔性地联接到旋转构件，或二者。这种构造可通过至少部分地机械地将电机与燃气涡轮发动机的某些内部和/或外部静态和动态力隔离来延长电机的使用寿命。
现在参看附图，其中相同的数字表示附图各处的相同元件，图1提供了如可结合本发明的各种实施例的示例性飞行器10的俯视图。图2提供了如图1中所示的飞行器10的左舷视图。如图1和2中共同所示，飞行器10限定延伸穿过其间的纵向中心线14、垂直方向V、侧向方向L、前端16、和后端18。此外，飞行器10限定在飞行器10的前端16与后端18之间延伸的中线(mean line)15。如本文使用的，“中线”是指沿着飞行器10的长度延伸的中点线，未考虑飞行器10的附件(如下面讨论的机翼20和稳定器(stabilizer))。
此外，飞行器10包括从飞行器10的前端16朝飞行器10的后端18沿纵向延伸的机身12，以及一对机翼20。如本文使用的，用语“机身”大体上包括飞行器10的所有本体，如，飞行器10的尾翼。此机翼20中的第一个相对于纵向中心线14从机身12的左舷22沿侧向向外延伸，且此机翼20中的第二个相对于纵向中心线14从机身12的右弦24沿侧向向外延伸。用于所描绘的示例性实施例的机翼20中的每个包括一个或多个前缘襟翼26和一个或多个后缘襟翼28。飞行器10还包括具有用于偏航控制的方向舵襟翼32的垂直稳定器30，以及分别具有用于俯仰控制的升降舵襟翼36的一对水平稳定器34。机身12此外包括外表面或蒙皮38。然而，应当认识到，在本公开的其它示例性实施例中，此外或备选地，飞行器10可包括可或可不直接沿垂直方向V或水平/侧向方向L延伸的稳定器的任何其它适合的构造。
图1和2的示例性飞行器10包括推进系统100，本文中称为“系统100”。示例性系统100包括一个或多个飞行器发动机和一个或多个电动推进发动机。例如，所描绘的实施例包括多个飞行器发动机，每个构造成安装到飞行器10，例如安装到一对机翼20中的一个，以及电动推进发动机。更具体地，对于所描绘的实施例，飞行器发动机构造成燃气涡轮发动机，或者更确切地涡扇喷气发动机102,104，其以翼下构造(under-wing configuration)附接到机翼20并悬挂在机翼20下方。此外，电动推进发动机构造成安装在飞行器10的后端处，且因此所描绘的电动推进发动机可称为“后发动机”。此外，所描绘的电动推进发动机构造成摄取和消耗形成飞行器10的机身12上方的边界层的空气。因此，所描绘的示例性后发动机可称为边界层摄取(BLI)风扇106。BLI风扇106在机翼20和/或喷气发动机102,104后方的位置处安装到飞行器10。具体地，对于所描绘的实施例，BLI风扇106在后端18处固定地连接到机身12，使得BLI风扇106结合到后端18处的尾部区段或与其混合，并且使得中线15穿过其延伸。然而，应当认识到，在其它实施例中，电动推进发动机可以以任何其它合适的方式构造，并且可不必构造为后风扇或BLI风扇。
仍参照图1和图2的实施例，在某些实施例中，推进系统还包括可与喷气发动机102,104一起操作的一个或多个发电机108。例如，喷气发动机102,104中的一个或两个可构造成从旋转轴(如LP轴或HP轴)向发电机108提供机械动力。尽管在相应的喷气发动机102,104外部示意性地描绘，但在某些实施例中，发电机108可定位在相应的喷气发动机102,104内。此外，发电机108可构造成将机械功率转换成电功率。对于所描绘的实施例，推进系统100包括用于每个喷气发动机102,104的发电机108，并且还包括功率调节器109和储能装置110。发电机108可向功率调节器109发送电功率，该功率调节器109可将电功率转换为适当的形式，并且将能量存储在储能装置110中或者将电功率发送到BLI风扇106。对于所描绘的实施例，发电机108、功率调节器109、储能装置110、和BLI风扇106都连接到电连通总线111，使得发电机108可与BLI风扇106和/或储能装置110电连通，并且使得发电机108可向储能装置110或BLI风扇106中的一个或两个提供电功率。因此，在这样的实施例中，推进系统100可称为气电推进系统。
然而，应当认识到的是，图1和2中描绘的飞行器10和推进系统100仅借助于示例提供，且在本公开的其它示例性实施例中，任何其它适合的飞行器10可提供成具有以任何其它适合方式构造的推进系统100。例如，应认识到，在各种其它实施例中，BLI风扇106可备选地定位在靠近飞行器10的后端18的任何合适位置处。此外，在又其它实施例中，电动推进发动机可不定位在飞行器10的后端处，且因此可不构造为“后发动机”。例如，在其它实施例中，电动推进发动机可结合到飞行器10的机身中，并因此构造为“吊舱式发动机(poddedengine)”或吊舱安装发动机(pod-installation engine)。此外，在又其它实施例中，电动推进发动机可结合到飞行器10的机翼中，并因此可构造为“混合机翼发动机(blended wingengine)”。此外，在其它实施例中，电动推进发动机可不是边界层摄取风扇，且可改为作为自由流喷射风扇安装在飞行器10上的任何合适位置处。此外，在又其它实施例中，推进系统100可不包括例如功率调节器109和/或储能装置110，且改为一个或多个发电机108可直接连接到BLI风扇106。
现在参看图3，提供了根据本公开的一种示例性实施例的推进发动机的示意性横截面视图。在某些示例性实施例中，推进发动机可构造为高旁通涡扇喷气发动机200，在此称为“涡扇200”。值得注意的是，在至少某些实施例中，喷气发动机102,104还可构造为高旁通涡扇喷气发动机。在各种实施例中，涡扇200可代表喷气发动机102,104。然而，备选地，在其它实施例中，涡扇200可结合到任何其它合适的飞行器10或推进系统100中。
如图3所示，涡扇200限定轴向方向A(平行于用于参考提供的纵向中心线201延伸)、径向方向R和周向方向C(围绕轴向方向A延伸；图3中未描绘)。大体上，涡扇200包括风扇区段202和设置在风扇区段202下游的核心涡轮发动机204。
描绘的示例性核心涡轮发动机204大体上包括基本上管状的外壳206，其限定环形入口208。外壳206包围成串流关系的包括增压或低压(LP)压缩机210和高压(HP)压缩机212的压缩机区段；燃烧区段214；包括高压(HP)涡轮216和低压(LP)涡轮218的涡轮区段；以及喷气排气喷嘴区段220。压缩机区段、燃烧区段214和涡轮区段一起限定了从环形入口208延伸通过LP压缩机210、HP压缩机212、燃烧区段214、HP涡轮区段216、LP涡轮区段218和喷气喷嘴排气区段220的核心空气流动路径221。高压(HP)轴或转轴222将HP涡轮216传动地连接至HP压缩机212。低压(LP)轴或转轴224将LP涡轮218传动地连接至LP压缩机210。
对于所描绘的实施例，风扇区段202包括可变桨距风扇226，其具有以间隔开的方式联接至盘230的多个风扇叶片228。如所描绘的，风扇叶片228从盘230大体上沿径向方向R向外延伸。每个风扇叶片228由于风扇叶片228可操作地联接至适合的致动部件232相对于盘230围绕桨距轴线P可旋转，该致动部件232构造成一起共同改变风扇叶片228的桨距。风扇叶片228、盘230和致动部件232可通过穿过动力变速箱234的LP轴224围绕纵轴线12一起旋转。动力变速箱234包括多个齿轮，用于使LP轴224的转速逐步降低至更有效的旋转风扇速度。
仍参看图3的示例性实施例，盘230由可旋转的前毂236覆盖，该前毂48空气动力地成轮廓，以促进空气流穿过多个风扇叶片228。此外，示例性风扇区段202包括环形风扇壳或外机舱238，其沿周向包绕风扇226和/或核心涡轮发动机204的至少一部分。机舱238由多个沿周向间隔开的出口导向导叶240相对于核心涡轮发动机204支承。机舱238的下游区段242在核心涡轮发动机204的外部分上延伸，以便限定其间的旁通空气流通路244。
此外，所描绘的示例性涡扇200包括可与风扇226一起旋转的电机246。具体地，对于所描绘的实施例，电机246构造为同轴安装到LP轴224并且可与LP轴224一起旋转的发电机(对于所描绘的实施例，LP轴224还通过动力变速箱234使风扇226旋转)。电机246包括转子248和定子250。在某些示例性实施例中，电机246的转子248和定子250以与下面描述的电机的示例性转子和定子基本相同的方式构造。值得注意的是，当涡扇发动机200集成到上面参照图1和2描述的推进系统100中时，发电机108可以以与图3的电机246基本相同的方式构造。
然而，还应当认识到的是，图3中所描绘的示例性风扇发动机200仅借助于示例提供，且在其它示例性实施例中，涡扇发动机200可具有任何其它适合的构造。例如，在其它示例性实施例中，涡扇发动机200可构造为涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机、不同构造的涡扇发动机或任何其它合适的燃气涡轮发动机。
现在参看图4，描绘了根据本公开的一种示例性实施例的嵌入燃气涡轮发动机内的电机246。更具体地，对于所描绘的实施例，电机246嵌入燃气涡轮发动机的涡轮区段内，且再更具体地，附接至燃气涡轮发动机的LP轴224。此外，电机246沿轴向方向A至少部分地定位在涡轮区段内或之后。在某些示例性实施例中，图4中所描绘的电机246和燃气涡轮发动机可以以与上文参照图3描述的示例性电机246和涡扇发动机200基本相同的方式构造。因此，相同或相似的数字可指代相同或相似的部分。
对于所描绘的实施例，电机246大体上包括转子248和定子250。转子248经由多个转子连接部件252直接附接到LP轴224，使得转子248可与LP轴224一起旋转。相比之下，定子250经由一个或多个定子连接部件254附接到燃气涡轮发动机的静止框架部件，或更具体地，附接到燃气涡轮发动机的结构支承部件256。如下面将更详细论述的，电机246的转子248和定子250与相应的LP轴224和结构支承部件256的连接可机械地隔离电机246。值得注意的是，在至少某些示例性实施例中，电机246可为发电机，使得转子248和转子连接部件252由LP轴224驱动。以此实施例，转子248相对于定子250的旋转可产生电功率，该电功率可经由电连通总线传递到燃气涡轮发动机的一个或多个系统，或传递到燃气涡轮发动机以其包括的推进系统。
仍然参看图4的示例性电动机(electric motor)，结构支承部件256从燃气涡轮发动机的后支柱260延伸。后支柱260可构造为用于燃气涡轮发动机的后框架组件的一部分。后支柱260延伸穿过燃气涡轮发动机的核心空气流动路径221，并且构造成提供用于燃气涡轮发动机的结构支承。结构支承部件256还向前延伸以支承后轴承262，后轴承262可旋转地支承LP轴224的后端。
定子连接部件254可为从燃气涡轮发动机的结构支承部件256延伸的环形/圆柱形部件。对于所描绘的实施例，定子连接部件254支持转子248和转子连接部件252通过一个或多个轴承的旋转。更具体地，前电机轴承264定位在电机246的前方并且沿径向方向R定位在转子连接部件252和定子连接部件254之间。类似地，后电机轴承266定位在电机246的后方，并且沿径向方向R定位在转子连接部件252与定子连接部件254之间。特别是对于所描绘的实施例，前电机轴承264构造为滚子元件轴承(roller element bearing)，且后电机轴承266包括一对轴承，其构造为滚子元件轴承和滚珠轴承(ball bearing)。然而，应认识到，前电机轴承264和后电机轴承266可在其它实施例中具有任何其它合适的构造，并且本公开不旨在限于所描绘的特定构造，除非这些限制加至权利要求。
燃气涡轮发动机还包括包绕电机246的至少一部分的腔壁268。更具体地，对于所描绘的实施例，腔壁268基本上完全包绕电机246，从电机246前方(通过定子连接部件254附接到结构支承部件256)的位置延伸到电机246后方的位置。腔壁268至少部分地限定电机贮槽270，其基本上完全包绕电机246。更具体地，电机贮槽270从电机246前方的位置连续延伸到电机246后方的位置。某些构件包括开口272，以允许电机贮槽270的这种连续延伸。值得注意的是，对于所描绘的实施例，电机贮槽270此外包围燃气涡轮发动机的后轴承262。虽然未描绘，但是燃气涡轮发动机可包括电机润滑系统，用于向电机贮槽270提供润滑剂(lubrication)和从电机贮槽270清除润滑剂。电机润滑系统可从电机贮槽270和电机246移除一定量的热。
为了进一步降低/维持电机246的温度，所描绘的示例性燃气涡轮发动机还包括包绕电机246的至少一部分的缓冲腔274，以使电机246热隔离。更具体地，对于所描绘的实施例，腔壁268至少部分地限定缓冲腔274。此外，如图4中所描绘地看到，延伸部件276附接到结构支承部件256或与结构支承部件256一体形成，并且至少部分地围绕腔壁268延伸。具体地，对于所描绘的实施例，结构支承部件256和延伸部件276一起完全围绕腔壁268延伸。结构支承部件256和延伸部件276一起限定缓冲腔274，对于所描绘的实施例，该缓冲腔274从电机246前方的位置连续地延伸到电机246后方的位置。缓冲腔274可充当与延伸通过燃气涡轮发动机的涡轮区段的核心空气流动路径221内的相对较热的操作温度的绝缘体。
仍参看图4，如上面简要提到的，对于所描绘的实施例，电机246通过一个或多个定子连接部件254和一个或多个转子连接部件252安装。转子连接部件252直接附接到燃气涡轮发动机的旋转构件，或者更具体地，附接到LP轴224的后端，用于所描绘的示例性燃气涡轮发动机。定子连接部件254直接附接到静止框架部件，或更具体地，附接到从燃气涡轮发动机的后发动机支柱260延伸的结构支承部件256。值得注意的是，电机246柔性地安装到结构支承部件256，柔性地联接到LP轴224，或二者。或更具体地，对于所描绘的实施例，定子连接部件254和转子连接部件252构造成分别将定子250和转子248分别柔性地安装和柔性地联接到结构支承部件256和LP轴224。
具体地，对于所描绘的实施例，转子连接部件252包括一个或多个柔性部件，允许转子连接部件252在燃气涡轮发动机的操作期间响应于各种静态或动态力而挠曲或弯曲。类似地，对于所描绘的实施例，定子连接部件254包括一个或多个柔性部件，允许定子连接部件254在燃气涡轮发动机的操作期间响应于各种静态或动态力而挠曲或弯曲。对于所描绘的实施例，转子连接部件252的柔性部件构造为一对挡板278，其定位在LP轴224附近，沿燃气涡轮发动机的轴向方向A位于转子248前方的位置处。此外，对于所描绘的实施例，定子连接部件254的柔性部件也构造为一对挡板280，所述挡板280定位在结构支承部件256附近，沿燃气涡轮发动机的轴向方向A位于定子250前方的位置处。将柔性部件与转子连接部件252和定子连接部件254包括在一起可允许电机246与在操作期间作用在燃气涡轮发动机上或内的各种力机械隔离或绝缘，例如，用于延长电机246的使用寿命。如所描绘的，用语“挡板”是指例如圆柱形部件的一区段，该圆柱形部件包括相对紧邻的多个弯曲部，以向圆柱形部件提供一定量的柔性。
然而，应认识到的是，在其它实施例中，转子连接部件252和定子连接部件254可以以任何其它合适的方式构造，用于将电机246柔性地安装和/或柔性地联接在燃气涡轮发动机内且至旋转构件。例如，在某些实施例中，转子连接部件252和定子连接部件254可包括构造成允许电机246吸收静态和/或动态力的任何其它合适的柔性部件。例如，现在参看图5，提供了根据本公开的另一示例性实施例的包括电机246的燃气涡轮发动机的示意性近视图。图5中所描绘的示例性燃气涡轮发动机和电机246可以以与图4中所描绘的和上文描述的示例性燃气涡轮发动机和电机246基本相同的方式构造。
示例性燃气涡轮发动机包括旋转连接部件252，其将电机246的转子248柔性地联接到旋转构件(例如，LP轴224)。转子连接部件252包括柔性元件。然而，对于所描绘的实施例，转子连接部件252的柔性元件未构造为一对挡板278。改为，对于图5的实施例，转子连接部件252的柔性元件构造为柔性附接组件282。更具体地，转子连接部件252的柔性附接组件282包括花键联接部分284，该花键联接部分284构造成与LP轴224的花键联接部分286相互作用。具体地，对于所描绘的实施例，转子连接部件252的花键联接部分284接收在LP轴224的花键联接部分286上，并且转子连接部件252包括其间的阻尼器288。
此外参看图6，提供了沿图5的线6-6截取的转子连接部件252和LP轴224的花键联接部分284,26的横截面视图，LP轴224的花键联接部分286包括多个轴向齿290，其大体上沿径向方向R向外延伸且沿周向方向C间隔开。类似地，转子连接部件252的花键联接部分284包括多个相应且互补的轴向齿292，所述轴向齿292大体上沿径向方向R向内延伸且也沿周向方向间隔开。转子连接部件252的阻尼器288定位在LP轴224的花键联接部分286和转子连接部件252的花键联接部分284之间。对于所描绘的实施例，阻尼器288构造为在轴向齿290和轴向齿292之间延伸的阻尼材料，以吸收其间的力。在某些实施例中，阻尼材料可为回弹性材料，如弹性体材料。
然而，在其它实施例中，阻尼材料可为任何其它合适的材料。此外，在其它实施例中，阻尼器288可不构造为阻尼材料，且改为构造为粘性阻尼器，其在LP轴224和转子连接部件252的花键联接部分之间提供油流，气动阻尼器在LP轴224和转子连接部件252的花键联接部分或任何其它合适的阻尼器之间提供气流。当构造为粘性阻尼器时，阻尼器288可从电机润滑系统接收油流。当构造为气动阻尼器时，阻尼器288可从例如燃气涡轮发动机的压缩机区段接收压缩空气流。
值得注意的是，尽管对于所描绘的示例性实施例，柔性附接部件构造在转子连接部件252和LP轴224之间，但是在其它实施例中，转子连接部件252可构造为两个单独的连接部件，每个包括花键部分，花键部分以类似的方式构造以实现类似的结果。此外，在其它实施例中，定子连接部件254可包括以类似方式构造的柔性附接部件或柔性区段。
包括具有根据一个或多个这些实施例构造的柔性元件的连接部件可允许连接部件沿径向方向R并沿轴向方向吸收力。此外，包括根据这些实施例中的某些实施例的连接部件可允许连接部件沿周向方向C吸收力，使得柔性元件可构造为用于电机246的扭转阻尼器(torsional damper)。这可能对于旋转连接部件特别有益，由于例如电脉冲等可能导致电机246的扭转振动。
还应当认识到，在又其它实施例中，燃气涡轮发动机和电机246可以以任何其它合适的方式构造，例如，用于提供期望的电功率输出。例如，现在参看图7，提供了根据本公开的又另一示例性实施例的包括电机246的燃气涡轮发动机的示意性近视图。图7中所描绘的示例性燃气涡轮发动机和电机246可以以与图4中所描绘和上文描述的示例性燃气涡轮发动机和电机246基本相同的方式构造。
例如，燃气涡轮发动机包括支承电机246的转子248的转子连接部件252和支承电机246的定子250的定子连接部件254。转子连接部件252联接到旋转构件，且定子连接部件254联接到静止支承部件256。此外，转子248和定子250一起限定空气间隙。然而，对于图7的实施例，转子连接部件252不直接联接到旋转构件，对于所示的实施例，该旋转构件是LP轴224。改为，对于图7的实施例，转子连接部件252通过变速箱294联接到LP轴224，使得电机246由LP轴224通过变速箱294机械地驱动。变速箱294可为例如行星变速箱(planetarygearbox)、星形变速箱(star gearbox)或任何其它合适的变速箱294，用于改变转子连接部件252(和转子248)相对于LP轴224的旋转速度。在转子连接部件252和LP轴224之间包括变速箱294可允许电机246例如通过使转子248以期望的旋转速度旋转来产生期望量的功率输出，而不管电机246定位在其内的腔的具体尺寸或LP轴224的操作速度。
例如，在某些示例性实施例中，变速箱294可构造成增加转子248相对于旋转构件/LP轴224的旋转速度。值得注意的是，以此示例性实施例，转子248可以以相对高的旋转速度旋转，可能产生用于转子连接部件252和转子248承受的高离心力。这种力可加宽转子248和定子250之间的空气间隙251，可能降低电机246的效率。因此，对于所描绘的实施例，沿转子连接部件252的外侧设有容纳带295，用于加强转子连接部件252和转子248。在某些实施例中，带295可为复合带，如碳纤维缠绕带，或备选地可由任何其它合适的材料形成。
为了允许变速箱294例如吸收可在燃气涡轮发动机的操作期间作用在变速箱294上的静态和动态力，变速箱294柔性地安装到静止框架部件，或者更确切地安装到从燃气涡轮发动机的后发动机支柱260延伸的结构支承部件256。更具体地，对于所描绘的实施例，变速箱294通过变速箱连接部件296附接到结构支承部件256。变速箱连接部件296包括柔性元件，对于所描绘的实施例，该柔性元件构造为挡板297。这样的构造可通过将变速箱294与施加在燃气涡轮发动机上或内的某些力机械地隔离或绝缘来延长变速箱294的寿命。
然而，应当认识到，在其它实施例中，变速箱294可以以任何其它合适的方式柔性地安装到结构支承部件256。例如，现在参看图8和9，描绘和描述了一种备选实施例。图8提供了包括根据本公开的示例性方面的电机246的燃气涡轮发动机的近视图。更具体地，图8提供了定位于燃气涡轮发动机的旋转构件和转子连接部件252(延伸到燃气涡轮发动机的电机246的转子248)之间的变速箱294的近视图。图9提供了沿图8中的线9-9的图8中所描绘的变速箱连接部件296的示意性近视图。图8和9中描绘的燃气涡轮发动机可以以与上文关于图7描述的示例性燃气涡轮发动机基本相同的方式构造，且因此，相同或相似的数字可指代相同或相似的部分。
变速箱连接部件296包括柔性元件。然而，对于所描绘的实施例，柔性元件构造为扭转阻尼器298，用于容纳变速箱294相对于旋转构件或燃气涡轮发动机的其它构件的扭转振动。
具体是对于所描绘的实施例，变速箱连接部件296的扭转阻尼器298沿轴向方向A、沿径向方向R和沿周向方向C提供变速箱294的阻尼。例如，所描绘的示例性柔性元件包括连接到变速箱294的第一附接部件300和连接到结构支承部件256的第二附接部件302。第一附接部件300和第二附接部件302一起限定由多个相互交叉部件构成的附接界面304，其中阻尼器306至少部分地定位在相互交叉部件之间。
例如，具体参看图9，第一附接部件300包括大体上沿径向方向R向外延伸的多个周向间隔开的齿308。类似地，第二附接部件302包括大体上沿径向方向R向内延伸的相应且互补的多个周向间隔开的齿310。第一附接部件300的齿308延伸到限定在第二附接部件302的相邻齿310之间的周向间隙中，并且相反地，第二附接部件302的齿310延伸到第一附接部件300的相邻齿308之间限定的周向间隙中。此外，阻尼器306定位在第一附接部件300的齿308与第二附接部件302的齿310之间。
再次参看图8，第一附接部件300包括大体上沿径向方向R向外延伸的前唇部312，并且第二附接部件302包括大体上沿径向方向R向内延伸的后唇部314。第一附接部件300的前唇部312构造成与第二附接部件302对接，并且第二附接部件302的后唇部314构造成与第一附接部件300对接。这样的构造可防止第一附接部件300相对于第二附接部件302沿轴向方向A的移动超过预定量。值得注意的是，扭转阻尼器298的阻尼器306还在前唇部312和第二附接部件302之间延伸，并且还在后唇部314和第一附接部件300之间延伸。然而，在其它实施例中，扭转阻尼器298可改为或另外包括用于限制沿轴向方向A的移动的任何其它器件。例如，在其它示例性实施例中，扭转阻尼器298可包括一个或多个销、螺栓等，其大体上沿径向方向R在第一附接部件300与第二附接部件302之间延伸。一个或多个销、螺栓等可封闭在阻尼器306内，以允许沿轴向方向A的阻尼。
阻尼器306可构造为由适于吸收力和/或振动的任何材料形成的阻尼材料。例如，阻尼器306可为任何回弹性材料，如弹性体材料。然而，在其它实施例中，可使用任何其它合适的材料或构造，或可提供任何其它合适的阻尼器306。例如，在其它实施例中，阻尼器306可构造为粘性阻尼器或气动阻尼器。例如，在某些实施例中，阻尼材料可为油，使得扭转阻尼器298包括挤压膜阻尼器(squeeze film damper)或其它类似结构。
如所述，所描绘的示例性变速箱连接部件296的扭转阻尼器298可能够沿轴向方向A、径向方向R和周向方向C吸收力。因此，根据本公开的一个或多个实施例的连接部件可能够通过减小变速箱294(或近侧安装的构件)上的应力或应变的量来延长例如变速箱294的寿命。
应当认识到，在其它示例性实施例中，上面参照转子连接部件252、定子连接部件254和变速箱连接部件296中的一个或多个描述的柔性部件可在本文所描述的三个连接部件中的任一内互换地使用。
此外，现在参看图10，提供了根据本公开的另一示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。在某些实施例中，图10中所描绘的示例性燃气涡轮发动机可以以与上面参照图3描述的示例性燃气涡轮发动机基本相同的方式构造。因此，相同或相似的数字可指代相同或相似的部分。例如，如所描绘的，燃气涡轮发动机构造为涡扇发动机，其大体上包括风扇202和核心涡轮发动机204。核心涡轮发动机204包括通过LP轴224连接到LP涡轮218的LP压缩机210，以及通过HP轴222连接到HP涡轮216的HP压缩机212。对于所描绘的实施例，涡扇发动机200还包括电机246。电机246可以以与上面参照图4至9描述的实施例中的一个或多个基本相同的方式构造。
然而，如示意性地和以虚线所描绘的，对于所描绘的实施例，电机246可定位在任何其它合适的位置处。例如，电机246可为与HP轴224同轴安装在HP压缩机212前方的位置处并且基本上在LP压缩机210的径向内侧的电机246A。此外或备选地，电机246可为与HP轴222同轴安装的电机246B，例如，在HP压缩机212前方的位置处。又此外或备选地，电机246可为与LP轴224同轴安装的电机246C，位置至少部分地位于HP涡轮216后方并且至少部分地位于LP涡轮218前方。又此外或备选地，电机246可为与LP轴224和HP轴222同轴安装的电机246D，使得电机246D是差动电机(differential electric machine)。此外，在又其它实施例中，电机246可安装在任何其它合适的位置处。
本书面描述使用了示例来公开本发明，包括最佳模式，且还使本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何并入的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，且可包括本领域的技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例包括并非不同于权利要求的书面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求的书面语言无实质差别的等同结构元件，则旨在此类其它示例在权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种限定径向方向和轴向方向的燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机包括：
以串流顺序布置的压缩机区段和涡轮区段，所述压缩机区段和所述涡轮区段一起限定核心空气流动路径；
旋转构件，其可与所述压缩机区段的至少一部分且与所述涡轮区段的至少一部分一起旋转；
静止框架部件；以及
可与所述旋转构件一起旋转的电机，所述电机沿所述径向方向至少部分地定位在所述核心空气流动路径的内侧，所述电机柔性地安装到所述静止框架部件，或柔性地联接到所述旋转构件，或二者。
2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述电机沿所述轴向方向至少部分地定位在所述涡轮区段内或后方。
3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述电机包括转子和定子，其中所述燃气涡轮发动机还包括：
定子连接部件，其支承所述电机的定子，其中所述定子连接部件将所述定子柔性地安装到所述静止框架部件。
4.根据权利要求3所述的燃气涡轮发动机，其中，所述定子连接部件包括柔性元件，使得所述定子连接部件将所述电机的定子柔性地安装到所述静止框架部件。
5.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述电机包括转子和定子，其中所述燃气涡轮发动机还包括：
转子连接部件，其支承所述电机的转子，其中所述转子连接部件将所述转子柔性地联接到所述燃气涡轮发动机的旋转构件。
6.根据权利要求5所述的燃气涡轮发动机，其中，所述转子连接部件包括柔性元件，使得所述转子连接部件将所述电机的转子柔性地联接到所述旋转构件。
7. 根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述电机包括转子和定子，其中所述燃气涡轮发动机还包括：
定子连接部件，其支承所述电机的定子并安装到所述静止框架部件；以及
转子连接部件，其支承所述电机的转子并联接到所述燃气涡轮发动机的旋转构件；
其中所述定子连接部件或转子连接部件中的至少一者包括阻尼器。
8.根据权利要求7所述的燃气涡轮发动机，其中，所述阻尼器是粘性阻尼器或气动阻尼器中的至少一者。
9.根据权利要求7所述的燃气涡轮发动机，其中，所述阻尼器是扭转阻尼器。
10.根据权利要求7所述的燃气涡轮发动机，其中，所述阻尼器包括弹性体材料。
11.根据权利要求7所述的燃气涡轮发动机，其中，所述燃气涡轮发动机还限定周向方向，其中所述阻尼器沿所述轴向方向、径向方向和周向方向提供阻尼。
12.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，还包括：
动力变速箱，其中所述电机由所述旋转构件通过所述动力变速箱机械地驱动。
13.根据权利要求12所述的燃气涡轮发动机，其中，所述动力变速箱柔性地安装到所述静止框架部件。
14.根据权利要求12所述的燃气涡轮发动机，还包括容纳带，所述容纳带沿所述转子连接部件的外侧定位，用于加强所述转子连接部件。
15.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述电机与所述旋转构件同轴地定位。
16. 一种用于航空装置的推进系统，包括：
电动推进器；以及
限定径向方向和轴向方向的燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机包括
以串流顺序布置的压缩机区段和涡轮区段，所述压缩机区段和涡轮区段一起限定核心空气流动路径；
旋转构件，其可与所述压缩机区段的至少一部分且与所述涡轮区段的至少一部分一起旋转；
静止框架部件；以及
可与所述旋转构件一起旋转的电机，所述电机沿所述径向方向至少部分地定位在所述核心空气流动路径的内侧，所述电机电连接到所述电动推进器，所述电机还柔性地安装到所述静止框架部件，或柔性地联接到所述旋转构件，或二者。
17.根据权利要求16所述的推进系统，其中，所述电机包括转子和定子，其中所述燃气涡轮发动机还包括：
定子连接部件，其支承所述电机的定子，其中所述定子连接部件将所述定子柔性地安装到所述静止框架部件。
18.根据权利要求17所述的推进系统，其中，所述定子连接部件包括柔性元件，使得所述定子连接部件将所述电机的定子柔性地安装到所述静止框架部件。
19.根据权利要求16所述的推进系统，其中，所述电机包括转子和定子，其中所述燃气涡轮发动机还包括：
转子连接部件，其支承所述电机的转子，其中所述转子连接部件将所述转子柔性地联接到所述燃气涡轮发动机的旋转构件。
20.根据权利要求16所述的推进系统，还包括：
动力变速箱，其中所述电机由所述旋转构件通过所述动力变速箱机械地驱动，并且其中所述动力变速箱柔性地安装到所述静止框架部件。
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