CN110167840A - 用于能够悬停的飞行器的旋翼及相关方法 - Google Patents

用于能够悬停的飞行器的旋翼及相关方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于能够悬停的飞行器(1)的旋翼(3，4，4’，4”)，其包括：定子(10，150)；能旋转的元件(11，151)，其可相对于所述定子(10，150)围绕轴线(A，B)旋转；桨叶(13；154)，其与元件(11，151)连接；支撑元件(36；161)，其支撑磁场(BS)的源(30)并且是静止的或被驱动得以第一旋转速度(ω1)旋转；以及第一电路(32，169)，其与元件(11，151)成角度地为一体，并且可以被驱动得以与第一旋转速度(ω1)不同的第二旋转速度(ω2)旋转；第一电路(32，169)与源(30，163)电磁耦合，使得在第一电路(32，169)中在磁场作用下引起电动势(emfR)，并且第一电流(iR)在第一电路(32，169)中流动；旋翼(3，4，4’，4”)还包括第二电路(65；65；70；90)和传感器(58)，第二电路(65；65；70；90)是静止的或者被驱动得以第一旋转速度(ω1)旋转，并且传感器(58)产生与在第二电路(65；70；90)上引起的反电动势(bemfC，bemfS)相关联的信号(VC)。

Description

用于能够悬停的飞行器的旋翼及相关方法
优先权声明
本申请要求于2016年12月30日提交的欧洲专利申请第16207538.6号的优先权，该专利申请的公开内容通过引用并入。
技术领域
本发明涉及一种用于能够悬停的飞行器的旋翼，飞行器特别是直升机或推力换向式飞机。本发明还涉及一种操作用于能够悬停的飞行器的旋翼的方法，飞行器特别是直升机或推力换向式飞机。
背景技术
已知的直升机包括机身、从机身向上突出的主旋翼以及设置在机身尾部的尾旋翼。此外，已知的直升机包括涡轮机、将运动从涡轮机传递至主旋翼的主传动组以及将运动从主传动组传递至尾旋翼的附加传动组。主旋翼和尾旋翼各自包括：
-固定壳体；
-支柱，其被主传动组或附加传动组驱动得围绕其自身的轴线旋转；
-叶毂，其被支柱驱动得旋转；以及
-多个桨叶，它们相对于叶毂铰接。
本领域需要将电力提供给主旋翼和尾旋翼的旋转部件，即支柱、叶毂和桨叶。例如，电力可用于启动由嵌在桨叶中的多个电导体形成并适于通过焦耳效应加热相关桨叶的除冰或防冻系统，或者用于启动桨叶上的一些可移动表面。为了给主旋翼的旋转部件提供所需的电力，已知的直升机通常包括由电连接至主传动组和滑环的轴操作的发电机。滑环通过产生摩擦接触而将电力从与发电机电连接的固定导体传递至主旋翼或尾旋翼的旋转导体。尽管表现良好，但先前描述的方案留有改进的余地。事实上，滑环的制造和维护复杂，并且易于受到磨损的影响。特别是在旋转速度比主旋翼更高的抗扭矩尾旋翼中，这种缺点加剧。因此，在工业中需要将电力传输至主旋翼或尾旋翼的旋转部件，同时以简单、低成本的方式消除上述缺点。更确切地说，出于安全性原因需要监测辅助部件的操作状态，同时避免前述缺点。例如，需要监测它们是否被供电、它们被供应的电能的水平以及短路的存在。
US 2016/32977、US 2014/248168、US-B-8,851,415和US-A-2012/229428公开了已知的旋翼方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于能够悬停的飞行器的旋翼，其满足上述要求中的至少一个要求。
上述目的通过本发明得到实现，因为本发明涉及权利要求1所述的用于能够悬停的飞行器的旋翼。
本发明还涉及权利要求14所述的用于操作用于能够悬停的飞行器的旋翼的方法。
附图说明
为了更好地理解本发明，在下文中通过非限制性例子并参照附图公开了五个优选实施方式，其中：
-图1是根据本发明的包括主旋翼和尾旋翼的直升机的示意图；
-图2是根据本发明的第一实施方式的、图1的主旋翼的横截面；
-图3是图2的旋翼的电路的示意图；
-图4是根据本发明的第二实施方式的图2的尾旋翼的横截面；
-图5是图4的旋翼的电路的示意图；
-图6是根据本发明的第三实施方式的尾旋翼的电路的示意图；
-图7是根据本发明的第四实施方式的尾旋翼的电路的示意图；
-图8是图1至图7的旋翼的附加电路的示意图；
-图9是图1至图7的旋翼的电路的一些电学量相对于时间的曲线图；以及
-图10和图11以放大视图示出了图2和图8的旋翼的另外的电路的一些部件，其中为了清楚起见移除了一些部分。
具体实施方式
参照图1，附图标记1表示能够悬停的飞行器、特别是直升机。
直升机1基本上包括(图1)具有头部5的机身2；装配到机身2的顶部上并可围绕轴线A旋转的主旋翼3；以及抗扭矩尾旋翼4，其装配到在与头部5相对的一端从机身2突出的机翼上并能围绕横向于轴线A的轴线B旋转。
更具体地，主旋翼3为直升机1提供升力以升高它，并提供推力以使它向前移动，而旋翼4在机翼上施加力以在机身2上产生矫直扭矩。矫直扭矩平衡由主旋翼3在机身2上施加的扭矩，否则该扭矩会使机身2围绕轴线A旋转。
直升机1还包括：
-一对涡轮机6(仅示出其中一个)；
-主传动组7，其传递来自涡轮机6的运动；以及
-附加传动组8，其将运动从主传动组7传递至尾旋翼4。
参照图2，旋翼3基本上包括：
-定子10，其固定至机身2；
-支柱11，其可相对于定子10围绕轴线A旋转；
-叶毂12，其与支柱11旋转地成一体；以及
-多个桨叶13(图2中仅示出其中两个)，它们铰接在叶毂12上。
在所示的实施方式中，定子10相对于轴线A是静止的。此外，定子10、支柱11和叶毂12是中空的。旋翼3还包括周转齿轮系17，其将运动从主传动组7的端轴(未示出)传递至支柱11和叶毂12。
详细地说，周转齿轮系17与轴线A同轴并且包括：
-太阳齿轮20，其被主传动组7的端轴驱动得围绕轴线A旋转并包括径向外齿；
-多个行星齿轮21(图2中仅示出两个)，它们各自包括与太阳齿轮20啮合的径向内齿以及与定子10限定的径向内齿啮合的径向外齿；以及
-承载件22，其与行星齿轮21和支柱11旋转地成一体并且连接至行星齿轮21和支柱11。
特别地，定子10用作周转齿轮系17的固定冠部23。
行星齿轮21围绕平行于轴线A的相关轴线E旋转并围绕轴线A转动。
有利地，旋翼3包括(图2和图3)：
-支撑元件36，其支撑磁场BS的源30，并被驱动得以旋转速度ω1围绕轴线A旋转；以及
-电路32，其操作性地连接至支柱11并且被驱动得以不同于第一旋转速度ω1的第二旋转速度ω2旋转；电路32与源30电磁耦合，使得在使用中在电路32中在磁场作用下引起电动势emfR，并电流iR在电路32中流动；
-电路65，其设置在定子10上；以及
-传感器58，其适于检测与在支撑元件36上引起的反电动势bemfC相关联并且与在电路32上流动的电流iR相关联的量。
以这种方式，源30和电路32形成发电机，由于旋转差速ω2-ω1，该发电机在支柱11中并因此在叶毂12和桨叶13中引起电动势emfR。
在所示的实施方式中，源30包括多个永磁体81，永磁体81装配到支撑元件36上并且相对于轴线A成角度地间隔开。电动势emfR在电路32中产生电流iR。电流iR产生磁场Br，该磁场Br又根据法拉第定律在定子10上引起反电动势bemfc。在所示的实施方式中，发电机是轴向磁通电机(flux machine)，其中由源30产生的磁场主要平行于轴线A指向。
电路32包括(图3)多个支路60(在所示的实施方式中为3个)，该多个支路部分地在相应的桨叶13内延伸，并且在共用结点61处彼此电连接。每个支路60包括设置在相关桨叶13上的电阻负载62。支路60中流动的电流在图3中表示为iR。负载62可以通过嵌入桨叶13本身内并被供应电流iR的电路来确定。这种电路用作防冻或除冰系统。在另一个实施方式中，负载62可以通过被供应电流iR的相应的致动器确定。
参照图10和图11，对于每个支路60，电路32包括多个绕组68(在所示的实施方式中包括2个绕组68)和相应的开关69。每个支路的绕组68和开关69插在结点61与相关负载62之间。在图11所示的一个实施方式中，电路32的每个支路60还包括回路部分66，该回路部分从相关负载62和结点61延伸，并相对于绕组68设置在负载62的相对一侧。支路60还包括设置在相关部分66上的开关65。替代地，电路32仅包括所有支路60共用的回路部分71，该回路部分将所有负载62都电连接至结点61并且沿着所述回路部分插入开关66(图10)。
因此，在一个绕组68出现故障或一些绕组68短路的情况下确保了一定程度的冗余。开关65、69和部分71在图3、图5至图7中没有示出。
每个支路60都具有等效电阻RR和电感LR，其在图3中分别用电阻器和电感器建模。此外，在图3中，作用在相应支路60上的电动势emfR用交流电压发生器建模。每个支路60还包括在叶毂12与相关桨叶13之间延伸的部分87(图2)。源30包括多个成角度间隔开的永磁体81(图2中仅示出其中一个)，其产生平行于轴线A的磁场BS。
在所示的实施方式中，电路65是开路线圈67，其与电路32电磁耦合。电路65具有等效电阻RC和电感LC，它们在图3中分别用电阻器和电感器建模。此外，在图3中，作用在电路65上的反电动势bemfC用交流电压发生器建模。传感器58是电压传感器，并且被配置为检测电路65两端的电压VC并产生与电压VC相关联的信号。
旋翼3还包括电路80(仅在图8中示意性示出)，其在输入中接收由传感器58产生的信号并输出电压VC的峰值VCmax，并因此输出反电动势befmC的峰值。电压VC的峰值VCmax与在负载62内流动的电流iR的峰值相关联。具体地，基于电压VC的峰值VCmax并且因此基于电流iR的峰值，可以识别出电路32的下列操作配置：
-电流iR的峰值为零；这种情况对应于负载62没有被供电的事实，例如防冻系统不工作；
-电流iR的峰值低于最大值；这种情况对应于一个或一些绕组68出现故障；以及
-峰值电流iR高于最大值；这种情况对应于电连接至相同负载62的绕组68的短路。
旋翼3还包括控制单元200(图8)，其从电路80接收电压VC的峰值VCmax，并且被配置为相应地控制开关65、69或产生警告信号。例如，在连接至相同负载62的绕组68短路的情况下，控制单元200被编程为将相关开关65设置在打开位置。在连接至负载62的一个绕组68出现故障的情况下，控制单元200被编程为将相关开关68设置在打开位置。在负载62出现故障的情况下，控制单元200向飞行员产生警告警报。
旋翼3还包括：
-轴35，其平行于轴线A伸长并固定至定子10；
-支撑元件36；以及
-周转齿轮系37。
支撑元件36包括：
-围绕轴线A伸长的轴38；
-从轴38与轴线A正交地突出的一对盘39。
盘39包括各自的面部40，面部40沿轴线A彼此面对并且永磁体81装配到面部40上。
周转齿轮系37基本上包括：
-由轴38的轴向端部齿轮45限定的径向外齿，该径向外齿设置在定子10的轴向侧；
-多个行星齿轮46，它们围绕各自的与轴线A平行并与轴线A错开的轴线F延伸，并且各自具有相对于相关轴线F的径向外齿，该径向外齿与端部齿轮45的径向外齿啮合；
-承载件47，其与行星齿轮46旋转地成一体，并且在轴向一侧连接至行星齿轮46，并在轴向另一侧连接至轴35；以及
-环形的环48，其连接至叶毂12并与叶毂12旋转地成一体，并且包括相对于轴线A的径向内齿，该径向内齿与行星齿轮46的径向外齿啮合。
行星齿轮46围绕各自的轴线F旋转，并围绕轴线A转动。
叶毂12还包括：
-管状的主体51；以及
-一对环52、53，环52、53从主体51朝向轴线A并与轴线A正交地延伸。
环52在定子10的轴向侧界定叶毂12。环53在轴向上插在环52、48之间。此外，环48从主体51朝向轴线A并与轴线A正交地延伸。环53支撑电路32。环52在轴向上插在支撑元件26的盘39之间。环52、53在插入径向间隙的情况下分别环绕轴38和轴35。
因此，可以确定旋翼3内围绕轴线A具有相对的旋转速度的三个组件：
-定子10和轴35，它们围绕轴线A是静止的；
-支撑元件36和源30，它们围绕轴线A在第一方向上以旋转速度ω1旋转；以及
-支柱11、具有电路32的叶毂12，它们围绕轴线A在与第一方向相反的第二方向上以旋转速度ω2旋转。
旋翼3还包括中空的导流板85，其连接至叶毂12的轴向端部并且与叶毂12旋转地成一体。导流板85在定子10的轴向相对侧界定旋翼3。导流板85容纳一个盘39、轴38的与轴46相对的轴向顶端部以及盘52。此外，导流器85容纳用于控制永磁体81和电路32的电子控制单元86。优选地，导流器85设置有电力存储装置89，其通过在导电元件32内流动的电流充电。导流板85由金属制成并包括多个导热环90，导热环90连接至环53。
相对于轴线A，旋翼3还包括：
-轴承100，其相对于轴线A在径向上插在轴38与叶毂12之间；
-一对轴向间隔开的轴承101，它们相对于轴线A在径向上插在轴35与支柱11和叶毂12之间。
在使用中，主传动组7的端轴驱动周转齿轮系17的太阳齿轮20围绕轴线A旋转。因此，行星齿轮21和承载件22也围绕轴线A旋转，从而驱动支柱11、叶毂12和桨叶13围绕同一轴线A旋转。桨叶13被叶毂12驱动得围绕轴线A旋转，并且可以通过已知的方式相对于叶毂12移动。叶毂12、环48并因此导电元件32围绕轴线A以旋转速度ω2绕轴线旋转。同时，周转齿轮系37接收来自围绕轴线A以旋转速度ω2旋转的环48的运动，并且驱动支撑元件36并因此驱动源30和永磁体81围绕轴线A以旋转速度ω1旋转。特别地，与叶毂12为一体的环48与围绕轴线A静止的行星齿轮46啮合，并且行星齿轮46与齿轮45啮合，齿轮45与支撑元件36和源30旋转地成一体。结果，源30以旋转速度ω1旋转，电路32以与旋转速度ω1不同的旋转速度ω2旋转，并且源30和导电元件32沿轴线A彼此面对。因此，源30产生磁场BS，并且根据法拉第定律在与叶毂12一体地旋转的支路60中在磁场作用下引起电动势emfR。电动势emfR引起电流iR在支路60和负载62中流动，特别地，当开关65、69闭合时，电流iR在相关绕组68内流动，并给负载62供电。电流iR用于多种目的。例如，它可用于给桨叶13内的电路供电并提供除冰或防冻功能。替代地或组合地，电动势可以用于操作装配到桨叶13上的致动器。电流iR随时间变化时，它们产生随时间变化的磁场BR。随时间变化的磁场BR根据法拉第定律在电路65上引起反电动势bemfC。
传感器58感测电路65两端的电压VC。作为由交流电产生的电压VC，由传感器58产生的信号具有特征曲线(其例子在图9中示出)，其由电流iR调制。特别地，电流iR和电压VC的幅度和频率取决于支柱11和叶毂12的旋转速度ω2。对于给定的负载62和旋转速度ω2，信号与电流iR成比例并且周期性频率取决于支柱11和叶毂12的旋转速度ω2。因此，信号包含关于负载62的操作的有用信息。优选地，电路80在输入中接收由传感器58产生的信号并输出电压VC的峰值VCmax，因此，输出反电动势befmC的峰值。电压VC的峰值VCmax与在负载62内流动的电流iR的峰值成比例。特别地，基于电压VC的值VCmax的峰值并且因此基于电流iR的峰值，可以识别电路32和负载62的以下操作配置：
-电流iR的峰值为零；这种情况对应于负载62没有被供电的事实，例如防冻系统不工作；以及
-电流iR的峰值低于最大值；这种情况对应于一个或一些绕组68出现故障；以及
-峰值电流iR高于最大值；这种情况对应于一些绕组68的短路。
参照图4和图5，附图标记4整体表示根据本发明第二实施方式的抗扭矩尾旋翼。
旋翼4与旋翼3类似，并且在下文中仅在其与旋翼3的不同的范围内进行描述；在可能的情况下，将用相同的附图标记表示旋翼4、3的相应或等同的部分。
特别地，旋翼4基本上包括(图4)：
-装配到机身2上的中空外壳150；
-中空支柱151，其可围绕横向于轴线A的轴线B以旋转速度ω2旋转，并通过设置在支柱151的轴向端部处的锥齿轮152连接至附加传动组8的端轴157；
-叶毂153，其与支柱151旋转地成一体并连接至支柱151；以及
-多个桨叶154(图4中仅示出其中两个)，它们铰接到叶毂153上并沿相应的纵向轴线D延伸。
锥齿轮152和支柱151容纳在外壳150内。叶毂153和桨叶154在外壳150的外部延伸。
旋翼4还包括控制杆155，其沿轴线B延伸并且可相对于支柱151沿轴线B滑动。控制杆155包括在齿轮152的相对侧的轴向端部，该轴向端部固定至杠杆156。杠杆156横向于轴线B延伸并且与相关轴线D偏心地连接至桨叶154。这样，杆155沿轴线B的运动引起桨叶154沿相关轴线D的旋转以及相关俯仰角度的调节。
更详细地，外壳150包括：
-沿轴线B伸长的主体160；以及
-一对环形的盘161，它们在轴线B的相对侧从主体160径向突出并且位于与轴线B正交的相关平面上。
盘161包括相关表面162，相关表面162在轴向上彼此面对，并且相关的永磁体164装配到相关表面162上。永磁体164产生平行于轴线B的磁场BS。
叶毂153包括：
-主体165，其连接至支柱151，在相对于锥齿轮152的轴向相对侧设置在外壳150的轴向端部的前面；以及
-主体166，其连接至主体165并环绕外壳150的与锥齿轮152相对的轴向开口端部。
更详细地，桨叶154铰接到主体165上。从主体165朝向锥齿轮152沿着轴线B，主体166包括：
-连接至主体165的环形的环167；
-其上固定电路169的环形的环168；以及
-其上装配用于控制电路169的电动控制单元171的环形的环170。
环168在轴向上插在盘161之间。
电路169在轴向上插在永磁体164之间。
以这种方式，以旋转速度ω2旋转的电路169与以旋转速度ω1＝0(即，围绕轴线B是静止的)旋转的磁场Bs的源163磁耦合。因此，永磁体164和电路169形成发电机，由于旋转差速ω2-ω1＝ω2，该发电机根据法拉第定律在支柱151中并因此在叶毂152和桨叶154中引起电动势emfR。电路169通过电线172电连接至桨叶154。以这种方式，桨叶154可获得电流iR。
最后，旋翼4相对于轴线B包括：
-径向插在控制杆155与支柱152之间的多个轴承180；
-径向插在支柱152与外壳150的径向内表面之间的轴承181；以及
-径向插在外壳150的径向外表面与相关盘167、170之间轴承183。
旋翼4的操作与旋翼3类似并且仅在其与旋翼3的不同范围内进行描述。
特别地，附加传动组8的端轴157驱动锥齿轮152以旋转速度ω2围绕轴线B旋转。因此，叶毂152和桨叶154以及电路169也被驱动得以旋转速度ω2围绕轴线B旋转。桨叶154被叶毂152驱动得围绕轴线B旋转，并且可以通过已知的方式相对于叶毂152移动。此外，相对于桨叶154的相关轴线D的俯仰角可以通过控制杆155沿轴线B的滑动运动来调节。
源163和永磁体164装配到外壳150上并且围绕轴线B是静止的，即源163和永磁体164可以看作围绕轴线B以旋转速度ω1＝0旋转。永磁体164产生磁场BS。由于电路169与源163之间的不同旋转速度，根据法拉第定律在与叶毂152一体地旋转的电路169中在磁场作用下引起电动势emfR。
参照图5，当电流iR在时间上变化时，它们产生在时间上变化的磁场BR。
随时间变化的磁场BR根据法拉第定律在电路65上引起反电动势bemfC。
传感器58感测电路65两端的电压VC。
参照图6，4’整体表示根据本发明第三实施方式的尾旋翼。
旋翼4’与旋翼4类似，并且在下文中仅在其与旋翼4的不同的范围内进行描述；在可能的情况下，将用相同的附图标记表示旋翼4、4’的相应或等同的部分。
特别地，旋翼4’与旋翼4的不同之处在于，不是包括间隔开的永磁体164，源163包括产生沿轴线B指向的磁场BS的电路70。电路70与电路169电磁耦合。电路70包括产生电压VS的电压发生器71，并且具有等效电阻RS和电感LS，它们在图6中分别用电阻器和电感器建模。电压发生器71使电流iS在电路70内流动。电流iS又产生磁场BS。优选地，电压发生器71是直流电压发生器。此外，在图6中，作用在电路70上的反电动势bemfS用交流电压发生器建模。传感器58是电压传感器，并且被配置为检测电路70两端的电压VC。
旋翼4’的操作与旋翼4类似，并且仅在其与旋翼4的操作不同的范围内进行描述。特别地，旋翼4’的操作与旋翼4的不同之处在于，磁场BS由外壳150的电路70产生，并且在电路70上由磁场Br引起反电动势bemfS。
参照图7，4”整体表示根据本发明第四实施方式的尾旋翼。旋翼4”与旋翼4类似，并且在下文中仅在与旋翼4的不同范围内进行描述；在可能的情况下，将用相同的附图标记表示旋翼4、4”的相应或等同的部分。特别地，旋翼4”与旋翼4’的不同之处在于除了电路70之外还包括电路90。电路90与电路169电磁耦合。在所示的实施方式中，电路90是与电路169电磁耦合的开路线圈170。电路90具有等效电阻RC和电感LC，它们在图7中分别用电阻器和电感器建模。此外，在图6中，作用在线圈170上的反电动势BemfC用交流电压发生器建模。传感器58是电压传感器，并且被配置为检测电路90两端的电压VC。
旋翼4”的操作与旋翼4类似，并且仅在其与旋翼4的操作不同的范围内进行描述。特别地，旋翼4”的操作与旋翼4的操作的不同之处在于，反电动势bemfC由磁场BR在电路90上引起。
根据前面的描述，根据本发明的旋翼3、4、4’、4”和方法的优点将变得清楚。
特别地，旋翼3、4、4’、4”包括传感器58，该传感器产生与反电动势bemfC、bemfS相关联的信号，该反电动势bemfC、bemfS由在电路32内流动的可变电流iR在电路65、70、90上引起。
该信号允许识别iR的时间变化的一些特征，它们与负载62和绕组68的若干操作配置相关联。
特别地：
-在电流iR的峰值为零的情况下，负载62没有被供电，并且例如防冻系统不工作；
-在电流iR低于最大值的情况下，一个或一些绕组68出现故障；以及
-在峰值电流iR高于最大值的情况下，电连接至相同负载62的绕组68出现短路。
因此，可以认识到旋翼3、4、4’、4”的潜在危险，例如防冻系统不工作或绕组68的短路的存在可能导致作用在支柱11和叶毂12上的扭矩过大。
此外(图10和图11)，插在每个负载62与相关绕组68之间的开关69允许在不正确操作的情况下排除一个绕组68。
插在结点61与相关负载62之间的开关65允许在其短路的情况下排除两个相关绕组68。因此，由传感器58产生的信号提供关于负载62的操作状态以及相应的辅助部件的高度相关的信息，而不需要支撑元件36或外壳150与叶毂11之间的任何物理连接。该信息可以在机身2内提供。
关于图3和图4中所示的旋翼3，电路65装配到定子10上。因此，即使永磁体81与以旋转速度ω1旋转的支撑元件36成角度地为一体，传感器58提供的信号也可在定子10处并因此在直升机1的机身2处获得。因此，旋翼3允许以减小的轴向尺寸增大导电元件32和磁场的源30之间的旋转差速ω2-ω1。因此，支撑元件32和叶毂12可以制造得更小并且重量更轻，因为旋转差速ω2-ω1越大，在导电元件32中引起电动势的给定值所需的扭矩越小。扭矩越小，直径越小，因此支撑元件32和叶毂12的重量越小，在有效载荷上具有明显的优点。在叶毂12的旋转速度ω2必须如主旋翼3中那样慢时，这是特别有利的。
此外，由源30、163和电路32、169以及电路65、70、90和传感器58形成的发电机具有被容纳的轴向尺寸，因此可以容易地集成在旋翼3、4、4’、4”的通常尺寸中，而其无需重新设计。
出于同样的原因，由源30、163和导电元件32、169形成的发电机可以容易地在已经存在的旋翼3、4、4’、4”内进行改装。
显然，可以对根据本发明的旋翼3、4、4’、4”和方法进行改变，但不脱离所附权利要求中限定的范围。
特别地，由源30、163和电路32、169形成的发电机可以是径向磁通电机，其中由源30、163产生的磁场主要关于轴线A、B径向指向。
此外，旋翼3的电路65可以设置在支撑元件36上并且围绕轴线A以旋转速度ω1旋转。
旋翼3中的磁场BS的源30可以是类似于旋翼4’的电路70并且设置在支撑元件36上的电路，而不是永磁体81。
旋翼3、4、4’、4”可以包括用于驱动旋翼3、4、4’、4”的电动马达，而不是机械主传动组7和附加传动组8。在这种情况下，旋翼3、4、4’、4”将包括定子和转子，定子上将装配源30、163，并且转子上将装配电路32、169。
飞行器1可以是推力换向式飞机而不是直升机。
飞行器1可包括根据本发明的旋翼3、4、4’、4”和传统的抗扭矩尾旋翼、或传统的主旋翼和根据本发明的抗扭矩尾旋翼4。

Claims (15)

1.一种用于能够悬停的飞行器(1)的旋翼(3，4，4’，4”)，包括：
-定子(10，150)；
-能旋转的元件(11，151)，其能够相对于所述定子(10，150)围绕轴线(A，B)旋转；
-至少一个桨叶(13；154)，其与所述元件(11，151)操作性地连接；
其特征在于，包括：
-支撑元件(36；160，161)，其支撑磁场(BS)的源(30)并且是静止的或者在使用中被驱动得以第一旋转速度(ω1)旋转；以及
-第一电路(32，169)，其与所述元件(11，151)成角度地为一体，并且在使用中能够被驱动得以不同于所述第一旋转速度(ω1)的第二旋转速度(ω2)旋转；
所述第一电路(32，169)与所述源(30，163)电磁耦合，使得在使用中在所述第一电路(32，169)本身中在磁场作用下引起电动势(emfR)并且在使用中第一电流(iR)在所述第一电路(32，169)中流动；
所述旋翼(3，4，4’，4”)还包括：
-第二电路(65；65；70；90)，其是静止的或者在使用中被驱动得以第一旋转速度(ω1)旋转；以及
-传感器(58)，其被配置为产生与反电动势(bemfC，bemfS)的值相关联并且与在所述第一电路(32)内流动的所述电流(iR)相关联的信号(VC)，所述反电动势(bemfC，bemfS)在所述第二电路(65；70；90)上引起。
2.根据权利要求1所述的旋翼，其特征在于，所述第二电路(70)限定所述源(30)；
所述第二电路(70)包括电压发生器(71)；
所述反电动势(bemfS)在使用中在所述第二电路(70)上引起；
所述传感器(58)适于检测所述第二电路(70)两端的电压(VC)。
3.根据权利要求2所述的旋翼，其特征在于，所述电压发生器(71)是直流电压发生器。
4.根据权利要求1所述的旋翼，其特征在于，所述源(30，163)不同于所述第二电路(65，90)。
5.根据权利要求4所述的旋翼，其特征在于，所述源(30)装配到所述支撑元件(36)上，并且所述第二电路(65，90)装配到所述定子(10)上；
所述支撑元件(36)能以所述第一旋转速度(ω1)围绕所述轴线(A)旋转。
6.根据权利要求4或5所述的旋翼，其特征在于，所述第二电路(65，90)是开路线圈(67，170)，所述传感器(58)装配在所述开路线圈(67，170)的两端。
7.根据前述任一项权利要求所述的旋翼，其特征在于，所述传感器(58)是电压传感器。
8.根据前述任一项权利要求所述的旋翼，其特征在于，包括第三电路(80)，在使用中向所述第三电路供给来自所述传感器(58)的所述信号(VC)，并且所述第三电路在使用中输出与所述反电动势(bemfC，bemfS)的峰值相关联的量(Vcmax)。
9.根据前述任一项权利要求所述的旋翼，其特征在于，所述第一电路(32，169)包括多个支路(60)，所述支路(60)部分地在相应的桨叶(13)内部延伸；
每个所述支路(60)包括设置在相关的桨叶(13)内的相关电负载(62)。
10.根据权利要求9所述的旋翼，其特征在于，每个所述支路(60)包括：
-至少两个绕组(68)，其电连接至单个相关电负载(62)；以及
-至少两个开关(65)，它们插在相关的所述绕组(68)与单个相关负载(62)之间。
11.根据权利要求9或10所述的旋翼，其特征在于，所述第一电路(32，169)包括为所述支路(62)和至少一个回路部分(66)共用的结点(61)；
所述第一电路(32，169)包括第二开关(69)，所述第二开关沿所述回路部分(66)插入。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的旋翼，其特征在于，包括用于相关桨叶(13，164)的防冻或除冰系统；所述防冻或除冰系统包括所述负载(62)。
13.一种能够悬停的飞行器(1)，特别是直升机或者推力换向式飞机，其包括：
-机身(2)；以及
-主旋翼(3)和抗扭矩尾旋翼(4)；
-所述主旋翼(3)和所述抗扭矩尾旋翼(4，4’，4”)中至少一个根据前述任一项权利要求所述。
14.一种操作能够悬停的飞行器(1)的旋翼(3，3’)的方法；所述旋翼(3，4，4’，4”)包括：
-定子(10，150)；
-能旋转的元件(11，151)，其能够相对于所述定子(10，150)围绕轴线(A，B)旋转；
-至少一个桨叶(13，154)，其与所述元件(11，151)操作性地连接；
其特征在于，包括以下步骤：
-保持磁场(BS)的源(30)相对于所述轴线(A，B)是静止的，或者将其驱动得以第一旋转速度(ω1)旋转；
-将第一电路(32，169)驱动得以不同于所述第一旋转速度(ω1)的第二旋转速度(ω2)旋转，所述第一电路(32，169)与所述元件(11，151)成角度地为一体；
-将所述第一电路(32，169)与所述源(30，163)电磁耦合，使得在使用中在所述第一电路(32，169)中在磁场作用下引起电动势(emfR)并且电流(iR)在所述电路(32，169)内流动；
-保持第二电路(65；70；90)相对于所述轴线(A，B)是静止的，或者将其驱动得以第一旋转速度(ω1)围绕所述轴线(A，B)旋转；以及
-产生信号(VC)，所述信号(VC)是与反电动势(bemfC，bemfS)相关联并且与在所述第一电路(32，169)内流动的所述电流(iR)相关联的量，所述反电动势(bemfC，bemfS)在所述第二电路(65；70；90)上引起。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
-通过所述第二电路(70)产生所述磁场(BS)；
-在所述第二电路(70)两端产生电压(VS)；
-在使用中，在所述第二电路(70)上引起被引起的所述反电动势(bemfS)；以及
-产生与所述第二电路(70)两端的电压(VC)相关联的所述信号(VC)。
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