CN110168874B - 高速电机 - Google Patents

高速电机 Download PDF

Info

Publication number
CN110168874B
CN110168874B CN201780082799.5A CN201780082799A CN110168874B CN 110168874 B CN110168874 B CN 110168874B CN 201780082799 A CN201780082799 A CN 201780082799A CN 110168874 B CN110168874 B CN 110168874B
Authority
CN
China
Prior art keywords
tracking
rotor
electric machine
rotor disk
radial direction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780082799.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110168874A (zh
Inventor
丹尼尔·艾伦·尼尔加特
布莱登·韦恩·米勒
保罗·罗伯特·杰明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN110168874A publication Critical patent/CN110168874A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110168874B publication Critical patent/CN110168874B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/187—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to inner stators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2786—Outer rotors
    • H02K1/2787—Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/2789—Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2791—Surface mounted magnets; Inset magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/02—Details
    • H02K21/021—Means for mechanical adjustment of the excitation flux
    • H02K21/022—Means for mechanical adjustment of the excitation flux by modifying the relative position between field and armature, e.g. between rotor and stator
    • H02K21/025—Means for mechanical adjustment of the excitation flux by modifying the relative position between field and armature, e.g. between rotor and stator by varying the thickness of the air gap between field and armature
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/22—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/03—Machines characterised by aspects of the air-gap between rotor and stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/09—Machines characterised by the presence of elements which are subject to variation, e.g. adjustable bearings, reconfigurable windings, variable pitch ventilators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

提供一种电机，其包括转子盘，转子盘沿径向方向延伸，并且具有转子凸缘，该转子凸缘附接到转子盘或与转子盘一体地形成，并且基本上沿轴向方向延伸。多个转子磁体安装在转子盘上并靠着转子凸缘定位。该电机包括定子组件，该定子组件包括跟踪齿，该跟踪齿与转子磁体通过气隙磁通连通。定子组件还包括致动器，该致动器可与跟踪齿一起操作以沿径向方向移动跟踪齿以调节气隙的高度。

Description

高速电机
技术领域
本主题大体涉及一种电机，更具体地，涉及一种高速电机。
背景技术
为了有用的目的，电机，例如电动机和发电机，用于各种工业中以将电能转换成机械能，反之亦然。例如，电机用于汽车，航空，海事和其他工业中以操作飞行器，直升机，汽车，船，潜艇，火车和/或任何其他合适的运载工具。
为了减少燃料消耗并提高推进效率，通常希望使用具有大功率密度(这里称为电机的比功率或功率重量比)的电机。具有高比功率的电机可以更小并且更轻，同时产生与更重的电机相等或更大的功率。
已知增加电机的旋转速度会增加功率重量比。然而，随着旋转速度增加，电机的各种旋转部件上的应力也增加。例如，某些电机使用盘保持结构，其允许比传统机器更高的尖端速度和功率密度。然而，由于转子盘在高速操作期间经受大的离心力，转子盘可能略微蠕变或伸展，这可能影响电机的比功率。
更具体地，电机在转子和定子组件之间具有气隙。气隙的大小对转子组件和定子组件产生的磁场的相互作用有影响，因此通常影响电动机的性能和效率。在高速操作期间，转子盘可能稍微伸展，从而增加转子和定子之间的气隙的尺寸，并影响电机的比功率。
因此，期望一种具有用于提高比功率和效率的特征的电机。更具体地，具有用于调节定子组件和转子组件之间的气隙以改善电机性能的特征的电机将是特别有益的。
发明内容
本发明的方面和优点将部分地在以下描述中阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本发明来学习。
在本公开的一个示例性实施例中，提供了限定轴向方向，径向方向和周向方向的电机。电机包括可绕轴向方向旋转的转子盘和转子凸缘，转子凸缘附接到转子盘或与转子盘一体形成，并且基本上沿着轴向方向从转子盘延伸。多个转子磁体安装到转子凸缘。定子组件包括跟踪齿，该跟踪齿可与转子磁体一起操作以产生扭矩，跟踪齿沿着径向方向与转子磁体间隔开以限定气隙。致动器组件可与跟踪齿一起操作，用于沿着径向方向移动跟踪齿以调节气隙的高度。
在本公开的另一示例性实施例中，提供了一种用于操作电机的方法。电机限定轴向方向和径向方向。电机包括：转子盘，其可绕轴向方向旋转；转子凸缘，其基本上沿着径向方向从转子盘延伸；转子磁体，其安装到转子凸缘；定子组件，其包括跟踪齿，跟踪齿可与转子磁体一起操作以驱动电机。该方法包括在电机的操作期间沿径向方向移动定子组件的跟踪齿，以调节沿着径向方向限定在跟踪齿和转子磁体之间的气隙高度。
根据本主题的又一示例性实施例，提供了一种电机，其被构造为驱动安装到飞行器的机身的后端的边界层摄取风扇。电机包括驱动轴，该驱动轴机械地联接到边界层摄取风扇并且限定轴向方向和径向方向。转子盘安装到驱动轴并可绕轴向方向旋转，转子盘基本沿径向方向从驱动轴延伸到转子尖端。转子凸缘附接到转子盘或与转子盘一体形成，并且基本上沿着轴向方向从转子盘延伸，并且多个转子磁体安装到转子凸缘。定子组件包括：多个跟踪齿，其沿着径向方向与转子磁体间隔开以限定气隙；以及致动器组件，其被构造为沿着径向方向移动跟踪齿以调节气隙的高度。
参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解本发明的这些和其他特征，方面和优点。包含在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
附图说明
在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其参考附图，其中：
图1是根据本公开的各种示例性实施例的飞行器的俯视图。
图2是图1的示例性飞行器的左舷侧视图。
图3是安装到图1的示例性飞行器的燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。
图4是根据本公开的示例性实施例的后发动机的示意性横截面视图。
图5是根据本公开的示例性实施例的用于图4的示例性后发动机的电机和致动器组件的示意图。
图6A是根据本主题的示例性实施例的电机和致动器组件的立体横截面视图。
图6B是根据本主题的示例性实施例的图6A的示例性致动器组件的立体横截面视图。
图6C是根据本主题的示例性实施例的图6A的示例性致动器组件的横截面视图。
图7是根据本主题的另一示例性实施例的电机和致动器组件的示意性横截面视图。
图8是根据本主题的又一示例性实施例的电机和致动器组件的示意性横截面视图。
图9示出了根据本主题的示例性实施例的用于操作图5的示例性电机和致动器组件的方法。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和说明书中的相同或类似的标记已用于指代本发明的相同或相似的部分。
如本文所使用的，术语“第一”，“第二”和“第三”可以互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。术语“前”和“后”是指基于实际或预期的行进方向的部件的相对位置。例如，“前”可以指基于飞行器的预期的行进方向的飞行器的前部，并且“后”可以指基于飞行器的预期的行进方向的飞行器的后部。术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，“下游”是指流体向其流动的方向。
现在参考附图，其中相同的附图标记在所有附图中表示相同的元件，图1提供了示例性飞行器10的俯视图，其可以结合本发明的各种实施例。图2提供了如图1所示的飞行器10的左舷侧视图。如图1和图2共同所示，飞行器10限定了延伸通过其的纵向中心线14、竖直方向V、横向方向L、前端16和后端18。此外，飞行器10限定了在飞行器10的前端16和后端18之间延伸的平均线15。如本文所用，“平均线”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(例如下面讨论的机翼20和稳定器)。
此外，飞行器10包括机身12和一对机翼20，机身12从飞行器10的前端16朝向飞行器10的后端18纵向延伸。如本文所用，术语“机身”通常包括飞行器10的本体的全部，例如飞行器10的尾翼。这样的机翼20中的第一个相对于纵向中心线14从机身12的左舷侧22横向向外延伸，并且这样的机翼20中的第二个相对于纵向中心线14从机身12的右舷侧24横向向外延伸。用于所示示例性实施例的每个机翼20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还包括竖直稳定器30和一对水平稳定器34，竖直稳定器30具有用于偏航控制的舵翼32，每个水平稳定器34具有用于俯仰控制的升降襟翼36。机身12还包括外表面或表皮38。然而，应当理解，在本公开的其他示例性实施例中，飞行器10可以附加地或替代地包括任何其他合适的稳定器构造，其可以或可以不沿着竖直方向V或水平/横向方向L直接延伸。
图1和2的示例性飞行器10包括推进系统100，在此称为“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和电动推进发动机，每个飞行器发动机构造成安装到飞行器10，例如安装到一对机翼20中的一个。更具体地，对于所描绘的实施例，飞行器发动机被构造为燃气涡轮发动机，或者更确切地说，涡轮风扇喷气发动机102,104，其以翼下构造附接到机翼20并悬挂在机翼20下方。另外，电动推进发动机构造成安装在飞行器10的后端，因此所描绘的电动推进发动机可以称为“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上的边界层的空气。因此，所描绘的示例性后发动机可被称为边界层摄取(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处的尾部或与其混合，并且使得平均线15延伸穿过其。然而，应当理解，在其他实施例中，电动推进发动机可以以任何其他合适的方式构造，并且可以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(例如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外部示意性地示出，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。另外，发电机108可构造成将机械动力转换成电力。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，并且还包括电力调节器109和能量存储装置110。发电机108可以向电力调节器109发送电力，电力调节器109可以将电能转换为适当的形式，并且将能量存储在能量存储装置110中或者将电能发送到BLI风扇106。对于所描绘的实施例，发电机108，电力调节器109，能量存储装置110和BLI风扇106都连接到电通信总线111，使得发电机108可以与BLI风扇106和/或能量存储装置110电连通，并且使得发电机108可以向能量存储装置110或BLI风扇106中的一个或两个提供电力。因此，在这样的实施例中，推进系统100可以被称为气电推进系统。
然而，应当理解，图1和图2中描绘的飞行器10和推进系统100仅作为示例提供，并且在本公开的其他示例性实施例中，可以提供具有以任何其他合适方式构造的推进系统100的任何其他合适的飞行器10。例如，应当理解，在各种其他实施例中，BLI风扇106可替代地定位在靠近飞行器10的后端18的任何合适位置处。此外，在其他实施例中，电动推进发动机可以不定位在飞行器10的后端，因此可以不构造为“后发动机”。例如，在其他实施例中，电动推进发动机可以结合到飞行器10的机身中，并因此构造为“吊舱式发动机”或吊舱安装发动机。此外，在其他实施例中，电动推进发动机可以结合到飞行器10的机翼中，因此可以构造为“混合机翼发动机”。此外，在其他实施例中，电动推进发动机可以不是边界层摄取风扇，而是可以作为自由流喷射风扇安装在飞行器10上的任何合适位置。此外，在其他实施例中，推进系统100可以不包括例如电力调节器109和/或能量存储装置110，而是发电机108可以直接连接到BLI风扇106。
现在参考图3，提供了根据本公开的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轮风扇喷气发动机200，在此称为“涡轮风扇200”。值得注意的是，在至少某些实施例中，喷气发动机102,104还可以构造为高旁通涡轮风扇喷气发动机。在各种实施例中，涡轮风扇200可代表喷气发动机102,104。然而，替代地，在其他实施例中，涡轮风扇200可以结合到任何其他合适的飞行器10或推进系统100中。
如图3所示，涡轮风扇200限定轴向方向A1(平行于提供用于参考的纵向中心线201延伸)和径向方向R1。通常，涡轮风扇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。
所示的示例性核心涡轮发动机204通常包括基本上管状的外壳206，其限定环形入口208。外壳206以串行流动关系包围：压缩机区段，该压缩机区段包括增压器或低压(LP)压缩机210和高压(HP)压缩机212；燃烧区段214；涡轮区段，该涡轮区段包括高压(HP)涡轮216和低压(LP)涡轮218；喷射排气喷嘴区段220。高压(HP)轴或线轴222将HP涡轮216驱动地连接到HP压缩机212。低压(LP)轴或线轴224将LP涡轮218驱动地连接到LP压缩机210。
对于所描绘的实施例，风扇区段202包括可变节距风扇226，其具有以间隔开的方式联接到盘230的多个风扇叶片228。如图所示，风扇叶片228大致沿径向方向R1从盘230向外延伸。借助于风扇叶片228可操作地联接到合适的致动构件232，每个风扇叶片228可相对于盘230绕俯仰轴线P旋转，该致动构件232被构造成一致地共同改变风扇叶片228的节距。风扇叶片228，盘230和致动构件232一起可通过横跨动力齿轮箱234的LP轴224一起绕纵向轴线12旋转。动力齿轮箱234包括多个齿轮，用于将LP轴224的旋转速度降低到更高效的旋转风扇速度。
仍参照图3的示例性实施例，盘230由可旋转的前轮毂236覆盖，该前轮毂236在空气动力学上成形为促进通过多个风扇叶片228的气流。另外，示例性风扇区段202包括环形风扇壳体或外机舱238，其周向地围绕风扇226和/或核心涡轮发动机204的至少一部分。应该理解的是，机舱238可以构造成通过多个周向间隔开的出口导向轮叶240相对于核心涡轮发动机204支撑。此外，机舱238的下游区段242可以在核心涡轮发动机204的外部分上延伸，以便在它们之间限定旁路气流通道244。
另外，所示的示例性涡轮风扇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被构造为同轴安装到LP轴224并且可通过LP轴224旋转的发电机(LP轴224还使风扇226旋转，对于所示实施例，通过动力齿轮箱234)。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以与下面参照图4描述的电动机336或下面参考图5至8描述的电机350的示例性转子和定子基本相同的方式构造。另外，如将理解的，转子248可以附接到LP轴224，并且定子250可以在核心涡轮发动机204内保持静止。在操作期间，电机可以限定电机尖端速度(即，在电机246的气隙半径处的转子248的线速度，如下所述)。值得注意的是，当涡轮风扇发动机200结合到上面参照图1和图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，还应当理解，图3中描绘的示例性涡轮风扇发动机200仅是示例性的，并且在其他示例性实施例中，涡轮风扇发动机200可以具有任何其他合适的构造。例如，尽管转子248被示出为附接到LP轴224，但是应当理解，转子248可替代地附接到HP轴222或任何其它合适的轴。此外，应当理解，在其他示例性实施例中，喷气发动机102,104可以替代地构造为任何其他合适的航空发动机，例如涡轮螺旋桨发动机，涡轮喷气发动机，内燃机等。
现在参考图4，提供了根据本公开的各种实施例的电动推进发动机的示意性横截面侧视图。所描绘的电动推进发动机在飞行器10的后端18处安装到飞行器10，并且构造成摄取边界层空气。因此，对于所描绘的实施例，电动推进发动机被构造为边界层摄取(BLI)后风扇(在下文中称为“BLI风扇300”)。BLI风扇300可以以与上面参照图1和图2描述的BLI风扇106基本相同的方式构造，并且飞行器10可以以与上面参考图1和2描述的示例性飞行器10基本相同的方式构造。
如图4所示，BLI风扇300限定了沿着纵向中心线轴线302(或中心轴线)延伸的轴向方向A2，以及径向方向R2和周向方向C2(绕轴向方向A2延伸的方向，参见例如图6A)，纵向中心线轴线302延伸通过其中以供参考。另外，飞行器10限定了延伸穿过其中的平均线15。
通常，BLI风扇300包括可绕中心线轴线302旋转的风扇304和结构支撑系统308。结构支撑系统308被构造用于将BLI风扇300安装到飞行器10，并且对于所描绘的实施例，通常包括内框架支撑件310，多个前支撑构件312，外机舱314，多个后支撑构件316和尾锥318。如图所示，内框架支撑件310附接到机身12的隔板320。多个前支撑构件312附接到内框架支撑件310并且大致沿径向方向R2向外延伸到机舱314。机舱314与BLI风扇300的内壳324限定气流通道322，并且至少部分地围绕风扇304。此外，对于所描绘的实施例，机舱314围绕飞行器10的平均线15延伸大致三百六十度(360°)。多个后支撑构件316也大致沿径向方向R2从机舱314延伸并且在结构上将机舱314连接到尾锥318。
在某些实施例中，前支撑构件312和后支撑构件316可各自沿着BLI风扇300的周向方向C2大致间隔开。另外，在某些实施例中，前支撑构件312通常可以构造为入口导向轮叶，并且后支撑构件316通常可以构造为出口导向轮叶。如果以这种方式构造，前和后支撑构件312,316可以引导和/或调节通过BLI风扇300的气流通道322的气流。值得注意的是，前支撑构件312或后支撑构件316中的一个或两个可另外构造为可变导向轮叶。例如，支撑构件可包括位于支撑构件的后端处的襟翼(未示出)，用于引导空气流穿过支撑构件。
然而，应当理解，在其他示例性实施例中，结构支撑系统308可以替代地包括任何其他合适的构造，并且例如可以不包括上面描绘和描述的每个部件。或者，结构支撑系统308可包括上面未描绘或描述的任何其他合适的部件。
BLI风扇300另外在机舱314和尾锥318之间限定喷嘴326。喷嘴326可以构造成从流过其中的空气产生一定量的推力，并且尾锥318可以成形为使BLI风扇300上的阻力量最小化。然而，在其他实施例中，尾锥318可以具有任何其他形状，并且可以例如在机舱314的后端的前方终止，使得尾锥318在后端被机舱314包围。另外，在其他实施例中，BLI风扇300可以不构造为产生任何可测量的推力量，而是可以构造成从飞行器10的机身12的空气的边界层摄取空气，并且增加能量/加速这种空气以减小飞行器10上的整体阻力(并因此增加了飞行器10的净推力)。
仍然参考图4，风扇304包括多个风扇叶片328和风扇轴330。多个风扇叶片328附接到风扇轴330并且大致沿着BLI风扇300的周向方向C2间隔开。如图所示，对于所描绘的实施例，多个风扇叶片328至少部分地被机舱314包围。
此外，对于所描绘的实施例，风扇304可通过电机绕BLI风扇300的中心线轴线302旋转。更具体地，对于所描绘的实施例，电机构造为电动机336，并且BLI风扇300另外包括机械联接到电动机336的动力齿轮箱338。另外，风扇304机械地联接到动力齿轮箱338。例如，对于所示的实施例，风扇轴330延伸到动力齿轮箱338并且联接到动力齿轮箱338，并且电动机336的驱动轴340延伸到动力齿轮箱33并且也联接到动力齿轮箱338。因此，对于所示的实施例，风扇304可通过动力齿轮箱338通过电动机336绕BLI风扇300的中心轴线302旋转。
动力齿轮箱338可包括任何类型的齿轮系统，用于改变驱动轴340和风扇轴330之间的转速。例如，动力齿轮箱338可以构造为星形齿轮系，行星齿轮系或任何其他合适的齿轮系构造。另外，动力齿轮箱338可以限定齿轮比，如本文所使用的，齿轮比是指驱动轴340的旋转速度与风扇轴330的旋转速度的比率。在某些示例性实施例中，动力齿轮箱338的齿轮比可大于约1：1且小于约1：5。例如，在某些实施例中，动力齿轮箱338的齿轮比可以在大约1：1.5和大约1：3.5之间，例如在大约1：1.2和大约1：2.75之间。应当理解，如本文所使用的，近似项，例如“约”或“近似”，是指在10％的误差范围内。
仍然参考图4的示例性实施例，电动马达336至少部分地位于飞行器10的机身12内。更具体地，风扇304沿着BLI风扇300的中心轴线302定位在动力齿轮箱338的前方，并且电动马达336沿着BLI风扇300的中心轴线302定位在风扇304的前方。然而，根据替代实施例，动力齿轮箱338可定位在飞行器10内的前方位置或任何其他合适位置。
此外，在某些示例性实施例中，BLI风扇300可构造有气电推进系统，例如上面参照图1和图2描述的气电推进系统100。在这样的实施例中，电动机336可以从能量存储装置或发电机(例如图1和2的能量存储装置110或发电机108)中的一个或两个接收电力。
现在参考图5，将描述根据本主题的示例性实施例的电机350。虽然下面描述为被构造用于驱动飞行器的边界层摄取风扇，但是应当理解，在其他示例性实施例中，电机350可以用作用于任何合适应用的电动机或发电机或用于任何其他合适的装置。例如，电机350可以在陆基运载工具(例如汽车)，在用于飞行器、用于航海运载工具等的翼下安装推进装置中用作主要或次级动力装置。
如图所示，电机350包括转子组件352和定子组件354，下面将详细描述转子组件352和定子组件354中的每一个。电机350限定轴向方向A3，径向方向R3和周向方向C3(围绕轴向方向A3延伸的方向，未示出)。根据一个实施例，电机350可以被构造为用于驱动BLI风扇300(参见图4)的电动机336。根据另一示例性实施例，电机350可被构造为电机246，例如，用作机械联接到风扇226(参见图3)的发电机。
如图5中所示，电机350包括限定电机350的纵向轴线362的驱动轴358。根据一个示例性实施例，当电机350安装在BLI风扇300中时，纵向轴线362可以与BLI风扇300的中心线轴线302对准。转子组件352可以可选地包括驱动轴358的轴向端部上的多个轴承(未示出)。值得注意的是，图5中描绘的转子组件352的部分可以简单地是转子组件352的一个模块。在其他实施例中，可以包括多个模块以为电机350提供期望的功率输出，其中包括的转子模块越多，功率输出越高。
转子组件352包括转子盘364，转子盘364安装到驱动轴358并且基本上沿径向方向R3从驱动轴358延伸。在这方面，转子盘364可绕轴向方向A3旋转。在一个实施例中，驱动轴358和转子盘364可以被键合以便协作接合。在实施例中，驱动轴358可包括一个或多个特征，例如突起(未示出)，其与转子盘364中的一个或多个特征(例如凹部(未示出))配合接合，或反之亦然。然而，应当理解，将驱动轴358联接到转子盘364的任何合适方法可用于传递扭矩。在实施例中，驱动轴358可以包括附加特征，该附加特征构造成为转子组件352内的冷却流体(未示出)提供通道。在非限制性示例中，冷却流体可以是气流或冷却剂，用于减小转子组件352中的机械应力和涡流损耗。
根据所示的示例性实施例，转子凸缘366附接到转子盘364或与转子盘364一体地形成，并且基本上沿着轴向方向A3从转子盘364延伸。根据所示实施例，转子盘限定第一侧368和相对的第二侧370。转子凸缘366沿轴向方向A3从第一侧368和第二侧370延伸(为清楚起见，图5中仅示出转子组件352的一半，但参见图6A至6C)。另外，根据所示实施例，转子凸缘366从转子尖端372延伸，转子尖端372限定在转子盘364的沿径向方向R3的最外侧位置。然而，应该理解，其他构造也是可能的。例如，转子凸缘366可以仅从转子盘364的单侧延伸，可以从转子盘364的不同径向位置延伸，和/或可以相对于轴向方向A3以一定角度延伸。
转子凸缘366可以是适合于支撑电机350的高速操作的任何尺寸，例如，通过吸收诸如径向应力和环向应力的马达部件的离心力。例如，根据示例性实施例，转子凸缘366可以限定沿着轴向方向A3从转子盘364到转子凸缘366的远端测量的长度L1。转子盘364还可以限定沿着径向方向R3从驱动轴358的中心(即，从纵向轴线362)到气隙(如下所述)测量的高度H1。在某些示例性实施例中，电机350可以限定大于约1：20且小于约1：1的长度与高度(L1：H1)纵横比。例如，在某些实施例中，该纵横比可以在约3：20至约17：20之间，例如在约1：4至约3：4，或约1：2。应当理解，如本文所使用的，近似项，例如“约”或“近似”，是指在10％的范围内。
另外，转子盘364和转子凸缘366可由任何合适的刚性材料构成。更具体地，转子盘364和转子凸缘366可以由足以承受在电机350的高速操作(例如，1000英尺/秒或更高的尖端速度)期间产生的大离心力的材料构成。例如，根据一个示例性实施例，转子盘364和转子凸缘366由钛或另一种合适的刚性和轻质钢合金的单个部件整体地形成。另外，转子盘364可以由非磁性材料或可透磁材料构成。根据替代实施例，转子凸缘366可以使用任何合适的附接方法安装到转子盘364，例如焊接，胶合，机械紧固件等。
仍然参考图5，根据示出的示例性实施例，转子组件352包括多个转子磁体380。转子磁体380构造成产生转子磁场，定子组件354构造成产生定子磁场。转子磁场和定子磁场相互作用以产生使转子盘364和驱动轴358旋转的扭矩。尽管转子磁体380和定子组件354在本文中通常可称为“磁体”，但应当理解，这些磁体可以是任何合适的磁性材料，并且可以是永磁体，电磁体等。例如，根据所示实施例，转子磁体380是永磁体，定子组件354包括电磁体，但是替代实施例可以使用转子磁体380和定子组件354的任何合适组合以在转子盘364和驱动轴358上产生扭矩。另外，虽然定子组件354示出为具有集中绕组，但是应当理解，定子组件354可替代地具有分布式绕组或任何其他合适的定子绕组构造。此外，转子磁体380和定子组件354可包括任何合适的涂层或覆盖物，例如金属或非金属磁屏蔽材料或保持结构。
在实施例中，转子磁体380是永磁体。例如，当作为“径向通量”机器操作时，转子磁体380可以限定沿径向方向R3延伸的磁化方向(即，南北极方向)。例如，在所示实施例中，转子磁体380被构造为具有磁化方向或磁极方向，该磁化方向或磁极方向在电机350内基本径向地定向。更具体地，定子组件354沿径向方向R3位于转子凸缘366的内侧，例如，使得电机350处于外转子构造。在这方面，转子磁体380产生磁场以径向地定向在转子组件352和定子组件354之间。根据一些示例性实施例，转子组件352还可包括转子背铁384，例如，用于提供磁通量的返回路径。如本文所述，由转子磁体380产生的磁场还与由其电枢电流产生的定子磁场相互作用以产生扭矩。然而，应该理解的是，根据替代实施例，电机350可以被构造为“轴向通量”机器。在轴向通量机器中，转子磁体380可以构造成产生在转子组件352和定子组件354之间基本沿轴向方向A3延伸的磁场。另外，在其他示例性实施例中，电机350可以被构造为“内转子”电机，使得转子凸缘366位于定子组件354的内侧。
转子磁体380可以以任何合适的方式并且在任何合适的位置安装到转子盘组件352。例如，转子磁体380可以安装到转子盘364或直接安装到转子凸缘366。根据所示实施例，转子磁体380安装到转子凸缘366的径向内表面。以这种方式，转子凸缘366设计成吸收在高操作速度下施加在转子磁体380上的离心载荷。这样，转子组件352和因此电机350被设计成承受高速和离心载荷。
根据所示实施例，定子组件354包括固定芯390，固定芯390沿径向方向R3具有固定位置。固定芯390可以是可透磁材料，例如金属，并且可以包括多个定子槽(未示出)，用于接收导电电枢绕组392。电枢绕组392可以包括各种拓扑和形式的铜绕组。这样，定子组件354可以构造为电磁体。在实施例中，定子组件354被构造成最佳地向转子磁体380和从转子磁体380传送磁通量。此外，固定芯390可以定向地层叠以减少固定芯390中的涡流加热，从而提高电动机效率。
如图5中示意性所示，定子组件354还可包括跟踪齿394。跟踪齿394与固定芯390滑动接触，使得其与固定芯390磁连通。在这方面，根据一些示例性实施例，跟踪齿394可定位在低摩擦的可透磁的套管395内(参见例如图6A至6C)。例如，套筒395可允许跟踪齿394沿径向方向R3自由滑动，同时保持与固定芯390的磁通连通。跟踪齿394沿径向方向R3与转子磁体380间隔开以限定气隙396。然而，跟踪齿394可沿径向方向R3滑动以调节气隙396的高度。值得注意的是，气隙396的高度(即“间隙高度”)是电机设计中的重要方面。间隙高度对电机的比功率(即功率重量比)以及总功率和效率有影响。尽管上面的描述涉及单个跟踪齿394，但是应当理解，根据示例性实施例，可以使用任何合适数量的跟踪齿来调节气隙的大小。例如，定子组件354可包括沿周向方向C3间隔开的多个跟踪齿。这些跟踪齿中的每一个可以沿径向方向R3一致地或彼此独立地移动。
为了便于控制气隙396的高度，定子组件354还可包括致动器组件400，致动器组件400可与跟踪齿394一起操作，以沿着径向方向R3移动跟踪齿394，以调节气隙396的高度。在图5中示意性地示出，致动器组件400可以是能够相对于固定芯390移动跟踪齿394的任何装置或组件。根据所示的示例性实施例，致动器组件400可以由控制器402控制。
控制器402可用于控制致动器组件400的操作，例如，以调节跟踪齿394的径向位置和气隙396的高度。控制器可包括一个或多个分立处理器，存储器装置和蓄电单元(未图示)。处理器还可以包括数字信号处理器(DSP)，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件，分立栅极或晶体管逻辑，分立硬件部件，或被设计和编程以执行或引起本文所述功能的执行的其的任何组合。处理器还可以包括微处理器，或前述装置的组合(例如，DSP和微处理器的组合，多个微处理器，结合DSP内核的一个或多个微处理器，或任何其他这样的构造)。
另外，存储器装置通常可以包括存储器元件，包括但不限于计算机可读介质(例如，随机存取存储器(RAM))，计算机可读非易失性介质(例如，NVRAM，闪存，EEPROM或FRAM)，光盘只读存储器(CD-ROM)，磁光盘(MOD)，数字通用盘(DVD)和/或其他合适的存储元件。存储器可以存储处理器可访问的信息，包括可以由处理器执行的指令。例如，指令可以是软件或任何指令集，当由处理器执行时，其使得处理器执行操作。可选地，指令可以包括构造成操作致动器组件400的软件包。
此外，电机350可包括一个或多个传感器，用于提供关于电机350的操作的反馈。例如，根据所示实施例，速度传感器404可以构造成例如测量驱动轴358的旋转速度。根据另一个实施例，间隙尺寸传感器406可以构造成例如测量气隙396的高度。控制器402可以与传感器404和/或406可操作地通信，并且可以对跟踪齿394的径向位置进行实时调节，以选择性地控制电机350的操作以实现各种目标。
现在参考图6A至6C，提供了电机350(更具体地，致动器组件400)的一个示例性实施例的视图。具体地，图6A和6B提供了电机350和致动器组件400的立体横截面视图，图6C提供了电机350和致动器组件400的横截面视图。示例性转子组件和定子组件可以以与图5中所示和上文所述的电机350基本相同的方式构造。因此，相同或相似的编号可以指代相同或相似的部分。然而，值得注意的是，为了在图6A至6C中清楚起见，绕组392被描绘为结合到固定芯390中。
根据图6A至图6C所示的示例性实施例，致动器组件400包括联合环410。联合环410与跟踪齿394可操作地联接，以便沿轴向方向A3移动联合环410使跟踪齿394沿径向方向R3移动。更具体地，联合环410包括相对于轴向方向A3的倾斜轮廓或表面412。跟踪齿394可滑动地联接到联合环410，但也沿轴向方向A3固定，以便沿轴向方向A3移动联合环410使跟踪齿394沿径向方向R3朝向或远离转子磁体380移动。
如图6A和6B最佳所示，联合环410限定了类似于倾斜表面412倾斜的接收槽414。跟踪齿394在跟踪齿394的径向内端上限定了互补的安装构件416。接收槽414构造成可滑动地接收安装构件416，使得跟踪齿394和联合环410沿径向方向R3的相对定位基本固定。应当理解，上述用于将跟踪齿394可操作地联接到联合环410的构造仅是示例性的，并且可以使用任何其他合适的构造来将联合环410的运动转移到跟踪齿394的运动中。例如，联合环410可以替代地限定周向延伸的槽，当联合环410围绕轴向方向A3旋转时，该槽使得跟踪齿394移动。
现在参考图7，描绘了根据本公开另一示例性实施例的致动器组件400的侧视横截面视图。示例性转子组件和定子组件可以以与图5中所示和上文所述的电机350基本相同的方式构造。因此，相同或相似的编号可以指代相同或相似的部分。
如图7中示意性所示，致动器组件400包括跟踪构件420。跟踪构件420安装到跟踪齿394并延伸到转子盘364，以将跟踪齿394可滑动地机械联接到转子盘364并沿径向方向R3支撑跟踪齿394。以这种方式，由于转子盘364由于在高速操作期间经受的离心力而略微伸展，跟踪构件420自动调节跟踪齿394的径向位置以更精确地控制气隙396的高度。值得注意的是，根据所示实施例，跟踪构件420通过低摩擦接口422联接到转子盘364。低摩擦接口422可以包括某种形式的轴承或其他摩擦减小机构，其允许跟踪构件420和转子盘364在径向方向R3上联接，但是在周向方向C3上是自由。为了使由于跟踪构件420和转子尖端372之间的转子盘364的拉伸引起的气隙396的尺寸变化最小化，根据示例性实施例，跟踪构件420联接到转子盘364，距离转子凸缘366比距离转子盘364的基部更近(例如，在该基部处转子盘364与驱动轴358连结)。
现在参考图8，描绘了根据本公开另一示例性实施例的致动器组件400的轴向视图。示例性转子组件和定子组件可以以与图5中所示和上文所述的电机350基本相同的方式构造。因此，相同或相似的编号可以指代相同或相似的部分。
如图8所示，定子组件354包括多个跟踪齿394和多个固定桥430。跟踪齿394和固定桥430在转子凸缘366内沿周向方向C3交替地定位。跟踪齿394与固定桥430可滑动地接触，因此通过固定桥430进行磁通连通，固定桥430由可透磁材料构成。一个或多个致动器432可以被构造用于相对于固定桥430沿径向方向R3移动多个跟踪齿394，同时保持两者之间的磁通连通。根据所示实施例，多个固定桥430中的每一个具有梯形横截面，该梯形横截面具有宽端和短端。宽端沿径向方向R3面向外(即朝向转子凸缘366)，短端沿径向方向R3面向内(即朝向驱动轴358)。应当理解，固定桥430的形状允许跟踪齿394在操作期间(通过致动器432)径向向内和径向向外滑动，同时仍保持与一个或多个邻近的跟踪齿394的磁通连通。
作为本公开的说明性方面，图9提供了用于操作电机的方法500。可以根据上面参考图5至图8描述的一个或多个实施例来构造电机。因此，示例性电机可包括转子组件，定子组件和致动器组件，致动器组件构造成用于移动跟踪齿以调节示例性电机内的气隙。方法500可以替代地用于操作任何其他合适的电机，例如，以改善其比功率或效率。
方法500包括，在步骤510，确定转子凸缘的旋转速度或确定转子组件和定子组件之间的间隙高度。方法500还包括，在步骤520，在电机操作期间沿着径向方向移动定子组件的跟踪齿，以调节沿着径向方向限定在跟踪齿和转子组件之间的气隙高度。步骤520可以包括至少部分地基于所测量的转子凸缘的旋转速度或所确定的间隙高度来移动定子组件的跟踪齿。
尽管上述方法描述了基于间隙高度或旋转速度来调节跟踪齿的高度，但是应当理解，可以基于电机的任何其他操作参数来调节跟踪齿。在这方面，步骤510可以包括测量或确定电机的任何其他操作参数。例如，方法500可以替代地用于基于电机的所需扭矩输入/输出来调节气隙的高度。在这方面，通过调节气隙的高度，可以装载或卸载电机以增加扭矩或从系统移除扭矩。
转子组件352，定子组件354，各种相关部件以及本文所述的操作的方法500主要构造成使电机的功率密度和电性能最大化。例如，电机350构造成以相对高的速度操作，同时保持转子和定子之间的相对紧密的间隙，尽管由于转子上的高离心载荷导致转子盘的增长。这种构造允许增加功率密度和改善电性能。因此，根据本公开的一个或多个实施例的电机可以提供具有期望效率和功率密度的电机。此外，本公开在低体积，质量和成本方面提供了额外的优点。因此，这些技术和系统允许比现有设计更坚固的具有更高功率重量比的电机。更具体地，如本文所公开的所提供的电机350能够以更高的速度和载荷运行，从而有效地允许更小的机器处理更高的载荷。
转子组件352，定子组件354和本文所述的各种相关部件主要构造成使电机的功率密度和电性能最大化。例如，电机350包括能够以相对高的速度操作的转子组件352，尽管高的离心力和应力施加在转子组件352和电机350的其他部件上。例如，电机350可以由电机平均气隙速度(下面描述)确定的高速操作。例如，电机350在电机350的操作期间限定电机平均气隙速度。电机平均气隙速度是指在气隙396处转子盘364的速度的一般测量值(例如，转子盘364的表面速度或线速度)。可以理解，这种平均气隙速度可以通过将电机350的转子盘364的旋转速度乘以气隙396的平均径向中心线来计算。例如，在轴向通量机器上，平均径向中心线是定子组件354沿径向方向R3的平均半径。对于径向通量机器，平均径向中心线是沿径向方向R3的气隙396的径向中心。作为示例，电机350可以构造成在高于大约750英尺/秒(ft/s)的电机尖端速度下操作。更具体地，根据本公开的一个或多个示例性实施例的电机可在平日，最大速度条件(其中电机尖端速度高于约850英尺/秒(ft/s)，例如高于约900ft/s，例如高于约1,000ft/s)期间操作。
然而，应当理解，上面参考图5至图8描述的示例性电机350可替代地以任何其他合适的方式构造。例如，在其他示例性实施例中，电机350可以根据美国专利申请序列号14/317,294(为美国专利公开号2015/0380999提交时公布)中描述的一个或多个示例性实施例来构造，其全部内容通过引用并入本文用于所有目的。例如，虽然这里示出的电机350被构造为“外转子”电动机，但是应当理解，电机350也可以被构造为“内转子”电机，同时仍然在本主题的范围内。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其他示例意图落入权利要求的范围内。

Claims (13)

1.一种电机，所述电机限定轴向方向、径向方向和周向方向，其特征在于，所述电机包括：
转子盘，所述转子盘能够绕所述轴向方向旋转；
转子凸缘，所述转子凸缘附接到所述转子盘或与所述转子盘一体形成，并且基本上沿着所述轴向方向从所述转子盘延伸；
多个转子磁体，所述多个转子磁体安装到所述转子凸缘；和
定子组件，所述定子组件包括：
跟踪齿，所述跟踪齿能够与所述转子磁体一起操作以产生扭矩，所述跟踪齿沿着所述径向方向与所述转子磁体间隔开，以限定气隙；和
致动器组件，所述致动器组件能够与所述跟踪齿一起操作，用于沿着所述径向方向移动所述跟踪齿，以调节所述气隙的高度，其中所述致动器组件包括跟踪构件，所述跟踪构件安装到所述跟踪齿并延伸到所述转子盘，以将所述跟踪齿机械地联接到所述转子盘并沿着所述径向方向支撑所述跟踪齿，其中所述跟踪构件通过低摩擦接口联接到所述转子盘，其允许所述跟踪构件和所述转子盘在所述径向方向上联接，但是在所述周向方向上自由。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，其中所述跟踪构件联接到所述转子盘，距离所述转子凸缘比距离所述转子盘的基部更近。
3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，其中所述电机限定纵向轴线，其中所述跟踪齿限定顶表面，并且其中所述定子组件限定在所述纵向轴线与所述跟踪齿的所述顶表面之间延伸的径向高度，所述致动器组件被构造成，响应于驱动轴的旋转速度来调节所述径向高度。
4.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，其中所述电机包括用于测量所述气隙的所述高度的传感器并且限定纵向轴线，其中所述跟踪齿限定顶表面，并且其中所述定子组件限定在所述纵向轴线和所述跟踪齿的所述顶表面上之间延伸的径向高度，所述致动器组件被构造成，响应于所测量的所述气隙的高度来调节所述径向高度。
5.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，其中所述转子盘限定第一侧和第二侧，所述转子凸缘沿着所述轴向方向从所述转子盘的所述第一侧和所述第二侧两者延伸。
6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，其中所述定子组件进一步包括定子芯，所述定子芯沿着所述径向方向固定并且与所述跟踪齿可滑动地联接。
7.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，其中所述定子组件沿着所述径向方向位于所述转子凸缘的内侧。
8.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，其中所述定子组件包括沿着所述周向方向间隔开的多个跟踪齿，所述致动器组件能够操作用于沿着所述径向方向移动所述多个跟踪齿中的每一个，以调节所述气隙的所述高度。
9.根据权利要求8所述的电机，其特征在于，其中所述多个跟踪齿中的每一个限定径向高度，并且其中所述致动器组件被构造成一致地移动所述多个跟踪齿，以在所有跟踪齿之间保持基本恒定的径向高度。
10.一种用于操作电机的方法，所述电机限定轴向方向和径向方向，其特征在于，所述电机包括能够绕所述轴向方向旋转的转子盘，基本上沿着径向方向从所述转子盘延伸的转子凸缘，安装到所述转子凸缘的转子磁体，和定子组件，所述定子组件包括跟踪齿和致动器组件，所述跟踪齿能够与所述转子磁体一起操作以驱动所述电机，所述致动器组件能够与所述跟踪齿一起操作，所述方法包括：
在所述电机的操作期间沿着所述径向方向移动所述定子组件的所述跟踪齿，以调节沿所述径向方向限定在所述跟踪齿和所述转子磁体之间的气隙高度，其中所述致动器组件包括跟踪构件，所述跟踪构件安装到所述跟踪齿并延伸到所述转子盘，以将所述跟踪齿机械地联接到所述转子盘并沿着所述径向方向支撑所述跟踪齿，其中所述跟踪构件通过低摩擦接口联接到所述转子盘，其允许所述跟踪构件和所述转子盘在所述径向方向上联接，但是在周向方向上自由。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括：
确定所述转子凸缘的旋转速度，其中移动所述定子组件的所述跟踪齿包括至少部分地基于所确定的所述转子凸缘的旋转速度移动所述定子组件的所述跟踪齿。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包括移动所述定子组件的所述跟踪齿，以将所述电机的扭矩调节到期望的扭矩。
13.一种电机，所述电机被构造成驱动安装到飞行器的机身的后端的边界层摄取风扇，其特征在于，所述电机包括：
驱动轴，所述驱动轴机械地联接到所述边界层摄取风扇并限定轴向方向和径向方向；
转子盘，所述转子盘安装到所述驱动轴并能够绕所述轴向方向旋转，所述转子盘基本上沿着所述径向方向从所述驱动轴延伸到转子尖端；
转子凸缘，所述转子凸缘附接到所述转子盘或与所述转子盘一体形成，并且基本上沿着所述轴向方向从所述转子盘延伸；
多个转子磁体，所述多个转子磁体安装到所述转子凸缘；和
定子组件，所述定子组件包括：
多个跟踪齿，所述多个跟踪齿沿着所述径向方向与所述转子磁体间隔开，以限定气隙；和
致动器组件，所述致动器组件构造成用于沿着所述径向方向移动所述跟踪齿，以调节所述气隙的高度，其中所述致动器组件包括跟踪构件，所述跟踪构件安装到所述跟踪齿并延伸到所述转子盘，以将所述跟踪齿机械地联接到所述转子盘并沿着所述径向方向支撑所述跟踪齿，其中所述跟踪构件通过低摩擦接口联接到所述转子盘，其允许所述跟踪构件和所述转子盘在所述径向方向上联接，但是在周向方向上自由。
CN201780082799.5A 2016-11-17 2017-10-27 高速电机 Active CN110168874B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/354,323 US10218232B2 (en) 2016-11-17 2016-11-17 High speed electric machine
US15/354,323 2016-11-17
PCT/US2017/058884 WO2018093552A1 (en) 2016-11-17 2017-10-27 High speed electric machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110168874A CN110168874A (zh) 2019-08-23
CN110168874B true CN110168874B (zh) 2021-08-10

Family

ID=62108843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780082799.5A Active CN110168874B (zh) 2016-11-17 2017-10-27 高速电机

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10218232B2 (zh)
EP (1) EP3526885B1 (zh)
CN (1) CN110168874B (zh)
WO (1) WO2018093552A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10826343B2 (en) * 2016-11-17 2020-11-03 General Electric Company High speed electric machine with radially supported rotor magnets
JP7333144B2 (ja) * 2018-03-16 2023-08-24 ジョビー エアロ インク 航空機抗力低減システム及び内部冷却電気モータ・システム並びにこれらを使用する航空機
GB201814869D0 (en) 2018-09-03 2018-10-31 Rolls Royce Plc Aircraft Propulsion System
GB201814255D0 (en) 2018-09-03 2018-10-17 Rolls Royce Plc Aircraft propulsion system
US11480528B2 (en) * 2018-09-28 2022-10-25 Hamilton Sundstrand Corporation And inspection method of aircraft drive shafts
US10807730B2 (en) * 2018-12-21 2020-10-20 General Electric Company Motor driven propulsor of an aircraft
US11606011B2 (en) * 2020-08-10 2023-03-14 General Electric Company Electric machine
EP3968503A1 (en) * 2020-08-31 2022-03-16 General Electric Company Turbomachine equipped with an embedded electric machine having a segmented and movable stator
WO2022174229A1 (en) * 2021-02-09 2022-08-18 Joby Aero, Inc. Aircraft propulsion unit
US20230291278A1 (en) * 2021-03-25 2023-09-14 General Electric Company Gas turbine engine equipped with a control system for management of rotor modes using an electric machine
DE102022125596A1 (de) 2022-10-05 2024-04-11 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Elektrische Maschine, Verfahren zum Betreiben derselben und Kraftfahrzeug

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1936737A (en) 1931-09-05 1933-11-28 Ideal Electric & Mfg Co Adjustable air gap fly wheel type motor
DE647628C (de) 1935-03-19 1937-07-09 Johan Walfred Swendsen Vorrichtung zur Luftkuehlung der aeusseren Spulenkoepfe und der aeusseren Laeuferstaebe an Scheibenmotoren
US4187441A (en) 1977-03-23 1980-02-05 General Electric Company High power density brushless dc motor
US4324996A (en) 1979-07-11 1982-04-13 Siemens Aktiengesellschaft Interior rotor for an electric machine
US4634191A (en) 1985-11-21 1987-01-06 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics & Space Administration Radial and torsionally controlled magnetic bearing
US5115173A (en) 1990-07-30 1992-05-19 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Air gap controlling system for linear motor
US5711404A (en) * 1997-02-05 1998-01-27 Lee; Ying-Che Magnetic adjustable loading device with eddy current
JP3554756B2 (ja) * 1998-12-03 2004-08-18 ミネベア株式会社 アクチュエータ
IT1299526B1 (it) * 1998-06-18 2000-03-16 Micronasa Di Patarchi Alberto Motore elettrico universale a traferro variabile
JP4089072B2 (ja) 1998-10-23 2008-05-21 三菱電機株式会社 永久磁石埋込み形モータ
US6583528B2 (en) 2000-06-19 2003-06-24 Indigo Energy, Inc. High performance composite flywheel
US6940200B2 (en) 2000-07-21 2005-09-06 Rotys Inc. Electric drive
JP2002051494A (ja) 2000-07-28 2002-02-15 Victor Co Of Japan Ltd キャプスタンモータ
DE10047412A1 (de) * 2000-09-26 2002-05-02 Andreas Sumera Ausgestaltung der Feldspulenmagnetenregelung für hohe Drehzahlen
JP2002247822A (ja) 2001-02-22 2002-08-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ギャップ調整機能付同期電動発電機
KR100372787B1 (ko) 2001-03-20 2003-02-25 주식회사 캄코 전기모터의 갭 조절방법
US6856051B2 (en) 2001-10-03 2005-02-15 Delphi Technologies, Inc. Manufacturing method and composite powder metal rotor assembly for circumferential type interior permanent magnet machine
JP4082182B2 (ja) * 2002-11-12 2008-04-30 日産自動車株式会社 回転電機
JP4449035B2 (ja) 2004-03-10 2010-04-14 日立オートモティブシステムズ株式会社 電動車両用の永久磁石回転電機
JP4841948B2 (ja) 2005-12-20 2011-12-21 日野自動車株式会社 電動発電機およびその組立て方法
US7942646B2 (en) 2006-05-22 2011-05-17 University of Central Florida Foundation, Inc Miniature high speed compressor having embedded permanent magnet motor
JP5205593B2 (ja) * 2006-08-14 2013-06-05 日産自動車株式会社 回転電機
JP2008141900A (ja) * 2006-12-05 2008-06-19 Mitsuba Corp 回転電機
US20090302717A1 (en) 2008-06-04 2009-12-10 Leslie Hoffman Brushless motor apparatus and method
GB0902393D0 (en) * 2009-02-13 2009-04-01 Isis Innovation Elaectric machine - modular
EP2237398A1 (en) 2009-04-03 2010-10-06 Siemens Aktiengesellschaft Method and arrangement to adjust an air-gap
DE102009061032A1 (de) * 2009-05-15 2010-11-18 Tyco Electronics Belgium Ec Bvba Magnetoelektronischer Winkelsensor, insbesondere Reluktanzresolver
DE102010036828A1 (de) * 2010-08-04 2012-02-09 Friedrich Waltermann Stator für elektrische Maschine mit überlappenden U-förmigen Kernblechen
DE102010040400A1 (de) 2010-09-08 2012-03-08 Siemens Aktiengesellschaft Rotor für eine elektrische Maschine
US8786151B1 (en) 2010-12-13 2014-07-22 Northern Power Systems, Inc. Apparatus for maintaining air-gap spacing in large diameter, low-speed motors and generators
KR101551228B1 (ko) * 2010-12-22 2015-09-08 회가내스 아베 (피유비엘) 조절된 폴 머신을 위한 고정자
JP5257818B2 (ja) * 2010-12-28 2013-08-07 西芝電機株式会社 永久磁石型回転電機
US9667109B2 (en) 2011-03-31 2017-05-30 Abb Research Ltd. Permanent magnet electrical machine rotors with stacked annular magnets and retainers and construction methods therefor
CN103703658B (zh) 2011-04-12 2016-10-26 巨石风力股份有限公司 气隙控制系统和方法
US8536752B2 (en) 2011-07-05 2013-09-17 Hamilton Sundstrand Corporation Voltage regulated permanent magnet machine
US9419502B2 (en) 2012-08-03 2016-08-16 Hamilton Sundstrand Corporation Additive manufacturing of a component having a laminated stack of layers
US9695637B2 (en) 2013-03-15 2017-07-04 Smith International, Inc. Downhole turbine motor and related assemblies
EP3033496A1 (en) * 2013-08-16 2016-06-22 General Electric Company Flow vortex spoiler
US20150171721A1 (en) 2013-12-18 2015-06-18 Hyundai Motor Company Air gap variable motor
US10381889B2 (en) 2014-06-27 2019-08-13 General Electric Company Permanent magnet machine with segmented sleeve for magnets
US20160043606A1 (en) 2014-08-11 2016-02-11 Hamilton Sundstrand Corporation Generator stator installation

Also Published As

Publication number Publication date
CN110168874A (zh) 2019-08-23
EP3526885A4 (en) 2020-05-27
EP3526885B1 (en) 2021-12-01
US10218232B2 (en) 2019-02-26
WO2018093552A1 (en) 2018-05-24
EP3526885A1 (en) 2019-08-21
US20180138761A1 (en) 2018-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110168874B (zh) 高速电机
CN110168213B (zh) 用于驱动航空推进装置的高速电机
CN109071030B (zh) 用于飞行器的推进发动机
EP3526883B1 (en) High speed electric machine with embedded rotor magnets
EP3236058B1 (en) A method of operating a propulsion system for an aircraft
EP3421366B1 (en) Hybrid electric propulsion system for an aircraft
CN108928493B (zh) 用于飞行器的推进系统及其操作方法
CA2998931C (en) Electric propulsion system for an aircraft
EP4112475B1 (en) Propulsion system for an aircraft
US20210324802A1 (en) Embedded electric motor assembly

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant