CN110582646A - 包括机电装置、壳体和电子卡的空气产生系统 - Google Patents

Abstract

一种空气产生系统(1)，包括：‑产生气流的机电装置(100)，其设置有进气开口和出口(102)，‑在进气开口的第一固定端和与第一端相对的第二端之间延伸的壳体(200)，所述壳体(200)包括两个部件(210、220)，所述两个部件共同限定一个封闭的腔(204)，每个部件(210、220)均包括一个中空壁，所述中空壁限定一个在壳体(200)的两端之间延伸的通道(211、221)，每个通道(211、221)通往进气开口的表面，使得通过通道(211、221)向机电装置(100)供应空气，以及‑用于对设置在壳体(200)的腔(204)中的机电装置(100)供电或控制的至少一个电子卡(300)。

Description

包括机电装置、壳体和电子卡的空气产生系统

技术领域

本发明涉及一种由产生气流的机电装置、壳体以及至少一个电子卡形成的空气产生系统，该系统尤其能够在航空应用范围内实施。

背景技术

产生气流的多种机电装置是已知的，诸如鼓风机或空气压缩机。例如，用于燃料电池的空气压缩机可被集成到飞行器涡轮发动机。

这些机电装置还包括一种在该装置中形成进气流的管道，并且还与被构造成确保其电源及其控制的电子元件相关联。

与这些电子元件的集成有关的多种解决方案在现有技术中是众所周知的。

第一种已知的解决方案包括通过根据可用的空间将电子元件一个接一个地应用到形成机电装置的进气流的管道外边缘来附接电子元件。例如，该电子元件位于进气流周围的保护壳体中。然而，这类集成不是最佳的。事实上，这特别地涉及电子元件在多种电子卡上的分离，与其小直径相比导致在形成进气流的管道周围获得大体积。此外，配备其电子卡的这类装置可能具有集成问题，特别地当需要在飞行器中使用它们时。

为了减少机电装置及其电子元件所占用的体积，一种已知的替代解决方案包括将部分电子元件集成在保护壳体中，所述保护壳体形成一种定位在机电装置的管道上的体积，以及将部分电子元件集成在由机电装置构成的驱动电机的前锥体。电子元件再次分布在不同的电子卡之间。尽管因此相对于前述解决方案减小了该装置的进气流周围所占用的体积，但是就其集成而言，该体积仍然相对较大。此外，该解决方案要求电缆在机电装置的驱动电机前锥体和管道的外主体之间通过，以确保不同电子卡之间的连接。因此，一种这类解决方案可导致机电装置的性能恶化。

而且，对于所有的上述解决方案，电子元件在不同电子卡之间的隔离需要创建多个卡间的有线连接，这些连接增加了寄生辐射的发射。因此，现有的解决方案被证明是受限的，并且需要减少这些设备所占用的体积，特别于将它们集成到飞行器内而言。

发明目的和概述

本发明的目的是纠正上述缺点。

为此，本发明提出一种空气产生系统，包括：

-产生气流的机电装置，其配备有进气开口和出口，

-在被附接到进气开口的第一端和与所述第一端相反定位的第二端之间延伸的壳体，所述壳体包括两个部件，所述两个部件一起限定一个封闭的凹槽，每个部件包括一个中空壁，所述中空壁限定一个在所述壳体的两端之间延伸的通道，每个通道在所述进气开口的前端打开，使得通过所述通道为所述机电装置供给空气，以及

-用于对被布置在壳体的凹槽中的机电装置供电或控制的至少一个电子卡。

在形成壳体的每个部件中形成气流的通道允许不需要形成单一中心空气循环管道，并且因此在壳体中提供一个用于接收电子卡的凹槽。因此，可以集成一种用于对机电装置控制和供电的专用电子卡。与需要多个电子卡的现有技术不同，本发明允许减少控制和电力电子设备所占用的体积，扩展集成这类系统的可能性，特别地在飞行器中集成这类系统的可能性。使用单一电子卡还允许降低控制和电源电子设备的制造成本，以及消除卡间连接。卡间连接的消除特别地导致降低寄生电磁辐射，并允许消除卡间的功能相关性。因此提高了控制和电源电子设备的可靠性。通过减少先前链接到卡间连接的输入/输出的数量，也改进了质量。此外，由该装置吸入的空气沿着由该壳体的部件组装形成的凹槽在通道的内部发送，从而允许冷却该装置的电子元件，经由通过通道的空气循环移除由后者发出的热量。

在一个示例性实施例中，壳体的部件可通过凸缘附接在一起，两个相应的凸缘一起限定一个与壳体的凹槽连通的腔，所述电子卡的一部分被容纳在所述腔中。因此，两个相应凸缘在所述壳体的任一侧上的组装允许提供一种用于将电子卡插入在所述壳体的部件之间的额外体积。

在一个示例性实施例中，所述壳体可由铝制成。

在一个示例性实施例中，所述机电装置可以是空气压缩机或鼓风机。

根据另一方面，本发明还提出了一种燃料电池系统，其包括燃料电池和将向燃料电池供给空气的空气压缩机，所述空气压缩机由如上所述的空气产生系统组成。

根据另一方面，本发明还提出了一种飞行器涡轮发动机，其包括如上所述的空气产生系统。

根据另一方面，本发明还提出了一种包括上述涡轮的飞行器。

附图说明

将通过参考附图，通过非限制性示例给出的本发明特定实施例的以下描述揭示本发明的其他特征和优点，其中：

-图1是根据本发明的空气产生系统的分解图，

-图2是根据本发明的图1的空气产生系统的透视图，以及

-图3是图1的壳体沿剖面III-III的剖视图。

具体实施方式

图1示出了空气产生系统1的分解图，其包括机电装置100、壳体200和电子卡300。将要描述的该空气产生系统可以，但不是必须结合到一飞行器内，具体为结合到飞行器的涡轮发动机内。

机电装置100是一包括进气开口101和出口102的气流产生装置。在图1中，通过一说明性示例，机电装置100是一离心式空气压缩机，经由其开口101接收来自壳体200的气流A。在该空气产生系统1中的气流A的循环方向由图1和2中的箭头表示。所述空气压缩机通过已知的方式压缩从开口101接收的气流A，然后经由出口102将其排出。出于向电池供给空气的目的，这类压缩机尤其可用于燃料电池系统中。在另一未示出的例子中，机电装置100是鼓风机，例如确保空气在通风管道中循环的鼓风机。更通常地，机电装置100可以是产生气流的机电装置，具体包括例如耦合到一驱动电机的轮的旋转元件。

壳体200沿轴线X在被附接到壳体200的进气开口101的第一端201和与所述第一端201相对的第二端202之间延伸。如图1-3中可见，为了使第一端201可附接到开口101，例如分别在壳体200和机电装置100周围沿周向形成凸缘203、103。螺钉和螺母类型的附接设备33于是使它们可分别附接。在未示出的其他示例中，可以考虑其他设备以确保将第一端201附接到开口101，例如通过胶粘或通过将壳体200焊接到机电装置100。

壳体200由两个部件210、220形成，所述两个部件当组装时限定一用于接收电子卡300的封闭的凹槽204。在一个示例性实施例中，形成壳体200的每个部件210、220由铝制成，尽管也可以考虑其他的材料。

每个部件210、220均包括一个限定在壳体200的两端201、202之间延伸的通道211、221的中空壁。在第一端201，每个通道211、221均在机电装置100的进气口101前面打开。

这样，机电装置100被供以通过通道211、221发送的空气。换句话说，部件210、220可被视为壳体1的下罩和上罩，这些罩中每个都包括由通道211、221限定的气流。这些气流的出口通往机电装置100的进气开口101。每个通道211、221在壳体200的不同部件210、220中形成，这些通道彼此流体隔离，以及与凹槽204流体隔离。当部件210、220被组装时，通道211、221沿根据轴线X的相同方向沿凹槽204延伸。换句话说，由第一部件210和第二部件220的组件形成的用于电子卡300的凹槽204与穿过通道211、221的气流A隔离，这些通道211、221绕过凹槽204。因此，当电子卡300被布置在凹槽204中时，它位于沿机电装置100的轴线X的中间平面上，并且与穿过通道211、221的气流A隔离。

用于形成壳体200的部件210、220的附接可以通过分别沿每个部件210、220，平行于轴线X形成的凸缘212、222实现。这些凸缘212、222也沿着垂直于轴线X的径向方向延伸。形成凸缘212、222从而一起限定一个与凹槽204连通的腔205、206。例如，可以通过螺钉和螺母类型的附接设备213完成凸缘212、222的组装，尽管可以考虑其他的附接设备。

这样，两个凸缘212、222分别在壳体200的每个部件210、220的任一侧上的组装使得可提供用于将电子卡300插入在壳体200的部件210、220之间的额外体积。于是，电子卡300的一部分被容纳在每个腔205、206中。

电子卡300可以通过不同的附接方式保持在凹槽204和腔205、206中。例如，在图3中，凸缘212、222的组件使得可形成朝壳体200的内部径向延伸的沟槽232，从而可保持电子卡300。可以考虑其他的附接方式，例如，电子卡300可通过螺钉和螺母系统被附接到部件210、220中的一个上。

而且，出于优化空气产生系统1的目的，例如在飞行器中使用它，部件210、220的形状可适应机电装置100的形状。例如，在附图中所示的该实施例中，机电装置100具有沿轴线X的大致圆柱形的形状，其进气开口101具有圆形的形状。因此，壳体200的部件210、220形成为两个半圆柱体的形状。在图示的示例中，壳体200在开口101的延续部中延伸。对于这类几何形状，通道211、221具有C形横截面。这类示例仍然是示例性的；可以考虑其他几何形状，例如壳体可具有平行六面体的形状，其通道具有矩形的或锯齿形的形状。

电子卡300包括用于对机电装置100控制和/或供电的电子元件。如先前所公开的那样，它至少被布置在由壳体200的两个部件210、220的组件形成的凹槽204中，该卡的一部分能够被容纳在一个或所有的腔205、206中。电子卡300因此容纳在壳体200中。有利地，电子卡300在壳体200的两个部件210、220之间的插入使得可沿与机电装置100通信的方向完成至少一个电气连接301。因此，电子卡300可以在不穿过第一通道211或第二通道221的情况下与机电装置100电气连接，因此对机电装置100的空气供给没有影响。由此，出于确保机电装置100与用于对电子卡300控制和/或供电的电子元件的电气连接，气流不会由于穿过气流的电气连接元件的存在而导致性能下降。

通过免除可能的卡间连接，被布置在凹槽204中的单一电子卡300的使用还使得可实现与现有解决方案相比电气连接数量的减少。因此，在用于机电装置100的电子元件中获得了体积和质量的改进，以及减少了由不同电子元件发射的电磁辐射。

所提出的壳体200的结构还可确保电子卡300的电子元件组件的有效冷却。当在壳体200的入口，即在第二端202吸入气流A时，气流A渗透到通道211、221内并沿通道211、221行进。空气然后沿凹槽204循环通过通道211、221，这些通道通过部件210、220的一部分与凹槽204分离，使得可通过热传导耗散由电子卡300的元件发出的热量。

Claims (8)

1.一种空气产生系统(1)，包括：

-产生气流的机电装置(100)，该机电装置配备有进气开口(101)和出口(102)，

-在被附接到所述进气开口(101)的第一端(201)和与所述第一端(201)相对的第二端(202)之间延伸的壳体(200)，所述壳体(200)包括两个部件(210、220)，所述两个部件共同限定一个封闭的凹槽(204)，每个部件(210、220)均包括一个中空壁，所述中空壁限定一个在所述壳体(200)的两端(201、202)之间延伸的通道(211、221)，每个通道(211、221)均在所述进气开口(101)的前面打开，使得通过所述通道(211、221)为所述机电装置(100)供应空气，以及

-用于对被布置在所述壳体(200)的凹槽(204)中的机电装置(100)供电或控制的至少一个电子卡(300)。

2.根据权利要求1所述的空气产生系统(1)，其中，所述壳体(200)的部件(210、220)通过凸缘(212、222)附接在一起，两个对应的凸缘(212、222)共同限定一个与所述壳体(200)的凹槽(204)连通的腔(205、206)，所述电子卡(300)的一部分被容纳在所述腔中。

3.根据权利要求1或2所述的空气产生系统(1)，其中，所述机电装置(100)的进气开口(101)为圆形，所述壳体(200)具有圆柱形的形状。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的空气产生系统(1)，其中，所述壳体(200)由铝制成。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的空气产生系统(1)，其中，所述机电装置(100)是空气压缩机或鼓风机。

6.一种燃料电池系统，其包括燃料电池和将向燃料电池供应空气的空气压缩机，所述空气压缩机由根据权利要求5所述的空气产生系统(1)构成。

7.一种飞行器涡轮发动机，包括根据权利要求1至5中任一项所述的空气产生系统(1)。

8.一种飞行器，包含根据权利要求7所述的涡轮发动机。