CN111348199A - 飞行器的马达驱动的推进器 - Google Patents

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Abstract

一种飞行器的马达驱动的推进器包括：磁体，其设置在与风扇轮毂连接的风扇叶片的风扇护罩中；定子，该定子在位于风扇轮毂的径向外部的机舱中，具有独立的导电线圈；以及分布式逆变器组件，其具有几个逆变器功率级和栅极驱动器，每个逆变器功率级与栅极驱动器中的分离的栅极驱动器和定子中的线圈的分离的线圈耦接。每个栅极驱动器被构造成独立地控制向相应逆变器功率级的直流电的供应。每个逆变器功率级被构造成将供应到逆变器功率级的直流电转换为供应到转子中的相应线圈的交流电，以使磁体和风扇叶片围绕风扇轮毂的中心线旋转，用于推动飞行器。

Description

飞行器的马达驱动的推进器
技术领域
本文描述的主题涉及飞行器的推进系统。
背景技术
传统的飞行器推进器包括位于推进器的风扇轮毂处或推进器的风扇轮毂内的燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机消耗燃料以使推进器的机舱内的风扇叶片旋转。风扇叶片的这种旋转产生推力以推动飞行器。
这些类型的推进器具有几个缺点。将涡轮发动机的旋转转换成风扇叶片的旋转所需的装备可能需要分离的齿轮箱、轴承，冷却系统等，所有这些都不利地增加了飞行器的重量。另外，燃气涡轮发动机在运行期间产生明显的声学噪声，这对于飞行器的乘客可能是不希望的。
一些提出的飞行器推进器可以包括电动马达以辅助风扇叶片的旋转。在燃气涡轮发动机在飞行器起飞或升空期间提供了很大的推力后，这些马达可以帮助推动飞行器。但是，这些提出马达的一些马达可能无法产生足够的动力来满足飞行器起飞或升空所需的推力。另外，这些马达中的一些马达会产生大量热量，这可能需要分离的冷却系统才能维持在运行状态。此外，由于马达不如燃气涡轮发动机可靠，因此马达可能无法在没有相关联的燃气涡轮发动机的情况下单独运行。例如，向马达的线圈供应电流的逆变器可能会发生故障，这会阻止马达继续运行。这种马达要求额外的推进器(例如，相关联的燃气涡轮发动机)以阻止飞行器的灾难性故障。
发明内容
在一个实施例中，提供了一种飞行器的马达驱动的推进器。推进器包括：磁体，其设置在与风扇轮毂连接的风扇叶片的风扇护罩中；定子，其在位于风扇轮毂的径向外部的机舱中，具有独立的导电线圈；以及分布式逆变器组件，其具有多个逆变器功率级和栅极驱动器，每个逆变器功率级与栅极驱动器中的分离的栅极驱动器和定子中的线圈中的分离的线圈耦接。每个栅极驱动器被构造成独立地控制向相应逆变器功率级的直流电的供应。每个逆变器功率级被构造成将供应到逆变器功率级的直流电转换为供应到定子中的相应线圈的交流电，以使磁体和风扇叶片围绕风扇轮毂的中心线旋转，用于推进飞行器。
在一个实施例中，提供了一种用于提供飞行器的马达驱动的推进器的方法。该方法包括：放置设置在与风扇轮毂连接的风扇叶片的风扇护罩中的磁体；将具有独立的导电线圈的定子定位在位于风扇轮毂的径向外部的机舱中；以及将分布式逆变器组件的几个逆变器功率级与多个栅极驱动器耦接。每个逆变器功率级都与栅极驱动器中的分离的栅极驱动器耦接。该方法还包括将每个逆变器功率级与定子中的线圈中的不同的线圈导电地耦接。每个栅极驱动器与逆变器功率级中的不同的逆变器功率级耦接，以独立地控制向相应逆变器功率级的直流电的供应。每个逆变器功率级与相应栅极驱动器和相应线圈耦接，以将供应到逆变器功率级的直流电转换为供应到定子中的相应线圈的交流电，以使磁体和风扇叶片围绕风扇轮毂的中心线旋转，用于推进飞行器。
在一个实施例中，一种马达驱动的推进器包括：磁体，其设置在与风扇轮毂连接的风扇叶片的风扇护罩中；定子，其在位于风扇轮毂的径向外部的机舱中，具有独立的导电线圈；以及分布式逆变器组件，其具有几个逆变器功率级。每个逆变器功率级与定子中的线圈中的分离的线圈紧密耦接。每个逆变器功率级被构造成向定子中的相应线圈供电，以使磁体和风扇叶片围绕风扇轮毂的中心线旋转，用于产生推进力。逆变器功率级与定子中的线圈分离地耦接，使得在至少一个逆变器功率级发生故障后，一个或多个逆变器功率级继续向相应线圈供电以继续产生推进力。
附图说明
图1提供了可包括本文所述的发明主题的各种实施例的飞行器的俯视图。
图2示出了图1中所示的推进器的一个实施例的正视图。
图3示出了图2中所示的推进器的一个实施例的横截面视图。
图4示出了图2中所示的马达的一个实施例的一部分。
图5示出了图2中所示的推进器的分布式逆变器组件的一个实施例。
图6还示出了图5中所示的分布式逆变器组件。
图7示出了图2中所示的推进器的风扇护罩和风扇叶片的另一实施例。
图8示出了图2中所示的推进器的风扇护罩和风扇叶片的另一实施例。
图9示出了用于提供飞行器的马达驱动的推进器的方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
本文描述的主题的实施例涉及飞行器的马达驱动的推进器。在一个实施例中，涡轮风扇发动机的风扇与电动马达(也称为发电机)结合。风扇可以与马达结合，而无需将涡轮风扇或涡轮发动机与风扇(或在同一示例中，同一飞行器的任何其他风扇)连接。电动马达位于飞行器的机舱中的风扇的外部。带护罩的风扇设置有嵌入风扇的风扇叶片的护罩中的永磁体。马达的定子设置在机舱中。可以设置紧密耦接的分布式逆变器，以向定子的线圈(位于机舱中)提供交流电(AC)。该分布式逆变器也可以位于机舱中。机舱的外表面和内表面可用于将电动马达的热量耗散到机舱内部和外部流动的空气中，以帮助冷却并排出马达和相关联的部件的热量。在一个实施例中，设置一个或多个栅极驱动器，以使用诸如经由光纤的高速通信信道来独立地控制分布式逆变器的功率级。可以在机舱周围设置直流(DC)电力总线，以向逆变器的分布式功率级提供电力。
通过将电动马达直接放置在风扇的护罩上，相对于涡轮风扇推进器，可以显著节省重量，这是因为不需要分离的或附加的齿轮箱、轴承、冷却系统和壳体。通过在马达可获得的最高剪切间隙速度下使用马达，可以显著减轻重量。使用电动马达代替涡轮风扇还可以大大降低由推进器运行所产生的声学噪声。
虽然本文所述的一个或多个实施例提供了在轮毂的径向外部的定子和定子线圈，推进器的风扇叶片连接到该轮毂(例如，相对于推进器的轮毂的旋转轴线或中心线)，但是可替代地，可以将定子和线圈放置在轮毂内以旋转风扇叶片。
图1提供了可包括本文所述的发明主题的各种实施例的飞行器10的俯视图。飞行器10限定了延伸穿过其中的纵向中心线14、横向方向L、前端16和后端18。飞行器10包括从飞行器10的前端16纵向延伸到飞行器10的后端18的机身12，以及包括左舷侧和右舷侧的机翼组件。机翼组件的左舷侧是第一左舷侧机翼20，并且机翼组件的右舷侧是第二右舷侧机翼22。第一机翼20和第二机翼22相对于纵向中心线14分别横向向外延伸。第一机翼20和机身12的一部分共同限定飞行器10的第一侧24，并且第二机翼22和机身12的另一部分共同限定飞行器10的第二侧26。在所示的实施例中，飞行器10的第一侧24可以称为飞行器10的左舷侧，并且飞行器10的第二侧26可以称为飞行器10的右舷侧。
机翼20、22的每个机翼包括一个或多个前缘襟翼28和一个或多个后缘襟翼30。飞行器10还包括具有用于偏航控制的方向舵襟翼(未示出)的竖直稳定器32，以及一对水平稳定器34，每个稳定器具有用于俯仰控制的升降器襟翼36。机身12附加地包括外表面或蒙皮38。可替代地，飞行器10可以附加地或替代地包括任何其他合适的配置。例如，在其他实施例中，飞行器10可以包括稳定器的任何其他配置。
飞行器10包括具有第一推进器200和第二推进器200的推进系统50。如图所示，每个推进器200被构造为机翼下安装的推进器，并且可以设置在飞行器的相应机舱202中或可以包括飞行器的相应机舱202。一个推进器200被安装在飞行器10的第一侧24或被构造成安装在飞行器10的第一侧24上，例如安装在飞行器10的第一机翼20上。推进系统50包括向推进器200供应电流的电力总线58。推进系统50可包括一个或多个能量存储装置55(例如一个或多个电池或其他电能存储装置)，其电连接到电力总线58，以向推进器200提供电力。如图所示，飞行器10不包括操作以产生推动飞行器10的推力的任何涡轮发动机或其他燃料消耗型发动机。可选地，飞行器10可包括一个或多个涡轮发动机、涡轮风扇等，以提供推力和/或产生电流来为推进器200供电。
图2示出了图1中所示的推进器200之一的一个实施例的正视图。图3示出了图2中所示的推进器200的一个实施例的横截面视图。推进器200包括位于机舱202内的旋转器204。旋转器204与从旋转器204径向向外延伸的几个风扇叶片206耦接。这些风扇叶片206还从旋转器204的中心线226或旋转轴线径向向外延伸。旋转器204容纳风扇轮毂208，风扇叶片206的内端210耦接到该风扇轮毂208。出口导向轮叶212可以从旋转器204朝向机舱202径向地延伸，并且可以通过推力轴承214与风扇叶片206连接。
轮辋驱动的马达216包括至少部分地设置在机舱202内的定子218。定子218可以沿着机舱202的内表面220定位或者比机舱202的相对外表面222更靠近机舱202的内表面220定位。如图3所示，定子218围绕或环绕旋转器204和风扇轮毂208的中心线226延伸。马达216还包括设置在风扇叶片206的风扇护罩224中的磁体，例如永磁体。风扇护罩224位于与内端210相对的风扇叶片206的端部处或与内端210相对的风扇叶片206的端部上。例如，包括磁体的风扇护罩224可位于距机舱202比距旋转器204或风扇轮毂208更近的位置。如本文所述，定子218包括导电线圈，该导电线圈由推进器200的分布式逆变器的分离的逆变器功率级供电，以使风扇护罩224中的磁体旋转(并因此使风扇叶片206旋转)来产生飞行器10的推力。
如图所示，机舱202位于旋转器204和风扇轮毂208的径向外部(相对于中心线226)，使得气流228可以在旋转器204和机舱202的内表面220之间通过。附加的气流可以在机舱202的外表面222上延伸。该气流可以帮助冷却和/或排出来自推进器200的部件的热量。例如，本文所述的线圈、总线、逆变器功率级、栅极驱动器等可能由于在这些部件中的一个或多个部件中流动和/或感应出的电流而在推进器200的操作期间变热。将这些部件放置在机舱202中并与机舱202的表面220，222热接触，提供了具有可以将热量耗散或排出到外部环境中的更大的表面积的部件。例如，相对于机舱202的内表面220和外表面222的更大的表面积，将这些部件放置在旋转器204或轮毂208内可以显著减小能够通过其将热能传递到外部环境的表面积。
图4示出了图2中所示的马达216的一个实施例的一部分。图3中所示的马达216的一部分包括几个导电线圈400之一，通过该导电线圈400传导AC以临时感应磁场。这些磁场与由嵌入风扇叶片206的护罩224中的一个或多个永磁体402提供的永磁场相互作用。这种相互作用可使风扇叶片206移动以使旋转器204围绕中心线226旋转来产生用于推动飞行器10的推力。
线圈400通过一个或多个导电总线406与分布式逆变器组件的几个逆变器功率级404之一(以下描述)导电地耦接。可替代地，每个逆变器功率级404可以表示一个逆变器。在一个实施例中，线圈400与逆变器功率级404紧密耦接。导电总线406可以表示图1中所示的电力总线58的一部分，或者可以表示另一导电总线。逆变器功率级404将从源(例如，经由电力总线58从能量存储装置55)接收到的DC转换成单相AC。该单相AC经由总线406传导至线圈400并通过线圈400，以产生上述的临时磁场。
图5和6示出了推进器200的分布式逆变器组件500的一个实施例。分布式逆变器组件500包括逆变器功率级404、栅极驱动器504(图6中未示出)以及线圈400的几个电路组502。在图5中仅示出了单个逆变器功率级404，但是在一个实施例中提供了几个逆变器功率级404。
在所示的实施例中，分布式逆变器组件500的每个组502包括逆变器功率级404，该逆变器功率级404通过分离的栅极驱动器504分离地控制并且与定子218中的不同的线圈400分离地耦接。换句话说，每个线圈400由不同的单个逆变器功率级404分离地供电，而不是多个线圈400从同一逆变器功率级404接收一相或多相AC。可替代地，两个或更多但少于全部的线圈400可以与相同的逆变器功率级404连接，使得多个(但不是全部)线圈400通过从同一逆变器功率级404供应的该相AC供电。线圈400可以彼此分离，以使在一个线圈400中传导的电流没有被传导到任何其他线圈400。
每个逆变器功率级404与分离的栅极驱动器504连接。可替代地，两个或更多个逆变器功率级404可以与相同的栅极驱动器504连接。逆变器功率级404可以通过一个或多个光学连接部518(例如通过一个或多个光纤)与栅极驱动器504连接。光纤的使用可以减少电磁干扰对与几个逆变器功率级404通信的几个栅极驱动器504的影响，从而确保逆变器功率级404被控制以旋转风扇叶片206。可替代地，逆变器功率级404可以使用导电连接部(例如，总线)或其他类型的连接部与栅极驱动器504连接。
栅极驱动器504与DC总线506、508、510(包括正DC总线506、负DC总线508和中性总线510)连接。每个栅极驱动器504可包括具有不与负DC总线508或中性总线510连接的正DC总线506的连接部512，具有不与正DC总线506或中性总线510连接的负DC总线508的连接部514，以及与不与正DC总线506或负DC总线508连接的中性总线510的连接部516。
总线506、508、510可以表示图1中所示的电力总线58的一部分以从能量存储装置55接收DC，可以与电力总线58连接以从能量存储装置55接收DC，或者可以表示其他导电体。尽管在图6中仅示出了栅极驱动器504与总线506、508、510之间的单组连接部512、514、516，但是每个栅极驱动器504可包括具有相应总线506、508、510的一组连接部512、514、516。如图5和图6所示，多个或所有栅极驱动器504可以与同一(例如，公共)正DC总线506、同一负DC总线508以及同一中性总线510连接。可替代地，两个或多个栅极驱动器504可以与不同的正DC总线506、不同的负DC总线508，和/或不同的中性总线510连接。
栅极驱动器504控制来自正DC总线506的正DC的传导、来自负DC总线508的负DC的传导，并将逆变器功率级404与中性总线510连接，使得逆变器功率级404可以将正负DC转换为传导到相应线圈400并穿过相应线圈400的单相交流电。如上所述，这有助于驱动磁体402以使风扇叶片206围绕中心线226旋转。栅极驱动器504可以通过从控制器62发送的控制信号来控制，该控制信号可以基于用于飞行器10的手动输入和/或自动确定的油门指令或指示。
如图6所示，线圈400、逆变器功率级404、栅极驱动器504和总线406、506、508、510可以设置在机舱202内部，在机舱202的内表面220和外表面222之间。这些部件可以与机舱202的表面220和/或222热接触，使得这些部件产生的热量可以传递到表面220和/或222并耗散到推进器200的外部。
相对于其他非分布式马达设计，分离的线圈400、分离的逆变器功率级404和分离的栅极驱动器504可以提供马达216的增加的可靠性。例如，一个或一些(但不是全部)线圈400的故障、一个或一些(但不是全部)逆变器功率级404的故障和/或一个或一些(但不是全部)的栅极驱动器504的故障不能防止马达216继续旋转风扇叶片206。逆变器功率级404的故障、栅极驱动器504的故障、逆变器功率级404和与逆变器功率级404连接的线圈400之间的连接的中断或断开和/或由线圈400形成的导电环路的中断或断开可阻止逆变器功率级404、栅极驱动器504和/或线圈400操作以产生旋转风扇叶片206的磁场。但是，该故障或中断不会阻止或停止其他栅极驱动器504、相应逆变器功率级404和相应的线圈400操作以产生旋转风扇叶片206的磁场。虽然马达216可以在这种故障或中断状态下操作以产生较少的峰值电力，但是马达216可以继续操作以产生保持推动飞机10的推力。
在图4所示的实施例中，磁体402设置在风扇叶片206的风扇护罩224内，该风扇护罩224位于机舱202的内表面220的径向内部。例如，磁体402可以位于机舱202的内表面220和中心线226之间。
图7示出了风扇叶片206的风扇护罩724的另一个实施例。风扇护罩724可以如护罩224那样与风扇叶片206耦接。图7中所示的机舱702可用于代替图2、图3、图4和图6中所示的机舱202。机舱702与机舱202之间的一个区别在于，机舱702包括凹陷通道730。该通道730可以围绕风扇轮毂208或旋转器204的中心线226延伸，以使通道730围绕风扇叶片206且在风扇叶片206的径向外侧沿着环绕中心线226的路径延伸。
风扇护罩724包括径向延伸部732，该径向延伸部732从风扇护罩724的远离中心线226的外端向外突出。该径向延伸部732被成形为安装在机舱702中的通道730中并在机舱702中的通道730内移动，而不接触或摩擦机舱702的任何表面。磁体402可位于延伸部732的相对侧上，使得磁体402彼此背向。位于定子718中的导电线圈700可用于代替定子218中的线圈400。图7所示的横截面视图示出了将每个线圈700等分的平面。如上所述，每个线圈700可以与不同的逆变器功率级404分离地且紧密地耦接，该不同的逆变器功率级404可以与不同的栅极驱动器504分离地耦接。
定子718可以包括位于围绕中心线226周向延伸的路径中的不同位置的几个线圈700。例如，定子718可以在通道730的每一侧上包括不止一个线圈700。在所示的实施例中，定子718在通道730的两侧包括线圈700。可替代地，定子718可以仅在通道730的一侧具有线圈700。
图8示出了风扇叶片206的风扇护罩824的另一实施例。风扇护罩824可以如风扇护罩224那样与风扇叶片206耦接。图8中所示的机舱802可用于代替图2、图3、图4和图6所示的机舱202。机舱802与机舱202之间的一个区别在于，机舱802包括两个凹陷通道830。每个通道830可以围绕风扇轮毂208或旋转器204的中心线226延伸，使得每个通道830围绕风扇叶片206且在风扇叶片206的径向外侧沿着环绕中心线226的不同路径延伸。
风扇护罩824包括多个径向延伸部832，该多个径向延伸部832从风扇护罩824的远离中心线226的外端向外突出。每个径向延伸部832被定形为安装在机舱802中的通道830中的一个不同的通道内并在机舱802中的通道830中的一个不同的通道内移动，而不接触或摩擦机舱802的任何表面。一个或多个磁体402可位于机舱802中的定子818的相对侧上的每个延伸部832中，使得磁体402彼此面对。位于定子818中的导电线圈800可用于代替定子218中的线圈400。如图所示，线圈800位于定子818中的磁体402之间。图8中所示的横截面视图示出了将每个线圈800等分的平面。如上所述，每个线圈800可以与不同的逆变器功率级404分离地且紧密地耦接，该逆变器功率级404可以与不同的栅极驱动器504分离地耦接。定子818可以包括位于围绕中心线226周向延伸的路径中的不同位置的几个线圈800。例如，定子818可以包括面向每个磁体402的不止一个线圈800。
图9示出了用于提供飞行器的马达驱动的推进器的方法900的一个实施例的流程图。方法900可用于创建本文描述的推进器200的一个或多个实施例。方法900的操作可以以与流程图中所示顺序不同的顺序来执行。例如，两个或多个操作的顺序可以彼此切换和/或两个或多个操作可以同时和/或同步地执行。
在902处，磁体被放置在与风扇轮毂连接的风扇叶片的风扇护罩中。磁体可以是永磁体，其位于飞行器的机舱的径向内部的风扇护罩中。风扇护罩可以距机舱比距风扇轮毂更近，并且可以面向机舱的内表面。
在904处，定子被定位在飞行器的机舱中。例如，导电线圈可以被定位在围绕和环绕风扇叶片、旋转器和风扇轮毂延伸的壳体中。导电线圈可以彼此分离，使得在一个线圈中传导的电流不从该线圈传导到另一线圈。
在906处，分布式逆变器组件的几个逆变器功率级与几个栅极驱动器耦接。每个逆变器功率级可以与栅极驱动器中的分离的栅极驱动器耦接。逆变器功率级和栅极驱动器之间的连接部可以使用诸如光纤的光学连接部来实现，以允许栅极驱动器使用光信号来控制逆变器功率级。可替代地，逆变器功率级可以与栅极驱动器导电地耦接。
在908处，逆变器功率级与定子中的线圈导电地耦接。每个逆变器功率级可以与不同的线圈导电地耦接，使得栅极驱动器、逆变器功率级、线圈或它们之间的连接部的故障不会阻止其他线圈的逆变器功率级或栅极驱动器继续操作以通过旋转风扇叶片来产生推力。
在一个实施例中，提供了一种飞行器的马达驱动的推进器。推进器包括：磁体，其设置在与风扇轮毂连接的风扇叶片的风扇护罩中；定子，其在位于风扇轮毂的径向外部的机舱中，具有独立的导电线圈；以及分布式逆变器组件，其具有几个逆变器功率级和栅极驱动器，每个逆变器功率级与栅极驱动器中的分离的栅极驱动器和定子中的线圈中的分离的线圈耦接。每个栅极驱动器都被构造成独立地控制向相应逆变器功率级的直流电的供应。每个逆变器功率级被构造成将供应到逆变器功率级的直流电转换为供应到定子中的相应线圈的交流电，以使磁体和风扇叶片围绕风扇轮毂的中心线旋转，用于推进飞行器。
可选地，每个逆变器功率级与逆变器功率级导电地连接到的相应线圈紧密耦接。机舱可以被构造成将在定子的线圈中产生的热量传递到风扇叶片和风扇轮毂的外部的大表面面积上。定子和逆变器功率级的线圈可以与机舱的径向向内表面和与机舱的径向向外表面热耦接。
可选地，逆变器功率级和栅极驱动器与直流电总线耦接，并且逆变器功率级、栅极驱动器和直流电总线位于机舱内。栅极驱动器都可以连接到公共正直流电总线、公共负直流电总线和公共中性总线。磁体可以设置在风扇叶片的风扇护罩内，该风扇护罩位于机舱的内表面的径向内部。
可选地，机舱包括围绕风扇轮毂的中心线延伸的通道。磁体可以位于风扇护罩的径向突出部中，该径向突出部远离风扇轮毂的中心线径向突出并进入机舱的通道中。定子中的导电线圈可以位于机舱中的通道的相对侧上。
可选地，机舱包括围绕风扇轮毂的中心线延伸的通道。磁体可以位于风扇护罩的径向突出部中，该径向突出部远离风扇轮毂的中心线径向突出并进入机舱的通道中。定子中的导电线圈可以位于机舱中的通道之间。
可选地，逆变器功率级通过光纤与栅极驱动器连接，并且栅极驱动器被构造成使用经由光纤通信的控制信号来控制向逆变器功率级的直流电的供应。
在一个实施例中，提供了一种用于提供飞行器的马达驱动的推进器的方法。该方法包括：放置设置在与风扇轮毂连接的风扇叶片的风扇护罩中的磁体；将具有独立的导电线圈的定子定位在位于风扇轮毂的径向外部的机舱中；以及将分布式逆变器组件的几个逆变器功率级与几个栅极驱动器耦接。每个逆变器功率级与栅极驱动器中的分离的栅极驱动器耦接。该方法还包括将每个逆变器功率级与定子中的线圈中的不同的线圈导电地耦接。每个栅极驱动器与逆变器功率级中的不同的逆变器功率级耦接，以独立地控制向相应逆变器功率级直流电的供应。每个逆变器功率级与相应栅极驱动器和相应线圈耦接，以将供应到逆变器功率级的直流电转换为供应到定子中的相应线圈的交流电，以使磁体和风扇叶片围绕风扇轮毂的中心线旋转，用于推进飞行器。
可选地，将每个逆变器功率级与不同的线圈导电地耦接包括将逆变器功率级与相应的线圈紧密耦接。定子的线圈可以定位在机舱中，并且逆变器功率级与线圈耦接，使得线圈和逆变器功率级与机舱的径向向内表面和与机舱的径向向外表面热耦接。
该方法还可以包括将逆变器功率级和栅极驱动器与直流电总线耦接，使得逆变器功率级、栅极驱动器和直流电总线位于机舱内。机舱可以包括一个或多个围绕风扇轮毂的中心线延伸的通道，并且其中磁体定位于风扇护罩的径向突出部中，该径向突出部远离风扇轮毂的中心线径向突出并进入机舱中的一个或多个通道中。可选地，逆变器功率级通过光纤与栅极驱动器耦接。
在一个实施例中，马达驱动的推进器包括：磁体，其设置在与风扇轮毂连接的风扇叶片的风扇护罩中；定子，其在位于风扇轮毂的径向外部的机舱中，具有独立的导电线圈；以及分布式逆变器组件，其具有几个逆变器功率级。每个逆变器功率级与定子中的线圈中的分离的线圈紧密耦接。每个逆变器功率级被构造成向定子中的相应线圈供电，以使磁体和风扇叶片围绕风扇轮毂的中心线旋转，用于产生推进力。逆变器功率级与定子中的线圈分离地耦接，使得在至少一个逆变器功率级发生故障后，一个或多个逆变器功率级继续向相应线圈供电以继续产生推进力。
可选地，定子的线圈和逆变器功率级与飞行器机舱的径向向内表面和与机舱的径向向外表面热耦接。
如本文所使用的，以单数形式叙述并且以单词“一”或“一个”开始的元件或步骤应被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确地指出了这种排除。此外，对当前描述的发明主题的“一个实施例”的引用不应该被解释为排除也包含所叙述特征的附加的实施例的存在。此外，除非明确相反地指出，否则“包含”、“包括”或“具有”(或类似术语)具有特定属性的元件或具有特定属性的多个元件的实施例可包括不具有特定属性附加的此类元件。
如本文所使用的，诸如“系统”或“控制器”之类的术语可以包括操作以执行一个或多个功能的硬件和/或软件。例如，系统或控制器可以包括计算机处理器或其他基于逻辑的装置，该装置基于存储在有形且非临时性计算机可读存储介质(例如计算机存储器)上的指令来执行操作。可替代地，系统或控制器可以包括基于装置的硬连线逻辑执行操作的硬连线装置。附图中所示的系统和控制器可以表示基于软件或硬连线指令进行操作的硬件、指导硬件执行操作的软件或其组合。
如本文中所使用的，诸如“可操作地连接”、“操作地连接”、“可操作地耦接”、“操作地耦接”等术语表示两个或多个部件以使或允许至少一个部件执行指定功能的方式连接。例如，当两个或多个部件可操作地连接时，可能存在一个或多个连接(电连接和/或无线连接)，允许部件彼此通信，允许一个部件控制另一个部件，允许每个部件控制其他部件，和/或使至少一个部件能够以指定的方式操作。
应当理解，本文描述的主题在其应用中不限于本文描述中阐述的或在其附图中示出的构造细节和元件布置。本文描述的主题能够是其他实施例，并且能够以各种方式被实践或执行。同样，应当理解，本文所使用的措词和术语是为了描述的目的，而不应被认为是限制性的。本文中“包括”，“包含”或“具有”及其变体的使用意在涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目。
应当理解，以上描述旨在说明而不是限制。例如，上述实施例(和/或其方面)可以彼此组合使用。另外，在不脱离本发明范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应当前描述的主题的描述。虽然本文描述的材料和涂层的尺寸、类型旨在限定所公开主题的参数，但是它们绝不是限制性的，而是示例性实施例。通过阅读以上描述，许多其他实施例对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。因此，本发明主题的范围应参考所附权利要求以及这些权利要求所要求保护的等价物的的全部范围确定。在所附权利要求中，术语“包括”和“其中”用作相应术语“包括”和“其中”的简明英语等价物。此外，在以下权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，并不旨在对其目标施加数字要求。此外，以下权利要求的限制不是以“方法-加-功能”的形式编写的，也不旨在基于35U.S.C.§112(f)进行解释，除非且直到此类权利要求中在没有进一步的结构的功能的声明之后明确使用短语“用于……的方法”。
该书面描述使用示例来公开本发明主题的几个实施例，并且还使本领域的普通技术人员能够实践本发明主题的实施例，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何组合的方法。本发明主题的可专利范围通过权利要求限定，并且可以包括本领域普通技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例具有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没有实质性差异的等效结构元件，则意图将这些其他示例包括在权利要求的范围内。
本发明的进一步方面通过以下条项的主题提供：
1.一种飞行器的马达驱动的推进器，所述马达驱动的推进器包括：磁体，所述磁体设置在与风扇轮毂连接的风扇叶片的风扇护罩中；定子，所述定子在位于所述风扇轮毂的径向外部的机舱中，具有独立的导电线圈；和分布式逆变器组件，所述分布式逆变器组件具有几个逆变器功率级和栅极驱动器，每个所述逆变器功率级与所述栅极驱动器中的分离的栅极驱动器和所述定子中的所述线圈中的分离的线圈耦接，其中，每个所述栅极驱动器被构造成独立地控制向相应的所述逆变器功率级的直流电的供应，每个所述逆变器功率级被构造成将供应给所述逆变器功率级的所述直流电转换为供应给所述定子中的相应的所述线圈的交流电，以使所述磁体和所述风扇叶片围绕所述风扇轮毂的中心线旋转，用于推动所述飞行器。
2.根据任何在前条项的马达驱动的推进器，其中，每个所述逆变器功率级与所述逆变器功率级导电地连接到的相应的所述线圈紧密耦接。
3.根据任何在前条项的马达驱动的推进器，其中，所述机舱被构造成在所述风扇叶片和所述风扇轮毂外部的大表面面积上传递所述定子的所述线圈中产生的热量。
4.根据任何在前条项的马达驱动的推进器，其中，所述定子的所述线圈和所述逆变器功率级与所述机舱的径向向内表面以及与所述机舱的径向向外表面热耦接。
5.根据任何在前条项的马达驱动的推进器，其中，所述逆变器功率级和所述栅极驱动器与直流电总线耦接，并且所述逆变器功率级、所述栅极驱动器和所述直流电总线位于所述机舱内。
6.根据任何在前条项的马达驱动的推进器，其中，所述栅极驱动器全部连接到公共正直流电总线、公共负直流电总线和公共中性总线。
7.根据任何在前条项的马达驱动的推进器，其中，所述磁体设置在所述风扇叶片的所述风扇护罩内，所述风扇护罩位于所述机舱的内表面的径向内部。
8.根据任何在前条项的马达驱动的推进器，其中，所述机舱包括围绕所述风扇轮毂的所述中心线延伸的通道，并且其中，所述磁体位于所述风扇护罩的径向突出部中，所述径向突出部远离所述风扇轮毂的所述中心线径向地突出并进入所述机舱中的所述通道。
9.根据任何在前条项的马达驱动的推进器，其中，所述定子中的所述导电线圈位于所述机舱中的所述通道的相对侧上。
10.根据任何在前条项的马达驱动的推进器，其中，所述机舱包括围绕所述风扇轮毂的所述中心线延伸的通道，并且其中，所述磁体位于所述风扇护罩的径向突出部中，所述径向突出部远离所述风扇轮毂的所述中心线径向地突出并进入所述机舱中的所述通道。
11.根据任何在前条项的马达驱动的推进器，其中，所述定子中的所述导电线圈位于所述机舱中的所述通道之间。
12.根据任何在前条项的马达驱动的推进器，其中，所述逆变器功率级通过光纤与所述栅极驱动器连接，并且所述栅极驱动器被构造成使用经由所述光纤通信的控制信号来控制向所述逆变器功率级的所述直流电的供应。
13.一种用于提供飞行器的马达驱动的推进器的方法，所述方法包括：将磁体设置在与风扇轮毂连接的风扇叶片的风扇护罩中；将具有独立的导电线圈的定子定位在位于所述风扇轮毂的径向外部的机舱中；将分布式逆变器组件的多个逆变器功率级与多个栅极驱动器耦接，每个所述逆变器功率级与所述栅极驱动器中的分离的栅极驱动器耦接；将每个所述逆变器功率级与所述定子中的所述线圈中的不同的线圈导电地耦接，其中，每个所述栅极驱动器与所述逆变器功率级中的不同的逆变器功率级耦接，以独立地控制向相应的逆变器功率级的直流电的供应，并且每个所述逆变器功率级与相应的所述栅极驱动器和相应的所述线圈耦接，以将供应给所述逆变器功率级的所述直流电转换成供应给所述定子中的相应的所述线圈的交流电，以使所述磁体和所述风扇叶片围绕所述风扇轮毂的中心线旋转，用于推动所述飞行器。
14.根据任何在前条项的方法，其中，将每个所述逆变器功率级与所述不同的线圈导电地耦接包括：将所述逆变器功率级与相应的所述线圈紧密地耦接。
15.根据任何在前条项的方法，其中，所述定子的所述线圈被定位在所述机舱中，并且所述逆变器功率级与所述线圈耦接，使得所述线圈和所述逆变器功率级与所述机舱的径向向内表面和与所述机舱的径向向外表面热耦接。
16.根据任何在前条项的方法，进一步包括：将所述逆变器功率级和所述栅极驱动器与直流电总线耦接，以使所述逆变器功率级、所述栅极驱动器和所述直流电总线位于所述机舱内。
17.根据任何在前条项的方法，其中，所述机舱包括围绕所述风扇轮毂的所述中心线延伸的一个或多个通道，并且其中，所述磁体被定位于所述风扇护罩的径向突出部中，所述径向突出部远离所述风扇轮毂的所述中心线径向突出并进入所述机舱中的所述一个或多个通道。
18.根据任何在前条项的方法，其中，所述逆变器功率级通过光纤与所述栅极驱动器耦接。
19.一种马达驱动的推进器，包括：磁体，所述磁体设置在与风扇轮毂连接的风扇叶片的风扇护罩中；定子，所述定子在位于所述风扇轮毂的径向外部的机舱中，具有独立的导电线圈；和分布式逆变器组件，所述分布式逆变器组件具有几个逆变器功率级，每个所述逆变器功率级与所述定子中的所述线圈中的分离的线圈紧密耦接，其中，每个所述逆变器功率级被构造成向所述定子中的相应的所述线圈供电，以使所述磁体和所述风扇叶片围绕所述风扇轮毂的中心线旋转，用于产生推进力，并且其中，所述逆变器功率级与所述定子中的所述线圈分离地耦接，使得一个或多个逆变器功率级在至少一个所述逆变器功率级出现故障之后继续为相应的所述线圈供电，以继续产生所述推进力。
20.根据任何在前条项的马达驱动的推进器，其中，所述定子的所述线圈和所述逆变器功率级与飞行器机舱的径向向内表面和与所述机舱的径向向外表面热耦接。

Claims (10)

1.一种飞行器的马达驱动的推进器，其特征在于，所述马达驱动的推进器包括：
磁体，所述磁体设置在与风扇轮毂连接的风扇叶片的风扇护罩中；
定子，所述定子在位于所述风扇轮毂的径向外部的机舱中，具有独立的导电线圈；和
分布式逆变器组件，所述分布式逆变器组件具有几个逆变器功率级和栅极驱动器，每个所述逆变器功率级与所述栅极驱动器中的分离的栅极驱动器和所述定子中的所述线圈中的分离的线圈耦接，
其中，每个所述栅极驱动器被构造成独立地控制向相应的所述逆变器功率级的直流电的供应，每个所述逆变器功率级被构造成将供应给所述逆变器功率级的所述直流电转换为供应给所述定子中的相应的所述线圈的交流电，以使所述磁体和所述风扇叶片围绕所述风扇轮毂的中心线旋转，用于推动所述飞行器。
2.根据权利要求1所述的马达驱动的推进器，其特征在于，其中，每个所述逆变器功率级与所述逆变器功率级导电地连接到的相应的所述线圈紧密耦接。
3.根据权利要求1所述的马达驱动的推进器，其特征在于，其中，所述机舱被构造成在所述风扇叶片和所述风扇轮毂外部的大表面面积上传递所述定子的所述线圈中产生的热量。
4.根据权利要求1所述的马达驱动的推进器，其特征在于，其中，所述定子的所述线圈和所述逆变器功率级与所述机舱的径向向内表面以及与所述机舱的径向向外表面热耦接。
5.根据权利要求1所述的马达驱动的推进器，其特征在于，其中，所述逆变器功率级和所述栅极驱动器与直流电总线耦接，并且所述逆变器功率级、所述栅极驱动器和所述直流电总线位于所述机舱内。
6.根据权利要求1所述的马达驱动的推进器，其特征在于，其中，所述栅极驱动器全部连接到公共正直流电总线、公共负直流电总线和公共中性总线。
7.根据权利要求1所述的马达驱动的推进器，其特征在于，其中，所述磁体设置在所述风扇叶片的所述风扇护罩内，所述风扇护罩位于所述机舱的内表面的径向内部。
8.根据权利要求1所述的马达驱动的推进器，其特征在于，其中，所述机舱包括围绕所述风扇轮毂的所述中心线延伸的通道，并且其中，所述磁体位于所述风扇护罩的径向突出部中，所述径向突出部远离所述风扇轮毂的所述中心线径向地突出并进入所述机舱中的所述通道。
9.根据权利要求8所述的马达驱动的推进器，其特征在于，其中，所述定子中的所述导电线圈位于所述机舱中的所述通道的相对侧上。
10.根据权利要求1所述的马达驱动的推进器，其特征在于，其中，所述机舱包括围绕所述风扇轮毂的所述中心线延伸的通道，并且其中，所述磁体位于所述风扇护罩的径向突出部中，所述径向突出部远离所述风扇轮毂的所述中心线径向地突出并进入所述机舱中的所述通道。
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