CN111490607A - 具有气隙控制系统的电机以及控制电机中的气隙的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

使用气隙控制器控制电机中的气隙的长度的系统和方法可以包括：至少部分地使用气隙控制器来确定电机的气隙长度值，使用气隙控制器将所确定的气隙长度值与气隙目标值进行比较，并在所确定的气隙长度值与气隙目标值相差预限定阈值时，将控制命令从气隙控制器输出到与气隙控制系统相关联的可控装置。控制命令可以被构造为改变与气隙控制系统相关联的操作参数，以调节电机的转子芯的外表面和电机的定子芯的内表面之间的气隙的长度。

Description

具有气隙控制系统的电机以及控制电机中的气隙的系统和 方法
技术领域
本公开涉及具有气隙控制系统的电机，以及控制电机中的气隙的系统和方法。
背景技术
电机用于多种设置，包括工业，商业和消费者应用。典型的电机包括转子芯组件和周向围绕转子芯组件的定子芯组件。定子芯的内表面和转子芯组件的外表面之间的空间通常称为“气隙”。必须有足够长度的气隙，以允许转子芯组件自由旋转而不接触定子芯。尽管电机中的气隙的长度可以取决于特定的电机，但是通常期望使气隙的长度L最小化，因为空气具有高磁阻。另外，随着气隙的长度L的增加，分别由涡流，风阻和磁滞引起的电机中的电阻损耗通常会增加。
期望具有改善的能量效率的电机。高性能应用通常要求具有高功率密度的电机，这意味着需要动力(power)输出越来越大而机器尺寸却越来越小的电机。电机的能量效率可以描述为其有用动力输出与其总动力输入之比，通常表示为百分比。电机的有用动力输出与其总动力输出之间的差异有时称为电阻损耗。电机中的气隙引起的电阻损耗是电机能量效率的主要来源。较小的气隙长度可以减少电机的磁化动力需求，从而改善其能量效率。但是，当气隙太小时，则转子芯和定子芯之间的接触风险会增加。转子芯和定子芯之间的即使很小的接触也可能导致电机损坏，并且还可能降低电机的性能和能量效率。转子芯和定子芯之间更显著的接触可能会对电机造成更严重的损坏，包括潜在的灾难性故障。
期望具有优化的气隙长度的电机，因为优化的气隙长度可以导致改善的性能和能量效率。然而，当在给定的一组操作参数和/或操作条件下操作电机时，有许多操作参数和/或操作条件会影响气隙的实际长度以及最佳气隙。取决于特定的电机如何实际或独特地操作，这样的操作参数和/或操作条件可以复杂地相互关联并且可以变化。
因此，需要具有气隙控制系统的电机，以及控制电机中的气隙的系统和方法。
发明内容
方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践当前公开的主题来学习。
一方面，本公开包含使用气隙控制器来控制电机中气隙的长度的方法。示例性方法可以包括：至少部分地使用气隙控制器来确定电机的气隙长度值，使用气隙控制器将所确定的气隙长度值与气隙目标值进行比较，并在所确定的气隙长度值与气隙目标值相差预限定阈值时，将一个或多个控制命令从气隙控制器输出到与气隙控制系统相关联的一个或多个可控装置。
一个或多个控制命令可以被构造为改变与气隙控制系统相关联的一个或多个操作参数，以调节电机的转子芯的外表面和电机的定子芯的内表面之间的气隙的长度。气隙长度值可以至少部分地基于气隙长度模型来确定，并且气隙长度模型可以利用一个或多个模型输入来计算气隙长度值。一个或多个可控装置和/或一个或多个操作参数可以与电机和/或气隙控制系统相关联。
在另一实施例中，使用气隙控制器控制电机中的气隙的长度的示例性方法可包括：在气隙控制器处接收包括与气隙控制系统相关联的数据的一个或多个模型输入；至少部分地使用气隙控制器来确定电机的调节的气隙目标值；使用气隙控制器将电机的气隙长度值与调节的气隙目标值进行比较；当气隙长度值与调节的气隙目标值相差预限定阈值时，将一个或多个控制命令从气隙控制器输出到与气隙控制系统相关联的一个或多个可控装置。一个或多个控制命令可以被构造为改变与气隙控制系统相关联的一个或多个操作参数，以调节电机的转子芯的外表面与电机的定子芯的内表面之间的气隙的长度。
在另一方面，本公开包含气隙控制系统。示例性气隙控制系统可以包括电机，冷却剂循环系统和气隙控制器。示例性电机可包括：转子芯组件，其具有转子芯和可操作地联接至转子芯的转子轴；定子芯组件，其具有定子芯和可操作地联接至定子芯的定子壳体，其中定子芯周向地围绕转子芯。示例性电机可进一步包括具有长度L的气隙，气隙位于定子芯的内表面和转子芯的外表面之间并由其限定。示例性冷却剂循环系统可包括冷却导管和/或空气导管，冷却导管限定用于使冷却剂循环通过电机的路径，空气导管限定用于将冷却空气供应至电机的路径。
示例性气隙控制器可被构造为至少部分地通过控制以下一项或多项来控制气隙的长度L：流过冷却导管的冷却剂的温度，流过冷却导管的冷却剂的流速，流过空气导管的冷却空气的温度，到电机的动力(power)输入，和/或电机的转子轴速度。作为示例，当前公开的气隙控制系统可以在飞行器，船舶或机动车中实施。
参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解这些和其他特征，方面和优点。结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了示例性实施例，并且与说明书一起用于解释当前公开的主题的某些原理。
附图说明
在本说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其参考附图，其中：
图1A-1C示意性地描绘了示例性气隙控制系统；
图2示意性地描绘了可以在气隙控制系统中实施的示例性气隙控制器；
图3示意性地描绘了可由气隙控制器利用的示例性气隙控制模型；
图4是描绘气隙目标值与操作参数之间的示例性相关性的图；
图5示意性地描绘了可以用于训练气隙目标模型的示例性训练计算装置；和
图6是描述控制电机中的气隙的长度的示例性方法的流程图。
在本说明书和附图中重复使用参考字符旨在表示本公开的相同或相似的特征或元件。
具体实施方式
现在将详细参考当前公开的主题的示例性实施例，在附图中示出了其一个或多个示例。每个示例都是通过解释的方式提供的，并且不应被解释为限制本公开。实际上，对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，可以对本公开进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一实施例一起使用以产生又一实施例。因此，本公开旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的这种修改和变化。
应当理解，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，而“下游”是指流体向其流动的方向。还应理解，诸如“顶部”，“底部”，“向外”，“向内”等的术语是方便的用语，并且不应被解释为限制性术语。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“一”和“一种”不表示数量限制，而是表示存在至少一个所参考的项目。
在此以及整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，并且除非上下文或语言另有指示，否则这种范围被识别并且包括其中包含的所有子范围。例如，本文公开的所有范围包括端点，并且端点可彼此独立地组合。
如本文在整个说明书和权利要求书中所使用的，近似语言用于修改可以允许变化而不会导致与其相关的基本功能发生变化的任何定量表示。因此，由诸如“约”，“大约”和“基本上”的术语修饰的值不限于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。
本公开大致提供具有气隙控制系统的电机，以及控制电机中的气隙的系统和方法。气隙的长度可以由于与电机相关联的操作参数和/或操作条件改变而变化。另外，最佳气隙长度可以根据电机在任何给定时间发生操作的特定操作参数和/或操作条件而变化。许多因素都会影响气隙的实际长度以及最佳气隙长度。例如，气隙的长度可以随着转子芯组件的离心力和/或随着转子芯组件，定子芯组件和/或电机的各种其他部件的热膨胀和收缩而变化。另外，电机中的磁场可能导致转子轴略微弯曲，特别是在转子轴离支撑转子轴的轴颈或支承件等最远的区域处。同样，这些和其他因素可能会影响最佳气隙长度。
示例性气隙控制系统可以改善电机的性能和能量效率。例如，气隙控制系统可以被构造为控制气隙的长度，以优化或适应不同的操作参数和/或操作条件，或者通过减轻或防止由于操作参数和/或操作条件变化而导致的气隙的长度变化来控制气隙的长度。气隙控制系统可以被构造为针对电机的特定操作参数和/或操作条件优化性能和/或能量效率。例如，气隙控制系统可以允许电机以较小的气隙操作，从而增强电机的能量效率。在一些实施例中，气隙控制系统可以减轻转子接触定子的风险，从而允许电机以较小的气隙操作，否则考虑到可接受的风险容忍水平，如果没有这种气隙控制系统将是不可行的。示例性气隙控制系统还可以通过控制边缘间隙的长度来减少由涡流，风阻和/或磁滞引起的电阻损耗。此外，在一些实施例中，气隙控制系统可通过打开气隙以补偿离心增长而允许电机以更高的转速操作。
电机可以用作电动机和/或发电机。电动机将电能转换为机械能。发电机将机械能转换为电能。可以利用电机的一些示例包括飞行器，船舶，机动车，发电设施，制造设施，工业机械等。在飞行器的情况下，电机可用于向涡轮机发动机(例如飞行器中的涡轮风扇发动机)提供动力。来自电机的动力可用于启动涡轮机发动机，或将推进推力提供给飞行器，包括商用，军用或民用飞行器，以及无人飞行器(例如，无人运载器，电动旋翼飞行器，无人机)等。在发电机的情况下，电机可用于向辅助系统(包括飞行器中的辅助系统)供应电力。在一些实施例中，电机可以在不同的操作状态期间用作电动机和发电机。例如，电机可以用作电动机以启动飞行器发动机，并且可以用作发电机以向飞行器中的系统供应电力。将理解的是，电机可以在许多其他设置中使用，并且在不偏离本公开的范围或精神的情况下，旨在可以在以任何设置的电机中实施当前公开的气隙控制系统。
现在将更详细地描述本公开的各种实施例。参考图1A-1C，示出了示例性气隙控制系统100的各种实施例。示例性气隙控制系统100包括电机102和冷却剂循环系统104。冷却剂循环系统104的全部或一部分可以形成为电机102的组成部分，或者冷却剂循环系统104的全部或一部分可以与电机102分离但与电机102流体连通。电机102包括转子芯组件106和定子芯组件108。转子芯组件106包括转子芯110和可操作地联接到转子芯110的转子轴112。定子芯组件108包括定子芯114和可操作地联接到定子芯114的定子壳体116。定子芯114周向围绕转子芯110。电机102包括具有长度L的气隙118，该气隙118位于定子芯114的内表面120和转子芯110的外表面122之间并由其限定。
冷却剂循环系统104可包括冷却导管124。冷却导管124限定用于使冷却剂126循环通过电机102(包括转子芯组件106和/或定子芯组件108)的路径。冷却导管124的至少一部分可包括整体地形成在电机102内的结构。这些结构可以包括内部或外部通道，管，路径，相互连接或交错的单元，冷却套等中的一个或多个。冷却导管124可包括转子芯组件冷却导管128，其包括限定用于使冷却剂126循环通过转子芯组件106的至少一部分(包括转子芯110的至少一部分和/或转子轴112的至少一部分)或围绕转子芯组件106的至少一部分循环的路径的结构。附加地或替代地，冷却导管124可包括定子芯组件冷却导管130，其包括限定用于使冷却剂126循环通过定子芯组件108的至少一部分(包括定子芯114的至少一部分和/或定子壳体116的至少一部分)或围绕定子芯组件108的至少一部分循环的路径的结构。转子芯组件冷却导管128与包括转子芯110和/或转子轴112的转子芯组件106的至少一部分具有导热关系。定子芯组件冷却导管130与包括定子芯114和/或定子壳体116的定子芯组件108的至少一部分具有导热关系。冷却剂循环系统104可以附加地包括一个或多个冷却剂贮存器132，一个或多个冷却剂泵(例如，第一冷却剂泵134和/或第二冷却剂泵136)以及一个或多个热交换器138。
如图1A所示，气隙控制系统100可包括共享的冷却剂循环系统104，该共享的冷却剂循环系统104构造为使共享的冷却剂126循环通过冷却导管124，该冷却导管124包括转子芯组件冷却导管128和定子芯组件冷却导管130。图1A所示的冷却剂循环系统104包括第一冷却剂泵134和第二冷却剂泵136，第一冷却剂泵134构造成经由转子芯组件冷却导管128向转子芯组件106供应冷却剂126，第二冷却剂泵136构造成经由定子芯组件冷却导管130向定子芯组件108供应冷却剂126。图1A所示的冷却剂循环系统104附加地包括在转子芯组件冷却导管128和定子芯组件冷却导管130之间共享的冷却剂贮存器132和热交换器138。
替代地，气隙控制系统100可以包括用于转子芯组件冷却导管128和定子芯组件冷却导管130的单独的冷却剂循环系统。例如，如图1B所示，气隙控制系统100可以包括转子芯冷却剂循环系统104A和定子芯冷却剂循环系统104B。转子芯冷却剂循环系统104A可包括冷却导管124A，该冷却导管124A将循环通过转子芯组件106的转子芯冷却剂126A供应到转子芯热交换器138A。循环通过转子芯热交换器138A的转子芯冷却剂126A流到转子芯冷却剂贮存器132A。第一冷却剂泵134将转子芯冷却剂126A从转子芯冷却剂贮存器132A供应到转子芯组件冷却导管128。类似地，定子芯冷却剂循环系统104B可包括冷却导管124B，该冷却导管124B将循环通过定子芯组件108的定子芯冷却剂126B供应到定子芯热交换器138B。循环通过定子芯热交换器138B的定子芯冷却剂126B流到定子芯冷却剂贮存器132B。第二冷却剂泵136将定子芯冷却剂126B从转子芯冷却剂贮存器132A供应到定子芯组件冷却导管130。
如图1A所示，冷却剂循环系统104可以包括用于转子芯组件冷却导管128和定子芯组件冷却导管130的单独的泵。替代地，如图1C所示，冷却剂循环系统104可以包括单个公共冷却剂泵135，该单个公共冷却剂泵135被构造为经由转子芯组件冷却导管128向转子芯组件106供应冷却剂126，并经由定子芯组件冷却导管130向定子芯组件108供应冷却剂126。
在电机102的操作期间，一个或多个泵(例如，第一冷却剂泵134和/或第二冷却剂泵136和/或公共冷却剂泵135)可以使冷却剂126循环通过冷却导管124。由电机102产生的热量以一定速率传递到流过冷却导管124的冷却剂126(例如，传递到流过转子芯组件冷却导管128的冷却剂126和/或传递到流过定子芯组件冷却导管130的冷却剂126)，该速率可以取决于冷却剂126与冷却导管124的表面之间的温度梯度。除其他外，温度梯度可以取决于转子芯组件106和/或定子芯组件108的温度，冷却剂126的供应温度以及冷却剂126通过冷却导管124的流速。冷却剂126离开已经通过与其之间的导热关系而被加热的转子芯组件冷却导管128和/或定子芯组件冷却导管130。
构成转子芯组件106和/或定子芯组件108的叠片(lamination)和其他各种部件均具有热膨胀系数(Y)，该热膨胀系数描述了部件的尺寸如何随温度变化而变化。可以相对于体积，表面积和/或长度随温度变化的变化来描述热膨胀系数(Y)。例如，构成转子芯组件106和/或定子芯组件108的叠片和其他各种部件均具有径向热膨胀系数(Yr)，其描述了径向长度如何随温度变化而变化。从转子芯组件106和/或从定子芯组件108传递到冷却剂126的热量可以影响这种叠片或其他各种部件的温度。由于温度和/或流速会影响此类部件的热传递，温度和热膨胀，因此，转子芯组件106和/或定子芯组件108的叠片或其他各种部件的尺寸可以取决于流过冷却导管124(例如，转子芯组件冷却导管128和/或定子芯组件冷却导管130)的冷却剂126的温度和/或流速。
从转子芯组件冷却导管128和/或定子芯组件冷却导管130排出的冷却剂126通过冷却导管124流到一个或多个热交换器138，在此处散热器流体140冷却冷却剂126。一个或多个热交换器138可具有适合于将热量从冷却剂126传递到散热器流体140的任何期望的构造。合适的热交换器包括管壳式，板壳式和板翅式构造等。热交换器138可以是外部部件或整体地形成在电机102的至少一部分内。散热器流体140可以是任何期望的流体，包括液体或气体，或液体和气体的组合。如图所示，穿过热交换器138的冷却剂126流到冷却剂贮存器132，但是在一些实施例中，不需要提供冷却剂贮存器132。例如，冷却导管124本身可以限定冷却剂贮存器132。冷却剂贮存器132可以是电机102的组成部分，或者是外部部件。
仍然参考图1A-1C，冷却剂循环系统104可以附加地或替代地利用例如从空气导管148供应到电机102的冷却空气流146。除本文所述的冷却导管124之外或作为替代，冷却剂循环系统104可包括空气导管148。空气导管148可限定用于将冷却空气146供应到电机102(例如供应到转子芯组件106的表面和/或定子芯组件108的表面)的路径。例如，空气导管148可将冷却空气流146供应到气隙118。在操作期间，来自空气导管148的冷却空气流146可以流过气隙118，向转子芯组件106和/或定子芯组件108提供冷却。冷却空气146可以从相对于下游压力具有更高压力的上游压力流过空气导管148。例如，冷却空气146可以包括通过围绕电动机的机舱，整流罩，壳体等上的空气勺(未示出)引入到空气导管148中的环境空气。空气导管148的至少一部分可包括整体地形成在电机102内的结构。这些结构可以包括内部或外部通道，管，路径等中的一个或多个。可以提供可控风门(damper)150以控制流过空气导管148并穿过气隙118的冷却空气146的流速。
在电机102的操作期间，可控风门150可以打开至少一部分，以使冷却空气146循环通过空气导管148。由电机102产生的热量以一定速率传递到从空气导管148流动并穿过气隙118的冷却空气146(例如，从转子芯110到穿过气隙118的冷却空气146和/或从定子芯114到穿过气隙118的冷却空气146)，该速率可以取决于冷却空气146与转子芯110的表面和/或定子芯114的表面之间的温度梯度。除其他外，温度梯度可以取决于转子芯组件106和/或定子芯组件108的温度，冷却空气146的供应温度以及穿过气隙118的冷却空气146的流速。
仍参考图1A-1C，示例性气隙控制系统100包括：一个或多个气隙控制器200；一个或多个传感器，其构造成向气隙控制器200提供输入202；一个或多个可控装置，其构造成从气隙控制器200接收包括控制命令的输出204。示例性气隙控制器200可包括一个或多个控制模型或算法，该控制模型或算法利用来自一个或多个传感器的一个或多个输入202，以将包括控制命令的一个或多个输出204提供到可控装置中的一个或多个。可以提供单个气隙控制器200，或者可以提供多个气隙控制器200。当提供多个气隙控制器200时，每个可以负责电机102的不同部分和/或负责气隙控制系统100的不同目的。
气隙控制器200可以被构造为使用流过电机102(例如，通过转子芯组件冷却导管128和/或定子芯组件冷却导管130)或围绕电机102流动的冷却剂126的温度和/或流速来控制气隙118的长度L。气隙控制器200可以控制冷却剂126的温度和/或流速，从而影响转子芯组件106的一个或多个部件，定子芯组件108的一个或多个部件和/或电机102的各种其他部件中的热膨胀量(Y)。附加地或替代地，气隙控制器200可以被构造为使用流过气隙118的冷却空气146的温度和/或流速来控制气隙118的长度L。气隙控制器200可以控制冷却空气146的温度和/或流速，从而影响转子芯组件106的一个或多个部件，定子芯组件108的一个或多个部件和/或电机102的各种其他部件中的热膨胀量(Y)。此外，气隙控制器200可以被附加地或替代地构造为使用电机102的动力输入和/或转子轴速度来控制气隙118的长度L。气隙控制器200可以控制到电机102的动力输入，从而影响由电机102产生的磁通量，进而影响电机102的各个部件的热传递，温度和热膨胀。气隙控制器200可以控制电机102的转子轴速度，从而影响作用在转子芯组件106上的离心力。
由气隙控制器200执行的调节和/或控制可以根据转子芯组件106和/或定子芯组件108的叠片或其他各种部件各自的热膨胀系数(Y)，来改变或控制转子芯组件106和/或定子芯组件108的叠片或其他各种部件的尺寸，从而调节或控制气隙118的长度L。例如，这样的调节或控制可以根据叠片或其他各种部件各自的径向热膨胀系数(Yr)来影响叠片或其他各种部件的径向长度。附加地或替代地，由气隙控制器200执行的调节和/或控制可以控制转子芯组件106的各个部件的离心增长和/或挠曲量。气隙控制器200可以被构造为改变气隙118的长度L，以优化或适应不同的操作参数和/或操作条件。例如，气隙控制器200可以被构造为将气隙118的长度L控制到气隙目标值，该气隙目标值可以取决于特定的操作参数和/或操作条件而变化。附加地或替代地，气隙控制器200可以被构造为防止或减轻气隙118的长度L的改变。例如，这种调节或控制可以防止或减轻由于可能影响电机102的各种部件的热膨胀，离心增长和/或挠曲的量的操作参数和/或操作条件的改变而引起的转子芯组件106和/或定子芯组件108的叠片或其他各种部件的尺寸的改变。
示例性气隙控制系统100中的一个或多个传感器可以包括能够确定与气隙控制系统100有关的信息(例如，与电机102和/或冷却剂系统104有关的信息)，并且能够向气隙控制器200提供输入202的任何传感器。例如，如图1A-1C所示，一个或多个传感器可以包括一个或多个温度传感器206、208、210、212、214、216、217、219，一个或多个动力传感器218、220，一个或多个转子速度传感器222和/或一个或多个气隙传感器224、226。示例性气隙控制系统100中的一个或多个可控装置可以包括能够接收包括来自气隙控制器200的控制命令的输出204的任何装置。例如，如图1A所示，一个或多个可控装置可以包括一个或多个控制阀228、230、232，一个或多个泵134、136和/或一个或多个动力控制单元234。如图1B所示，一个或多个可控装置可以包括一个或多个控制阀228、230、232A，232B，一个或多个泵134、136和/或一个或多个动力控制单元234。如图1C所示，一个或多个可控装置可以包括一个或多个控制阀229、231、232，一个或多个泵135和/或一个或多个动力控制单元234。
在一些实施例中，气隙控制器200可以确定气隙长度值。气隙长度值可以被直接测量，感测，计算，得出或以其他方式确定。在一实施例中，气隙控制器200可至少部分地基于由一个或多个温度传感器206、208、210、212提供的温度测量来确定气隙长度值，该一个或多个温度传感器206、208、210、212被构造为测量在流入和流出转子芯组件106和/或定子芯组件108的冷却导管124的一个或多个位置处的冷却剂温度。这样的冷却剂温度可以用于确定转子芯组件106或其各个部件的温度，和/或确定定子芯组件108或其各个部件的温度。然后可以至少部分地基于转子芯组件106和/或定子芯组件108的这些确定温度以及相应的热膨胀系数(Y)(例如，径向热膨胀系数(Yr))来确定气隙118的长度L。
如图1A-1C所示，第一温度传感器T1 206可被构造为确定流入转子芯组件106的冷却剂126、126A的温度，并且第二温度传感器T2 208可被构造为确定流出转子芯组件106的冷却剂126、126A的温度。可以至少部分地基于由第一温度传感器T1 206确定的温度与由第二温度传感器T2 208确定的温度之间的差异来确定从转子芯组件106到冷却剂126、126A的热传递的速率或量。附加地或替代地，可以至少部分地基于冷却剂126、126A的温度，冷却剂126、126A的温度变化和/或到冷却剂126、126A的热传递的速率或量来确定转子芯组件106(例如，转子芯110和/或转子轴112)的温度。第三温度传感器T3 210可以被构造为确定流入定子芯组件108的冷却剂126、126B的温度，并且第四温度传感器T4 212可以被构造为确定流出定子芯组件108的冷却剂126、126B的温度。可以至少部分地基于由第三温度传感器T3210确定的温度与由第四温度传感器T4 212确定的温度之间的差异来确定从定子芯组件108到冷却剂126、126B的热传递的速率或量。附加地或替代地，可以至少部分地基于冷却剂126、126B的温度，冷却剂126、126B的温度变化和/或到冷却剂126、126B的热传递的速率或量来确定定子芯组件108(例如，定子芯114和/或定子壳体116)的温度。
附加地或替代地，气隙控制器200可以至少部分地基于由一个或多个温度传感器214、216提供的温度测量来确定气隙长度值，该一个或多个温度传感器214、216被构造为测量转子芯组件温度和/或定子芯组件温度。如图1A-1C所示，第五温度传感器T5 214可以被构造为确定转子芯组件106的温度，和/或第六温度传感器T6 216可以被构造为确定定子芯组件108的温度。第五温度传感器T5 214可以确定转子芯110的温度和/或转子轴112的温度。在一些实施例中，可以在围绕转子芯110和/或转子轴112的各个位置处提供多个温度传感器。第六温度传感器T6 216可以确定定子芯114的温度和/或定子壳体116的温度。在一些实施例中，可以在围绕定子芯114和/或定子壳体116的各个位置处提供多个温度传感器。可以使用任何合适的温度传感器。可以至少部分地基于转子芯组件106的温度和/或定子芯组件108的温度，以及其各种部件的热膨胀系数(Y)(例如，径向热膨胀系数(Yr))来确定间隙长度值。在一些实施例中，气隙控制器200可以附加地或替代地至少部分地基于由一个或多个转子速度传感器222提供的转子速度测量来确定气隙长度值。转子芯组件106可以表现出与转子芯组件106的旋转速度成比例的离心增长。可以至少部分地基于转子芯组件106的速度来确定作用在转子芯组件106上的离心力。由转子芯组件106表现出的离心增长的量可以根据这样的离心力来确定，并且气隙长度值可以根据离心增长的量来确定。因此，气隙控制器200可以被构造为至少部分地基于转子速度和离心增长之间的相关性来确定气隙长度值。
在一些实施例中，气隙控制器200可以附加地或替代地至少部分地基于由一个或多个动力传感器218、220提供的一个或多个输出动力测量来确定气隙长度值。转子芯组件106的温度和/或离心增长和/或定子芯组件108的温度可以与电机102的输出动力相关。在电机102操作为电动机的情况下，气隙控制系统100可以包括被构造为测量机械输出动力的第一输出动力传感器218，例如瓦特计，扭矩传感器，速度传感器等。在电机102操作为发电机的情况下，气隙控制系统100可以包括被构造为测量电输出功率的第二输出动力传感器220。输出动力传感器218、220可以采取瓦特计，扭矩传感器，速度传感器等的形式。
在一些实施例中，气隙控制器200可以附加地或替代地至少部分地基于由一个或多个气隙长度传感器224、226提供的一个或多个气隙长度测量值来确定气隙长度值。气隙长度传感器可以采取电容式接近传感器或任何其他合适的距离传感器的形式。气隙长度传感器可以是产生与气隙成比例的信号的非接触电容传感器。例如，气隙长度传感器可以包括电容式位移传感器，诸如可从美国北卡罗来纳州罗利市的Micro-Epsilon公司获得的capaNCDT 6200传感器。多个气隙传感器(例如，第一气隙传感器224和第二气隙传感器226)可以被定位在电机102的各个位置处，以便在这样的各个位置处测量气隙长度。例如，气隙传感器224、226可以横跨气隙118的纵向宽度和/或径向周边以一定间隔定位。气隙传感器可以定位在定子芯组件108上(如关于第一气隙传感器224所示)，和/或定位在转子芯组件106上(如关于第二气隙传感器226所示)。
如上所述，气隙控制系统100可以包括一个或多个可控装置。在一些实施例中，如图1A和1B所示，气隙控制系统100可包括定位在转子芯组件冷却导管旁路导管142处的转子芯冷却旁路控制阀228。转子芯冷却旁路控制阀228可构造成允许流过冷却导管124的一定量的冷却剂126、126A绕过热交换器138、138A，从而改变流过转子芯组件冷却导管128的冷却剂126、126A的温度。转子芯冷却旁路控制阀228可以响应于来自气隙控制器200的控制命令而被调整，打开或关闭。转子芯冷却旁路控制阀228可以被打开或在打开方向上调整，以增加绕过热交换器138的冷却剂126、126A的部分，从而改变(例如，增加)流过转子芯组件冷却导管128的冷却剂126、126A的温度。转子芯冷却旁路控制阀228可以被关闭或在关闭方向上调整，以减少绕过热交换器138、138A的冷却剂126、126A的部分，从而改变(例如，降低)流过转子芯组件冷却导管128的冷却剂126、128A的温度。
在另一实施例中，如图1A和1B所示，气隙控制系统100可以附加地或替代地包括定位在定子芯组件冷却导管旁路导管144处的定子芯冷却旁路控制阀230。定子芯冷却旁路控制阀230可构造成允许流过冷却导管124的一定量的冷却剂126、126B绕过热交换器138、138B，从而改变流过定子芯组件冷却导管130的冷却剂126、126B的温度。可以响应于来自气隙控制器200的控制命令来调整，打开或关闭定子芯冷却旁路控制阀230。定子芯冷却旁路控制阀230可以被打开或在打开方向上调整，以增加绕过热交换器138、138B的冷却剂126、126B的部分，从而提高流过定子芯组件冷却导管130的冷却剂126、126B的温度。定子芯冷却旁路控制阀230可以被关闭或在关闭方向上调整，以减少绕过热交换器138、138B的冷却剂126、126B的部分，从而降低流过定子芯组件冷却导管130的冷却剂126、126B的温度。
在又一个实施例中，如图1C所示，气隙控制系统100可以包括定位在转子芯组件冷却导管128处的转子芯冷却控制阀229，和/或定位在定子芯组件冷却导管130处的定子芯冷却控制阀231。转子芯冷却控制阀229可以构造成控制流过转子芯组件冷却导管128到转子芯组件106的冷却剂126的量，从而改变流出转子芯组件106的冷却剂126的温度。转子芯冷却控制阀229可以响应于来自气隙控制器200的控制命令而被调整，打开或关闭。定子芯冷却控制阀231可构造成控制流过定子芯组件冷却导管130到定子芯组件108的冷却剂126的量，从而改变流出定子芯组件108的冷却剂126的温度。可以响应于来自气隙控制器200的控制命令来调整，打开或关闭定子芯冷却控制阀231。
转子芯冷却控制阀229可以被打开或在打开方向上调整，以增加流到转子芯组件106的冷却剂126的流速，从而改变(例如，增加)转子芯组件106和冷却剂126之间的热传递量，并且改变(例如，降低)流出转子芯组件106的冷却剂126的温度。转子芯冷却控制阀229可以被关闭或在关闭方向上调整以减小流到转子芯组件106的冷却剂126的流速，从而改变(例如，减少)转子芯组件106和冷却剂126之间的热传递量，并且改变(例如，增加)流出转子芯组件106的冷却剂126的温度。类似地，定子芯冷却控制阀231可以被打开或在打开方向上调整，以增加流到定子芯组件108的冷却剂126的流速，从而改变(例如，增加)定子芯组件108和冷却剂126之间的热传递量，并且改变(例如，降低)流出定子芯组件108的冷却剂126的温度。定子芯冷却控制阀231可以被关闭或在关闭方向上调整，以减小流到定子芯组件108的冷却剂126的流速，从而改变(例如，减少)定子芯组件108和冷却剂126之间的热传递量，并且改变(例如，增加)流出定子芯组件108的冷却剂126的温度。
在另一实施例中，如图1A和1B所示，气隙控制系统100可以附加地或替代地包括定位在定子芯组件冷却导管旁路导管144处的定子芯冷却旁路控制阀230。定子芯冷却旁路控制阀230可构造成允许流过冷却导管124的一定量的冷却剂126、126B绕过热交换器138、138B，从而改变流过定子芯组件冷却导管130的冷却剂126、126B的温度。可以响应于来自气隙控制器200的控制命令来调整，打开或关闭定子芯冷却旁路控制阀230。定子芯冷却旁路控制阀230可以被打开或在打开方向上调整，以增加绕过热交换器138、138B的冷却剂126、126B的部分，从而提高流过定子芯组件冷却导管130的冷却剂126、126B的温度。定子芯冷却旁路控制阀230可以被关闭或在关闭方向上调整，以减少绕过热交换器138、138B的冷却剂126、126B的部分，从而降低流过定子芯组件冷却导管130的冷却剂126、126B的温度。
在又一个实施例中，如图1A和1C所示，气隙控制系统100可以附加地或替代地包括第三控制阀232，该第三控制阀232被构造为响应于来自气隙控制器200的控制命令启动，停止，增加或减小流过热交换器138或围绕热交换器138流动的散热器流体140的量，从而改变与流过热交换器138的冷却剂126的热传递量，这继而可以改变离开热交换器138的冷却剂126的温度。第三控制阀232可以被打开或在打开方向上调整以增加流过热交换器138或围绕热交换器138流动的散热器流体140的量，从而降低离开热交换器138的冷却剂126的温度。第三控制阀232可以被关闭或在关闭方向上调整，以减小流过热交换器138或围绕热交换器138流动的散热器流体140的量，从而增加离开热交换器138的冷却剂126的温度。
可以使用转子芯冷却旁路控制阀228，定子芯冷却旁路控制阀230和/或第三控制阀232来控制冷却剂126的温度。在一些实施例中，冷却剂126的温度可以增加或降低以改变从转子芯组件106到冷却剂126和/或从定子芯组件108到冷却剂126的热传递的速率或量。随着热传递的速率或量的改变，转子芯组件106或定子芯组件108的一个或多个叠片或其他各种部件的尺寸可根据它们各自的热膨胀系数(Y)而改变，从而调节或控制气隙118的长度L。
类似地，如图1B所示，气隙控制系统100可以附加地或替代地包括第三控制阀232A，该第三控制阀232A被构造为响应于来自气隙控制器200的控制命令启动，停止，增加或减少流过转子芯热交换器138A或围绕转子芯热交换器138A流动的第一量的散热器流体140A，从而改变与流过转子芯热交换器138A的转子芯冷却剂126A的热传递量，这继而可以改变离开转子芯热交换器138A的转子芯冷却剂126A的温度。第三控制阀232A可以被打开或在打开方向上调整，以增加流过转子芯热交换器138A或围绕转子芯热交换器138A流动的第一量的散热器流体140A，从而降低离开转子芯热交换器138A的转子芯冷却剂126A的温度。第三控制阀232A可以被关闭或在关闭方向上调整，以减少流过转子芯热交换器138A或围绕转子芯热交换器138A流动的第一量的散热器流体140A，从而增加离开转子芯热交换器138A的转子芯冷却剂126A的温度。
可以使用转子芯冷却旁路控制阀228和/或第三控制阀232A来控制转子芯冷却剂126A的温度。在一些实施例中，转子芯冷却剂126A的温度可以增加或降低以改变从转子芯组件106到转子芯冷却剂126A的热传递的速率或量。随着热传递的速率或量的改变，转子芯组件106的一个或多个叠片或其他各种部件的尺寸可以根据它们各自的热膨胀系数(Y)而变化，从而调节或控制气隙118的长度L。
如图1B附加地所示，气隙控制系统100可以附加地或替代地包括第四控制阀232B，该第四控制阀232B被构造为响应于来自气隙控制器200的控制命令启动，停止，增加或减少流过定子芯热交换器138B或围绕定子芯热交换器138B流动的第二量的散热器流体140B，从而改变与流过定子芯热交换器138B的定子芯冷却剂126B的热传递量，这继而可以改变离开热交换器138的定子芯冷却剂126B的温度。第四控制阀232B可以被打开或在打开方向上调整，以增加流过定子芯热交换器138B或围绕定子芯热交换器138B流动的第二量的散热器流体140B，从而降低离开定子芯热交换器138B的定子芯冷却剂126B的温度。第四控制阀232B可以被关闭或在关闭方向上调整，以减少流过定子芯热交换器138B或围绕定子芯热交换器138B流动的第二量的散热器流体140B，从而增加离开定子芯热交换器138B的定子芯冷却剂126B的温度。
定子芯冷却剂126B的温度可以使用定子芯冷却旁路控制阀230和/或第三控制阀232B来控制。在一些实施例中，定子芯冷却剂126B的温度可以增加或降低以改变从定子芯组件108到定子芯冷却剂126B的热传递的速率或量。随着热传递的速率或量的改变，定子芯组件108的一个或多个叠片或其他各种部件的尺寸可根据它们各自的热膨胀系数(Y)而改变，从而调节或控制气隙118的长度L。
在进一步实施例中，如图1A和1B所示，气隙控制系统100可以包括一个或多个泵134、136，该一个或多个泵134、136被构造为响应于来自气隙控制器200的控制命令改变流过冷却导管124的冷却剂126的流速(或转子芯冷却剂126A和/或定子芯冷却剂126B的流速)。如图1A和1B所示，第一冷却泵134可以被构造为通过转子芯组件冷却导管128供应冷却剂126(或转子芯冷却剂126A)的流动，并且第二冷却泵136可以被构造为通过定子芯组件冷却导管130供应冷却剂126(或定子芯冷却剂126B)的流动。可以使用第一冷却剂泵134来调整，启动或停止流过转子芯组件冷却导管128的冷却剂126(或转子芯冷却剂126A)的流速。同样，可以使用第二冷却剂泵136来调整，启动或停止流过定子芯组件冷却导管130的冷却剂126(或定子芯冷却剂126B)的流速。附加地或替代地，可以使用控制阀228、230来调整，启动或停止流过冷却导管124(例如，转子芯组件冷却导管128和/或定子芯组件冷却导管130)的冷却剂126(或转子芯冷却剂126A和/或定子芯冷却剂126B)的流速。可以增加或减小冷却剂126(或转子芯冷却剂126A和/或定子芯冷却剂126B)的流速，以改变从转子芯组件106到冷却剂126和/或从定子芯组件108到冷却剂126的热传递的速率或量。随着热传递的速率或量的改变，转子芯组件106和/或定子芯组件108的一个或多个叠片或其他各种部件的尺寸可根据它们各自的热膨胀系数(Y)而改变，从而调节或控制气隙118的长度L。
如图1C所示，气隙控制系统100可以包括一个公共冷却剂泵135，该公共冷却剂泵135被构造为响应于来自气隙控制器200的控制命令而改变流过冷却导管124的冷却剂126的流速。如图1C所示，公共冷却剂泵135可构造为通过转子芯组件冷却导管128和定子芯组件冷却导管130供应冷却剂126的流动。公共冷却剂泵135可以与转子芯冷却控制阀229和定子芯冷却控制阀231协同工作。可以使用公共冷却剂泵135来调整，启动或停止流过转子芯组件冷却导管128和/或定子芯组件冷却导管130的冷却剂126的流速。附加地或替代地，可以使用转子芯冷却控制阀229和/或定子芯冷却控制阀231来增加或减少流过转子芯组件冷却导管128和定子芯组件冷却导管130的冷却剂126的比例。冷却剂126的流速可以增加或减少，以改变从转子芯组件106到冷却剂126和/或从定子芯组件108到冷却剂126的热传递的速率或量。随着热传递的速率或量的改变，转子芯组件106和/或定子芯组件108的一个或多个叠片或其他各种部件的尺寸可根据它们各自的热膨胀系数(Y)而改变，从而调节或控制气隙118的长度L。
在更进一步实施例中，如图1A-1C所示，气隙控制系统100可以包括一个或多个动力控制单元234，该一个或多个动力控制单元234被构造为响应于来自气隙控制器200的控制命令改变电机102的动力输入或动力输出。例如，动力控制单元234可以增加或减小转子轴112的速度和/或由电机102产生的磁通量。附加地或替代地，动力控制单元234可限制转子轴112的容许改变率(例如，加速度)。电机102的动力输入或动力输出的增加或减少可以改变转子芯组件106和/或定子芯组件中的热量产生的速率或量。热量产生的速率或量的这种改变，使得转子芯组件106和/或定子芯组件108的一个或多个叠片或其他各种部件的尺寸可以根据它们各自的热膨胀系数(Y)而改变，从而调节或控制气隙118的长度L。另外，转子轴112的速度的增加或减小可改变由转子芯组件106表现出的离心增长的量，从而调节或控制气隙118的长度L。
图1A-1C中所示的气隙控制系统100可以被构造为至少部分地通过在转子芯组件106和定子芯组件108之间分配冷却能力来调节或控制气隙118的长度L。气隙118的长度可以通过降低流到转子芯组件106的冷却剂126的温度和/或增加流到定子芯组件108的冷却剂的温度来加宽。相反，气隙118的长度可以通过增加流到转子芯组件106的冷却剂126的温度和/或降低流到定子芯组件108的冷却剂的温度来变窄。当流过转子芯组件106的冷却剂126的温度降低时，转子芯组件106的热收缩使气隙118的长度L变宽。当流过定子芯组件108的冷却剂126的温度增加时，定子芯组件108的热膨胀也加宽了气隙118的长度L。相反，当流过转子芯组件106的冷却剂126的温度增加时，转子芯组件106的热膨胀使气隙118的长度L变窄；和/或当流过定子芯组件108的冷却剂126的温度降低时，定子芯组件108的热收缩也使气隙118的长度L变窄。
利用图1A和1B所示的气隙控制系统100，可以使用转子芯冷却旁路控制阀228和/或定子芯冷却旁路控制阀230来增加气隙118的长度。气隙118的长度L可以通过增加绕过热交换器138并经由定子芯组件冷却导管130返回到定子芯组件108的冷却剂126的比例，和/或增加在返回到转子芯组件106之前流过热交换器138的冷却剂的比例来加宽。气隙118的长度L可以通过增加绕过热交换器138并经由转子芯组件冷却导管128返回到转子芯组件106的冷却剂126的比例，和/或增加在返回到定子芯组件108之前流过热交换器138的冷却剂的比例来变窄。在一些实施例中，气隙控制系统100可包括转子芯冷却旁路控制阀228但不包括定子芯冷却旁路控制阀230，或包括定子芯冷却旁路控制阀230但不包括转子芯冷却旁路控制阀228。
利用图1B所示的气隙控制系统100，可以彼此独立地控制转子芯冷却剂126A的温度和定子芯冷却剂126B的温度。另外，在一些实施例中，转子芯冷却剂126A和定子芯冷却剂126B可包括不同类型的冷却剂。
利用图1C所示的气隙控制系统100，可以使用转子芯冷却控制阀229和/或定子芯冷却控制阀231来增加气隙118的长度。气隙118的长度L可以通过相对于经由定子芯组件冷却导管130流到定子芯组件108的冷却剂126的比例，增加经由转子芯组件冷却导管128流到转子芯组件106的冷却剂126的比例来加宽。气隙118的长度L可以通过相对于经由定子芯组件冷却导管130流到定子芯组件108的冷却剂126的比例，减小经由转子芯组件冷却导管128流到转子芯组件106的冷却剂126的比例来变窄。在一些实施例中，气隙控制系统100可包括转子芯冷却控制阀229但不包括定子芯冷却控制阀231，或包括定子芯冷却控制阀231但不包括转子芯冷却控制阀229。
在一些实施例中，如图1A-1C所示，气隙控制系统100可以包括一个或多个温度传感器217，218，该一个或多个温度传感器217，218被构造为测量空气导管148的一个或多个位置处的冷却空气温度。第七温度传感器T7 217可以被构造为确定流过空气导管148的入口侧的冷却空气146的温度，并且第八温度传感器T8 219可以被构造为确定流过空气导管148的出口侧的冷却空气146的温度。可以至少部分地基于由第七温度传感器T7 217确定的温度与由第八温度传感器T8 219确定的温度之间的差异，来确定从转子芯组件106和/或从定子芯组件108到冷却空气146的热传递的速率或量。
这样的冷却空气温度可以用来控制冷却空气146的流速。气隙控制系统100可以包括可控风门150，该可控风门150可以响应于来自气隙控制器200的控制命令调整，打开或关闭。可控风门150可以被打开或在打开方向上调整，以增加流过气隙的冷却空气146的部分，从而改变转子芯110与冷却空气146之间和/或定子芯114与冷却空气146之间的热传递的速率。
现在参考图2，将更详细地描述示例性气隙控制器200。气隙控制器200可以包括一个或多个计算装置250，该一个或多个计算装置250可以位于电机102上或其内部，邻近电机102或相对于电机102的远程位置。一个或多个计算装置250可以包括一个或多个处理器252和一个或多个存储器装置254。一个或多个处理器252可以包括任何合适的处理装置，例如微处理器，微控制器，集成电路，逻辑装置和/或其他合适的处理装置。一个或多个存储器装置254可以包括一个或多个计算机可读介质，包括但不限于非暂时性计算机可读介质，RAM，ROM，硬盘驱动器，闪存驱动器和/或其他存储器装置。
一个或多个存储器装置254可以存储可由一个或多个处理器252访问的信息，包括可以由一个或多个处理器252执行的计算机可读指令256。指令256可以是任何指令集，当其由一个或多个处理器252执行时使一个或多个处理器252执行操作。在一些实施例中，指令256可以被构造为使一个或多个处理器252执行气隙控制器200和/或一个或多个计算装置250被构造成用于的操作。这样的操作可以包括控制流过冷却导管124的冷却剂126的温度和/或流速，以便调节和/或控制气隙118的长度L。这样的操作可以附加地或替代地包括控制流过空气导管148并穿过气隙118的冷却空气146的流速，以便调节和/或控制气隙118的长度L。气隙118的长度L可以被调节和/或控制，以便优化或适应不同的操作参数和/或操作条件，和/或以便当操作参数或操作条件改变时防止或减轻气隙118的长度L的改变。另外，这样的操作可以包括调节气隙目标值和/或调节用于确定气隙长度目标的气隙控制模型274。可以根据由气隙控制模型274提供的控制命令来执行这样的操作。指令256可以是以任何合适的编程语言编写的软件，或者可以在硬件中实施。附加地和/或替代地，指令256可以在处理器252上的逻辑和/或虚拟分离线程中执行。
存储器装置254可以存储可由一个或多个处理器252访问的数据258。数据258可以包括当前或实时数据，过去的数据或其组合。数据258可以存储在数据库260中。作为示例，数据258可包括与气隙控制系统100相关联或由其产生的数据，包括与电机102和/或电机102的冷却剂循环系统104相关联或由其产生的数据，包括与气隙控制器200，计算装置250和/或气隙控制模型274相关联或由其产生的数据258。数据258还可以包括本文示出和/或描述的其他数据集，参数，输出，信息等。过去的操作数据可以包括各种操作间隔(例如，操作间隔A，操作间隔B，操作间隔C等，直到第N操作间隔)的操作历史。与每个操作间隔相关联的过去的操作数据可以包括指示特定操作间隔的性质和条件的过去的操作参数，过去的操作条件，过去的任务管理系统(MMS)数据(例如，飞行管理系统(FMS)数据)和/或过去的操作间隔简档(profile)。
在一个实施例中，例如当在飞行器，船舶，机动车等中实施气隙控制系统100时，数据258可包括存储在数据库260中的电机102或其他类似电机的过去的任务数据(例如，飞行任务，海上任务，陆地任务)。过去的任务数据可以包括一种或多种任务(例如，任务A，任务B，任务C等，直到第N任务)的过去的任务历史。与每个任务相关联的过去的任务数据可以包括指示特定任务的性质和条件的过去的操作参数，过去的操作条件，过去的MMS数据(例如，FMS数据)和/或过去的任务简档。
在另一实施例中，操作间隔可以是电机102或其各种部件的维护或服务间隔。过去的操作数据可以包含各种维护或服务间隔(例如，服务间隔A，服务间隔B，服务间隔C等，直到第N服务间隔)的过去的维护或服务历史。维护或服务间隔可以包括通常在电机上执行的任何形式的维护或服务之间的间隔。与每个服务间隔相关联的过去的服务数据可以包括指示特定服务间隔的性质和条件的过去的操作参数，过去的操作条件，过去的MMS数据(例如，FMS数据)和/或过去的服务间隔简档。
一个或多个计算装置250还可以包括通信接口262，该通信接口262可以用于通过有线或无线通信线路266与通信网络264通信。通信网络264可以包括例如局域网(LAN)，广域网(WAN)，SATCOM网络，VHF网络，HF网络，Wi-Fi网络，WiMAX网络，gatelink网络，和/或用于通过通信线路266向和/或从气隙控制器200传输消息的任何其他合适的通信网络。通信接口262可以允许计算装置250与气隙控制系统100的一个或多个传感器以及一个或多个可控装置通信。通信接口262可以附加地允许计算装置250与电机102的其他部件和/或飞行器，船舶，机动车或已经实施电机102的设施的其他部件通信。
通信接口262可以附加地或替代地允许计算装置250与一个或多个外部源(诸如服务器268或数据仓库270)通信。作为示例，数据258的至少一部分可以被存储在数据仓库270中，并且服务器268可以被构造为将数据258从数据仓库270传输到计算装置250，和/或从计算装置250接收数据268，以及将接收到的数据268存储在数据仓库270中以用于进一步的目的。在一些实施例中，服务器268和/或数据仓库270可以被实施为任务管理系统(MMS)272(例如飞行管理系统(FMS))的一部分。通信接口262可以包括用于与一个或多个网络接口的任何合适的部件，包括例如发射器，接收器，端口，控制器，天线和/或其他合适的部件。通信网络264的通信线路266可以包括数据总线或有线和/或无线通信链路的组合。
仍参考图2，示例性气隙控制器200包括一个或多个气隙控制模型274，该气隙控制模型274被构造为至少部分地基于一个或多个模型输入(包括与关于电机102的操作参数和/或操作条件有关的输入)来控制气隙118的长度L。示例性气隙控制模型274可以被构造为提供确定的气隙长度值，并将确定的气隙长度值与气隙目标值进行比较。如果确定的气隙长度值与气隙目标值不同(例如，相差大于预限定阈值量)，则气隙控制模型274可以输出控制命令，并且气隙控制器200可以将包括控制命令的输出204传输到一个或多个可控装置，以调节气隙118的长度L，以便使气隙118的长度L更接近目标值。气隙控制器200可以将包括一个或多个控制命令的一系列输出204传输到一个或多个可控装置，例如，直到所确定的气隙118的长度L与气隙目标值一致(例如，直到所确定的气隙118的长度L与气隙目标值相差小于预限定阈值量)。包括控制命令的输出204可以经由通信接口262从气隙控制器200导向到一个或多个可控装置。如本文所述，示例性气隙控制模型274包括主动气隙控制(AAGC)模型276和高效气隙控制(HEAGC)模型278。
现在参考图3，示出了示例性气隙控制模型274。作为示例，图3中所示的示例性气隙控制模型274是AAGC模型276。如图所示，AAGC模型276可包括气隙长度模型300和气隙目标模型302。气隙长度模型300接收一个或多个模型输入304。使用模型输入304，气隙长度模型300确定并输出确定的气隙长度值306。气隙目标模型302接收一个或多个模型输入304，并输出调节的气隙目标值328。在一个实施例中，气隙长度模型300可以至少部分地基于转子芯组件106和/或定子芯组件108的一个或多个部件的热膨胀系数。例如，热膨胀系数可以包括转子芯110的叠片和/或定子芯114的叠片的径向热膨胀系数。在另一个实施例中，气隙长度模型300可以附加地或替代地至少部分地基于转子芯组件106表现出的离心力的量。
确定的气隙长度值306和/或调节的气隙目标值328可以至少部分取决于电机102当前正在操作的方式和/或过去电机102如何被独特地操作。确定的气隙长度值306和/或调节的气隙目标值328可以包括一个或多个值，包括当前或实时值，平均值，最大值，最小值和/或范围。确定的气隙长度值306和/或调节的气隙目标值328可以另外包括一个或多个统计参数，例如分布值(例如，方差，标准偏差)和/或回归系数值。
AAGC模型276执行比较操作308。比较操作308包括被构造为将确定的气隙长度值306与气隙目标值310进行比较的一个或多个操作。比较操作308可以包括PID控制器或任何其他合适的控制器。比较操作308可以利用线性或非线性控制算法，以及包括频域和/或时域状态空间表示技术的任何分析技术。气隙目标值310可以从一个或多个模型输入304和/或从气隙目标模型302导出或确定。基于比较操作308，AAGC模型276提供一个或多个控制命令312，该控制命令312可以包含在来自气隙控制器200的输出204中。例如，如果确定的气隙长度值306与气隙目标值310相差预限定阈值量，则AAGC模型276提供一个或多个控制命令312以调节气隙118的长度L，以便使气隙118的长度L更接近气隙目标值310。一个或多个控制命令312可包括被构造为改变电机的一个或多个操作参数的命令。例如，这样的控制命令312可以被构造为调节冷却剂126的温度和/或冷却剂126的流速(314)，调节冷却空气146的流速(315)和/或调节转子轴112的动力输入和/或速度(316)。这样的控制命令312可以有效地调节气隙118的长度L。
气隙控制模型274可以使用任何数量的模型输入304，包括当前或实时数据258，过去数据258或其组合。一个或多个模型输入304可包括与气隙控制系统100相关联或由其产生的数据258，包括与电机102和/或电机102的冷却剂循环系统104相关联或由其产生的数据258。与气隙控制系统100相关联的这种数据可以附加地或替代地包括与气隙控制器200，计算装置250和/或气隙控制模型274相关联或由其产生的数据258。模型输入304可以包括与气隙控制器200相关联、包含气隙控制器200或由气隙控制器200产生的数据258，与计算装置250相关联、包含计算装置250或由计算装置250产生的数据258，和/或与气隙控制模型274相关联、包含气隙控制模型274或由气隙控制模型274产生的数据。作为示例，模型输入304可包括与一个或多个用户输入318相关联或包含其的数据258，与电机102的设计规格320相关联或包含其的数据258，与操作参数322相关联或包含其的数据258，与操作条件324相关联或包含其的数据258，与任务管理系统(MMS)数据326相关联或包含其的数据258及其组合。模型输入304本身可以被视为数据258，其可以被存储在数据库260和/或数据仓库270中，并且可以将其包括在随后模型输入304中。模型输入304可以附加地包括本文示出和/或描述的其他数据集，参数，输出，信息等。
示例性用户输入318可包括与电机102的操作的一个或多个设定点相关联或包含其的数据258，一个或多个设定点包括电机102的动力输入设定点或动力输出设定点，冷却剂126的温度设定点，冷却剂126的流速设定点，冷却空气146的流速设定点，转子芯组件106或其各个部件的温度设定点，以及定子芯组件108或其各个部件的温度设定点。
示例性设计规格320可以包括与当电机102在某些操作条件324下处于怠速或稳定状态时的标称气隙长度，最大气隙长度，最小气隙长度，电机102的各个部件的热膨胀系数(Y)和/或有关电机102的其他设计信息相关联或包含其的数据258。
示例性操作参数322可包括与参数相关联或包含其的数据258，该参数与电机102和/或冷却剂循环系统104的操作相关联。这样的操作参数322可包括感测，测量，确定或预测的操作速度，流速，动力输入水平，动力输出水平等。例如，示例性操作参数322可包括来自一个或多个传感器的数据，该一个或多个传感器包括一个或多个温度传感器206、208、210、212、214、216、217、219，一个或多个动力传感器218、220，一个或多个转子速度传感器222，一个或多个气隙传感器224、226。附加地或替代地，示例性操作参数322可包括与一个或多个可控装置相关联的操作状态或设定点，该一个或多个可控装置包括一个或多个控制阀228、230、232，一个或多个可控风门150，一个或多个泵134、136，和/或一个或多个动力控制单元234。这种操作参数322中的任何一个或多个可包括在模型输入304中。
在一个实施例中，模型输入304可以包括与一个或多个冷却剂温度输入相关联或包含其的数据258，该一个或多个冷却剂温度输入可以由一个或多个冷却剂温度传感器206、208、210、212，和/或一个或多个冷却空气温度传感器217、219提供。一个或多个冷却剂温度输入可以包括来自被构造为确定流入转子芯组件106的冷却剂126的温度的第一温度传感器206的第一温度输入，和/或来自被构造为确定流出转子芯组件106的冷却剂126的温度的第二温度传感器208的第二温度输入。附加地或替代地，一个或多个冷却剂温度输入可以包括来自被构造为确定流入定子芯组件108的冷却剂126的温度的第三温度传感器210的第三温度输入，和/或来自被构造为确定流出定子芯组件108的冷却剂126的温度的第四温度传感器212的第四温度输入。
在另一实施例中，模型输入304可以附加地或替代地包括与一个或多个转子芯组件温度输入和/或一个或多个定子芯组件温度输入相关联或包含其的数据258，该一个或多个转子芯组件温度输入和/或一个或多个定子芯组件温度输入可以由一个或多个冷却剂温度传感器214、216提供。转子芯组件温度输入可以包括来自被构造为确定转子芯组件106的温度的第五温度传感器214的第五温度输入。转子芯组件106的温度可以包括转子芯110的温度和/或转子轴112的温度。定子芯组件温度输入可以包括来自被构造为确定定子芯组件108的温度的第六温度传感器216的第六温度输入。定子芯组件108的温度可以包括定子芯114的温度和/或定子壳体116的温度。
在又一实施例中，模型输入304可以附加地或替代地包括与一个或多个冷却空气温度输入相关联或包含其的数据258，该一个或多个冷却空气温度输入可以由一个或多个冷却空气温度传感器217、219提供。一个或多个冷却空气温度输入可以包括来自第七温度传感器217的第七温度输入，该第七温度传感器217被构造为确定流过空气导管148的入口侧的冷却空气146的温度。一个或多个冷却空气温度输入可以附加地或替代地包括来自第八温度传感器219的第八温度输入，该第八温度传感器219被构造为确定流过空气导管148的出口侧的冷却空气146的温度。
在又一实施例中，模型输入304可以附加地或替代地包括与由一个或多个动力传感器218、220提供的一个或多个动力传感器输入，和/或由一个或多个转子速度传感器222提供的一个或多个转子速度输入相关联或包含其的数据258。
在又一实施例中，模型输入304可以附加地或替代地包括与由一个或多个气隙传感器224、226提供的一个或多个气隙长度输入相关联或包含其的数据258。
示例性操作条件324可包括与操作模式相关联或包含其的数据258，以及可影响电机102的操作的电机102内部或外部的感测，测量，计算或预测的条件。这样的内部条件包括温度，压力，热传递速率，振动水平，磁通量等。这样的外部条件包括环境温度，压力，湿度，风速等。
示例性MMS数据326可包括与当前，计划或建议的任务计划相关联或包含其的数据258。例如，当电机102在飞行器，船舶或机动车等中实施时，MMS数据326可包括与电机102的当前或过去的任务(例如，飞行任务，海上任务，陆地任务)相关联或包含其的数据258，包括GPS坐标或航点(例如起点和目的地以及各种中间GPS坐标或航点)，预计的行进路径，高度信息，天气信息，估计的路线时间以及各种操作员输入。
在一些实施例中，气隙目标模型302可以包括机器学习模型330，其允许AAGC模型276控制气隙118的长度L而没有被明确地编程为执行任何特定的控制协议。调节的气隙目标值328可以适用于整个操作周期或部分操作间隔，例如任务的全部或一部分，或服务间隔的全部或一部分。例如，当电机102在飞行器中实施时，由气隙目标模型302(例如，机器学习模型330)输出的调节的气隙目标值328可以应用于飞行的特定高度或高度范围。
机器学习模型330可以使用任何合适的机器学习技术，操作制度或算法。机器学习模型330可以被构造为使用模式识别，计算学习，人工智能等来得到允许机器学习模型330确定气隙目标值310的算法。机器学习模型330可以包括非监督或监督学习制度，包括半监督学习制度，主动学习制度，强化学习制度和/或表示学习制度。机器学习模型330可以利用神经网络，决策树，关联规则，归纳逻辑算法，聚类分析算法等。在一些实施例中，模型输入304可以包括与机器学习模型330相关联或由机器学习模型330生成的数据258。
作为示例，图3所示的机器学习模型330包括神经网络。然而，示例性机器学习模型330可以包括任何其他合适的模型，包括线性判别分析模型，偏最小二乘判别分析模型，支持向量机模型，随机树模型，逻辑回归模型，朴素贝叶斯模型，K最近邻模型，二次判别分析模型，异常检测模型，增强袋装决策树模型，人工神经网络模型，C4.5模型，k均值模型及其组合。还可以考虑其它附加的合适类型的机器或统计学习模型。还应当理解，机器学习模型330可以单独使用某些数学方法，或者与一个或多个机器或统计学习模型结合使用。
在一些实施例中，AAGC模型276的比较操作308可以被构造为将确定的气隙长度值306与气隙目标计划310进行比较，该气隙目标计划310可以包括与操作间隔(例如任务或服务间隔)的不同点相对应的一系列气隙目标值310。气隙目标计划可以由一个或多个模型输入304和/或气隙目标模型302提供或从其中得出。例如，机器学习模型330可以输出调节的气隙目标计划328。气隙目标计划310或调节的气隙目标计划328可以包括针对操作间隔的全部或一部分(例如任务的全部或一部分，或服务间隔的全部或一部分)的气隙目标值310和/或调节的气隙目标值328。例如，当电机102在飞行器中实施时，可以为飞行任务的全部或一部分(包括各个飞行阶段，例如起飞，爬升，巡航，下降，进近和着陆，错过进近等)提供气隙目标计划或调节的气隙目标计划。作为另一示例，可以为服务间隔的全部或一部分(包括服务或维护之间的各个时段，例如磨合(break-in)时段，正常操作时段和磨损(wear-out)时段)提供气隙目标计划或调节的气隙目标计划。
除了输出调节的气隙目标值328之外，在一些实施例中，气隙目标模型302(例如，机器学习模型330)可以输出置信度得分332，其可以提供有关可归因于一个或多个输出的置信度水平的指示。置信度得分332可用于例如设定误差容限，以由气隙目标模型302在确定调节的气隙目标值328时使用。例如，在低置信度得分332的情况下，气隙目标模型302可以在确定调节的气隙目标值328时考虑更保守或更宽的误差容限，而在高置信度得分332的情况下，气隙目标模型302在确定调节的气隙目标值328时可以允许更积极或更窄的误差容限。在一些实施例中，模型输入304可以包括与置信度得分332相关联或包含其的数据258。
现在参考图4，示出了气隙目标值310和操作参数322之间的示例性相关性400。气隙控制模型274可以利用操作参数322作为模型输入304，以至少部分地基于这种相关性400来确定气隙目标值310。可以例如基于用户输入318和/或设计规格320来预定相关性400。替代地或附加地，可以由气隙目标模型302提供操作参数322和气隙目标值310之间的相关性400。例如，可以将这种相关性400提供为来自机器学习模型330的机器学习输出。如图4中所示，示例性相关性400中所示的操作参数322是转子轴速度。然而，应当理解，除其他模型输入304外，气隙目标值310可以与许多其他操作参数322相关，并且图4中所示的示例并非旨在限制。
气隙控制模型274可以利用相关性400来确定气隙目标值310。在一些实施例中，可以选择在相关性400中提供的气隙目标值310，使得电机102可以从任何给定的转子轴速度加速到最大连续速度(例如，使得可以执行快速加速)，而不会导致转子芯110接触定子芯114和/或不会引入转子芯110可能接触定子芯114的不可接受的风险。如图4所示，例如，当通过比较操作308(图3)确定所确定的气隙长度值306不同于气隙目标值310时，气隙控制模型274可以提供一个或多个控制命令312(图3)，以调节气隙118的长度L，使其更接近气隙目标值310，如向下箭头402所示。相关性400可以包括上阈值404和下阈值406。比较操作308可以被构造为仅在确定的气隙长度值306落在由上阈值404和下阈值406限定的范围之外时输出控制命令312。
再次参考图2，另一示例性气隙控制模型274可包括HEAGC模型278。HEAGC模型278可以被构造为限制电机102的加速率和/或增加气隙118的长度L，以减少在意外或计划的高加速事件期间转子芯110接触定子芯114的风险。HEAGC模型278可以被普遍使用，或在各种特定操作条件324下和/或在任务(诸如飞行任务)的各个特定阶段期间使用。当期望电机102保持相对稳定的操作时，可以利用HEAGC模型278来限制电机102的加速率，从而降低在意外高加速事件期间转子芯110接触定子芯114的风险。当预期高加速事件时，HEAGC模型278可以禁用对电机102的加速率的限制，并相应地调节气隙目标值310，以便增加气隙118的长度L，从而减小在预期的高加速事件期间转子芯110接触定子芯114的风险。在预期的高加速过去之后，HEAGC模型278可以减小气隙118的长度L，和/或再次限制加速率。
HEAGC模型278及其控制逻辑可单独使用或与AAGC模型276结合使用。例如，AAGC模型276可以操作以调节气隙目标值310并减小气隙118的长度L，从而使其更接近气隙目标值310。HEAGC模型278可以是AAGC模型276的补充，但HEAGC模型278不是必须的。
现在参考图5，示出了示例性训练计算装置500。在一些实施例中，可以使用训练计算装置500来训练气隙目标模型302(例如，机器学习模型330)。训练计算装置500可以经由通信网络264(图2)与气隙控制器200通信地联接。替代地，训练计算装置500可以被包括为气隙控制器200的一部分。例如，训练计算装置500可以是被包括为气隙控制器200的一部分的计算装置250的一部分。训练计算装置500可以包括一个或多个处理器502(例如，处理器252)和一个或多个存储器装置504(例如，存储器装置254)。一个或多个存储器装置504可以存储可由一个或多个处理器502访问的信息，包括可以由一个或多个处理器502执行的计算机可读指令506。存储器装置504可进一步存储可由一个或多个处理器502访问的数据508。训练计算装置500还可包括用于与通信网络264(图2)上的源进行通信的通信接口510。训练计算装置500的部件的硬件，实施方式和功能可以操作，运转，并且包括与关于一个或多个气隙控制器200的一个或多个计算装置250所描述的部件相同或相似的部件。
训练计算装置500包括模型训练器512，该模型训练器512被构造为训练一个或多个气隙控制模型274，该气隙控制模型274包括气隙长度模型300和/或气隙目标模型302(例如，机器学习模型330)。模型训练器512可以使用任何一种或多种训练或学习技术，诸如误差的反向传播，其可以包括在时间上执行截短的反向传播。在一些实施例中，可以在一组标记的训练数据上使用监督训练技术。模型训练器512可以执行多种归纳(generalization)技术(例如，权重衰减，丢失等)，以提高被训练的控制模型274的归纳能力。
在一些实施例中，模型训练器512可以基于一组训练数据514来训练一个或多个气隙控制模型274。训练数据514可以包括过去的操作数据516，其可以包括例如先前的操作参数322，先前的操作条件324和先前的MMS数据326。在一些实施例中，训练数据514可以包括数据库260的至少一部分。替代地，数据库260可以包括训练数据514或其至少一部分。
模型训练器512可以利用过去的操作数据516来训练一个或多个气隙控制模型274过去在特定操作条件324下(例如在特定操作间隔(例如特定任务或服务间隔)期间)是如何实际地和/或独特地操作电机102的。附加地或替代地，模型训练器512可以利用过去的操作数据516来验证或测试气隙控制模型274，包括确定的气隙长度模型300和/或气隙目标模型302(例如，机器学习模型330)。
当训练气隙控制模型274时，可以选择训练数据514的特定子集，例如过去的操作数据516的特定子集。例如，如图5所示，可以从数据库260或其他存储器装置中选择一个或多个特定任务的过去的操作数据516。过去的操作数据516可以代表一个或多个特定任务的多次发生。任务A的过去的操作数据516可以包括任务A_1，任务A_2等到任务A的第N次发生的任务数据。模型训练器512可以利用任务A的这种过去的操作数据516来训练气隙目标模型302(例如，机器学习模型330)是如何在特定任务的多次发生过程中实际和/或独特地操作电机102的。同样地，模型训练器512可以训练机器学习模型330，使得机器学习模型330能够机器学习如何相对于任务B等，直到任务N实际且独特地操作电机102。
虽然提供了任务的示例，但是应当理解，模型训练器512可以相对于任何其他操作间隔(例如，相对于服务间隔)来训练气隙控制模型274。另外，将理解的是，模型训练器512可以处理或预处理过去的操作数据516，例如，以忽略异常数据，使得其将不被用于训练，测试和/或验证气隙控制模型274。这样的异常数据可以包括特定任务或其他操作间隔，和/或与一组或一类任务或其他操作间隔明显不同的特定任务或其他操作间隔的异常发生。
现在参考图6，将讨论使用气隙控制器200控制电机102中的气隙118的长度L的示例性方法600。示例性方法600开始于602，在气隙控制器处接收一个或多个模型输入，该一个或多个模型输入包含与气隙控制系统100相关联的数据，包括与电机相关联的数据和/或与电机的冷却剂循环系统104相关联的数据。与冷却剂循环系统104相关联的数据可以包括与利用来自冷却导管124的冷却剂流126和/或来自空气导管的冷却空气流来提供冷却的冷却剂循环系统104相关联的数据。该示例性方法继续604，利用气隙控制器使用气隙长度模型来确定电机的气隙长度值，和/或606，利用气隙控制器使用气隙目标模型来确定电机的调节的气隙目标值。气隙长度模型和/或气隙目标模型可以被构造为利用一个或多个模型输入。气隙长度值和/或调节的气隙目标值可以至少部分地基于一个或多个模型输入。示例性方法继续608，利用气隙控制器将气隙长度值与气隙目标值进行比较。气隙长度值可以是预先存在的气隙长度值或从步骤604确定的气隙长度值。气隙目标值可以是预先存在的气隙目标值或在步骤606中确定的调节的气隙目标值。比较确定气隙长度值是否与气隙目标值相差预限定阈值。当气隙长度值与气隙目标值相差预限定阈值时，该示例性方法继续610，利用气隙控制器将一个或多个控制命令输出到与气隙控制系统100相关联的一个或多个可控装置，包括与电机102和/或冷却剂循环系统104相关联的一个或多个可控装置。一个或多个控制命令旨在调节电机102的转子芯110的外表面与电机102的定子芯114的内表面之间的气隙118的长度L，以使其更接近气隙目标值。这样，一个或多个控制命令312可被构造为改变电机102和/或冷却剂循环系统104的一个或多个操作参数322，以调节气隙118的长度L。
本书面描述使用示例性实施例来描述当前公开的主题，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践这种主题，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。当前公开的主题的可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这样的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没有实质性差异的等效结构元件，则这样的其他示例意图落入权利要求的范围内。
本发明的进一步方面通过以下条项的主题提供：
1.一种使用气隙控制器控制电机中的气隙的长度的方法，所述方法包括：至少部分地使用气隙控制器来确定电机的气隙长度值；使用所述气隙控制器将所确定的气隙长度值与气隙目标值进行比较；和当所确定的气隙长度值与所述气隙目标值相差预限定阈值时，将一个或多个控制命令从所述气隙控制器输出到与气隙控制系统相关联的一个或多个可控装置；其中所述一个或多个控制命令被构造为改变与所述气隙控制系统相关联的一个或多个操作参数，以调节所述电机的转子芯的外表面与所述电机的定子芯的内表面之间的气隙的长度。
2.根据任何在前条项的方法，包括至少部分地基于气隙长度模型来确定的所述气隙长度值，所述气隙长度模型被构造为利用一个或多个模型输入来计算所述气隙长度值。
3.根据任何在前条项的方法，其中所述一个或多个可控装置和/或所述一个或多个操作参数与电机和/或气隙控制系统相关联。
4.根据任何在前条项的方法，包括：在所述气隙控制器处接收一个或多个模型输入，所述一个或多个模型输入包括与所述气隙控制系统相关联的数据；其中，所述一个或多个模型输入包括以下一项或多项：用户输入，设计规格，操作参数，操作条件和/或MMS数据。
5.根据任何在前条项的方法，其中所述一个或多个模型输入包括一个或多个冷却剂温度输入，所述一个或多个冷却剂温度输入由一个或多个冷却剂温度传感器提供；和/或其中所述一个或多个模型输入包括一个或多个冷却空气温度输入，所述一个或多个冷却空气温度输入由一个或多个冷却空气温度传感器提供。
6.根据任何在前条项的方法，其中所述一个或多个冷却剂温度输入包括来自第一温度传感器的第一温度输入和/或来自第二温度传感器的第二温度输入，所述第一温度传感器被构造为确定流入转子芯组件的冷却剂的温度，所述第二温度传感器被构造为确定流出所述转子芯组件的冷却剂的温度；和/或其中所述一个或多个冷却剂温度输入包括来自第三温度传感器的第三温度输入和/或来自第四温度传感器的第四温度输入，所述第三温度传感器被构造为确定流入定子芯组件的冷却剂的温度，所述第四温度传感器被构造为确定流出所述定子芯组件的冷却剂的温度。
7.根据任何在前条项的方法，其中所述一个或多个冷却剂温度输入包括：来自第五温度传感器的第五温度输入，所述第五温度传感器被构造为确定转子芯组件的温度，和/或来自第六温度传感器的第六温度输入，所述第六温度传感器被构造为确定定子芯组件的温度；和/或来自第七温度传感器的第七温度输入，所述第七温度传感器被构造为确定流过空气导管的入口侧的冷却空气的温度，和/或来自第八温度传感器的第八温度输入，所述第八温度传感器被构造为确定流过所述空气导管的出口侧的冷却空气的温度。
8.根据任何在前条项的方法，其中所述气隙长度模型至少部分地基于转子芯组件和/或定子芯组件的一个或多个部件的热膨胀系数。
9.根据任何在前条项的方法，其中所述一个或多个模型输入包括由一个或多个动力传感器提供的一个或多个动力传感器输入，和/或由一个或多个转子速度传感器提供的一个或多个转子速度输入。
10.根据任何在前条项的方法，其中所述气隙长度模型至少部分地基于由转子芯组件表现出的离心力的量。
11.根据任何在前条项的方法，其中所述一个或多个模型输入包括由一个或多个气隙传感器提供的一个或多个气隙长度输入。
12.根据任何在前条项的方法，其中所述一个或多个控制命令包括被构造为调节流过冷却导管的冷却剂的温度和/或流速的命令；和/或其中所述一个或多个控制命令包括被构造为调节流过空气导管的冷却空气的流速的命令。
13.根据任何在前条项的方法，其中所述一个或多个可控装置包括控制阀，所述控制阀被构造为允许流过所述冷却导管的一定量的冷却剂绕过热交换器。
14.根据任何在前条项的方法，其中所述气隙目标值包括调节的气隙目标值，所述调节的气隙目标值已经由气隙目标模型提供。
15.一种使用气隙控制器来控制电机中的气隙的长度的方法，所述方法包括：在气隙控制器处接收一个或多个模型输入，所述一个或多个模型输入包括与气隙控制系统相关联的数据；至少部分地使用所述气隙控制器来确定电机的调节的气隙目标值；使用所述气隙控制器将所述电机的气隙长度值与所述调节的气隙目标值进行比较；和当所述气隙长度值与所述调节的气隙目标值相差预限定阈值时，将一个或多个控制命令从所述气隙控制器输出到与所述气隙控制系统相关联的一个或多个可控装置；其中所述一个或多个控制命令被构造为改变与所述气隙控制系统相关联的一个或多个操作参数，以调节所述电机的转子芯的外表面与所述电机的定子芯的内表面之间的气隙的长度。
16.根据任何在前条项的方法，其中所述一个或多个模型输入包括以下一项或多项：用户输入，设计规格，操作参数，操作条件和/或MMS数据。
17.根据任何在前条项的方法，其中所述气隙目标模型包括机器学习模型。
18.根据任何在前条项的方法，其中所述机器学习模型利用置信度得分来设定误差容限，以用于确定所述调节的气隙目标值。
19.一种气隙控制系统，所述系统包括：电机，所述电机包括：转子芯组件，所述转子芯组件包括转子芯和可操作地联接到所述转子芯的转子轴；定子芯组件，所述定子芯组件包括定子芯和可操作地联接到所述定子芯的定子壳体，所述定子芯周向围绕所述转子芯；和气隙，所述气隙具有长度L，所述气隙位于所述定子芯的内表面和所述转子芯的外表面之间并由其限定；冷却剂循环系统，所述冷却剂循环系统包括冷却导管和/或空气导管，所述冷却导管限定用于使冷却剂循环通过所述电机的路径，所述空气导管限定用于将冷却空气供应至所述电机的路径；和气隙控制器，所述气隙控制器被构造为至少部分地通过控制以下一项或多项来控制所述气隙的所述长度L：流过所述冷却导管的冷却剂的温度，流过所述冷却导管的冷却剂的流速，流过所述空气导管的冷却空气的温度，输入到所述电机的动力，和/或所述电机的转子轴速度。
20.根据任何在前条项的系统，其中所述系统在飞行器，船舶或机动车中实施。

Claims (10)

1.一种使用气隙控制器控制电机中的气隙的长度的方法，其特征在于，所述方法包括：
至少部分地使用气隙控制器来确定电机的气隙长度值；
使用所述气隙控制器将所确定的气隙长度值与气隙目标值进行比较；和
当所确定的气隙长度值与所述气隙目标值相差预限定阈值时，将一个或多个控制命令从所述气隙控制器输出到与气隙控制系统相关联的一个或多个可控装置；
其中所述一个或多个控制命令被构造为改变与所述气隙控制系统相关联的一个或多个操作参数，以调节所述电机的转子芯的外表面与所述电机的定子芯的内表面之间的气隙的长度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括至少部分地基于气隙长度模型来确定的所述气隙长度值，所述气隙长度模型被构造为利用一个或多个模型输入来计算所述气隙长度值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述一个或多个可控装置和/或所述一个或多个操作参数与电机和/或气隙控制系统相关联。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：
在所述气隙控制器处接收一个或多个模型输入，所述一个或多个模型输入包括与所述气隙控制系统相关联的数据；
其中，所述一个或多个模型输入包括以下一项或多项：用户输入，设计规格，操作参数，操作条件和/或MMS数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述一个或多个模型输入包括一个或多个冷却剂温度输入，所述一个或多个冷却剂温度输入由一个或多个冷却剂温度传感器提供；和/或其中所述一个或多个模型输入包括一个或多个冷却空气温度输入，所述一个或多个冷却空气温度输入由一个或多个冷却空气温度传感器提供。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中所述一个或多个冷却剂温度输入包括来自第一温度传感器的第一温度输入和/或来自第二温度传感器的第二温度输入，所述第一温度传感器被构造为确定流入转子芯组件的冷却剂的温度，所述第二温度传感器被构造为确定流出所述转子芯组件的冷却剂的温度；和/或
其中所述一个或多个冷却剂温度输入包括来自第三温度传感器的第三温度输入和/或来自第四温度传感器的第四温度输入，所述第三温度传感器被构造为确定流入定子芯组件的冷却剂的温度，所述第四温度传感器被构造为确定流出所述定子芯组件的冷却剂的温度。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中所述一个或多个冷却剂温度输入包括：
来自第五温度传感器的第五温度输入，所述第五温度传感器被构造为确定转子芯组件的温度，和/或
来自第六温度传感器的第六温度输入，所述第六温度传感器被构造为确定定子芯组件的温度；和/或
来自第七温度传感器的第七温度输入，所述第七温度传感器被构造为确定流过空气导管的入口侧的冷却空气的温度，和/或
来自第八温度传感器的第八温度输入，所述第八温度传感器被构造为确定流过所述空气导管的出口侧的冷却空气的温度。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中所述气隙长度模型至少部分地基于转子芯组件和/或定子芯组件的一个或多个部件的热膨胀系数。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述一个或多个模型输入包括由一个或多个动力传感器提供的一个或多个动力传感器输入，和/或由一个或多个转子速度传感器提供的一个或多个转子速度输入。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，其中所述气隙长度模型至少部分地基于由转子芯组件表现出的离心力的量。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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