專利名稱：包括可逆的旋轉(zhuǎn)電機的飛行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括可逆的旋轉(zhuǎn)電機的飛行器，該可逆的旋轉(zhuǎn)電機具體地在其電動機模式下操作為風(fēng)扇。
背景技術(shù)：
已知飛行器包括許多消耗電能的機載裝備，甚至越來越多。在飛行器的正常操作中，當(dāng)飛行器處于飛行階段中、在起飛和落地階段中，必需產(chǎn)生足量的電能，而且在緊急情況下，也就是說在被稱為緊急操作的情況下，也是如此。為此，已知要調(diào)整由聯(lián)接至飛行器的發(fā)動機的軸驅(qū)動的電流發(fā)生器的規(guī)格。該發(fā)生器，也稱為“輔助動力單元”(APU)，是供應(yīng)有飛行器的燃料的渦輪機，其作用是供應(yīng)電能并且也供應(yīng)用于啟動發(fā)動機或用于飛行器的空調(diào)或加壓的高溫壓縮空氣。專用于緊急操作的發(fā)生器通常安裝在飛行器中，并且可以調(diào)整其規(guī)格。能量存儲模塊進(jìn)一步安裝于飛行器中，通常連接至飛行器的電分配網(wǎng)絡(luò)。這些模塊例如由電池和/或電容形成。這些發(fā)生器和模塊使得可以將所需量的電能供應(yīng)給飛行器的消耗器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供能夠簡單、方便并且經(jīng)濟地產(chǎn)生足量電能的飛行器。為此，本發(fā)明涉及一種飛行器，包括-至少一個旋轉(zhuǎn)電機；-用于使空氣流運動的至少一個輪，連接至所述至少一個旋轉(zhuǎn)電機；-至少一個用于冷卻的系統(tǒng)；-構(gòu)造為將空氣供應(yīng)給所述輪的至少一個第一通風(fēng)管道；-電分配網(wǎng)絡(luò)；-連接至所述至少一個旋轉(zhuǎn)電機和所述電分配網(wǎng)絡(luò)的至少一個電力變換器；以及-構(gòu)造為控制所述至少一個電力變換器的至少一個控制電路；所述至少一個旋轉(zhuǎn)電機是可逆的，并且所述至少一個電力變換器是可逆的，所述至少一個控制電路構(gòu)造為控制可逆的所述至少一個電力變換器，以便于在可逆的所述至少一個旋轉(zhuǎn)電機的第一電動機操作模式下，從所述電分配網(wǎng)絡(luò)取得供應(yīng)電流以向可逆的所述旋轉(zhuǎn)電機供電，并因此驅(qū)動用于使空氣流運動的所述至少一個輪，由此，所述至少一個用于冷卻的系統(tǒng)被冷卻；并且在可逆的所述至少一個旋轉(zhuǎn)電機的第二交流發(fā)電機操作模式下，其中空氣流在所述至少一個第一通風(fēng)管道內(nèi)流動，并且使所述至少一個輪運動，將供應(yīng)電力提供給所述電分配網(wǎng)絡(luò)，該電力由被所述輪驅(qū)動的可逆的所述旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生。借助于本發(fā)明，附加電能被接收，而不必增大發(fā)生器規(guī)格和/或添加能量存儲模塊。
有利地，不同于將更多電能供應(yīng)給分配網(wǎng)絡(luò)，對于供應(yīng)給網(wǎng)絡(luò)的同樣量的電能來說，可以減小該發(fā)生器的規(guī)格和/或取消能量存儲模塊。借助于本發(fā)明，甚至可以取消專用于緊急操作的發(fā)生器。進(jìn)一步，使用存在于飛行器中的旋轉(zhuǎn)電機使得能夠非常經(jīng)濟地產(chǎn)生電能，當(dāng)然，前提是那些電機不具有等于1的使用系數(shù)(也就是說，假如在按照本發(fā)明不考慮電能產(chǎn)生的階段的情況下，電機并未一直處于電動機模式)。這些旋轉(zhuǎn)電機(也就是說，作為例如僅僅在起飛、著陸以及低海拔飛行的階段中用于冷卻用于冷卻的系統(tǒng)的風(fēng)扇)在電動機模式下操作，換句話說，當(dāng)進(jìn)入其中安裝有該系統(tǒng)的通風(fēng)管道的空氣流量不足以使該系統(tǒng)在沒有風(fēng)扇的協(xié)助下能夠冷卻時。其余時間， 那些旋轉(zhuǎn)電機可以操作為交流發(fā)電機，以便向分配網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)電能。按照一個優(yōu)選的特征，所述至少一個第一通風(fēng)管道包括用于調(diào)節(jié)進(jìn)入該第一管道的空氣流的流量的調(diào)節(jié)裝置。第一管道有利地使得空氣能夠直接供應(yīng)給輪，該空氣處于足夠的壓力下以驅(qū)動可逆的旋轉(zhuǎn)電機，并因此產(chǎn)生電能。按照另一個優(yōu)選特征，所述飛行器包括構(gòu)造為控制用于調(diào)節(jié)進(jìn)入所述第一管道的空氣流的流量的所述調(diào)節(jié)裝置的控制模塊，由此，所述調(diào)節(jié)裝置能夠在電動機模式下使空氣流量最小化，并且根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中對能量的需要在交流發(fā)電機模式下調(diào)整空氣流量或者甚至使空氣流量最大化。有利地，該調(diào)節(jié)裝置使得可以調(diào)整或者甚至最大化在第一管道內(nèi)通過并且供應(yīng)給輪的空氣流量。這樣，旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生的電力可以簡單地并且方便地被調(diào)整或者甚至被最大化。按照本發(fā)明的飛行器的優(yōu)選特征是簡單、方便并且經(jīng)濟的-所述飛行器包括至少一個第二通風(fēng)管道，在該至少一個第二通風(fēng)管道中設(shè)置有可逆的所述至少一個旋轉(zhuǎn)電機并且至少部分地設(shè)置有所述至少一個用于冷卻的系統(tǒng)；并且-所述第一通風(fēng)管道抵靠著所述第二通風(fēng)管道并置，并且包括空氣入口和相對的空氣出口，該空氣出口排入至所述第二通風(fēng)管道內(nèi)。有利地，供應(yīng)給輪的空氣由第一通風(fēng)管道和第二通風(fēng)管道傳送。按照另一個優(yōu)選特征，飛行器包括電連接至所述電分配網(wǎng)絡(luò)的至少一個能量存儲模塊。這樣，可逆的旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生的電能直接傳送給電分配網(wǎng)絡(luò)，或者直接傳送給能量存儲模塊。按照本發(fā)明的飛行器的其它優(yōu)選特征是簡單、方便并且經(jīng)濟的-至少一個控制電路構(gòu)造為借助于調(diào)整通過至少一個可逆變換器的電流而控制可逆的所述至少一個旋轉(zhuǎn)電機輸送的電力；-至少一個控制電路構(gòu)造為控制至少一個可逆變換器供應(yīng)給所述電分配網(wǎng)絡(luò)的電壓；-至少一個控制電路構(gòu)造為控制至少一個可逆變換器供應(yīng)給所述電分配網(wǎng)絡(luò)的電流，由此，所述至少一個旋轉(zhuǎn)電機用作電流源；-飛行器包括設(shè)置在第一可逆變換器和第二可逆變換器之間的DC/DC類型的電能聯(lián)接裝置，所述第一可逆變換器連接至所述至少一個可逆的旋轉(zhuǎn)電機，并且所述第二可逆變換器連接至所述分配網(wǎng)絡(luò)，所述至少一個控制電路構(gòu)造為控制所述DC/DC類型的電能聯(lián)接裝置供應(yīng)給所述第二可逆變換器的電壓；-飛行器包括連接至分配網(wǎng)絡(luò)和所述至少一個可逆變換器的至少一個能量存儲模塊，以及構(gòu)造為檢測所述至少一個控制電路的檢測單元，所述檢測單元還構(gòu)造為檢測所述至少一個能量存儲模塊的端子處的電壓。-所述檢測單元構(gòu)造為檢測進(jìn)入和離開所述至少一個能量存儲模塊的電流的量; 并且-所述分配網(wǎng)絡(luò)運送交流或直流電能?？刂齐娐泛蜋z測單元適于按照不同能量管理策略控制和/或檢測例如可逆電力變換器。按照另一個優(yōu)選特征，至少一個可逆的旋轉(zhuǎn)電機在所述飛行器處于被稱為“緊急操作”的情況下時在交流發(fā)電機模式下操作。在該緊急操作中，一個或更多個可逆的旋轉(zhuǎn)電機可以產(chǎn)生并供應(yīng)部分或全部所需要的電能。如果僅僅供應(yīng)部分能量，所需要能量的其余部分可以例如由一個或更多個能量存儲模塊供應(yīng)。這樣，可以降低專用于緊急操作的發(fā)生器的規(guī)格，或者甚至取消它。按照另一個優(yōu)選特征，所述用于冷卻的系統(tǒng)是熱交換器。該熱交換器用于冷卻在集成至飛行器中的冷卻系統(tǒng)中流動的流體(空氣或液體)，該系統(tǒng)適于與飛行器的空調(diào)協(xié)同操作，或者用于冷卻電力消耗器件。


現(xiàn)在將結(jié)合示例實施例的說明繼續(xù)本發(fā)明的公開，下面參考附圖給出示例性和非限定性的示例，其中圖1是飛行器的示意性透視圖；圖2是主通風(fēng)管道的透視圖；圖3是專用通風(fēng)管道抵靠主通風(fēng)管道并置的透視圖；圖4是按照本發(fā)明的第一示例實施例的飛行器的電路的示意圖；以及圖5-8是按照本發(fā)明的另外五個示例實施例的飛行器的電路的示意圖。
具體實施例方式圖1示出了飛行器1，該飛行器設(shè)置有機身6、機翼4以及兩個發(fā)動機5，所述機身具有前部2和后部3，每一個機翼在機身的中部附接至機身6，這些發(fā)動機5中的每一個附接至相應(yīng)機翼4的下壁并從相應(yīng)機翼4平行于機身6朝向飛行器1的前部2延伸。該飛行器1進(jìn)一步在其機身6的后部3中包括主通風(fēng)管道10和抵靠著主通風(fēng)管道并置的專用通風(fēng)管道15。在其機身6的后部3中，飛行器1進(jìn)一步包括用于冷卻適于供應(yīng)至例如飛行器1 的空調(diào)系統(tǒng)和/或適于冷卻電消耗器件的流體的集成系統(tǒng)20。該集成冷卻系統(tǒng)20部分地布置在主通風(fēng)管道10內(nèi)。
飛行器1進(jìn)一步包括設(shè)置在集成冷卻系統(tǒng)20的附近的熱交換器25，并且其適于借助于使流體循環(huán)通過該熱交換器25而冷卻在該冷卻系統(tǒng)20中經(jīng)過的流體。熱交換器25設(shè)置在所述主通風(fēng)管道10內(nèi)。飛行器1進(jìn)一步包括設(shè)置于所述熱交換器25附近并且設(shè)置在所述主通風(fēng)管道10 內(nèi)的可逆的旋轉(zhuǎn)電機30。該可逆的旋轉(zhuǎn)電機30包括能夠繞縱向軸線旋轉(zhuǎn)以便驅(qū)動輸出軸34(圖4-9)的轉(zhuǎn)子(未示出)，以及繞該轉(zhuǎn)子安裝的定子(未示出)?？v向軸線構(gòu)成輸出軸和所述可逆的旋轉(zhuǎn)電機30的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線。飛行器1進(jìn)一步包括用于使空氣流運動的輪35，該輪安裝在可逆的旋轉(zhuǎn)電機30的輸出軸34的外部上。輪35具有一組葉片，其自由端基本上與所述主通風(fēng)管道10的內(nèi)表面的輪廓相符。因此，這里提到的輪35設(shè)置在該主通風(fēng)管道10內(nèi)。由可旋轉(zhuǎn)的電機30和用于使空氣流運動的輪35形成的組件形成風(fēng)扇，適于沿?zé)峤粨Q器25的方向輸送冷空氣(通過抽取或鼓風(fēng))以便冷卻該熱交換器。在這種情況下，可逆的旋轉(zhuǎn)電機30接收電力供應(yīng)并且驅(qū)動輪35以便使空氣流運動。除了以旋轉(zhuǎn)方式驅(qū)動輪35使空氣流沿?zé)峤粨Q器25的方向運動(電動機模式)夕卜， 可逆的旋轉(zhuǎn)電機30能夠由輪35以旋轉(zhuǎn)方式驅(qū)動以產(chǎn)生電能(交流發(fā)電機模式)，該輪自身由在專用通風(fēng)管道25中經(jīng)過的空氣流驅(qū)動。為此，飛行器1進(jìn)一步包括連接至可逆的旋轉(zhuǎn)電機30的電分配網(wǎng)絡(luò)70。飛行器1還包括檢測單元60、控制電路50以及可逆電力變換器40?？赡骐娏ψ儞Q器40連接至旋轉(zhuǎn)電機30、控制電路50以及電分配網(wǎng)絡(luò)70?？刂齐娐?0進(jìn)一步連接至檢測單元60。檢測單元60進(jìn)一步連接至電分配網(wǎng)絡(luò)70。飛行器1進(jìn)一步包括連接至檢測單元60、并且還連接至電分配網(wǎng)絡(luò)70的能量存儲模塊65。這些能量存儲模塊65包括例如供電電池(鎳鎘類型)和/或用于形成至少一個超級電容器，或者甚至形成并聯(lián)的多個超級電容器的多個電容單元。專用通風(fēng)管道15具有用于調(diào)節(jié)進(jìn)入該管道15的空氣流量的裝置。飛行器1進(jìn)一步包括適于控制管道15的調(diào)節(jié)裝置17的控制模塊55?？刂颇K55連接至檢測單元60。這里，檢測單元60形成飛行器1的主檢測單元的一部分。圖2單獨示出了主通風(fēng)管道10，其內(nèi)部具有熱交換器25、可逆的旋轉(zhuǎn)電機30和輪 (在該圖中不可見)。該主通風(fēng)管道10包括空氣入口 11和空氣出口 12，空氣入口和空氣出口形成在飛行器1的機身6中，該空氣入口 11朝向下部2指向，并且空氣出口 12朝向后部3指向。主通風(fēng)管道10的空氣入口 11具有彎曲的形式，其朝向主管道10的內(nèi)部偏斜，眾所周知其稱為NACA型空氣入口。該主通風(fēng)管道10具有從空氣入口 11延伸的第一部分13，該第一部分具有向上至第二部分14的展開形狀，第二部分14相對于第一部分13變寬。熱交換器25設(shè)置在該第二部分14中。該主通風(fēng)管道10進(jìn)一步具有相對于第二部分14收窄的第三部分18，可逆的旋轉(zhuǎn)電機30和輪35設(shè)置在該第三部分18中。主通風(fēng)管道10具有從第三部分18延伸至空氣出口 12的第四部分19，該第四部分相對于第三部分再次收窄，并且還彎曲。圖3示出另外具有專用通風(fēng)管道15的同一主通風(fēng)管道10，該專用通風(fēng)管道15抵靠著該主通風(fēng)管道10并置。該專用通風(fēng)管道15具有空氣入口 16和空氣出口(未示出)，該空氣出口在第二部分14和第三部分18之間的結(jié)合點處(換句話說，在輪35連接至可逆的旋轉(zhuǎn)電機30的軸 34的位置處)直接排入主通風(fēng)管道10。專用通風(fēng)管道15具有平的并且設(shè)置成面向主通風(fēng)管道10的第一和第二部分13、 14的第一壁22，該第一壁22在該專用通風(fēng)管道15的空氣入口 16和空氣出口(未示出) 之間延伸。專用通風(fēng)管道15還具有第二壁21，該第二壁彎曲離開第一壁22并且在專用管道 15的空氣入口 16和空氣出口(未示出)之間延伸。專用通風(fēng)管道15還具有彼此面對并且連接第一壁22和第二壁21的第三壁23和第四壁M，其第三壁23和第四壁M是平的。專用通風(fēng)管道15進(jìn)一步在其空氣入口 16的位置處包括可移動的門17。該可移動的門17在空氣入口 16的位置處連接至第二壁21的一端，并且連接至平坦的第三壁23和第四壁M。門17是可移動的，以便調(diào)節(jié)通過該空氣入口 16進(jìn)入的空氣流的流量。圖4示意性地并且部分地示出了飛行器1的電路的第一示例實施例?？赡娴男D(zhuǎn)電機30通過軸34機械地連接至輪35。可逆的旋轉(zhuǎn)電機30屬于三相類型，每一相電連接至可逆電力變換器40。該可逆變換器40能夠操作為整流器，也就是將交流類型的電能變換為直流類型的電能(AC/DC)，以及作為逆變器，也就是將直流類型的電能轉(zhuǎn)換為交流類型的電能(DC/ AC)。如已經(jīng)指出的，該可逆變換器40電連接至飛行器1的電分配網(wǎng)絡(luò)70。電分配網(wǎng)絡(luò)70電連接至檢測單元60，其還電連接至適于控制專用通風(fēng)管道15的可移動的門17的控制模塊55。檢測單元60和變換器40均電連接至控制電路50?？刂齐娐?0還電連接至可逆的旋轉(zhuǎn)電機30。檢測單元60將信息發(fā)送給分配網(wǎng)絡(luò)70、控制電路50的控制模塊55以及飛行器1 的主檢測單元(未示出)，并從分配網(wǎng)絡(luò)70、控制電路50的控制模塊55以及飛行器1的主檢測單元接收信息。控制模塊55將信息發(fā)送給檢測單元60，并從其接收信息，并且將信息發(fā)送給可移動的門17以便其運動，從而調(diào)節(jié)通過專用通風(fēng)管道15的空氣入口 16進(jìn)入的空氣流量。控制單元50分別從檢測單元60、可逆變換器40和可逆的旋轉(zhuǎn)電機30接收信息，并分別向檢測單元60、可逆變換器40和可逆的旋轉(zhuǎn)電機30發(fā)送信息?？赡孀儞Q器40適于通過變換而在可逆的旋轉(zhuǎn)電機30和分配網(wǎng)絡(luò)70之間借助電力傳送能量。如在先指出的，可逆的旋轉(zhuǎn)電機30適于由電分配網(wǎng)絡(luò)70通過可逆變換器40供電，以便以旋轉(zhuǎn)方式驅(qū)動其軸34并因此以旋轉(zhuǎn)方式驅(qū)動輪35。在合適的情況下，可逆的旋轉(zhuǎn)電機30以電動機模式操作。該可逆的旋轉(zhuǎn)電機30還適于由其軸34驅(qū)動，該軸首先由輪35驅(qū)動。在合適的情況下，可逆的旋轉(zhuǎn)電機30在交流發(fā)電機模式下操作，也就是說，其在那三相上產(chǎn)生交流電能，該交流電能由可逆變換器40變換為直流電能，然后被傳送給電分配網(wǎng)絡(luò)70，該網(wǎng)絡(luò)將直流電能傳送給消耗器件和/或能量存儲模塊65?？刂颇K適于根據(jù)可逆的旋轉(zhuǎn)電機30施行的操作模式控制可逆電力變換器40?？刂齐娐?0接收來自檢測單元60的命令?？刂颇K55自身適于控制可移動的門17的運動?？刂颇K55接收來自檢測單元60的命令。參考圖3，現(xiàn)在將根據(jù)可逆的旋轉(zhuǎn)電機30的操作模式給出通過主通風(fēng)管道10和專用通風(fēng)管道15的空氣流的路徑的說明。通常，并且尤其當(dāng)飛行器1處于高海拔飛行階段時，空氣流通過空氣入口 11進(jìn)入主通風(fēng)管道10，該空氣流使得熱交換器25能夠被直接冷卻。在這種情況下，可逆的旋轉(zhuǎn)電機30在其交流發(fā)電機模式操作，可移動的門17被移動以產(chǎn)生由空氣入口 16進(jìn)入并經(jīng)過專用通風(fēng)管道15到達(dá)空氣出口(未示出)的具有充足流量的空氣流，以最終供應(yīng)給輪35以使其轉(zhuǎn)動。在合適的情況下，輪35以機械方式驅(qū)動可逆的旋轉(zhuǎn)電機30，其產(chǎn)生供應(yīng)給電分配網(wǎng)絡(luò)70的附加電能。門17由控制模塊55操作，以便在可逆的旋轉(zhuǎn)電機30在交流發(fā)電機模式下操作時調(diào)整空氣流量或甚至使空氣流量最大化，并且在可逆的旋轉(zhuǎn)電機30在電動機模式下操作時使空氣流量最小化或甚至消除空氣流量。為了精確起見，根據(jù)進(jìn)入專用通風(fēng)管道15并且由此供應(yīng)給輪35的空氣流量，可由可逆的旋轉(zhuǎn)電機30產(chǎn)生的電力發(fā)生變化。當(dāng)然，空氣流量越高，能夠產(chǎn)生的電力越多，并且反之亦然。因此，根據(jù)對電分配網(wǎng)絡(luò)70的電能的需求(也就是說由該網(wǎng)絡(luò)70吸收的電力)， 檢測單元60發(fā)送命令至控制模塊55，該控制模塊將該命令轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)以使可移動的門17 移動。當(dāng)然，由可逆的旋轉(zhuǎn)電機30產(chǎn)生的電力借助于該電機30的控制而能夠直接調(diào)節(jié)， 此時門17具有兩個模式，稱為全模式或零模式，也就是說，門打開或閉合。在被稱為緊急操作模式的情況下，還必需使可逆的旋轉(zhuǎn)電機30在其交流發(fā)電機操作模式下操作。此外，借助于可逆的旋轉(zhuǎn)電機30產(chǎn)生的電能，可以減小主發(fā)生器的規(guī)格和/或緊急發(fā)生器的規(guī)格和/或取消安裝在飛行器1中的能量存儲模塊。當(dāng)飛行器處于低海拔飛行階段中時，換句話說，在飛行器所處的海拔不可能使在主通風(fēng)管道70內(nèi)流動的空氣流具有充足流量以冷卻空氣經(jīng)過的熱交換器25時，并且當(dāng)飛行器1在起飛或著陸階段中時，熱交換器25還必須由與在電動機模式下操作的可逆的旋轉(zhuǎn)電機30相關(guān)聯(lián)的輪35形成的風(fēng)扇冷卻。在合適的情況下，可逆的旋轉(zhuǎn)電機30以旋轉(zhuǎn)方式驅(qū)動輪35，該輪使得主通風(fēng)管道 10內(nèi)的空氣流運動，空氣流被朝向熱交換器25導(dǎo)引，以使熱交換器25被冷卻。現(xiàn)在將參考圖4說明在可逆的旋轉(zhuǎn)電機30以交流發(fā)電機模式操作的特定情況下， 實現(xiàn)對提供給電分配網(wǎng)絡(luò)70的能量的管理。該可逆的旋轉(zhuǎn)電機30操作為交流發(fā)電機，并且因此被認(rèn)為是電能量源。然而，在飛行器1內(nèi)，通常具有同時操作的其它電能量源(主和/或緊急能量源)。優(yōu)選針對單一能量源檢測電分配網(wǎng)絡(luò)70上的電壓水平，對其它能量源進(jìn)行電力調(diào)節(jié)(也就是說，采用電流環(huán))。也可以是，當(dāng)飛行器1的所有能量源同時操作時，檢測單元60適于監(jiān)測所有這些能量源，該檢測單元60將在合適的情況下檢測電分配網(wǎng)絡(luò)70上的電壓水平。當(dāng)電分配網(wǎng)絡(luò)70輸送直流電能時，在該網(wǎng)絡(luò)70上的電壓幅度已經(jīng)由主電力源 (例如通過檢測單元60)調(diào)節(jié)的情況下，控制電路50適于經(jīng)由控制環(huán)執(zhí)行操作為整流器的可逆變換器40的電流控制，使得可以控制可逆的旋轉(zhuǎn)電機30的(或轉(zhuǎn)子的，或輪35的) 軸34的扭矩或者軸34的速度，或者直接控制由可逆的旋轉(zhuǎn)電機30輸送的電力。當(dāng)除了以交流發(fā)電機模式操作的可逆的旋轉(zhuǎn)電機30以外，沒有主能量源檢測電分配網(wǎng)絡(luò)70上的電壓幅度時，則控制電路50適于經(jīng)由外部控制環(huán)控制由操作為整流器的可逆變換器40輸送的、在電分配網(wǎng)絡(luò)70上的電壓幅度。圖5示出了飛行器1的電路的第二個示意性示例。在該示例中，可逆的旋轉(zhuǎn)電機30直接連接至適于傳輸交流電能的電分配網(wǎng)絡(luò)70。在網(wǎng)絡(luò)70和電機30之間的電力變換器不是必需的。在合適的情況下，可逆的旋轉(zhuǎn)電機30用作直接連接至網(wǎng)絡(luò)70的電流源。圖6示出了飛行器1的電路的第三個示意性示例。圖6的示意性電路相對于圖4的示意性電路的區(qū)別在于電分配網(wǎng)絡(luò)70現(xiàn)在傳輸交流電能而非直流電能這一事實。進(jìn)一步，圖4中由可逆變換器40形成的電力階段現(xiàn)在由兩個可逆變換器40和45 以及一個形成DC/DC類型的可逆變換器的電能聯(lián)接裝置形成?？赡娴男D(zhuǎn)電機30現(xiàn)在連接至第一可逆變換器40，該可逆變換器電連接至裝置 42。電分配網(wǎng)絡(luò)70現(xiàn)在連接至第二可逆變換器45，該可逆變換器還電連接至裝置42?？赡骐娏ψ儞Q器40和45能夠操作為整流器和逆變器。裝置42包括低通類型的濾波器，并且使得在由相應(yīng)可逆變換器40、45輸送的直流電能之間實現(xiàn)傳輸，并且供應(yīng)給相應(yīng)可逆變換器45、40。在該示例中，控制電路50電連接至每個變換器40、45以及裝置42。控制電路50適于同時控制可逆變換器40、可逆變換器50和裝置42?，F(xiàn)在將說明該電路的操作。當(dāng)交流電壓的幅度和頻率在電分配網(wǎng)絡(luò)70上受到主電力源控制時，調(diào)節(jié)將由可逆的旋轉(zhuǎn)電機30供應(yīng)的交流電能變換為在分配網(wǎng)絡(luò)70中由可逆變換器45輸送的交流電能的電力階段的功率、扭矩或速度。為此，控制電路50適于經(jīng)由簡單的控制環(huán)執(zhí)行操作為整流器的可逆變換器40的電流控制，以便控制輸送的電力(也就是說，軸34的扭矩或速度，或者直接由電機30輸送的功率)?？刂齐娐?0還適于經(jīng)由外部控制環(huán)執(zhí)行裝置45的電壓控制。控制電路50還適于經(jīng)由內(nèi)部控制環(huán)執(zhí)行操作為逆變器的可逆變換器45的電流控制。當(dāng)電分配網(wǎng)絡(luò)上的交流電壓的幅度和頻率不是由主能量源調(diào)節(jié)時，控制電路50 適于以與上文相同的方式控制可逆變換器40和裝置42?？刂齐娐?0還適于經(jīng)由內(nèi)部控制環(huán)執(zhí)行操作為逆變器的可逆變換器45的電流控制，并且控制電路50適于經(jīng)由外部控制環(huán)控制由該可逆變換器45輸送的交流電壓的幅度和頻率。圖7示出了飛行器1的電路的第四個示例實施例，其中能量存儲模塊65并行電連接在電分配網(wǎng)絡(luò)70和可逆變換器40之間。這是與圖4示出的第一示例的電路相比僅有的區(qū)別，因為電分配網(wǎng)絡(luò)70也傳輸直流電能。該能量存儲模塊65包括電池，還有一個或更多個超級電容器。在該第四個示例中，在可逆的旋轉(zhuǎn)電機30的交流發(fā)電機操作模式下，可逆變換器 40直接將直流電能輸送至電分配網(wǎng)絡(luò)70?，F(xiàn)在將給出在沒有其它主能量源控制電分配網(wǎng)絡(luò)70上的電壓的幅度的情況下對該電路的操作的說明。由可逆的旋轉(zhuǎn)電機30和并行的能量存儲模塊65產(chǎn)生的電能的管理取決于被電分配網(wǎng)絡(luò)70吸收的電力。借助于電壓測量和/或其它有助于能量管理的電流測量，被吸收的電力的量可以直接在網(wǎng)絡(luò)70上被測量。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)70上吸收的電力大于可逆的旋轉(zhuǎn)電機30所能供應(yīng)的最大電力而能量存儲模塊65用作電壓源時，根據(jù)實際吸收的電力量，采用兩個能量管理策略是可能的。如果網(wǎng)絡(luò)70上實際吸收的電力小于可逆的旋轉(zhuǎn)電機30所能產(chǎn)生的最大電力，則電機30單獨產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)70需要的電能，不需要來自能量存儲模塊65的協(xié)助。這樣，可逆的旋轉(zhuǎn)電機30和變換器40 —起用作電壓源。在合適的情況下，控制電路50適于經(jīng)由內(nèi)部控制環(huán)執(zhí)行用作為整流器的可逆變換器40的電流控制以便控制軸34上的扭矩，并且控制電路50也適于經(jīng)由外部控制環(huán)控制可逆變換器40輸送至網(wǎng)絡(luò)70的電壓幅度。如果網(wǎng)絡(luò)70實際吸收的電力大于可逆的旋轉(zhuǎn)電機30所能產(chǎn)生的最大電力，則電機30產(chǎn)生其最大電力，并且能量存儲模塊65供應(yīng)達(dá)到網(wǎng)絡(luò)70實際吸收的電力所需要的電力的其余部分。在合適的情況下，可逆的旋轉(zhuǎn)電機30用作電流源，并且控制電路50適于經(jīng)由單一控制環(huán)執(zhí)行可逆變換器40的電流控制。該調(diào)節(jié)事實上對應(yīng)于將電機30調(diào)節(jié)至其最大電力值。能量存儲模塊65進(jìn)一步用作電壓源。
在合適的情況下，檢測單元60適于經(jīng)由控制環(huán)控制供應(yīng)給分配網(wǎng)絡(luò)70的電壓幅度，并且檢測單元60可選地適于檢測進(jìn)入和離開能量存儲模塊65的電流量以便監(jiān)測其充電狀態(tài)。在該第四實施例中，能量存儲模塊65也可以連續(xù)地用作電壓源，并且隨后可以根據(jù)分配網(wǎng)絡(luò)上實際吸收的電力設(shè)想兩個策略。如果在網(wǎng)絡(luò)70上實際被吸收的電力少于可逆的旋轉(zhuǎn)電機30所能產(chǎn)生的最大電力，則能量存儲模塊65用作該電機30輸送的電力通過其進(jìn)行傳送的部件。在合適的情況下，檢測單元60適于檢測能量存儲模塊65的端子處的電壓幅度，該電壓輸送至電分配網(wǎng)絡(luò)70?？蛇x地，檢測單元60進(jìn)一步適于檢測進(jìn)入和離開能量存儲模塊65的端子的電流量，以便檢測其充電狀態(tài)。如果電分配網(wǎng)絡(luò)70上實際吸收的電力大于可逆的旋轉(zhuǎn)電機30所能產(chǎn)生的最大電力，則除了電機30產(chǎn)生的電力之外，能量存儲模塊65供應(yīng)分配網(wǎng)絡(luò)70上所需要的電力的其余部分。以同樣的方式，檢測單元60適于檢測能量存儲模塊65輸送至電分配網(wǎng)絡(luò)70的電壓幅度，并且，可選地檢測進(jìn)入和離開能量存儲模塊65的端子的電流量，以便檢測其充電狀態(tài)。圖8示出了飛行器1的電路的第五示例實施例。相對于圖4中示出的電路的第一示例實施例，圖9中示出的電路包括經(jīng)由附加的軸34與附加的輪35相關(guān)聯(lián)的附加的可逆的旋轉(zhuǎn)電機30。進(jìn)一步，附加的旋轉(zhuǎn)電機30電連接至附加的可逆變換器40，其并行電連接在電分配網(wǎng)絡(luò)70和可逆變換器40之間。在這種情況下，由此存在兩個并行設(shè)置的能量源，一個是基準(zhǔn)源，另一個是附加源。然后，控制電路50電連接至兩個可逆變換器40?？刂齐娐窂拿總€可逆變換器40接受信息并將信息發(fā)送給每個可逆變換器。現(xiàn)在將說明該電路的操作。第一和第二可逆的旋轉(zhuǎn)電機30的并行的操作取決于電分配網(wǎng)絡(luò)70實際吸收的電力量?？紤]將兩個可逆的旋轉(zhuǎn)電機30中的一個作為基準(zhǔn)。如果網(wǎng)絡(luò)70上實際吸收的電力少于可逆的基準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)電機30所能產(chǎn)生的最大電力，該電機30自身產(chǎn)生用于供應(yīng)該網(wǎng)絡(luò)70的實際吸收的電力，而不需要因此由控制電路50 控制以便供應(yīng)任何能量的另一個可逆的旋轉(zhuǎn)電機30的協(xié)助?？赡娴幕鶞?zhǔn)旋轉(zhuǎn)電機30因此用作電壓源。在可能的情況下，控制電路50適于提供與該基準(zhǔn)電機30相關(guān)聯(lián)的可逆變換器40 的電流控制，以便控制該電機30的軸34的扭矩或速度，或者該電機的電力。進(jìn)一步，控制電路50適于經(jīng)由外部控制環(huán)控制與可逆的基準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)電機30相關(guān)聯(lián)的該可逆變換器40輸送的電壓幅度。如果分配網(wǎng)絡(luò)70上實際吸收的電力大于可逆的基準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)電機30所能產(chǎn)生的最大電力，則可逆的旋轉(zhuǎn)電機30供應(yīng)其最大電力，并且所需要電力的其余部分由另一個可逆的旋轉(zhuǎn)電機30供應(yīng)。這樣，可逆的基準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)電機30用作電流源，并且在合適的情況下，控制電路50適于經(jīng)由單一控制環(huán)提供與基準(zhǔn)電機30相關(guān)聯(lián)的可逆變換器40的電流控制，該控制環(huán)事實上使得基準(zhǔn)電機30能夠設(shè)定為其最大電力值。這樣，另一個可逆的旋轉(zhuǎn)電機30用作電壓源，并且在合適的情況下，控制電路50 適于經(jīng)由內(nèi)部控制環(huán)提供與該另一個電機30相關(guān)聯(lián)的可逆變換器40的電流控制，以便控制電機的軸；34上的扭矩。進(jìn)一步，控制電路50適于經(jīng)由外部控制環(huán)控制由與另一個電機30相關(guān)聯(lián)的可逆變換器40輸送至網(wǎng)絡(luò)70的電壓幅度。為了測量電分配網(wǎng)絡(luò)70的電壓幅度，可以在該網(wǎng)絡(luò)70上進(jìn)行電壓的直接測量和 /或進(jìn)行附加的電流測量。已經(jīng)結(jié)合相關(guān)聯(lián)的能量管理策略說明了飛行器1的電路的一定數(shù)量的示例實施例。當(dāng)然，可以采用其它能量管理策略，或?qū)⑦@些策略結(jié)合，例如當(dāng)超過兩個可逆的旋轉(zhuǎn)電機30以交流發(fā)電機模式同時操作、并且具有或不具有相關(guān)聯(lián)的能量存儲模塊時。在未示出的變形例中，飛行器包括與已經(jīng)說明的通風(fēng)管道相同類型的其它專用通風(fēng)管道，其每一個抵靠著相應(yīng)主通風(fēng)管道并置或不并置，這些專用通風(fēng)管道專用于可逆的旋轉(zhuǎn)電機的空氣供應(yīng)。例如，那些其它的專用管道和/或主管道安裝在飛行器的腹部導(dǎo)流罩內(nèi)，在機翼的附近、機翼的前方或后方，或者，那些其它的管道安裝在飛行器的前起落架的區(qū)域內(nèi)。在未示出的變形例中，主通風(fēng)管道和專用通風(fēng)管道合并。換句話說，不具有分離的專用管道15，而由主管道單獨向輪35供應(yīng)空氣。作為合適的情況，主管道包括或不包括如為專用管道15說明的調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置如前所述由控制模塊控制或不予控制。在未示出的變形例中，DC/DC類型的電能聯(lián)接裝置除濾波器之外還包括涌波限制器和/或電力耗散單元。在未示出的變形例中，電能聯(lián)接裝置包括經(jīng)由靜態(tài)變換器連接的能量存儲系統(tǒng)， 或單獨地包括一組電容。在所有情況下，該裝置是濾波部件，對形成由可逆變換器40和可選地由可逆變換器45處理的電能起作用。在未示出的變形例中，當(dāng)與輪相關(guān)聯(lián)的可逆的旋轉(zhuǎn)電機操作為風(fēng)扇時，其例如使得非加壓區(qū)域能夠通風(fēng)以避免燃料蒸汽的積累。仍然在另一個未示出的變形例中，使得專用管道中存在的調(diào)節(jié)裝置能夠起作用的控制模塊集成至檢測單元中，和/或使得可逆電力變換器能夠被控制的控制電路集成至檢測單元中。仍然在另一個未示出的變形例中，飛行器包括專用于飛行器的緊急操作的電能控制系統(tǒng)，其在緊急操作被觸發(fā)時進(jìn)行對控制電路以及控制模塊的檢測電路的控制，以便使得實現(xiàn)該操作所需要的所有功能可用。仍然在另一個未示出的變形例中，管道15的空氣入口 16關(guān)閉，并且在合適的情況下，電機30被控制以利用管道10供應(yīng)的空氣產(chǎn)生電力結(jié)余，或者電機30被控制以不供應(yīng)電力，或者輪35被機械地鎖定。
當(dāng)然，旋轉(zhuǎn)電機30和/或輪35和/或管道10和/或管道15的幾何尺寸可以改變以改善空氣動力學(xué)性能。應(yīng)當(dāng)更通常地注意到，本發(fā)明不限于所說明和所提出的示例。
權(quán)利要求
1.一種飛行器，包括-至少一個旋轉(zhuǎn)電機(30)；-用于使空氣流運動的至少一個輪(35)，所述輪連接至所述至少一個旋轉(zhuǎn)電機(30)；-至少一個用于冷卻的系統(tǒng)05)；-構(gòu)造為將空氣供應(yīng)給所述輪(35)的至少一個第一通風(fēng)管道(10，15)；-電分配網(wǎng)絡(luò)(70)；-連接至所述至少一個旋轉(zhuǎn)電機(30)和所述電分配網(wǎng)絡(luò)(70)的至少一個電力變換器 (40，45)；以及-構(gòu)造為控制所述至少一個電力變換器G0，45)的至少一個控制電路(50)；其中，所述至少一個旋轉(zhuǎn)電機(30)是可逆的，并且所述至少一個電力變換器(40，45) 是可逆的，所述至少一個控制電路(50)構(gòu)造為控制可逆的所述至少一個電力變換器00， 45)，以用于在可逆的所述至少一個旋轉(zhuǎn)電機(30)的第一電動機操作模式下，從所述電分配網(wǎng)絡(luò) (70)取得供應(yīng)電流以向可逆的所述旋轉(zhuǎn)電機(30)供電，并因此驅(qū)動用于使空氣流運動的所述至少一個輪(35)，由此，所述至少一個用于冷卻的系統(tǒng)05)被冷卻；并且在可逆的所述至少一個旋轉(zhuǎn)電機(30)的第二交流發(fā)電機操作模式下，其中空氣流在所述至少一個第一通風(fēng)管道(10,1 中流動，并且使所述至少一個輪(3 運動，將供應(yīng)電力提供給所述電分配網(wǎng)絡(luò)(70)，該電力由被所述輪(3 驅(qū)動的可逆的所述旋轉(zhuǎn)電機(30) 產(chǎn)生。
2.如權(quán)利要求1所述的飛行器，其中，所述至少一個第一通風(fēng)管道(10，15)包括用于調(diào)節(jié)進(jìn)入該第一通風(fēng)管道(10,1 的空氣流的流量的調(diào)節(jié)裝置(17)。
3.如權(quán)利要求2所述的飛行器，包括構(gòu)造為用于控制用于調(diào)節(jié)進(jìn)入所述第一通風(fēng)管道 (10，15)的空氣流的流量的所述調(diào)節(jié)裝置(17)的控制模塊(55)，由此，所述調(diào)節(jié)裝置(17) 能夠在電動機模式下使空氣流量最小化，并且根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)中對能量的需要而在交流發(fā)電機模式下調(diào)整空氣流量或者甚至使空氣流量最大化。
4.如權(quán)利要求1所述的飛行器，包括至少一個第二通風(fēng)管道(10)，在所述至少一個第二通風(fēng)管道中設(shè)置有可逆的所述至少一個旋轉(zhuǎn)電機(30)并且至少部分地設(shè)置有所述至少一個用于冷卻的系統(tǒng)05)。
5.如權(quán)利要求4所述的飛行器，其中，所述第一通風(fēng)管道(1 抵靠著所述第二通風(fēng)管道(10)并置，并且包括空氣入口(16)和相對的空氣出口，該空氣出口排入至所述第二通風(fēng)管道(10)中。
6.如權(quán)利要求1所述的飛行器，包括電連接至所述電分配網(wǎng)絡(luò)(70)的至少一個能量存儲模塊(65)。
7.如權(quán)利要求1所述的飛行器，其中，至少一個控制電路(50)構(gòu)造為用于借助于調(diào)整通過可逆的至少一個電力變換器G0，45)的電流來控制可逆的所述至少一個旋轉(zhuǎn)電機 (30)輸送的電力。
8.如權(quán)利要求1所述的飛行器，其中，至少一個控制電路(50)構(gòu)造為用于控制由可逆的至少一個電力變換器(40,4 供應(yīng)給所述電分配網(wǎng)絡(luò)(70)的電壓。
9.如權(quán)利要求1所述的飛行器，其中，至少一個控制電路(50)構(gòu)造為用于控制由可逆的至少一個電力變換器(40,4 供應(yīng)給所述電分配網(wǎng)絡(luò)(70)的電流，由此，所述至少一個旋轉(zhuǎn)電機(30)用作電流源。
10.如權(quán)利要求1所述的飛行器，包括設(shè)置在可逆的第一變換器GO)和可逆的第二變換器0 之間的DC/DC類型的電能聯(lián)接裝置(42)，所述可逆的第一變換器00)連接至可逆的所述至少一個旋轉(zhuǎn)電機(30)，并且所述可逆的第二變換器0 連接至所述電分配網(wǎng)絡(luò)(70)，所述至少一個控制電路(50)構(gòu)造為用于控制由所述DC/DC類型的電能聯(lián)接裝置 (42)供應(yīng)給所述可逆的第二變換器0 的電壓。
11.如權(quán)利要求1所述的飛行器，包括連接至所述電分配網(wǎng)絡(luò)(70)和可逆的所述至少一個變換器G0，45)的至少一個能量存儲模塊(65)，以及構(gòu)造為用于檢測所述至少一個控制電路(50)的檢測單元(60)，所述檢測單元(60)還構(gòu)造為用于檢測所述至少一個能量存儲模塊的端子處的電壓。
12.如權(quán)利要求11所述的飛行器，其中，所述檢測單元(60)構(gòu)造為用于檢測進(jìn)入和離開所述至少一個能量存儲模塊的電流的量。
13.如權(quán)利要求1所述的飛行器，其中，所述電分配網(wǎng)絡(luò)(70)運送交流電能或直流電能。
14.如權(quán)利要求1所述的飛行器，其中，可逆的所述至少一個旋轉(zhuǎn)電機(30)在所述飛行器處于被稱作“緊急操作”的情況下時以交流發(fā)電機模式操作。
15.如權(quán)利要求1所述的飛行器，其中，所述用于冷卻的系統(tǒng)05)是熱交換器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種飛行器，其包括可逆的旋轉(zhuǎn)電機，連接至所述電機、用于使空氣流運動的輪，構(gòu)造為將空氣供應(yīng)給所述輪的第一通風(fēng)管道，電分配網(wǎng)絡(luò)，連接至所述電機和所述網(wǎng)絡(luò)的可逆電力變換器，以及控制電路，該控制電路構(gòu)造為控制所述變換器，以用于在所述電機的電動機操作模式下從所述網(wǎng)絡(luò)取得供應(yīng)電流以供應(yīng)所述電機和驅(qū)動所述輪；以及在所述電機的交流發(fā)電機操作模式下為所述網(wǎng)絡(luò)提供由被所述輪驅(qū)動的所述電機產(chǎn)生的供應(yīng)電力，在該交流發(fā)電機操作模式下空氣流在所述第一通風(fēng)管道中流動并且使所述輪運動。
文檔編號B64D47/00GK102556353SQ20111041292
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月14日
發(fā)明者E·福熙, J·巴爾科斯基, J·馬維埃爾, J-L·蘭多, X·羅鮑姆 申請人:空中客車運營有限公司, 空中客車運營簡化股份公司