本申請(qǐng)是要求于2015年5月5日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.62/157,050的優(yōu)先權(quán)的非臨時(shí)申請(qǐng)，其通過引用整體上并入在此。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開一般涉及電動(dòng)飛行器推進(jìn)和升高，并且更特別而非排他性地涉及用于飛行器推進(jìn)和升高的電直接驅(qū)動(dòng)器。

背景技術(shù)：

減輕在電動(dòng)飛行器推進(jìn)和升高中遇到的困難仍是感興趣的領(lǐng)域。對(duì)于該困難的現(xiàn)有方法遭受到相對(duì)于特定應(yīng)用的各種限制和缺點(diǎn)。例如，該領(lǐng)域中的當(dāng)前應(yīng)用會(huì)是沉重的且占用飛行器內(nèi)大容量的空間，使得其應(yīng)用被禁止。因此，需要對(duì)該技術(shù)進(jìn)一步的貢獻(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開的一個(gè)實(shí)施例是用于飛行器推進(jìn)和升高的獨(dú)特的電直接驅(qū)動(dòng)器。其它實(shí)施例包括裝置、系統(tǒng)、設(shè)備、硬件及其使用方法。本申請(qǐng)的進(jìn)一步的實(shí)施例、形式、特征、方面、益處和優(yōu)點(diǎn)由在此提供的描述和附圖而變得顯而易見。

附圖說明

圖1是用于飛行器推進(jìn)和升高的電直接驅(qū)動(dòng)器的示意圖；及

圖2是在此公開的用于飛行器推進(jìn)和升高的電直接驅(qū)動(dòng)器的實(shí)施例的示意圖。

具體實(shí)施方式

為了促進(jìn)對(duì)本公開的原理的理解，現(xiàn)在將參考附圖中所示的實(shí)施例，并且將使用特定語言來描述相同內(nèi)容。但應(yīng)理解，并非旨在借以限定本公開的范圍。設(shè)想所述實(shí)施例中的任何變化和進(jìn)一步的修改，及在此所述的本公開的原理的任何進(jìn)一步的應(yīng)用，如同本公開所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員通常會(huì)想到的一樣。

參考圖1，提供了具有電推進(jìn)/升高驅(qū)動(dòng)器的系統(tǒng)100的示意圖。系統(tǒng)100的這個(gè)實(shí)施例可以利用體積大、沉重、復(fù)雜且昂貴的功率電子器件來調(diào)節(jié)從發(fā)電機(jī)104到為機(jī)載平臺(tái)提供推進(jìn)或升高能力的電動(dòng)機(jī)110a、110b的功率流。功率電子設(shè)備將發(fā)電機(jī)104的輸出(例如電壓、電流和頻率)轉(zhuǎn)換為電動(dòng)機(jī)110a、110b的特定需要(例如電壓、電流和頻率)。功率電子器件“現(xiàn)有技術(shù)水平”度量顯示功率密度范圍為3-5kW/kg且比重范圍為5-7kW/liter。用于傳統(tǒng)機(jī)載平臺(tái)的實(shí)施例的升高和推進(jìn)功率要求可能非常高，因而使得在這種概念下對(duì)于功率電子器件所需的重量和體積是被禁止的。

如圖1所示，可以是發(fā)動(dòng)機(jī)的原動(dòng)機(jī)102耦接到發(fā)電機(jī)104。發(fā)電機(jī)104電耦接到AC/DC轉(zhuǎn)換器106，這樣的整流器。驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇/螺旋槳112a、112b的每一個(gè)電動(dòng)機(jī)110a、110b通過DC/AC轉(zhuǎn)換器108a、108b連接到AC/DC轉(zhuǎn)換器106。也可將能量?jī)?chǔ)存設(shè)備114提供給系統(tǒng)100。系統(tǒng)100可包括原動(dòng)機(jī)102、發(fā)電機(jī)104、AC/DC轉(zhuǎn)換器功率電子器件106、轉(zhuǎn)換器108a、108b、電動(dòng)機(jī)110a、110b、風(fēng)扇/螺旋槳112a、112b、能量?jī)?chǔ)存114和連接件116。連接件116可以包括在系統(tǒng)100的各部件之間的連接件116a-i。

現(xiàn)在參考圖2，提供了具有本公開的電推進(jìn)/升高驅(qū)動(dòng)器的系統(tǒng)200的示例實(shí)施例的示意圖。系統(tǒng)200可去掉以前在傳統(tǒng)系統(tǒng)中使用的許多功率電子器件。例如，這通過直接從發(fā)電機(jī)104為電動(dòng)機(jī)110a、110b(例如推進(jìn)/升高風(fēng)扇電動(dòng)機(jī))供電來實(shí)現(xiàn)。

系統(tǒng)200可包括原動(dòng)機(jī)202(例如，諸如燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī))、發(fā)電機(jī)204(例如多相發(fā)電機(jī))、轉(zhuǎn)換器208(例如，DC/AC轉(zhuǎn)換器功率電子器件)、電動(dòng)機(jī)210a、210b(例如，諸如多相同步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī))、風(fēng)扇/螺旋槳212a、212b、和能量?jī)?chǔ)存214(例如，一個(gè)或多個(gè)電池)、以及一個(gè)或多個(gè)連接件216。連接件216可包括可操作地并且電耦接或連接系統(tǒng)200的部件的直接或間接連接件。連接件216a、216b可連接原動(dòng)機(jī)202與發(fā)電機(jī)204。連接件216c可連接發(fā)電機(jī)204與轉(zhuǎn)換器208。連接件216d可連接轉(zhuǎn)換器208與能量?jī)?chǔ)存214。連接件216e、216f可連接發(fā)電機(jī)204與電動(dòng)機(jī)210a、210b。連接件216g、216h可連接電動(dòng)機(jī)210a、210b與能量?jī)?chǔ)存214。

如所示的，在發(fā)電機(jī)204(例如，多相發(fā)電機(jī))與電動(dòng)機(jī)210a、210b(例如，多相同步電動(dòng)機(jī))之間提供直接連接件216e、216f。多相發(fā)電機(jī)204例如可以是同步或異步永磁體或繞線磁場(chǎng)式(wound field)同步發(fā)電機(jī)。多相同步電動(dòng)機(jī)210a、210b例如可以是永磁體或繞線磁場(chǎng)式同步電動(dòng)機(jī)。例如，諸如燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)或往復(fù)活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的原動(dòng)機(jī)202驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。電動(dòng)機(jī)210a、210b驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇/螺旋槳212a、212b用于升高和/或水平推進(jìn)。

可通過改變耦接到發(fā)電機(jī)204的原動(dòng)機(jī)202的速度來控制電動(dòng)機(jī)210a、210b的電機(jī)速度從而控制風(fēng)扇/螺旋槳212a、212b的風(fēng)扇/螺旋槳速度。發(fā)電機(jī)204的速度直接確定輸出電壓、電流和頻率，其確定驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇/螺旋槳212a、212b的電動(dòng)機(jī)210a、210b的速度。在繞線磁場(chǎng)式發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)的情況下，可以通過改變勵(lì)磁來控制速度。

對(duì)于緊急情況用途，系統(tǒng)200可包括具有雙向電力轉(zhuǎn)換器208的小能量?jī)?chǔ)存設(shè)備/部件214。能量?jī)?chǔ)存設(shè)備/部件214可以是發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)(engine generator)、一個(gè)或多個(gè)電池、或其組合。雙向電力轉(zhuǎn)換器208例如可以是DC/AC轉(zhuǎn)換器。雙向電力轉(zhuǎn)換器208可將來自發(fā)電機(jī)204的AC電力整流為DC電力以向能量?jī)?chǔ)存設(shè)備214充電。隨后當(dāng)需要應(yīng)急電力時(shí)，雙向電力轉(zhuǎn)換器208會(huì)將來自能量?jī)?chǔ)存設(shè)備214的DC電力逆變?yōu)橛糜陔妱?dòng)機(jī)210a、210b的AC電力。僅需要能量?jī)?chǔ)存設(shè)備/部件214攜帶足夠的能量以將機(jī)載平臺(tái)從工作高度安全地傳送到地面。

系統(tǒng)200可包括裝置。系統(tǒng)200可包括耦接到發(fā)電機(jī)204的原動(dòng)機(jī)202，直接電耦接到發(fā)電機(jī)204的一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)210a、210b，耦接到一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)210a、210b并由其驅(qū)動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)螺旋槳212a、212b，耦接到發(fā)電機(jī)204并進(jìn)一步耦接到能量?jī)?chǔ)存設(shè)備214的轉(zhuǎn)換器208(例如，雙向電力轉(zhuǎn)換器)。能量?jī)?chǔ)存設(shè)備214可選擇性地耦接到一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)210a、210b。電動(dòng)機(jī)210a、210b可包括多相同步電動(dòng)機(jī)、繞線磁場(chǎng)式同步電動(dòng)機(jī)或其組合。發(fā)電機(jī)204可包括繞線磁場(chǎng)式同步多相發(fā)電機(jī)、永磁體多相發(fā)電機(jī)，或其組合。能量?jī)?chǔ)存設(shè)備214可包括一個(gè)或多個(gè)電池、發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)，或其組合。

系統(tǒng)200可包括飛行器推進(jìn)或升高系統(tǒng)。系統(tǒng)200可包括飛行器，該飛行器容納耦接到一個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)204(例如，多相發(fā)電機(jī))的一個(gè)或多個(gè)原動(dòng)機(jī)202，直接電耦接到發(fā)電機(jī)204的一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)210a、210b(例如，多相電動(dòng)機(jī))，耦接到相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)210a、210b并由其驅(qū)動(dòng)的螺旋槳212a、212b，以及耦接到發(fā)電機(jī)204并進(jìn)一步耦接到能量?jī)?chǔ)存設(shè)備214的電力轉(zhuǎn)換器208(例如雙向電力轉(zhuǎn)換器)。能量?jī)?chǔ)存設(shè)備214可選擇性地耦接到電動(dòng)機(jī)210a、210b。

還設(shè)想了使用系統(tǒng)200的方法。方法可包括將容納在飛行器中的原動(dòng)機(jī)202耦接到發(fā)電機(jī)204，該發(fā)電機(jī)204直接耦接到電動(dòng)機(jī)210a、210b。方法可進(jìn)一步包括通過原動(dòng)機(jī)202的速度和勵(lì)磁中的至少一個(gè)的變化來改變電動(dòng)機(jī)210a、210b的速度。

盡管在附圖和前述說明中詳細(xì)說明并描述了本公開，但應(yīng)將其認(rèn)為在文字上是說明性而非限制性的，應(yīng)理解，僅示出并描述了優(yōu)選實(shí)施例，并且希望保護(hù)在本公開的精神內(nèi)的所有變化和修改。應(yīng)理解，盡管在以上說明中使用的諸如更優(yōu)的、優(yōu)選地、優(yōu)選的或更優(yōu)選的詞語的使用指示如此描述的特征是更希望的，但其不是必須的，并且可將缺乏該特征的實(shí)施例設(shè)想為在本公開的范圍內(nèi)，該范圍由以下的權(quán)利要求限定。在閱讀權(quán)利要求時(shí)，其旨在當(dāng)使用諸如“一”、“一個(gè)”、“至少一個(gè)”、或“至少一部分”的詞語時(shí)，并非旨在將權(quán)利要求局限于僅僅一項(xiàng)，除非在權(quán)利要求中具體地做出相反表述。當(dāng)使用語言“至少一部分”和/或“一部分”時(shí)，該項(xiàng)可包括一部分和/或整個(gè)項(xiàng)，除非具體地做出相反表述。

除非另有規(guī)定或限定，寬泛地使用了術(shù)語“安裝”、“連接”、“支撐”和“耦接”及其變型，并且包含直接或間接安裝、連接、支撐和耦接。此外，“連接”和“耦接”并非局限于物理或機(jī)械連接或耦接。