專利名稱：包括可逆的旋轉電機的飛行器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種包括可逆的旋轉電機的飛行器，該可逆的旋轉電機具體地在其電動機模式下操作為風扇。
背景技術：
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，當飛行器處于飛行階段中、在起飛和落地階段中，必需產生足量的電能，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，已知要調整由聯接至飛行器的發動機的軸驅動的電流發生器的規格。該發生器，也稱為“輔助動力單元”(APU)，是供應有飛行器的燃料的渦輪機，其作用是供應電能并且也供應用于啟動發動機或用于飛行器的空調或加壓的高溫壓縮空氣。專用于緊急操作的發生器通常安裝在飛行器中，并且可以調整其規格。能量存儲模塊進一步安裝于飛行器中，通常連接至飛行器的電分配網絡。這些模塊例如由電池和/或電容形成。這些發生器和模塊使得可以將所需量的電能供應給飛行器的消耗器件。
發明內容
本發明的目的在于提供能夠簡單、方便并且經濟地產生足量電能的飛行器。為此，本發明涉及一種飛行器，包括-至少一個旋轉電機；-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電機；-至少一個用于冷卻的系統；-構造為將空氣供應給所述輪的至少一個第一通風管道；-電分配網絡；-連接至所述至少一個旋轉電機和所述電分配網絡的至少一個電力變換器；以及-構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電機的第一電動機操作模式下，從所述電分配網絡取得供應電流以向可逆的所述旋轉電機供電，并因此驅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被冷卻；并且在可逆的所述至少一個旋轉電機的第二交流發電機操作模式下，其中空氣流在所述至少一個第一通風管道內流動，并且使所述至少一個輪運動，將供應電力提供給所述電分配網絡，該電力由被所述輪驅動的可逆的所述旋轉電機產生。借助于本發明，附加電能被接收，而不必增大發生器規格和/或添加能量存儲模塊。
有利地，不同于將更多電能供應給分配網絡，對于供應給網絡的同樣量的電能來說，可以減小該發生器的規格和/或取消能量存儲模塊。借助于本發明，甚至可以取消專用于緊急操作的發生器。進一步，使用存在于飛行器中的旋轉電機使得能夠非常經濟地產生電能，當然，前提是那些電機不具有等于1的使用系數(也就是說，假如在按照本發明不考慮電能產生的階段的情況下，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的風扇)在電動機模式下操作，換句話說，當進入其中安裝有該系統的通風管道的空氣流量不足以使該系統在沒有風扇的協助下能夠冷卻時。其余時間， 那些旋轉電機可以操作為交流發電機，以便向分配網絡供應電能。按照一個優選的特征，所述至少一個第一通風管道包括用于調節進入該第一管道的空氣流的流量的調節裝置。第一管道有利地使得空氣能夠直接供應給輪，該空氣處于足夠的壓力下以驅動可逆的旋轉電機，并因此產生電能。按照另一個優選特征，所述飛行器包括構造為控制用于調節進入所述第一管道的空氣流的流量的所述調節裝置的控制模塊，由此，所述調節裝置能夠在電動機模式下使空氣流量最小化，并且根據網絡中對能量的需要在交流發電機模式下調整空氣流量或者甚至使空氣流量最大化。有利地，該調節裝置使得可以調整或者甚至最大化在第一管道內通過并且供應給輪的空氣流量。這樣，旋轉電機產生的電力可以簡單地并且方便地被調整或者甚至被最大化。按照本發明的飛行器的優選特征是簡單、方便并且經濟的-所述飛行器包括至少一個第二通風管道，在該至少一個第二通風管道中設置有可逆的所述至少一個旋轉電機并且至少部分地設置有所述至少一個用于冷卻的系統；并且-所述第一通風管道抵靠著所述第二通風管道并置，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管道內。有利地，供應給輪的空氣由第一通風管道和第二通風管道傳送。按照另一個優選特征，飛行器包括電連接至所述電分配網絡的至少一個能量存儲模塊。這樣，可逆的旋轉電機產生的電能直接傳送給電分配網絡，或者直接傳送給能量存儲模塊。按照本發明的飛行器的其它優選特征是簡單、方便并且經濟的-至少一個控制電路構造為借助于調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電機輸送的電力；-至少一個控制電路構造為控制至少一個可逆變換器供應給所述電分配網絡的電壓；-至少一個控制電路構造為控制至少一個可逆變換器供應給所述電分配網絡的電流，由此，所述至少一個旋轉電機用作電流源；-飛行器包括設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電機，并且所述第二可逆變換器連接至所述分配網絡，所述至少一個控制電路構造為控制所述DC/DC類型的電能聯接裝置供應給所述第二可逆變換器的電壓；-飛行器包括連接至分配網絡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。-所述檢測單元構造為檢測進入和離開所述至少一個能量存儲模塊的電流的量; 并且-所述分配網絡運送交流或直流電能。控制電路和檢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。按照另一個優選特征，至少一個可逆的旋轉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電機可以產生并供應部分或全部所需要的電能。如果僅僅供應部分能量，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。這樣，可以降低專用于緊急操作的發生器的規格，或者甚至取消它。按照另一個優選特征，所述用于冷卻的系統是熱交換器。該熱交換器用于冷卻在集成至飛行器中的冷卻系統中流動的流體(空氣或液體)，該系統適于與飛行器的空調協同操作，或者用于冷卻電力消耗器件。
現在將結合示例實施例的說明繼續本發明的公開，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是主通風管道的透視圖；圖3是專用通風管道抵靠主通風管道并置的透視圖；圖4是按照本發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，該飛行器設置有機身6、機翼4以及兩個發動機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，這些發動機5中的每一個附接至相應機翼4的下壁并從相應機翼4平行于機身6朝向飛行器1的前部2延伸。該飛行器1進一步在其機身6的后部3中包括主通風管道10和抵靠著主通風管道并置的專用通風管道15。在其機身6的后部3中，飛行器1進一步包括用于冷卻適于供應至例如飛行器1 的空調系統和/或適于冷卻電消耗器件的流體的集成系統20。該集成冷卻系統20部分地布置在主通風管道10內。
飛行器1進一步包括設置在集成冷卻系統20的附近的熱交換器25，并且其適于借助于使流體循環通過該熱交換器25而冷卻在該冷卻系統20中經過的流體。熱交換器25設置在所述主通風管道10內。飛行器1進一步包括設置于所述熱交換器25附近并且設置在所述主通風管道10 內的可逆的旋轉電機30。該可逆的旋轉電機30包括能夠繞縱向軸線旋轉以便驅動輸出軸34(圖4-9)的轉子(未示出)，以及繞該轉子安裝的定子(未示出)。縱向軸線構成輸出軸和所述可逆的旋轉電機30的轉子的旋轉軸線。飛行器1進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管道10的內表面的輪廓相符。因此，這里提到的輪35設置在該主通風管道10內。由可旋轉的電機30和用于使空氣流運動的輪35形成的組件形成風扇，適于沿熱交換器25的方向輸送冷空氣(通過抽取或鼓風)以便冷卻該熱交換器。在這種情況下，可逆的旋轉電機30接收電力供應并且驅動輪35以便使空氣流運動。除了以旋轉方式驅動輪35使空氣流沿熱交換器25的方向運動(電動機模式)夕卜， 可逆的旋轉電機30能夠由輪35以旋轉方式驅動以產生電能(交流發電機模式)，該輪自身由在專用通風管道25中經過的空氣流驅動。為此，飛行器1進一步包括連接至可逆的旋轉電機30的電分配網絡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。可逆電力變換器40連接至旋轉電機30、控制電路50以及電分配網絡70。控制電路50進一步連接至檢測單元60。檢測單元60進一步連接至電分配網絡70。飛行器1進一步包括連接至檢測單元60、并且還連接至電分配網絡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，或者甚至形成并聯的多個超級電容器的多個電容單元。專用通風管道15具有用于調節進入該管道15的空氣流量的裝置。飛行器1進一步包括適于控制管道15的調節裝置17的控制模塊55。控制模塊55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單獨示出了主通風管道10，其內部具有熱交換器25、可逆的旋轉電機30和輪 (在該圖中不可見)。該主通風管道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的內部偏斜，眾所周知其稱為NACA型空氣入口。該主通風管道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設置在該第二部分14中。該主通風管道10進一步具有相對于第二部分14收窄的第三部分18，可逆的旋轉電機30和輪35設置在該第三部分18中。主通風管道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管道15的同一主通風管道10，該專用通風管道15抵靠著該主通風管道10并置。該專用通風管道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之間的結合點處(換句話說，在輪35連接至可逆的旋轉電機30的軸 34的位置處)直接排入主通風管道10。專用通風管道15具有平的并且設置成面向主通風管道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。專用通風管道15進一步在其空氣入口 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，以便調節通過該空氣入口 16進入的空氣流的流量。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。可逆的旋轉電機30通過軸34機械地連接至輪35。可逆的旋轉電機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換為交流類型的電能(DC/ AC)。如已經指出的，該可逆變換器40電連接至飛行器1的電分配網絡70。電分配網絡70電連接至檢測單元60，其還電連接至適于控制專用通風管道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。控制電路50還電連接至可逆的旋轉電機30。檢測單元60將信息發送給分配網絡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)，并從分配網絡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將信息發送給檢測單元60，并從其接收信息，并且將信息發送給可移動的門17以便其運動，從而調節通過專用通風管道15的空氣入口 16進入的空氣流量。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和可逆的旋轉電機30發送信息。可逆變換器40適于通過變換而在可逆的旋轉電機30和分配網絡70之間借助電力傳送能量。如在先指出的，可逆的旋轉電機30適于由電分配網絡70通過可逆變換器40供電，以便以旋轉方式驅動其軸34并因此以旋轉方式驅動輪35。在合適的情況下，可逆的旋轉電機30以電動機模式操作。該可逆的旋轉電機30還適于由其軸34驅動，該軸首先由輪35驅動。在合適的情況下，可逆的旋轉電機30在交流發電機模式下操作，也就是說，其在那三相上產生交流電能，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絡70，該網絡將直流電能傳送給消耗器件和/或能量存儲模塊65。控制模塊適于根據可逆的旋轉電機30施行的操作模式控制可逆電力變換器40。控制電路50接收來自檢測單元60的命令。控制模塊55自身適于控制可移動的門17的運動。控制模塊55接收來自檢測單元60的命令。參考圖3，現在將根據可逆的旋轉電機30的操作模式給出通過主通風管道10和專用通風管道15的空氣流的路徑的說明。通常，并且尤其當飛行器1處于高海拔飛行階段時，空氣流通過空氣入口 11進入主通風管道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，可逆的旋轉電機30在其交流發電機模式操作，可移動的門17被移動以產生由空氣入口 16進入并經過專用通風管道15到達空氣出口(未示出)的具有充足流量的空氣流，以最終供應給輪35以使其轉動。在合適的情況下，輪35以機械方式驅動可逆的旋轉電機30，其產生供應給電分配網絡70的附加電能。門17由控制模塊55操作，以便在可逆的旋轉電機30在交流發電機模式下操作時調整空氣流量或甚至使空氣流量最大化，并且在可逆的旋轉電機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，根據進入專用通風管道15并且由此供應給輪35的空氣流量，可由可逆的旋轉電機30產生的電力發生變化。當然，空氣流量越高，能夠產生的電力越多，并且反之亦然。因此，根據對電分配網絡70的電能的需求(也就是說由該網絡70吸收的電力)， 檢測單元60發送命令至控制模塊55，該控制模塊將該命令轉換為數據以使可移動的門17 移動。當然，由可逆的旋轉電機30產生的電力借助于該電機30的控制而能夠直接調節， 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電機30在其交流發電機操作模式下操作。此外，借助于可逆的旋轉電機30產生的電能，可以減小主發生器的規格和/或緊急發生器的規格和/或取消安裝在飛行器1中的能量存儲模塊。當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管道70內流動的空氣流具有充足流量以冷卻空氣經過的熱交換器25時，并且當飛行器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電機30相關聯的輪35形成的風扇冷卻。在合適的情況下，可逆的旋轉電機30以旋轉方式驅動輪35，該輪使得主通風管道 10內的空氣流運動，空氣流被朝向熱交換器25導引，以使熱交換器25被冷卻。現在將參考圖4說明在可逆的旋轉電機30以交流發電機模式操作的特定情況下， 實現對提供給電分配網絡70的能量的管理。該可逆的旋轉電機30操作為交流發電機，并且因此被認為是電能量源。然而，在飛行器1內，通常具有同時操作的其它電能量源(主和/或緊急能量源)。優選針對單一能量源檢測電分配網絡70上的電壓水平，對其它能量源進行電力調節(也就是說，采用電流環)。也可以是，當飛行器1的所有能量源同時操作時，檢測單元60適于監測所有這些能量源，該檢測單元60將在合適的情況下檢測電分配網絡70上的電壓水平。當電分配網絡70輸送直流電能時，在該網絡70上的電壓幅度已經由主電力源 (例如通過檢測單元60)調節的情況下，控制電路50適于經由控制環執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電機30的(或轉子的，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電機30輸送的電力。當除了以交流發電機模式操作的可逆的旋轉電機30以外，沒有主能量源檢測電分配網絡70上的電壓幅度時，則控制電路50適于經由外部控制環控制由操作為整流器的可逆變換器40輸送的、在電分配網絡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，可逆的旋轉電機30直接連接至適于傳輸交流電能的電分配網絡70。在網絡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，可逆的旋轉電機30用作直接連接至網絡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的示意性電路的區別在于電分配網絡70現在傳輸交流電能而非直流電能這一事實。進一步，圖4中由可逆變換器40形成的電力階段現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接裝置形成。可逆的旋轉電機30現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。電分配網絡70現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。可逆電力變換器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，并且使得在由相應可逆變換器40、45輸送的直流電能之間實現傳輸，并且供應給相應可逆變換器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。現在將說明該電路的操作。當交流電壓的幅度和頻率在電分配網絡70上受到主電力源控制時，調節將由可逆的旋轉電機30供應的交流電能變換為在分配網絡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適于經由簡單的控制環執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)。控制電路50還適于經由外部控制環執行裝置45的電壓控制。控制電路50還適于經由內部控制環執行操作為逆變器的可逆變換器45的電流控制。當電分配網絡上的交流電壓的幅度和頻率不是由主能量源調節時，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。控制電路50還適于經由內部控制環執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適于經由外部控制環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絡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別，因為電分配網絡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，在可逆的旋轉電機30的交流發電機操作模式下，可逆變換器 40直接將直流電能輸送至電分配網絡70。現在將給出在沒有其它主能量源控制電分配網絡70上的電壓的幅度的情況下對該電路的操作的說明。由可逆的旋轉電機30和并行的能量存儲模塊65產生的電能的管理取決于被電分配網絡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絡70上被測量。當網絡70上吸收的電力大于可逆的旋轉電機30所能供應的最大電力而能量存儲模塊65用作電壓源時，根據實際吸收的電力量，采用兩個能量管理策略是可能的。如果網絡70上實際吸收的電力小于可逆的旋轉電機30所能產生的最大電力，則電機30單獨產生網絡70需要的電能，不需要來自能量存儲模塊65的協助。這樣，可逆的旋轉電機30和變換器40 —起用作電壓源。在合適的情況下，控制電路50適于經由內部控制環執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也適于經由外部控制環控制可逆變換器40輸送至網絡70的電壓幅度。如果網絡70實際吸收的電力大于可逆的旋轉電機30所能產生的最大電力，則電機30產生其最大電力，并且能量存儲模塊65供應達到網絡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，可逆的旋轉電機30用作電流源，并且控制電路50適于經由單一控制環執行可逆變換器40的電流控制。該調節事實上對應于將電機30調節至其最大電力值。能量存儲模塊65進一步用作電壓源。
在合適的情況下，檢測單元60適于經由控制環控制供應給分配網絡70的電壓幅度，并且檢測單元60可選地適于檢測進入和離開能量存儲模塊65的電流量以便監測其充電狀態。在該第四實施例中，能量存儲模塊65也可以連續地用作電壓源，并且隨后可以根據分配網絡上實際吸收的電力設想兩個策略。如果在網絡70上實際被吸收的電力少于可逆的旋轉電機30所能產生的最大電力，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絡70。可選地，檢測單元60進一步適于檢測進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。如果電分配網絡70上實際吸收的電力大于可逆的旋轉電機30所能產生的最大電力，則除了電機30產生的電力之外，能量存儲模塊65供應分配網絡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輸送至電分配網絡70的電壓幅度，并且，可選地檢測進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。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由附加的軸34與附加的輪35相關聯的附加的可逆的旋轉電機30。進一步，附加的旋轉電機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絡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置的能量源，一個是基準源，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。控制電路從每個可逆變換器40接受信息并將信息發送給每個可逆變換器。現在將說明該電路的操作。第一和第二可逆的旋轉電機30的并行的操作取決于電分配網絡70實際吸收的電力量。考慮將兩個可逆的旋轉電機30中的一個作為基準。如果網絡70上實際吸收的電力少于可逆的基準旋轉電機30所能產生的最大電力，該電機30自身產生用于供應該網絡70的實際吸收的電力，而不需要因此由控制電路50 控制以便供應任何能量的另一個可逆的旋轉電機30的協助。可逆的基準旋轉電機30因此用作電壓源。在可能的情況下，控制電路50適于提供與該基準電機30相關聯的可逆變換器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。進一步，控制電路50適于經由外部控制環控制與可逆的基準旋轉電機30相關聯的該可逆變換器40輸送的電壓幅度。如果分配網絡70上實際吸收的電力大于可逆的基準旋轉電機30所能產生的最大電力，則可逆的旋轉電機30供應其最大電力，并且所需要電力的其余部分由另一個可逆的旋轉電機30供應。這樣，可逆的基準旋轉電機30用作電流源，并且在合適的情況下，控制電路50適于經由單一控制環提供與基準電機30相關聯的可逆變換器40的電流控制，該控制環事實上使得基準電機30能夠設定為其最大電力值。這樣，另一個可逆的旋轉電機30用作電壓源，并且在合適的情況下，控制電路50 適于經由內部控制環提供與該另一個電機30相關聯的可逆變換器40的電流控制，以便控制電機的軸；34上的扭矩。進一步，控制電路50適于經由外部控制環控制由與另一個電機30相關聯的可逆變換器40輸送至網絡70的電壓幅度。為了測量電分配網絡70的電壓幅度，可以在該網絡70上進行電壓的直接測量和 /或進行附加的電流測量。已經結合相關聯的能量管理策略說明了飛行器1的電路的一定數量的示例實施例。當然，可以采用其它能量管理策略，或將這些策略結合，例如當超過兩個可逆的旋轉電機30以交流發電機模式同時操作、并且具有或不具有相關聯的能量存儲模塊時。在未示出的變形例中，飛行器包括與已經說明的通風管道相同類型的其它專用通風管道，其每一個抵靠著相應主通風管道并置或不并置，這些專用通風管道專用于可逆的旋轉電機的空氣供應。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流罩內，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域內。在未示出的變形例中，主通風管道和專用通風管道合并。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說明的調節裝置，該調節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，電能聯接裝置包括經由靜態變換器連接的能量存儲系統， 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，當與輪相關聯的可逆的旋轉電機操作為風扇時，其例如使得非加壓區域能夠通風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節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，其在緊急操作被觸發時進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關閉，并且在合適的情況下，電機30被控制以利用管道10供應的空氣產生電力結余，或者電機30被控制以不供應電力，或者輪35被機械地鎖定。
當然，旋轉電機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性能。應當更通常地注意到，本發明不限于所說明和所提出的示例。
權利要求
1.一種飛行器，包括-至少一個旋轉電機(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電機(30)；-至少一個用于冷卻的系統05)；-構造為將空氣供應給所述輪(35)的至少一個第一通風管道(10，15)；-電分配網絡(70)；-連接至所述至少一個旋轉電機(30)和所述電分配網絡(70)的至少一個電力變換器 (40，45)；以及-構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電機(30)的第一電動機操作模式下，從所述電分配網絡 (70)取得供應電流以向可逆的所述旋轉電機(30)供電，并因此驅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05)被冷卻；并且在可逆的所述至少一個旋轉電機(30)的第二交流發電機操作模式下，其中空氣流在所述至少一個第一通風管道(10,1 中流動，并且使所述至少一個輪(3 運動，將供應電力提供給所述電分配網絡(70)，該電力由被所述輪(3 驅動的可逆的所述旋轉電機(30) 產生。
2.如權利要求1所述的飛行器，其中，所述至少一個第一通風管道(10，15)包括用于調節進入該第一通風管道(10,1 的空氣流的流量的調節裝置(17)。
3.如權利要求2所述的飛行器，包括構造為用于控制用于調節進入所述第一通風管道 (10，15)的空氣流的流量的所述調節裝置(17)的控制模塊(55)，由此，所述調節裝置(17) 能夠在電動機模式下使空氣流量最小化，并且根據所述網絡中對能量的需要而在交流發電機模式下調整空氣流量或者甚至使空氣流量最大化。
4.如權利要求1所述的飛行器，包括至少一個第二通風管道(10)，在所述至少一個第二通風管道中設置有可逆的所述至少一個旋轉電機(30)并且至少部分地設置有所述至少一個用于冷卻的系統05)。
5.如權利要求4所述的飛行器，其中，所述第一通風管道(1 抵靠著所述第二通風管道(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管道(10)中。
6.如權利要求1所述的飛行器，包括電連接至所述電分配網絡(70)的至少一個能量存儲模塊(65)。
7.如權利要求1所述的飛行器，其中，至少一個控制電路(50)構造為用于借助于調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電機 (30)輸送的電力。
8.如權利要求1所述的飛行器，其中，至少一個控制電路(50)構造為用于控制由可逆的至少一個電力變換器(40,4 供應給所述電分配網絡(70)的電壓。
9.如權利要求1所述的飛行器，其中，至少一個控制電路(50)構造為用于控制由可逆的至少一個電力變換器(40,4 供應給所述電分配網絡(70)的電流，由此，所述至少一個旋轉電機(30)用作電流源。
10.如權利要求1所述的飛行器，包括設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絡(70)，所述至少一個控制電路(50)構造為用于控制由所述DC/DC類型的電能聯接裝置 (42)供應給所述可逆的第二變換器0 的電壓。
11.如權利要求1所述的飛行器，包括連接至所述電分配網絡(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.如權利要求11所述的飛行器，其中，所述檢測單元(60)構造為用于檢測進入和離開所述至少一個能量存儲模塊的電流的量。
13.如權利要求1所述的飛行器，其中，所述電分配網絡(70)運送交流電能或直流電能。
14.如權利要求1所述的飛行器，其中，可逆的所述至少一個旋轉電機(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電機模式操作。
15.如權利要求1所述的飛行器，其中，所述用于冷卻的系統05)是熱交換器。
全文摘要
本發明涉及一種飛行器，其包括可逆的旋轉電機，連接至所述電機、用于使空氣流運動的輪，構造為將空氣供應給所述輪的第一通風管道，電分配網絡，連接至所述電機和所述網絡的可逆電力變換器，以及控制電路，該控制電路構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絡取得供應電流以供應所述電機和驅動所述輪；以及在所述電機的交流發電機操作模式下為所述網絡提供由被所述輪驅動的所述電機產生的供應電力，在該交流發電機操作模式下空氣流在所述第一通風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 優先權日2010年12月14日
發明者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