双转子电机
优先权信息
本申请要求2019年1月31日提交的美国临时专利申请序列号62/799,433的优先权，其通过引用并入本文。
技术领域
本发明主要涉及一种反向旋转电机及其操作方法。
背景技术
电机，更具体地，电动机，通常包括转子和定子。在操作期间，电能可以被传递到电机的定子的一个或多个绕组，当该绕组被通电时，该绕组驱动电机的转子上的一个或多个磁体，将接收到的电能转换为机械输出。
某些运载器包括反向旋转的旋转部件。例如，至少某些直升机包括用于为直升机产生竖直升力的反向旋转的主升力转子。传统上，这些反向旋转的主升力转子由涡轮轴发动机通过机械传动系统驱动。
本公开的发明人已经发现，包含一个或多个电机以驱动直升机的反向旋转的主升力转子，或者将一个或多个电机集成在用于例如运载器的驱动系统的反向旋转的旋转部件中可能是有益的。用于将一个或多个电机集成在这种反向旋转的部件中的一种选择是包括两个单独的电机，每个电机都包括联接到相应的一个反向旋转的部件的转子。然而，本公开的发明人还发现，这可能导致一个或多个电机的重量增加，并且还可能无法为期望旋转速度的一个或多个电机提供期望效率。
因此，本公开的发明人已经发现，将一个或多个电机的改进地集成在例如运载器，运载器的发动机等的驱动系统的反向旋转的部件中将是有用的。
发明内容
本发明的方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或者可以从说明书中显而易见，或者可以通过实施本发明来获知。
在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种用于具有第一DS转子和第二DS转子的驱动系统的电机。该电机限定轴线并且包括：第一EM转子，该第一EM转子能够绕着轴线在第一周向方向上旋转，并包括多个磁体，该第一EM转子被配置用于机械联接到第一DS转子；以及第二EM转子，其能够绕着轴线在第二周向方向上旋转，并且包括多个绕组，第二EM转子被配置用于机械联接到第二DS转子，并且第一EM转子的多个磁体与第二EM转子的多个绕组可操作地接合。
在某些示例性实施例中，多个磁体和多个绕组沿着电机的轴线对齐。
在某些示例性实施例中，电机进一步限定径向方向，并且其中第一EM转子的多个磁体沿着径向方向位于第二EM转子的多个绕组的内侧。
在某些示例性实施例中，电机进一步限定径向方向，并且其中电机还包括壳体，该壳体沿着径向方向位于第一EM转子和第二EM转子的外侧并且至少部分地围绕第一EM转子和第二EM转子。
例如，在某些示例性实施例中，电机进一步包括位于壳体和第二EM转子之间的轴承组件，用于支撑第二EM转子相对于壳体在第二周向方向上的旋转。
例如，在某些示例性实施例中，第二EM转子包括用于在电机运行期间在第二EM转子和壳体之间产生气流的多个气流特征。
在某些示例性实施例中，电机进一步包括电气总线；以及滑环，其将第二EM转子的多个绕组电联接到电气总线。
在某些示例性实施例中，电机进一步包括第一差动轴承，其位于第一EM转子和第二EM转子之间沿着轴线的第一位置处；以及第二差动轴承，其位于第一EM转子和第二EM转子之间沿着轴线的第二位置处，其中，第一位置和第二位置位于多个磁体和多个绕组的彼此相对的相对侧。
在某些示例性实施例中，驱动系统是用于运载器的运载器驱动系统，其中运载器是直升机，其中第一DS转子是直升机的第一主转子，其中第二DS转子是直升机的第二主转子，并且其中电机被配置为电动机，用于基本上完全驱动直升机的第一和第二主转子。
在某些示例性实施例中，电机进一步包括联接到第一EM转子或第二EM转子的热管理特征。
在某些示例性实施例中，电机进一步包括冷却油系统，该冷却油系统包括用于向第二EM转子提供冷却油流的固定到旋转的接合部。
在某些示例性实施例中，电机进一步包括电机，该电机配置为在第一周向方向上驱动第一DS转子并且在第二周向方向上驱动第二DS转子的电动机。
在某些示例性实施例中，第一周向方向与第二周向方向相反。
在某些示例性实施例中，第一周向方向与第二周向方向相同。
在本公开的一个示例性方面中，提供了一种操作用于具有第一DS转子和第二DS转子的驱动系统的电机的方法。该方法包括在第一周向方向上旋转电机的第一EM转子，第一EM转子联接到第一DS转子并且包括多个磁体；在第二周向方向上旋转电机的第二EM转子，第二EM转子联接到第二DS转子并包括多个绕组；以及由于在第一周向方向上旋转第一EM转子和在第二周向方向上旋转第二EM转子，将电能传递到电机或从电机传递电能。
在某些示例性方面，在第一周向方向上旋转第一EM转子包括利用第一EM转子在第一周向方向上驱动第一DS转子，并且其中在第二周向方向上旋转第二EM转子包括利用第二EM转子在第二周向方向上驱动第二DS转子。
在某些示例性方面，在第一周向方向上旋转第一EM转子包括利用第一DS转子在第一周向方向上驱动第一EM转子，并且其中在第二周向方向上旋转第二EM转子包括利用第二DS转子在第二周向方向上驱动第二EM转子。
在某些示例性方面，在第一周向方向上旋转第一EM转子包括利用第一EM转子在第一周向方向上驱动第一DS转子，并且其中在第二周向方向上旋转第二EM转子包括利用第二DS转子在第二周向方向上驱动第二EM转子。
在某些示例性方面，在第一周向方向上旋转第一EM转子包括利用第一DS转子在第一周向方向上驱动第一EM转子，并且其中在第二周向方向上旋转第二EM转子包括利用第二EM转子在第二周向方向上驱动第二DS转子。
在某些示例性方面，该方法进一步包括接收指示包含驱动系统的运载器的可操作性参数的数据；以及响应于所接收的数据来控制运载器的部件，以改变第一EM转子相对于第二EM转子的旋转速度。
参考以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其它特征，方面和优点将变得更好理解。结合在本说明书中并构成本说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
附图说明
在说明书中阐述了本发明的完整且能够实现的公开内容，包括其针对本领域普通技术人员的最佳模式，参考附图，其中：
图1是根据本公开的一个实施例的飞行器的横截面示意图；
图2是根据本公开的示例性实施例的驱动系统的示意图。
图3是可结合到本公开的示例性实施例的驱动系统中的电机的一部分的特写示意图。
图4是可结合到本公开的另一示例性实施例的驱动系统中的电机的一部分的特写示意图。
图5是根据本公开的示例性实施例的发动机的示意图。
图6是包括根据本公开的示例性实施例的电机的发动机的涡轮的示意图。
图7是包括根据本公开的另一示例性实施例的电机的发动机的涡轮的示意图。
图8是根据本公开的示例性方面的用于操作电机的方法的流程图。
图9是根据本公开的另一示例性方面的用于操作电机的方法的流程图。
图10是根据本公开的又一示例性方面的用于操作电机的方法的流程图。
图11是根据本公开的又一示例性方面的用于操作电机的方法的流程图。
在本说明书和附图中重复使用附图标记旨在表示本发明的相同或类似的特征或元件。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。具体实施方式使用数字和字母来表示附图中的特征。在附图和描述中相同或相似的标号被用于指代本发明的相同或相似的部分。
词语“示例性”在本文中用于表示“用作例子，实例或说明”。本文描述为“示例性的”的任何实施方式不必被解释为比其它实施方式优选或有利。
如本文所用，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。
除非本文另有说明，术语“联接”，“固定”，“附接到”等是既指直接联接，固定或附接到，也指通过一个或多个中间部件或特征间接联接，固定或附接。
单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数引用，除非上下文另有明确规定。
在整个说明书和权利要求书中使用的，近似语言用于修改可能允许变化的任何定量表示，而不会导致与其相关的基本功能发生变化。因此，由一个或多个术语修饰的值，例如“约”、“近似”和“基本”，不限于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量值的仪器的精度，或用于配置或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指在百分之10的范围内。
在整个说明书和权利要求书中，范围限制是组合和互换的，除非上下文或语言另有说明，否则这些范围将被标识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。
图1提供了根据本公开的示例性飞行器10的立体图。飞行器10定义了包括三个正交坐标轴的正交坐标系。更具体地，三个正交坐标轴包括横轴L，水平轴(未示出)和竖直轴V。在操作中，飞行器10可以沿着或围绕横轴L，水平轴和竖直轴V中的至少一个移动。
飞行器10包括机身12，具有主转子组件20的驱动系统和尾转子组件30。驱动系统的主转子组件20包括主转子毂22，具有第一多个主转子叶片26的第一转子组件24，以及具有第二多个主转子叶片30的第二转子组件28。从下面的描述中可以理解，主转子毂22可以包括根据本公开的示例性实施例的电机，该电机用于例如在相反的周向方向上基本完全地驱动第一多个转子叶片26和第二多个转子叶片30。
仍然参考图1，尾转子区段32包括尾转子毂34和多个尾转子叶片36。每个尾转子叶片36从尾转子毂34向外延伸。特别地，主转子叶片26，30的旋转可以为飞行器10产生升力，而尾转子叶片36的旋转可以产生推力并抵消由主转子叶片26，30施加在机身12上的扭矩。
应当理解，尽管已经示出和描述了特定的直升机，但是可以提供其它配置和/或飞行器，并且进一步地，如将在下面更详细地描述的，本公开的方面可以被结合到其它航空运载器，陆基运载器，水上运载器，固定机器(例如，发电涡轮)等中。
现在参考图2，提供了根据本公开的示例性实施例的运载器的驱动系统50的某些示例性方面的示意图。在至少某些示例性实施例中，图2中示意性示出的驱动系统50可以结合到上面参照图1描述的直升机/飞行器10中。例如，如示意性示出的，驱动系统50包括第一DS转子52和第二DS转子54。在某些实施例中，第一DS转子52可以是飞行器10的第一转子组件24，第二DS转子54可以是飞行器10的第二转子组件28。然而，如下面将要解释的，在其它实施例中，第一DS转子52和第二DS转子54可以结合到任何其它合适的驱动系统50中。
可以理解，运载器驱动系统50通常包括电机56。电机56限定了沿其纵向延伸的轴线58，从轴线58向外延伸的径向方向R和围绕轴线58延伸的周向方向(在本文中通常表示为“C”，图2中表示为方向“C1”和“C2”)。如将在下面更详细地解释的，驱动系统50进一步包括电气总线60，经由电气总线60联接到电机56的电源62，以及控制器64。
特别参考电机56，电机56通常包括第一EM转子66，其可围绕轴线58在第一周向方向C1上旋转，并包括多个磁体68。电机56还包括第二EM转子70，其可绕轴线58在第二周向方向C2上旋转，并包括多个绕组72。第一EM转子66的多个磁体68可操作地与第二EM转子70的多个绕组72接合，以便于将电能转换为机械能，反之亦然。更具体地，应当理解，第一EM转子66的多个磁体68和第二EM转子70的多个绕组72沿着电机56的轴线58对齐(例如，重叠)，并且一起在它们之间限定了气隙(未标出)。
可以理解的是，第一EM转子66的多个磁体68和第二EM转子70的多个绕组72可以具有任何合适的结构，以便于电机56的操作。例如，多个磁体68和多个绕组72可以被配置成使得电机56是同步电机，异步电机，感应电机，交流电机，直流电机等。
更具体地，对于所示的实施例，多个磁体68是多个永磁体。此外，应当理解，第一EM转子66的多个磁体68沿着电机56的径向方向R位于第二EM转子70的多个绕组72的内侧。以这种方式，电机56可以被称为内永磁体电机。然而，值得注意的是，在其它实施例中，该布置可以颠倒，使得第一EM转子66的多个磁体68可以位于第二EM转子70的多个绕组72的外侧，使得电机56可以被称为外永磁体电机56(参见例如下面的图6)。
此外，对于所示的实施例，第一EM转子66通过差动轴承组件由第二EM转子70可旋转地支撑。差动轴承组件包括位于第一EM转子66和第二EM转子70之间沿轴线58的第一位置的第一差动轴承74，以及位于第一EM转子66和第二EM转子70之间沿轴线58的第二位置的第二差动轴承76。第一位置和第二位置沿轴线58位于多个磁体68和多个绕组72的彼此相对的相对侧。第一差动轴承74或第二差动轴承76中的一个配置为滚珠轴承，而第一差动轴承74或第二差动轴承76中的另一个配置为滚柱轴承。更具体地说，对于所示的实施例，第一差动轴承74是滚珠轴承，而第二差动轴承76是滚柱轴承。
示例性电机56进一步包括壳体78，其沿着径向方向R位于第一EM转子66和第二EM转子70的外侧，并且至少部分地围绕第一EM转子66和第二EM转子70。对于所示的实施例，壳体78通过位于壳体78和第二EM转子70之间的壳体轴承组件支撑第二EM转子70的旋转。以这种方式，壳体轴承组件可以支撑第二EM转子70在第二周向方向C2上的旋转。对于所示的实施例，壳体78轴承组件包括第一壳体轴承80和第二壳体轴承82。沿轴线58，第一壳体轴承80位于第二EM转子70的多个绕组72的一侧，而第二壳体轴承82位于第二EM转子70的绕组72的相对侧。此外，对于所示的实施例，第一壳体轴承80或第二壳体轴承82中的一个配置为滚珠轴承，而第一壳体轴承80或第二壳体轴承82中的另一个配置为滚柱轴承。更具体地，对于所示的实施例，第一壳体轴承80是滚珠轴承，而第二壳体轴承82是滚柱轴承。
仍然参考图2，如上所述，驱动系统50包括电气总线60和经由电气总线60连接到多个绕组72的电源62。更具体地，对于所示的实施例，电机56还包括滑环84。滑环84将电机56的第二EM转子70的多个绕组72电连接到电气总线60，因此将第二EM转子70的多个绕组72也连接到电源62。以这种方式，滑环84可便于电气总线60和电机56之间的固定到旋转的电连接。然而，在其它实施例中，可以进行任何其它合适的固定到旋转的电连接。
还应当理解，对于所示的实施例，电机56被配置为驱动第一DS转子52和第二DS转子54的电动机。更具体地，第一EM转子66沿着轴线58在第一端86和第二端88之间延伸，并且被配置成用于在第二端88处机械联接到运载器驱动系统50的第一DS转子52。类似地，对于所示的实施例，第二EM转子70沿着轴线58在第一端90和第二端92之间延伸，并且被配置成用于在第二端92处机械联接到运载器驱动系统50的第二DS转子54。
此外，在驱动系统50的操作期间，电源62可配置成向电机56提供电能。电源62可以是一个或多个能量存储单元，例如一个或多个电池或电池组。此外，或者可替代地，电源62可以包括内燃机，该内燃机驱动发电机以产生电能，从而经由电气总线60向电机56提供电能。更具体地说，可以经由电气总线60和滑环84向电机56的第二EM转子70的多个绕组72提供电能。提供给多个绕组72的电能可以借助于在第一EM转子66和第二EM转子70之间产生的差动扭矩在第一周向方向C1上驱动第一EM转子66。此外，假定第二EM转子70可旋转地联接到第一EM转子66和壳体78，则在第二EM转子70的多个绕组72和第一EM转子66的多个磁体68之间产生的差动扭矩可以进一步在第二周向方向C2上驱动第二EM转子70。以这种方式，可以理解，对于所示的实施例，第一周向方向C1与第二周向方向C2相反。以这种方式，还可以理解，电机56可以配置成通过第一EM转子66的旋转在第一周向方向C1上驱动第一DS转子52，并且还可以配置成通过第二EM转子70的旋转在第二周向方向C2上驱动第二DS转子54。值得注意的是，对于所示的实施例，电机56被配置成基本上完全驱动第一DS转子52和第二DS转子54。
仍然参考图2，可以理解，驱动系统50具有一个或多个控制元件，一个或多个传感器等，它们可以可操作地联接到控制器64。具体地说，对于所示的实施例，可以理解，第一DS转子52包括联接到其上的多个第一转子叶片94，并且运载器驱动系统50包括第一螺距改变机构96，该第一螺距改变机构96可操作地联接到多个第一转子叶片94，用于改变多个第一转子叶片94的螺距。类似地，对于所示的实施例，第二DS转子54包括联接到其上的多个第二转子叶片98，并且运载器驱动系统50包括第二螺距改变机构100，该第二螺距改变机构100可操作地联接到多个第二转子叶片98，用于改变多个第二转子叶片98的螺距。此外，对于所示的实施例，运载器驱动系统50包括用于感测第一EM转子66的操作参数的第一传感器102，以及用于感测第二EM转子70的操作参数的第二传感器104。例如，第一传感器102可以被配置用于感测第一EM转子66的旋转速度，并且第二传感器104可以被配置用于感测第二EM转子70的旋转速度。尽管未示出，但是运载器驱动系统50还可以包括用于感测例如电机56的一个或多个部件的温度，运载器驱动系统50的一个或多个操作条件(例如多个第一转子叶片94的螺距，多个第二转子叶片98的螺距，或两者)等的附加传感器。如虚线所示，第一螺距改变机构96，第二螺距改变机构100，第一传感器102和第二传感器104中的每一个通过无线通信网络106可操作地耦接到控制器64。
以这种方式，可以理解，控制器64可以被配置为接收指示驱动系统50的操作条件的数据，并且可以基于这样接收的数据做出控制决定。例如，控制器64可以接收关于第一EM转子66，第二EM转子70或两者的旋转速度的数据，并且可以响应于这样的数据改变多个第一转子叶片94或多个第二转子叶片98中的一个或两个的螺距。应当理解，多个第一转子叶片94和/或多个第二转子叶片98的螺距可以影响第一EM转子66，第二EM转子70或两者上的负载，因此影响第一EM转子66相对于第二EM转子70的旋转速度。
简言之，将了解，控制器64通常包括一个或一个以上处理器64A和一个或一个以上存储器设备64B。一个或多个处理器64A可以包括任何合适的处理设备，例如微处理器，微控制器，集成电路，逻辑设备和/或其它合适的处理设备。一个或多个存储器设备64B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/或其它存储设备。
一个或多个存储器设备64B可储存可由一个或多个处理器64A存取的信息，包括可由一个或多个处理器64A执行的计算机可读指令64C。指令64C可以是当由一个或多个处理器64A执行时使一个或多个处理器64A执行操作的任何指令集。在一些实施例中，指令64C可由一个或多个处理器64A执行以致使一个或多个处理器64A执行操作，例如控制器64所配置的任何操作和功能，本文中参考例如方法300描述的操作，和/或一个或多个控制器64的任何其它操作或功能。指令64C可以是用任何合适的编程语言编写的软件，或者可以用硬件实施。另外和/或可替换地，指令64C可以在处理器64A上的逻辑和/或虚拟分离的线程中执行。存储器设备64B可进一步储存可由处理器64A存取的数据64D。
控制器64还可以包括网络接口64E，用于例如与驱动系统50的其它组件(例如，经由有线和/或无线通信网络，诸如网络106)，包括驱动系统50的运载器等进行通信。网络接口64E可以包括用于与一个或多个网络连接的任何合适的部件，包括例如发射机，接收机，端口，控制器，天线和/或其它合适的部件。例如，在所示的实施例中，网络接口64E可通过无线通信网络106与部件一起操作。
这里讨论的技术参考基于计算机的系统和由基于计算机的系统采取的动作以及向基于计算机的系统发送和从基于计算机的系统发送的信息。本领域的普通技术人员将认识到，基于计算机的系统的固有灵活性允许在部件之间进行多种可能的配置，组合以及任务和功能的划分。例如，这里讨论的处理可以使用单个控制器或多个组合工作的控制器来实施。数据库，存储器，指令和应用可以在单个系统上实现，或者分布在多个系统上。分布式部件可以顺序地或并行地操作。
现在参考图3，提供了根据本公开的示例性实施例的电机56的第一EM转子66和第二EM转子70的特写视图，应当理解，电机56可以包括一个或多个热管理特征。在某些示例性实施例中，图3的电机56可以以与图2的示例性电机56相同或基本相同的方式配置。
更具体地，对于所示的实施例，第二EM转子70包括用于在电机56的操作期间在第二EM转子70和壳体78之间产生气流108的多个气流特征。例如，气流特征可以是定位在第二EM转子70的径向外侧上的一个或多个叶片110，其被配置成借助于第二EM转子70在第二周向方向C2上的旋转而在第二EM转子70和壳体78之间产生气流108。此外，如图所示，壳体78包括第一开口112和第二开口114。壳体78的第一开口112和第二开口114沿着电机56的轴线58间隔开。以这种方式，第一开口112可以允许环境空气(即气流108)流入限定在第二EM转子70和壳体78之间的空腔116中，并且第二开口114可以允许已经从第二EM转子70接受热量的气流108排出到环境或其它地方。
此外，第一EM转子66，第二EM转子70或两者可包括一个或多个热管理特征。更具体地，第一EM转子66包括在第一EM转子66的径向内侧上的第一热管理特征120，并且第二EM转子70包括在第二EM转子70的径向外侧上的第二热管理特征122。第一热管理特征120可以是大体沿着电机56的轴线58延伸的多个翼片，并且类似地，第二热管理特征122也可以是大体沿着电机56的轴线58延伸的多个翼片。然而，值得注意的是，在其它实施例中，一个或多个翼片可以替代地大体沿周向方向C延伸，并且进一步地，在其它实施例中，可以包括任何其它合适的热管理特征。
例如，现在简要参照图4，提供了根据本公开的另一示例性实施例的电机56的第一EM转子66和第二EM转子70的特写视图，应当理解，电机56可以另外地或可选地包括冷却油系统124，以将电机56保持在期望的热操作范围内。
冷却油系统124通常包括联接到电机56的固定结构的供应管线126。冷却油系统124进一步包括固定到旋转的接合部128，用于从供应管线126提供冷却油流到电机56，更具体地，提供冷却油流到电机56的第二EM转子70。固定到旋转的接合部128可包括例如导向轮叶或其它结构，用于在第二EM转子70的旋转方向上转动冷却油流。此外，第二EM转子70包括冷却油管道130，该冷却油管道130从固定到旋转的接合部128延伸，用于围绕多个绕组72提供冷却油流。在第二EM转子70围绕多个绕组72的情况下设置盖132，以限定围绕多个绕组72的贮槽。此外，第二EM转子70限定开口134，以允许冷却油从其中流过并流入限定在第二EM转子70和壳体78之间的空腔116。冷却油系统124还包括收集器136，用于从壳体78中的第二EM转子70之间的空腔116收集冷却油，该冷却油可被收集，处理(例如冷却)并返回到冷却油供应管线126。
然而，应当理解，在其它实施例中，可以提供任何其它合适的冷却油系统124或布置，并且在其它实施例中，任何其它合适的热管理系统可以与电机56一起使用。
此外，应当理解，尽管上面参照图2到4描述的示例性的电机可以被结合到作为电动机的直升机的驱动系统50中作为电动机，但是在本公开的其它实施例中，示例性电机56可以被结合到任何其它合适的驱动系统50中。例如，在其它实施例中，电机56可以被结合到任何其它航空运载器(例如飞机)的驱动系统中，或者可以被结合到陆基运载器，水上运载器，发动机(例如燃气轮机发动机)，固定机器等的驱动系统中。
简要地参考图5，提供了发动机的示意图，该发动机可以在其驱动系统中包括根据本公开的示例性实施例的电机。对于图1的实施例，发动机通常配置成涡轮风扇发动机200。更具体地，涡轮风扇发动机200通常包括压缩机区段202，涡轮区段204和位于压缩机区段202下游和涡轮区段204上游的燃烧区段206。在操作过程中，气流可以被提供到压缩机区段202的入口208，其中这样的气流通过一个或多个压缩机被压缩，每个压缩机可以包括一级或多级压缩机转子叶片。如下面将更详细讨论的，来自压缩机区段202的压缩空气然后可以被提供给燃烧区段206，其中压缩空气可以与燃料混合并被引燃以产生燃烧产物。燃烧产物然后可以流向涡轮区段204，其中一个或多个涡轮可以从燃烧产物中提取动能/旋转能量。如同压缩机区段202内的压缩机一样，涡轮区段204内的每个涡轮可以包括一级或多级涡轮转子叶片。燃烧产物然后可以从涡轮区段204流过例如排气喷嘴(未示出)，以产生用于涡轮风扇发动机200的推力。
可以理解，由燃烧产物产生的涡轮区段204内的涡轮的旋转通过一个或多个轴或线轴210传递，以驱动压缩机区段202内的压缩机。另外，对于所示的实施例，涡轮风扇发动机200包括位于前端的风扇区段212。风扇区段212包括也由涡轮区段204驱动的风扇214。更具体地，对于所示的实施例，一个或多个轴或线轴210机械地联接到风扇区段212的风扇214，用于驱动风扇区段212的风扇214。
此外，如上所述，涡轮风扇发动机200可以包括其驱动系统(例如，提供动力/驱动涡轮风扇发动机200的一个或多个部件的系统)中的电机。例如，如图所示，涡轮风扇发动机200可以包括电机56，该电机56联接到涡轮区段204内的一个或多个线轴210，连接到压缩机区段202内的一个或多个线轴210，位于风扇区段212内用于驱动风扇214，或者位于任何其它合适的位置。值得注意的是，尽管在所示的实施例中被描述为联接到一个或多个线轴210，但是在其它实施例中，电机56可以具有任何其它合适的结构(例如，作为末端电动机/发电机，偏置电动机/发电机等)。).
还应当理解，图5中示意性示出的涡轮风扇发动机200仅通过示例的方式提供。在某些示例性实施例中，涡轮风扇发动机200可以包括压缩机区段202内的任何适当数量的压缩机，涡轮区段204内的任何适当数量的涡轮，并且还可以包括适于机械联接压缩机，涡轮和/或风扇(例如风扇214)的任何数量的轴或线轴210。类似地，在其它示例性实施例中，涡轮风扇发动机200可以包括任何合适的风扇区段212，其风扇214由涡轮区段204以任何合适的方式驱动。例如，在某些实施例中，风扇214可以直接联接到涡轮区段204内的涡轮，或者可替代地，可以由涡轮区段204内的涡轮横跨减速齿轮箱驱动。另外，风扇214可以是可变螺距风扇，固定螺距风扇，管道风扇(即，涡轮风扇发动机200可以包括围绕风扇区段212的外部机舱)，非管道风扇，或者可以具有任何其它合适的配置。
现在参考图6，示出了涡轮216的特写示意图，该涡轮216可以结合到图5的示例性发动机的涡轮区段204中。对于所示的示例性实施例，涡轮216限定沿轴向方向A延伸的中心轴线215，并且包括沿轴向方向A间隔开的多个涡轮转子叶片。更具体地，对于所示的示例性实施例，涡轮216包括第一多个涡轮转子叶片218和第二多个涡轮转子叶片220。
首先参考第一多个涡轮转子叶片218，第一多个涡轮转子叶片218中的每一个通常沿着径向方向R2在径向内端222和径向外端224之间延伸，并且在它们各自的径向外端224处通过外鼓226相互联接。类似地，第二多个涡轮转子叶片220中的每一个也大体沿径向方向R2在径向内端228和径向外端230之间延伸，并且在它们各自的径向内端228处通过内鼓232相互联接。值得注意的是，内鼓232被示意性地示出，并且在某些实施例中，内鼓232可以包括一个或多个转子盘或其它合适的结构。
仍然参考图6所示的实施例，第一多个涡轮转子叶片218和第二多个涡轮转子叶片220沿着轴向方向A交替地间隔开。如这里所使用的，术语“沿着轴向方向A交替地间隔开”指的是第二多个涡轮转子叶片220包括至少一个涡轮转子叶片，该至少一个涡轮转子叶片沿着轴向方向A设置在第一多个涡轮转子叶片218中的两个轴向间隔开的涡轮转子叶片之间。
此外，对于所示的实施例，涡轮还包括齿轮箱234和线轴236(其可以是上面参照图5描述的线轴210中的一个)，其中第一多个涡轮转子叶片218和第二多个涡轮转子叶片220通过齿轮箱234可彼此旋转。在至少某些示例性实施例中，线轴236可配置成用于驱动上面参照图5描述的风扇214的低压线轴。
更具体地，示例性涡轮部分还包括涡轮中心框架238和涡轮后框架240，并且涡轮区段206包括第一支撑构件242和第二支撑构件244。第一支撑构件242将第一多个涡轮转子叶片218连接到齿轮箱234。以这种方式，第一多个涡轮机转子叶片218通过支撑构件242和齿轮箱234联接到线轴236。另外，第二支撑构件244类似地将第二多个涡轮转子叶片220联接到线轴236和齿轮箱234(通过线轴236)。
简言之，应当理解，所示的示例性齿轮箱234通常包括联接到第一多个涡轮转子叶片218(通过支撑构件242)的第一齿轮，联接到第二多个涡轮转子叶片220(通过线轴236)的第二齿轮，以及联接到涡轮后框架240的第三齿轮。更具体地，对于所示的实施例，齿轮箱234被配置为行星齿轮箱。以这种方式，可以理解，对于所示的实施例，第一多个涡轮转子叶片218被配置成在与第二多个涡轮转子叶片220相反的方向上旋转。例如，第一多个涡轮转子叶片218可配置成在第一周向方向C1上旋转，而第二多个涡轮转子叶片220可配置成在与第一周向方向C1相反的第二周向方向C2上旋转。然而，应当理解，尽管本文提供的结构因此使得涡轮216能够“反向旋转”，但是在其它实施例中，涡轮216可以替代地被配置为“同向旋转”，其中第一多个涡轮转子叶片218和第二多个涡轮转子叶片220每个都在相同的周向方向C旋转。
所示的示例性发动机进一步包括根据本公开的示例性实施例的电机56。电机56限定与所示发动机200的轴线215对齐的轴线58。此外，电机56通常包括第一EM转子66和第二EM转子70，第一EM转子66可围绕轴线58在第一周向方向C1上旋转，并包括多个磁体68，第二EM转子70可围绕轴线58在第二周向方向C2上旋转，并包括与多个磁体68可操作地接合的多个绕组72。第一EM转子66被配置成用于机械联接到发动机200的第一驱动系统转子/旋转部件，并且更具体地，第一EM转子66被机械联接到第一支撑构件242和第一多个转子叶片218。类似地，第二EM转子70配置成用于机械联接到发动机200的第二驱动系统转子/旋转部件，并且更具体地，机械联接到线轴236和第二多个转子叶片220。尽管未示出，但是应当理解，电机56可以联接到电气总线，用于向和/或从电机56传递电能。
在某些实施例中，电机56可以作为电动机运行，从而向第二EM转子70的多个绕组72提供电能，这可以在第一EM转子66和第二EM转子70之间产生差动扭矩，从而为线轴236产生额外的机械能。然而，可选地，电机56可以作为发电机运行，使得机械能从线轴236和支撑构件242中提取，并通过电机56转换为电能。
然而，应当理解，在其它示例性实施例中，电机56可以以任何其它合适的方式操作。例如，现在简要参照图7，示出了根据本公开的另一示例性实施例的发动机200的涡轮区段的涡轮206。图7所示的示例性涡轮206可以以与图6的示例性涡轮206基本相同的方式配置。然而，对于图7的实施例，支撑构件242不通过齿轮箱(例如齿轮箱234)联接到线轴236。相反，对于图7的实施例，电机56可以作为线轴236和支撑构件242之间的唯一扭矩传递设备运行。
以这种方式，可以理解，电机56可以影响支撑构件242和线轴236之间的差动旋转速度。
例如，电机56可以作为发电机运行，该发电机使用第一EM转子66(联接到支撑构件242)和第二EM转子70(联接到线轴236)作为机械能输入，将所接收的这种机械能转换为电能。电机56的第一EM转子66和第二EM转子70之间的机械能的提取可以降低支撑构件242和线轴236之间的差动旋转速度，从而降低第一多个涡轮转子叶片218和第二多个涡轮转子叶片220之间的差动旋转速度。或者，电机56可用作发电机，其中第一EM转子66或第二EM转子70中的一个用作机械能输入，而第一EM转子66或第二EM转子70中的另一个接收机械能作为输出。以这种方式，电机56在将一些机械能输入转换为电能的同时，可以借助于电机56提取的能量将一些机械能输入从一个转子传递到另一个转子。
或者，在其它实施例中，电机56可以作为电动机运行，接收电能并将这种电能转换为机械能输出。当电机在第一和第二EM转子66,70上施加差动扭矩时，这种机械能输出可以在电机56的第一EM转子66和第二EM转子70之间共享。然而，可选地，电机56可以被配置成从第一EM转子66或第二EM转子70中的一个接收机械能，并且可以将这样接收到的机械能(连同转换成机械能的一些电能)传递到第一EM转子66或第二EM转子70中的另一个。例如，在某些实施例中，第一多个涡轮机转子叶片218可用作机械能输入，使得来自第一多个涡轮转子叶片218的机械能输入(经由支撑构件242)与由电机56产生的差动扭矩相结合并提供给线轴236。这可便于线轴236驱动例如风扇，低压压缩机等。
因此，从这里的讨论中可以理解，电机56通常可以在以下模式之间操作：(1)标准电动机模式(其中，向电机56提供电能，并且这种电能被转换为第一EM转子66和第二EM转子6670之间分流的机械功)；(2)标准发电机方法(其中通过第一和第二EM转子66、70提供的机械能被转换成电能)；(3)混合电动机模式(其中通过第一EM转子66或第二EM转子70中的一个提供机械能，并且该机械能与由电机56将电能转换为机械能所产生的差动机械扭矩相结合，并且将所结合的机械能提供给第一EM转子66或第二EM转子70中的另一个)；以及(4)混合发电机模式(其中通过第一EM转子66或第二EM转子70中的一个提供机械能，这种机械能的一部分由电机56转换成电能，并且剩余的机械能被传递到第一EM转子66或第二EM转子70中的另一个)。在这些操作模式中的每一个中，第一转子66和第二转子70可以在相同的周向方向(以不同的速度)上旋转，或者可以在相反的周向方向上旋转。
值得注意的是，在后一种情况下，可以理解的是，两个转子66,70之间的差动旋转速度将会大于任一个转子66,70单独的绝对旋转速度，这可能导致电机56整体上更有效。例如，当在上述直升机实施例中实施时，可能需要主转子部件52,54中的每一个以介于约100转/分钟(“RPM”)和约550RPM之间的绝对旋转速度旋转。这样，电机56的两个转子66,70之间的差动旋转速度可以在大约200RPM和1,100RPM之间，潜在地导致电机56更有效。
现在参考图8到11，提供了根据本公开的操作电机的方法300的各种示例性方面。在某些示例性方面，方法300可用于操作用于具有第一DS转子和第二DS转子的驱动系统的电机。电机和/或驱动系统可以根据一个或多个以上参照图1到7描述的示例性电机和驱动系统来配置。
对于所示的示例性方面，方法300包括在(302)处在第一周向方向上旋转电机的第一EM转子，第一EM转子联接到第一DS转子并包括多个磁体。另外，方法300包括在(304)处在第二周向方向上旋转电机的第二EM转子，第二EM转子联接到第二DS转子并包括多个绕组。此外，方法300包括在(306)处，由于第一EM转子在第一周向方向上旋转和第二EM转子在第二周向方向上旋转而将电能传递到电机或从电机传递电能。
特别参考图8所示的方法300的示例性方面，电机作为纯电动机运行。例如，利用这样的示例性方面，在(302)处在第一周向方向上旋转第一EM转子包括在(308)处利用第一EM转子在第一周向方向上驱动第一DS转子，并且在(304)处在第二周向方向上旋转第二EM转子包括在(310)处利用第二EM转子在第二周向方向上驱动第二DS转子。此外，利用这种示例性方面，在(306)处将电能传递到电机或从电机传递电能包括在(312)处从电源向电机传递电能，并利用电机将所传递的电能转换为机械能。
然而，在其它示例性方面，电机可以改为作为纯粹的发电机运行。例如，特别参考图9所示的方法300的示例性方面，在(302)处在第一周向方向上旋转第一EM转子包括在(314)处利用第一DS转子在第一周向方向上驱动第一EM转子，并且在(304)处在第二周向方向上旋转第二EM转子包括在(316)处利用第二DS转子在第二周向方向上驱动第二EM转子。利用这种示例性方面，在(306)处将电能传递到电机或从电机传递电能包括在(318)处利用电机将机械能转换为电能，并将转换后的电能从电机传递到电气总线。
然而，在本公开的其它示例性方面中，电机可以替代地作为混合发电机，混合电动机或两者来操作。例如，特别参考图10所示的方法300的示例性方面，在(302)处在第一周向方向上旋转第一EM转子包括在(320)处利用第一EM转子在第一周向方向上驱动第一DS转子，并且在(304)处在第二周向方向上旋转第二EM转子包括在(322)处利用第二DS转子在第二周向方向上驱动第二EM转子。或者，特别参考图11所示的方法300的示例性方面，在(302)处在第一周向方向上旋转第一EM转子包括在(324)处利用第一DS转子在第一周向方向上驱动第一EM转子，并且在(304)处在第二周向方向上旋转第二EM转子包括在(326)处利用第二EM转子在第二周向方向上驱动第二DS转子。
利用图10和11所示的方法300的每个示例性方面，在(306)处将电能传递到电机或从电机传递电能可以包括：将电能从电源传递到电机，并且在(312)处用电机将所传递的电能转换为机械能，在(318)处用电机将机械能转换为电能，并且将所转换的电能从电机传递到电气总线，或者这两者。
此外，特别参考图8，应当理解，在至少某些示例性方面，方法300可以接收表示包括电机的运载器的一个或多个可操作性参数的数据，并且可以基于所接收的数据做出一个或多个控制决定。
具体地，对于图8所示的示例性方面，方法300包括在(328)处接收指示运载器的可操作性参数的数据。运载器的可操作性参数可以包括，例如，第一DS转子的旋转速度，第一DS转子的多个转子叶片的螺距，第二DS转子的旋转速度，第二DS转子的多个转子叶片的螺距，第一EM转子的旋转速度，第二EM转子的旋转速度等。
如图8所示，方法300还包括在(330)处响应于在(328)处接收的数据控制运载器的部件，以改变第一EM转子相对于第二EM转子的旋转速度(并因此改变第一DS转子相对于第二DS转子的旋转速度)。在某些示例性方面，在(330)处控制运载器的部件可以包括改变第一DS转子的多个转子叶片的螺距，改变第二DS转子的多个转子叶片的螺距，改变(例如，增加或减少)提供给电机的电能的量，改变(例如，增加或减少)从电机提取的电能的量，或前述的两种或更多种的组合。以这种方式，方法300可以基于例如电机和/或包括电机的运载器的一个或多个可操作性参数来影响第一EM转子相对于第二EM转子的旋转速度。
本发明的其它方面由以下条项的主题提供：
一种用于具有第一DS转子和第二DS转子的驱动系统的电机，电机限定轴线并且包括：第一EM转子，其能够绕着轴线在第一周向方向上旋转并且包括多个磁体，第一EM转子被配置用于机械联接到第一DS转子；及第二EM转子，其能够绕着轴线在第二周向方向上旋转并且包括多个绕组，第二EM转子被配置用于机械联接到第二DS转子，并且第一EM转子的多个磁体与第二EM转子的多个绕组可操作地接合。
根据任何在前条项的电机，其中多个磁体和多个绕组沿着电机的轴线对齐。
根据任何在前条项的电机，其中电机进一步限定径向方向，并且其中第一EM转子的多个磁体沿着径向方向位于第二EM转子的多个绕组的内侧。
根据任何在前条项的电机，其中电机进一步限定径向方向，并且其中电机进一步包括：壳体，壳体沿着径向方向位于第一EM转子和第二EM转子的外侧，并且至少部分地围绕第一EM转子和第二EM转子。
根据任何在前条项的电机，进一步包括：轴承组件，轴承组件位于壳体和第二EM转子之间，用于支撑第二EM转子相对于壳体在第二周向方向上的旋转。
根据任何在前条项的电机，其中，第二EM转子包括多个气流特征，多个气流特征用于在电机运行期间在第二EM转子和壳体之间产生气流。
根据任何在前条项的电机，进一步包括：电气总线；及滑环，滑环将第二EM转子的多个绕组电联接到电气总线。
根据任何在前条项的电机，进一步包括：第一差动轴承，第一差动轴承位于第一EM转子和第二EM转子之间沿着轴线的第一位置处；及第二差动轴承，第二差动轴承位于第一EM转子和第二EM转子之间沿着轴线的第二位置处，其中第一位置和第二位置位于多个磁体和多个绕组的彼此相对的相对侧。
根据任何在前条项的电机，其中驱动系统是用于运载器的运载器驱动系统，其中运载器是直升机，其中第一DS转子是直升机的第一主转子，其中第二DS转子是直升机的第二主转子，并且其中电机被配置为电动机，用于基本上完全驱动直升机的第一主转子和第二主转子。
根据任何在前条项的电机，进一步包括：热管理特征，热管理特征联接到第一EM转子或第二EM转子。
根据任何在前条项的电机，进一步包括：冷却油系统，冷却油系统包括用于向第二EM转子提供冷却油流的固定到旋转的接合部。
根据任何在前条项的电机，其中电机是配置成在第一周向方向上驱动第一DS转子并且在第二周向方向上驱动第二DS转子的电动机。
根据任何在前条项的电机，其中第一周向方向与第二周向方向相反。
根据任何在前条项的电机，其中第一周向方向与第二周向方向相同。
一种操作用于具有第一DS转子和第二DS转子的驱动系统的电机的方法，方法包括：在第一周向方向上旋转电机的第一EM转子，第一EM转子联接到第一DS转子并包括多个磁体；在第二周向方向上旋转电机的第二EM转子，第二EM转子联接到第二DS转子并包括多个绕组；以及由于在第一周向方向上旋转第一EM转子和在第二周向方向上旋转第二EM转子，将电能传递到电机或从电机传递电能。
根据任何在前条项的方法，其中，在第一周向方向上旋转第一EM转子包括利用第一EM转子在第一周向方向上驱动第一DS转子，并且其中，在第二周向方向上旋转第二EM转子包括利用第二EM转子在第二周向方向上驱动第二DS转子。
根据任何在前条项的方法，其中，在第一周向方向上旋转第一EM转子包括利用第一DS转子在第一周向方向上驱动第一EM转子，并且其中，在第二周向方向上旋转第二EM转子包括利用第二DS转子在第二周向方向上驱动第二EM转子。
根据任何在前条项的方法，其中，在第一周向方向上旋转第一EM转子包括利用第一EM转子在第一周向方向上驱动第一DS转子，并且其中，在第二周向方向上旋转第二EM转子包括利用第二DS转子在第二周向方向上驱动第二EM转子。
根据任何在前条项的方法，其中，在第一周向方向上旋转第一EM转子包括利用第一DS转子在第一周向方向上驱动第一EM转子，并且其中，在第二周向方向上旋转第二EM转子包括利用第二EM转子在第二周向方向上驱动第二DS转子。
根据任何在前条项的方法，进一步包括：接收指示包含驱动系统的运载器的可操作性参数的数据；以及响应于接收到的数据来控制运载器的部件，以改变第一EM转子相对于第二EM转子的旋转速度。
该书面描述使用实例来公开本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何并入的方法。本发明的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它实例。如果这些其它实例包括与权利要求的文字语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求的文字语言没有实质区别的等同结构元素，则这些其它实例将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：
1.一种用于具有第一DS转子和第二DS转子的驱动系统的电机，电机限定轴线并且包括：第一EM转子，第一EM转子能够绕着轴线在第一周向方向上旋转并且包括多个磁体，第一EM转子被配置用于机械联接到第一DS转子；以及第二EM转子，第二EM转子能够绕着轴线在第二周向方向上旋转并且包括多个绕组，第二EM转子被配置用于机械联接到第二DS转子，并且第一EM转子的多个磁体与第二EM转子的多个绕组可操作地接合。
2.根据任何在前条项的电机，其中多个磁体和多个绕组沿着电机的轴线对齐。
3.根据任何在前条项的电机，其中电机进一步限定径向方向，并且其中第一EM转子的多个磁体沿着径向方向位于第二EM转子的多个绕组的内侧。
4.根据任何在前条项的电机，其中电机进一步限定径向方向，并且其中电机进一步包括：壳体，壳体沿着径向方向位于第一EM转子和第二EM转子的外侧，并且至少部分地围绕第一EM转子和第二EM转子。
5.根据任何在前条项的电机，进一步包括：轴承组件，轴承组件位于壳体和第二EM转子之间，用于支撑第二EM转子相对于壳体在第二周向方向上的旋转。
6.根据任何在前条项的电机，其中，第二EM转子包括多个气流特征，多个气流特征用于在电机运行期间在第二EM转子和壳体之间产生气流。
7.根据任何在前条项的电机，进一步包括：电气总线；以及滑环，滑环将第二EM转子的多个绕组电联接到电气总线。
8.根据任何在前条项的电机，进一步包括：第一差动轴承，第一差动轴承位于第一EM转子和第二EM转子之间，在沿着轴线的第一位置处；以及第二差动轴承，第二差动轴承位于第一EM转子和第二EM转子之间，在沿着轴线的第二位置处，其中第一位置和第二位置位于多个磁体和多个绕组的彼此相对的相对侧。
9.根据任何在前条项的电机，其中驱动系统是用于运载器的运载器驱动系统，其中运载器是直升机，其中第一DS转子是直升机的第一主转子，其中第二DS转子是直升机的第二主转子，并且其中电机被配置为电动机，用于基本上完全驱动直升机的第一主转子和第二主转子。
10.根据任何在前条项的电机，进一步包括：热管理特征，热管理特征联接到第一EM转子或第二EM转子。
11.根据任何在前条项的电机，进一步包括：冷却油系统，冷却油系统包括用于向第二EM转子提供冷却油流的固定到旋转的接合部。
12.根据任何在前条项的电机，其中电机是配置成在第一周向方向上驱动第一DS转子并且在第二周向方向上驱动第二DS转子的电动机。
13.根据任何在前条项的电机，其中第一周向方向与第二周向方向相反。
14.根据任何在前条项的电机，其中第一周向方向与第二周向方向相同。
15.一种操作用于具有第一DS转子和第二DS转子的驱动系统的电机的方法，方法包括：在第一周向方向上旋转电机的第一EM转子，第一EM转子联接到第一DS转子并包括多个磁体；在第二周向方向上旋转电机的第二EM转子，第二EM转子联接到第二DS转子并包括多个绕组；及由于在第一周向方向上旋转第一EM转子和在第二周向方向上旋转第二EM转子，将电能传递到电机或从电机传递电能。
16.根据任何在前条项的方法，其中，在第一周向方向上旋转第一EM转子包括利用第一EM转子在第一周向方向上驱动第一DS转子，并且其中，在第二周向方向上旋转第二EM转子包括利用第二EM转子在第二周向方向上驱动第二DS转子。
17.根据任何在前条项的方法，其中，在第一周向方向上旋转第一EM转子包括利用第一DS转子在第一周向方向上驱动第一EM转子，并且其中，在第二周向方向上旋转第二EM转子包括利用第二DS转子在第二周向方向上驱动第二EM转子。
18.根据任何在前条项的方法，其中，在第一周向方向上旋转第一EM转子包括利用第一EM转子在第一周向方向上驱动第一DS转子，并且其中，在第二周向方向上旋转第二EM转子包括利用第二DS转子在第二周向方向上驱动第二EM转子。
19.根据任何在前条项的方法，其中，在第一周向方向上旋转第一EM转子包括利用第一DS转子在第一周向方向上驱动第一EM转子，并且其中，在第二周向方向上旋转第二EM转子包括利用第二EM转子在第二周向方向上驱动第二DS转子。
20.根据任何在前条项的方法，进一步包括：接收指示包含驱动系统的运载器的可操作性参数的数据；以及响应于接收到的数据来控制运载器的部件，以改变第一EM转子相对于第二EM转子的旋转速度。
