專利名稱：無(wú)函道風(fēng)扇的致動(dòng)葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，在這種發(fā)動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)子帶有旋轉(zhuǎn)安裝的部件。特別是在航空領(lǐng)域使用的一種人們已知的推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)為“開(kāi)式轉(zhuǎn)子”或無(wú)函道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
在這種發(fā)動(dòng)機(jī)上，轉(zhuǎn)子帶有多個(gè)能夠旋轉(zhuǎn)的葉片，以改變相對(duì)于該轉(zhuǎn)子的螺距。為此，提供有一個(gè)或多個(gè)修正葉片螺距的致動(dòng)器。根據(jù)葉片的螺距和作用在葉片上的氣動(dòng)力應(yīng)力，致動(dòng)器可選擇作為電動(dòng)機(jī)還是制動(dòng)器使用。例如，致動(dòng)器可以是一種電動(dòng)致動(dòng)器。在這種情況下，在其作為電動(dòng)機(jī)使用時(shí)，需要提供電力，而當(dāng)其作為制動(dòng)器使用時(shí)，則又必須收回其所輸送的動(dòng)力。為此，人們知道，使用電源電路將電源連接到致動(dòng)器上。電源電路包括直流(DC)供電總線和將總線連接到致動(dòng)器上的整流器/逆變器。當(dāng)致動(dòng)器作為電動(dòng)機(jī)使用時(shí)，總線將動(dòng)力從電源傳輸給整流器/逆變器，后者而后作為逆變器工作，向致動(dòng)器提供交流(AC)電壓。當(dāng)致動(dòng)器作為制動(dòng)器工作時(shí)，致動(dòng)器所輸出的交流電壓由整流器/逆變器整流并在于電源總線相連的耗散電阻中耗散。這種解決方案具有幾個(gè)缺陷。首先，電源規(guī)格需要設(shè)計(jì)，當(dāng)致動(dòng)器作為電動(dòng)機(jī)進(jìn)行大幅度工作時(shí)，以便能夠輸送執(zhí)行機(jī)所需的功率。通常，該電源必須-例如-輸送3300W的峰值功率。當(dāng)致動(dòng)器連續(xù)進(jìn)行小量定位動(dòng)作時(shí)，該功率完全在致動(dòng)器所需功率之上，為此，該功率一般在500W左右。這種高功率需要從定子傳輸?shù)睫D(zhuǎn)子，從而受到設(shè)計(jì)條件的約束。此外，考慮到葉片動(dòng)作產(chǎn)生的耗散小和致動(dòng)器效能高，在致動(dòng)器作為電動(dòng)機(jī)使用時(shí)，電源輸送的大部分功率需要致動(dòng)器作為制動(dòng)器使用時(shí)在耗散電阻內(nèi)耗散。通常，通過(guò)采用上述值，電阻需要能夠耗散2800瓦峰值功率和300瓦持續(xù)功率。最后，人們知道，按照適用于推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的適航規(guī)則要求，對(duì)推力有影響的電力系統(tǒng)必須采用冗余方式設(shè)置。這樣，電源、電源總線、耗散電阻、以及整流器/逆變器都需要采用冗余方式設(shè)置。因此，必須提供兩個(gè)耗散電阻，即使安裝約束條件會(huì)引起可用空間變小，而且還會(huì)對(duì)熱交換器和/或耗散器帶來(lái)影響。美國(guó)專利文件US2008/0308685介紹了一種太陽(yáng)能的飛翼式飛機(jī)，其帶有變距葉片的螺旋槳。然而，該文件并沒(méi)有詳細(xì)介紹用來(lái)控制這些螺旋槳的電動(dòng)機(jī)。特別是，該文件并沒(méi)有介紹螺旋槳轉(zhuǎn)子所攜帶的電動(dòng)致動(dòng)器。此外，該文件中介紹的飛輪位于飛翼式飛機(jī)結(jié)構(gòu)內(nèi)。因此，該文件沒(méi)有給出針對(duì)高峰值功率問(wèn)題的解決方案，而該高峰值功率是需要從定子傳輸?shù)睫D(zhuǎn)子，目的是向由轉(zhuǎn)子攜帶的旋轉(zhuǎn)安裝葉片的電動(dòng)致動(dòng)器提供動(dòng)力。因此，目前需要一種解決方案，從而能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)安裝部件得以更有效地動(dòng)作。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明提供了一種致動(dòng)裝置，該致動(dòng)裝置可以驅(qū)動(dòng)由推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子攜帶的旋轉(zhuǎn)安裝的部件，該致動(dòng)裝置包括·至少一個(gè)電源；·旋轉(zhuǎn)所述旋轉(zhuǎn)安裝部件的電動(dòng)致動(dòng)器；以及·將所述電源連接到所述致動(dòng)器上的電源電路；所述致動(dòng)裝置的特征在于，其進(jìn)一步包括連接到所述電源電路上的慣性裝置，所述慣性裝置可將來(lái)自所述電源電路的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，可儲(chǔ)存所述機(jī)械能，并可將所述機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，供所述電源電路使用。根據(jù)這些特性，當(dāng)致動(dòng)器用作電動(dòng)機(jī)時(shí)，至少一部分能量由慣性裝置輸送。這樣， 電源就不需要進(jìn)行規(guī)格設(shè)計(jì)，從而能夠輸送致動(dòng)器可能需要的最大功率。此外，當(dāng)致動(dòng)器作為制動(dòng)器使用時(shí)，其所輸送的至少一部分能量會(huì)由慣性裝置來(lái)儲(chǔ)存。這樣，能量耗散就受到了限制，從而無(wú)需提供耗散電阻。致動(dòng)裝置可以包括第二電源和第二電源電路，所述慣性裝置連接到所述第二電源電路上，所述慣性裝置可將來(lái)自所述第二電源電路的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，并可將所述機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，供所述第二電源電路使用。這樣，電源電路就需采用冗余方式設(shè)置，而慣性裝置則為兩個(gè)電源電路所共用。在實(shí)施例中，電源電路包括·連接到電源上的直流電源總線；·首先連接到電源總線其次連接到所述電動(dòng)致動(dòng)器的第一整流器/逆變器；以及·首先連接到所述電源總線其次連接到所述慣性裝置上的第二整流器/逆變器。在這種情況下，根據(jù)電源輸出電壓和電源總線電源之間的差的變化情況，致動(dòng)裝置可以包括控制所述慣性裝置的控制裝置。在實(shí)施例中，慣性裝置包括旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件轉(zhuǎn)速和設(shè)定轉(zhuǎn)速之間的差的變化，控制裝置可控制所述慣性裝置。控制裝置可以確定扭矩設(shè)定值，所述控制裝置包括扭矩限制器。慣性裝置可包括帶有內(nèi)轉(zhuǎn)子或外轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)。所述電動(dòng)機(jī)可以帶有一個(gè)飛輪。本發(fā)明還提供一種帶轉(zhuǎn)子的推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)，所述轉(zhuǎn)子帶有至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)安裝的葉片，所述推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)包括上述發(fā)明的致動(dòng)裝置，所述致動(dòng)裝置的致動(dòng)器連接到所述葉片上。在這種情況下，電源電路和慣性裝置可以由所述轉(zhuǎn)子攜帶。通過(guò)閱讀參照附圖給出的如下說(shuō)明，本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點(diǎn)會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)，所示附圖給出了非限定性的實(shí)施例。


·圖I為本發(fā)明實(shí)施例中的致動(dòng)裝置的示意圖；以及 圖2為圖I所示致動(dòng)裝置的一部分。
具體實(shí)施例方式圖I為本發(fā)明實(shí)施例中致動(dòng)裝置I的示意圖。致動(dòng)裝置I用來(lái)旋轉(zhuǎn)由推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(圖中未示)轉(zhuǎn)子所攜帶的旋轉(zhuǎn)安裝的部件。例如，致動(dòng)裝置用來(lái)改變開(kāi)式轉(zhuǎn)子或無(wú)函道風(fēng)扇式發(fā)動(dòng)機(jī)葉片螺距。致動(dòng)裝置I帶有兩個(gè)電源2，2'、致動(dòng)器3、兩個(gè)供電電路4，V，和慣性裝置5。每個(gè)電源2，2^用來(lái)向每個(gè)供電電路4，V供電。電源2，2^的特性是需要能夠?qū)⒛芰繌撵o止參照系傳輸?shù)叫D(zhuǎn)參照系(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子)，例如，旋轉(zhuǎn)參照系以每分鐘900轉(zhuǎn)(rpm)的速度旋轉(zhuǎn)。這種情況意味著電源規(guī)格設(shè)計(jì)，就所傳輸?shù)墓β蕘?lái)講，這是特別敏感的。不過(guò)，如下所述，致動(dòng)裝置I并不需要特別高的功率。為此，電源2，2'的規(guī)格可按限定功率來(lái)設(shè)計(jì)。致動(dòng)器3包括電動(dòng)機(jī)6、機(jī)械傳動(dòng)系7、和傳感器8，8' ,9,9'。例如，電動(dòng)機(jī)6為帶永磁鐵的無(wú)刷三相同步電機(jī)。當(dāng)其被機(jī)械驅(qū)動(dòng)時(shí)，它可以作為發(fā)電機(jī)使用。電動(dòng)機(jī)6的電氣部分以冗余方式設(shè)置，如圖I所示，圖中的線將電動(dòng)機(jī)分為兩個(gè)部分。電動(dòng)機(jī)的冗余可以是完整的(兩個(gè)轉(zhuǎn)子和兩個(gè)定子，依次設(shè)置)或者其可以是帶有兩個(gè)定子槽的電動(dòng)機(jī)。機(jī)械傳動(dòng)系7將致動(dòng)器3連接到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)安裝的部件上。為此，例如，機(jī)械傳動(dòng)系7可以將旋轉(zhuǎn)動(dòng)作轉(zhuǎn)換為另一種旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，但速度不同，或者，其可以將旋轉(zhuǎn)動(dòng)作轉(zhuǎn)換為平移動(dòng)作。傳感器8，8'測(cè)量電動(dòng)機(jī)6軸的角度位置。它們連接到各自控制電動(dòng)機(jī)6的控制裝 置13，13'上。傳感器9，9'測(cè)量機(jī)械傳動(dòng)系7輸出端的位置(旋轉(zhuǎn)時(shí)或平移時(shí)的位置)。它們也可以連接到各自控制裝置13，13'的傳感器上，從而可以精確地伺服控制位置。下面將詳細(xì)介紹控制裝置13，13'的工作原理。致動(dòng)器3還可以包括其它傳感器(圖中未示)，例如，溫度測(cè)量傳感器，以便進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)控。電源電路4包括直流電源總線10、第一整流器/逆變器11、第二整流器/逆變器12、和兩個(gè)接口 15。同樣，電源電路4'包括直流電源總線10'、第一整流器/逆變器11'、第二整流器/逆變器12'、和兩個(gè)接口 15'。下面，詳細(xì)介紹電源電路4，電源電路4'為冗余。如圖I所示，接口 15用來(lái)將電源總線10連接到電源2或電源2'上。這樣，如果其中一個(gè)電源2，2'出現(xiàn)故障，或者如果其中一個(gè)供電電路4，4'故障，致動(dòng)裝置I仍可保持工作。如圖2所詳細(xì)介紹的，接口 15包括開(kāi)關(guān)16、限流器17、和單向構(gòu)件18。電源總線10將接口 15連接到整流器/逆變器11和整流器/逆變器12上。整流器/逆變器11連接到致動(dòng)器3上。按已知方式，可以作為逆變器工作，即，用來(lái)將電源總線10的直流電源轉(zhuǎn)換為向致動(dòng)器3供電的三相電壓，而且，也可以用作整流器使用，即，將致動(dòng)器3所輸送的三相電壓轉(zhuǎn)換成電源總線10的直流電壓。工作方式取決于控制負(fù)載比。整流器/逆變器12連接到慣性裝置5上。其可以作為逆變器工作，即，用來(lái)將電源總線10的直流電壓轉(zhuǎn)換為向慣性裝置5供電的三相電壓，而且，也可以用作整流器使用，即，將慣性裝置5所輸送的三相電壓轉(zhuǎn)換成電源總線10的直流電壓。慣性裝置5包括飛輪形式旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，可用來(lái)儲(chǔ)存動(dòng)能。為此，慣性裝置5可包括無(wú)刷同步電動(dòng)機(jī)。例如，慣性裝置5可以包括帶有內(nèi)部轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)，所述轉(zhuǎn)子包括一個(gè)飛輪。在另一種形式中，慣性裝置5包括帶有外部轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)。在這種情況下，轉(zhuǎn)子可具有足夠的慣性，飛輪就不需要了。慣性裝置5的電動(dòng)機(jī)優(yōu)選為冗余方式設(shè)置，一部分連接到整流器/逆變器12上，另一部分連接到整流器/逆變器12'上。慣性裝置5優(yōu)選圍繞轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心同軸定位，為的是限制與離心加速度相關(guān)的機(jī)械應(yīng)力。如上所述，致動(dòng)裝置I還帶有控制裝置13，13'。更確切地說(shuō)，控制裝置13的第一部分具體連接到傳感器8和9上，同時(shí)又連接到控制整流器/逆變器11和致動(dòng)器6的電路上，控制裝置13的第二部分連接到控制整流器/逆變器12的電路上。這樣，控制裝置的第一部分用來(lái)控制致動(dòng)器6，而第二部分用來(lái)控制慣性裝置5。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子所攜帶的控制裝置13還連接到傳動(dòng)電路14上，該電路與靜止部分構(gòu)成相通?？刂蒲b置13'為控制裝置13的冗余。為此，其第一部分特別連接到傳感器8'和9'上，同時(shí)又連接到整流器/逆變器Ili的控制電路和致動(dòng)器6上，其第二部分連接到整流器/逆變器12'的控制電路上?？刂蒲b置13'還連接到傳輸電路14'上。

圖I采用單元裝置形式示出了控制裝置13和13'。不過(guò)，控制裝置13和13'的每個(gè)部分都可以通過(guò)遠(yuǎn)端實(shí)體來(lái)構(gòu)成，例如，基于可編程序邏輯原理(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列
(FPGA)，......)或一個(gè)或多個(gè)包括了控制程序的處理器原理的數(shù)字電路形式。在另一個(gè)
方式中，控制裝置13可以采用專用集成電路形式來(lái)實(shí)施。下面參照電源電路4來(lái)介紹致動(dòng)裝置I的工作原理。顯然，該工作原理與電源電路4' 一起采用冗余形式設(shè)置。當(dāng)致動(dòng)器3作為電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，以需要功率的動(dòng)作來(lái)旋轉(zhuǎn)葉片，控制裝置13會(huì)控制整流器/逆變器11來(lái)輸送所需要的交流電壓。該電能經(jīng)由電源總線10來(lái)自電源2或2'，和/或來(lái)自慣性裝置5?？刂蒲b置13可以并行工作，使慣性裝置5旋轉(zhuǎn)構(gòu)件減速，將所產(chǎn)生的交流電壓轉(zhuǎn)換成整流器/逆變器12所需的直流電壓。當(dāng)致動(dòng)器3作為制動(dòng)器工作時(shí)，以會(huì)產(chǎn)生功率的動(dòng)作來(lái)旋轉(zhuǎn)葉片時(shí)，控制裝置13控制整流器/逆變器11將致動(dòng)器3輸送的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。與此同時(shí)，控制裝置13控制整流器/逆變器12吸收輸送到電源總線10的功率，并將其轉(zhuǎn)換成交流電壓，以便加速慣性裝置5的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。于是，當(dāng)致動(dòng)器3作為電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，所必需的功率并不是完全由電源2或2'來(lái)輸送，結(jié)果，這些電源可以有限地進(jìn)行規(guī)格設(shè)計(jì)。此外，在致動(dòng)器3作為制動(dòng)器工作時(shí)，其產(chǎn)生的功率并不需要在耗散電阻內(nèi)耗散。相反，其可以轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存，以備后用。因此，電源2和2'僅需要提供對(duì)應(yīng)于控制電路和慣性裝置5的中等功率。通常，在尺寸設(shè)計(jì)的一個(gè)示例中，電源2和2'需要輸送的功率可以是275W，而不是現(xiàn)有技術(shù)解決方案中的3300W的峰值功率和500W持續(xù)功率。此外，能量耗散主要相當(dāng)于控制電路的消耗和整流器/逆變器11，1Γ，12，12'的工作損耗。通常，例如，能量耗散為75W，而現(xiàn)有技術(shù)方案的能量耗散為350W。下面介紹慣性裝置5尺寸設(shè)計(jì)的一個(gè)示例。考慮了葉片驅(qū)動(dòng)需要大幅度功，通常需要大約I千焦耳(kj)。如果慣性裝置5旋轉(zhuǎn)構(gòu)件轉(zhuǎn)速工作范圍選擇為5000rpm到7000rpm時(shí)，那么，每平分米0.010千克(kg*m2)的慣性力矩足夠了。使用帶有內(nèi)部轉(zhuǎn)子和飛輪的電動(dòng)機(jī)或帶有外部轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)，可以很容易地獲得上述慣性力矩。在上述轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)產(chǎn)生的扭矩限定在7牛頓米(Nm)到8Nm。低速工作也可限定磁性損失和氣隙通風(fēng)損耗。
圖2示出了圖I所示的一些部件。此外，在控制裝置13中，示出了控制方法的一個(gè)示例，該方法可以通過(guò)控制裝置13第二部分來(lái)實(shí)施，即，控制慣性裝置5的整流器/逆變器12的那部分。下面介紹該示例。控制裝置13第一部分本身可以采用傳統(tǒng)方式實(shí)施扭矩環(huán)路，后者受速度環(huán)路的支配，而速度環(huán)路本身又由位置環(huán)路來(lái)決定。除了上述傳感器外，控制裝置13連接到測(cè)量電源2或2'所輸送電壓V2的傳感器(圖中未示)和測(cè)量電源總線10的電壓VlO的傳感器(圖中未示)上。電壓VlO可以不同于電壓V2，例如，因?yàn)檎髌?逆變器11吸收的電流大于限流器17的限制范圍Ismax時(shí)，電壓VlO會(huì)下降。為此，該電源所輸送的最大功率為V2*Ismax。控制裝置13還連接到測(cè)量慣性裝置5內(nèi)電流的傳感器19，從而可以確定慣性裝置5的扭矩T，并連接到測(cè)量慣性裝置5旋轉(zhuǎn)速度W的傳感器20上。在另一個(gè)方式中，不是采用傳感器20，控制裝置13而是根據(jù)控制裝置13所存儲(chǔ)的各種調(diào)節(jié)參數(shù)，通過(guò)可計(jì)算旋轉(zhuǎn)速度W的估算器21來(lái)估算旋轉(zhuǎn)速度W。
控制裝置13實(shí)施調(diào)節(jié)環(huán)路，該環(huán)路特別利用了電壓調(diào)節(jié)器22、速度調(diào)節(jié)器23、和扭矩或電流調(diào)節(jié)器24。速度調(diào)節(jié)器23在轉(zhuǎn)速設(shè)定值Wmoy和慣性裝置5旋轉(zhuǎn)速度W之間存在差異，該差異作為其輸入?yún)?shù)，由傳感器20測(cè)量或估算器21估算得出。速度調(diào)節(jié)器23的輸出是第一扭矩設(shè)定值Txv，扭矩限定器27將該值限定在-Tv到+Tv范圍之間。選擇閾值Tv，這樣ffmoy*Tv < (V2*Ismax_ 控制電路損耗)這樣，因?yàn)殡娫?或2'所輸送的功率，就可以始終輸送速度調(diào)節(jié)器23所要求的最大扭矩。電壓調(diào)節(jié)器22的輸入取決于電壓V2和電壓VlO之間的差。于是，電壓調(diào)節(jié)器22輸送第二扭矩設(shè)定值Txu，該值由扭矩限定器26限定在-Tu到+Tu范圍之間。該設(shè)定值試圖通過(guò)在電源總線10和慣性裝置5之間施加功率傳輸方向和幅度來(lái)縮小電壓V2和VlO之間的差。該功率接近轉(zhuǎn)速W乘以扭矩T的積。為此，最大傳輸功率是Wmax*Tu，式中Wmax是慣性裝置5的最大轉(zhuǎn)速。電壓調(diào)節(jié)器22優(yōu)選為比例積分(PI)或比例積分微分(PID)型。電壓調(diào)節(jié)器22的輸入不一定等于電壓V2和電壓VlO之間的差。當(dāng)電壓VlO和V2之間的差小于閾值dVbus時(shí)，模塊29使電壓調(diào)節(jié)器22的輸入為零。只要對(duì)電源總線10的功率需求小于功率V2*Imax，限流器17就不會(huì)動(dòng)作，電壓VlO就只會(huì)稍小于V2。在這種情況下，電壓調(diào)節(jié)器22不控制扭矩。只要電源2或2'能夠輸送電源總線10所要求的功率，模塊29從而可以避免從慣性裝置5吸取能量。相反，一旦電源總線10的需求電流超過(guò)Ismax，限流器17開(kāi)始動(dòng)作，電壓V2和VlO之間的差會(huì)超過(guò)dVbus。在這種情況下，電壓調(diào)節(jié)器22要求慣性裝置5的扭矩Txu，試圖縮小該差。此外，模塊28布置在確定電壓V2和VlO之間差的部件30的上游。當(dāng)電壓V2小于Vmin時(shí)，例如，如果電源2，2'出現(xiàn)故障時(shí)，模塊28可提供恒定電壓Vmin。這樣，在這種情況下，即使電壓V2和VlO為零或幾乎為零時(shí)，速度調(diào)節(jié)器22的輸入等于Vmin-dVbus，而且，速度調(diào)節(jié)器22要求制動(dòng)扭矩Txv，從而由慣性裝置5向電源總線10供電。為此，只要慣性裝置5內(nèi)存儲(chǔ)的能量使其成為可能，電源總線10便可以得到供電。增加速度調(diào)節(jié)器23和電壓調(diào)節(jié)器22的扭矩設(shè)定值Txv和Txu是為了確定整體扭矩設(shè)定值Τχ。扭矩調(diào)節(jié)器24的輸入值相當(dāng)于整體扭矩設(shè)定值Tx和傳感器19所測(cè)量扭矩T之間的差。扭矩調(diào)節(jié)器24采用雙象限工作，即，帶有兩個(gè)扭矩方向，只沿一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向工作。電壓調(diào)節(jié)器22的動(dòng)態(tài)響應(yīng)比速度調(diào)節(jié)器23的動(dòng)態(tài)響應(yīng)要快。此外，值Tu比值Tv大得多。因此，電壓調(diào)節(jié)器22優(yōu)先于速度調(diào)節(jié)器23。換句話說(shuō)，慣性裝置5的扭矩主要是根據(jù)電壓V2和VlO之間差的變化來(lái)確定。致動(dòng)裝置I在采用上述方式由控制裝置13來(lái)控制時(shí)，其工作原理如下。在致動(dòng)器3以零功率或低電平電動(dòng)機(jī)功率工作階段期間，即當(dāng)與電源總線10相連接的部件消耗的功率小于V2*Ismax時(shí)如果旋轉(zhuǎn)速度W等于設(shè)定轉(zhuǎn)速Wmoy，電壓調(diào)節(jié)器22不要求任何扭矩，因?yàn)閂10-V2< dVbus。電源2或2'提供消耗的所有能量。能量消耗部分是整流器/逆變器11和12和致動(dòng)器3的控制電路、致動(dòng)器3、和慣性裝置5，在速度調(diào)節(jié)器23的作用下，慣性裝置5需 要功率，為的是保持轉(zhuǎn)速Wmoy (例如，補(bǔ)償由于軸承、空氣摩擦、磁性損失，以及焦耳效應(yīng)損失等廣生的損耗)。如果旋轉(zhuǎn)速度W小于設(shè)定值Wmoy時(shí)，電壓調(diào)節(jié)器22不會(huì)要求任何扭矩，因?yàn)閂10-V2<dVbus。電源2或2'提供消耗的所有能量。能量消耗部分是整流器/逆變器11和12和致動(dòng)器3的控制電路、致動(dòng)器3、和慣性裝置5，在速度調(diào)節(jié)器23的作用下，慣性裝置需要功率，為的是加速至轉(zhuǎn)速Wmoy。因?yàn)榕ぞ叵拗破?7的作用，加速度所需要的功率小于或等于Wmoy*Tv。選擇閾值Tv,這樣,該功率小于可用功率(V2*Ismax_控制電路損失)。如果旋轉(zhuǎn)速度W大于設(shè)定轉(zhuǎn)速Wmoy，所有能量由慣性裝置5提供。速度調(diào)節(jié)器23向慣性裝置5施加制動(dòng)扭矩Txv，使其值限定到Tv。該制動(dòng)扭矩引起功率在慣性裝置5和電源總線10之間傳輸，數(shù)值接近Txv*W。結(jié)果，電壓VlO會(huì)趨于增加。該電壓的增加有兩個(gè)作用 第一，防止電源2，2'出現(xiàn)任何電流(單向部件18)，第二，利用電壓調(diào)節(jié)器22 (V10 >V2)。電壓調(diào)節(jié)器22試圖沿與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器扭矩值Txv的相反方向施加扭矩Txu，從而限定電壓VlO的增加。圍繞工作點(diǎn)(TxV-Txu)*W =電源總線10上的消耗功率而找到平衡。能量消耗部分是控制電路和致動(dòng)器3。在致動(dòng)器3以高電平電動(dòng)機(jī)功率工作階段期間，即當(dāng)與電源總線10相連接的部件消耗的功率大于V2*Ismax時(shí)在這種情況下，假定從電源總線10吸取電流時(shí)，電壓VlO會(huì)降到值V2-dVbus，從而產(chǎn)生的作用是利用電壓調(diào)節(jié)器22，其會(huì)要求來(lái)自慣性裝置5的制動(dòng)扭矩Txu，從而利用了所存儲(chǔ)的動(dòng)能。速度調(diào)節(jié)器23試圖通過(guò)施加與電壓調(diào)節(jié)器22的扭矩相反的扭矩Txv來(lái)保持轉(zhuǎn)速。然而，在Tv時(shí)，扭矩Txv被覆蓋，該值大大小于Tu。圍繞工作點(diǎn)而找到平衡(Txu-Tv) *W+V2*Ismax =控制電路損耗加上致動(dòng)器3所消耗的功率。在致動(dòng)器3作為發(fā)電機(jī)工作階段期間，以及在高功率時(shí)，即，當(dāng)從致動(dòng)器6傳輸?shù)诫娫纯偩€10的功率大于控制電路所消耗的功率時(shí)在這種情況下，因?yàn)檩斔徒o電源總線10的電流的緣故，電壓Vio會(huì)大于V2，這樣，所產(chǎn)生的作用是阻止來(lái)自電源2或2'的任何功率，并利用電壓調(diào)節(jié)器22。電壓調(diào)節(jié)器22要求慣性裝置5的加速度扭矩，以便從電源總線10提取可用的剩余功率，并以動(dòng)能形式存儲(chǔ)能量。速度調(diào)節(jié)器23試圖通過(guò)施加與電壓調(diào)節(jié)器22扭矩相反的扭矩Txv來(lái)保持轉(zhuǎn)速。然而，在Tv時(shí)，扭矩Txv被覆蓋，該值大大小于Tu0圍繞工作點(diǎn)而找到平衡(Txu-Tv) *W+控制電路損耗=致動(dòng)器3所述輸送的功率。顯然，在另一個(gè)方式中，其它方法也可用來(lái)控制慣性裝置5，根據(jù)致動(dòng)器3的工作原理，將來(lái)自電源電路的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，儲(chǔ)存機(jī)械能，以及將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，供電 源電路使用。
權(quán)利要求
1.一種帶有轉(zhuǎn)子的推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)，所述轉(zhuǎn)子攜帶至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)安裝的葉片和連接到所述葉片上的致動(dòng)裝置(I)，所述致動(dòng)裝置(I)包括 至少一個(gè)電源(2，2')； 轉(zhuǎn)子攜帶的電動(dòng)致動(dòng)器(3)，目的是驅(qū)動(dòng)所述葉片；以及 轉(zhuǎn)子攜帶的并將所述電源(2，2')連接到所述致動(dòng)器(3)上的電源電路(4，4')； 所述發(fā)動(dòng)機(jī)的特征在于，致動(dòng)裝置進(jìn)一步包括由轉(zhuǎn)子攜帶并連接到所述電源電路(4，4')上的慣性裝置(5)，所述慣性裝置(5)可將來(lái)自所述電源電路(4，4')的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，儲(chǔ)存所述機(jī)械能，以及將所述機(jī)械能轉(zhuǎn)換成供所述電源電路(4，4')使用的電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，致動(dòng)裝置進(jìn)一步包括第二電源(2，2')和第二電源電路(4，4')，所述慣性裝置(5)連接到所述第二電源電路(4，4')上，所述慣性裝置(5)可將所述第二電源電路(4，4')的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，并可將所述機(jī)械能轉(zhuǎn)換成供所述第二電源電路(4，4')使用的電能。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述電源電路4，4')包括 連接到所述電源上的直流電源總線(10，10')； 首先連接到所述電源總線(10，10')和其次連接到所述電動(dòng)致動(dòng)器(3)上的第一整流器/逆變器(11，11');以及 首先連接到所述電源總線(10，10')和其次連接到所述慣性裝置(5)上的第二整流器/ 逆變器(12，12')。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，根據(jù)電源輸送的電壓(V2)和電源總線的電壓(VlO)之間的差，致動(dòng)裝置進(jìn)一步包括可控制所述慣性裝置(5)的控制裝置(13，13')。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述慣性裝置(5)包括旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)速度(W)和設(shè)定速度(Wmoy)之間的差，所述控制裝置可控制所述慣性裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，控制裝置(13，13')可確定扭矩設(shè)定值(T)，所述控制裝置包括扭矩限制器(26，27)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I到6任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述慣性裝置(5)包括帶有內(nèi)部轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I到6任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述慣性裝置(5)包括帶有外部轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述電動(dòng)機(jī)包括一個(gè)飛輪。
全文摘要
一種可驅(qū)動(dòng)推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子攜帶的旋轉(zhuǎn)安裝構(gòu)件的致動(dòng)裝置(1)，所述致動(dòng)裝置包括至少一個(gè)電源(2，2′)；旋轉(zhuǎn)所述旋轉(zhuǎn)安裝構(gòu)件的電動(dòng)致動(dòng)器(3)；以及將所述電源(2，2′)連接到所述致動(dòng)器(3)上的電源電路(4，4′)；致動(dòng)裝置的特征在于，其進(jìn)一步包括連接到所述電源電路(4，4′)上的慣性裝置(5)，所述慣性裝置(5)可將來(lái)自所述電源電路(4，4′)的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，以儲(chǔ)存所述機(jī)械能，以及將所述機(jī)械能轉(zhuǎn)換成供所述電源電路(4，4′)使用的電能。
文檔編號(hào)B64C11/44GK102883950SQ201180021730
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者埃里克·德沃吉夫斯 申請(qǐng)人:伊斯帕諾-絮扎公司