直接驱动电动变速涡轮风扇的制作方法

1.本公开的各方面总体涉及涡轮风扇发动机。更具体地，本公开涉及被配置为经由电磁力将来自涡轮驱动的卷轴的机械旋转能转换成风扇中的机械旋转能的涡轮风扇发动机。


背景技术：

2.在涡轮风扇发动机中，燃烧室中燃烧燃料产生的高压排气使各种涡轮机旋转。这些涡轮机在旋转时又使卷轴旋转。卷轴进而连接到将空气送入燃烧室的各种压缩机和推动空气通过涡轮机周围的旁通室的风扇。由风扇推动的空气为涡轮风扇发动机提供一部分动力(在“高旁路”涡轮风扇发动机中通常是很大一部分)。
3.在常规的涡轮风扇发动机的操作期间，机械齿轮传动布置(例如，行星齿轮)允许风扇以与将旋转力提供给风扇的卷轴不同的转速旋转。这些机械齿轮传动布置经常是重且笨重的，并且易于产生机械应力(例如，磨损、材料疲劳、润滑剂泄漏等)，这要求频繁的检查和维护以保持工作状态。此外，由于部件之间的物理接触，除了机械齿轮传动布置本身的部件之间的机械应力之外，机械齿轮传动布置可能导致涡轮风扇发动机中的噪音和振动。


技术实现要素：

4.在一方面，本公开提供了一种系统，该系统包括：第一磁性变速箱组件，连接到涡轮风扇发动机的风扇；第二磁性变速箱组件，连接到涡轮风扇发动机的卷轴；以及速度控制器，被配置为通过选择性地将第一磁性变速箱组件与第二磁性变速箱组件联接和解除联接来基于卷轴的转速调节风扇的转速。
5.在一方面，结合上述或以下任何示例性系统，第一磁性变速箱组件包括永磁体阵列；第二磁性变速箱组件包括通过气隙与永磁体阵列分开的转子绕组；并且速度控制器被配置为经由闭合和断开具有转子绕组的绕组电路中的开关来选择性地将第一磁性变速箱组件与第二磁性变速箱组件联接和解除联接。
6.在一方面，结合上述或以下任何示例性系统，第二磁性变速箱组件包括永磁体阵列；第一磁性变速箱组件包括通过气隙与永磁体阵列分开的转子绕组；并且速度控制器选择性地配置成经由闭合和断开具有转子绕组的绕组电路中的开关来选择性地将第一磁性变速箱组件与第二磁性变速箱组件联接和解除联接。
7.在一方面，结合上述或以下任何示例性系统，第一磁性变速箱组件被同轴地定位在由第二磁性变速箱组件限定的腔体内。
8.在一方面，结合上述或以下任何示例性系统，第二磁性变速箱组件被同轴地定位在由第一磁性变速箱组件限定的腔体内。
9.在一方面，结合上面或下面的任何示例性系统，第一磁性变速箱组件和第二磁性变速箱组件经由同轴磁场电磁链接。
10.在一方面，结合上述或以下任何示例性系统，速度控制器被配置成至少通过经由
开关驱动器断开开关来将第一磁性变速箱组件与第二磁性变速箱组件解除联接，开关驱动器通过由第一磁性变速箱组件相对于第二磁性变速箱组件旋转所产生的电流供电。
11.在一方面，结合上述或以下任何示例性系统，速度控制器被配置为基于风扇的参考速度与风扇的测量速度之间的差值调节风扇的转速。
12.在一方面，结合上述或以下任何示例性系统，速度控制器还包括速度传感器，速度传感器包括以下各项中的至少一个：霍尔效应传感器；电感式传感器；以及光隔离器传感器。
13.在一方面，结合上述或以下任何示例性系统，系统还包括发动机推力控制器，该发动机推力控制器被配置为经由非接触式通信将参考速度传输至速度控制器。
14.在一方面，本公开提供了一种涡轮风扇发动机，涡轮风扇发动机包括：风扇；涡轮机外壳，包括位于上游端的进气口、位于进气口下游的压缩部分、位于压缩部分下游的燃烧部分、位于燃烧部分下游的涡轮机部分、以及位于下游端的排气口；与压缩部分的第一压缩机联接并且与涡轮机部分的第一涡轮机联接的第一卷轴；位于涡轮机外壳上游的电动变速箱，电动变速箱包括连接至风扇的第一磁性变速箱组件和连接至第一卷轴的第二磁性变速箱组件，其中，电动变速箱配置成将旋转能通过第一磁性变速箱组件与第二磁性变速箱组件之间的气隙从以第二转速旋转的第一卷轴传递到以第一转速旋转的风扇；以及速度控制器，该速度控制器联接至电动变速箱并且配置成将第一磁性变速箱组件与第二磁性变速箱组件选择性地通过气隙联接和解除联接，以将第一转速调节至可变风扇参考速度，同时将第二转速维持在恒定速率。
15.在一方面，结合上述或以下的任何示例性涡轮风扇发动机，第一磁性变速箱组件包括永磁体阵列，并且第二磁性变速箱组件包括限定转子绕组的绕组电路；并且速度控制器被配置为减小绕组电路中的开关的占空比以相对于第二转速减小第一转速。
16.在一方面，结合上述或以下的任何示例性涡轮风扇发动机，第一磁性变速箱组件包括限定转子绕组的绕组电路，第二磁性变速箱组件包括永磁体阵列；并且速度控制器被配置为减小绕组电路中的开关的占空比以相对于第二转速减小第一转速。
17.在一方面，结合上述或以下的任何示例性涡轮风扇发动机，气隙是以下中的一种：与第一卷轴同轴并通过将第二磁性变速箱组件设置在由第一磁性变速箱组件限定的第一腔体中而限定；与第一卷轴同轴并通过将第一磁性变速箱组件设置在由第二磁性变速箱组件限定的第二腔体中而限定的；以及与第一卷轴的旋转轴线垂直并通过平行于第二磁性变速箱组件设置第一磁性变速箱组件而限定。
18.在一方面，本公开提供一种方法，该方法包括：使涡轮风扇发动机中的卷轴以第一转速旋转；经由电动变速箱将旋转能从卷轴传递到涡轮风扇发动机中的风扇；基于电动变速箱中的绕组电路中的开关的占空比来调节传递到风扇的一部分旋转能；以及基于占空比使风扇以第二转速旋转。
19.在一方面，结合上述或以下任何示例性方法，电动变速箱包括：第一磁性变速箱组件，其包括绕组电路和开关，其中，第一磁性变速箱组件联接到卷轴；以及第二磁性变速箱组件，包括永磁体阵列，其中，第二磁性变速箱组件联接到风扇并且经由气隙与第一磁性变速箱组件分开。
20.在一方面，结合上述或以下的任何示例性方法，电动变速箱包括：第一磁性变速箱
组件，包括绕组电路和开关，其中，第一磁性变速箱组件联接到风扇；以及第二磁性变速箱组件，包括永磁体阵列，其中，第二磁性变速箱组件联接到卷轴并且经由气隙与第一磁性变速箱组件分开。
21.在一方面，结合上述或以下的任何示例性方法，该方法还包括：测量第二转速；并且响应于该第二转速在该风扇的参考速度的阈值内不匹配，在继续以第一转速旋转该卷轴的同时调节该开关的占空比。
22.在一方面，本公开提供一种方法，该方法包括：将第一磁性变速箱组件附接到涡轮风扇发动机的第一卷轴，第一磁性变速箱组件包括限定转子绕组并具有可选择性配置的开关的绕组电路和永磁体阵列中的第一者；将第二磁性变速箱组件附接到涡轮风扇发动机的风扇，第二磁性变速箱组件包括绕组电路和永磁体阵列中的与第一者不同的第二者，其中，第一磁性变速箱组件和第二磁性变速箱组件在其间限定气隙；将速度传感器附接到涡轮风扇发动机中以监测风扇的转速；以及将速度控制器联接到速度传感器和绕组电路，其中，速度控制器被配置为基于风扇的转速和风扇的参考速度之间的差来调节可选择性配置的开关的占空比。
23.在一方面，结合上述或以下的任何示例性方法，附接第一磁性变速箱组件和附接第二磁性变速箱组件通过以下中的一项限定气隙：将第一磁性变速箱组件设置在由第二磁性变速箱组件限定的第一腔体中，其中，气隙与第一卷轴同轴；将第二磁性变速箱组件设置在由第一磁性变速箱组件限定的第二腔体中，其中，气隙与第一卷轴同轴；并将第一磁性变速箱组件平行于第二磁性变速箱组件设置，其中，气隙垂直于第一卷轴的旋转轴线。
24.在一方面，本公开提供了一种处理系统，该处理系统包括：包括计算机可执行指令的存储器；以及被配置为执行计算机可执行指令并且使该处理系统执行上述方法中的任一方法的处理器。
25.在一方面中，本公开提供一种非暂时性计算机可读介质，非暂时性计算机可读介质包括计算机可执行指令，该计算机可执行指令在由处理系统的处理器执行时使所述处理系统执行上述方法中的任一方法。
26.在一方面，本公开提供计算机程序产品，该计算机程序产品被体现在计算机可读存储介质上，计算机可读存储介质包括用于执行上述方法中的任一方法的代码。
附图说明
27.为了能够详细理解上述特征的方式，可以通过参考示例性方面进行上面简要概括的更具体的描述，其中一些在附图中示出。
28.图1a至图1c示出根据本公开各方面的包括电动变速箱的涡轮风扇发动机的截面图。
29.图2a至图2c示出根据本公开各方面的电动变速箱的各种配置的截面。
30.图3a至图3c示出根据本公开各方面的用于电动变速箱的永磁体阵列内部的绕组电路。
31.图4a至图4c示出根据本公开各方面的用于电动变速箱的永磁体阵列外部的绕组电路。
32.图5a至图5c示出根据本公开各方面的用于电动变速箱的速度控制器。
33.图6是根据本公开各方面的用于控制具有电动变速箱的涡轮风扇发动机的方法的流程图。
34.图7是根据本公开各方面的用于制造具有电动变速箱的涡轮风扇发动机的方法的流程图。
35.图8a和图8b示出根据本公开各方面的用于发电机的部件布置。
具体实施方式
36.本公开提供了可控电动变速涡轮风扇发动机，其将卷轴与风扇之间的机械齿轮传动布置替代为电磁耦合。电磁耦合允许在齿轮部件之间没有物理接触的情况下传递旋转能/扭矩，与机械齿轮传动布置相比，这可以减小涡轮风扇发动机组件的重量和尺寸，并且减少齿轮传动布置的维护需要。
37.提供了速度控制器，该速度控制器调整卷轴与风扇之间的有效“齿轮比”，这使得能够更连续地控制风扇的转速(例如，每分钟转数(rpm))。换言之，风扇的转速可以独立于卷轴的转速进行控制，使得风扇可以以可变速率被驱动，同时针对涡轮风扇发动机的各种性能特征，以相对更恒定的速率驱动卷轴是优化的。有益的是，与由常规静态变速涡轮风扇发动机所提供的相比，本公开的电磁变速箱和速度控制器可以在涡轮风扇发动机的推力和速度的更宽范围内提供更大的燃料效率。
38.虽然本公开中提供的实例主要示出了飞机的涡轮风扇，但是本公开中描述的电动齿轮传动布置可以与各种其他交通工具中的涡轮风扇发动机结合使用。
39.图1a至图1c示出根据本公开各方面的包括电动变速箱110的涡轮风扇发动机100(分别地，涡轮风扇发动机100a和涡轮风扇发动机100b)的截面图。涡轮风扇发动机100包括涡轮机外壳120，该涡轮机外壳120限定在上游端的进气口121、在进气口121下游的压缩部分122、在压缩部分122下游的燃烧部分123、在燃烧部分123下游的涡轮机部分124、以及在下游端的排气口125。在各个方面，涡轮机外壳120被包括在发动机舱130(也称为壳体)的内部，并且旁路流动室131限定在涡轮机外壳120的外表面和发动机舱130的内表面之间。风扇150在发动机舱130内位于涡轮机外壳120的进气口121的上游，并且在运行期间该风扇旋转以将空气向内推进到涡轮机外壳120的进气口121以及通过旁路流动室131，从而提供进气量和推力。
40.图1a示出了涡轮风扇发动机100，其包括第一卷轴160a(总体上，卷轴或轴160或者统称为轴组件)和第二卷轴160b。图1b示出了涡轮风扇发动机，该涡轮风扇发动机包括第一卷轴160a、第二卷轴160b、以及第三卷轴160c，但是在不同方面中，涡轮风扇发动机100可以包括一个、两个、三个、或更多个卷轴160。
41.在所描绘的实施方式中，每个轴160与其他轴160同轴地延伸，并且每个轴在运行过程中由于高压排气的喷射使根据图1a的涡轮机180a-b(总体上，涡轮机180)或根据图1b的涡轮机180a-c旋转而相对于彼此以不同的速率旋转，这进而经由连接的卷轴160以不同的速率驱动根据图1a的相关联的压缩机170a-b(总体上，压缩机170)或根据图1b的压缩机170a-c。例如，第一卷轴160a旋转(由于第一涡轮机180a施加的力)以驱动第一压缩机170a以第一转速旋转，而第二卷轴160b旋转(由于第二涡轮机180b施加的力)以驱动第二压缩机170b以第二转速旋转。虽然未示出，但是各种轴承或低摩擦表面可位于轴160之间以改善轴
160的旋转特性(例如，减小摩擦)。
42.压缩机170设置在涡轮机外壳120的压缩部分122中，并且每个压缩机可包括布置成一行或多行的若干风扇叶片。涡轮机180设置在涡轮机外壳120的涡轮机部分124中，并且每个涡轮机可包括布置成一行或多行的几个涡轮机叶片。
43.如图所示，第一卷轴160a相对于第二卷轴160b的高压轴是低压轴。因此，第一压缩机170a位于第二压缩机170b的上游，并且在涡轮风扇发动机100的操作期间以比第二压缩机170b低的转速旋转。此外，第一涡轮机180a位于第二涡轮机180b的下游，并且在涡轮风扇发动机100的操作期间以比第二涡轮机180b低的转速旋转。类似地，参见图1b，第二压缩机170b位于第三压缩机170c的上游，并且在涡轮风扇发动机100的操作期间以比第三压缩机170c低的转速旋转。此外，第二涡轮机180b位于第三涡轮机180c的下游，并且在涡轮风扇发动机100的操作期间以比第三涡轮机180c低的转速旋转。
44.低压第一卷轴160a的旋转经由电动变速箱110传递至风扇150。风扇150在旋转时迫使空气通过涡轮风扇发动机100的旁路流动室131以向使用涡轮风扇发动机100的交通工具提供动力(例如，推力)。风扇150包括从中心毂152延伸的多个风扇叶片151，并且风扇的半径通常大于涡轮风扇发动机100中的压缩机170(和涡轮机180)的对应叶片。这样，如果以与压缩机170相同的角速度或转速(例如，每分钟转数)旋转，风扇150将在风扇叶片151的远端处经受比压缩机170和涡轮机180的叶片更高的速度(和机械应力)。例如，压缩机170(和涡轮机180)的叶片的末端可以以亚音速行进，但是随着亚音速压缩机170(和涡轮机180)旋转的风扇150的末端可以由于风扇150的较大半径而以超音速行进，这会在风扇叶片151的末端破坏声音屏障时引起噪声和振动问题(除了机械应力之外)。
45.关于图2a至图2c、图3a至图3c和图4a至图4c更详细描述的电动变速箱110将第一卷轴160a与风扇150的毂152联接，并且允许第一卷轴160a(和相关联的第一压缩机170a)以一个转速旋转，并且允许风扇150以独立转速旋转。独立转速可包括风扇150比第一卷轴160a更快、更慢或者以与第一卷轴160a相同的速度旋转的情况。在一些方面中，操作员还可使风扇150和第一卷轴160a的速度相对于彼此改变(例如，使风扇150加速或减速)。
46.电动变速箱110使用磁耦合部件作为齿轮传动系统而不是物理地互锁的齿轮来将第一卷轴160a与风扇150电磁耦合，使得电动变速箱110的物理地连接到第一卷轴160a和风扇150的部分不彼此物理接触。相反，可控电磁场在气隙上选择性地连接第一卷轴160a和风扇150。操作员控制绕组电路是断开还是闭合，从而选择性地使电动变速箱110的部件联接和解除联接，以基于绕组电路的占空比设定有效齿轮传动比。在各个方面，控制信号可被传输到电动变速箱110，由此改变占空比以及风扇速度与轴速度之间的比率以控制风扇速度。
47.因此，电动变速箱110配置成将旋转能从卷轴160传递到风扇150。在一些方面中，电动变速箱110被配置成维持静态齿轮传动比，或者在没有进一步的控制信号输入的情况下经由轴速度来控制。产生这些电磁场的电力可由配电总线145或用于其中设置有涡轮风扇发动机100的交通工具的其他电力传输机构(例如，经由传送线缆140或无线谐振电力传输器)(诸如图1a和1b)来供应，或者经由连接在两个卷轴160之间的发电机190(诸如图1c)来供应，这将关于图8a和图8b更详细地讨论。在使用发电机190的一些方面中，可以省略配电总线145和/或传输线缆140。
48.电动变速箱110由此通过选择性地将风扇150与第一卷轴160a联接和解除联接而
允许卷轴160以恒定速率旋转并且允许风扇150以不同的速率(恒定或基于可变风扇参考速度)旋转。
49.在一些方面中，诸如在图1c中，发电机190设置在第一卷轴160a与第二卷轴160b之间的接口(和/或第二卷轴160b与第三卷轴160c之间的接口)处以基于卷轴160的不同转速提取电能。通过将发电机190的部件附接到两个不同的卷轴(例如，160a和160b)或者附接到在它们之间的相应接口处的两个不同的压缩机(例如，170a和170b)，发电机190可基于差转速经由一系列感应磁场将旋转能转换成电能，该电能然后可以被传递到涡轮风扇发动机100内部和外部的各种系统上，而不需要在以不同速率旋转的发电机部件之间的物理接触。发电机190利用附接到不同轴160的压缩机170的不同转速，以使用涡轮风扇发动机100的部件的操作旋转来使部件相对于彼此旋转。关于图8a和图8b更详细地讨论发电机190的构造。
50.图2a至图2c示出根据本公开各方面的电动变速箱110的各种配置的截面。如将理解的，电动变速箱110可包括保护内部部件免受碎屑影响、减小空气阻力等的壳体或其他覆盖件、用于将电动变速箱110固定到风扇150和/或卷轴160的安装硬件等。为了清楚地讨论电磁部件及其操作，已经从图中省略了这样的机械特征。
51.在图2a至图2c中示出的每个配置中，第一磁性变速箱组件210a(整体上，磁性变速箱组件210)连接到风扇150，第二磁性变速箱组件210b连接到第一卷轴160a。如将关于图3a至图3c和图4a至图4c更详细地描述的，磁性变速箱组件210中的一个包括永磁体阵列，并且另一磁性变速箱组件210包括具有转子绕组的绕组电路(在图3a至图3c或图4a至图4c中更详细地示出)。磁性变速箱组件210是电动变速箱110的一部分，并且通过气隙230彼此分离，气隙230由磁性变速箱组件210之间的电磁场选择性地桥接。
52.在图2a中，第二磁性变速箱组件210b限定第一腔体240a(整体上，腔体240)，第一磁性变速箱组件210a定位在所述第一腔体240a中。第一腔体240a与卷轴160共轴，以便第一磁性变速箱组件210a和第二磁性变速箱组件210b使得磁性变速箱组件210在沿着共享的旋转轴线220的长度的不同点处围绕旋转轴线220旋转，以便避开另一磁性变速箱组件210的轨道(即，不物理接触)。
53.在图2b中，第一磁性变速箱组件210a限定第二腔体240b，第二磁性变速箱组件210b定位在第二腔体240b中。第二腔体240b与卷轴160共轴，以便第一磁性变速箱组件210a和第二磁性变速箱组件210b使得磁性变速箱组件210在沿着共享的旋转轴线220的长度的不同点处围绕旋转轴线220旋转，以便避开另一磁性变速箱组件210的轨道(即，不物理接触)。
54.在图2c中，第一磁性变速箱组件210a和第二磁性变速箱组件210b以彼此面对的关系定位，在其物理部件之间具有气隙230。第一磁性变速箱组件210a和第二磁性变速箱组件210b彼此同轴地对准，与毂152和第一卷轴160a同轴地对准，并且第一磁性变速箱组件和第二磁性变速箱组件面向彼此布置，使得磁性变速箱组件210之间的磁场同轴地投射以连接磁性变速箱组件210。第一磁性变速箱组件210a平行于第二磁性变速箱组件210b布置，使得气隙230垂直于用于卷轴160的旋转轴线220，以限定平面气隙240c(而不是其中一个磁性变速箱组件210包围另一个磁性变速箱组件的腔体)，磁性变速箱组件210经由同轴磁场选择性地链接在该平面气隙240c上。
55.为了便于识别和区分，已示出了图2a至图2c中的电磁耦合部件的相对尺寸和位
置。然而，在各个方面，这些部件的相对尺寸、形状和方向可基于这些部件安装在其中的涡轮风扇发动机100的物理特性(例如，长度、厚度、周长、间隙距离、旋转扭矩、速度、操作温度等)、用于所提取的旋转能的期望功率传输特性(例如，齿轮传动比、场强、相对速度)等来改变。基于来自涡轮风扇发动机100的交通工具的扭矩和/或额定功率要求所确定的部件沿轴160的轴线的长度，以及各个部件的相对尺寸和距离被设置尺寸以在涡轮风扇发动机100的物理限制内优化涡轮风扇发动机100的扭矩产生和速度以及电动变速箱110中的功率传输效率。因此，图2a至图2c旨在展示操作的概念，并且不一定是具体的实现方式，其可以基于功率要求、推力要求、涡轮风扇发动机100的特定燃料消耗以及各个部件的材料属性来修改，仅举几个考虑因素。
56.图3a至图3c和图4a至图4c根据本公开的各方面示出了第一磁性变速箱组件210a相对于第二磁性变速箱组件210b的各种布置。图3a至图3c示出了在永磁体阵列340内部的包括转子绕组330和开关320的绕组电路310，而图4a至图4c示出了在永磁体阵列340外部的绕组电路310。尽管利用具有一对磁极(即，一个北极(n)和一个南极(s))的阵列示出，但在其他方面，转子绕组330和永磁体阵列340可包括附加的磁极对。
57.取决于第一磁性变速箱组件210a相对于第二磁性变速箱组件210b的配置(根据图2a至图2c)，绕组电路310和永磁体阵列340中的第一者包括在第一磁性变速箱组件210a中，并且绕组电路310和永磁体阵列340中的第二者包括在第二磁性变速箱组件210b中。例如，当第二磁性变速箱组件210b包围第一磁性变速箱组件210a(如图2a中)时，第二磁性变速箱组件210b可包括绕组电路310(如图4a至图4c中)或永磁体阵列340(如图3a至图3c中)。
58.图3a至图3c和图4a至图4c在垂直于卷轴的旋转轴线220的平面中示出，并且内部元件(即，图3a至图3c中的绕组电路310或图4a至图4c中的永磁体阵列340)的转速示出为ωi，而外部元件(即，图4a至图4c中的绕组电路310或图3a至图3c中的永磁体阵列340)的转速示出为ωe。当开关320闭合从而使包括转子绕组330的电路完整时，永磁体阵列340相对于转子绕组330的旋转在绕组电路310中感应出电流，其在转子绕组330中产生磁场。永磁体阵列340的磁场和绕组电路310相互作用，导致旋转力(例如，扭矩)从卷轴160传递到风扇150。
59.图3a和图4a示出了处于中性位置的相应绕组电路310和永磁体阵列340，其中，相应绕组电路310和永磁体阵列340彼此不偏移。然而，当这些部件由于从卷轴160的旋转传递的力而旋转时，外部部件可以使该外部部件滞后或领先角度θ。图3b和图4b示出了相应的绕组电路310和永磁体阵列340，其中，外部元件在旋转方向上滞后内部元件角度θ
滞后
(例如，0弧度＜θ
滞后
＜π/2弧度)。图3c和图4c示出了相应的绕组电路310和永磁体阵列340，其中，外部元件领先内部元件角度θ
领先
(例如，-π/2弧度＜θ
领先
＜0弧度)。
60.在一个实例中，连接到第一卷轴160a的第一磁性变速箱组件210a包括永磁体阵列340并且在包括绕组电路310的第二磁性变速箱组件210b的外部(例如，根据图2a和图3a至图3c)。在本实例中，当永磁体阵列340滞后于转子绕组330时，如在图3b中，在转子绕组330中产生电流，该电流进而产生转子磁场，该转子磁场被永磁体阵列340产生的永磁场推动。类似地，当永磁体阵列340领先于转子绕组330时，如在图3c中，在转子绕组330中产生电流，该电流进而产生被永磁体阵列340固有的永磁场拉动的转子磁场。因此，旋转能从第一卷轴160a传递到风扇150，而不需要外部电源为转子绕组330供电。
61.在另一实例中，连接到第一卷轴160a的第一磁性变速箱组件210a包括绕组电路310并且在包括永磁体阵列340的第二磁性变速箱组件210b的外部(例如，根据图2a和图4a至图4c)。在本实例中，当转子绕组330滞后于永磁体阵列340时，如在图4b中，在转子绕组330中产生电流，该电流进而产生转子磁场，该转子磁场被永磁体阵列340产生的永磁场拉动。类似地，当转子绕组330领先于永磁体阵列340时，如在图4c中，在转子绕组330中产生电流，该电流进而产生转子磁场，该转子磁场被永磁体阵列340固有的永磁场推动。因此，旋转能从第一卷轴160a传递到风扇150，而不需要外部电源为转子绕组330供电。
62.包括在绕组电路310中的开关320选择性地将转子绕组330的一端与另一端互连以断开或闭合绕组电路310。当闭合时，开关320允许电流流过转子绕组330以产生转子磁场，从而允许永磁场推动或拉动转子磁场。当断开时，开关320中断通过转子绕组330的电流流动，从而扰乱转子磁场的产生，从而使磁性变速箱组件210解除联接。取决于开关320断开或闭合的频率(以及断开或闭合的时间)的占空比，转子绕组330可在滞后或领先永磁体阵列340之间交替。不管转子绕组330是滞后于还是领先于永磁体阵列340，力都被传递以使风扇150在与第一卷轴160a相同的方向上旋转。
63.作为扭矩从第一卷轴160a施加至风扇150的旋转力与转子绕组330中的感应电流成比例。通过控制开关320的占空比，可使感应电流随时间的平均值与期望扭矩相匹配。对于转子r的给定惯性矩，根据公式1给出控制其速度的动态方程，其中，j是转子的惯性矩，t是由磁场的相互作用产生的扭矩，并且b是摩擦系数。
[0064][0065]
假设转子处于稳态(即，不加速)时摩擦系数b恒定，则公式2提供了公式1的简化版本。
[0066]
t＝bωrꢀꢀ
(2)
[0067]
因此，风扇150的转速随着时间与转子绕组330中的感应电流的平均值成比例。
[0068]
图5a至图5c示出根据本公开各方面的用于电动变速箱110的速度控制器500。速度控制器500设定开关320的占空比以控制转子绕组330中的感应电流，从而控制风扇150的速度。速度控制器500与绕组电路310位于同一位置以控制包括在其中的开关320。图5a示出了速度控制器500位于风扇150上(即，当第一磁性变速箱组件210a包括绕组电路310时)并且从外部电源580接收电力的方面。图5b示出了速度控制器500位于第一卷轴160a上(即，当第二磁性变速箱组件210b包括绕组电路310时)并且从外部电源580接收电力的方面。图5c是其中速度控制器500位于第一卷轴160a上(即，当第二磁性变速箱组件210b包括绕组电路310时)并且从位于卷轴160上的电源接收电力的方面，与关于图5a和5b讨论的其中从电源580接收电力的方面相反，其中该电源580将电力通过发动机箱和中间空间传输到风扇150。
[0069]
速度控制器500从发动机推力控制器510接收风扇150的参考(或目标)速度，并且从速度传感器520接收风扇150的测量速度。在各个方面中，发动机推力控制器510设置在发动机舱130中或控制涡轮风扇发动机100的交通工具的主体中，并且基于涡轮风扇发动机100的操作条件(例如，高度、温度、交通工具所采用的发动机的数量等)和交通工具的期望速度或推力分布来确定风扇150的参考速度。在一些方面中，发动机推力控制器510经由非接触式通信(例如，光波或无线电波)将参考速度传输至速度控制器500。因此，各方面可包
括与速度控制器500所使用的以接收参考速度的非接触式接收器570b配对的非接触式发送器570a。
[0070]
速度传感器520测量风扇150的转速，并且可包括部署在涡轮风扇发动机100中的各个位置处的若干不同类型的传感器。在一个实例中，速度传感器520包括霍尔效应传感器，霍尔效应传感器测量磁场的大小(例如，由连接到风扇150的永磁体产生)以基于该磁场的大小的周期性变化的频率跟踪风扇150的转速。在另一实例中，速度传感器520包括感应式传感器，该感应式传感器测量由于风扇150的元件附近的变化(例如，由于风扇叶片151成角度)或包括在第一磁性变速箱组件210a中的磁性元件附近的变化而在所产生的或感应的磁场中的磁通量的变化。在又一实例中，速度传感器520包括光隔离器传感器，该光隔离器传感器包括光发射器和光接收器，以测量发射器和接收器彼此对准的频率(例如，基于单独位于风扇150和卷轴160上的发射器/接收器之间的发射光束)或基于反射信号(例如，离开风扇150的反射表面到位于卷轴160上的一对反射发射器/接收器)来确定风扇150的速度。
[0071]
比较器530将参考速度与测量的速度进行比较，并将该差值提供给控制回路540，例如比例积分微分(pid)控制器，该控制回路使用该差值作为用于如何调节开关320的占空比的反馈。例如，当差值指示所测量的速度小于参考速度时，控制回路540指示应当增加占空比，使得开关320与当前占空比相比保持闭合更长时间、更经常闭合或其组合。在另一实例中，当差值指示测量的速度大于参考速度时，控制回路540指示应当减小占空比，使得开关320与当前占空比相比保持断开更长时间、更经常断开、或其组合。因此，响应于由控制回路540指示的占空比，开关320被控制以选择性地解除联接或选择性地联接电动变速箱110的磁性变速箱组件210。
[0072]
在各个方面中，来自控制回路540的输出通过积分器550以去除输出中的尖峰(spike)，将输出维持在指定范围内，并且防止振荡变化(例如，在低于阈值调整尺寸或在指定的时间窗口内交替小幅增加和减少占空比)以经由占空比的快速或频繁变化来减小风扇150上的抖动或应变。
[0073]
电源开关驱动器560从速度控制器500接收输出以实现开关320的占空比。在各个方面，电源开关驱动器560经由在绕组电路310或另一感应环路中生成的电流来供电，以根据所选择的占空比来断开和闭合开关320。在各个方面，电源开关驱动器560提供电力以断开在不再提供电力时闭合的常闭开关，提供电力以闭合在不再提供电力时断开的常开开关，或者提供电力以改变在不再提供电力时保持在当前状态(即，断开或闭合)的开关的状态。
[0074]
在图5a和5b中，提供给速度控制器500和电源开关驱动器560的电气部件的电力从卷轴160和电动变速箱110外部的电源580接收，在一些方面中，该电源可安装至涡轮机外壳120或发动机舱130。当安装在电动变速箱110外部时，通过气隙将电力从位于电源580的电力传输器590a无线地传递到位于卷轴160、风扇或电动变速箱110上的电力接收器590b。在各个方面，根据电力传输器590a和电力接收器590b和中间对象(包括用于在不同位置之间转发电力的附加电力传输器/接收器)之间的距离，电力传输器590a和电力接收器590b可包括各种近场耦接装置(例如，电感或电容耦接装置)或远场耦接装置(例如，微波和激光功率束形成装置)。
[0075]
在图5c中，提供给速度控制器500和电源开关驱动器560的电气部件的电力从与卷
轴160或电动变速箱110共处一处的电源接收。在各个方面，图5c的电源可以是电池或其他电力存储和释放装置，诸如超级电容器。在一些方面中，图5c的电源接收来自连接在第一卷轴160a与第二卷轴160b之间的接口处的发电机190的输入功率，如关于图1c更详细描述的。
[0076]
图6是根据本公开的各方面的用于控制具有电动变速箱110的涡轮风扇发动机100的方法600的流程图。
[0077]
方法600开始于框610，其中，涡轮风扇发动机100的卷轴160旋转。在涡轮风扇发动机100中，操作员可通过：接合涡轮风扇发动机100来为交通工具产生推力；通过燃烧室中的燃料的燃烧而在卷轴160上引起旋转能；并且排出排气通过涡轮机部分124，从而使涡轮机180旋转相应的卷轴160，来使卷轴160旋转。根据涡轮风扇发动机100中的卷轴160的数量、使用涡轮风扇发动机100的交通工具的推力需求、使用涡轮风扇发动机100的交通工具的高度等，卷轴160可以以各种不同的速度旋转。
[0078]
在框620处，电动变速箱110将旋转能从涡轮风扇发动机100的第一卷轴160a传递到风扇150。电动变速箱110的第一磁性变速箱组件210a连接到第一卷轴160a，并包括绕组电路310和永磁体阵列340中的一者。电动变速箱110的第二磁性变速箱组件210b连接到风扇150，并包括绕组电路310和永磁体阵列340中的与包括在第一磁性变速箱组件210a中的不同的一者。磁性变速箱组件210经由气隙230彼此分开，但经由由转子绕组330选择性地产生的转子磁场和由永磁体阵列340产生的永磁场(选择性地)在气隙230上电磁耦合。
[0079]
通过以第一转速旋转第一卷轴160a(和连接的第一磁性变速箱组件210a)，当其中的开关320闭合时在绕组电路310的转子绕组330中感应出电流。当在转子绕组330中感应出电流时，转子绕组330产生转子磁场，该转子磁场在第一卷轴160a的旋转方向上被与永磁体阵列340相关联的永磁场推动或拉动。因此，第一卷轴160a的旋转能经由第一磁性变速箱组件210a传递到连接到风扇150的第二磁性变速箱组件210b，从而导致风扇150与第一卷轴160a一起旋转。
[0080]
在框630处，风扇150基于第一卷轴160a的第一转速和速度控制器500所选择的开关320的占空比以第二转速旋转。
[0081]
在框640处，速度控制器500测量风扇150的第二转速。在各个方面，速度传感器520(诸如霍尔效应传感器、电感式传感器、光隔离器传感器等)测量风扇150的速度，并且速度控制器500将所测量的速度与风扇150已经设置为旋转的参考(或目标)速度进行比较。速度控制器500基于风扇150的参考速度与风扇150的测量速度之间的差值是否落在阈值范围之外(例如，δ(ω
参考
，ω
测量
)
±
ω
参考
的x％)来确定是否调整开关320的占空比(并且由此调整风扇150的速度)。
[0082]
在框650处，速度控制器500基于电动变速箱110的绕组电路310中的开关320的占空比来调节传递到风扇150的旋转能的一部分。通过增加开关320闭合的相对时间量，速度控制器500增加从卷轴160传递至风扇150的旋转能的部分，从而增加风扇150的速度。类似地，通过减少开关320闭合的相对时间量，速度控制器500减少从卷轴160传递至风扇150的旋转能的部分，从而降低风扇150的速度。当参考速度大于测量的速度并且在阈值之外时，方法600返回到框630，其中，开关320的占空比增加，从而增加风扇150的速度。当参考速度小于测量的速度并且在阈值之外时，方法600返回到框630，其中，开关320的占空比减小，从而降低风扇150的速度。因此，方法600可以继续，以便相对于更新的参考速度、环境条件的
变化、卷轴160的转速的变化以及它们的组合来控制风扇150的速度。
[0083]
图7是根据本公开的各方面的用于制造具有电动变速箱110的涡轮风扇发动机100的方法700的流程图。
[0084]
在框710处，制造者将第一磁性变速箱组件210a附接到涡轮风扇发动机100的第一卷轴160a。
[0085]
在框720处，制造者将第二磁性变速箱组件210b附接到涡轮风扇发动机100的风扇150。
[0086]
第一磁性变速箱组件210a包括绕组电路310和永磁体阵列340中的第一者，而第二磁性变速箱组件210b包括绕组电路310和永磁体阵列340中的与包括在第一磁性变速箱组件210a中的第一者不同的第二者。第一磁性变速箱组件210a和第二磁性变速箱组件210b限定彼此之间的气隙230，使得第一磁性变速箱组件210a和第二磁性变速箱组件210b彼此不物理接触。相反，第一磁性变速箱组件210a和第二磁性变速箱组件210b被配置为选择性地彼此磁性接触。在各个方面，第一磁性变速箱组件210a设置在由第二磁性变速箱组件210b限定的第一腔体240a中(根据图2a)，第二磁性变速箱组件210b设置在由第一磁性变速箱组件210a限定的第二腔体240b中，或者磁性变速箱组件210彼此平行地设置以限定垂直于卷轴160的旋转轴线220的气隙230(根据图2c)。
[0087]
在框730处，制造者在涡轮风扇发动机100中为风扇150附接速度传感器520，以监测风扇150的转速。速度传感器520可包括各种类型的速度感测或测量装置，包括但不限于：霍尔效应传感器、电感式传感器和光隔离器传感器。在各个方面，速度传感器可包括附接到风扇150、第一卷轴160a、涡轮机外壳120、发动机舱130或涡轮风扇发动机100的其他部件中的一个或多个的部件。
[0088]
在框740处，制造者将速度控制器500联接至速度传感器520和绕组电路310。速度控制器500被配置为基于由速度传感器520测量的风扇150的转速与风扇150的期望速度(如由与速度控制器500非接触式通信的发动机推力控制器510所指示的)之间的差值调节被包括在绕组电路310中的开关320的占空比。当第一磁性变速箱组件210a包括绕组电路310时，速度控制器500位于风扇150上，或者当第二磁性变速箱组件210b包括绕组电路310时，速度控制器500位于第一卷轴160a上。
[0089]
图8a示出了根据本公开的各方面的用于发电机190的第一部件布置800a。第一转子组件810a连接到第二(高压)压缩机170b上并且第二转子组件810b在第一压缩机170a与第二压缩机170b之间的接口处连接到第一(低压)压缩机170a上。在各个方面，转子组件810a-b连接到相关联的压缩机170的一个或多个叶片、连接到叶片到相关联的卷轴160的环/连接点、或连接到相关联的卷轴160。转子组件810a-b以相对于彼此、轴160和压缩机170的已知距离和方向来定位发电机190的各种电磁部件。
[0090]
在图8a中，第一转子组件810a包括产生发电机磁场815的永磁体820。永磁体820通过与轴160同轴地限定的气隙径向地发射发电机磁场815，以将永磁体820与被包括在第二转子组件810b中的发电机电枢绕组830磁性地连接。在各个方面，永磁体820可包括围绕轴160周向布置以发射多个发电机磁场815的多个磁体。
[0091]
第二转子组件810b包括发电机电枢绕组830，发电机电枢绕组830与永磁体820或轴160同心地和径向地布置，但不其物理接触，并且第二转子组件810b将发电机电枢绕组
830定位在发电机磁场815的预定场强内。因此，发电机磁场815径向地连接永磁体820和发电机电枢绕组830。
[0092]
图8b示出了根据本公开的各方面的用于发电机190的第二部件布置800b。第一转子组件810a连接到高压第二压缩机170b上，并且第二转子组件810b在这两个压缩机170之间的接口处连接到低压第一压缩机170a上。在各个方面，转子组件810a-b连接到相关联的压缩机170的一个或多个叶片、连接到叶片到相关联的卷轴160的环/连接点、或连接到相关联的卷轴160。转子组件810a-b以相对于彼此、轴160和压缩机170的已知距离和方向来定位发电机190的各种电磁部件。
[0093]
在图8b中，第一转子组件810a包括产生发电机磁场815的永磁体820。永磁体820通过限定在与轴160的旋转轴线相交的平面中的气隙发射发电机磁场815，以将永磁体820与被包括在第二转子组件810b中的发电机电枢绕组830磁性连接。尽管示出为在与旋转轴线正交的平面中限定气隙(例如，用于永磁体820和发电机电枢绕组830之间的同轴磁连接)，但是在其他方面，气隙可以相对于轴160的其他角度限定。在各个方面，永磁体820可包括围绕轴160径向布置的多个磁体，以发射多个发电机磁场815。
[0094]
第二转子组件810b包括发电机电枢绕组830，发电机电枢绕组830绕轴160径向布置，但不与轴160物理接触，并且发电机电枢绕组被布置为与永磁体820成行星式。转子组件810a-b的相对位置和长度将发电机电枢绕组830定位在发电机磁场815的预定场强内。因此，发电机磁场815轴向地连接永磁体820和发电机电枢绕组830。
[0095]
在其中设置这些部件的涡轮风扇发动机100的运行过程中，涡轮机180所施加的旋转力致使压缩机170和所附接的em部件相对于彼此以及固定的涡轮机外壳120旋转。由于高压压缩机170b和低压压缩机170a的转速差，发电机磁场815相对于发电机电枢绕组830旋转。因此，除了其他部件(例如，作为电源580)之外，电能从轴160的旋转力提取并被传递以为电动变速箱110的速度控制器500提供电力。
[0096]
为了便于识别和区分，已经示出图8a和图8b中的电磁耦合部件的相对尺寸和位置。然而，在各个方面，这些部件的相对尺寸、形状和方向可基于这些部件安装在其中的涡轮风扇发动机100的物理性质(例如，长度、厚度、周长、间隙距离、旋转扭矩和速度、操作温度)、所提取的功率的期望功率特性(例如，功率相位的数量、电压/电流水平)等来改变。部件沿轴160的轴线的长度由来自涡轮风扇发动机100的交通工具的扭矩和/或额定功率要求确定，并且各个部件的相对尺寸和距离被设置尺寸，以在涡轮风扇发动机100的物理限制内优化涡轮风扇发动机100的扭矩产生和速度以及发电机190中的功率传输效率。因此，图8a和8b旨在展示操作的概念，并且不一定是具体的实现方式，其可以基于功率要求、推力要求、涡轮风扇发动机100的特定燃料消耗以及各个部件的材料特性来修改。例如，当沿压缩机170的叶片长度的径向空间更容易获得时，制造者可根据图8a设计永磁体820和发电机电枢绕组830，或者当压缩机170之间的轴向空间更容易获得时，制造者可根据图8b设计永磁体820和发电机电枢绕组830。
[0097]
在本公开中，参考不同方面。然而，应当理解，本公开不限于具体描述的方面。相反，以下特征和元件的任何组合(无论是否涉及不同方面)预期实施和实践本文提供的教导。此外，当以“a和b中的至少一个”的形式描述这些方面的要素时，应理解，均考虑了仅包括要素a、仅包括要素b以及包括要素a和b的各方面。此外，尽管一些方面可实现优于其他可
能的解决方案和/或优于现有技术的优点，但是特定优点是否由给定方面实现并不限制本公开。因此，本文公开的方面、特征、方面和优点仅仅是说明性的，并且不被认为是所附权利要求的要素或限制，除非在权利要求中明确陈述。同样，对“本发明”的引用不应被解释为在此所公开的任何发明主题的概括，并且不应被认为是所附权利要求的要素或限制，除非在权利要求中明确陈述。
[0098]
如本领域技术人员将理解的，本文中描述的方面可体现为系统、方法或计算机程序产品。因此，各方面可采取完全硬件方面、完全软件方面(包括固件、常驻软件、微代码等)或组合软件和硬件方面的方面的形式，其在本文中可全部统称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，本文描述的方面可以采取体现在一个或多个计算机可读存储介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读存储介质具有在其上体现的计算机可读程序代码。
[0099]
体现在计算机可读存储介质上的程序代码可使用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等，或者上述的任意合适的组合。
[0100]
用于执行本公开的各方面的操作的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言的任意组合编写，包括面向对象的编程语言，诸如java、smalltalk、c++等和传统的过程编程语言，诸如“c”编程语言或类似的编程语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分在用户计算机上执行、作为独立软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下，远程计算机可通过任何类型的网络(包括局域网(lan)或广域网(wan))连接至用户计算机，或者可连接至外部计算机(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)。
[0101]
本文中参考根据本公开的方面的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图来描述本公开的方面。应当理解，流程图和/或框图的每个框以及流程图和/或框图中各框的组合，都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令，创建用于实现流程图和/或框图的框中指定的功能/动作的方法。
[0102]
这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读介质中，该计算机可读介质可以指示计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备以特定方式工作，这样，存储在计算机可读介质中的指令产生包括实现流程图和/或框图的框中指定的功能/动作的指令的制品。
[0103]
也可以把计算机程序指令加载到计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备上，使得在计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的处理，使得在计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备上执行的指令提供用于实现在流程图和/或框图的(或多个)框中指定的功能/动作的处理。
[0104]
附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各个方面的系统、方法和计算机程序产品的可能的实现方式的架构、功能和操作。对此，流程图或框图中的每个块可表示模块、段或代码的一部分，其包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应注意，在一些替代实现方式中，框中所指出的功能可不按图中所指出的次序发生。例如，取决于所涉及的功能，连续示出的两个块实际上可以同时执行，或者这些块有时可以以相反的顺序或不按顺序执行。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个框、以及框图和/或流程图中的框的组合，可以用执行指定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用
硬件与计算机指令的组合来实现。
[0105]
条款：
[0106]
1.一种系统，包括：
[0107]
第一磁性变速箱组件(210a)，连接到涡轮风扇发动机(100)的风扇(150)；
[0108]
第二磁性变速箱组件(210b)，连接到涡轮风扇发动机(100)的卷轴(160)；以及
[0109]
速度控制器(500)，被配置成通过选择性地将第一磁性变速箱组件(210a)与第二磁性变速箱组件(210b)联接和解除联接来基于卷轴(160)的转速调节风扇(150)的转速。
[0110]
2.根据条款1所述的系统，其中：
[0111]
第一磁性变速箱组件(210a)包括永磁体阵列(340)；
[0112]
第二磁性变速箱组件(210b)包括通过气隙(230)与永磁体阵列(340)分开的转子绕组(330)；并且
[0113]
速度控制器(500)被配置为经由闭合和断开具有所述转子绕组(330)的绕组电路(310)中的开关(320)而选择性地将第一磁性变速箱组件(210a)与第二磁性变速箱组件(210b)联接和解除联接。
[0114]
3.根据条款1或2所述的系统，其中：
[0115]
第二磁性变速箱组件(210b)包括永磁体阵列(340)；
[0116]
第一磁性变速箱组件(210a)包括通过气隙(230)与永磁体(340)阵列分开的转子绕组(330)；并且
[0117]
速度控制器(500)被配置为经由闭合和断开具有所述转子绕组(330)的绕组电路(310)中的开关(320)来选择性地将第一磁性变速箱组件(210a)与第二磁性变速箱组件(210b)联接和解除联接。
[0118]
4.根据条款1至3中任一项所述的系统，其中，第一磁性变速箱组件(210a)同轴地定位在由第二磁性变速箱组件(210b)限定的腔体(240)内。
[0119]
5.根据条款1-4中任一条款所述的系统，其中，第二磁性变速箱组件(210b)同轴地定位在由第一磁性变速箱组件(210a)限定的腔体(240)内。
[0120]
6.根据条款1-5中任一条款所述的系统，其中，第一磁性变速箱组件(210a)和第二磁性变速箱组件(210b)经由同轴磁场电磁连接。
[0121]
7.根据条款1-6中任一条款所述的系统，其中，速度控制器(500)被配置为至少通过经由开关驱动器(560)断开开关(320)来将第一磁性变速箱组件(210a)与第二磁性变速箱组件(210b)解除联接，开关驱动器通过由第一磁性变速箱组件(210a)相对于第二磁性变速箱组件(210b)旋转产生的电流供电。
[0122]
8.根据条款1至7中任一条款所述的系统，其中，速度控制器(500)配置成基于风扇(150)的参考速度和风扇(150)的测量速度之间的差值调节风扇(150)的转速。
[0123]
9.根据条款1至8中任一条款所述的系统，其中，速度控制器(500)还包括速度传感器(520)，速度传感器(520)包括以下中的至少一个：
[0124]
霍尔效应传感器；
[0125]
感应式传感器；以及
[0126]
光隔离器传感器。
[0127]
10.根据条款1至9中任一条款所述的系统，还包括：发动机推力控制器(510)，被配
置为经由非接触式通信将参考速度传输至速度控制器(500)。
[0128]
11.一种涡轮风扇发动机(100)，包括：
[0129]
风扇(150)；
[0130]
涡轮机外壳(120)，包括：进气口(121)，位于上游端；压缩部分(122)，在进气口(121)的下游；燃烧部分(123)，在压缩部分(122)的下游；涡轮机部分(124)，在燃烧部分(123)下游；以及排气口(125)，位于下游端；
[0131]
第一卷轴(160a)，与压缩部分(122)的第一压缩机(170a)并且与涡轮机部分(124)的第一涡轮机(180a)联接；
[0132]
电动变速箱(110)，位于涡轮机外壳(120)的上游，电动变速箱(110)包括连接到风扇(150)的第一磁性变速箱组件(210a)和连接到第一卷轴(160a)的第二磁性变速箱组件(210b)，其中，电动变速箱(110)配置成在第一磁性变速箱组件(210a)与第二磁性变速箱组件(210b)之间的气隙(230)上将旋转能从以第二转速旋转的第一卷轴(160a)传递到以第一转速旋转的风扇(150)；以及
[0133]
速度控制器(500)，联接到电动变速箱(110)并且被配置成在气隙(230)上选择性地使第一磁性变速箱组件(210a)与第二磁性变速箱组件(210b)联接和解除联接，以将第一转速调节为可变风扇参考速度，同时将第二转速维持在恒定速率。
[0134]
12.根据条款11所述的涡轮风扇发动机(100)，其中：
[0135]
第一磁性变速箱组件(210a)包括永磁体阵列(340)，并且第二磁性变速箱组件(210b)包括限定转子绕组(330)的绕组电路(310)；并且
[0136]
速度控制器(500)被配置为减小绕组电路(310)中的开关(320)的占空比以相对于第二转速减小第一转速。
[0137]
13.根据条款11或12所述的涡轮风扇发动机(100)，其中：
[0138]
第一磁性变速箱组件(210a)包括限定转子绕组(330)的绕组电路(310)，并且第二磁性变速箱组件(210b)包括永磁体阵列(340)；并且
[0139]
速度控制器(500)被配置为减小绕组电路(310)中的开关(320)的占空比以相对于第二转速减小第一转速。
[0140]
14.根据条款11-13中任一条款所述的涡轮风扇发动机(100)，其中气隙(230)是以下之一：
[0141]
与第一卷轴(160a)同轴并通过将第二磁性变速箱组件(210b)设置在由第一磁性变速箱组件(210a)限定的第一腔体(240a)中而限定；
[0142]
与第一卷轴(160a)同轴并通过将第一磁性变速箱组件(210a)设置在由第二磁性变速箱组件(210b)限定的第二腔体(240b)中而限定；以及
[0143]
垂直于第一卷轴(160a)的旋转轴线(220)并通过平行于第二磁性变速箱组件(210b)设置第一磁性变速箱组件(210a)而限定。
[0144]
15.一种方法(600)，包括：
[0145]
使涡轮风扇发动机(100)中的卷轴(160)以第一转速旋转(610)；
[0146]
将旋转能从卷轴(160)经由电动变速箱(110)传递(620)到涡轮风扇发动机(100)中的风扇(150)；
[0147]
基于电动变速箱(110)中的绕组电路(310)中的开关(320)的占空比调节(650)传
递到风扇(150)的旋转能的一部分；以及
[0148]
基于占空比以第二转速旋转(630)风扇(150)。
[0149]
16.根据条款15所述的方法(600)，其中，电动变速箱(110)包括：
[0150]
第一磁性变速箱组件(210a)，包括绕组电路(310)和开关(320)，其中，第一磁性变速箱组件(210a)联接到卷轴(160)；以及
[0151]
第二磁性变速箱组件(210b)，包括永磁体阵列(340)，其中，第二磁性变速箱组件(210b)联接到风扇(150)并且经由气隙(230)与第一磁性变速箱组件(210a)分开。
[0152]
17.根据条款15或16所述的方法(600)，其中，电动变速箱包括：
[0153]
第一磁性变速箱组件(210a)，包括绕组电路(310)和开关(320)，其中，第一磁性变速箱组件(210a)联接到风扇(150)；以及
[0154]
第二磁性变速箱组件(210b)，包括永磁体阵列(340)，其中，第二磁性变速箱组件(210b)联接到卷轴(160)并且经由气隙与第一磁性变速箱组件分开。
[0155]
18.根据条款15-17中任一条款所述的方法(600)，还包括：
[0156]
测量第二转速；以及
[0157]
响应于第二转速在风扇(150)的参考速度的阈值内不匹配，在继续以第一转速旋转卷轴(160)的同时调节开关(320)的占空比。
[0158]
19.一种方法(700)，包括：
[0159]
将包括绕组电路(310)和永磁体阵列(340)中的第一者的第一磁性变速箱组件(210a)附接(710)到涡轮风扇发动机(100)的第一卷轴(160a)，绕组电路限定转子绕组(330)并具有可选择性配置的开关(320)；
[0160]
将第二磁性变速箱组件(210b)附接(720)到涡轮风扇发动机(100)的风扇(150)，第二磁性变速箱组件(210b)包括绕组电路(310)和永磁体阵列(340)中的与第一者不同的第二者，其中，第一磁性变速箱组件(210a)和第二磁性变速箱组件(210b)在其间限定气隙(230)；
[0161]
将速度传感器(520)附接(730)在涡轮风扇发动机(100)中以监测风扇(150)的转速；以及
[0162]
将速度控制器(500)联接(740)至速度传感器(520)和绕组电路(310)，其中，速度控制器(500)被配置为基于风扇(150)的转速与风扇(150)的参考速度之间的差值调节可选择性配置的开关(320)的占空比。
[0163]
20.根据条款19所述的方法(700)，其中，附接第一磁性变速箱组件(210a)和附接第二磁性变速箱组件(210b)通过以下之一限定气隙(230)：
[0164]
将第一磁性变速箱组件(210a)设置在由第二磁性变速箱组件(210b)限定的第一腔体(240a)中，其中，气隙(230)与第一卷轴(160a)同轴；
[0165]
将第二磁性变速箱组件(210b)设置在由第一磁性变速箱组件(210a)限定的第二腔体(240b)中，其中，气隙(230)与第一卷轴(160a)同轴；以及
[0166]
平行于第二磁性变速箱组件(210b)设置第一磁性变速箱组件(210a)，其中，气隙(230)垂直于第一卷轴(160a)的旋转轴线(220)。
[0167]
21.一种处理系统，包括：
[0168]
存储器，包括计算机可执行指令；以及
[0169]
处理器，被配置成执行计算机可执行指令并且使该处理系统执行根据条款15-20中任一条款所述的方法。
[0170]
22.一种包括计算机可执行指令的非暂时性计算机可读介质，计算机可执行指令在由处理系统的处理器执行时使处理系统执行根据条款15-20中任一条款所述的方法。
[0171]
23.一种体现在计算机可读存储介质上的计算机程序产品，该计算机程序产品包括用于执行根据条款15-20中任一条款所述的方法的代码。
[0172]
虽然前述内容针对本公开的方面，但可在不脱离本公开的基本范围的情况下设计本公开的其他和进一步的方面，且本公开的范围由所附权利要求书确定。