本公开的方面总体上涉及涡轮发动机的电能生成。更具体地，本公开涉及将来自涡轮发动机(如可以在飞行器和其它交通工具中使用的)的机械能转换成电能，并且经由电磁场将该能量传递到相关联的交通工具。
背景技术：
各种交通工具使用发动机的各种组合来向那些交通工具提供动力推力和操纵控制。例如，飞行器可以使用结合有涡轮的发动机来为喷气式飞机或螺旋桨提供动力。涡轮发动机包括若干旋转部件，以提供动力推力和空气/气体压缩。连接至涡轮发动机的旋转部件的发电机可以提取机械旋转能并将其转换成电能，该电能用于为相关联的交通工具的各种车载系统供电。由于发动机内的工作温度、旋转速度和气流导致发动机的各个零件的磨损，用于从旋转发动机部件提取旋转能的物理部件可能会经受高更换率以避免将可靠性问题引入其它发动机部件。另外，由于能量提取部件在涡轮发动机中的位置，维修和更换可能难以完成或者是耗时的。
技术实现要素：
在一个方面，本公开提供了一种系统，所述系统包括：永磁体，所述永磁体发出第一磁场并被设置在涡轮发动机的第一转子组件上；电枢绕组，所述电枢绕组连接至所述涡轮发动机的第二转子组件，使得所述电枢绕组被定位在所述第一磁场内；谐振发射器，所述谐振发射器被配置成当所述第一转子组件相对于所述第二转子组件旋转时接收来自所述电枢绕组的电功率输入以生成具有至少预定频率的第二磁场；以及谐振接收器，所述谐振接收器被设置在所述涡轮发动机的外壳上，并且被定位成接收所述第二磁场并将所述第二磁场转换成电功率输出。
在多个方面，结合以上或以下所述的任一系统，所述第一转子组件是较高压转子，所述第二转子组件是较低压转子，并且所述较高压转子以比所述较低压转子旋转的第二速度大的第一速度旋转。
在多个方面，结合以上或以下所述的任一系统，所述第一转子组件是较低压转子，所述第二转子组件是较高压转子，并且所述较高压转子以比所述较低压转子旋转的第二速度大的第一速度旋转。
在多个方面，结合以上或以下所述的任一系统，所述第一磁场通过被限定在所述永磁体与所述电枢绕组之间的气隙从所述第一转子组件的旋转轴线径向地向外传播。
在多个方面，结合以上或以下所述的任一系统，所述第一磁场通过被限定在所述永磁体与所述电枢绕组之间的气隙与所述第一转子组件的旋转轴线同轴地传播。
在多个方面，结合以上或以下所述的任一系统，所述系统还包括高频转换器，所述高频转换器被设置在所述电枢绕组与所述谐振发射器之间；并且其中，所述高频转换器被配置成以与所述电枢绕组接收的所述第一磁场相比的高频率向所述谐振发射器提供所述电功率输入。
在多个方面，结合以上或以下所述的任一系统，所述高频率大于所述第一转子组件与所述第二转子组件之间的旋转速度的差，并且基于所述谐振发射器与所述谐振接收器之间的功率传递效率。
在多个方面，结合以上或以下所述的任一系统，所述电功率输出包括基于在所述电枢绕组中限定的多个相的多个电相。
在多个方面，结合以上或以下所述的任一系统，所述系统还包括功率控制单元，所述功率控制单元被设置在所述外壳中并连接至用于交通工具的功率分配总线。
在一个方面，本公开提供了一种涡轮发动机，所述涡轮发动机包括：外壳，所述外壳限定了在上游端处的进气口、在所述进气口下游的压缩段、在所述压缩段下游的燃烧段、在所述燃烧段下游的涡轮段、以及在下游端处的排气口；第一轴，所述第一轴与所述压缩段的第一压缩机和所述涡轮段的第一涡轮机联接，其中，所述第一轴被配置成以第一旋转速度旋转；第二轴，所述第二轴与所述压缩段的第二压缩机和所述涡轮段的第二涡轮机联接并与所述第一轴同轴地延伸，其中，所述第二轴被配置成以第二旋转速度旋转；电枢绕组，所述电枢绕组连接至所述第一压缩机和所述第二压缩机中的第一个压缩机；永磁体，所述永磁体连接至所述第一压缩机和所述第二压缩机中的第二个压缩机，并且被配置成发出第一磁场，以对应于所述第一旋转速度与所述第二旋转速度的差的差分旋转速度相对于所述电枢绕组旋转，以及在所述电枢绕组中感应出电流；谐振发射器，所述谐振发射器连接至所述电枢绕组，并且被配置成当由所述电流供电时生成具有至少预定频率的第二磁场；以及谐振接收器，所述谐振接收器被设置在所述涡轮发动机的所述外壳上，被定位成接收所述第二磁场，并且被配置成将所述第二磁场转换成电功率输出。
在多个方面，结合以上或以下所述的任一涡轮发动机，所述涡轮发动机还包括：第三轴，所述第三轴与所述压缩段的在所述第一压缩机和所述第二压缩机下游的第三压缩机联接并且与所述涡轮段的在所述第一涡轮机和所述第二涡轮机上游的第三涡轮机联接；并且其中，所述第三轴与所述第二轴同轴地延伸，并且被配置成以比所述第一旋转速度和所述第二旋转速度大的第三旋转速度旋转。
在多个方面，结合以上或以下所述的任一涡轮发动机，所述涡轮发动机还包括：次级电枢绕组，所述次级电枢绕组连接至所述第三压缩机和所述第二压缩机中的第一个压缩机；次级永磁体，所述次级永磁体连接至所述第三压缩机和所述第二压缩机中的第二个压缩机，并且被配置成发出次级第一磁场，以对应于所述第三旋转速度与所述第二旋转速度的次级差的次级差分旋转速度相对于所述次级电枢绕组旋转，以及在所述次级电枢绕组中感应出次级电流；次级谐振发射器，所述次级谐振发射器连接至所述次级电枢绕组，并且被配置成当由所述次级电流供电时生成具有至少次级预定频率的次级第二磁场；以及次级谐振接收器，所述次级谐振接收器被设置在所述涡轮发动机的所述外壳上，被定位成接收所述次级第二磁场，并且被配置成将所述次级第二磁场转换成次级电功率输出。
在多个方面，结合以上或以下所述的任一涡轮发动机，所述涡轮发动机还包括：第三轴，所述第三轴与所述压缩段的在所述第一压缩机和所述第二压缩机上游的第三压缩机联接并且与所述涡轮段的在所述第一涡轮机和所述第二涡轮机下游的第三涡轮机联接；并且其中，所述第三轴与所述第二轴同轴地延伸，并且被配置成以比所述第一旋转速度和所述第二旋转速度小的第三旋转速度旋转。
在多个方面，结合以上或以下所述的任一涡轮发动机，所述涡轮发动机还包括：次级电枢绕组，所述次级电枢绕组连接至所述第三压缩机和所述第一压缩机中的第一个压缩机；次级永磁体，所述次级永磁体连接至所述第三压缩机和所述第一压缩机中的第二个压缩机，并且被配置成发出次级第一磁场，以对应于所述第三旋转速度与所述第一旋转速度的次级差的次级差分旋转速度相对于所述次级电枢绕组旋转，以及在所述次级电枢绕组中感应出次级电流；次级谐振发射器，所述次级谐振发射器连接至所述次级电枢绕组，并且被配置成当由所述次级电流供电时生成具有至少次级预定频率的次级第二磁场；以及次级谐振接收器，所述次级谐振接收器被设置在所述涡轮发动机的所述外壳上，被定位成接收所述次级第二磁场，并且被配置成将所述次级第二磁场转换成次级电功率输出。
在多个方面，结合以上或以下所述的任一涡轮发动机，所述涡轮发动机还包括：机舱，所述机舱限定其中设置有所述外壳的旁路流室；以及传输线缆，所述传输线缆被设置在所述旁路流室中从所述外壳延伸，以将所述谐振接收器电连接至交通工具的功率分配总线。
在多个方面，结合以上或以下所述的任一涡轮发动机，所述涡轮发动机还包括：功率控制单元，所述功率控制单元被设置在所述旁路流室内位于所述外壳的外部，并且所述功率控制单元电连接在所述谐振接收器与所述传输线缆之间。
在多个方面，结合以上或以下所述的任一涡轮发动机，所述电枢绕组和所述永磁体由被限定为与所述第一轴同轴的气隙分离开。
在多个方面，结合以上或以下所述的任一涡轮发动机，所述电枢绕组和所述永磁体由被限定在与所述第一轴的旋转轴线相交的平面中的气隙分开。
在一个方面，本公开提供了一种方法，所述方法包括：绕涡轮发动机的第一轴旋转永磁体以在电枢绕组中感应出多相交流电，所述永磁体发出第一磁场并附接至所述涡轮发动机的第一转子组件，所述电枢绕组被设置在第二转子组件上，所述第二转子组件附接至所述涡轮发动机的第二压缩机，所述第二压缩机连接至与所述第一轴同轴的第二轴；经由所述多相交流电向谐振发射器供电以生成具有预定频率或高于预定频率的第二磁场；以及经由被设置在所述涡轮发动机的外壳的内表面上的谐振接收器将所述第二磁场转换成电功率输出。
在一个方面，本公开提供了一种方法，所述方法包括：将永磁体附接至与涡轮发动机的第一压缩机轴连接的第一转子组件；将包括电枢绕组和谐振发射器的第二转子组件附接至所述涡轮发动机的第二压缩机轴，其中，所述电枢绕组被定位在由所述永磁体发出的第一磁场内；以及将谐振接收器相对于所述谐振发射器附接至所述涡轮发动机的外壳的内表面，以在所述谐振发射器辐射第二磁场时接收所述第二磁场。
附图说明
为了可以详细地理解上述特征的方式，可以通过参照示例方面来进行上面简要概述的更具体的描述，其中一些示例在附图中例示。
图1a和图1b例示了根据本公开的方面的包括一个或更多个发电机的剖面的涡轮发动机。
图2a至图2d例示了根据本公开的方面的电提取器的部件的剖视图以及在其中生成的磁场。
图3是根据本公开的方面的发电机的电磁部件的电路图。
图4是根据本公开的方面的详细示出谐振发射器和谐振接收器的电路图。
图5是根据本公开的方面的用于发电机的构造的方法的流程图。
图6是根据本公开的方面的用于从涡轮发动机提取电能的方法的流程图。
如将理解的，提供附图以例示本公开中讨论的概念，并且附图可以包括相对于其它部件被简化或未按比例绘制的多种部件，以更好地突出和教导本文所述的发明构思。
具体实施方式
本公开提供了经由电磁(em)部件从涡轮发动机的旋转部件提取和传递功率，该电磁(em)部件彼此不物理接触，而是经由一系列感应磁场提取旋转能并将旋转能转换成电能。在一些方面，附接至发动机的第一转子组件的永磁体相对于发动机的第二转子组件上的第一电枢绕组旋转，以在发动机工作的同时当两个压缩机相对于彼此旋转时在第一电枢中感应出电流。该感应电流又为高频谐振器供电，该高频谐振器产生具有高频的第二磁场，以在位于发动机的壳体或外壳上的固定位置中的接收电路中感应出电流，从而将功率无线地传递到交通工具的电气系统。
电磁功率传递部件围绕发动机以径向对称的方式布置，并与单个推力生成部件(例如，转子组件或外壳)接触。气隙将以下部件分开：永磁体和电枢绕组；谐振发射器和谐振接收器。因为没有一个电磁功率传递部件与发动机的多于一个的推力生成部件或连接至不同推力生成部件的另一功率传递部件物理接触，所以该系统有利地遭受较少的磨损并且对应地降低了功率传递部件的更换率。另外，电磁部件不经由布置在涡轮发动机的气流中的电线或轴传递功率，并且与将旋转能传递到外部发电机的齿轮箱和轴相比，电磁部件可能相对较轻，从而为发动机提供更高的机械和燃油效率。此外，经由电磁功率传递部件的功率提取和传递的效率可以超过机械功率传递部件的效率，因此进一步提高了发动机的效率。
尽管本公开中提供的示例主要例示了功率传递系统在飞行器的涡轮发动机中的使用，但是本公开中描述的功率传递系统可以与汽车、公共汽车、火车、轮船和各种其它交通工具结合使用。
图1a和图1b例示了包括一个或更多个发电机110的涡轮发动机100(分别是涡轮发动机100a和涡轮发动机100b)的剖视图。涡轮发动机100包括在上游端处限定进气口121的外壳120、在进气口121下游的压缩段122、在压缩段122下游的燃烧段123、在燃烧段123下游的涡轮段124以及在下游端处的排气口125。在多个方面，外壳120被包括在机舱130(也称为壳体)的内部，并且旁路流室131被限定在外壳120的外表面与机舱130的内表面之间。传输线缆140将发电机110链接到用于交通工具的功率分布总线150或其它功率传递机构(例如，电缆连接器、分路器、或诸如断路器的保护装置或总线连接)，在交通工具中，涡轮发动机100设置在从外壳120延伸的旁路流室131中，以将电分配器112与功率分配总线(例如，用于交通工具)电连接。
图1a的涡轮发动机100a包括第一线圈轴160a(通常为线圈轴或轴160或者统称为轴组件)和第二线圈轴160b，而图1b的涡轮发动机100b包括第一线圈轴160a、第二线圈轴160b和第三线圈轴160c。各个轴160与其它轴160同轴地延伸，并且由于高压排气的喷射使涡轮机180a至180b(通常为涡轮机180)旋转而在工作期间相对于彼此以不同的速率旋转，涡轮机180a至180b进而经由相关联的线圈轴160以不同的速率驱动相关联的压缩机170a至170b或170a至170c(通常为压缩机170)。例如，第一线圈轴160a旋转(由于由第一涡轮机180a施加的力)从而以第一旋转速度驱动第一压缩机170a的旋转，而第二线圈轴160b旋转(由于由第二涡轮机180b施加的力)从而以第二旋转速度驱动第二压缩机170b的旋转。类似地，在图1b中，第三涡轮机180c使第三线圈轴160c旋转从而以第三旋转速度驱动第三压缩机170c的旋转，其中，第一、第二和第三旋转速度都彼此不同。
压缩机170被设置在外壳120的压缩段122中，并且可以各自包括布置成一排或更多排的若干风扇叶片。涡轮机180被设置在外壳120的涡轮段124中，并且可以各自包括布置成一排或更多排的若干风扇叶片。尽管未例示，但是各种轴承或低摩擦表面可以位于轴160之间，以改进轴160的旋转特性(例如，以减小摩擦)。
如图1a所示，第一线圈轴160a是相对于第二线圈轴160b的高压轴的低压轴。因此，第一压缩机170a位于第二压缩机170b的上游，并且在涡轮发动机100的工作期间以比第二压缩机170b低的旋转速度旋转。类似地，第一涡轮机180a位于第二涡轮机180b的下游，并且在涡轮发动机100的工作期间以比第二涡轮机180b低的旋转速度旋转。
如图1b所示，相对于彼此而言，第一线圈轴160a是低压轴，第二线圈轴160b是中压轴，并且第三线圈轴160c是的高压轴。因此，第一压缩机170a位于第二压缩机170b的上游，第二压缩机170b位于第三压缩机170c的上游，在涡轮发动机100的工作期间，这些压缩机中的各个压缩机以比下游压缩机170低的旋转速度工作。类似地，第一涡轮机180a位于第二涡轮机180b的下游，第二涡轮机180b位于第三涡轮机180c的下游，在涡轮发动机100的工作期间，这些涡轮机中的各个涡轮机以比上游涡轮机180逐步地更低的旋转速度工作。
因此，在工作期间，第一线圈轴160a与第二线圈轴160b(以及附接至其的任何部件)之间存在第一差分旋转速度，并且在图1b中，在第二线圈轴160b与第三线圈轴160c(以及附接至其的任何部件)之间存第二差分旋转速度(该第二差分旋转速度可以与第一差分旋转速度相同或不同)。
发电机110包括附接至压缩机170的电提取器111和附接至外壳120的电分配器112。电提取器111并未物理地连接至电分配器112，而是由空的空间(例如，“气隙”)分开，并且在工作期间通过生成的电磁场电磁地链接。电提取器111连接至压缩机170，并利用附接至不同轴160的压缩机170的不同转速来使用涡轮发动机100的部件的工作旋转使部件相对于彼此旋转。如图1a所示，电提取器111位于第一压缩机170a与第二压缩机170b之间的接口处。如图1b所示，第一电提取器111a位于第一压缩机170a与第二压缩机170b之间的接口处，并且第二电提取器111b位于第二压缩机170b与第三压缩机170c之间的接口处。
各个电提取器111与围绕外壳120的对应部分径向地附接的对应电分配器112(例如，对应于第一电提取器111a的第一电分配器112a、对应于第二电提取器111b的第二电分配器112b)相关联。电气分配器112包括：谐振接收器，该谐振接收器从电提取器111接收高频功率；以及功率转换单元(pcu)，该pcu将高频功率转换成预定频率(例如400hz)以供消耗和/或存储在交通工具中，并经由电缆140连接至功率分配总线150。尽管未示出，但是在一些使用三轴设计的方面中，涡轮发动机100可以仅包括一个发电机110；省略第一发电机110a或第二发电机110b中的一个。另外，尽管在图1a和图1b中示出了发电机110的部件的一种布置，但是可以以各种配置来布置部件，诸如关于图2a至图2b和图3所讨论的那些。
图2a至图2d例示了发电机110的部件的剖视图。图2a和图2b例示了布置有径向磁连杆的部件，并且图2c和图2d例示了布置有轴向磁连杆的部件。如将理解的，作为剖视图，图2a至图2d例示了径向布置的发电机110的一段，并且发电机110在涡轮发动机100的轴160周围/外壳120内的径向布置的不同弧段处可以如图2a至图2d中的一个图或图2a中至图2d中的多于一个图所示地被构造。
电提取器111位于两个压缩机170a和170b的接口处。例如，所例示的电提取器111可以位于第一压缩机170a和第二压缩机170b上。在另一示例中，所例示的电提取器111可以位于第二压缩机170b和第三压缩机170c上。在多个方面中，图2a至图2d所例示的部件可以属于单一的电提取器111(如图1a所示)，或者属于初级或次级的电提取器111(如图1b所示)中的一者。在包括多个电提取器111的方面中，各个部件可以都根据图2a至图2d中的同一个图或者一个根据图2a至图2d中的第一个图而另一个根据图2a至图2d中的不同的图来布置。如本文所使用的，当区分多个发电机110之间的部件时，可以通过将那些部件称为“次级”部件来区分一个发电机110的部件。例如，第一电提取器111a包括初级永磁体220，并且第二电提取器111b包括次级永磁体220。在另一示例中，第一电提取器111a附接至初级第一压缩机170a和初级第二压缩机170b，并且第二电提取器111b附接至次级第一压缩机170a(其可以是与初级第一压缩机170a或初级第二压缩机170b相同的压缩机170的不同端)和次级第二压缩机170b(其可以是与初级第一压缩机170a或初级第二压缩机170b相同的轴170的不同端)。
图2a例示了根据本公开的方面的用于电提取器111的第一部件布置200a。在两个压缩机170之间的接口处，第一转子组件210a(通常为转子组件210)连接至较低压第一压缩机170a，并且第二转子组件210b连接至较高压第二压缩机170b。在多个方面中，转子组件210连接至相关联的压缩机170的一个或更多个叶片，连接至叶片的与相关联的线圈轴160连接的环/连接点，或者连接至相关联的线圈轴160。转子组件210将电提取器111的各种电磁部件相对于彼此、轴160、压缩机170和电分配器112以已知的距离和取向进行定位。
在图2a中，第一转子组件210a包括永磁体220，该永磁体220产生第一磁场215。永磁体220通过被限定为与轴160同轴的气隙径向地发出第一磁场215，以将永磁体220与第二转子组件210b中包括的电枢绕组230磁性地链接。在多个方面中，永磁体220可以包括围绕轴160周向布置的多个磁体，以发出多个第一磁场215。
第二转子组件210b包括电枢绕组230和谐振发射器240。电枢绕组230围绕永磁体220或轴160同心且径向地布置，但不与永磁体220或轴160物理接触，并且将电枢绕组230定位在第一磁场215的预定场强内。因此，第一磁场215在径向上链接永磁体220和电枢绕组230。在多个方面中，当被相对于永磁体220旋转时，电枢绕组230产生第一电流(i1)作为多相交流电，该第一电流(i1)被输入以向谐振发射器240供电以生成第二磁场225。第二转子组件210b将谐振发射器240定位在第一磁场215的预定场强之外，并且因此，永磁体220被定位在第二磁场225的预定场强之外。第二磁场225从谐振发射器240径向地向外发出，以将谐振发射器240与谐振接收器250电磁地链接。
图2b例示了根据本公开的方面的用于电提取器111的第二部件布置200b。在两个压缩机170之间的接口处，第一转子组件210a连接至较高压第二压缩机170b，并且第二转子组件210b连接至较低压第二压缩机170a。在多个方面中，转子组件210连接至相关联的压缩机170的一个或更多个叶片，连接至叶片的与相关联的线圈轴160连接的环/连接点，或者连接至相关联的线圈轴160。转子组件210将电提取器111的各种电磁部件相对于彼此、轴160、压缩机170和电分配器112以已知的距离和取向进行定位。
在图2b中，第一转子组件210a包括永磁体220，该永磁体220产生第一磁场215。永磁体220通过被限定为与轴160同轴的气隙径向地发出第一磁场215，以将永磁体220与第二转子组件210b中包括的电枢绕组230磁性地链接。在多个方面中，永磁体220可以包括围绕轴160周向布置的多个磁体，以发出多个第一磁场215。
第二转子组件210b包括电枢绕组230和谐振发射器240。电枢绕组230与永磁体220或轴160同心且径向地布置，但不与永磁体220或轴160物理接触，并且将电枢绕组230定位在第一磁场215的预定场强内。因此，第一磁场215将永磁体220和电枢绕组230在径向上链接。在多个方面中，当被相对于永磁体220旋转时，电枢绕组230产生第一电流(i1)作为多相交流电，该第一电流(i1)向谐振发射器240供电以生成第二磁场225。第二转子组件210b将谐振发射器240定位在第一磁场215的预定场强之外，并且因此，永磁体220被定位在第二磁场225的预定场强之外。第二磁场225将谐振发射器240与谐振接收器250在径向上链接。
图2c例示了根据本公开的方面的用于电提取器111的第三部件布置200c。在两个压缩机170之间的接口处，第一转子组件210a连接至较低压第一压缩机170a，并且第二转子组件210b连接至较高压第二压缩机170b。在多个方面中，转子组件210连接至相关联的压缩机170的一个或更多个叶片，连接至叶片的与相关联的线圈轴160连接的环/连接点，或者连接至相关联的轴160。转子组件210将电提取器111的各种电磁部件相对于彼此、轴160、压缩机170和电分配器112以已知的距离和取向进行定位。
在图2c中，第一转子组件210a包括永磁体220，该永磁体220产生第一磁场215。永磁体220通过被限定在与轴160旋转轴线相交的平面中的气隙发出第一磁场215，以将永磁体220与第二转子组件210b中包括的电枢绕组230磁性地链接。尽管被示为被限定在与旋转轴线正交的平面中的气隙(例如，用于永磁体220与电枢绕组230之间的同轴磁链接)，但是在其它方面，该气隙可以以相对于轴160的其它角度限定。在多个方面中，永磁体220可以包括围绕轴160径向地布置的多个磁体，以发出多个第一磁场215。
第二转子组件210b包括电枢绕组230和谐振发射器240。电枢绕组230围绕轴160径向地布置，但不与轴160物理接触，并且相对于永磁体220呈行星状布置。如本文中所使用的，当两个对象被描述成彼此“呈行星状”时，将理解的是，这些对象绕共享的旋转轴线旋转(在相对于旋转轴线相同或不同的径向距离处)，但是沿着旋转轴的长度在不同点处，以便远离另一对象的轨道(即，在物理上不接触)。转子组件210的相对位置和长度将电枢绕组230定位在第一磁场215的预定场强内。因此，第一磁场215将永磁体220和电枢绕组230在轴向上链接。在多个方面中，当被相对于永磁体220旋转时，电枢绕组230产生第一电流(i1)作为多相交流电，该第一电流(i1)向谐振发射器240供电以生成第二磁场225。第二转子组件210b将谐振发射器240定位在第一磁场215的预定场强之外，并且因此，永磁体220被定位在第二磁场225的预定场强之外。第二磁场225将谐振发射器240与谐振接收器250在径向上链接。
图2d例示了根据本公开的方面的用于电提取器111的第四部件布置200d。在两个压缩机170之间的接口处，第一转子组件210a连接至较高压第一压缩机170a，并且第二转子组件210b连接至较低压第二压缩机170b。在多个方面中，转子组件210连接至相关联的压缩机170的一个或更多个叶片，连接至与相关联的线圈轴160连接的叶片的环/连接点，或者连接至相关联的线圈轴160。转子组件210将电提取器111的各种电磁部件相对于彼此、轴160、压缩机170和电分配器112以已知的距离和取向进行定位。
在图2d中，第一转子组件210a包括永磁体220，该永磁体220产生第一磁场215。永磁体220通过被限定在与轴160旋转轴线相交的平面中的气隙发出第一磁场215，以将永磁体220与第二转子组件210b中包括的电枢绕组230磁性地链接。尽管被例示为被限定在与旋转轴线正交的平面中的气隙(例如，用于永磁体220与电枢绕组230之间的同轴磁链接)，但是在其它方面，该气隙可以以相对于轴160的其它角度限定。在多个方面中，永磁体220可以包括围绕轴160径向地布置的多个磁体，以发出多个第一磁场215。
第二转子组件210b包括电枢绕组230和谐振发射器240。电枢绕组230围绕轴160径向地布置，但不与轴160物理接触，并且相对于永磁体220呈行星状布置。转子组件210的相对位置和长度将电枢绕组230定位在第一磁场215的预定场强内。因此，第一磁场215将永磁体220和电枢绕组230在轴向上链接。在多个方面中，当被相对于永磁体220旋转时，电枢绕组230产生第一电流(i1)作为多相交流电，该第一电流(i1)向谐振发射器240供电以生成第二磁场225。第二转子组件210b将谐振发射器240定位在第一磁场215的预定场强之外，并且因此，永磁体220被定位在第二磁场225的预定场强之外。第二磁场225将谐振发射器240与谐振接收器250在径向上链接。
如图2a至图2d中的各个图所示，电分配器112的谐振接收器250附接至外壳120的内表面，并且被相对于谐振发射器240定位，以至少接收第二磁场225的预定场强。谐振接收器250围绕外壳120径向对称地布置，并且被配置成接收第二磁场225以产生第三多相交流电(i3)，该第三多相交流电(i3)被提供以向控制单元260(也称为pcu)供电，该控制单元260调节提供给交通工具的总线或其它电分配系统的功率。
在其中布置有部件的涡轮发动机100的工作期间，由涡轮机施加的旋转力致使压缩机170和附接的em部件相对于彼此并相对于静止外壳120旋转。由于较高压压缩机170和较低压压缩机170的旋转速度的差异，第一磁场215相对于电枢绕组230旋转，并且第二磁场225相对于(名义上静止的)谐振接收器250旋转。因此，从轴160的旋转力提取并经由磁场而不是经由诸如齿轮等的机械传递部件在各个组件之间无线地传递电能。
为了读者易于识别和区分，已经例示了图2a至图2d中的电磁耦合部件的相对大小和位置。然而，在多个方面，制造者可以基于其中安装有部件的涡轮发动机100的物理特性(例如，长度、厚度、周长、间隙距离、旋转扭矩以及速度、工作温度)、所提取功率的所期望的功率特性(例如，功率相数、电压/电流水平)等来改变这些部件的相对尺寸、形状和取向。部件沿着轴160的轴线的长度由交通工具的来自涡轮发动机100的扭矩和/或额定功率要求确定，并且在涡轮发动机100的物理范围内，各个部件的相对大小和距离被调整以优化来自涡轮发动机100的扭矩产生和速度以及发电机110的功率传递效率。因此，图2a至图2d旨在示出工作的概念，而不一定是具体的实现方式，其可以基于功率需求、推力需求、涡轮发动机的特定燃料消耗以及各种部件的材料特性来进行修改。
例如，当沿着压缩机170的叶片长度的径向空间更容易获得时，制造商可以根据图2a或图2b设计永磁体220和电枢绕组230，或者当压缩机170之间的轴向空间更容易获得时，制造商可以根据图2c或图2d设计永磁体220和电枢绕组230。类似地，为了优化电提取器111的功率传递能力，谐振发射器240可以被设计尺寸和定位成覆盖电枢绕组230和或永磁体220，从而谐振发射器240在电提取器111的整个长度上延伸，并且匹配谐振接收器250的长度和位置以覆盖谐振发射器240。
图3是发电机110的em部件的电路图300。第一转子组件210a(包括永磁体220)被布置成经由第一电磁场215与第二转子组件210b(包括电枢绕组230和谐振发射器240)磁接触而不是物理接触。如本文所使用的，磁接触描述了一种状态，在该状态中，由永磁体或电磁体产生的磁场在两个部件之间具有至少预定强度。电枢绕组230包括多个接收绕组310a至310c(通常为接收绕组310)，接收绕组310a至310c各自从接收到的第一磁场215产生功率的一个相。尽管被例示为经由三个对应接收绕组310a至310c向谐振发射器240提供三相电流，但是在其它方面，例如，可以通过使用更多或更少的接收绕组来使用多于或少于三相。
如图2a至图2d所示，第一转子组件210a连接至涡轮发动机100的一个压缩机170，并且如图2a至图2d所示，第二转子组件210b连接至涡轮发动机100的第二压缩机170。由于当涡轮发动机100在工作中时各个压缩机170的旋转速度的差异，第一转子组件210a相对于第二转子组件210b以不同的速度旋转。
第二转子组件210b被布置成经由谐振发射器240和谐振接收器250与静止组件320磁接触而不是物理接触。静止组件320被设置在涡轮发动机100的外壳120上(或穿过涡轮发动机100的外壳120)，并且因此相对于旋转压缩机170和连接至其的em部件保持静止。静止组件320包括谐振接收器250和功率控制单元260，功率控制单元260将静止组件320物理地连接至交通工具的电气总线或其它功率分配系统。关于图5更详细地讨论的谐振发射器240和谐振接收器250分别以预定谐振频率生成和接收第二磁场225作为高频磁场，以产生向功率控制单元260和交通工具的功率输出。
图4是根据本公开的方面的详细示出谐振发射器240和谐振接收器250的三相示例的电路图400。电枢绕组230包括多个接收绕组310a至310c，接收绕组310a至310c均由于电枢绕组与接收到的第一磁场215的相互作用而产生功率的一个相(例如，i1φ1、i1φ2、i1φ3)。在使用多于或少于三相的功率的方面中，使用不同对应数量的接收绕组310。功率从接收绕组310传输到高频三相转换器410(例如，一个或更多个绝缘栅双极晶体管(igbt)、金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)或其它受控开关设备)，以增加功率的频率以生成具有预定频率的第二磁场225。预定频率大于谐振发射器240和电提取器111的其它部件所连接的压缩机170的转动速度之间的差，并且针对在谐振发射器240和谐振接收器250之间的气隙上的功率传递效率进行调谐。发射器电容器420a至420c(通常为发射器电容器420)被设置在高频转换器410的各个输出端上，发射器电容器420a至420c中的各个发射器电容器与相电感器430a至430c(通常为相绕组430)串联连接以形成lc谐振电路，以生成预定谐振频率的第二磁场225。
各个相绕组430接收一个相的高频功率，并生成第二磁场225的一个相。谐振接收器250的对应接收器绕组440a至440c(通常为接收器绕组440)中的各个对应接收器绕组与对应接收器电容器450a至450c(通常为接收器电容器450)串联连接，并形成lc谐振接收电路，该lc谐振接收电路接收预定谐振频率的第二磁场225，以从接收到的第二磁场225产生用于第二电流的功率的对应相(例如，i2φ1、i2φ2、i2φ3)。各个接收器谐振电路、电感器或绕组440和电容器450连接至功率控制单元260。功率控制单元260可以将功率从ac转换到dc(或将dc转换到ac)、增加或减少功率的相数、建立或断开到总线的电连接、升高或降低功率的电压、升高或降低功率的频率等，以调节功率以供交通工具消耗或存储。
尽管在图4中示出为串联布置的lc(电感性和电容性)电路，但是在其它方面，谐振发射器240和谐振接收器250的电路可以包括其它布置的rlc(电阻性、电感性和电容性)元件，其允许在谐振发射器240被供电时，谐振发射器240与谐振接收器250之间的谐振磁链接。其它示例包括并行lc电路、rlc电路、有源调谐谐振电路等。
图5是根据本公开的方面的用于发电机110的构造的方法500的流程图。方法500可以在涡轮发动机100的初始组装期间、在涡轮发动机100的改装或修理期间或者作为涡轮发动机100的部件的预组装工作来执行。
方法500以框510开始，在框510处，制造者将永磁体220附接至第一压缩机轴。在多个方面中，第一压缩机轴可以是在两个压缩机170的接口区域处与较低压压缩机170或较高压压缩机170相关联的轴160，并且永磁体210被直接或经由第一转子组件210a附接。在多个方面中，可以重复框510以允许制造者将次级永磁体220附接至次级第一压缩机轴(例如，在初级发电机110内的轴160上的不同位置处)以用于三轴涡轮发动机100中的次级发电机110中。
在框520处，制造者将包括电枢-发射器组件的第二转子组件210b附接至第二压缩机轴。例如，当将永磁体220附接至较高压压缩机170的轴160时，制造商将第二转子组件210b附接至与较低压压缩机170相关联的轴160，但是在将永磁体220附接至与较低压压缩机170相关联的轴160时，将第二转子组件210b附接至与较高压压缩机170相关联的轴160。第一压缩机170与第二压缩机170之间的接口区域限定没有对应压缩机170的风扇或叶片的区域。在多个方面中，可以重复框520以允许制造者将次级第二转子组件210b附接至次级第二压缩机轴(例如，与第三压缩机170c相关联的轴160)以用于三轴涡轮发动机100中的次级发电机110中。
第二转子组件210b包括电枢绕组230和谐振发射器240以及间隔件。间隔件布置电枢绕组230和谐振发射器240，以在涡轮机发动机100的工作期间当压缩机170相对于彼此旋转时将电枢绕组230定位在第一磁场215中并将第一磁场215与第二磁场225分开。间隔件还将谐振发射器240定位在设定位置处以在涡轮发动机100工作时与谐振接收器250相接并磁耦合。
在框530处，制造者相对于两个压缩机170之间的接口区域以及在涡轮发动机100的工作期间产生第二磁场225的地方将谐振接收器250附接至涡轮发动机100的外壳120的内表面。在使用三轴设计的各个方面中，可以重复框530以允许制造者将次级谐振接收器250附接至外壳120的内表面上的次级位置，该位置对应于次级发电机110所使用的两个压缩机170之间的接口区域，以及在涡轮发动机100的工作期间产生次级第二磁场225的地方。方法500然后可以结束。
图6是根据本公开的方面的用于从涡轮发动机100无线地提取电能的方法600的流程图。如将意识到的，在三轴涡轮发动机100中，方法600可以并行执行两次-从位于不同对的压缩机170之间的接口上的初级发电机110和次级发电机110的差速旋转提取电功率。
方法600在框610处开始，在框610处，涡轮发动机100的操作者致使附接至涡轮发动机100的第一压缩机170a的永磁体220相对于涡轮发动机100的第二压缩机170b旋转。操作者可以通过以下方式致使相对旋转：使涡轮发动机100接合以产生用于交通工具的推力；通过燃料在燃烧室中的燃烧在压缩机170上引发旋转能量，并通过涡轮区域排出废气，从而致使涡轮机180旋转对应轴160并且从而使压缩机170旋转。可以是连接至第一压缩机170a并围绕轴160径向布置的永磁体220的阵列的一部分的永磁体220发出第一磁场215。当被旋转时，第一磁场215在电枢绕组230中感应出第一电流作为多相交流电(例如，ilφ1-3)，该电枢绕组230连接至第二压缩机170b并且还围绕轴160径向地布置。在多个方面中，电枢绕组230与永磁体220同轴地布置，与永磁体220呈行星状地布置，或者与永磁体220围绕轴160同轴地和呈行星状地交替地布置。换句话说，永磁体220与电枢绕组230之间的气隙(第一磁场215通过该间隙传播)可以与轴160同轴，被限定在与轴160相交的平面中，或者在围绕轴160的不同位置处在同轴或相交平面之间变化。
在多个方面中，“第一”压缩机170a可以指两轴涡轮发动机100中的高压压缩机或低压压缩机中的第一个压缩机，并且“第二”压缩机170b可以指另一个压缩机。类似地，在三轴涡轮发动机100中，“第一”压缩机170a可以指高压压缩机或低压压缩机，在这种情况下，“第二”压缩机170b指中压压缩机，或者“第一”压缩机170a可以指中压压缩机，在这种情况下，“第二”压缩机170b可以指高压压缩机或低压压缩机。如将理解的，“高”压、“中”压和“低”压的名称用于基于涡轮发动机100的不同部件之间的相对工作压力来指代涡轮发动机100内的不同部件。因此，在给定的一对转子中，一个转子应理解为较高压转子，并且另一转子应理解为较低压转子。
在框620处，第一电流(i1)为电磁体(例如，谐振发射器240)供电，以生成具有预定频率或高于预定频率的第二磁场225。在多个方面，将预定频率调谐至涡轮发动机100的特性(包括但不限于，谐振发射器240与谐振接收器250之间的距离、第二磁场225在空间中与发电机110中的第一磁场215的相对位置、初级发电机110与次级发电机110的相对位置、压缩机170的旋转速度等)。在多个方面，将预定频率设置为高(例如，至少10khz)，从而减少当经由谐振发射器240将功率无线地传递到谐振接收器250时的损耗。
在框630处，设置在外壳120的内表面上的谐振接收器250将辐射的电磁场功率(来自旋转的第二磁场225)转换成电功率输出。在多个方面中，电功率输出是第四电流(i4)，其被提供作为多相交流电(ac)电功率输出，但是在其它方面，电输出可以是单相和/或直流电(dc)，取决于交通工具的功耗特性。
在框640处，谐振接收器250将功率传递到电气总线，以供交通工具使用和/或存储。在多个方面，谐振接收器250经由功率控制单元260将功率输出传递到总线，功率控制单元260可以调节功率，将功率从ac转换到dc(或将dc转换到ac)、减少或增加功率的相数、建立或断开到总线的电连接、升高或降低功率的电压、升高或降低功率的频率等。
只要第一压缩机和第二压缩机170相对于彼此旋转，方法600就可以继续。
此外，本公开包括以下示例，由此保护范围由权利要求书提供。
示例1.一种系统，所述系统包括：永磁体，所述永磁体发出第一磁场并被设置在涡轮发动机的第一转子组件上；电枢绕组，所述电枢绕组连接至所述涡轮发动机的第二转子组件，使得所述电枢绕组被定位在所述第一磁场内；谐振发射器，所述谐振发射器被配置成当所述第一转子组件相对于所述第二转子组件旋转时接收来自所述电枢绕组的电功率输入以生成具有至少预定频率的第二磁场；以及谐振接收器，所述谐振接收器被设置在所述涡轮发动机的外壳上，并且被定位成接收所述第二磁场并将所述第二磁场转换成电功率输出。
示例2.根据示例1所述的系统，其中：所述第一转子组件是较高压转子，所述第二转子组件是较低压转子，并且所述较高压转子以比所述较低压转子旋转的第二速度大的第一速度旋转。
示例3.根据示例1所述的系统，其中：所述第一转子组件是较低压转子，所述第二转子组件是较高压转子，并且所述较高压转子以比所述较低压转子旋转的第二速度大的第一速度旋转。
示例4.根据示例1所述的系统，其中，所述第一磁场通过被限定在所述永磁体与所述电枢绕组之间的气隙从所述第一转子组件的旋转轴线径向地向外传播。
示例5.根据示例1所述的系统，其中，所述第一磁场通过被限定在所述永磁体与所述电枢绕组之间的气隙与所述第一转子组件的旋转轴线同轴地传播。
示例6.根据示例1所述的系统，所述系统还包括：高频转换器，所述高频转换器被设置在所述电枢绕组与所述谐振发射器之间；并且其中，所述高频转换器被配置成以与所述电枢绕组接收的所述第一磁场相比的高频率向所述谐振发射器提供所述电功率输入。
示例7.根据示例6所述的系统，所述高频率大于所述第一转子组件与所述第二转子组件之间的旋转速度的差，并且基于所述谐振发射器与所述谐振接收器之间的功率传递效率。
示例8.根据示例1所述的系统，其中，所述电功率输出包括基于在所述电枢绕组中限定的多个相的多个电相。
示例9.根据示例1所述的系统，所述系统还包括功率控制单元，所述功率控制单元被设置在所述外壳中并连接至用于交通工具的功率分配总线。
示例10.一种涡轮发动机，所述涡轮发动机包括：外壳，所述外壳包括在上游端处的进气口、在所述进气口下游的压缩段、在所述压缩段下游的燃烧段、在所述燃烧段下游的涡轮段、以及在下游端处的排气口；第一轴，所述第一轴与所述压缩段的第一压缩机和所述涡轮段的第一涡轮机联接，其中，所述第一轴被配置成以第一旋转速度旋转；第二轴，所述第二轴与所述压缩段的第二压缩机和所述涡轮段的第二涡轮机联接并与所述第一轴同轴地延伸，其中，所述第二轴被配置成以第二旋转速度旋转；电枢绕组，所述电枢绕组连接至所述第一压缩机和所述第二压缩机中的第一个压缩机；永磁体，所述永磁体连接至所述第一压缩机和所述第二压缩机中的第二个压缩机，并且被配置成发出第一磁场，以对应于所述第一旋转速度与所述第二旋转速度的差的差分旋转速度相对于所述电枢绕组旋转，以及在所述电枢绕组中感应出电流；谐振发射器，所述谐振发射器连接至所述电枢绕组，并且被配置成当由所述电流供电时生成具有至少预定频率的第二磁场；以及谐振接收器，所述谐振接收器被设置在所述涡轮发动机的所述外壳上，被定位成接收所述第二磁场，并且被配置成将所述第二磁场转换成电功率输出。
示例11.根据示例10所述的涡轮发动机，所述涡轮发动机还包括：第三轴，所述第三轴与所述压缩段的在所述第一压缩机和所述第二压缩机下游的第三压缩机联接并且与所述涡轮段的在所述第一涡轮机和所述第二涡轮机上游的第三涡轮机联接，其中，所述第三轴与所述第二轴同轴地延伸并且被配置成以比所述第一旋转速度和所述第二旋转速度大的第三旋转速度旋转。
示例12.根据示例11所述的涡轮发动机，所述涡轮发动机还包括：次级电枢绕组，所述次级电枢绕组连接至所述第三压缩机和所述第二压缩机中的第一个压缩机；次级永磁体，所述次级永磁体连接至所述第三压缩机和所述第二压缩机中的第二个压缩机，并且被配置成发出次级第一磁场，以对应于所述第三旋转速度与所述第二旋转速度的次级差的次级差分旋转速度相对于所述次级电枢绕组旋转，以及在所述次级电枢绕组中感应出次级电流；次级谐振发射器，所述次级谐振发射器连接至所述次级电枢绕组，并且被配置成当由所述次级电流供电时生成具有至少次级预定频率的次级第二磁场；以及次级谐振接收器，所述次级谐振接收器被设置在所述涡轮发动机的所述外壳上，被定位成接收所述次级第二磁场，并且被配置成将所述次级第二磁场转换成次级电功率输出。
示例13.根据示例10所述的涡轮发动机，所述涡轮发动机还包括：第三轴，所述第三轴与所述压缩段的在所述第一压缩机和所述第二压缩机上游的第三压缩机联接并且与所述涡轮段的在所述第一涡轮机和所述第二涡轮机下游的第三涡轮机联接；并且其中，所述第三轴与所述第二轴同轴地延伸，并且被配置成以比所述第一旋转速度和所述第二旋转速度小的第三旋转速度旋转。
示例14.根据示例13所述的涡轮发动机，所述涡轮发动机还包括：次级电枢绕组，所述次级电枢绕组连接至所述第三压缩机和所述第一压缩机中的第一个压缩机；次级永磁体，所述次级永磁体连接至所述第三压缩机和所述第一压缩机中的第二个压缩机，并且被配置成发出次级第一磁场，以对应于所述第三旋转速度与所述第一旋转速度的次级差的次级差分旋转速度相对于所述次级电枢绕组旋转，以及在所述次级电枢绕组中感应出次级电流；次级谐振发射器，所述次级谐振发射器连接至所述次级电枢绕组，并且被配置成当由所述次级电流供电时生成具有至少次级预定频率的次级第二磁场；以及次级谐振接收器，所述次级谐振接收器被设置在所述涡轮发动机的所述外壳上，被定位成接收所述次级第二磁场，并且被配置成将所述次级第二磁场转换成次级电功率输出。
示例15.根据示例10所述的涡轮发动机，所述涡轮发动机还包括：机舱，所述机舱限定其中设置有所述外壳的旁路流室；以及传输线缆，所述传输线缆被设置在所述旁路流室中从所述外壳延伸，以将所述谐振接收器电连接至交通工具的功率分配总线。
示例16.根据示例15所述的涡轮发动机，所述涡轮发动机还包括：功率控制单元，所述功率控制单元被设置在所述旁路流室内位于所述外壳的外部，并且所述功率控制单元电连接在所述谐振接收器与所述传输线缆之间。
示例17.根据示例10所述的涡轮发动机，其中，所述电枢绕组和所述永磁体由被限定为与所述第一轴同轴的气隙分离开。
示例18.根据示例10所述的涡轮发动机，其中，所述电枢绕组和所述永磁体由被限定在与所述第一轴的旋转轴线相交的平面中的气隙分离开。
示例19.一种方法，所述方法包括：绕涡轮发动机的第一轴旋转永磁体以在电枢绕组中感应出多相交流电，所述永磁体发出第一磁场并附接至所述涡轮发动机的第一转子组件，所述电枢绕组被设置在第二转子组件上，所述第二转子组件附接至所述涡轮发动机的第二压缩机，所述第二压缩机连接至与所述第一轴同轴的第二轴；经由所述多相交流电向谐振发射器供电以生成具有预定频率或高于预定频率的第二磁场；以及经由被设置在所述涡轮发动机的外壳的内表面上的谐振接收器将所述第二磁场转换成电功率输出。
示例20.一种方法，所述方法包括：将永磁体附接至与涡轮发动机的第一压缩机轴连接的第一转子组件；将包括电枢绕组和谐振发射器的第二转子组件附接至所述涡轮发动机的第二压缩机轴，其中，所述电枢绕组被定位在由所述永磁体发出的第一磁场内；以及将谐振接收器相对于所述谐振发射器附接至所述涡轮发动机的外壳的内表面，以在所述谐振发射器辐射第二磁场时接收所述第二磁场。
在当前公开中，参考了各个方面。然而，应当理解的是，本公开不限于具体描述的方面。相反，可以设想以下特征和元素的任何组合，无论是否与不同方面有关，以实现和实践本文提供的教导。另外，当以“a和b中的至少一者”的形式描述这些方面的元素时，将理解的是，分别设想了包括仅元素a、包括仅元素b以及包括元素a和元素b的方面。此外，尽管一些方面可以实现相对于其它可能的解决方案和/或相对于现有技术的优势，但是是否通过给定的方面实现特定的优势并不限制本公开。因此，本文公开的方面、特征、方面和优点仅是示例性的，并且除非在权利要求中明确叙述，否则不视为所附权利要求的要素或限制。同样，对“本发明”的引用不应被解释成本文所公开的任何发明主题的概括，并且除非在权利要求中明确叙述，否则不应被视为所附权利要求的要素或限制。
如本领域技术人员将理解的，本文描述的方面可以被实施成系统、方法或计算机程序产品。因此，方面可以采取完全硬件方面、完全软件方面(包括固件、驻留软件、微代码等)或结合了软件和硬件方面的方面的形式，这些方面在本文中通常都被称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，本文描述的方面可以采取被实施在其上实施有计算机可读程序代码的一个或更多个计算机可读存储介质中的计算机程序产品的形式。
本文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例示和/或框图描述了本公开的方面。将理解的是，流程图例示和/或框图的各个框以及流程图例示和/或框图中的框的组合可以由计算机程序指令来实现。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，以产生机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的指令成创建用于实现在流程图例示和/或框图的框中指定的功能/动作的装置。
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导计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备以特定方式起作用，使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括实现流程图例示和/或框图的框中指定的功能/动作的指令的制造的物品。
也可以将计算机程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上，以致使一系列工作步骤在计算机、其它可编程装置或其它设备上执行以产生计算机实现的处理，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行的指令提供了用于实现流程图例示和/或框图的框中指定的功能/动作的处理。
附图中的流程图例示和框图例示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实现的架构、功能和工作。就这一点而言，流程图例示或框图中的各个框可以表示代码的模块、段或部分，其包括用于实现指定的逻辑功能的一个或更多个可执行指令。还应注意的是，在一些替代实现方式中，框中指出的功能可以不按图中指出的顺序发生。例如，根据所涉及的功能，实际上可以基本上同时执行连续示出的两个框，或者有时可以以相反的顺序或不按顺序执行这些框。还应注意的是，框图和/或流程图例示的各个框以及框图和/或流程图例示中的框的组合可以通过执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。
尽管前述内容针对本公开的方面，但是可以在不脱离本公开的基本范围的情况下设计本公开的其它和进一步的方面，并且本公开的范围由所附权利要求书确定。
1.一种系统，所述系统包括：
永磁体(220)，所述永磁体(220)发出第一磁场(215)并被设置在涡轮发动机(100)的第一转子组件(210a)上；
电枢绕组(230)，所述电枢绕组(230)连接至所述涡轮发动机的第二转子组件(210b)，使得所述电枢绕组被定位在所述第一磁场内；
谐振发射器(240)，所述谐振发射器(240)被配置成当所述第一转子组件相对于所述第二转子组件旋转时接收来自所述电枢绕组的电功率输入以生成具有至少预定频率的第二磁场(225)；以及
谐振接收器(250)，所述谐振接收器(250)被设置在所述涡轮发动机的外壳(120)上，并且被定位成接收所述第二磁场并将所述第二磁场转换成电功率输出。
2.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述第一转子组件是较高压转子，
所述第二转子组件是较低压转子，并且
所述较高压转子以比所述较低压转子旋转的第二速度大的第一速度旋转。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中：
所述第一转子组件是较低压转子，
所述第二转子组件是较高压转子，并且
所述较高压转子以比所述较低压转子旋转的第二速度大的第一速度旋转。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，所述第一磁场从所述第一转子组件的旋转轴线径向地向外传播经过被限定在所述永磁体与所述电枢绕组之间的气隙。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，所述第一磁场与所述第一转子组件的旋转轴线同轴地传播经过被限定在所述永磁体与所述电枢绕组之间的气隙。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，所述系统还包括：
高频转换器，所述高频转换器被设置在所述电枢绕组与所述谐振发射器之间；并且
其中，所述高频转换器被配置成以比所述电枢绕组接收的所述第一磁场高的较高频率向所述谐振发射器提供所述电功率输入，并且
其中，所述较高频率大于所述第一转子组件与所述第二转子组件之间的旋转速度的差，并且是基于所述谐振发射器与所述谐振接收器之间的功率传递效率的。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其中，所述电功率输出包括基于在所述电枢绕组中限定的多个相的多个电相。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，所述系统还包括功率控制单元(260)，所述功率控制单元(260)被设置在所述外壳中并连接至用于交通工具的功率分配总线(150)。
9.一种涡轮发动机(100)，所述涡轮发动机(100)包括：
外壳(120)，所述外壳(120)包括：
在上游端处的进气口(121)；
在所述进气口下游的压缩段(122)；
在所述压缩段下游的燃烧段(123)；
在所述燃烧段下游的涡轮段(124)；以及
在下游端处的排气口(125)；
第一轴(160)，所述第一轴(160)与所述压缩段的第一压缩机(170)和所述涡轮段的第一涡轮机(180)联接，其中，所述第一轴被配置成以第一旋转速度旋转；
第二轴(160)，所述第二轴(160)与所述压缩段的第二压缩机(170)和所述涡轮段的第二涡轮机(180)联接并与所述第一轴同轴地延伸，其中，所述第二轴被配置成以第二旋转速度旋转；
电枢绕组(230)，所述电枢绕组(230)连接至所述第一压缩机和所述第二压缩机中的第一个压缩机；
永磁体(220)，所述永磁体(220)连接至所述第一压缩机和所述第二压缩机中的第二个压缩机，并且被配置成：
发出第一磁场(215)；
以对应于所述第一旋转速度与所述第二旋转速度之间的差的差分旋转速度相对于所述电枢绕组(230)旋转；以及
在所述电枢绕组中感应出电流；
谐振发射器(240)，所述谐振发射器(240)连接至所述电枢绕组，并且被配置成当由所述电流供电时生成具有至少预定频率的第二磁场(225)；以及
谐振接收器(250)，所述谐振接收器(250)被设置在所述涡轮发动机的所述外壳上，被定位成接收所述第二磁场，并且被配置成将所述第二磁场转换成电功率输出。
10.根据权利要求9所述的涡轮发动机，所述涡轮发动机还包括：
第三轴(160)，所述第三轴(160)与所述压缩段的在所述第一压缩机和所述第二压缩机下游的第三压缩机(170)联接，并且与所述涡轮段的在所述第一涡轮机和所述第二涡轮机上游的第三涡轮机(180)联接，
其中，所述第三轴与所述第二轴同轴地延伸，并且所述第三轴被配置成以比所述第一旋转速度和所述第二旋转速度大的第三旋转速度旋转，所述涡轮发动机还包括：
次级电枢绕组(230)，所述次级电枢绕组(230)连接至所述第三压缩机和所述第二压缩机中的第一个压缩机；
次级永磁体(220)，所述次级永磁体(220)连接至所述第三压缩机和所述第二压缩机中的第二个压缩机，并且被配置成：
发出次级第一磁场(215)，
以对应于所述第三旋转速度与所述第二旋转速度之间的次级差的次级差分旋转速度相对于所述次级电枢绕组旋转；以及
在所述次级电枢绕组中感应出次级电流；
次级谐振发射器(240)，所述次级谐振发射器(240)连接至所述次级电枢绕组，并且被配置成当由所述次级电流供电时生成具有至少次级预定频率的次级第二磁场(225)；以及
次级谐振接收器(250)，所述次级谐振接收器(250)被设置在所述涡轮发动机的所述外壳上，被定位成接收所述次级第二磁场，并且被配置成将所述次级第二磁场转换成次级电功率输出。
11.根据权利要求9或10所述的涡轮发动机，所述涡轮发动机还包括：
第三轴(160)，所述第三轴(160)与所述压缩段的在所述第一压缩机和所述第二压缩机上游的第三压缩机(170)联接，并且与所述涡轮段的在所述第一涡轮机和所述第二涡轮机下游的第三涡轮机(180)联接；并且
其中，所述第三轴与所述第二轴同轴地延伸，并且所述第三轴被配置成以比所述第一旋转速度和所述第二旋转速度小的第三旋转速度旋转，
所述涡轮发动机还包括：
次级电枢绕组(230)，所述次级电枢绕组(230)连接至所述第三压缩机和所述第一压缩机中的第一个压缩机；
次级永磁体(220)，所述次级永磁体(220)连接至所述第三压缩机和所述第一压缩机中的第二个压缩机，并且被配置成：
发出次级第一磁场(215)；
以对应于所述第三旋转速度与所述第一旋转速度之间的次级差的次级差分旋转速度相对于所述次级电枢绕组旋转；以及
在所述次级电枢绕组中感应出次级电流；
次级谐振发射器(240)，所述次级谐振发射器(240)连接至所述次级电枢绕组，并且被配置成当由所述次级电流供电时生成具有至少次级预定频率的次级第二磁场(225)；以及
次级谐振接收器(250)，所述次级谐振接收器(250)被设置在所述涡轮发动机的所述外壳上，被定位成接收所述次级第二磁场，并且被配置成将所述次级第二磁场转换成次级电功率输出。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的涡轮发动机，所述涡轮发动机还包括：
机舱(130)，所述机舱(130)限定其中设置有所述外壳的旁路流室(131)；以及
传输线缆(140)，所述传输线缆(140)被设置在所述旁路流室中从所述外壳延伸，以将所述谐振接收器电连接至交通工具的功率分配总线(150)，
所述涡轮发动机还包括：功率控制单元(260)，所述功率控制单元(260)被设置在所述旁路流室内位于所述外壳的外部，并且所述功率控制单元(260)电连接在所述谐振接收器与所述传输线缆之间。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的涡轮发动机，其中，所述电枢绕组和所述永磁体由被限定为与所述第一轴同轴的气隙分开。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的涡轮发动机，其中，所述电枢绕组和所述永磁体由被限定在与所述第一轴的旋转轴线相交的平面中的气隙分开。
15.一种方法(600)，所述方法(600)包括：
绕涡轮发动机的第一轴(160)旋转(610)永磁体(220)以在电枢绕组(230)中感应出多相交流电，所述永磁体(220)发出第一磁场(215)并附接至所述涡轮发动机(100)的第一转子组件(210)，所述电枢绕组(230)被设置在第二转子组件(210)上，所述第二转子组件附接至所述涡轮发动机的第二压缩机(170)，所述第二压缩机(170)连接至与所述第一轴同轴的第二轴(160)；
经由所述多相交流电向谐振发射器(240)供电(620)以生成具有预定频率或高于预定频率的第二磁场(225)；以及
经由被设置在所述涡轮发动机的外壳(120)的内表面上的谐振接收器(250)将所述第二磁场转换(630)成电功率输出。
技术总结