用于航空器发动机润滑泵的致动系统及相关的航空器的制作方法

1.本发明涉及一种用于航空器发动机的润滑泵的致动系统。
2.本发明还涉及带有这种致动系统的航空器。
3.本发明应用于航空领域，特别地应用于航空器发动机的润滑泵的致动。


背景技术：

4.常规地，在航空器发动机中，特别地在uhbr(“超高旁路比”)型发动机中，使用润滑泵(称为主润滑泵)，该润滑泵的任务是将油输送至高压轴和低压轴的轴承，以及发动机的传动装置。这种润滑泵由高压轴通过辅助齿轮箱(或agb)驱动。
5.这种发动机还包括辅助润滑泵，该辅助润滑泵由发动机的低压轴驱动，并且用于在主润滑泵不再能够正确地执行其功能的情况下辅助主润滑泵。这种情况特别地发生在飞行任务的某些情况中，其中高压轴以低速或甚至空速旋转，主润滑泵由此不再被驱动。这种情况特别地包括在地面上或在飞行中关闭发动机或者发动机风扇的自动旋转阶段(也称为自由旋转)。
6.然而，这种架构并非没有缺点。例如，由于低压轴能够在两个方向上旋转，特别地在风的作用下在地面上，因此有必要使用具有自由轮的齿轮系统，以确保辅助润滑泵的单方向旋转。
7.此外，如果采用连续运行的辅助润滑泵，则有必要重新设定润滑回路的尺寸以考虑包括所述辅助润滑泵。只要必须提供可断开的辅助润滑泵，偶尔运行的辅助润滑泵的实施也是有问题的，这增加了其实施的复杂性。
8.此外，辅助润滑泵在吊舱中的定位受驱动运动学限制。
9.为了克服这些问题，提出了驱动辅助润滑泵，不是经由低压轴，而是经由联接至所述辅助润滑泵的电机，并且所述辅助润滑泵由发电机提供动力，同时经由包括功率电子元件的专用电子控制元件被控制。
10.尽管如此，从现有技术中已知的这种解决方案不是完全令人满意的。
11.实际上，在运行期间，电子控制元件通常经受温度条件，该温度条件能够引起对其包含的功率电子部件的损坏，这造成可靠性的问题。此外，这种电子控制元件的增强或热绝缘通常转化为其质量和其体积的增加，这在本文的情况下是不利的。
12.因此，本发明的一个目的是提出一种用于航空器发动机的润滑泵、特别地辅助润滑泵的致动系统，该致动系统是可靠且稳健，同时具有最小的质量和体积。


技术实现要素：

13.为此目的，本发明的主题是上述类型的致动系统，该致动系统包括发电机旋转电机、驱动旋转电机、控制装置和开关矩阵，
14.发电机旋转电机包括第一转子和第一定子，该第一转子旨在被机械地联接至形成传动轴的发动机的轴，该第一定子包括至少一个输出定子绕组，
15.驱动旋转电机包括第二转子和第二定子，该第二转子旨在被机械地联接至润滑泵用于其致动，该第二定子包括至少一个输入定子绕组，
16.开关矩阵一方面被电连接到至少一个输出定子绕组，并且另一方面被电连接到至少一个输入定子绕组，以根据开关矩阵的状态，将至少一个输出定子绕组和至少一个输入定子绕组彼此电连接或断开，
17.控制装置被配置为根据控制信号的状态，控制开关矩阵，以将至少一个输出定子绕组和至少一个输入定子绕组彼此电连接或不电连接。
18.实际上，这种致动系统不具有电子控制元件，该电子控制元件由于吊舱中不利的温度和振动条件而能够发生故障。实际上，由发电机单元传输的电压具有驱动单元的运行所必需的波形，使得驱动单元能够被发电机单元的输出端处的所述电压直接地驱动旋转，而不需要在这两个旋转机器之间布置用于整形电压的电子元件，例如逆变器。这导致用于润滑泵的致动系统比已知的致动系统更可靠和稳健，同时具有更小的质量和体积。
19.根据本发明的致动系统具有另一个特别地有利的技术效果。
20.实际上，在润滑泵上，在油流速方面的需要与发动机的轴的转速成比例。
21.然而，根据本发明的致动系统是线性系统，也就是说，驱动旋转电机的第一转子的转速与发电机旋转电机的第二转子的转速成比例。换而言之，在根据本发明的致动系统中，发电机旋转电机的每个绕组的端子处的电压具有直接地是第一转子的(且因此传动轴的)转速的函数的振幅和频率。施加到驱动旋转电机的每个绕组的这种电压转换为与第一转子的转速成比例的第二转子的转速，并且由此转化为传动轴的转速。
22.以上导致了本发明的额外的优点，即，根据第一转子联接至其上的传动轴(优选地，低压轴或发动机的风扇的轴)，并且经由，任选地，至少一个合适的减速齿轮，润滑泵被驱动的转速被提供为始终足以满足在根据传动轴的转速(也就是说根据发动机的速度)所要求的油流速方面的需要。因此，电子控制元件将是多余的。
23.根据本发明的其他有利方面，致动系统包括单独或根据所有技术上可能的组合采取的一个或多个以下特征：
[0024]-控制装置被配置为根据发电机单元的第一转子的旋转方向，控制开关矩阵，以将至少一个输出定子绕组和至少一个输入定子绕组彼此连接，使得第二转子的旋转方向保持不变，而不管发电机单元的第一转子被驱动旋转的方向如何；
[0025]-控制装置包括模拟检测元件，该模拟检测元件被配置为传输旋转信号，该旋转信号表示发电机单元的第一转子的旋转方向；
[0026]-控制装置被配置为接收控制信号，该控制信号表示发动机的旋转元件(优选地，传动轴)的转速，控制装置进一步被配置为控制开关矩阵，以便如果旋转元件的转速值小于或等于预定阈值，则将至少一个输出定子绕组和至少一个输入定子绕组彼此电连接，以及，优选地，如果旋转元件的转速值大于预定阈值，则将至少一个输出定子绕组和至少一个输入定子绕组彼此电断开；
[0027]-开关矩阵包括至少一个机电开关；
[0028]-发电机旋转电机和/或驱动旋转电机是具有永磁体的同步机器或异步机器。
[0029]
此外，本发明的目的是带有润滑泵和上述致动系统的航空器，发电机旋转电机的第一转子被机械地联接至航空器的发动机的轴，驱动旋转电机的第二转子被机械地联接至
发动机的润滑泵，用于润滑泵的致动。
附图说明
[0030]
通过以下描述将更好地理解本发明，该描述仅作为非限制性实施例给出，并且在参照附图的同时进行，在附图中：
[0031]
图1是根据本发明的致动系统的图示。
具体实施方式
[0032]
图1示出了根据本发明的润滑泵2和致动系统4。
[0033]
润滑泵2旨在将油供应至航空器发动机(未示出)的待润滑的元件，如轴承或传动装置。例如，润滑泵2是发动机的辅助润滑泵。
[0034]
致动系统4用于在发动机的轴(称为传动轴)处吸取能量，并且使用所吸取的能量来致动润滑泵2。例如，传动轴是发动机的低压轴。
[0035]
更精确地，致动系统4包括发电机旋转电机6(称为发电机单元)和驱动旋转电机8(称为驱动单元)，其有利地通过由控制装置10控制的开关矩阵11彼此电连接。
[0036]
发电机单元6被配置为在传动轴处吸取机械能，并且将所吸取的机械能转换成电能。
[0037]
驱动单元8配置为接收由发电机单元6产生的电能，并将所接收的电能转换成旨在致动润滑泵2的机械能。
[0038]
优选地，发电机单元6和驱动单元8中的每个是具有永磁体的同步机器或异步机器。特别地，发电机单元6是具有永磁体的同步机器或异步机器，并且驱动单元8是异步机器或无刷dc电动机。例如，发电机单元6是具有永磁体的同步机器，并且驱动单元8是异步机器。
[0039]
发电机单元6包括转子12(称为第一转子)和定子14(称为第一定子)。
[0040]
第一转子12经由任何合适的机械传动元件(如减速齿轮)被机械地联接至传动轴。
[0041]
第一定子14包括至少一个绕组16，称为输出定子绕组，例如三个输出定子绕组16。
[0042]
驱动单元8包括转子18(称为第二转子)和定子20(称为第二定子)。
[0043]
第二转子18直接地或经由至少一个减速齿轮被机械地联接至润滑泵2，以引起其致动。
[0044]
第二定子20包括至少一个绕组22，称为输入定子绕组，例如三个输入定子绕组22。
[0045]
至少一个输出定子绕组16和至少一个输入定子绕组22彼此电连接。换而言之，每个输出定子绕组16连接至相应的输入定子绕组22，在它们之间没有布置任何功率电子部件，如晶体管或晶闸管。有利地，每个输出定子绕组16经由开关矩阵11的开关连接至相应的输入定子绕组22。
[0046]
以此方式，当发电机单元6的第一转子12被驱动旋转时，其在至少一个输出定子绕组16与至少一个输入定子绕组22之间循环电流。这种电流导致驱动单元8的第二转子18的旋转，这致动润滑泵2。
[0047]
优选地，控制装置10被配置为控制开关矩阵11，以将至少一个输出定子绕组16和至少一个输入定子绕组22彼此电连接或断开。特别地，控制装置10被配置为接收例如，来自
航空器的计算机的控制信号，并且根据控制信号的状态，控制开关矩阵11，以将至少一个输出定子绕组16和至少一个输入定子绕组22彼此连接或断开。
[0048]
根据另一个实施例，控制信号是由航空器的传感器所传输的转速的测量信号。这种测量信号表示发动机的旋转元件的转速，优选地表示发动机的低压轴或风扇的转速。在这种情况下，控制装置10被配置为控制开关矩阵11，以便如果旋转元件的转速值小于或等于预定阈值时，将至少一个输出定子绕组16和至少一个输入定子绕组22彼此电连接。该预定阈值可以对应于以下情况的出现：其中，主润滑系统的至少一个泵不再足够快地旋转，以能够正确地确保发动机的传动装置的润滑，使得润滑泵2必须作为传动装置的辅助润滑系统的泵补偿这种不足。优选地，控制装置10还被配置为控制开关矩阵11，以便如果旋转元件的转速值大于预定阈值，则将至少一个输出定子绕组16和至少一个输入定子绕组22彼此电断开。
[0049]
以此方式，在润滑泵2是辅助润滑泵的情况下，润滑泵2有利地仅在主润滑泵需要辅助时被致动，特别地，在飞行中发动机关闭期间，或者在地面上发动机的风扇的自动旋转阶段。
[0050]
例如，开关矩阵11包括一组开关，优选为机电开关，一方面电连接到至少一个输出定子绕组16，另一方面电连接到至少一个输入定子绕组22，由控制装置10控制每个开关的接通或断开状态。
[0051]
优选地，控制装置10包括模拟检测元件24，该模拟检测元件被配置为传输旋转信号，该旋转信号的状态表示发电机单元6的第一转子12的旋转方向。这种旋转信号还形成控制装置10的控制信号。
[0052]
例如，模拟检测元件24被配置为根据由发电机单元6的至少一个输出定子绕组16的端子处的电压所获取的值来传输旋转信号。在这种情况下，控制装置10还被配置为控制开关矩阵11，以便在驱动单元8处引起相反转，也就是说，引起至少一个输出定子绕组16与至少一个输入定子绕组22之间的连接的改变，使得第二转子18的旋转方向保持不变，而不管发电机单元6的第一转子12被驱动旋转的方向如何。换而言之，不管发电机单元6的第一转子12被驱动的旋转方向如何，第二转子18也始终在相同的预定方向上旋转，因此，润滑泵2也始终在相同的方向上被驱动。
[0053]
使用模拟检测元件24是有利的，只要通过避免使用部分或全部数字元件来传输旋转信号，就增强了致动系统4的稳健性。