用于电气系统的电气部件的制作方法

用于电气系统的电气部件
1.相关申请的交叉引用
2.本技术是根据35 u.s.c.
§
119(e)要求2021年8月11日提交的美国临时申请第63/231,865号的优先权的非临时申请，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本公开涉及用于电气系统的电气部件。


背景技术：

4.用于电气系统(例如电气传动系)的电气部件经常被用来传输、存储、生成和/或转换电力。这些电气部件可以促进电气系统的各种操作。电气系统(例如电气传动系)可以是电气推进系统，例如用于航空运载器(例如，飞机)、海上运载器(例如船舶或潜艇)或陆地运载器(例如坦克)的电气推进系统。电气系统可以是电网、发电站或工业应用。采用这样的构造，对用于电气系统的电气部件的改进以允许期望操作将在本领域中受到欢迎。
附图说明
5.在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本公开的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其中：
6.图1是根据本公开的示例性实施例的飞行器的俯视图。
7.图2是根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意横截面视图，该燃气涡轮发动机可以安装到图1的示例性飞行器。
8.图3是根据本公开的示例性实施例的辅助推进器组件的示意横截面视图，该辅助推进器组件可以安装到图1的示例性飞行器。
9.图4是根据本公开的示例性实施例的电缆的横截面视图。
10.图5是根据本公开的示例性实施例的电缆的横截面视图。
11.图6是根据本公开的示例性实施例的电缆的横截面视图。
12.图7是根据本公开的示例性实施例的电缆的剖视立体图。
13.图8是根据本公开的示例性实施例的流体循环系统的示意图。
14.图9是根据本公开的示例性实施例的流体循环系统的示意图。
15.图10是根据本公开的示例性实施例的流体电缆系统的剖视俯视图。
16.图11是根据本公开的示例性实施例的图10的流体电缆系统的局部剖视俯视图。
17.图12是根据本公开的示例性实施例的电气系统的示意图。
18.图13是根据本公开的示例性实施例的图12的电气系统的示意图。
19.图14是根据本公开的示例性实施例的电气系统的电气部件的横截面示意图。
20.图15是根据本公开的示例性实施例的电气系统的电气部件的横截面示意图。
具体实施方式
21.现在将详细参考本公开的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标号来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似的标号已用于指代本公开的相似或类似部分。
22.本文使用词语“示例性”来表示“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”的任何实施方式不一定被解释为优于或好于其他实施方式。此外，除非另有明确说明，否则本文描述的所有实施例都应视为示例性的。
23.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。
24.术语“前”和“后”是指燃气涡轮发动机或运载器内的相对位置，并且是指燃气涡轮发动机或运载器的正常操作姿态。例如，对于燃气涡轮发动机，前是指更靠近发动机入口的位置，而后是指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。
25.术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，“下游”是指流体向其流动的方向。
26.除非本文另有说明，否则术语“联接”、“固定”、“附接到”等既指直接联接、固定或附接，也指通过一个或多个中间部件或特征的间接联接、固定或附接。
27.除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数引用。
28.在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另有说明，否则此类范围被识别并包括其中包含的所有子范围。例如，本文公开的所有范围都包括端点，并且端点可以相互独立地组合。
29.根据本文描述的一个或多个实施例，电缆包括限定中空内部的导体、围绕导体的壳、定位在导体和壳之间的电绝缘体、以及定位在导体的中空内部的流体。流体可以是气体、液体或超临界流体。流体可以处于单相态(液态、气态或超临界)或两相态(液态和气态共存)。流体可以是液态天然气、液态碳氢化合物或低温流体，例如液态氮(n2)或液态氢(h2)。在电缆内结合流体有若干益处。
30.首先，在电缆内结合流体可以使电缆的重量最小化。例如，电缆的导体在通过它们传输电力时会生成热量。为了散热，可以增加导体的质量，这增加了电缆的重量。然而，当使用流体从导体吸收热量时，可以减少导体的质量，这可以减小电缆的重量。
31.其次，在电缆内结合流体可以增加可以通过电缆传输的电力量。例如，电缆经常具有热限制以确保电缆的安全性和可靠性。这些热限制与电缆的视在功率限制相关。因为流体可能会从电缆的导体吸收热量，所以可以增加以兆伏安(mva)为单位测量的视在功率限制。
32.根据本文所述的一个或多个实施例，流体是超临界二氧化碳(co2)。使用超临界co2作为流体的益处之一是co2的304.13k的临界温度可以处于电气部件的正常操作范围内，这可能易于控制。使用超临界co2的另一个主要益处是，co2与气体一样具有极低的粘度，并与液体一样具有高密度和比热容；因此，超临界co2提供了非常高的热传递系数(与过冷沸腾2相流相同的数量级)，这可以增加低质量的冷却能力。此外，它可以具有相对较低的毒性和环境影响。
33.根据本文所述的一个或多个实施例，电缆的电绝缘体可以是加压气体，例如co2。
电绝缘体也可以是加压空气、氮气(n2)、氦气、氩气、氢气、碳氟化合物、碳氢化合物、六氟化硫或任何电负性气体，或其任何组合。将加压气体结合到电缆中作为电绝缘体也有若干益处。
34.首先，将加压气体结合在电缆内作为电绝缘体可以减少海拔对电缆的电压能力的影响。例如，当制造电缆时，可以将一定体积的气体引入电缆中，并且可以密封电缆所在的腔。因为气体的体积是密封的，所以体积和密度可以不受海拔影响。气体的介电击穿由其密度决定。因此，由于加压气体的密度可以不受海拔影响，所以气体的介电击穿可以不受海拔影响。因为气体的介电击穿可以不受影响，所以电缆的电压能力也可以不受海拔影响。
35.其次，将加压气体结合在电缆内作为电绝缘体可以减少高海拔处局部放电引起的退化。例如，空气的绝缘性能随着海拔升高而降低。对于结合有非加压流体的电绝缘体的电缆，空气或其他气体可以存在于电绝缘体中。因此，由于根据paschen定律，空气或任何气体的击穿电压随着海拔升高而降低，因此电绝缘体的绝缘性能也会降低。因此，由于绝缘性能降低，电缆的局部放电的风险随着海拔升高而增加。然而，对于结合有加压气体作为电绝缘体的电缆，加压气体的绝缘性能不会随着海拔升高而降低。因此，电缆的局部放电的风险可以不受海拔影响或受海拔影响较小。
36.根据一个或多个实施例，推进系统包括旋转部件、机械地联接到旋转部件的电动机、以及包括电缆的流体循环系统。电缆电联接到电动机并且包括限定中空内部的导体、围绕导体的壳、定位在导体和壳之间的电绝缘体、以及定位在导体的中空内部中的流体。流体可以是气体、液体或超临界流体。流体可以处于单相态(液态、气态或超临界)或两相态(液态和气态共存)。将电缆结合到推进系统中具有许多益处。
37.例如，将电缆结合到推进系统中可以增加可传输到电动机的电力量。在一个示例中，电缆可以承载5mw功率(具有5kv电压和1000安培电流)，并且可以具有11安培/平方毫米的电流密度。因此，可以增加飞形器的推力输出和/或重量。
38.根据本文描述的一个或多个实施例，用于电气传动系的电气部件包括工作部件、包围工作部件的外壳、以及设置在外壳和工作部件之间的电绝缘体。电气部件的电绝缘体可以是加压气体，例如加压co2。电绝缘体可以附加地或替代地是加压空气、氮气(n2)、氦气、氩气、氢气、碳氟化合物、碳氢化合物、六氟化硫或任何电负性气体，或其任何组合。将加压气体结合到电气部件中作为电绝缘体具有若干益处。
39.首先，将加压气体结合在电气部件内作为电绝缘体可以降低海拔对由电绝缘体实现的电绝缘量的影响。例如，当制造电气部件时，可以将一定体积气体引入电气部件中，并且可以密封外壳内的腔。因为气体的体积是密封的，所以体积和密度可以不受海拔影响。气体的介电击穿由其密度决定。因此，由于加压气体的密度可以不受海拔影响，所以气体的介电击穿可以不受海拔影响。因为气体的介电击穿可以不受影响，所以电气部件的电绝缘体的绝缘特性也可以不受海拔影响。
40.其次，将加压气体结合在电气部件内作为电绝缘体可以减少高海拔处局部放电引起的退化。例如，空气的绝缘性能随着海拔升高而降低。对于结合有非加压流体的电绝缘体的电气部件，空气或其他气体可以存在于电绝缘体内。因此，由于根据paschen定律，空气或任何气体的击穿电压会随着压力降低而降低，而压力会随着海拔升高而降低，因此电绝缘体的绝缘性能也会降低。因此，由于绝缘性能降低，电气部件的局部放电的风险随着海拔升
高而增加。然而，对于结合有加压气体作为电绝缘体的电气部件，加压气体的绝缘性能不会随着海拔升高而降低。因此，电气部件的局部放电的风险可以不受海拔影响或受海拔影响较小。
41.第三，将加压气体结合在电气部件内作为电绝缘体可以允许电气部件即使在放电和/或电气部件在外壳和工作部件之间经历故障电流之后仍保持有用。例如，加压气体的绝缘特性可以在放电之后或在工作部件和外壳之间引入杂质之后再生以恢复相同的绝缘能力。因此，加压气体可以给予电气部件自愈能力，这可以允许电气部件在经历多次严重故障之后保持功能，否则这些故障可能是灾难性的。
42.以这种方式，应当理解的是，当电气部件被结合到例如用于航空运载器的航空推进系统中时，上述构造可能特别有用。
43.现在参考附图，其中相同的数字在所有附图中指示相同的元件，图1提供了可以结合本公开的各种实施例的示例性飞行器10的俯视图。如图1所示，飞行器10限定延伸通过其中的纵向中心线14、横向方向l、前端16和后端18。此外，飞行器10包括机身12和机翼组件，机身12从飞行器10的前端16纵向延伸到飞行器10的后端18，机翼组件包括左舷和右舷。更具体地，机翼组件的左舷是第一左舷机翼20，并且机翼组件的右舷是第二右舷机翼22。第一机翼20和第二机翼22各自相对于纵向中心线14横向向外延伸。第一机翼20和机身12的一部分一起限定飞行器10的第一侧24，并且第二机翼22和机身12的另一部分一起限定飞行器10的第二侧26。对于所描绘的实施例，飞行器10的第一侧24被构造为飞行器10的左舷，并且飞行器10的第二侧26被构造为飞行器10的右舷。
44.所示示例性实施例的机翼20、22中的每一个都包括一个或多个前缘襟翼28和一个或多个后缘襟翼30。飞行器10还包括：竖直稳定器32，其具有用于偏航控制的方向舵襟翼(未示出)；以及一对水平稳定器34，每个水平稳定器都具有用于俯仰控制的升降舵襟翼36。机身12另外包括外表面或蒙皮38。然而，应当理解，在本公开的其他示例性实施例中，飞行器10可以附加地或替代地包括任何其他合适的构造。例如，在其他实施例中，飞行器10可以包括任何其他构造的稳定器。
45.现在还参考图2和图3，图1的示例性飞行器10另外包括推进系统50，该推进系统50具有第一推进器组件52和第二推进器组件54。图2提供了第一推进器组件52的示意横截面视图，并且图3提供了第二推进器组件54的示意横截面视图。如图所示，第一推进器组件52和第二推进器组件54中的每一个都被构造为翼下安装的推进器组件。
46.特别参考图1和图2，第一推进器组件52安装或构造成安装到飞行器10的第一侧24，或更具体地，安装或构造成安装到飞行器10的第一机翼20。第一推进器组件52通常包括涡轮机102和初级风扇。更具体地，对于所描绘的实施例，第一推进器组件52被构造为涡轮风扇发动机100，其中初级风扇被构造为可与涡轮机102一起操作的风扇104。
47.如图2所示，涡轮风扇发动机100限定轴向方向a1(平行于提供参考的纵向中心线101延伸)和径向方向r1。如所述，涡轮风扇发动机100包括风扇104和设置在风扇104下游的涡轮机102。
48.所描绘的示例性涡轮机102通常包括基本上管状的外壳106，其限定环形入口108。外壳106以串行流动关系包围：压缩机区段，其包括增压或低压(lp)压缩机110和高压(hp)压缩机112；燃烧区段114；涡轮区段，其包括第一高压(hp)涡轮116和第二低压(lp)涡轮
118；以及喷射排气喷嘴区段120。
49.涡轮风扇发动机100的示例性涡轮机102还包括一个或多个轴，该一个或多个轴可与涡轮区段的至少一部分，并且对于所描绘的实施例，可与压缩机区段的至少一部分一起旋转。更具体地，对于所描绘的实施例，涡轮风扇发动机100包括高压(hp)轴或线轴122，其将hp涡轮116驱动地连接到hp压缩机112。此外，示例性涡轮风扇发动机100包括低压(lp)轴或线轴124，其将lp涡轮118驱动地连接到lp压缩机110。
50.如上所述，第一推进器组件52的初级风扇被构造为用于所描绘实施例的风扇104。此外，所描绘的示例性风扇104被构造为可变螺距风扇，该可变螺距风扇具有以间隔开的方式联接到盘130的多个风扇叶片128。风扇叶片128大体沿径向方向r1从盘130向外延伸。借助于风扇叶片128可操作地联接到合适的致动构件132，每个风扇叶片128可相对于盘130绕各自的螺距轴线p旋转，该致动构件132被构造为共同地改变风扇叶片128的螺距。风扇104机械地联接到lp轴124。更具体地，包括风扇叶片128、盘130和致动构件132的风扇104通过动力齿轮箱134机械地联接到lp轴124，并且可通过lp轴124跨动力齿轮箱134绕纵向中心线101旋转。动力齿轮箱134包括多个齿轮，用于将lp轴124的旋转速度降低到更有效的旋转风扇速度。因此，风扇104由涡轮机102的lp系统(包括lp涡轮118)提供动力。
51.仍然参考图2的示例性实施例，盘130被可旋转的前毂136覆盖，该前毂136在空气动力学上成形为促进气流通过多个风扇叶片128。此外，涡轮风扇发动机100包括环形风扇壳或外机舱138，其周向围绕风扇104和/或涡轮机102的至少一部分。因此，所描绘的示例性涡轮风扇发动机100可被称为“管道式”涡轮风扇发动机。应当理解，机舱138被构造为通过多个周向间隔开的出口导向轮叶140相对于涡轮机102被支撑。此外，机舱138的下游区段142在涡轮机102的外部分上延伸，以便在其间限定旁通气流通道144。
52.仍然参考图2，推进系统50另外包括电机56，对于所描述的实施例，该电机56被构造为发电机56。对于图2中描绘的实施例，发电机56定位在涡轮风扇发动机100的涡轮机102内，并且与涡轮风扇发动机100的轴中的一个机械连通。更具体地，对于图2中描绘的实施例，发电机56由第一hp涡轮116通过hp轴122驱动。发电机56被构造为将hp轴122的机械动力转换为电力。因此，发电机56由涡轮机102的hp系统(包括hp涡轮116)提供动力。
53.仍然参考图1和图2，所描绘的推进系统50还包括电力总线58，以允许发电机56与推进系统50和/或飞行器10的一个或多个其他部件电连通。对于图1和图2中描绘的实施例，电力总线58包括一根或多根电缆400，该一根或多根电缆400连接到发电机56，并且对于图1和图2中描绘的实施例，延伸通过出口导向轮叶140中的一个或多个。此外，所描绘的推进系统50还包括电连接到电力总线58的一根或多根电缆400的一个或多个能量存储装置55(例如一个或多个电池或其他电能存储装置)，用于例如向第二推进器组件54提供电力(在该示例中，第二推进器组件是电动推进器组件)，和/或从燃气涡轮发动机/第一推进系统52接收电力。在某些示例性实施例中，一个或多个能量存储装置55可以靠近第二推进器组件54定位，以用于重量分布目的。包括一个或多个能量存储装置55可以提供性能增益，并且可以在例如瞬态操作期间增加推进系统50的推进能力。更具体地，包括一个或多个能量存储装置55的推进系统50可以能够更快速地响应速度变化需求。
54.然而，应当理解，在其他实施例中，发电机56可以定位在涡轮机102内或其他地方。例如，在其他实施例中，发电机56可以是电动机或电动机/发电机，并且可以与hp轴122同轴
地安装在涡轮区段内，或者替代地，可以从hp轴122偏移并且通过合适的齿轮系驱动。附加地或替代地，发电机56可以经由双驱动系统由lp系统(例如，lp轴124)和hp系统(例如，hp轴122)驱动。例如，可以提供齿轮组件(诸如周转齿轮组件)以允许lp轴124和hp轴122两者来驱动发电机56。仍然附加地或替代地，在各种其他示例性实施例中，电机/发电机56可以替代地仅与lp系统一起操作。
55.还应当理解，在其他示例性实施例中，图2中描绘的示例性涡轮风扇发动机100可以具有任何其他合适的构造。例如，在其他示例性实施例中，风扇104可以不是可变螺距风扇，并且进一步，在其他示例性实施例中，lp轴124可以直接机械地联接到风扇104(即，涡轮风扇发动机100可以不包括动力齿轮箱134)。此外，应当理解，在其他示例性实施例中，涡轮风扇发动机100可以替代地被构造为包括机械地联接到初级风扇的涡轮机的任何其他合适的飞行器发动机。例如，在其他实施例中，涡轮风扇发动机100可以替代地被构造为涡轮螺旋桨发动机(即，初级风扇可以被构造为螺旋桨)、非管道式涡轮风扇发动机(即，燃气涡轮发动机可不包括外机舱)138等。
56.现在特别参考图1和3，示例性推进系统50还包括第二推进器组件54，该第二推进器组件54定位或被构造为定位在与第一推进器组件52(包括例如涡轮机和初级风扇)间隔开的位置。更具体地，对于图1和图3所描绘的实施例，第二推进器组件54安装在沿横向方向l远离第一推进器组件52的位置，使得它们沿横向方向l吸入不同的气流。然而，在其他实施例中，第一和第二推进器组件52、54可以各自使用共同安装件安装到飞行器10。然而，利用这种构造，第一和第二推进器组件52、54仍可以定位在安装件上，使得它们例如沿横向方向l彼此间隔开，从而它们沿横向方向l吸入不同气流。仍然参考图1和3的示例性实施例，第二推进器组件54安装到飞行器10的第一侧24或第二侧26中的一个，例如安装到飞行器10的第一机翼20或第二机翼22中的一个。值得注意的是，对于图1中描绘的实施例，第二推进器组件54安装到飞行器10的第二侧26，或者更确切地说安装到飞行器10的第二机翼22。
57.特别参考图3，第二推进器组件54通常被构造为辅助推进器组件200，其限定沿纵向中心线轴线202延伸的轴向方向a2以及径向方向r2，该纵向中心线轴线202延伸通过其中以供参考。另外，辅助推进器组件200通常包括辅助风扇204和电机56，对于图3所示的实施例，电机56被构造为电动机206。对于图3所示的实施例，辅助风扇204可围绕中心线轴线202旋转。辅助风扇204包括多个风扇叶片208和风扇轴210。多个风扇叶片208附接到风扇轴210/可与风扇轴210一起旋转，并且大致沿辅助推进器组件200的周向方向间隔开(图3的示例视图中未示出)。
58.在某些示例性实施例中，多个风扇叶片208可以以固定方式附接到风扇轴210，或者替代地，多个风扇叶片208可以相对于风扇轴210旋转，例如在图3所示的实施例中。例如，多个风扇叶片208各自限定相应螺距轴线p2并且附接到风扇轴210，使得多个风扇叶片208中的每一个的螺距可以通过变桨机构211例如一致地改变。改变多个风扇叶片208的螺距可以增加第二推进器组件54的效率，和/或可以允许第二推进器组件54实现期望的推力分布。对于这样的示例性实施例，风扇204可以被称为可变螺距风扇。
59.此外，对于图3所描绘的实施例，所描绘的辅助推进器组件200还包括风扇壳或外机舱212，其通过一个或多个支柱或出口导向轮叶216附接到辅助推进器组件200的核心214。对于图3中描绘的实施例，外机舱212基本上完全围绕风扇204，特别是多个风扇叶片
208。因此，对于图3中描绘的实施例，辅助推进器组件200可以被称为管道式电风扇组件。
60.仍然特别参考图3，电动机206可以机械地联接到旋转部件。例如，电动机206可以机械地联接到风扇轴210，使得电动机206通过风扇轴210驱动辅助风扇204。应当理解，旋转部件可以是具有旋转部分的任何部件。例如，旋转部件可以是低压压缩机、辅助压缩机或增压压缩机。
61.对于图3中描绘的实施例，电动机206被构造为变速电动机，使得电动机206可以以各种旋转速度驱动辅助风扇204，而不管向其提供的功率量。另外，对于图3中描绘的实施例，辅助推进器组件200还包括辅助推进器齿轮箱215，以允许风扇轴210的旋转速度相对于电动机206的旋转速度进一步增加或减少。因此，对于图3中描绘的实施例，电动机206进一步跨辅助推进器齿轮箱215并通过风扇轴210来驱动辅助风扇204。
62.然而，值得注意的是，在某些示例性实施例中，电动机206可以被构造为电动机/发电机。因此，在例如紧急操作期间，辅助推进器组件200可以作为冲压空气涡轮操作，使得辅助推进器组件200的入口空气使风扇204的多个风扇叶片208旋转，进而使电动机/发电机旋转，从而允许电动机/发电机作为发电机56操作，以向电力总线58提供电力。值得注意的是，对于这样的示例性实施例，图2的涡轮风扇发动机100的发电机56替代地作为电动机操作，该电动机被构造为从辅助推进器组件200接收功率并驱动涡轮机102。此外，应当理解，在其他示例性实施例中，发电机56可以附加地作为电动机操作，以从地面(或其他外部)电源接收能量用于例如启动涡轮风扇发动机100，和/或从涡轮风扇发动机100或飞行器10内的能量存储装置55(例如电池)接收能量用于为涡轮风扇发动机100提供动力。
63.风扇轴210由一个或多个轴承218(例如一个或多个滚柱轴承、滚珠轴承或任何其他合适的轴承)支撑。此外，电动机206可以是内转子电动机(即，包括定位在定子径向内侧的转子)，或者可以是外转子电动机(即，包括定位在转子径向内侧的定子)。如上所述，推进系统50的发电机56与辅助推进器组件200电连通，用于为辅助推进器组件200提供动力。更具体地，辅助推进器组件200的电动机206与电力总线58电连通。电力总线58包括用于电力传输的一根或多根电缆400。在图3所示的实施例中，电缆400电连接到电动机206。因此，电动机206更具体地通过电力总线58的一根或多根电缆400与电力总线58电连通，并且电力总线58可以将电力输送到电动机206以驱动电动机206，进而驱动风扇204。值得注意的是，对于图3中描绘的实施例，电力总线58还包括一个或多个电断开器61，使得电力总线58可以在一个或多个部件发生电气故障的情况下隔离一个或多个部件。一个或多个电断开器61可以手动操作，或者替代地，可以在电气故障的情况下自动触发。
64.再次简要地参考图1，所描绘的推进系统50，或者更确切地，所描绘的电力总线58另外包括电控制器62。所示的示例性发电机56通过电力总线58的电控制器62与辅助推进器组件200电连通。电控制器62可以可操作地连接到飞行器10的一个或多个附加控制器，用于控制提供给辅助推进器组件200的电力量。
65.应当理解，可以设想推进系统50的其他构造。例如，可以设想在2017年2月10日提交的美国申请第15/430,052号中提供的推进系统50的各种示例，该申请通过引用整体并入本文。作为另一个示例，可以设想在2016年8月22日提交的美国申请第15/242,844号中提供的推进系统100的各种示例，该申请通过引用整体并入本文。此外，应当理解，所描绘的示例性推进系统50仅作为示例，并且在其他示例实施例中，可以提供任何其他合适的推进系统。
例如，在其他示例性实施例中，推进系统50可以包括在任何其他合适位置安装到飞行器10(例如，融合机翼、尾翼安装、机身安装等)的任何合适数量和/或构造的推进组件。此外，虽然所描绘的示例性推进系统50包括全电气推进组件(见例如图3)，但在其他实施例中，示例性推进系统50可以包括涡轮机。此外，术语“电推进系统”可以指全电气推进组件或混合电气推进组件。此外，尽管示例性推进系统50被描述为结合到固定翼飞行器中，但在其他实施例中，推进系统50可以与任何其他航空运载器一起使用，或者进一步与任何陆基运载器、海上运载器等一起使用。
66.如上所述，推进系统50包括用于电力传输的一根或多根电缆400。现在参考图4，示出了根据本公开的示例性实施例的电缆400的横截面视图。电缆400限定纵向方向l(进出页面)和径向方向r。电缆400包括限定中空内部的导体410和围绕导体410的壳420。如本文中关于导体410所使用的，术语“中空内部”是指导体410内的腔。此外，术语“围绕”是指至少在横截面平面中完全包围。
67.在该示例中，导体410和壳420是具有圆形横截面的圆柱形管。然而，应该理解，导体410和壳420可以是任何形状。例如，导体410和壳420可以是椭圆柱形管，使得它们具有椭圆形横截面。
68.导体410可以由具有相对高电导率的任何材料制造；例如，在20℃时的电导率至少为1x107西门子/米(s/m)，最高可达7x107。例如，导体410可以由铝合金(例如6061级铝合金)制造。在其他示例中，导体410可以由铜；铜合金，诸如银包铜、镍包铜、铝包铜；碳纳米管；金属复合材料，诸如cnt-cu、cnt-al、cnt-fe等；石墨烯-金属复合材料，诸如石墨烯铜、石墨烯铝钛或金制造。
69.壳420可以由提供电磁干扰(emi)保护的任何材料制造。例如，壳420可以由金属制造。例如，壳420可以由铝合金(例如6061级铝合金)制造。在其他示例中，壳420可以由铜、钛、预镀锡钢或金制造。在其他示例中，壳420可以由陶瓷复合材料(例如具有陶瓷基体相和导电或emi屏蔽材料填充物的复合材料)制造。在又一个示例中，壳420可以由碳复合材料(例如具有聚合物基体相和碳填充物(例如碳纤维、碳纳米管或金属化纤维)的复合材料)制造。
70.电缆400还包括定位在导体410和壳420之间的电绝缘体415。电绝缘体415可以是在导体410和壳420之间提供电绝缘的任何材料或物质。例如，电绝缘体415可以具有在25℃下至少108ohm-cm并且在25℃下至高达10
15
ohm-cm的体积电阻率。在至少一个示例中，电绝缘体415是加压流体。
71.例如，电绝缘体415可以是加压气体或液体。更具体地，在至少某些示例性实施例中，电绝缘体415可以是加压二氧化碳(co2)。在其他示例性实施例中，电绝缘体415可以是加压空气、氮气(n2)、氦气、氩气、氢气、碳氟化合物、碳氢化合物、六氟化硫和/或任何电负性气体，或其组合。电绝缘体415可以具有至少0.1兆帕(mpa)并且至高达2mpa的压力。
72.在另一个示例中，电绝缘体415可以是固体。例如，电绝缘体415可以是陶瓷带、纸、聚合物或塑料，例如半结晶聚合物、氟聚合物、无定形塑料、热固性聚合物或热塑性塑料。更具体地，电绝缘体415可以是聚四氟乙烯、聚酰胺-酰亚胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酯、聚乙烯、聚丙烯或聚醚醚酮。电绝缘体415可以是聚酰胺纸、牛皮纸、云母带或氧化铝和氮化硼带，或玻璃带。
73.在这些示例中的一个或多个中，电绝缘体415可以基本上完全填充壳420和导体410之间的空间。例如，电绝缘体415可以填充壳420和导体410之间的空间的至少百分之九十，例如至少百分之九十五，例如至少百分之九十八以及高达百分之九十九。更具体地，在这些示例中的一个或多个中，电绝缘体415可以完全填充壳420和导体410之间的空间。
74.仍然参考图4的示例，电缆400包括定位在导体410的中空内部中的流体405。更具体地，对于图4的示例，电缆400包括定位在导体410的中空内部中的流体405，该流体405是超临界流体。超临界流体是温度和压力高于其临界温度和高于其临界压力的物质。超临界流体与液体一样具有相对高的密度，而与气体一样具有相对低的动态粘度。因此，超临界流体由于其相对高的密度而具有例如比处于气态的流体更高的高热导率，并且由于其相对低的粘度而具有低摩擦系数。此外，超临界流体具有例如比处于气态的流体更高并且比处于液态的流体更高的高比热容。
75.由于流体405的高热导率和比热容，特别是当流体405是超临界流体时，当电力由导体410传输时流体405可以有效地从导体410吸收热量。这样，由于导体410不需要散发太多热量，所以可以减小导体410的厚度412，这可以减轻其重量。
76.由于流体405的低摩擦系数，特别是当流体405是超临界流体时，流体405可以容易地行进通过导体410，特别是当流体405是超临界流体流时。因此，可以最小化泵用于循环流体405的能量的大小和量。
77.在至少一个示例中，流体405是超临界co2。如本领域技术人员将认识到的，当co2的温度超过其304.13开尔文(k)的临界温度并且当co2的压力超过其7.3773mpa的临界压力时，co2转变为超临界流体。使用超临界co2作为流体405的好处之一是co2的304.13k的低临界温度在其上安装有电缆400的电气系统(例如电气系统700(图12))的正常操作条件下可以容易实现。因此，实现co2相变为超临界流体可以容易实现。此外，当流体405是超临界co2时，co2的低临界温度可以增加流体405提供的冷却量。
78.现在参考图5，示出了根据本公开的另一个示例性实施例的电缆400的横截面视图。图5的示例性电缆400可以以与图4的示例性电缆400基本相同的方式构造。然而，在该示例中，电缆400包括定位在导体410和壳420之间并且联接到导体410和壳420的间隔件417。该实施例中包括间隔件417以允许导体410保持与壳420间隔开。尽管在该横截面视图中示出了两个间隔件417，但应当理解，电缆400可以包括任何数量的间隔件417。例如，现在参考图6，提供了根据本公开的又一示例性实施例的电缆400的横截面视图，电缆400包括四个间隔件417。然而，在其他示例中，电缆400可以包括三个、五个、六个或更多个间隔件417(例如，高达30个间隔件417)。值得注意的是，间隔件417的数量是指在电缆400的单个横截面平面中的间隔件417(例如，一组间隔件417)的数量。如将从本文的描述和附图中理解的，电缆400可以包括沿电缆400的长度布置的多组间隔件417。
79.间隔件417可以由具有相对高温能力的电绝缘材料制造。例如，间隔件417可以由诸如氧化铝的陶瓷、可机加工的玻璃陶瓷材料、氮化硼、氮化铝、堇青石或滑石制造。在其他示例中，间隔件417可以由聚合物或塑料(例如半结晶聚合物、含氟聚合物、无定形塑料、热固性聚合物或热塑性塑料)制造。更具体地说，间隔件417可以是聚酰胺酰亚胺、聚四氟乙烯或聚醚醚酮。在一些示例中，间隔件417是具有聚合物(例如聚酰胺-酰亚胺、聚四氟乙烯、聚醚醚酮、硅树脂或环氧树脂)的玻璃或陶瓷复合材料。
80.现在参考图7，示出了根据本公开的又一示例性实施例的电缆400的剖视立体图。图7的示例性电缆400可以以与图4至图6的示例性电缆400中的一个或多个基本相同的方式构造。如图所示，每个间隔件417可以部分地沿电缆400的长度、沿纵向方向l延伸。此外，每个间隔件417可以具有光滑表面并且可以具有任何形状。间隔件417的形状可以提供长爬电距离并减少沿表面和三点处的电应力。例如，间隔件417可以是直角棱柱形或圆柱形(例如在图7所示的实施例中)。电缆400内的每个间隔件417可以具有相同的形状，或者多个间隔件417中的至少一个可以具有与多个间隔件417中的其他间隔件417不同的形状。间隔件417可以沿电缆400的长度间歇地定位，如图所示，或者可以延伸电缆400的全长。
81.在图4至图7的示例中，已经示出了特定尺寸。然而，应当理解，可以设想壳420、电绝缘体415和/或导体410的多种附加尺寸。例如，可以选择导体410的内直径411以允许来自流体405的足够冷却量。例如，导体410的内直径411可以是至少2毫米(mm)，例如至少3mm，例如至少4mm，例如至少5mm，例如至少6mm，以及高达50mm，例如高达40mm，例如高达30mm，例如高达20mm。可以选择导体410的厚度412以允许电流密度为至少8安培/平方毫米(a/mm2)，例如至少9a/mm2，例如至少10a/mm2，例如至少11a/mm2，以及高达40a/mm2，例如高达30a/mm2，例如高达20a/mm2。
82.当导体410是具有至少3mm以及至高达6mm(例如4mm和5mm之间)的id的铝合金时，选择导体410的厚度412以允许电流密度为至少8a/mm2，同时具有足够机械强度来保持流体405的压力可以导致厚度412在4mm和10mm之间，例如5mm和9mm之间，例如6mm和8mm之间，例如7mm。
83.可以选择壳420的内直径421以适应由定位在导体410和壳420之间的电绝缘体415提供的最小电绝缘量。例如，内直径421可以是至少10mm，例如至少15mm，例如至少20mm，例如至少25mm，例如至少30mm，例如至少35mm，并且进一步可以高达200mm，例如高达100mm，例如高达50mm。可以选择壳420的厚度422以提供最小emi屏蔽量。例如，厚度422可以是至少1mm，例如至少2mm，例如至少3mm，例如高达20mm，例如高达10mm。在一个示例中，壳420由铝合金制造并且具有30mm和34mm之间(例如32mm)的内直径421，以及1mm和3mm之间(例如2mm)的厚度422。
84.现在参考图8，示出了根据本公开的示例性实施例的流体循环系统600的示意图。流体循环系统600可以被构造为提供通过电缆400(例如参考图4至图7描述的电缆400)的流体405流。在一个示例中，流体循环系统600被构造为提供具有至少两米/秒并且至高达五十米/秒的流速的流体405流(见例如图4-7)。
85.流体循环系统600可以包括热交换器616和延伸通过热交换器616的冷却剂流体流动路径618。流体回路610可以延伸通过热交换器616和电缆400的导体410(见例如图4-7)的中空内部。可以提供与流体回路610流体连通的泵612以移动流体405，这产生通过电缆400的导体410的中空内部的流体405流(见例如图4至图7)。在该实施例中提供罐614以储存流体405。在该实施例中还提供了压力改变装置(例如活塞615)，以调节流体405的压力。
86.在一个示例中，罐614以液态存储流体405，并且通过将流体405的压力和温度增加到高于其临界温度和临界压力来将流体405转变为超临界流体。例如，储存在罐614内的物质可以被加压到高于其临界压力。为了将物质加热到高于其临界温度，可以向电缆400的导体410供电，这会产生被流体405吸收的热量。流体405吸收热量可以使流体405发生相变成
超临界流体。以这种方式，应当理解，在流体循环系统600的操作之间，或者在例如流体循环系统600的低功率操作期间，电缆400的导体410的中空内部中的流体405可以处于液态或气态，并且可以随着流体循环系统600开始操作或开始更高功率操作而转变为超临界状态。
87.在操作中，流体循环系统600可以使流体405在电缆400内循环。当流体405流过电缆400的导体410时，它从电缆400的导体410吸收热量。通过将热量从流体回路610内的流体405传递到延伸通过热交换器616的冷却剂流体流动路径618，该热量可以从电缆400传递出去。更具体地，冷却剂流体流动路径618和流体回路610通过热交换器616热连通。因此，冷却剂流体流动路径618从流体回路610吸收热量。
88.热交换器616可以是任何合适类型的热交换器。例如，并流式、逆流式或错流式热交换器，仅举几例。冷却剂流体流动路径618可以包括相对冷的流体。例如，相对冷的流体可以是从燃气涡轮发动机的压缩机区段(例如涡轮机102的lp压缩机110)排出的空气。在其他示例中，可以通过位于机身的前部或飞行器机翼的前缘区域的进气口，在巡航或一般所说的“高”速度下捕获相对冷的流体。
89.在一些示例中，流体405可以从超临界流体转变为气体，反之亦然。例如，热交换器616可以冷却流体405以使其转变为气态。然而，在下游，流体405可以被电缆400的导体410加热，使得气体转变回超临界状态，如前所述。
90.现在参考图9，示出了根据本公开的示例性实施例的流体循环系统600的示意图。在该示例中，流体循环系统600可以包括两个热交换器616、626和两个冷却剂流体流动路径618、628，两个冷却剂流体流动路径618、628每个都延伸通过热交换器616、626中的一个。包括流体405(见例如图4至图7)的流体回路610、620中的每一个都延伸通过热交换器616、626和电缆400的导体410的中空内部的至少一部分。可以提供与流体回路610、620流体连通的泵612以移动流体405。即使未示出，也可以提供一个或多个罐614来存储处于其液态、气态或其超临界状态的流体405。
91.图9的流体循环系统600的操作类似于图8的流体循环系统600。然而，电缆400的两个部分可以与连接器810联接在一起，这将在下面更详细地描述。由于附加的热交换器626，图9的流体循环系统600可以将附加量的热量从电缆400的导体410传递出去。
92.现在参考图10，示出了根据本公开的示例性实施例的流体电缆系统800的剖视俯视图。如图所示，流体电缆系统800包括多根电缆400a-d，其可以与参考图4至图7描述的电缆400类似地构造。例如，电缆400a-d中的每一根可以包括导体410a-d、电绝缘体415a-d和壳420a-d。流体电缆系统800可以包括至少一个连接器810。在该示例中，流体电缆系统800包括三个连接器810a-c。在至少一个示例中，电缆400包括在流体回路610、620中的至少一个中，如参考图8和图9所述。
93.每个连接器810可以被构造为机械地和/或电气地将电缆400联接到另一电缆400、将电缆400联接到电源、或将电缆400联接到电源出口。例如，如图10所示，连接器810a可以被构造为将电缆400a机械地和电气地联接到电源，例如参考图1至图3所描述的电机56或能量存储装置55；连接器810b可以被构造为将电缆400a机械地和电气地联接到另一电缆400b；并且连接器810c可以被构造为将电缆400b机械地和电气地联接到另外两个电缆400c-d。即使未示出，也可以提供另一个连接器810以将电缆400机械地和电气地联接到电源出口，例如参考图3描述的电动机206或将参考图13到图15描述的电气部件901。
94.现在还参考图11，提供图10的连接器810a和电缆400a的特写剖视图，连接器810a-c中的每一个都可以包括外壳812a-c和设置在导体410a-c与外壳812a-c之间的电绝缘体814a-c。在连接器810a的示例中，连接器810a还包括与电缆400a-d的导体410a-d流体连通的第一流体入口813a。第一流体入口813a可以向电缆400a-d的导体410a-d提供流体405流。在该示例中，第一和第二流体入口813a-b从外壳812a-b延伸。然而，在其他示例中，第一和第二流体入口813a-b可以从电缆400a-d的本体延伸。
95.仍然参考图10和图11，电绝缘体814可以是在导体410和连接器810的外壳812之间提供电绝缘的任何材料或物质。例如，电绝缘体814可以具有在25℃下至少108ohm-cm以及在25℃下至高达10
15
ohm-cm的体积电阻率。在至少一个示例中，电绝缘体814是加压流体，例如加压液体或加压气体。例如，电绝缘体814可以是加压co2(co2)、氮气、氩气、氦气或处于液态或气态的空气。在另一个示例中，电绝缘体814是固体。例如，电绝缘体814可以是陶瓷复合材料、聚合物复合材料、聚合物和陶瓷复合材料、聚合物或塑料，例如半结晶聚合物、氟聚合物、无定形塑料、热固性聚合物、热塑性塑料。更具体地，电绝缘体814可以是环氧树脂复合材料、聚酰亚胺复合材料、硅树脂复合材料、硅树脂、聚酰胺-酰亚胺、聚四氟乙烯或聚醚醚酮。
96.外壳812可以由提供emi保护的任何材料制造。例如，外壳812可以由金属制造。例如，外壳812可以由铝合金(例如6061级铝合金)制造。在其他示例中，外壳812可以由铜、钛、预镀锡钢或金制造。在又一示例中，外壳812可以由陶瓷复合材料(例如具有陶瓷基体相和导电或emi屏蔽材料填充物的复合材料)制造。在又一个示例中，外壳812可以由碳复合材料或金属化纤维复合材料(例如具有聚合物基体相和碳填充物(例如碳纤维或碳纳米管)的复合材料)制造。
97.参考图10，可以提供连接器810b以将两根电缆400a-b电气地和机械地联接在一起。此外，连接器810b还包括第二流体入口813b，其向流体电缆系统800的下游导体410b-d提供流体405流。第二流体入口813b与流体电缆系统800的第一流体入口813a流体连通并且位于其下游。可以包括第二流体入口813b以向电缆400b-d的下游导体410b-d提供附加冷却。例如，由第一流体入口813a提供的流体405可以仅能够充分地散发来自一定长度的电缆400(例如电缆400a的长度)的热量。因此，可以包括第二流体入口813b，以向流体电缆系统800的位于第二流体入口813b下游的部分提供冷却。尽管仅示出了第一和第二流体入口813a-b，但应当理解，可以提供任何数量的入口813以充分冷却流体电缆系统800。此外，虽然仅示出了入口813，但应当理解，连接器810中的一个或多个可以附加地或替代地包括流体出口，以促进流通过电缆400的导体410的中空内部。例如，第二流体入口813b可以用作流体电缆系统800的出口。
98.如图所示，流体电缆系统800还包括连接器810c，该连接器810c可以将电缆400b电联接到另外两个电缆400c-d。尽管示出为t形连接器810，但应该理解，可以设想电缆400b-d的其他形状或角度。例如，电缆400c-d可以从电缆400b以y形延伸。
99.将连接器(诸如连接器810)结合到流体电缆系统800中具有若干益处。首先，连接器810可以降低流体电缆系统800的维护成本。例如，连接器810可以与电缆400分离，并且电缆400中的每一个可以从连接器810分离。因此，当连接器810中的一个需要更换或修理时，可以不需要从流体电缆系统800移除任何电缆400。类似地，当电缆400中的一个需要更换或
修理时，可以不需要从流体电缆系统800移除任何其他电缆400或连接器810。
100.参考所提供的所有示例，尽管本公开的电缆400已经关于用于飞行器10的推进系统50进行了描述，但应当理解，所描述的电缆400可以用于其他应用。例如，所描述的电缆400可以用于风力涡轮、电动火车、电动汽车或电动轮船。在其他示例中，所描述的电缆400可以用于其他应用，例如工业应用，例如电网、发电系统或电力传输系统。
101.现在参考图12，示出了根据本公开的示例性实施例的电气系统700的示意图。在该示例中，电气系统700是可以结合到推进系统50中的电气传动系900。如该示例中所描绘的，推进系统50包括四个电动机206。电动机206中的每一个可以结合到推进器组件200(例如图3中描绘的推进器组件200)中，用于联接到旋转部件。在其他示例中，电气传动系900可以结合到推进系统50中，该推进系统50包括少于四个电动机206或多于四个电动机206。例如，电气传动系900可以结合到图1的推进系统50中，该推进系统50包括一个推进器组件200，该推进器组件200包括一个电动机206。
102.如图12所示，电气传动系900可以包括至少一个电气部件901。例如，电气传动系900可以包括至少一个电动机206、被构造为将直流(dc)转换为交流(ac)的至少一个逆变器902、至少一个断路器904、可以包括一根或多根电缆400的至少一个电力总线58、可以将ac转换为dc的至少一个转换器906、和/或至少一个能量源908。在至少一个示例中，能量源908是能量存储装置55，例如电池。在至少一个示例中，能量源908是燃料电池57。
103.尽管未示出，但电气传动系900还可以包括至少一个电机56(例如发电机)，其可以直接或间接地电联接到能量存储装置55，或者可以直接或间接地电联接到电气传动系900的电气部件901中的至少一个，例如联接到电动机206中的至少一个。如上所述，电气传动系900还可以包括其他电气部件901，例如至少一个电断开器61和/或至少一个电控制器62。在又一个示例中，电气传动系900可以包括可将dc电压转换成另一种dc电压的至少一个转换器906、或可将一种形式的ac(电压或频率)转换成另一种形式的ac的至少一个转换器906、或任何其他组合。
104.在至少一个示例中，至少一种能量源908是燃料电池57。燃料电池57可以被构造为电化学装置，该电化学装置可以通过燃料(例如氢气)与氧化剂(例如大气中所含的氧气)的电化学反应将来自燃料的化学能转换成电能。燃料电池57可以包括固体氧化物燃料电池(sofc)、熔融碳酸盐燃料电池(mcfc)、磷酸燃料电池(pafc)和质子交换膜燃料电池(pemfc)，它们通常都以其各自的电解质命名。
105.现在参考图13，示出了根据本公开的示例性实施例的图12的电气系统700的一部分的示意图。如在电气系统700(在该示例中为电气传动系900)的部分的该视图中可以看到，电气传动系900包括两个电气部件901，第一电气部件901a和第二电气部件901b。第一电气部件901a和第二电气部件901b可以与至少一根电缆400联接。
106.如图所示，在该示例中，第一电气部件901a是能量源908。更具体地，在该示例中，第一电气部件901a是燃料电池57。此外，在该示例中，第二电气部件901b是转换器906。
107.燃料电池57可以具有阳极71、阴极73和定位在阳极71与阴极73之间的电解质72。如本领域技术人员将理解的，电解质72可以在燃料电池57的操作期间将负离子从阴极73传导至阳极71，以生成电力。电力可以经由一根或多根电缆400传输到第二电气部件901b、转换器906。一个或多个连接器810可以联接到第一电气部件901a、第二电气部件901b和/或一
根或多根电缆400。
108.仍然参考图13，第一电气部件901a可以包括外罩820。第一电气部件901a的外罩820可以包围第一电气部件901a的工作部件811，例如阳极71、阴极73和电解质72。如本文所用，术语“工作部件”是指设备的生成、存储和/或传输电力的至少那些部件，但也可以包括其他部件，例如结构和/或电绝缘部件。例如，工作部件可以是电动机的定子或转子、电子母线、断路器、电气装置的电阻或电容器、能量存储装置的电池单元、或者燃料电池的阳极或阴极，仅举几个示例。
109.第一电气部件901a可以包括外壳812。第一电气部件901a的外壳812可以包围第一电气部件901a的外罩820和/或第一电气部件901a的工作部件811。在一些示例中，第一电气部件901a不包括外罩820并且外壳812包围第一电气部件901a的工作部件811。在至少一个示例中，外壳812不与第一电气部件901a的外罩820或工作部件811接触。第一电气部件901a的外壳812可以由提供emi保护的任何材料制造。例如，外壳812可以由金属制造。例如，外壳812可以由铝合金(例如6061级铝合金)制造。在其他示例中，外壳812可以由铜、钛、预镀锡钢或金制造。在又一示例中，外壳812可以由陶瓷复合材料(例如具有陶瓷基体相和导电或emi屏蔽材料填充物的复合材料)制造。在又一个示例中，外壳812可以由碳复合材料或金属化纤维复合材料(例如具有聚合物基体相和碳填充物(例如碳纤维或碳纳米管)的复合材料)制造。
110.第一电气部件901a可以包括设置在外壳812和外罩820之间的电绝缘体415c。在另一示例中，电绝缘体415b至少设置在第一电气部件901a的外壳812和工作部件811之间。在又一示例中，电绝缘体415b至少设置在第一电气部件901a的外壳812和工作部件811之间，但第一电气部件901a不包括外罩820。在至少一个示例中，电绝缘体415a至少设置在工作部件内。电绝缘体415可以完全围绕工作部件811和/或外罩820。
111.电绝缘体415可以是在第一电气部件901a的外罩820与外壳812或工作部件811之间提供电绝缘的任何材料或物质。例如，电绝缘体415可以具有在25℃下至少108ohm-cm并且在25℃下至高达10
15
ohm-cm的体积电阻率。在至少一个示例中，电绝缘体415是加压流体，例如加压液体或加压气体。例如，电绝缘体415可以是加压的co2、氮气、氩气、氦气或处于液态或气态的空气。在一个示例中，电绝缘体415是具有至少0.1mpa并且至高达2mpa的压力的加压气体。电绝缘体415的加压气体的压力可以大于围绕第一电气部件901a的流体(例如空气)的压力，和/或大于第一电气部件901a的外壳812和/或工作部件811内的加压气体的压力。
112.在另一个示例中，电绝缘体415是固体。例如，电绝缘体415可以是陶瓷复合材料、聚合物复合材料、聚合物和陶瓷复合材料、聚合物或塑料，例如半结晶聚合物、氟聚合物、无定形塑料、热固性聚合物、热塑性塑料。更具体地，电绝缘体415可以是环氧树脂复合材料、聚酰亚胺复合材料、硅树脂复合材料、硅树脂、聚酰胺-酰亚胺、聚四氟乙烯或聚醚醚酮。在至少一个示例中，工作部件811内的电绝缘体415a是气体，并且外罩820和外壳812之间的电绝缘体415c是固体。
113.提供电绝缘体415可以具有若干益处。首先，将电绝缘体415结合在电气部件901内可以减少海拔对由电绝缘体415实现的电绝缘量的影响。例如，当制造电气部件901时，可以将一定体积的电绝缘体415引入电气部件901，并且可以密封外壳和工作部件之间的腔。因
为电绝缘体415的体积是密封的，所以体积以及密度可以不受海拔的影响。例如，当电绝缘体415是气体时，气体的介电击穿由其密度决定。因此，由于加压气体的密度可以不受海拔影响，因此气体的介电击穿可以不受海拔影响。因为气体的介电击穿可以不受影响，所以电气部件901的电绝缘体415的绝缘特性也可以不受海拔影响。
114.其次，将电绝缘体415结合在电气部件901内可以减少高海拔处局部放电引起的退化。例如，当电绝缘体415是气体(例如空气或co2)时，气体的绝缘特性随着海拔升高而降低。对于结合有不是加压流体的电绝缘体415的电气部件901，空气或其他气体可以存在于电绝缘体415内。因此，由于根据paschen定律，空气或任何气体的击穿电压随着海拔升高而降低，因此电绝缘体415的绝缘性能也会降低。因此，由于绝缘性能降低，电气部件901的局部放电的风险可能随着海拔升高而增加。然而，对于结合了加压气体作为电绝缘体415的电气部件901，加压气体的绝缘特性不会随着海拔升高而降低。因此，电气部件901的局部放电的风险可以不受海拔影响或受海拔影响较小。
115.仍然参考图13，第一电气部件901a可以包括间隔件417。每个间隔件417可以定位在第一电气部件901a的外壳812和第一电气部件901a的外罩820之间。间隔件417可以允许外壳812保持与第一电气部件901a的外罩820间隔开和/或与第一电气部件901a的工作部件811间隔开距离d1。距离d1可以允许由电绝缘体415提供足够绝缘量。例如，距离d1可以是至少2mm，例如至少3mm，例如至少4mm，例如至少5mm，例如至少6mm，并且至高达50mm，例如高达40mm，例如高达30mm，例如高达20mm。外壳812和外罩820之间的距离d1可以是在所有方向上完全围绕外罩820和/或工作部件811延伸，使得外壳812不与外罩820和/或工作部件811接触的最小距离。在至少一个示例中，距离d1波动小于百分之五，例如小于百分之三，例如小于百分之二，例如小于百分之一。然而，在其他示例中，距离d1在一些区域中可以更大，以允许在那些区域中具有更大的绝缘特性。例如，距离d1可以在一个区域中比在另一个区域中大百分之五或更大，例如百分之七或更大，例如百分之十或更大。
116.尽管在图13的横截面示意图中示出了八个间隔件417，但应当理解，第一电气部件901a可以包括任何数量的间隔件417。间隔件417可以由具有较高温度能力的电绝缘材料制造。例如，间隔件417可以由诸如氧化铝的陶瓷、可机加工的玻璃陶瓷材料、氮化硼、氮化铝、堇青石或滑石制造。在其他示例中，间隔件417可以由聚合物或塑料(例如半结晶聚合物、含氟聚合物、无定形塑料、热固性聚合物或热塑性塑料)制造。更具体地说，间隔件417可以是聚酰胺-酰亚胺、聚四氟乙烯或聚醚醚酮。在一些示例中，间隔件417是具有硅树脂或环氧树脂或工程热塑性塑料的玻璃或陶瓷复合材料。每个间隔件417可以是任何形状，并且可以部分地或完全地沿第一电气部件901a的长度延伸。
117.仍然参考图13，电气传动系900的第二电气部件901b可以包括外罩820。第二电气部件901b的外罩820可以与第一电气部件901a的外罩820类似或相同地构造。例如，第二电气部件901b的外罩820可以包围第二电气部件901b的工作部件811。第二电气部件901b可包括外壳812，该外壳812可以与第一电气部件901a的外壳812类似或相同地构造。例如，第二电气部件901b的外壳812可以包围第二电气部件901b的外罩820和/或第二电气部件901b的工作部件811。类似于第一电气部件901a，第二电气部件901b也可以至少包括设置在第二电气部件901b的外壳812和外罩820之间的电绝缘体415c，但也可以包括电绝缘体415a和/或电绝缘体415b，如关于第一电气部件901a所描述的。尽管未示出，第二电气部件901b也可以
包括间隔件417。
118.如图13中最佳所示，电气传动系900的连接器810可以定位在不同位置。例如，连接器810中的至少一个(例如连接器810c)可以联接到电气部件901中的一个的外罩820。此外，连接器810中的至少一个(例如连接器810d)可以联接到电气部件901中的一个的外壳812。将连接器810结合在电气传动系900内可以允许额外的绝缘和/或可以允许使用流体(例如流体405)，该流体可以是超临界流体(例如超临界co2)，其定位在电缆400内用于如上所述的冷却目的，和/或定位在电气部件901内用于冷却目的。例如，流体405可以定位在电气部件的外罩820和外壳812之间以冷却电气部件。
119.现在参考图14，示出了根据本公开的示例性实施例的电气传动系900的电气部件901的横截面示意图。在该示例中，电气部件901是电动机206并且被构造为将电力转换成机械动力。电动机206可以包括定子207和转子209，并且可以以任何方式构造。例如，可以设想2016年11月17日提交的美国申请第15/354,323号中提供的电机的各种示例，该申请通过引用整体并入本文。
120.图14的电气部件901可以与图13的第一电气部件901a和/或第二电气部件901b类似地构造。例如，电气部件901可以包括外罩820、外壳812和/或间隔件417。电绝缘体415c可以定位在外壳812和外罩820之间，和/或电绝缘体415b可以定位在工作部件811和外罩820或外壳812之间，和/或电绝缘体415a可以定位在电气部件901的工作部件811内。在该示例中，在电气部件901是电动机206的情况下，工作部件811可以包括定子207、转子209、定子207的绕组和/或转子的磁体。如图14中可见，电绝缘体415a可以定位在定子207内和/或定位在定子207和转子209之间。
121.现在参考图15，示出了根据本公开的示例性实施例的电气系统700的电气部件901的横截面示意图。如所提到的并且如图15所示，在一些示例中，电气部件901不包括外罩820。在该示例中，电气部件901包括电气部件901的工作部件811内的电绝缘体415a，并且包括工作部件811和外壳812之间的电绝缘体415b。
122.返回参考图12，应当理解，电气系统700(例如电气传动系900)的一些、没有一个或所有电气部件901可以被构造为使得它们在外壳812内包括电绝缘体415，例如电绝缘体415a、415b和/或415c。例如，在至少一个示例中，只有电气传动系900内的燃料电池57和转换器906在它们的外壳812内包括电绝缘体415。在另一个示例中，只有电气传动系900内的断路器904包括电绝缘体415。
123.还应该理解的是，电气传动系900的电缆400和/或连接器810可以如参考图4至图7所描述的那样构造。例如，电缆400可以包括定位在电缆的导体410的中空内部的流体405。然而，在其他示例中，电缆400不包括定位在电缆的导体410的中空内部的流体405，或者电缆400可以不具有中空内部。此外，电缆400的电绝缘体415可以与电气传动系900的一个或多个电气部件901的电绝缘体415相同。例如，电缆400的电绝缘体415和一个或多个电气部件901的电绝缘体415都可以是加压气体，例如加压co2。此外，当一个或多个电气部件901的电绝缘体415和电缆400的电绝缘体415相同并且是加压气体时，电缆400的加压气体的压力可以不同于一个或多个电气部件901的加压气体的压力。在另一示例中，电缆400的加压气体的压力可以与一个或多个电气部件901的加压气体的压力基本相似。例如，电缆400的加压气体的压力可以在一个或多个电气部件901的加压气体的压力的百分之五以内。还应当
理解，每个电气部件901的加压气体的压力可以基本相同，例如在彼此的百分之五以内。然而，在另一个示例中，至少一个电气部件901的加压气体的压力可以不同，使得第一电气部件901a的加压气体的压力比第二电气部件901b的加压气体的压力大至少百分之五。
124.尽管已经关于用于推进系统50的电气传动系900描述了提供的电气系统700的各种示例，但是应当理解，电气系统700可以用于各种其他应用中。例如，电气系统700、电气部件901、流体电缆系统800、流体循环系统600和/或电缆400可以用在其他电气系统700应用(例如电网、发电站或任何其他工业应用)中。
125.如上所述，在电气部件901内结合电绝缘体814(例如加压气体)可以降低海拔对由电绝缘体814实现的电绝缘量的影响，可以减少高海拔处局部放电引起的退化，并且可以允许电气部件901即使在放电和/或电气部件901在外壳812和工作部件811之间经历故障电流之后仍保持有用。此外，应当理解，当电气部件901被结合到例如用于航空运载器的航空推进系统中时，所讨论的电气部件901的构造可能特别有用。此外，应当理解，当结合到例如电网、发电站或任何其他工业应用中时，所讨论的电气部件901的构造可能特别有用。
126.该书面描述使用示例来公开本公开，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本公开，包括制造和使用任何装置或系统以及进行任何结合的方法。本公开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他示例。如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元件，则这些其他示例意图落入权利要求的范围内。
127.进一步方面由以下条项的主题提供：
128.一种用于电力传输的电缆，所述电缆包括：导体，所述导体限定中空内部；壳，所述壳围绕所述导体；电绝缘体，所述电绝缘体定位在所述导体和所述壳之间；以及流体，所述流体定位在所述导体的所述中空内部内。
129.根据任何前述条项所述的电缆，其中，所述电绝缘体是加压气体。
130.根据任何前述条项所述的电缆，其中，所述电绝缘体是加压二氧化碳(co2)。
131.根据任何前述条项所述的电缆，其中，所述电绝缘体是加压氮气(n2)、加压空气、加压co2或加压碳氟化合物。
132.根据任何前述条项所述的电缆，其中，所述电绝缘体是加压氦气、加压氩气、加压氢气、加压碳氢化合物或加压六氟化硫。
133.根据任何前述条项所述的电缆，其中，所述电绝缘体是选自所述加压n2、所述加压空气、所述加压co2、所述加压碳氟化合物、所述加压氦气、所述加压氩气、所述加压氢气、所述加压碳氢化合物和所述加压六氟化硫组成的组的至少两种加压气体的组合。
134.根据任何前述条项所述的电缆，其中，所述电绝缘体是具有至少0.1兆帕(mpa)的压力的加压流体。
135.根据任何前述条项所述的电缆，其中，所述导体的所述中空内部内的所述流体是超临界流体。
136.根据任何前述条项所述的电缆，其中，所述超临界流体是超临界co2。
137.根据任何前述条项所述的电缆，其中，所述超临界流体被构造为具有至少2米/秒的流动速率。
138.根据任何前述条项所述的电缆，其中，所述导体被构造为具有至少8安培/平方毫
米(a/mm2)的电流密度。
139.一种用于电力传输的电缆系统，所述电缆系统包括电缆、连接器和流体，所述电缆包括限定第一中空内部的第一导体、围绕所述第一导体的壳、以及定位在所述第一导体和所述壳之间的第一电绝缘体，所述连接器联接到所述电缆，所述连接器包括限定第二中空内部的第二导体、围绕所述第二导体的外壳、定位在所述第二导体和所述外壳之间的第二电绝缘体、以及与所述第一导体和所述第二导体流体连通的流体入口，所述流体定位在所述第一中空内部和所述第二中空内部内。
140.根据任何前述条项所述的电缆系统，其中，所述第一电绝缘体是加压气体，并且所述第二电绝缘体是固体。
141.根据任何前述条项所述的电缆系统，其中，所述第一中空内部和所述第二中空内部内的所述流体是超临界流体。
142.一种用于飞行器的推进系统，所述推进系统包括：旋转部件；电动机，所述电动机机械联接到所述旋转部件；流体循环系统，所述流体循环系统包括电缆，所述电缆电联接到所述电动机并且包括限定中空内部的导体、围绕所述导体的壳、定位在所述导体和所述壳之间的电绝缘体、以及定位在所述导体的所述中空内部内的流体。
143.根据任何前述条项所述的推进系统，其中，所述电绝缘体是加压气体。
144.根据任何前述条项所述的推进系统，其中，所述流体循环系统进一步包括：热交换器；冷却剂流动路径，所述冷却剂流动路径延伸通过所述热交换器；以及流体回路，所述流体回路包括所述流体，其中所述流体回路延伸通过所述热交换器和所述电缆的所述导体的所述中空内部。
145.根据任何前述条项所述的推进系统，其中，所述流体循环系统包括与所述流体回路流体连通的泵。
146.根据任何前述条项所述的推进系统，进一步包括：电机、能量存储装置或两者，其中所述电缆电联接到所述电机、所述能量存储装置或两者。
147.根据任何前述条项所述的推进系统，其中，所述电绝缘体是具有至少0.1兆帕(mpa)的压力的加压流体。
148.根据任何前述条项所述的推进系统，其中，所述流体被构造为具有至少2米/秒的流动速率。
149.根据任何前述条项所述的推进系统，其中，所述导体被构造为具有至少8安培/平方毫米(a/mm2)的电流密度。
150.一种用于电推进系统的电气传动系，所述电气传动系包括电气部件，所述电气部件包括：工作部件；外壳，所述外壳包围所述工作部件；以及电绝缘体，所述电绝缘体设置在所述外壳和所述工作部件之间。
151.根据任何前述条项所述的电气传动系，其中，所述电气部件是第一电气部件，所述电绝缘体是第一电绝缘体，并且所述电气传动系进一步包括第二电气部件和用于电力传输的电缆，所述第二电气部件包括第二工作部件、包围所述工作部件的第二外壳、以及设置在所述外壳和所述工作部件之间的第二电绝缘体，所述电缆联接到所述第一电气部件和所述第二电气部件，所述电缆包括限定中空内部的导体、围绕所述导体的壳、以及定位在所述导体和所述壳之间的第三电绝缘体。
152.根据任何前述条项所述的电气传动系，其中，所述电缆进一步包括定位在所述导体的所述中空内部内的超临界流体。
153.根据任何前述条项所述的电气传动系，其中，所述第一电气部件的所述第一电绝缘体是第一加压气体，所述第二电气部件的所述第二电绝缘体是第二加压气体，并且所述电缆的所述第三电绝缘体是第三加压气体。
154.根据任何前述条项所述的电气传动系，其中，所述第一加压气体、所述第二加压气体和所述第三加压气体是压力在彼此的百分之五以内的相同气体。6.根据任何前述条项所述的电气传动系，其中，所述电绝缘体具有至少108ohm-cm的体积电阻率。
155.根据任何前述条项所述的电气传动系，其中，所述电绝缘体是具有至少0.1兆帕(mpa)并且至高达2mpa的压力的加压气体。
156.根据任何前述条项所述的电气传动系，其中，所述加压气体是加压二氧化碳(co2)、氮气、氩气、氦气、氢气、碳氢化合物、碳氟化合物、空气或这些气体的任何组合。
157.根据任何前述条项所述的电气传动系，其中，所述电绝缘体是加压氮气(n2)、加压空气、加压co2或加压碳氟化合物。
158.根据任何前述条项所述的电气传动系，其中，所述电绝缘体是加压氦气、加压氩气、加压氢气、加压碳氢化合物或加压六氟化硫。
159.根据任何前述条项所述的电气传动系，其中，所述电绝缘体是选自所述加压n2、所述加压空气、所述加压co2、所述加压碳氟化合物、所述加压氦气、所述加压氩气、所述加压氢气、所述加压碳氢化合物和所述加压六氟化硫组成的组的至少两种加压气体的组合。
160.根据任何前述条项所述的电气传动系，其中，所述电气部件进一步包括包围所述工作部件的外罩，其中所述外壳包围所述外罩并且所述电绝缘体设置在所述外罩和所述外壳之间，其中所述外罩和所述外壳间隔开，使得所述外罩和所述外壳之间的最小距离完全围绕所述外罩保持，其中所述最小距离为至少2毫米。
161.根据任何前述条项所述的电气传动系，其中，所述电绝缘体还设置在所述电气部件的所述工作部件内。
162.根据任何前述条项所述的电气传动系，其中，所述电气部件包括超临界流体。
163.根据任何前述条项所述的电气传动系，其中，所述超临界流体是超临界co2。
164.根据任何前述条项所述的电气传动系，其中，所述超临界流体被构造为具有至少2米/秒的流动速率。
165.根据任何前述条项所述的电气传动系，进一步包括连接器。
166.根据任何前述条项所述的电气传动系，其中，所述连接器包括超临界流体。
167.根据任何前述条项所述的电气传动系，其中，所述连接器包括超临界co2。
168.一种用于航空运载器的航空推进系统，所述航空推进系统包括电气传动系，所述电气传动系包括电气部件，所述电气部件包括：工作部件；外壳，所述外壳包围所述工作部件；以及电绝缘体，所述电绝缘体设置在所述外壳和所述工作部件之间。
169.一种用于电气系统的电气部件，所述电气部件包括：工作部件；外壳，所述外壳包围所述工作部件；以及电绝缘体，所述电绝缘体设置在所述外壳和所述工作部件之间。
170.根据任何前述条项所述的电气部件，其中，所述电绝缘体具有至少108ohm-cm的体积电阻率。
171.根据任何前述条项所述的电气部件，其中，所述电绝缘体是具有至少0.1兆帕(mpa)并且至高达2mpa的压力的加压气体。
172.根据任何前述条项所述的电气部件，其中，所述加压气体是加压二氧化碳(co2)、氮气、氩气、氦气、氢气、碳氢化合物、碳氟化合物、空气或这些气体的任何组合。
173.根据任何前述条项所述的电气部件，其中，所述工作部件和所述外壳间隔开，使得所述工作部件和所述外壳之间的最小距离完全围绕所述工作部件保持。
174.根据任何前述条项所述的电气部件，其中，所述最小距离为至少2毫米。
175.根据任何前述条项所述的电气部件，其中，所述电气部件进一步包括包围所述工作部件的外罩，其中所述外壳包围所述外罩并且所述电绝缘体设置在所述外罩和所述外壳之间。
176.根据任何前述条项所述的电气部件，其中，所述工作部件是电动机的定子或转子、电子母线、断路器、能量存储装置的电池单元、或燃料电池的阳极或阴极。
177.根据任何前述条项所述的电气部件，其中，所述电绝缘体还设置在所述电气部件的所述工作部件内。
178.根据任何前述条项所述的电气部件，其中，所述工作部件被构造为生成、存储和/或传输电力。
179.根据任何前述条项所述的电气部件，其中，所述工作部件是结构和/或电绝缘部件。