旋转电机的制作方法

1.本公开总体上涉及一种旋转电机(rotary electric machine)及相关联的方法和装置，包括用于飞机推进。


背景技术：

2.旋转电机可以包括转子和定子，其中，使用顺序施加的电磁动力将电力转换为扭矩形式的机械动力。旋转电机的示例包括永磁体电机和磁阻电机。磁阻电机是在转子上感应非永磁磁极类型的电动马达，其中，转子没有绕组。相反，扭矩是通过磁阻产生的。磁阻马达类型包括同步、可变、开关和可变步进马达。较高的工作温度环境可能会由于磁性损失而使永磁体电机无法使用。
3.涡轮喷气发动机可以用来推动飞行器，诸如飞机。涡轮喷气发动机可以依靠燃料燃烧产生的气体膨胀来为一个或多个压缩机和/或涡轮机的旋转提供动力。
4.在涡轮喷气发动机中安装能够在极端温度下工作的旋转电机可能会有好处，这些好处涉及减少化石燃料的消耗、提高可控性、提高耐久性等。


技术实现要素：

5.本文描述的概念提供了一种旋转电机，其能够在极端温度环境中工作，例如在涡轮喷气发动机中可能经历的温度环境。在一个实施例中，所述概念包括布置为无刷电动环形马达的旋转电机，其具有布置在外定子内并布置成在其中在引导元件上旋转的内转子。转子是具有布置在外表面上的多个铁素体元件的环形设备，并且定子是具有布置在其第一法兰与第二法兰之间的内部上的多个电磁元件的环形设备。第一法兰和第二法兰中的每一个包括由非磁性材料制造的环形环，并具有多个径向定向的向内突出的铁磁元件。多个径向定向的向内突出的铁磁元件磁耦合到电磁元件中的相应一个，并布置成在多个电磁元件被电激活时在多个铁素体元件上施加磁力。用于定子的引导元件布置在定子的第一法兰与第二法兰之间。在一个实施例中，旋转电机可以布置为多极同步磁阻电机。
6.本文的概念进一步提供了一种用于涡轮喷气发动机的推力产生系统，该系统包括安装在旋转电机的转子的内表面上的多个径向定向的风扇叶片。多个径向定向的风扇叶片在旋转电机的转子的轴向中心处接合。旋转电机包括布置在定子内并布置成其中在引导元件上旋转的转子，其中，转子是环形设备，具有多个布置在其上的在外表面等距间隔的铁素体元件，并且其中，定子是环形设备，具有多个布置在其上的在其内部等距间隔并布置在第一法兰与第二法兰之间的电磁元件。第一法兰和第二法兰中的每一个包括由非磁性材料制造的环形环，并具有多个径向定向的向内突出的铁磁元件。多个径向定向的向内突出的铁磁元件磁耦合到电磁元件中的相应一个，并布置成在多个电磁元件被电激活时在多个铁素体元件上施加磁力。用于转子的引导元件布置在定子的第一法兰与第二法兰之间。
7.本文的概念进一步提供了一种涡轮喷气发动机，该涡轮喷气发动机具有布置在第二推力产生系统上游的第一推力产生系统。第一推力产生系统包括安装在旋转电机的转子
的内表面上的多个径向定向的风扇叶片，并且多个径向定向的风扇叶片在旋转电机的转子的轴向中心处接合。旋转电机包括布置在定子内并布置成其中在引导元件上旋转的转子，其中，转子是环形设备，具有多个布置在其上的在外表面等距间隔的铁素体元件，并且其中，定子是环形设备，具有多个布置在其上的在其内部等距间隔并布置在第一法兰与第二法兰之间的电磁元件。第一法兰和第二法兰中的每一个包括由非磁性材料制造的环形环，并具有多个径向定向的向内突出的铁磁元件。多个径向定向的向内突出的铁磁元件磁耦合到电磁元件中的相应一个，并布置成在多个电磁元件被电激活时在多个铁素体元件上施加磁力。用于定子的引导元件布置在定子的第一法兰与第二法兰之间。
8.本文的概念进一步提供了一种用于布置旋转同步磁阻电机的方法，该方法包括制造环形转子，包括在非铁素体环形环的外表面上布置多个铁素体元件，铁素体元件包括多个第一铁素体元件和多个第二铁素体元件，其中，第一铁素体元件与第二铁素体元件交替布置。该方法进一步包括制造环形定子，包括在第一法兰与第二法兰之间布置多个电磁元件，其中，第一法兰和第二法兰中的每一个是由非磁性材料制造的环形环，并且其中，电磁元件中的每一个包括电磁线圈、芯和径向定向的向内突出的铁磁元件。引导元件布置在第一法兰与第二法兰之间的内部，并且环形转子布置在环形定子的引导元件上，其中，环形转子可在环形定子的内部的引导元件上旋转。
9.以上概述并不旨在表示本公开的每个可能的实施例或每个方面。相反，前述概述旨在举例说明本文公开的一些新颖方面和特征。当结合附图和所附权利要求时，从下面对用于实现本公开的代表性实施例和模式的详细描述中，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将容易地变得显而易见。
附图说明
10.现在将参考附图通过示例描述一个或多个实施例，其中：
11.图1示意性地示出了根据本公开的包括无刷电动环形马达和风扇的旋转电机的三维等距视图。
12.图2示意性地示出了根据本公开的用于无刷电动环形马达的定子的分解三维等距视图。
13.图3示意性地示出了根据本公开的用于无刷电动环形马达的转子的分解三维等距视图。
14.图4示意性地示出了根据本公开的用于无刷电动环形马达的定子和转子的横截面图。
15.图5示意性地示出了根据本公开的包括混合涡轮发动机的飞行器，例如包括风扇元件和无刷电动环形马达的涡轮风扇喷气机。
16.图6示意性地示出了根据本公开的与具有由无刷电动环形马达的实施例提供动力的风扇元件的混合涡轮风扇喷气机相关的细节。
17.所附附图不一定是按比例的，并且可以呈现如本文所公开的本公开的各种优选特征的稍微简化的表示，包括例如特定尺寸、取向、位置和形状。与这些特征相关联的细节将部分由特定的预期应用和使用环境确定。
具体实施方式
18.如本文所描述和说明的，所公开的实施例的部件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，下面的详细描述并不旨在限制如所要求保护的公开的范围，而仅仅代表其可能的实施例。此外，尽管在以下描述中阐述了许多具体细节，以便提供对本文公开的实施例的透彻理解，但可以在没有这些细节中的一些的情况下实践一些实施例。此外，为了清楚起见，没有详细描述在相关技术中理解的某些技术材料，以避免不必要地模糊本公开。
19.仅出于方便和清楚的目的，可以相对于附图使用方向性术语，例如顶、底、左、右、向上、上方、之上、之下、下方、后方和前方。这些和类似的方向性术语不应被解释为限制本公开的范围。
20.如本文所用，术语“上游”和相关术语指的是相对于指示位置朝向流的起始点的元件，并且术语“下游”和相关术语指的是相对于指示位置远离流的起始点的元件。此外，如本文所示和描述的，本公开可在不存在未在本文具体公开的元件的情况下实施。
21.参考附图，其中，类似的附图标记在多个图中对应相同或相似的部件，图1、图2、图3和图4示出了布置为同步磁阻电动环形马达的旋转电机100。参考轴或x轴7、y轴8和z轴9描述旋转电机100。旋转电机100包括被配置为轴向极布置的定子20和转子50。箭头12指示转子50相对于定子20的旋转方向。在一个实施例中，转子50可以配备有风扇90，该风扇由多个径向布置的风扇叶片91组成，该风扇叶片在中心毂94处接合，并且能够推进空气。
22.当以这种方式配置具有风扇90的转子50时，根据最大剪切和弯曲刚度向尖端处的多个风扇叶片91施加动力。叶片根部的强度要求最小。
23.参考图6描述用于控制旋转电机100的实施例的操作的电力系统110和控制器101。
24.再次参考图1至图4，在一个实施例中，旋转电机100的转子50和定子20都布置为同轴环形设备，转子50布置成在定子20内的引导元件13上旋转。
25.定子20包括第一法兰21、第二法兰22、多个可控电磁元件25和引导元件13。在一个实施例中，有数量六十(60)个的可控电磁元件25，其位于在围绕x轴7每旋转6
°
间隔开的径向线处。由于第一数量与第二数量的比率为1∶3，因此包括具有第二数量的六十(60)个可控电磁元件25的定子20的实施例和具有第一数量的二十(20)个铁素体元件60的转子50的实施例的布置可以导致三相、20极操作。可以理解，可以存在具有其他极计数和其他相位计数的其他实施例。
26.第一法兰21和第二法兰22是由非铁素体材料(例如铝、铝合金、复合材料等)制造的环形盘状设备，并且具有多个等间距的孔24。第一法兰21和第二法兰22各自具有多个径向定向的向内突出的铁磁元件28，这些铁磁元件周向布置并附接到其内部32。多个径向定向的向内突出的铁磁元件28中的每一个与铁磁元件28中相邻的一个电隔离和磁隔离。每个径向定向的向内突出的铁磁元件28可以被配置作为矩形板，该矩形板具有穿过其表面的孔29。径向定向的向内突出的铁磁元件28的孔29与第一法兰21和第二法兰22中的一个的多个等间距的孔24并置，并且布置成在组装定子20时容纳电磁元件25的芯27。每个可控电磁元件25由电磁线圈26、芯27中的一个、布置在第一法兰21上的径向定向的向内突出的铁磁元件28中的一个、以及布置在第二法兰22上的径向定向的向内突出的铁磁元件28中的轴向相对的一个构成。在一个实施例中，并且如图所示，由非铁素体材料制造的间隔物31可以插入在径向定向的向内突出的铁磁元件28和相应的第一法兰21或第二法兰22之间。每个电磁线
圈26可以由铜线或其他导电材料制造，并且包括中心孔23，其中芯27中的一个穿过该中心孔23。每个芯27由铁磁材料制造，并且是导电和导磁的。在一个实施例中，芯27是钢紧固件，例如螺栓、铆钉等。芯27、布置在第一法兰21上的径向定向的向内突出的铁磁元件28中的相应的铁磁元件、以及布置在第二法兰22上的径向定向的向内突出的铁磁元件28中的轴向相对的铁磁元件机械耦合并形成连接，通过该连接可以传递由电磁线圈26的激活产生的电磁力，以在转子50上施加磁阻力。在一个实施例中，芯27机械连接第一法兰21、布置在第一法兰21上的径向定向的向内突出的铁磁元件28中的相应的铁磁元件、布置在第二法兰22上的径向定向的向内突出的铁磁元件28中的轴向相对的铁磁元件、和第二法兰22。引导元件13包括由非铁素体材料制造的第一和第二推力垫圈14以及第一和第二径向垫圈16。
27.转子50包括由非铁素体材料(例如铝、铝合金或复合材料)制造的转子环52。转子环52布置为具有内表面53和外表面54的圆柱形设备。转子环52具有附接在外表面54上的多个铁素体元件60。在一个实施例中，铁素体元件60围绕外表面54的圆周等距间隔。在一个实施例中，转子环52包括第一数量的二十(20)个铁素体元件60，其位于在围绕x轴7每旋转18
°
间隔开的径向线上，并且在围绕转子环52的圆周的外表面54上。
28.在一个实施例中，铁素体元件60包括以交替方式放置在转子50的外表面54上的第一铁素体元件61和第二铁素体元件62。在一个实施例中，铁素体元件60由电工钢制造，电工钢是专门用于产生特定磁性能的铁合金，该磁性能可包括导致每循环低功率损耗、低芯损耗和高磁导率的小磁滞区域。电工钢是含硅量可从零到6.5％的铁合金(si：5fe)。商用合金的硅含量可达3.2％。锰和铝最多可添加0.5％。在一个实施例中，电工钢是晶粒取向电工钢。使用电工钢来制造铁素体元件60，使得旋转电机100能够在持续高温下连续运行而不损失动力，因为在高温下铁素体元件60和电磁元件25之间没有磁力损失的风险。永磁体在大于80℃的温度下容易失去磁力。
29.在一个实施例中，旋转电机100被配置为轴向磁极布置，其中，转子50的第一铁素体元件61和第二铁素体元件62是矩形棱镜元件。可替代地，第一铁素体元件61和第二铁素体元件62可以是另一种配置，例如梯形棱镜元件、三棱镜元件等。在一个实施例中，不管第一铁素体元件61和第二铁素体元件62的配置如何，第一铁素体元件61中的每一个都具有矩形前缘63，并且第二铁素体元件62中的每一个都具有圆形前缘64。该实施方式的目的是转移或延迟由定子20的元件施加在铁素体元件60上的感应磁力的作用，以平滑所施加的扭矩的作用，以降低或消除运行期间的扭矩脉动和相关联振动。可替代地，第一铁素体元件61和第二铁素体元件62中的一个或两个的围绕x轴7的部分的对齐和/或旋转位置可以相对于定子20的电磁元件25交错，以调整极对齐，以便平滑所施加的扭矩的影响，以降低或消除运行期间的振动。
30.当组装旋转电机100时，布置在定子20的第一法兰21上的径向定向的向内突出的铁磁元件28和布置在定子20的第二法兰22上的径向定向的向内突出的铁磁元件28轴向相邻附接在转子50的外表面54上的铁素体元件60。当被激活时，电磁线圈26产生电磁力，该电磁力经由芯27传递到布置在第一法兰21上的径向定向的向内突出的铁磁元件28中的相应的铁磁元件和布置在第二法兰22上的径向定向的向内突出的铁磁元件28中的轴向相对的铁磁元件，从而施加作用在附接在转子50的外表面54上的铁素体元件60中的一个上的轴向磁通，以在转子50上产生扭矩。
31.在一个实施例中，并且如本文所述，定子由布置在三相电路中的60个极组成，该三相电路可以被指定为相a、b和c，其可以被控制以产生期望的旋转方向。转子50是具有20个等间距的钢芯元件的磁阻环。在操作中，附接在转子50的外表面54上的20个铁素体元件60被拉成与旋转磁场对齐，该旋转磁场由顺序激活的铁磁元件28产生，如在相a、b和c中布置的那样。
32.图5示意性地示出飞行器510，其可以包括并利用一个或多个混合涡轮发动机600，例如下面参考图6所描述的。飞行器510包括机身512、一个或多个机翼514、水平稳定器516和垂直尾翼518。飞行器510还包括一个或多个混合涡轮发动机600，参考图6公开其示例。飞行器510的示例包括飞机、商用飞机和/或军用飞机。可替代地，参考图1至图4描述的旋转电机100的实施例可用作飞行汽车、无人机、电动垂直起降车辆(evtol)等上的推进设备。可替代地，参考图1至图4描述的旋转电机100的实施例可用作船舶系统上的推进设备。
33.图6示意性地示出了混合涡轮发动机600的实施例的横截面图。混合涡轮发动机600包括第一推力产生系统630，其经由离合器685可旋转地耦合到第二推力产生系统680。第一推力产生系统630包括具有涡轮旋转轴634的液体燃料动力燃气涡轮发动机632。第二推力产生系统680包括旋转电机660，其经由电力系统110供电。
34.旋转电机660是参考图1至图4描述的旋转电机100的实施例，并且包括环形转子650和风扇690，其布置在引导元件613上的环形定子620内并可在其内旋转。定子620被容纳在发动机壳体结构622的外围周区域688中。旋转电机660被布置为无刷电动环形马达。类似于参考图1至图4描述的旋转电机100，转子650包括由非磁性材料制造的环形环652。环形环652具有布置在其外表面663上的多个铁素体元件664，并且定子620包括具有布置在第一法兰667与第二法兰669之间的多个电磁元件668的环形设备。定子620的可控电磁元件668经由由控制器101控制的电力逆变器108电连接到电源102。控制器101可操作地连接到电力逆变器108，以控制电源102和定子620的多个电磁元件668之间的电力传输。控制器101控制电力逆变器108，以顺序地电激活可控电磁元件668，以在布置在转子650上的多个铁素体元件664上施加旋转磁力，以实现转子650的旋转，或反作用扭矩以延迟转子650的旋转。
35.离合器685包括离合器输入651，其可操作地耦合到涡轮旋转轴634，以及离合器输出654，其可操作地耦合到机器旋转轴662。离合器685定义多个操作状态，包括至少接合状态，其中，离合器输入651旋转地耦合到离合器输出654上，以及脱离状态，其中，离合器输入651与离合器输出654解耦。
36.在混合涡轮发动机600的操作期间，第一推力产生系统630的涡轮632可用于提供用于涡轮旋转轴634的旋转的动力。此外，离合器685可用于选择性地和旋转地接合或脱离涡轮旋转轴634和机器旋转轴662，从而选择性地提供用于机器旋转轴662的旋转的动力。这包括混合涡轮发动机600在几种模式下操作，包括模式1、模式2和模式3。模式1包括在离合器685接合并且旋转电机660被停用并且处于自由旋转状态的情况下混合涡轮发动机600的操作。当以模式1操作时，由第一推力产生系统630的燃气涡轮发动机632产生旋转扭矩，以旋转转子650和风扇690。模式2包括在离合器685脱离的情况下混合涡轮发动机600的操作。当以模式2操作时，旋转电机660独立于第一推力产生系统630的操作而操作以旋转风扇690。模式3包括在离合器685接合并且主动控制旋转电机660的情况下混合涡轮发动机600的操作。当以模式3操作时，第一推力产生系统630的燃气涡轮发动机632和旋转电机660协
同控制以旋转转子650和风扇690。
37.第一推力产生系统630包括任何涡轮机632，或涡轮机组件，该涡轮机组件包括被配置为产生第一推力的涡轮旋转轴634。作为示例，涡轮旋转轴634可以是以低速轴旋转频率旋转的低速涡轮旋转轴634。在这些条件下，第一推力产生系统630还可以包括以高速轴旋转频率旋转的高速涡轮旋转轴636。高速轴旋转频率可以大于低速轴旋转频率。
38.第一推力产生系统630还包括燃烧室638，该燃烧室被配置为接收和燃烧燃料以为第一推力产生系统提供动力。第一推力产生系统630还可包括压缩机640，其在本文中也可称为低压压缩机640。压缩机640可位于燃烧室638的上游或位于上游方向648，可操作地耦合到涡轮旋转轴634，和/或可被配置为与涡轮旋转轴一起旋转。
39.第一推力产生系统630还包括涡轮机642，其在本文中也可称为低压涡轮机642。涡轮机642可位于燃烧室638的下游或位于下游方向649，可操作地耦合到涡轮旋转轴634，并且被配置为与涡轮旋转轴一起旋转。
40.第一推力产生系统630还可包括高压压缩机644。当存在时，高压压缩机644可位于低压压缩机640的下游，可位于燃烧室638的上游，可操作地耦合到高速涡轮旋转轴636，和/或可被配置为与高速涡轮旋转轴一起旋转。
41.第一推力产生系统630还可包括高压涡轮机646。当存在时，高压涡轮机646可位于燃烧室638的下游，可位于低压涡轮机642的上游，可操作地耦合到高速涡轮旋转轴636，和/或可被配置为与高速涡轮旋转轴一起旋转。
42.第二推力产生系统680可包括可操作地耦合到机器旋转轴662和/或可被配置为产生独立于由第一推力产生系统630产生的第一推力的第二推力的任何合适结构。第二推力产生系统680的示例包括风扇690。
43.当第二推力产生系统680包括风扇690时，混合涡轮发动机600在本文中也可称为涡轮风扇混合涡轮发动机、混合涡轮风扇发动机和/或涡轮风扇发动机。
44.离合器685包括任何合适的结构，其可被适配、配置、设计和/或构造为包括离合器输入651和离合器输出654，并且至少限定接合状态和脱离状态。离合器685的示例包括超速离合器、单向离合器、单向锥形离合器、齿形离合器和/或同步离合器。离合器的操作可以自主控制，或者可替代地，可以由控制器控制。
45.混合涡轮发动机600和/或其离合器685可包括同步结构656。当存在时，同步结构656可被配置为使离合器输入651和离合器输出654同步，例如允许离合器685在离合器输入651和/或离合器输出654旋转时从脱离状态转换到接合状态和/或从接合状态转换到脱离状态。同步结构656的示例包括速度控制器(未示出)，其被配置为控制旋转电机660的旋转频率以使离合器输出与离合器输入同步。这可以包括将离合器输出654与离合器输入651同步到相同或类似的相应旋转频率，例如允许和/或促进离合器685在任何合适的同步旋转频率下的低摩擦接合和/或脱离。
46.离合器685可以是自动或自动致动的离合器685。这种自动离合器685可以被配置为当离合器输入的离合器输入旋转频率大于离合器输出的离合器输出旋转频率时，将离合器输入651自动旋转地耦合到离合器输出654。附加地或可替代地，这种自动离合器685可以被配置为当离合器输入旋转频率小于离合器输出旋转频率时自动地将离合器输入651与离合器输出654解耦。
47.离合器685可以是选择性致动的离合器685。这种选择性致动离合器685可以被配置为在接合状态和脱离状态之间选择性地致动，例如由操作者或由混合涡轮发动机600的控制器101。
48.作为示例，离合器685可以包括接合结构658，该接合结构被配置为选择性地在接合状态和脱离状态之间转换离合器685。接合结构658的示例包括致动器、杆、电致动接合结构、机械致动接合结构和/或液压致动接合结构。
49.旋转电机660采用电力输入105来产生由转子650施加的扭矩，并且还可以被配置为反作用由空气穿过转子650的风扇690的运动施加的扭矩来产生电力输出107。
50.在一个实施例中，如图所示，机器旋转轴662可以与涡轮旋转轴634对齐或轴向对齐。可替代地，机器旋转轴662可以从涡轮旋转轴634轴向偏移。机器旋转轴662可以平行于涡轮旋转轴634布置。
51.第二推力产生系统680可以包括中心毂686。
52.一种配置可以允许和/或便于在混合涡轮发动机600中包括前轴承624。前轴承624可以在旋转电机660和/或第二推力产生系统680的至少一部分的前面或在上游方向648上，并且可以被配置为在中心毂686的前方、前侧或上游侧支撑机器旋转轴662和/或中心毂686。混合涡轮发动机600还可以包括后轴承，其也可以支撑中心毂686，例如在中心毂686的后侧上。
53.风扇690包括从中心毂686延伸并附接到转子650的风扇叶片683。
54.混合涡轮发动机600还可以包括俯仰控制设备628。当存在时，俯仰控制设备628可以被配置为调整风扇叶片683的俯仰。作为示例，俯仰控制设备628可被配置为相对于中心毂686和/或绕其细长轴线旋转风扇叶片683。俯仰控制设备628的至少一部分可以可操作地附接到和/或配置为与中心毂686一起旋转。
55.离合器输入651可以直接或直接并可操作地耦合涡轮旋转轴634。还如图所示，离合器输出654可以直接或直接并可操作地耦合到机器旋转轴662。然而，这种配置不是必需的，并且这在本公开的范围内，本公开的范围为一个或多个结构可以在离合器输入651与涡轮旋转轴634之间延伸或可操作地将离合器输入651耦合到涡轮旋转轴634。附加地或可替代地，一个或多个结构可在离合器输出654与机器旋转轴662之间延伸，或可操作地将离合器输出654耦合到机器旋转轴662。
56.作为示例，混合涡轮发动机600可包括一个或多个齿轮箱610。当存在时，齿轮箱610可位于第一推力产生系统630与第二推力产生系统680之间和/或涡轮旋转轴634与机器旋转轴662之间。在这种配置中，齿轮箱610可以配置为当离合器685处于接合状态时在涡轮旋转轴和机器旋转轴662之间提供预定转速比。
57.在一个实施例中，齿轮箱610可以位于涡轮旋转轴634与离合器685之间，或者可以可操作地耦合涡轮旋转轴634和离合器685。在这些条件下，齿轮箱610可以包括齿轮箱输入612，该齿轮箱输入可以可操作地或直接可操作地耦合到涡轮旋转轴634。此外，齿轮箱610可以包括输出短轴618，该输出短轴可以可操作地或直接可操作地耦合到离合器输入651。
58.附加地或可替代地，齿轮箱610可以位于离合器685和机器旋转轴662之间，或可以可操作地耦合离合器685和机器旋转轴662。换句话说，离合器输出654可以经由齿轮箱610可操作地耦合到机器旋转轴662。在这些状况下，齿轮箱610可以包括输入短轴616，该输入
短轴可以可操作地或直接可操作地耦合到离合器输出654。此外，齿轮箱610可以包括齿轮箱输出614，该齿轮箱输出可以可操作地或直接可操作地耦合到机器旋转轴662。
59.混合涡轮发动机600包括由控制系统101控制的电力系统110。电力系统110包括可配置为向旋转电机660的定子620的可控电磁元件668提供电力输入105并且还从旋转电机660接收电力输出107的任何结构。作为示例，电力系统110可以包括电源102，其可以被配置为向旋转电机660提供电力输入105，并且还接收来自旋转电机660的电力输出107。电源102可以是能量存储设备，其可以被布置成存储电能和/或供应电流。电源102的示例包括dc电源104、超级电容器、燃料电池等。
60.电力系统110还可以包括电源管道106。电源管道106可以在电源102和旋转电机660之间延伸，可以被配置为将来自电源102的电力输入105传送到旋转电机660的定子620的可控电磁元件668，和/或可以被配置为将来自旋转电机660的定子620的可控电磁元件668的电力输出107传送到电源102。电源管道106的示例包括至少一个电导体、至少一根线、至少一根绝缘线和/或至少一根电线。
61.电力系统110包括电力逆变器108。电力逆变器108被配置为从电源102接收未经调节的电力输入125，对未经调节的电力输入进行调节以生成和/或产生经调节的电力输入135，和/或将经调节的电力输入提供给旋转电机660。附加地，电力逆变器108可以被配置为从旋转电机660接收未经调节的电力输出127，对未经调节的电力输出进行调节以生成和/或产生经调节的电力输出137，和/或将经调节的电力输出提供给电源102。未经调节的电力输入125的示例包括直流电(dc)未经调节的电力输入。经调节的电力输入135的示例包括交流(ac)调节的电力输入、单相ac调节的电力输入和/或三相ac调节的电力输入。未经调节的电力输出127的示例包括交流(ac)未经调节的电力输出、单相ac未经调节的电力输出和/或三相ac未经调节的电力输出。经调节的电力输出137的示例包括dc经调节的电力输出。
62.术语“控制器”和诸如微控制器、控制件、控制单元、处理器等的相关术语是指专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、电子电路、中央处理单元(例如微处理器)和以存储器和存储设备(只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动器等)形式的相关联的非暂时性存储器部件的一种或多种组合。非暂时性存储器部件能够以一个或多个软件或固件程序或例程、组合逻辑电路、输入/输出电路和设备、信号调节、缓冲电路和其他部件的形式存储机器可读指令，它们可以由一个或多个处理器访问和执行以提供所描述的功能。输入/输出电路和设备包括模拟/数字转换器和监测来自传感器的输入的相关设备，这些输入以预先设定的采样频率或响应于触发事件而被监测。软件、固件、程序、指令、控制例程、代码、算法和类似术语指的是控制器可执行指令集，包括校准和查找表。每个控制器执行控制例程以提供所需的功能。例程可以以规则的间隔执行，例如在正在进行的操作期间每100微秒执行一次。可替代地，可以响应于触发事件的发生执行例程。控制器、致动器和/或传感器之间的通信可以使用直接有线点对点链路、联网通信总线链路、无线链路或另一通信链路来实现。通信包括经由导电介质交换数据信号，包括例如电信号；经由空气的电磁信号；经由光波导的光信号等。数据信号可以包括表示来自传感器的输入、致动器命令和控制器之间的通信的离散的、模拟的和/或数字化的模拟信号。
63.此外，本公开包括根据以下项的实施例：
64.项1.一种旋转电机(100、660)，包括：
65.无刷电动环形马达，具有内部转子(50、650)，该内部转子(50、650)布置在外部定子(20、620)内，并且被布置成在其中在引导元件(13、613)上旋转；
66.其中，转子(50、650)是环形设备，具有布置在其外表面(54、663)上的多个铁素体元件(60、664)；
67.其中，定子(20、620)是环形设备，具有布置在第一法兰(21、667)与第二法兰(22、669)之间的内部(32)上的多个电磁元件(25、668)；
68.其中，第一法兰(21、667)和第二法兰(22、669)中的每一个是由非磁性材料制造的环形环(652)，并且具有多个径向定向的向内突出的铁磁元件(28)；
69.其中，多个径向定向的向内突出的铁磁元件(28)耦合到电磁元件(25、668)中的相应电磁元件；
70.其中，多个径向定向的向内突出的铁磁元件(28)被布置成当多个电磁元件(25、668)被电激活时，在多个铁素体元件(60、664)上施加磁力；并且
71.其中，定子(20、620)的引导元件(13、613)布置在定子(20、620)的第一法兰(21、667)与第二法兰(22、669)之间。
72.项2.根据项1的旋转电机(100、660)，还包括控制器(101)和电连接到电力逆变器(108)的电源(102)，其中，控制器(101)能操作地连接到电力逆变器(108)，以控制电源(102)与多个电磁元件(25、668)之间的电力传输。
73.项3.根据项1的旋转电机(100、660)，其中，多个电磁元件(25、668)中的每一个包括电磁线圈和芯(27)；并且
74.其中，多个径向定向的向内突出的铁磁元件经由芯(27)磁耦合并机械连接到相应的电磁线圈。
75.项4.根据项1的旋转电机(100、660)，其中，旋转电机(100、660)布置为同步磁阻电机。
76.项5.根据项1的旋转电机(100、660)，其中，布置在转子(50、650)的外表面(54、663)上的多个铁素体元件(60、664)包括第一多个第一铁素体元件(61)(60、664)和第二多个第二铁素体元件(62)(60、664)，其中，第一铁素体元件(61)(60、664)以与第二铁素体元件(62)(60、664)交替的方式围绕转子(50、650)的外表面(54、663)放置。
77.项6.根据项5的旋转电机(100、660)，其中，每个第一铁素体元件(61)(60、664)被配置为具有矩形前缘(63)的矩形棱镜元件，并且其中，每个第二铁素体元件(62)(60、664)被配置为具有圆形前缘(64)的矩形棱镜元件。
78.项7.根据项1的旋转电机(100、660)，其中，多个铁素体元件(60、664)由电工钢制造。
79.项8.根据项1的旋转电机(100、660)，其中，转子(50、650)的环形设备由非铁素体材料制造。
80.项9.根据项1的旋转电机(100、660)，其中，多个径向定向的向内突出的铁磁元件(28)中的每一个与相邻的径向定向的向内突出的铁磁元件(28)磁隔离。
81.项10.根据项1的旋转电机(100、660)，其中，布置在转子(50、650)上的多个铁素体元件(60、664)包括第一数量的铁素体元件，其中，多个电磁元件(25、668)包括第二数量的电磁元件，并且其中，第一数量与第二数量的比率为1∶3。
82.项11.根据项1的旋转电机(100、660)，包括多个径向定向的向内突出的铁磁元件，该铁磁元件经由钢芯(27)磁耦合到电磁元件(25、668)的相应的电磁元件。
83.项12.根据项1的旋转电机(100、660)，包括多个径向定向的向内突出的铁磁元件(28)，该铁磁元件与布置在转子(50、650)的外表面(54、663)上的多个铁素体元件(60、664)轴向相邻。
84.项13.根据项1的旋转电机(100、660)，其中，定子(20、620)的引导元件(13、613)包括由非铁素体材料制造的第一推力垫圈(14)和第二径向垫圈(16)。
85.项14.根据项1的旋转电机(100、660)，其中，布置在转子(50、650)上的多个铁素体元件(60、664)在其外表面(54、663)上等距间隔；并且
86.其中，布置在定子(20、620)上的多个电磁元件(25、668)在第一法兰(21、667)与第二法兰(22、669)之间在其内部(32)上等距间隔。
87.项15.一种用于布置同步磁阻电机的方法，包括：
88.制造环形转子(50、650)，包括在非铁素体环形环(652)的外表面(54、663)上布置多个铁素体元件，该多个铁素体元件包括多个第一铁素体元件和多个第二铁素体元件，其中，第一铁素体元件与第二铁素体元件交替布置；
89.制造环形定子(20、620)，包括：
90.在第一法兰(21、667)与第二法兰(22、669)之间布置多个电磁元件(25、668)，其中，第一法兰(21、667)和第二法兰(22、669)中的每一个是由非磁性材料制造的环形环(652)，并且其中，电磁元件(25、668)中的每一个包括电磁线圈、芯(27)和径向定向的向内突出的铁磁元件(28)，以及
91.在第一法兰(21、667)与第二法兰(22、669)之间的内部(32)上布置引导元件(13、613)；以及
92.在环形定子(20、620)的引导元件(13、613)上布置环形转子(50、650)，其中，环形转子(50、650)能够在环形定子(20、620)的内部(32)上的引导元件(13、613)上旋转。
93.项16.一种用于涡轮喷气发动机的推力产生系统，包括：
94.旋转电机(100、660)，其具有安装在转子(50、650)的内表面(53)上的多个径向定向的风扇(90、690)叶片；
95.其中，多个径向定向的风扇(90、690)叶片在转子(50、650)的轴向中心处接合；并且
96.其中，旋转电机(100、660)包括：
97.转子(50、650)，其布置在外部定子(20、620)内，并且布置成在其中在引导元件(13、613)上旋转；
98.其中，转子(50、650)是环形设备，具有布置在其外表面(54、663)上的多个铁素体元件(60、664)；
99.其中，定子(20、620)是环形设备，具有布置在第一法兰(21、667)与第二法兰(22、669)之间的在其内部(32)上的多个电磁元件(25、668)；
100.其中，第一法兰(21、667)和第二法兰(22、669)中的每一个是由非磁性材料制造的环形环(652)，并且具有多个径向定向的向内突出的铁磁元件(28)；
101.其中，多个径向定向的向内突出的铁磁元件磁耦合到电磁元件(25、668)中的相应
电磁元件；
102.其中，多个径向定向的向内突出的铁磁元件被布置成当多个电磁元件(25、668)被电激活时，在多个铁素体元件(60、664)上施加磁力；并且
103.其中，定子(20、620)的引导元件(13、613)布置在定子(20、620)的第一法兰(21、667)与第二法兰(22、669)之间。
104.项17.根据项16的推力产生系统，还包括轴向对齐的轴元件，该轴元件可旋转地耦合到布置在转子(50、650)的轴向中心处的毂。
105.项18.根据项16的推力产生系统，包括多个径向定向的向内突出的铁磁元件(28)，该铁磁元件与布置在转子(50、650)的外表面(54、663)上的多个铁素体元件(60、664)轴向相邻。
106.项19.根据项16的推力产生系统，其中，定子(20、620)的引导元件(13、613)包括由非铁素体材料制造的第一推力垫圈(14)和第二径向垫圈(16)。
107.项20.根据项16的推力产生系统，其中，布置在转子(50、650)上的多个铁素体元件(60、664)在其外表面(54、663)上等距间隔；并且
108.其中，布置在定子(20、620)上的多个电磁元件(25、668)在其第一法兰(21、667)和第二法兰(22、669)之间的内部(32)上等距间隔。
109.如本文所描述和说明的，所公开的实施例的部件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，详细描述并不旨在限制所要求保护的公开的范围，而仅仅代表其可能的实施例。此外，尽管在以下描述中阐述了许多具体细节，以便提供对本文公开的实施例的透彻理解，但可以在没有这些细节中的一些的情况下实践一些实施例。此外，为了清楚起见，没有详细描述在现有技术中理解的某些技术材料，以避免不必要地模糊本公开。此外，附图是简化的形式，并且没有精确的比例。仅出于方便和清楚的目的，可以相对于附图使用方向性术语，例如顶、底、左、右、向上、上方、之上、之下、下方、后方和前方。这些和类似的方向性术语不应被解释为限制本公开的范围。此外，如本文所示和描述的，本公开可在不存在未在本文具体公开的元件的情况下实施。
110.此外，详细描述和附图或图对本教导的支持和描述，但是本教导的范围仅由权利要求书限定。虽然已经详细描述了用于执行本教导的一些最佳模式和其他实施例，但是存在用于实践在所附权利要求中限定的本教导的各种替代设计和实施例。