嵌入式电机

技术领域

本主题大体上涉及一种具有嵌入式电机的燃气涡轮发动机。

背景技术

典型的飞行器推进系统包括一个或多个燃气涡轮发动机。对于某些推进系统，燃气涡轮发动机通常包括布置成彼此流体连通的风扇和核心。此外，燃气涡轮发动机的核心一般包括以串联流动顺序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段以及排气区段。在操作中，空气从风扇提供到压缩机区段的入口，其中一个或多个轴流式压缩机逐渐压缩空气直到其到达燃烧区段。燃料与压缩空气混合并在燃烧区段内燃烧以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段被引导到涡轮区段。通过涡轮区段的燃烧气体流驱动涡轮区段，然后通过排气区段被引导到例如大气中。

对于某些飞行器，推进系统包括电风扇以补充由一个或多个燃气涡轮发动机(包含在推进系统中)提供的推进动力可能是有益处的。然而，为飞行器提供足够数量的能量储存设备来为电风扇提供动力可能存在空间和重量的限制。值得注意的是，某些燃气涡轮发动机可包括定位在例如燃气涡轮发动机的整流罩内的辅助发电机。然而，这些辅助发电机可能未配置为提供足够量的电力以充分驱动电风扇。

因此，用于具有一个或多个燃气涡轮发动机和发电机的飞行器的推进系统将是有用的，该发电机能够为电力推进器提供所需量的电力。

发明内容

本发明的方面和优点将部分地在以下描述中阐述，或者可以从说明书中显而易见，或者可以通过本发明的实践获知。

在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种限定径向方向和轴向方向的燃气涡轮发动机。该燃气涡轮发动机包括：压缩机区段和涡轮区段，压缩机区段和涡轮区段以串联流动顺序布置，压缩机区段和涡轮区段共同限定工作空气流路；旋转部件能够与压缩机区段的至少一部分和涡轮区段的至少一部分一起旋转；电气系统，电气系统包括电机和电总线，电机沿径向方向至少部分地在工作空气流路内侧联接到旋转部件，电总线电联接到电机，该电总线包括在涡轮区段内或涡轮区段下游延伸穿过工作空气流路的电线；以及冷却系统，冷却系统包括冷却流体供应管线和冷却流体返回管线，其中延伸穿过工作空气流路的电线的一部分基本上嵌入冷却流体供应管线内，并且其中延伸穿过工作空气流路的冷却流体供应管线的一部分基本上嵌入冷却流体返回管线内。

参考以下描述和所附权利要求，本发明的这些和其他特征、方面以及优点将变得更好地理解。并入本说明书并构成本说明书一部分的附图图示了本发明的各个方面，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。

附图说明

在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，其参考了附图，其中：

图1是根据本公开的各种示例性实施例的飞行器的俯视图。

图2是图1的示例性飞行器的左舷侧视图。

图3是根据本公开的示例性方面的燃气涡轮发动机的示意性横截面图。

图4是根据本公开的示例性实施例的嵌入燃气涡轮发动机中的电机的示意性横截面图。

图5是根据本公开的各种示例性实施例的嵌入冷却流体供应管线和冷却流体返回管线中的电线的特写示意性横截面图。

图6是沿图5的线6-6的图5中嵌入冷却流体供应管线和冷却流体返回管线中的电线的示意性横截面图。

图7是根据本公开的示例性实施例的电机的特写示意性横截面图。

图8是根据本公开的另一个示例性实施例的嵌入燃气涡轮发动机中的电机的示意性横截面图。

图9是根据本公开的又一示例性实施例的嵌入燃气涡轮发动机中的电机的示意性横截面图。

图10是根据本公开的各种示例性实施例的嵌入冷却流体供应管线和冷却流体返回管线中的多条电线的示意性视图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细说明使用数字和字母名称来参考附图中的特征。在附图和说明书中的类似或类似标号被用于指本发明的类似或类似部分。

此处使用“示例性”一词来表示“用作示例、实例或图示”。此处描述为“示例性”的任何实现不必被解释为比其他实现更优选或有利。另外，除非另外特别指明，否则本文描述的所有实施例都应当被认为是示例性的。

如本文所使用的，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换地使用，以将一个部件与另一个部件区分开来，并且不旨在表示单个部件的位置或重要性。

术语“前”和“后”指燃气涡轮发动机或运载工具内的相对位置，并指燃气涡轮发动机或运载工具的正常操作姿态。例如，关于燃气涡轮发动机，前指更靠近发动机入口的位置，后指更靠近发动机喷嘴或排气的位置。

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”是指流体流向其的方向。

除非另有说明，否则术语“联接”、“固定”、“附接”等指直接联接、固定或附接，以及通过一个或多个中间部件或特征的间接联接、固定或附接。

除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一个”和“所述”包括复数引用。

本文整个说明书和权利要求书中使用的近似语言用于修改任何可以允许变化的定量表示，而不会导致与之相关的基本功能的改变。因此，由一个或多个术语修饰的值，例如“大约”、“近似”和“基本”，不限于规定的精确值。在至少一些实例中，近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精度，或用于构建或制造组件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指在1、2、4、10、15或20％的余量内。这些近似余量可应用于定义数字范围的一个或两个端点的单个值和/或端点之间范围的余量。

在此以及整个说明书和权利要求中，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另有指示，否则这样的范围被标识并且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，并且端点可以彼此独立地组合。

本公开大体上涉及一种用于具有嵌入其中的电机的飞行器的推进系统的燃气涡轮发动机。在至少某些实施例中，燃气涡轮发动机包括以串联流动顺序布置的压缩机区段和涡轮区段，并且压缩机区段和涡轮区段一起限定工作空气流路。旋转部件，诸如轴或线轴，可与压缩机区段和涡轮区段的至少一部分一起旋转。

推进系统和/或燃气涡轮发动机附加地包括电气系统和冷却系统。电气系统包括嵌入燃气涡轮发动机内的电机和电总线。例如，电机可以与旋转部件一起旋转并且沿燃气涡轮发动机的径向方向与旋转部件至少部分地同轴地定位在工作空气流路内侧。例如，在至少某些实施例中，电机可以是由旋转部件驱动的发电机。电总线包括延伸穿过涡轮区段内或涡轮区段下游的工作空气流路的电线。

冷却系统被设置成将电机和电总线的温度保持在期望的操作温度范围内，而不管它们在发动机的热区段内各自的位置。尤其是，冷却系统包括冷却流体供应管线和冷却流体返回管线。延伸穿过工作空气流路的电线的一部分基本上嵌入冷却流体供应管线内，并且延伸穿过工作空气流路的冷却流体供应管线的一部分基本上嵌入冷却流体返回管线内。以这种方式，延伸穿过工作空气流路的电线很好地避开流经发动机的涡轮区段的热气体，并且进一步，通过冷却流体供应管线的相对冷的冷却流体流也避开流经发动机的涡轮区段的热气体。

通过冷却流体供应管线的相对冷的冷却流体可用于冷却嵌入式电机以及可选地位于发动机的热区段内的其他部件(例如，贮槽、轴承等)。

根据这种配置的燃气涡轮发动机可允许包括嵌入式电机，该电机能够产生大量电力，并以高电压将这种电力传输通过工作空气流路，从而降低重大损耗的风险，例如，电晕放电损耗。

现在参考附图，其中相同的数字在整个图中表示相同的元件，图1提供了可以结合本发明的各种实施例的示例性飞行器10的俯视图。图2提供了如在图1示出的飞行器10的左舷侧视图。共同参照图1和2，飞行器10限定延伸穿过其中的纵向中心线14、竖直方向V、横向方向L、前端16以及后端18。

此外，飞行器10包括从飞行器10的前端16朝向飞行器10的后端18纵向延伸的机身12和一对机翼20。如本文所用，术语“机身”一般包括飞行器10的整个主体，诸如飞行器10的尾翼。这样的机翼20中的第一个从机身12的左舷侧22相对于纵向中心线14横向向外延伸，而这样的机翼20中的第二个从机身12的右舷侧24相对于纵向中心线14横向向外延伸。所示的示例性实施例的每个机翼20包括一个或多个前缘襟翼26和一个或多个后缘襟翼28。飞行器10进一步包括具有用于偏航控制的方向舵襟翼32的竖直稳定器30和一对水平稳定器34，每个水平稳定器34具有用于俯仰控制的升降舵襟翼36。机身12附加地包括外表面或蒙皮38。然而，应当理解的是，在本公开的其他示例性实施例中，飞行器10可以附加地或可选地包括任何其他合适的稳定器配置，其可以或可以不直接沿竖直方向V或水平/横向方向L延伸。

图1和2的示例性飞行器10包括推进系统100，本文称为“系统100”。示例性系统100包括一个或多个飞行器发动机和一个或多个电推进发动机。例如，所描绘的实施例包括多个飞行器发动机，每个飞行器发动机被配置为安装到飞行器10上，诸如安装到一对机翼20中的一个上，以及电推进发动机。更具体地，对于所描绘的实施例，飞行器发动机被配置为燃气涡轮发动机，或者更确切地说，被配置为以机翼下配置附接到机翼20并悬挂在机翼20下方的涡轮风扇喷气发动机102、104。附加地，电推进发动机被配置为安装在飞行器10的后端，因此所描绘的电推进发动机可被称为“后发动机”。进一步，所描绘的电推进发动机被配置为吸入和消耗空气，该空气在飞行器10的机身12上形成边界层。因此，所描绘的示例性后发动机可被称为边界层吸入(BLI)风扇106。BLI风扇106在机翼20和/或喷气发动机102、104后部的位置处安装到飞行器10。具体地，对于所描绘的实施例，BLI风扇106在后端18处固定地连接到机身12，使得BLI风扇106在后端18处并入或与尾部混合，并且使得中线(meanline)15延伸穿过其中。然而，应当理解的是，在其他实施例中，电推进发动机可以以任何其他合适的方式配置，并且可以不必配置为后风扇或BLI风扇。

仍然参考图1和2的实施例，在某些实施例中，推进系统还包括一个或多个可与喷气发动机102、104一起操作的发电机108。例如，喷气发动机102、104中的一个或两者可被配置为从旋转轴(例如LP轴或HP轴)向发电机108提供机械动力。虽然示意性地描绘在相应的喷气发动机102、104的外部，但是在某些实施例中，发电机108可以定位在相应的喷气发动机102、104内。附加地，发电机108可以被配置为将机械动力转换为电力。对于所描绘的实施例，推进系统100包括用于每个喷气发动机102、104的发电机108，并且还包括功率调节器109和能量存储设备110。发电机108可以向功率调节器109发送电力，其可以将电力转换为适当的形式并且将能量存储在能量存储设备110中或者将电能发送到BLI风扇106。对于所描绘的实施例，发电机108、功率调节器109、能量存储设备110，以及BLI风扇106都连接到电总线111，使得发电机108可以与BLI风扇106和/或能量存储设备110电连通，并且使得发电机108可以向能量存储设备110或BLI风扇106中的一个或两者提供电力。因此，在这样的实施例中，推进系统100可以被称为气电推进系统。

然而，应当理解的是，图1和2中描绘的飞行器10和推进系统100仅作为示例提供，并且在本公开的其他示例性实施例中，可以提供具有以任何其他合适的方式配置的推进系统100的任何其他合适的飞行器10。例如，应当理解的是，在各种其他实施例中，BLI风扇106可以可选地定位在靠近飞行器10的后端18的任何合适位置。此外，在其他实施例中，电推进发动机可以不定位在飞行器10的后端，因此可以不配置为“后发动机”。例如，在其他实施例中，电推进发动机可以结合到飞行器10的机身中，因此被配置为“吊舱发动机”或吊舱安装发动机。此外，在其他实施例中，电推进发动机可以并入飞行器10的机翼中，因此可以被配置为“混合机翼发动机”。此外，在其他实施例中，电推进发动机可以不是边界层吸入风扇，而是可以安装在飞行器10上的任何合适位置作为自由流吸入风扇(例如，呈机翼下安装配置，呈机身中安装配置，呈尾部安装配置等)。此外，在其他实施例中，推进系统100可以不包括例如功率调节器109和/或能量存储装置110，而是发电机108可以直接连接到电力推进器。

现在参考图3，提供了根据本公开的示例性实施例的推进发动机的示意性横截面图。在某些示例性实施例中，推进发动机可以被配置为高旁通涡轮风扇喷气发动机200，在本文中称为“涡轮风扇200”。值得注意的是，在至少某些实施例中，喷气发动机102、104也可以被配置为高旁通涡轮风扇喷气发动机。在各种实施例中，涡轮风扇200可以代表喷气发动机102、104。然而，可选地，在其他实施例中，涡轮风扇200可以并入任何其他合适的飞行器10或推进系统100。

如图3所示，涡轮风扇200限定轴向方向A(平行于供参考的纵向中心线201延伸)，径向方向R和周向方向C(围绕轴向方向A延伸；未在图3中示出)。一般而言，涡轮风扇200包括风扇区段202和设置在风扇区段202下游的涡轮机204。

所示的示例性涡轮机204通常包括限定环形入口208的基本管状外壳体206。外壳体206以串联流动关系包绕：压缩机区段，该压缩机区段包括增压器或低压(LP)压缩机210和高压(HP)压缩机212；燃烧区段214；包括高压(HP)涡轮216和低压(LP)涡轮218的涡轮区段；以及喷射排气喷嘴区段220。压缩机区段、燃烧区段214以及涡轮区段一起限定了工作空气流路221，该工作空气流路从环形入口208延伸穿过LP压缩机210、HP压缩机212、燃烧区段214、HP涡轮区段216、LP涡轮区段218以及喷射喷嘴排气区段220。高压(HP)轴或线轴222将HP涡轮216驱动地连接到HP压缩机212。低压(LP)轴或线轴224将LP涡轮218驱动地连接到LP压缩机210。

对于所描绘的实施例，风扇区段202包括可变桨距风扇226，其具有以间隔开的方式联接到盘230的多个风扇叶片228。如图所示，风扇叶片228大体沿径向方向R从盘230向外延伸。由于风扇叶片228可操作地联接到合适的致动构件232，每个风扇叶片228可围绕俯仰轴线P相对于盘230旋转，其中致动构件232被配置为共同地改变风扇叶片228的节距。风扇叶片228、盘230以及致动构件232可以通过LP轴224跨越动力齿轮箱234一起围绕纵向轴线12旋转。动力齿轮箱234包括用于将LP轴224的旋转速度逐级降低到更有效的旋转风扇速度的多个齿轮。

仍参考图3的示例性实施例，盘230由可旋转的前轮毂236覆盖，该前轮毂236的空气动力学轮廓被配置为促进气流通过多个风扇叶片228。附加地，示例性风扇区段202包括环形风扇外壳或外机舱238，其周向围绕风扇226和/或涡轮机204的至少一部分。机舱238通过多个周向间隔开的出口导向轮叶240相对于涡轮机204支撑。机舱238的下游区段242在涡轮机204的外部延伸，以在其间限定旁通气流通道244。

尽管未示出，涡轮风扇发动机10的各种旋转部件(例如LP轴224、HP轴222、风扇202)可由一个或多个油润滑轴承支撑。所示的涡轮风扇发动机10包括润滑系统245，用于为一个或多个油润滑轴承提供润滑油。此外，润滑系统245可包括一个或多个热交换器，用于通过例如旁通空气、排放空气或燃料从润滑油传递热量。

附加地，所示的示例性涡轮风扇200包括可随风扇226旋转的电机246。具体地，对于所示的实施例，电机246配置为同轴地安装到LP轴224(对于所描绘的实施例，LP轴224还通过动力齿轮箱234旋转风扇226)并且可随LP轴224旋转的发电机。如本文所使用的，“同轴”是指轴线对齐。然而，应当理解的是，在其他实施例中，电机246的轴线可以与LP轴224的轴线径向地偏离，还可以相对于LP轴224的轴线倾斜，使得电机246可以至少部分定位在工作空气流路221内侧的任何合适的位置。

电机246包括转子248和定子250。在某些示例性实施例中，电机246的转子248和定子250以与下面描述的电机的示例性转子和定子基本相同的方式配置。值得注意的是，当涡轮风扇发动机200被集成到以上参照图1和图5描述的推进系统100中时，发电机108可以以与图3的电机246基本相同的方式配置。

然而，还应当理解的是，图3中描绘的示例性涡轮风扇发动机200仅作为示例提供，并且在其他示例性实施例中，涡轮风扇发动机200可以具有任何其他合适的配置。例如，在其他示例性实施例中，涡轮风扇发动机200可以配置为涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机、不同配置的涡轮风扇发动机或任何其他合适的燃气涡轮发动机。

现在参考图4，描绘了根据本公开的示例性实施例的嵌入燃气涡轮发动机200内的电机246。在某些示例性实施例中，图4中描绘的电机246和燃气涡轮发动机200可以以与以上参照图3描述的示例性电机246和涡轮风扇发动机200基本相同的方式配置。因此，相同或相似的数字可以指代相同或相似的部分。

更具体地，电机246在至少部分地沿径向方向R在燃气涡轮发动机200的工作空气流路221内侧的位置处联接到燃气涡轮发动机200的旋转部件。更具体地，在所描绘的实施例中，电机246嵌入燃气涡轮发动机200的涡轮区段内，并且更具体地，联接到燃气涡轮发动机200的LP轴224。附加地，电机246至少部分定位在涡轮区段内部或沿轴向方向A至少部分定位在涡轮区段后部。

如所描绘的，电机246通常包括转子248和定子250。转子248直接附接到LP轴224，使得转子248可随LP轴224旋转。然而，在其他实施例中，转子248可以通过一个或多个转子连接构件附接到LP轴224。

相比之下，定子250经由一个或多个定子连接构件254附接到结构支撑构件256。在至少某些示例性实施例中，电机246可以是发电机，使得转子248由LP轴224驱动。在这样的实施例中，转子248相对于定子250的旋转可以产生电力，该电力可以经由电总线258传输，这将在下面更详细地讨论。

然而，应当理解的是，在其他示例性实施例中，电机246可以可选地具有任何其他合适的配置。例如，在其他实施例中，电机246可包括位于定子250径向外侧的转子248(例如，作为外转子电机246)。附加地，在某些实施例中，电机246可以作为电动机操作，或者可以作为电动机和发电机两者操作。进一步，电机246可安装在工作空气流路221内侧、涡轮区段内或后部的任何合适位置处。例如，仍然在其他实施例中，电机246可以与发动机的高压轴一起旋转(图4中未描绘)。

此外，在某些示例性实施例中，电机246可以被配置为包括多个永磁体(未示出)的永磁电机。对于这些实施例，定子250可以包括一个或多个导电线线圈(未示出)。然而，应当理解的是，在其他实施例中，电机246可选地被配置为包括多个电磁体和有源电路的电磁电机，如感应型电机、开关磁阻型电机，如同步交流电机，或任何其他合适的发电机或电动机。

仍参考图4的示例性电机246，结构支撑构件256可以被配置为从后框架支柱260延伸的后框架组件的一部分。后支柱260延伸穿过燃气涡轮发动机200的工作空气流路221并配置成为燃气涡轮发动机200提供结构支撑。对于所示实施例，结构支撑构件256还向前延伸以支撑后发动机轴承262—后发动机轴承262可旋转地支撑LP轴224。

定子连接构件254可以是从燃气涡轮发动机200的结构支撑构件256延伸的环形/圆柱形构件。对于所描绘的实施例，定子连接构件254通过一个或多个轴承进一步支撑LP轴224的旋转。更具体地，所描绘的燃气涡轮发动机200进一步包括前电机轴承264，前电机轴承264定位在电机246的前方并且沿径向方向R定位在LP轴224和定子连接构件254之间。类似地，后电机轴承266定位在电机246的后方并且沿径向方向R定位在LP轴224和定子连接构件254之间。尤其是对于所描绘的实施例，前电机轴承264和后电机轴承266均被描绘为滚子元件轴承。然而，在其他实施例中，一个或两个可选地被配置为球轴承或任何其他合适的轴承。例如，应当理解的是，在其他实施例中，前电机轴承264和后电机轴承266可以具有任何其他合适的配置，并且本公开不旨在限于所描绘的特定配置，除非将此类限制添加到权利要求。

对于所示实施例，燃气涡轮发动机200进一步限定了后涡轮贮槽270。对于所示实施例，后涡轮贮槽270至少部分地由结构支撑构件256和状态连接构件254限定。后涡轮贮槽270至少部分地包围后发动机轴承262，用于例如容纳通过润滑油供应系统(图4中未示出；下文讨论)提供给后发动机轴承262的润滑油。对于所示的实施例，后涡轮贮槽270由前贮槽密封件276以及由前电机密封件278流体界定。前贮槽密封件276和前电机密封件278可保持提供润滑油给基本上在后涡轮贮槽270内的后发动机轴承262。

值得注意的是，将进一步认识到，在所示实施例中，电机246进一步定位在电机分隔室280内，取决于提供给其的流体(例如下文讨论的冷却流体)，电机分隔室280可被称为电机贮槽。电机分隔室280至少部分地由定子连接构件254和前电机密封件278限定。此外，对于所示实施例，燃气涡轮发动机200进一步包括后电机密封件280，进一步限定电机分隔室280。前电机密封件278和后电机密封件280可基本上将流体流体地容纳在电机分隔室280内。

然而，应当理解的是，在其他示例性实施例中，轴承264、266以及密封件278、280的布置可以颠倒，使得密封件278和280分别定位成比轴承264、266更靠近电机246。通过这种配置，密封件278、280可以将电机分隔室280与例如后涡轮贮槽270基本上流体隔离。这种配置可以根据例如提供给其的流体(例如下文讨论的冷却流体)进行选择。

如上文简要讨论的，在燃气涡轮发动机200的操作期间，LP轴224可以旋转电机246的转子248，从而允许电机246用作产生电力的发电机。附加地，电机246与电总线258电连通—即电连接到电总线258。电总线258一般可以包括多条电线、各种电力电子和转换器，示意性地表示为282等。电总线258可以将电机246与其他飞行器电源电连接，并且在响应于例如飞行器或发动机控制器操作期间交换电力。

对于所示的实施例，电总线258在工作空气流路221径向内侧的位置处电连接到电机246。电总线258包括一条或多条电线，为方便起见参考单条电线284，其在涡轮区段内或后方的位置处延伸穿过工作空气流路221。更具体地，电线284包括延伸穿过工作空气流路221的中间部分286。电总线258还包括沿径向方向R位于工作空气流路221外侧的第一接线盒288和沿径向方向R位于工作空气流路221内侧的第二接线盒290。中间部分286通过工作空气流路221从第一接线盒288延伸至第二接线盒290。

所示的示例性燃气涡轮发动机200进一步包括冷却系统292，以帮助在燃气涡轮发动机200的操作期间将电总线258的中间部分286和电机246的温度保持在期望的操作温度范围内。

例如，应当理解的是，电机246的多个永磁体中的每一个(如果包括)限定居里温度极限，该居里温度极限可以小于延伸穿过燃气涡轮发动机200的涡轮区段的工作空气流路221内的温度。燃气涡轮发动机200的冷却系统292可以起到将电机246，更具体地每个永磁体的温度保持在多个永磁体的居里温度极限以下的作用。进一步，冷却系统292可以将电机246的温度保持在居里温度极限的预定极限以下，以例如增加电机246的使用寿命。例如，在某些示例性实施例中，燃气涡轮发动机200的冷却系统292可将电机246的温度保持在居里温度极限的至少约50华氏度(°F)极限以下，诸如居里温度极限的至少约75°F100°F极限以下。将电机246的温度保持在居里温度极限的这种极限以下可以进一步防止电机246的任何永磁体经历不可恢复的(或永久的)去磁，这可能对电机具有负面的寿命影响。

此外，在根据本公开的示例性实施例的包括电机246的燃气涡轮发动机200的操作期间，电机246可以被配置为产生相对大量的电力，诸如交流电力。例如，在某些实施例中，电机246可以被配置为产生并通过电总线258的电线284输送五百(500)伏(“V”)或更多的电力。例如，在某些实施例中，电机246可以被配置为产生并通过电总线258的电线284输送六百(600)V或更多的电力。这种配置可以通过所公开的用于将电机246的温度保持在某个操作温度范围内的冷却系统292来实现，和/或通过以允许电总线258的中间部分286在携带相对高的电压的同时横穿燃气涡轮发动机200的燃烧区段下游的工作空气流路221内的相对高温度的方式设计中间部分286来实现。

具体参考所示的实施例，冷却系统292包括冷却流体供应管线294和冷却流体返回管线296。延伸穿过工作空气流路221的电总线258的一部分，例如电线284的中间部分286，被基本上嵌入冷却流体供应管线294内，并且延伸穿过工作空气流路221的冷却流体供应管线294的另外一部分被基本上嵌入冷却流体返回管线296内。

更具体地，对于图4所示的实施例，延伸穿过工作空气流路221的电线284的该部分全部嵌入冷却流体供应管线294内，并且类似地，延伸穿过工作空气流路221的冷却流体供应管线294的该部分全部嵌入冷却流体返回管线296内。

以这种方式，应当理解的是，电线284被通过冷却流体供应管线294的冷却流体流298包围，使得横穿工作空气流路221的电总线258的中间部分286不被直接暴露于冷却流体供应管线294之外的任何事物。类似地，对于所示的实施例，冷却流体供应管线294被通过冷却流体返回管线296返回的冷却流体流298包围，使得横穿工作空气流路221的冷却流体供应管线294不直接暴露于冷却流体返回管线296之外的任何事物。

例如，简要参考图5和6，示出了冷却流体供应管线294、冷却流体返回管线296以及电总线258的中间部分286的特写横截面图。尤其是，图5提供了该组件沿该组件纵向方向的特写示意性横截面图，图6提供了该组件沿该组件横向方向的特写示意性横截面图(沿图5中的线6-6)。

以此方式，延伸穿过工作空气流路221的电总线258的该部分与工作空气流路221内的相对高的温度非常好地隔离，使得电线284可以携带所需量的电力通过工作空气流路221并保持在材料的温度极限内。进一步，通过冷却流体供应管线294的冷却流体流298也与工作空气流路221内的相对高的温度隔离，使得通过冷却流体供应管线294的冷却流体流298可以冷却例如电机246，这将在下面更详细地描述。

更具体地，如上所述，示例性冷却系统292包括沿径向方向R位于工作空气流路221外侧的第一接线盒288和沿径向方向R位于工作空气流路221内侧的第二接线盒290。电总线258的中间部分286从第一接线盒288延伸到第二接线盒290。在第一接线盒288处，电总线258的电线284设置到冷却流体供应管线294的内部，并且冷却流体供应管线294被设置到冷却流体返回管线296的内部。该嵌入式布置延伸到第二接线盒290，在该第二接线盒处冷却流体返回管线296分支并与电机分隔室280流体连接。冷却流体返回管线296可以清除电机分隔室280内的冷却流体，用于使冷却流体返回到工作空气流路221外侧的位置，如下所述。

同样在第二接线盒290处，冷却流体供应管线294延伸到电机246，而电总线258的电线284仍然嵌入其中。例如，现在参考图7，提供电机246的特写示意图，以及电总线258的一部分和冷却系统292的特写示意图。对于所示的实施例，冷却流体供应管线294与电机热交换器300、电机246或两者流体连通以冷却电机246。更具体地，对于所描绘的示例性实施例，电机246包括电机热交换器300，其热联接到电机246的定子250，并且还包括电机接线盒302，用于接收冷却流体供应管线294，其中电总线258的电线284定位在其中。电机接线盒302将电线284与冷却流体供应管线294的内部分离。电线284电联接到定子250，并且通过冷却流体供应管线294的冷却流体流298被提供到电机热交换器300。在所示的实施例中，电机热交换器300包括多个通道304，其周向围绕定子250的至少一部分(沿周向方向C延伸)。来自冷却流体供应管线294的冷却流体流298流经这些通道304以降低定子250的温度，转而降低电机246的温度。

对于所示实施例，电机热交换器300包括用于从电机接线盒302接收冷却流体流298的入口306和出口308。在所示实施例中，出口308提供冷却流体流298到电机分隔室280，由冷却系统返回管线296清除。

附加地，或可选地，在其他示例性实施例中，电机热交换器300的出口308可以直接流体地联接到冷却流体返回管线296，如在图7以虚线示出。

在这些配置中的一个或多个中，冷却流体流298可以进一步用作用于前电机轴承264和后电机轴承266(参照图4)的润滑剂和/或热交换流体。以这种方式，应当理解的是，在某些示例性实施例中，冷却流体流298可以是液体冷却流体流，诸如润滑油流。

然而，在其他示例性实施例中，冷却流体可以附加地或可选地是气态冷却流体，诸如空气。使用这种配置，空气可能不会用作任何轴承的润滑剂。然而，这可以允许冷却系统292来冷却电机246，而不需要为电机246提供的额外的用于引导冷却流体流的结构或保护。例如，在这种配置中，来自冷却流体供应管线294的冷却流体流298可以简单地被引导到电机246的一个或多个方面以冷却电机246。

仍参照图4，在所示实施例中，冷却系统292是闭环冷却系统292。例如，在所示实施例中，冷却流体供应管线294和冷却流体返回管线296串联流动连通。例如，在典型操作期间，冷却流体流298通过冷却流体供应管线294提供到第一接线盒288。在第一接线盒288内，如上所述，冷却流体供应管线294被引导到嵌入冷却流体返回管线296内延伸穿过工作空气流路221的导管。相对冷的冷却流体流298然后在第二接线盒290处被分离成延伸到电机246的冷却流体供应管线294的一部分。相对冷的冷却流体流298然后用于去除来自电机246的热量，降低电机246的温度。在接收来自电机246的热量之后，相对暖的冷却流体被提供给冷却流体返回管线296并到达第二接线盒290。在第二接线盒290处，相对暖的冷却流体被提供到冷却流体返回管线296的一部分，其围绕冷却流体返回管线296的一部分并且延伸穿过工作空气流路221(使冷却流体供应管线294内的相对冷的冷却流体流298避开工作空气流路221的高温)到第一接线盒288。在第一接线盒288处，相对暖的冷却流体被分离出来到分离的冷却流体返回管线296。对于所示的实施例，冷却系统292的冷却部分310配置为从冷却流体返回管线296接收相对暖的冷却流体的冷却，将相对暖的冷却流体冷却以返回至相对冷的冷却流体，并且将相对冷的冷却流体提供给冷却流体供应管线294。闭环流然后可以重复。

在某些示例性实施例中，冷却系统292还包括冷却部分310。冷却系统292的冷却部分310可以是例如用于降低冷却流体温度的热交换器。例如，热交换器可以是配置为利用涡轮机的整流罩206上的空气流的表面冷却器、空气-油冷却器热交换器、油-油冷却器热交换器、集成热总线的热交换器等。

然而，应当理解的是，与其他示例性实施例相比，冷却系统292可以具有任何其他合适的配置。例如，现参考图8，提供了根据本公开的另一个示例性实施例的具有电气系统和冷却系统292的燃气涡轮发动机200的示意图。图8所描绘的示例性燃气涡轮发动机200、电气系统以及冷却系统292可以以与上述参照图4到图7描述的示例性燃气涡轮发动机200、电气系统以及冷却系统292类似的方式配置。

例如，所描绘的示例性燃气涡轮发动机200包括电气系统，该电气系统具有嵌入燃气涡轮发动机200的涡轮区段内的电机246和电总线，该电总线电联接到电机246并具有在涡轮区段内或涡轮区段下游延伸穿过燃气涡轮发动机200的工作空气流路211的电线284。此外，示例性燃气涡轮发动机200包括在冷却流体返回管线296中的冷却流体供应管线294，其中延伸到空气流路的电机246的一部分基本上嵌入冷却流体供应管线294内并且延伸到工作空气流路221的冷却流体供应管线294的一部分基本上嵌入冷却流体返回管线296内。

进一步，对于所示实施例，示例性冷却系统292进一步包括冷却部分310，冷却部分310包括热交换器312。在某些示例性实施例中，如在图8中示意性地描绘，热交换器312可以是使用涡轮机的整流罩206上的气流的空气冷却热交换器。

然而，对于所示的实施例，冷却系统292进一步包括位于延伸穿过工作空气流路221的冷却流体返回管线296的该部分下游并且位于冷却部分310的上游，或者更确切地说，位于热交换器312的上游的膨胀设备。对于所示的实施例，膨胀设备是涡轮314，并且燃气涡轮发动机200进一步包括由涡轮314驱动的辅助电机316。以这种方式，冷却系统292可以从例如电机246捕捉热量，并利用这种热量产生更多的电力。来自涡轮314的膨胀的冷却流体可以被提供到热交换器312，在其中温度可以被进一步降低。以这种方式，冷却系统292可大体根据兰金循环操作，其中工作空气流路221内侧的热部件操作以将热量和功提供到循环中。涡轮314和热交换器312可操作以降低工作流体的温度。

通过这样的配置，应当理解的是冷却流体可以是单相冷却流体，诸如液体(例如，润滑油)、超临界流体(例如，超临界CO2)等。附加地或可选地，冷却流体可以是被配置为基于冷却系统292的循环在气相和液相之间改变的相变流体。在这些配置中的一个或多个中，冷却系统292可以附加地包括压缩机，可以不包括辅助电机316等。

进一步，仍在其他示例性实施例中，可以为燃气涡轮发动机200、电气系统和/或冷却系统292提供任何其他合适的配置。例如，现在参考图9，提供了根据本公开的另一个示例性实施例的燃气涡轮发动机200、电气系统以及冷却系统292。图9的示例性实施例可以以与上述参照图3到图8描述的示例性实施例中的一个或多个相似的方式配置。

从图9中描绘的实施例将进一步理解的是，燃气涡轮发动机200进一步包括润滑油系统318，用于向例如后涡轮贮槽270内的后发动机轴承262提供润滑油流。在所示的实施例中，冷却系统292与润滑油系统318集成在一起，使得通过冷却系统292的冷却流体流298具有用作电机246的冷却流体和用作润滑油系统318的润滑油/冷却油的双重功能。尤其是，对于所示的实施例，冷却系统292包括冷却系统热交换器312并且润滑油系统318包括润滑油箱320。对于所示的实施例，冷却系统热交换器312热联接到润滑油箱320。以这种方式，冷却系统热交换器312可以操作以降低润滑油箱320的温度和/或润滑油箱320内的润滑油(其用作冷却系统292的冷却流体)的温度。

仍然参考图9，对于所示的实施例，冷却流体供应管线294被配置为向电机246和一个或多个轴承和/或贮槽提供冷却流体流298并且冷却流体返回管线296被配置为使冷却流体流298从电机246和从一个或多个轴承和/或贮槽返回(例如，作为润滑油清除管线操作)。更具体地，对于所示的实施例，冷却流体供应管线294被配置为向电机246和后涡轮贮槽270提供冷却流体流298，并且冷却流体返回管线296被配置为清除来自电机和来自后涡轮贮槽270的冷却流体298。

更具体地，对于图9的实施例，冷却系统292进一步包括第三接线盒，该第三接线盒在所示的实施例中被配置为中间接线盒322，其沿径向方向R位于工作空气流路221内侧并且在第一接线盒288和第二接线盒290之间。冷却系统292进一步包括冷却流体供应管线294的第一供应支路324和冷却流体返回管线296的第一返回支路326，它们中的每一个流体联接到中间接线盒322。在中间接线盒322处，冷却流体供应管线294的第一供应支路324接收来自冷却流体供应管线294的相对冷的冷却流体流。冷却流体供应管线294的第一供应支路324进一步与后涡轮贮槽270流体连通，用于向后涡轮贮槽270提供相对冷的冷却流体。类似地，在中间接线盒322处，冷却流体返回管线296的第一返回支路326流体联接到流回润滑油箱的冷却流体返回管线296。冷却流体返回管线296的第一返回支路326进一步流体地联接到后涡轮贮槽270，用于从后涡轮贮槽270清除相对热的冷却流体，并且经由冷却流体返回管线296将相对热的冷却流体返回到润滑油箱320。

然而，应当理解的是，与其他示例性实施例相比，冷却系统292和电总线258可以具有任何其他合适的配置。例如，现在参考图10，提供了根据本公开的另一个示例性实施例的具有电气系统和冷却系统292的燃气涡轮发动机200的示意图。图10中描绘的示例性燃气涡轮发动机200、电气系统以及冷却系统292可以以与上述参照图4到图9描述的示例性燃气涡轮发动机200、电气系统以及冷却系统292中的一个或多个类似的方式配置。

然而，对于图10的示例性实施例，电力系统的电总线258包括第一电线284-1和第二电线284-2，第一电线284-1和第二电线284-2延伸穿过涡轮机流路221到电机246。第一电线284-1和第二电线284-2可以是正极和负极电线，或任何其他合适的电线配置。

此外，对于图10中描绘的示例性实施例，冷却系统292包括冷却流体供应管线294和冷却流体返回管线296。然而，对于所示的实施例，冷却流体供应管线294的延伸穿过涡轮机流路221的部分没有嵌入冷却流体返回管线296内。相反，对于所描绘的实施例，冷却流体供应管线294延伸穿过第一支柱260-1内的涡轮机流路221并且冷却流体返回管线296延伸穿过第二支柱260-2内的涡轮机流路221。此外，延伸穿过涡轮机流路221的第一电线284-1的一部分嵌入冷却流体供应管线294内，并且类似地，延伸穿过涡轮机流路221的第二电线284-2的一部分嵌入冷却流体返回管线296内。以这种方式，第一电线284-1和第二电线284-2均避开燃气涡轮发动机200的涡轮区段内或下游的涡轮机流路221内的相对高的温度。进一步，通过这种配置，冷却流体供应管线294和冷却流体返回管线296以及电线284-1、284-2的组合体可以延伸穿过较小的横截面空间(例如，通过较小的支柱260)，从而允许较小的支柱，对通过涡轮机流路221的气流具有较小的干扰(例如，阻力)。

应当理解的是，虽然图10的实施例示出了单个冷却流体供应管线294和单个冷却流体返回管线296，但是冷却系统可以包括这些管线中的多个，沿任何合适数量的支柱260与其他轮叶间隔开。

该书面描述使用示例来公开本发明的方面，包括最佳模式，并且还使得本领域技术人员能够实践本发明的方面，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可专利的范围由权利要求书限定，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书的文字语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的文字语言没有实质性差异的等效结构元件，则这些其他示例旨在在权利要求书的范围内。

进一步的方面和优点可以从以下条项中的本公开的一个或多个配置中得出：

一种燃气涡轮发动机，限定径向方向和轴向方向，燃气涡轮发动机包括：压缩机区段和涡轮区段，压缩机区段和涡轮区段以串联流动顺序布置，压缩机区段和涡轮区段一起限定工作空气流路；旋转部件，旋转部件能够与压缩机区段的至少一部分和涡轮区段的至少一部分一起旋转；电气系统，电气系统包括电机和电总线，电机沿径向方向至少部分地在工作空气流路内侧联接到旋转部件，电总线电联接到电机，电总线包括在涡轮区段内或下游延伸穿过工作空气流路的电线；以及冷却系统，冷却系统包括冷却流体供应管线和冷却流体返回管线，其中延伸穿过工作空气流路的电线的一部分基本上嵌入冷却流体供应管线内，并且其中延伸穿过工作空气流路的冷却流体供应管线的一部分基本上嵌入冷却流体返回管线内。

根据这些条项中的一个或多个条项的燃气涡轮发动机，其中，延伸穿过工作空气流路的电线的一部分全部嵌入冷却流体供应管线内。

根据这些条项中的一个或多个条项的燃气涡轮发动机，其中，延伸穿过工作空气流路的冷却流体供应管线的一部分全部嵌入冷却流体返回管线内。

根据这些条项中的一个或多个条项的燃气涡轮发动机，其中，冷却流体供应管线与电机热交换器、电机或两者流体连通，用于冷却电机。

根据这些条项中的一个或多个条项的燃气涡轮发动机，其中，冷却系统是闭环冷却系统。

根据这些条项中的一个或多个条项的燃气涡轮发动机，其中，冷却流体供应管线和冷却流体返回管线串联流动连通。

根据这些条项中的一个或多个条项的燃气涡轮发动机，其中，冷却系统进一步包括位于延伸穿过工作空气流路的冷却流体返回管线的一部分的下游的膨胀设备和位于膨胀设备的下游的冷却部分。

根据这些条项中的一个或多个条项的燃气涡轮发动机，其中，膨胀设备是涡轮，并且其中燃气涡轮发动机进一步包括由涡轮驱动的辅助电机。

根据这些条项中的一个或多个条项的燃气涡轮发动机，其中，冷却部分包括用于从通过冷却系统的冷却流体流接收热量的热交换器。

根据这些条项中的一个或多个条项的燃气涡轮发动机，其中，冷却系统与燃气涡轮发动机的润滑油系统集成在一起，并且其中冷却流体供应管线被配置成向电机和位于工作空气流路内侧的贮槽提供冷却流体流。

根据这些条项中的一个或多个条项的燃气涡轮发动机，其中，冷却流体返回管线是润滑油扫油管线。

根据这些条项中的一个或多个条项的燃气涡轮发动机，其中，润滑油系统进一步包括润滑油箱，并且其中冷却系统包括用于冷却与润滑油箱热联接的润滑油的热交换器。

根据这些条项中的一个或多个条项的燃气涡轮发动机，其中，冷却系统利用气态冷却流体或液态冷却流体。

根据这些条项中的一个或多个条项的燃气涡轮发动机，其中，冷却系统利用相变冷却流体。

一种燃气涡轮发动机，限定径向方向和轴向方向，燃气涡轮发动机包括：压缩机区段和涡轮区段，压缩机区段和涡轮区段以串联流动顺序布置，压缩机区段和涡轮区段一起限定工作空气流路；旋转部件，旋转部件能够与压缩机区段的至少一部分和涡轮区段的至少一部分一起旋转；电气系统，电气系统包括电机和电总线，电机沿径向方向至少部分地在工作空气流路内侧联接到旋转部件，电总线电联接到电机，电总线包括在涡轮区段内或下游延伸穿过工作空气流路的电线；以及冷却系统，冷却系统包括冷却流体管线，其中延伸穿过工作空气流路的电线的一部分基本上嵌入冷却流体管线内，并且其中冷却流体管线从沿径向方向工作空气流路外侧的位置延伸到沿径向方向工作空气流路内侧的位置，并且其中冷却流体管线与包围电机的腔体流体连通。

根据这些条项中的一个或多个条项的燃气涡轮发动机，其中，冷却流体管线是冷却流体供应管线，冷却流体供应管线被配置成向包围电机的腔体提供冷却流体流。

根据这些条项中的一个或多个条项的燃气涡轮发动机，其中，电线是第一电线，其中电总线进一步包括在涡轮区段内或下游延伸穿过工作空气流路的第二电线，其中冷却系统进一步包括冷却流体返回管线，并且其中第二电线基本上嵌入冷却流体返回管线内。

根据这些条项中的一个或多个条项的燃气涡轮发动机，其中，燃气涡轮发动机包括第一翼型件和第二翼型件，第一翼型件和第二翼型件在涡轮区段内或下游延伸穿过工作气体流路并且沿燃气涡轮发动机的周向方向间隔开，并且其中冷却流体供应管线延伸穿过第一翼型件并且冷却流体返回管线延伸穿过第二翼型件。

一种用于燃气涡轮发动机的附件系统，该燃气涡轮发动机限定径向方向并且包括以串联流动顺序布置的压缩机区段和涡轮区段以及能够与压缩机区段的至少一部分和涡轮区段的至少一部分一起旋转的旋转部件，压缩机区段和涡轮区段一起限定工作空气流路，附件系统包括：电气系统，电气系统包括电机和电总线，电机被配置为沿径向方向至少部分地在工作空气流路内侧联接到旋转部件，电总线电联接到电机并且包括配置为在涡轮区段内或下游延伸穿过工作空气流路的电线；以及冷却系统，冷却系统包括冷却流体供应管线和冷却流体返回管线，其中配置为延伸穿过工作空气流路的电线的一部分基本上嵌入冷却流体供应管线内，并且其中配置为延伸穿过工作空气流路的冷却流体供应管线的一部分基本上嵌入冷却流体返回管线内。

根据这些条项中的一个或多个条项的附件系统，其中，冷却流体供应管线与电机热交换器、电机或两者流体连通，用于冷却电机。