CN115515856A - 马达磨损度量生成器 - Google Patents

Abstract

在实施例中，一种用于生成马达磨损度量的***包括配置成获得与航空器的马达相关联的信号、至少部分地基于获得的信号来确定马达磨损度量、以及至少部分地基于确定的马达磨损度量来输出关于马达磨损的信息的过程。所述***包括联接到处理器并配置成向处理器提供指令并存储确定的马达磨损度量的存储器。

Description

马达磨损度量生成器

背景技术

诸如电动垂直起降(eVTOL)多旋翼直升机的个人航空器提供了一种绕过拥挤的高速公路和城市街道的方式。安全和维护是针对这样的交通工具的重要考虑因素，特别是如果它们要在城市和/或人口密集的环境中使用。希望有新的技术和/或***使诸如eVTOL多旋翼直升机的航空器更加安全和/或提供新的维护特征来实现更安全的交通工具。

附图说明

在以下详细描述和附图中公开了本发明的各种实施例。

图1是图示用于生成马达磨损度量的过程的实施例的流程图。

图2是图示生成马达磨损度量的航空器的实施例的图。

图3是图示用于马达磨损度量生成的***的实施例的框图。

图4是图示用于基于飞行路径和/或航空器特性确定信号的过程的实施例的流程图。

图5是图示用于基于马达磨损度量确定建议的过程的实施例的流程图。

图6是图示用于基于马达磨损度量确定建议的过程的流程图。

图7图示了用于显示马达磨损度量的图形用户接口的示例。

图8图示了用于显示马达磨损度量的数字显示器的示例。

图9是图示可为其生成马达磨损度量的马达的实施例的框图。

具体实施方式

本发明可以多种方式实现，包括作为：过程；装置；***；物质的组成；计算机程序产品，其体现在计算机可读存储介质上；和/或处理器，诸如配置成执行存储在联接到处理器的存储器上和/或由该存储器提供的指令的处理器。在本说明书中，这些实施方式或者本发明可采取的任何其它形式可被称为技术。通常，在本发明的范围内，可改变所公开的过程的步骤的顺序。除非另有说明，描述为配置成执行任务的诸如处理器或存储器的部件可被实现为被临时配置成在给定时间执行任务的通用部件或者被制造成执行任务的特定部件。如本文中所用，术语“处理器”是指配置成处理诸如计算机程序指令的数据的一个或多个设备、电路和/或处理核心。

下面提供了本发明的一个或多个实施例的详细描述以及示出本发明的原理的附图。结合这样的实施例描述了本发明，但是本发明不限于任何实施例。本发明的范围仅由权利要求书限定，并且本发明涵盖许多替代、修改和等同物。为了提供对本发明的全面理解，在以下描述中阐述了许多具体细节。这些细节是出于示例的目的而提供的，并且本发明可根据权利要求书来实施，而不需要这些具体细节中的一些或全部。为了清楚起见，没有详细描述与本发明相关的技术领域中已知的技术材料，以便不会不必要地模糊本发明。

公开了用于生成马达磨损度量的技术。在本文中描述的一些示例中，交通工具是电动垂直起降(eVTOL)多旋翼直升机，其中马达(为了简单起见有时称为“旋翼”)中的每一个是独立可控的。旋翼可各自产生不同量的推力来执行各种机动。因此，旋翼以不同的速率磨损。在各种实施例中，所公开的马达磨损度量生成技术测量、估计或以其它方式表示各个旋翼的马达磨损。诸如马达的温度、旋转速度、负载的方向等的因素往往会磨损马达零件，使得随着时间的推移(随着马达的使用越来越多)，失效的概率增加。马达磨损度量与给定马达的磨损相关联和/或表示给定马达的磨损，并且因此可相应地表示该马达的失效的概率的量度和/或用其来衡量。例如，如下面将更详细地描述的，当马达在应力更大的条件下操作时(即，当马达操作满足各种(应力)参数时)，诸如在某一温度以上操作、在某一速度以上旋转等时，马达磨损度量和/或马达失效的概率可能增加得快得多。

在一个方面，由所公开的技术生成的马达磨损度量考虑了更多的指标/因素，并且因此比常规技术更准确。常规地，马达磨损使用机械方法测量，诸如计算轴承疲劳，这典型地需要将马达拆开，并且因此不能在航空器飞行时执行。常规的马达磨损测量技术典型地不考虑其它因素。所公开的技术测量马达磨损，并且可在航空器在操作中时执行，同时考虑诸如由马达承受的负载、马达自旋的时间、马达的温度等的因素。考虑这些因素中的一个或多个使度量更加准确。所公开的技术的益处对于检测和防止即将发生的马达失效可能特别明显和/或有用。例如，所公开的技术可指示马达上的磨损的程度，或者当马达失效的概率高(例如，超过阈值)时产生更换马达的建议/警报。

在另一方面，在马达以大约相同的速率磨损的假设下，典型地在相同时间(例如，基于飞行日志时间)更换常规航空器中的所有马达。这种假设并不总是正确和/或准确的。因此，所公开的马达磨损度量生成技术的另一个益处是可更高效地更换各个马达，而不是同时更换所有马达，这降低了维护交通工具的成本。

图1是图示用于生成马达磨损度量的过程的实施例的流程图。在一些应用中，为航空器或其它交通工具中的每个马达生成马达磨损度量，例如，以便技术人员知道何时更换马达和/或可生成通知或警告。

该过程从获得与马达相关联的信号(102)开始。信号涉及马达零件的方面或特性，该方面或特性可能与马达的状态或操作有关。信号可实时地获得。信号可从传感器获得和/或从模型计算/预测。

该过程至少部分地基于所获得的信号来确定马达磨损度量(104)。如本文中所用，术语马达磨损度量是指随着时间推移和/或在逐次飞行的基础上单调变化(例如增加或减少)的一些度量、测量值或参数。在各种实施例中，马达磨损度量基于单个信号确定，或者可为多个获得的信号的集合和/或乘积，以确定马达磨损度量。该过程可累积地确定马达磨损度量。在一个示例中，马达磨损度量由计数器或类似的数据结构实现，该计数器或类似的数据结构基于磨损的水平向上或向下计数，而不需要每次重新计算马达磨损度量。

在一个示例中，用来生成马达磨损度量的信号是从飞行控制器传递到给定马达并控制由该马达输出多少推力的推力信号。针对第一马达的马达磨损度量因此(至少在本示例中)将基于传递到第一马达的推力信号来生成，针对第二马达的马达磨损度量将基于传递到第二马达的推力信号来生成，以此类推。一般来说，由马达输出的推力越大，在马达上就将存在越大的磨损。在简单的示例中，如果针对给定马达的推力值大于某个阈值，则马达磨损度量将以w的速率递增或以其它方式增加，其中w是正值(例如，每秒钟，w被加到马达磨损度量上)。如果针对该马达的推力值小于阈值，那么马达磨损度量将以w/2的速率递增或以其它方式增加。当然，所使用的具体公式或等式可能不同，并且这个相对简单的公式或等式仅仅用来解释一般概念。

可使用不同于推力信号或除了推力信号之外的信号。示例信号包括RPM、扭矩、负载的方向、马达零件或区域的温度、空速、空气密度、湿度、加速度、航空器的方向、航空器的方位等。一个或多个信号的加权集合和/或乘积可用来确定马达磨损度量。例如，在各种实施例中，RPM和负载的方向的组合是马达磨损的良好指标。一般来说，较高的RPM直接指示马达磨损，并且已知负载的方向会磨损马达的轴承。

马达磨损度量可根据与期望值或阈值相比较的信号值来更新。例如，如果针对飞行条件(给定的飞行时间变量，诸如风流量、有效负载等)的电流消耗超过阈值，则马达磨损度量将以比在电流消耗未超过阈值时更高的速率递增。可使用多个阈值或函数来确定对于给定信号马达磨损度量递增的量。

该过程至少部分地基于所确定的马达磨损度量来输出关于马达磨损的信息(106)。有关马达磨损的信息可通过多种方式传达。为了给出马达磨损度量的更具体的示例，该度量可为从100%开始的递减计数，该递减计数随着马达操作而减小，使得随着马达磨损度量的减小，马达失效的概率增加。当该度量达到阈值(例如，15%)时，存在马达将失效的高于阈值的某个概率(例如，90%)。该过程可在其随时间推移变化时输出失效的概率，或者它可在失效的概率高于阈值时输出警报。在各种实施例中，该过程可确定和/或输出对于给定马达磨损度量的建议动作过程，诸如当失效的概率超过阈值时更换马达。

下图描述了使用图1的过程来确定马达磨损的水平的示例性eVTOL航空器。

图2是图示生成马达磨损度量的航空器的实施例的图。这里示出的示例性多旋翼直升机可配置成执行图1的过程。在本示例中，多旋翼直升机是具有10个旋翼(马达)的eVTOL航空器：在多旋翼直升机的左(左舷)侧和右(右舷)侧上各有5个旋翼。内旋翼201、203、205、206、208和210位于机身200附近。外旋翼202、204、207和209通过内旋翼与机身200分离。内旋翼安装到浮子220和222(例如，其从前到后延伸)。浮子使航空器能够在水上起飞和降落。在各种实施例中，用于显示马达磨损度量的用户接口设置在浮子上，如图8中所示。为了图示当旋翼开启时由旋翼占据的区域，这里将旋翼示出为圆，并且没有示出叶片的数量。在一些实施例中，旋翼具有两个叶片，并且旋翼具有～50英寸的直径。这里所示的旋翼布置有时被称为宽翼展旋翼构型。在一些实施例中，多旋翼直升机重250磅或更小。根据联邦航空法规指导方针，这样的多旋翼直升机可能符合超轻型航空器的资格。

当叶片逆着风的方向行进时，旋翼产生更多的升力，并且当叶片在风的方向上自旋时，旋翼产生更少的升力。10个旋翼中的每一个都由它自己的马达独立地提供动力和/或控制，该马达在这里没有示出(图9中示出了示例)。这种独立的可控性允许eVTOL航空器执行各种机动。在各种实施例中，旋翼处于固定的位置和角度。照此，为了机动或以其它方式驾驶航空器，马达是独立控制的(自旋方向和速率)，以产生所需的力和力矩。给定马达的自旋速率由对该马达的所需推力决定。下面描述一些示例机动。

例如，当多旋翼直升机悬停时，外部八个旋翼(201、202、204、205、206、207、209和210)大致相等地自旋，以不提供总力矩。当多旋翼直升机向右转弯时，一些旋翼(例如204、206、209和210)在顺时针方向上自旋，并且以比逆时针旋翼(例如201、202、205和207)更快的速率旋转。这保持了总的竖直力(例如，因此保持稳定的高度)，同时增加了总的偏航力矩(例如，使交通工具转弯)。当多旋翼直升机向前俯仰时，位于质心后面的后旋翼(例如204、205、206和207)比前旋翼(例如201、202、209和210)自旋得更快。这些示例机动显示，马达可能以不同的速率磨损。例如，经常向右转弯的多旋翼直升机将使旋翼204、206、209和210比其它旋翼磨损得更快，因为自旋得更快的旋翼往往比其它旋翼更早/更快地失效。用于确定马达磨损度量的技术测量在这样的航空器中的旋翼上的磨损。

这里示出的示例性多旋翼直升机的原型已经开发并飞行。根据机动和环境条件，旋翼以不同的速率磨损。例如，悬停在半空中对前旋翼的磨损或使用比其它旋翼更多，而向前飞行对后旋翼的磨损或使用比其它旋翼更多。由航空器经历的风流(例如逆风和侧风)也会影响对马达的磨损。为了使航空器保持在期望的位置(例如，使航空器与地面保持基本上平行)或遵循飞行路径，某些旋翼比其它旋翼自旋得更快。

一般来说，据观察，后旋翼往往比其它旋翼磨损得更快，因为后旋翼在向前飞行期间自旋得更快，在此期间，轴承上的扭矩由于空速而较大。在其中交通工具悬停达相对较长时间段的一些测试飞行中，发现从航空器的前部到航空器的后部存在磨损梯度。后旋翼(205和206)比前旋翼(201和210)磨损得快约8倍，而中间旋翼(203和208)比前旋翼磨损得快约4倍，并且其余旋翼以在8倍和4倍之间的速率磨损。然而，当时没有很好的方法来在不拆开马达(这很耗时，并将使有限数量的原型交通工具中的一个无法用于测试)的情况下跟踪和/或监测非常不同的磨损速率。

飞行控制器150(有时称为飞行计算机)配置成控制多旋翼直升机的操作。飞行控制器可为旋翼中的每一个执行推力分配(例如，生成推力值)。飞行控制器可设置在多旋翼直升机的机身200中。在一些实施例中，飞行控制器配置成例如通过执行图1或图4至图6中所示的过程来确定针对马达中的每一个的马达磨损度量。各个马达可具有与其它马达不同的马达磨损度量值。使用所公开的技术确定的马达磨损度量可为对一个或多个马达零件(例如，轴承、绕组、联接器等)的磨损的量度，其中一些零件在图9中示出。

一个或多个传感器260配置成测量多旋翼直升机的特性，诸如温度、马达的旋转速度等。(多个)传感器260可在马达中或在遍布多旋翼直升机的其它位置处。传感器的示例位置在该图中示出。传感器可用来测量用来确定马达磨损度量的信号。

在一个示例中，马达磨损度量根据来自(多个)传感器160的测量值的(例如，加权的)组合确定，所述测量值包括每分钟转数(RPM)、负载的方向和温度等。加载的方向可以不同的方式磨损马达，因为某些轴承更好地处理在某些方向上而不是其它方向上的负载。对于一些轴承，与悬停相关联的轴向加载比与向前飞行相关联的径向加载更多或更快地磨损轴承。类似地，RPM越高，马达磨损越快，并且马达越热，磨损得越多或越快。使用来自传感器的这些测量值，基于针对该马达的RPM、前进的方向和温度(至少在本示例中)为每个马达生成马达磨损度量。例如，当温度高(例如，高于某个温度阈值)、RPM高(例如，高于某个RPM阈值)并且加载的方向完全轴向地定向(例如，高于某个方向或角度阈值)时，马达磨损度量将以更快的速率增加(其中，至少在本示例中，更高的马达磨损度量对应于更多的马达磨损)。在一些实施例中，使用查找表，其中RPM、负载的方向和温度是查找表的输入。

在各种实施例中，飞行控制器250或外部处理器通过后处理飞行信息和/或在传感器读数不可用的情况下确定信号。飞行控制器或外部处理器可使用诸如航空器的飞行路径或其它状态的基于模型的估计来确定信号。例如，飞行控制器知道航空器正在悬停或向前飞行，并且因此可确定与悬停或向前飞行相关联的参数。在特定模式下或在执行机动时，航空器的某些旋翼预期以某个速度在某个方向上自旋。例如，这将允许分析飞行路径(例如，包括在某些时间的GPS坐标)并针对每个马达生成或更新马达磨损度量(例如，在飞行完成之后)。

知道每个旋翼的磨损或使用的程度将允许在每个旋翼变得磨坏时单独地更换旋翼，这通过减少旋翼失效而提高安全性，同时降低维护的成本。下图示出了用于生成马达磨损度量的***的示例。

图3是图示用于马达磨损度量生成的***的实施例的框图。该***可在诸如图2中所示那样的多旋翼直升机中提供。该***包括飞行控制器250、一个或多个传感器260、一个或多个马达控制器302、一个或多个马达310和用户接口304。

在该示例中，飞行控制器250输入期望的力和力矩，并生成用于马达中的一个或多个的推力值。例如，来自飞行控制器的推力值(与一个或多个马达310相关联和/或旨在用于一个或多个马达310)经由(多个)马达控制器302传递到一个或多个马达。可将不同的推力分配(即，给定输入和/或期望的力和力矩的推力值的生成)分配给不同的马达以执行期望的飞行机动。飞行控制器250配置成基于生成的推力值、飞行路径和/或其它航空器特性来确定度量。例如，飞行控制器通过为马达中的每一个生成适当的推力值来执行飞行计划或路径(例如，倾斜飞行)。这些推力值(代替传感器读数或除了传感器读数之外)可用来计算马达磨损的水平。例如，自旋更快以执行倾斜飞行机动的那些马达比其它马达磨损/使用更多。飞行控制器是执行图1和图4至图6的过程的处理器的示例。

注意，本文中描述的技术和/或***适用于自主飞行以及载人飞行(crewedflight)。换句话说，输入力和力矩可能经由手动控制器来自飞行员，或者来自自主飞行控制器。在自主飞行模式下，自主飞行控制器可将与飞行计划相关联的输入力和力矩传递到飞行控制器。

飞行控制器可以硬件(例如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA))或软件(例如，运行在嵌入式微处理器上的固件)来实现。飞行控制器可通信地联接到在线网络以接收飞行指令或以其它方式交换信息。飞行控制器可配置成执行诸如用于自主多旋翼直升机的飞行计划。

一个或多个传感器260包括诸如惯性测量单元、温度传感器、皮托管、反电动势传感器(back EMF sensor)、电流/电阻传感器、应变计等的传感器。惯性测量单元可包括测量交通工具的旋转速率的陀螺仪、测量线加速度的加速度计等。可基于陀螺仪和加速度计测量值的组合来确定诸如角速率的度量。温度传感器测量马达零件的温度。较高的温度往往会缩短零件的寿命。皮托管测量空速。反电动势传感器可用来计算RPM。电流/电阻传感器可测量在马达的绕组上的电流或电阻。当绕组变得磨坏时，电阻增加，因此它具有更高的电流消耗(例如，高于阈值)。对于飞行条件(给定的飞行时间变量，诸如风流、有效负载等)意料之外的电流消耗指示比预期电流消耗更大的马达磨损，因此如果存在意料之外的电流消耗，则马达磨损度量可能增加较大的值。加载的方向可从力矩负载值的测力计读数来确定。

任何适当的传感器都可基于特定的应用(例如，考虑到任何空间或重量限制，交通工具中已经可用的东西，等等)来使用。传感器可设置在遍布航空器的各个位置中。可将来自多个信道或来源的各种类型的传感器信息组合和/或加权在一起。传感器是可执行图1的步骤102的设备的示例。

尽管这里示出了单个飞行控制器，但所公开的技术可应用于其它***中，包括具有分布式飞行控制***的***，诸如其中存在多于一个飞行控制器的***。例如，飞行控制器的数量等于马达的数量或者飞行控制器的数量根据其它设计目标选择：大于或等于2(例如，为了冗余)的奇数(例如，因为使用投票***来确定飞行指令)。

用户接口配置成输出关于马达磨损度量的信息。用户接口可设置在驾驶舱中、浮子上、尾桁上或交通工具中的其它地方。在图7和图8中示出了用户接口的一些示例。用户接口是可执行图1的步骤106、图5的步骤508或图6的步骤608的设备的示例。

重新参考其中使用推力信号来确定马达磨损度量的示例，有时推力值不能立即获得(例如，航空器不具有测量推力信号的传感器)。推力值可以另一种方式获得，例如通过基于模型的估计或使用诸如飞行路径的已知信息的其它计算。下一图示出了用于使用飞行路径或航空器特性来确定信号的过程的示例。

图4是图示用于基于飞行路径和/或航空器特性确定信号的过程的实施例的流程图。该过程可作为诸如图1的102的另一过程的一部分来执行。该过程可在诸如图1中所示的飞行控制器的飞行控制器或诸如图2中所示的***的***上或由其实现。例如，飞行控制器250可配置成与来自传感器260的度量和/或传感器读数协同地执行该过程。该过程可实时地执行。

该过程从获得飞行路径和/或航空器特性(402)开始。例如，如果航空器目前正在倾斜飞行，这将反映在飞行路径和航空器特性中。飞行路径可从航空器的飞行员控制或包括由自主飞行规划器制定的计划的预定计划确定。航空器特性包括诸如航空器的重量的事先知道的性质或诸如有效负载重量的在飞行期间测量的飞行时间变量。利用如飞行路径、俯仰和角度的信息，飞行控制器可计算诸如特定马达在特定时间点的预期RPM的度量。

该过程至少部分地基于飞行路径和/或航空器特性来确定飞行时间变量(404)。如本文中所用，术语“飞行时间变量”是指一些度量、测量值或参数，它们可随着时间的推移和/或在逐次飞行的基础上变化，使得其值在飞行时间之前不一定是确定的。飞行时间变量的一个示例是包含有效负载的重量，它是包括有效负载的重量，诸如有效负载(仅)重量(例如，飞行员加上任何行李的重量)或被占用航空器的重量(例如，未被占用航空器、飞行员和任何行李的重量)。飞行时间变量的其它示例包括当被占用时航空器的质心(例如，这取决于飞行员和任何行李的重量和定位)、马达的俯仰和角度、环境和/或天气信息(例如，降水量、温度、风速、空气密度等)、基于旋翼、马达和机架的机械和/或电气条件的推力功效等。有效负载影响旋翼，因为旋翼以不同的速率自旋以支撑不同的有效负载，并且针对特定有效负载可预测推力。类似地，其它飞行时间变量导致马达表现不同，并且马达磨损可从这些飞行时间变量来预测。

该过程基于飞行时间变量确定与马达相关联的信号(406)。可从飞行时间变量确定在102处讨论的信号。例如，如果航空器目前正在倾斜飞行，则飞行控制器可预测某些旋翼的行为(例如，旋转速度)，因为飞行控制器指示旋翼输出一定量的推力以便倾斜飞行。在各种实施例中，然后可基于该类型的马达的已知性能从预期推力量确定测量值(例如，RPM)。在各种实施例中，飞行数据(例如，RPM)直接基于所记录的飞行路径和角度来记录，因为给定飞行路径和/或角度，航空器执行飞行路径所需的推力/RPM是已知的。

例如，可将马达磨损度量输出到用户接口或远程服务器以监测马达的健康状况或状态。马达磨损度量也可用来限制航空器的允许行为/动作。例如，出于安全原因，一些阈值数量的具有相对磨损的马达的航空器可能会被停飞并且不允许操作。下图示出了针对使用马达磨损度量确定建议的示例过程。

图5是图示用于基于马达磨损度量确定建议的过程的实施例的流程图。该过程可作为另一过程的一部分执行，诸如在图1的106之前或与图1的106一起执行。该过程可在诸如图2中所示的飞行控制器的飞行控制器或诸如图3中所示的***的***上或由其实现。

该过程从获得马达磨损度量(502)开始。马达磨损度量可为在图1的104处确定的度量。

该过程基于马达磨损度量来确定到失效的时间(504)。到失效的时间(例如，预测的剩余寿命)指示马达能够可靠地操作的剩余时间或距离有多少(例如，失效的概率低于诸如10%的预定阈值)。失效时间可用多种方式来测量，包括距离(英里、米等)或时间(分钟、天等)。例如，到失效的时间可为在航空器将达到90%的失效几率之前剩余的10多个小时的飞行时间。另一个示例是在航空器将达到90%的失效几率之前剩余的100英里的飞行时间。

备选地，到失效的时间可被认为是消耗的资源/寿命。消耗的资源/寿命指示马达已经使用了多少以及它向失效的进展。示例警报/报告是在完成100次循环后有90%的几率马达将失效。

该过程基于到失效的时间确定建议的动作(506)。该建议涉及马达磨损，诸如针对马达的当前状态提高航空器安全性的方式。建议的动作的一些示例包括更换马达、互换马达、在开启或关闭自动驾驶仪的情况下操作、是否建议航空器操作等。建议可为更换马达。马达可更换为新马达，或者可与航空器上的另一个马达互换。建议可包括互换哪些马达的具体指令。例如，如果后旋翼比前旋翼磨损得更快，则建议可为将旋翼210与旋翼205互换。确定要互换的旋翼可基于它们的马达磨损度量值以最大限度地使用旋翼，使得当所有旋翼达到其寿命终点时，它们具有大约相同的马达磨损度量值。

如由上述建议暗示的，马达磨损度量以允许控制器知道哪个马达磨损度量对应于哪个马达的方式传送到执行该过程的(例如，飞行)控制器。例如，如果经由有线连接(例如，通过图2中所示的交通工具的浮子(220和222)和/或尾桁)将马达磨损度量传送到(飞行)控制器，则控制器能够确定哪个马达磨损度量对应于哪个马达(例如，因为给定的马达磨损度量经由某个导线或信道到达)，即使在马达更换为新马达或两个马达彼此互换之后/即使马达更换为新马达或两个马达彼此互换。

该过程输出建议(508)。建议可输出到诸如远程服务器或用户接口的设备。建议可由飞行控制器考虑，以限制航空器可为特定飞行所做的事情。例如，飞行控制器基于建议自动地阻止航空器起飞，禁用航空器的一个或多个功能(诸如对马达特别费力的机动)，或者向用户接口输出信息，该信息通知飞行员仅允许某些长度/或时间的航行(例如，给定马达的当前条件，低于某个阈值被认为是安全的)。可禁用的功能的示例包括高速飞行、高速转弯、剧烈加速等。

在各种实施例中，当马达(或马达零件)已经被更换时，马达磨损度量被重置。马达磨损度量被重置的值取决于更换。例如，如果使用全新马达，那么马达磨损度量将递减计数(或递增计数)重置到开始值。如果使用翻新马达，则马达磨损度量可被重置为表示翻新马达的状态的值，该状态可能不同于全新马达的状态，以指示翻新马达在更磨损的状态下开始。该值可基于健康检查测试(例如，测量马达的翻新绕组的电阻)和/或翻新马达的状态的建模来确定。马达的各种部件可互换，诸如轴承或绕组。根据互换的马达零件，马达的开始健康/寿命可能变化，并且该值可通过初始健康检查测试来测量。

下图示出了基于马达磨损度量确定建议动作过程的另一种方式的示例。

图6是图示用于基于马达磨损度量确定建议的过程的流程图。该过程可在诸如图2中所示的飞行控制器的飞行控制器或诸如图3中所示的***的***上或由其实现。

该过程从获得马达磨损度量(602)开始。马达磨损度量可为在图1的104处确定的度量。

该过程确定马达磨损度量是否超过阈值(604)。如果马达磨损度量不超过阈值，则过程返回到602以通过获得另外的马达磨损度量来继续监测马达磨损度量。

否则，如果马达磨损度量超过阈值，则过程继续进行以确定建议动作(606)。阈值可基于用户或航空器拥有者的风险承受能力或偏好、保险或法规要求等来选择。例如，如果阈值是对应于90%的马达失效几率的计数器值100，那么如果马达磨损度量值为100或更大，则为航空器确定建议动作。建议的动作可为更换马达或马达零件或本文中公开的任何其它建议(例如，在图5的506处)。

类似地，重新参考604，到失效的时间的确定可根据用户的风险承受能力或愿望定制。风险厌恶度高的用户可将警报设定为显示相对较低的失效概率(或在较早的到失效的时间触发警报)，而风险厌恶度低的用户可将报告设定到相对较高的失效概率(或在较早的到失效的时间触发警报)。换句话说，什么被认为是“失效”可由用户、航空器拥有者、保险公司、监管机构等预先定义。参考上面的示例，如果存在90%或更大的马达失效的几率，那么这可被认为是失效(对于特定用户)，使得剩余“10多个小时”或“100英里的飞行时间”指示直到存在90%或更大几率的马达失效之前的大致时间/距离。

该过程输出建议(608)。输出建议的示例是图5的508。

图7图示了用于显示马达磨损度量的图形用户接口的示例。用户接口可呈现在诸如在航空器的驾驶舱中的仪表板(例如，在图2的多旋翼直升机的机身200中)的显示设备上。用户接口显示航空器的表示，其包括针对如由本文中公开的技术确定的马达中的每一个的马达磨损度量。简要参考图1，旋翼201具有90%的马达磨损度量值，并且这显示在图7的用户接口中。如图所示，马达中的每一个可具有不同的马达磨损度量值，因为它们以不同的速率磨损。

在本示例中，马达磨损度量开始较高(100%)并在马达的寿命内降低。不可接受的磨损水平在本示例中是低于50%的任何值。在本示例中的用户接口通过建议更换具有小于50%的马达磨损度量的那些旋翼来显示建议动作过程。在本示例中，建议更换的那些旋翼具有粗体/突出显示的值。该示例还显示了如何输出互换旋翼的建议。例如，具有85%磨损水平的旋翼和具有15%磨损水平的旋翼被突出显示，以表明建议互换它们。

当然，显示马达磨损水平和建议动作过程的其它方式也是可能的。例如，在那些应该更换的旋翼旁边出现红灯，因为度量低于可接受的水平。建议也可为非二进制的，例如，代替是/否更换，建议可为强烈推荐、推荐、不推荐或强烈不推荐。作为另一个示例，磨损水平可被分类，而不是提供精确的百分比或值。

在各种实施例中，在马达磨损度量达到某个阈值之前不显示马达磨损度量。例如，在马达磨损度量下降到低于25%之后，马达磨损度量显示在用户接口上，但在此前不显示。这可能是有吸引力的，因为它在马达磨损水平对于航空器的安全来说变得更值得关注时将用户的注意力吸引到马达磨损水平(因为马达磨损现在处于可能使航空器更加不安全的水平)，而不会在此之前淹没在用户信息中。

图8图示了用于显示马达磨损度量的数字显示器的示例。显示器(或者更一般地用户接口)设置在航空器的各个部分中，诸如在旋翼中的一些安装在其上的浮子220和尾桁上。这里示出了图2的多旋翼直升机的放大部分。用户接口包括计数器，该计数器随着马达变得磨损而增加(或减少)。在本示例中，计数器表示针对对应旋翼的马达磨损度量值51，如图所示。另一个计数器表示针对对应旋翼的马达磨损度量值45，如图所示。另一个计数器表示针对对应旋翼的马达磨损度量值25，如图所示。例如，这可允许飞行员或技术人员在对交通工具进行目视检查或检验时(例如，飞行前)审查马达磨损度量。

下一图示出了马达(旋翼)的示例，所公开的技术可应用于该马达(旋翼)，以测量马达的磨损或使用水平。

图9是图示可为其生成马达磨损度量的马达的实施例的框图。马达900包括转子910和定子920。针对上下文参考图8，转子是螺旋桨叶片从其延伸的毂。

返回图9，定子920可包括沿着定子920的圆周的导线绕组。如图所示，绕组922可沿着圆柱形外壳体的内壁向上和向下延伸。本文中描述的技术可应用于基于诸如定子920的温度、当在操作中时马达的RPM等的一个或多个马达部件的度量来确定马达磨损度量。上述传感器可设置在马达900中的各个位置处。

转子910包括圆柱形磁体阵列。磁体沿着转子的圆柱形外壳体的内壁布置。当电流通过定子时，定子的磁体产生磁场。

在该示例中，转子包括输出轴934，输出轴934适于接受定子部件，以允许转子和定子联接，如图20中所示。当马达被驱动(例如，电流通过定子920的绕组922)时，转子910相对于定子920旋转以产生扭矩。一个或多个轴承936控制转子和定子之间的运动。输出轴934允许扭矩被传递以驱动马达的负载。轴承936典型地是马达磨损和失效的主要来源。所公开的技术测量轴承和/或其它零件的磨损。

尽管为了清楚理解的目的已经在一定程度上详细描述了前述实施例，但是本发明不限于所提供的细节。存在许多实现本发明的备选方式。所公开的实施例是说明性的，而不是限制性的。

Claims (20)

1.一种***，包括：

处理器，其配置成：

获得与航空器的马达相关联的信号；

至少部分地基于所获得的信号来确定马达磨损度量；和

至少部分地基于所确定的马达磨损度量来输出关于马达磨损的信息；和

存储器，其联接到所述处理器并配置成向所述处理器提供指令并存储所确定的马达磨损度量。

2.根据权利要求1所述的***，还包括至少一个传感器，所述至少一个传感器配置成测量针对与所述马达相关联的马达零件的信号。

3.根据权利要求1所述的***，其中，与所述马达相关联的所述信号实时地从设置在所述航空器中的传感器或计算值中的至少一个获得。

4.根据权利要求1所述的***，其中，所述处理器还配置成确定与马达相关联的信号，包括通过以下方式：

获得飞行路径或航空器特性中的至少一个；

至少部分地基于所获得的飞行路径或航空器特性中的至少一个来确定飞行时间变量；和

至少部分地基于所述飞行时间变量来确定与马达相关联的信号。

5.根据权利要求1所述的***，其中，所述马达磨损度量单调地变化。

6. 根据权利要求1所述的***，其中，确定所述马达磨损度量包括：

响应于确定与马达相关联的信号的值高于阈值，以第一速率递增所述马达磨损度量；和

响应于确定与马达相关联的信号的值低于所述阈值，以第二速率递增所述马达磨损度量，其中，所述第二速率小于所述第一速率。

7.根据权利要求1所述的***，其中，所述关于马达磨损的信息包括马达失效的概率、预测的剩余寿命或消耗的资源中的至少一个。

8.根据权利要求1所述的***，其中，所述处理器还配置成确定包括马达失效的概率、预测的剩余寿命或消耗的资源中的至少一个的所述关于马达磨损的信息。

9. 根据权利要求1所述的***，其中，所述处理器还配置成确定所述关于马达磨损的信息，包括通过以下方式：

至少部分地基于所述马达磨损度量来确定到失效的时间；和

基于所确定的到失效的时间确定建议。

10. 根据权利要求1所述的***，其中，所述处理器还配置成确定所述关于马达磨损的信息，包括通过以下方式：

确定所述马达磨损度量超过阈值；和

响应于确定所述马达磨损度量超过阈值而确定建议。

11.根据权利要求10所述的***，其中，所述处理器还配置成响应于所述马达磨损度量超过所述阈值的所述确定来限制所述航空器的至少一个功能。

12.根据权利要求10所述的***，其中，所述处理器还配置成响应于所述马达磨损度量超过所述阈值的所述确定来防止所述航空器起飞。

13.根据权利要求10所述的***，其中，所述阈值至少部分地基于用户偏好。

14.根据权利要求10所述的***，其中，所述阈值至少部分地基于法规或规范。

15.根据权利要求1所述的***，其中，所述处理器还配置成响应于确定所述马达已经被更换而重置所述马达磨损度量。

16.根据权利要求1所述的***，其中，至少部分地基于所获得的信号来确定马达磨损度量包括响应于所获得的信号对于给定飞行条件是意料之外的确定来更新所述马达磨损度量的值。

17.一种方法，包括：

获得与航空器的马达相关联的信号；

至少部分地基于所获得的信号来确定马达磨损度量；和

至少部分地基于所确定的马达磨损度量输出来关于马达磨损的信息。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，确定与所述马达相关联的所述信号包括：

获得飞行路径和航空器特性；

至少部分地基于所述飞行路径和航空器特性来确定所述度量。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述马达磨损度量单调地变化。

20.一种计算机程序产品，其实施在非暂时性计算机可读存储介质中，并且包括用于以下目的的计算机指令：

获得与航空器的马达相关联的信号；

至少部分地基于所获得的信号来确定马达磨损度量；和

至少部分地基于所确定的马达磨损度量输出关于马达磨损的信息。

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