包括感應電力系統的無線遙測系統的製作方法

2023-10-31 01:47:52 2

包括感應電力系統的無線遙測系統的製作方法
【專利摘要】一種用於燃氣輪機發動機(10)的遙測系統，包括：與諸如渦輪葉片的旋轉部件連接的傳感器(428)；以及遙測發射器電路(418)，固定到渦輪葉片，並與所述傳感器(428)電連通，用於將電子數據信號從所述傳感器(428)發送到所述遙測發射器電路(418)。感應電力系統設置成為遙測發射器電路(418)供電，並包括多個初級感應線圈組件(400)，每個初級感應線圈組件包括形成在相應陶瓷基層(404)上的初級平面繞組(410)，陶瓷基層首尾相連地安裝在定子(180)的靜態密封部段(323)上。感應電力系統還包括次級感應線圈組件(402)，其包括形成在陶瓷基層(404)上的次級平面繞組(412)，陶瓷基層安裝到渦輪葉片根部(132)的端面。
【專利說明】包括感應電力系統的無線遙測系統

【技術領域】
[0001] 本發明總體上涉及監視操作環境，尤其涉及能夠無線發射電子數據的配備部件 (instrumented components)和遙測系統，所述電子數據指示在諸如燃氣潤輪發動機的操 作環境中的個體部件的狀況。

【背景技術】
[0002] 本發明的實施例提供高溫無線遙測系統，其被配置成對操作溫度約為45CTC或更 高的操作環境內的旋轉或固定部件進行操作，如在燃氣潤輪發動機的特定區段內。
[0003] 用於燃氣潤輪發動機的示例性高溫遙測系統可包括沉積在諸如潤輪葉片的部件 上的至少一個傳感器。遙測發射器電路可附著在潤輪葉片上，且連接材料可附接或沉積在 潤輪葉片上，用於從傳感器向遙測發射器電路發送電子數據信號，電子數據信號指示潤輪 葉片的狀況。感應電力系統被提供用於向遙測發射器電路供電，遙測發射器電路具有附著 在諸如潤輪葉片的部件上的旋轉數據天線；W及附著在與潤輪葉片相鄰的靜態密封部段上 的固定數據天線。
[0004] 在遙測系統的實施例中，共振能源系統與旋轉數據天線和固定數據天線結合使 用。更具體地，初級線圈，或電力/能量發射裝置位於潤輪或壓縮機內與次級線圈或電力/ 能量接收裝置相鄰的固定位置，次級線圈或電力/能量接收裝置附著在旋轉部件上。初級 線圈發射振蕩實時信號，次級線圈W與振蕩實時信號的發射頻率基本相同的頻率共振。次 級線圈和旋轉數據天線被製作在與遙測發射器電路被製作在的基層相同的基層上。或者， 次級線圈和/或旋轉數據天線之一或兩者都可布置在潤輪或壓縮機輪葉的翼面部分。在實 施例中，初級線圈可W被安裝到壓縮機或潤輪的殼體上，與輪葉的頂端相鄰且間隔開。
[0005] 與諸如壓縮機或潤輪葉片的旋轉部件連接的傳感器電連接到遙測發射器電路，遙 測發射器電路處理和發送指示旋轉部件狀況的電子數據信號到旋轉數據天線。然後旋轉數 據天線將電子數據信號發射到固定天線，然後固定天線發射信號到接收器和/或處理器。
[0006] 在另一實施例中，固定遙測發射機器電路布置在壓縮機或潤輪內，且與上文提及 的安裝在輪葉上的旋轉遙測發射器電路結合使用。與固定部件連接的一個或多個傳感器發 射指示固定部件的電子數據信號到固定發射器電路，固定發射器電路接著處理和發送電子 數據信號到固定數據天線。因此，固定數據天線被配置為發射指示固定部件和旋轉部件的 操作狀況的電子數據信號到接收器W進行處理。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1是示例性燃氣潤輪的橫截面圖。
[0008] 圖2是示例性燃氣潤輪葉片的透視圖。
[0009] 圖3是圖2的葉片的側視圖。
[0010] 圖4是沉積於基層上的示例性熱通量傳感器。
[0011] 圖5是示例性潤輪葉片、傳感器和無線遙測裝置的透視圖。
[0012] 圖6是示例性無線遙測裝置的示意圖。
[0013] 圖7是示例性壓縮機輪葉的局部透視圖。
[0014] 圖8是圖7的示例性壓縮機輪葉的局部側視圖。
[0015] 圖9是圖5的示例性壓縮機輪葉的局部橫截面圖。
[0016] 圖10是圖9的示例性潤輪葉片的透視圖，安裝到潤輪葉片上的遙測發射器外殼和 示例性旋轉天線組件的分解圖。
[0017] 圖11是圖10的遙測發射器外殼的示例性實施例的分解圖。
[0018] 圖12示出示例性旋轉天線組件的部件。
[0019] 圖13是潤輪靜態密封件的局部透視圖，該潤輪靜態密封件具有安裝到其上的固 定天線組件的示例性實施例。
[0020] 圖14是圖12的潤輪靜態密封件和潤輪葉片組件的局部橫截面圖，潤輪葉片組件 具有安裝於其上的示例性旋轉電力和天線組件。
[0021] 圖15是示例性遙測發射器電路的方塊圖。
[0022] 圖16是示例性感應電力驅動器電路的示意圖。
[0023] 圖17是整體葉盤的局部透視圖，該整體葉盤上具有包括傳感器和遙測裝置在內 的無線遙測部件。
[0024] 圖18是連接到傳感器的遙測裝置的示意圖。
[0025] 圖19是共振能量傳遞系統的電路的示意圖。
[0026] 圖20是旋轉數據天線的示意描繪。
[0027] 圖21是整體葉盤的轉子上的遙測裝置的部分示意圖，包括整體葉盤上的旋轉數 據天線和定子上的固定天線。
[0028] 圖22示出容納在RF可透蓋內的發射器裝置。
[0029] 圖23是無線遙測系統的實施例中，其中，能量接收線圈位於整體葉盤的輪葉上。
[0030] 圖24是無線遙測系統的實施例中，其中，能量接收線圈和旋轉數據天線位於整體 葉盤的輪葉上。
[0031] 圖25是無線遙測系統的實施例中，其中，固定遙測電路和固定天線用於發射關於 固定部件和旋轉部件的數據。
[0032] 圖26是安裝到定子的靜態密封部段的初級感應組件的透視圖。
[0033] 圖27是位於陶瓷基層上的平面繞組和磁芯的示意性透視圖。
[0034] 圖28是位於陶瓷基層上的不具有磁芯的平面繞組的示意性透視圖。
[00巧]圖29是其上形成有多個陶瓷介電層和平面繞組的電路板的示意性截面圖。
[0036] 圖30A是圖29的電路板的頂部或第一導電層的正視圖。
[0037] 圖30B是圖29的電路板的第二導電層的正視圖。
[0038] 圖30C是圖29的電路板的第H導電層的正視圖。
[0039] 圖30D是圖29的電路板的底部或第四導電層的正視圖。
[0040] 圖31是包含初級和次級感應電力組件的無線遙測系統的實施例，初級和次級感 應電力組件包括形成在陶瓷板上的平面繞組。

【具體實施方式】
[0041] 圖1示出示例性燃氣輪機10,如用於發電的燃氣潤輪。本發明的實施例可用於燃 氣潤輪10或多種其它操作環境和用於各種目的。燃氣潤輪10包括壓縮機12,至少一個燃 燒器14 (斷開）和潤輪16。壓縮機12、燃燒器14和潤輪16有時被統稱為燃氣發動機或燃 氣潤輪發動機10。潤輪16包括多個旋轉輪葉18,旋轉輪葉18固定到可旋轉的中也軸20 上。多個固定葉片22位於輪葉18之間，葉片22的尺寸和配置適於在輪葉18上引導空氣。 輪葉18和葉片22通常由媒基合金製成，且可被塗覆熱屏障塗層（"TBC")26,如紀穩定氧 化鉛。同樣的，壓縮機12包括定位在相應葉片23之間的多個旋轉輪葉19。
[0042] 在使用中，空氣通過壓縮機12吸入，在壓縮機12中空氣被壓縮且被向燃燒器14 驅動。燃燒器14混合空氣與燃料並點燃它，從而形成工作氣體。該工作氣體溫度通常高於 約130(TC。該氣體通過潤輪16膨脹，由葉片22引導穿過輪葉18。當氣體經過潤輪16,其 旋轉輪葉18和軸20,從而通過軸20傳輸可用機械功。燃氣潤輪10還可包括冷卻系統（未 顯示），其尺寸和配置適於向輪葉18和葉片22提供冷卻劑，例如水蒸汽或壓縮空氣。
[0043] 潤輪葉片18和葉片22操作所在的環境特別惡劣，遭受高操作溫度和腐蝕性大氣， 其可能導致輪葉18和葉片22嚴重磨損。如果TBC 26將碎裂或者磨損，該尤其有可能。本 發明的實施例是有益的，因為部件可發射指示燃氣潤輪10的操作期間的部件狀況的實時 或接近實時的數據。
[0044] 美國專利No. 6, 576, 861，公開了可用於沉積傳感元件和連接器的實施例的方法和 設備，連接器用於連接傳感元件與發射器或者另外發送數據信號，該專利的公開內容通過 引用被特別地結合於此。在該方面，其中公開的方法和設備可用於圖案化在約100微米和 500微米之間的細微傳感器和/或連接器特徵而無需使用掩模。通過使用導電材料、電阻材 料、介電材料、絕緣材料和其它專用材料來沉積特徵，可形成多層電路和傳感元件。能夠使 用可替換的方法來沉積多層電路、傳感元件和連接器，例如可使用熱噴塗，汽相沉積，雷射 燒結和固化低溫噴塗的材料的沉積物，W及其它合適技術。
[0045] 圖2示出自壓縮機12移除的一對相鄰葉片23,其中一個葉片23具有安裝或連接 到其上的傳感器50,用於檢測葉片狀況。引線或連接器52可沉積為用於從傳感器50向發 射器54發送數據信號的工具，發射器54被配置成用於向收發器56無線發射數據信號。連 接器52可為一個或多個電引線，用於從傳感器50向發射器54傳導信號。可選實施例允許 各種類型的連接器52用作從傳感器50向發射器54發送數據信號的工具，該取決於具體應 用。
[0046] 發射器54可為多通道且根據它們在燃氣潤輪10殼體內的位置可具有各種規格。 發射器54可被配置成在壓縮機12的初始階段中起作用，經受約8(TC至12CTC之間的操作 溫度。發射器54可被配置成在壓縮機12的後期階段和/或潤輪16的階段內起作用，經受 大於約12CTC和高達約30(TC的操作溫度。發射器54可使用絕緣體上娃（SOI)技術和能在 溫度大於約12CTC的區域中操作的其它材料製成。
[0047] 圖3示出壓縮機葉片23的示意平面圖，其具有與它連接的傳感器50和連接傳感 器50與發射器54的連接器52。可提供電源51，如用於向發射器54供電的尺寸合適的電 池。發射器54可經由連接器52從傳感器50接收信號，信號隨後被無線發射至收發器56。 收發器56可安裝於輪毅58上或壓縮機12外部的表面上，例如圖1所示的示例性位置。收 發器56可安裝於各種位置，只要其足夠鄰近發射器54 W從發射器54接收諸如射頻（RF) 信號的無線數據發射即可。
[0048] 可通過在葉片23的表面上直接製作或沉積傳感器50和連接器52而使一個或多 個傳感器50與一個或多個壓縮機葉片23連接。連接器52可從傳感器50延伸到終端位置， 如葉片23的外圍邊緣，使得連接器52的遠端53暴露W連接到發射器54。傳感器50和連 接器52可定位於葉片23上W最小化對葉片23的氣動力的任何不利影響。實施例允許連 接器52的遠端53可在終端位置（其可鄰近部件的外圍邊緣）或其它合適位置暴露。該允 許現場技術員快速且容易地將連接器52連接到發射器54,無論其位置在何處。
[0049] 圖4示出示例性傳感器61，其可沉積於諸如TBC 60的屏障塗層內，TBC 60可為紀 穩定氧化鉛。TBC 60可沉積於結合塗層化ond coat)62上，結合塗層62可沉積於基層64 上。基層64可為各種成分，例如適用於潤輪16的諸如潤輪葉片18的超合金。傳感器61 可形成用於各種目的，且可包括使用常規K、N、S和R型熱電偶材料沉積的熱電偶66或它們 相應構成要素的任何組合，只要對於燃氣潤輪10內的特定應用，該組合產生可接受的熱電 電壓即可。
[0050] K型熱電偶材料Ni化或NiAl可用於具有高達約80(TC的操作環境的壓縮機12的 區段中。例如，Ni化(20)可用於在壓縮機12中沉積應變計。N型熱電偶材料，如Ni化Si和 NiSi的合金，例如可用於在具有約80(TC與115(TC之間的操作環境的潤輪16的區段中沉積 傳感器。
[0051] S型、B型和R型熱電偶材料可用於在具有約115(TC至135CTC之間操作環境的潤 輪16的區段中沉積傳感器。例如，Pt-化、Pt-化（10)和Pt-化（1扣可沉積在潤輪16內形 成傳感器50,只要對於燃氣潤輪10內的特定應用，該材料產生可接受的熱電電壓即可。壓 縮機12的較深區段和整個潤輪16上的高溫應用的傳感材料，可使用Ni合金，例如Ni化、 Ni化Si、NiSi和其它抗氧化Ni基合金，如MCrAlX，其中M可為化、Ni或Co,且X可為Y、化、 Si、Hf、Ti和其組合。該些合金可用作沉積為各種傳感配置的傳感材料W形成傳感器，如熱 通量傳感器、應變傳感器和磨損傳感器。
[0052] 在燃氣潤輪10內的部件，如輪葉18、19和/或葉片22、23可具有專用傳感器50， 傳感器50被沉積W順應部件表面和/或被嵌入在燃氣潤輪10所沉積的屏障或其它塗層 內。例如，圖5示出示例性潤輪葉片70,其可為來自潤輪16的第1行的輪葉，具有諸如連 接器72的耐高溫引線，其通過沉積W連接嵌入式或表面安裝式傳感器74與無線遙測裝置 76。裝置76可安裝於遙測部件暴露於相對較低溫度的位置，諸如鄰近輪葉70的根部78,在 那裡，操作溫度通常為約15CTC至25CTC和更高。
[0053] 諸如可用於發射數據的那些娃基電子半導體可具有有限的應用，該歸因於操作溫 度約束。娃和絕緣體上娃（SOI)電子晶片技術的溫度和性能性質可將它們的應用限制在低 於約20(TC的操作環境。本發明的方面允許該些電子系統被部署用於壓縮機12內的無線遙 測裝置76,其通常具有約lOCrC至15CTC的操作溫度。
[0054] 無線遙測傳感器系統的實施例可被配置成在壓縮機12的後期階段中和在潤輪16 內的較高溫度區域內操作。該些區域可具有約15(TC-25(rC和更高的操作溫度。具有能在 該些較高溫度區域中操作的溫度和電性質的材料可用於沉積傳感器50、74、連接器52、72 和製作無線遙測裝置76。
[00巧]傳感器50、74和高溫互連線或者連接器52、72可使用已知沉積工藝來沉積，如等 離子體噴塗、EB PVD、CVD、脈衝雷射沉積、微型等離子體、直寫、微型HVOF或溶液等離子體噴 塗。通常，在燃氣潤輪10的固定部件和旋轉部件上都需要動態壓力測量、動態和靜態應變 W及動態加速度測量W及部件表面溫度和熱通量測量。因此，嵌入式或表面安裝式傳感器 50、74可被配置成應變計、熱電偶、熱通量傳感器、壓力換能器、微加速度計W及其它所希望 的傳感器。
[0056] 圖6是無線遙測裝置76的代表性實施例的示意圖。裝置76可形成為電路板或集 成晶片，其包括壓印、表面安裝或另外沉積於其上的多個電子部件，如電阻器、電容器、電感 器、電晶體、換能器、調製器、振蕩器、發射器、放大器和二極體，具有或不具有一體式天線和 /或電源。無線遙測裝置76的實施例可被製作用於壓縮機12和/或潤輪16中。
[0057] 無線遙測裝置76可包括通過互連件98彼此電連接的板80、電子電路90、運算放 大器92、調製器94 W及射頻振蕩器/發射器96。圖6的實施例是示例性實施例且根據性 能規格和操作環境構想出裝置76的其它實施例。裝置76的實施例允許電源100和發射與 接收天線102製作於板80上從而形成發射器，如圖2和圖3所示的發射器54或者圖5所 示的無線遙測裝置76。
[0058] 圖7示出諸如輪葉110的示例性輪葉的局部透視圖，輪葉110具有輪葉根部112， 輪葉110可為壓縮機12內的壓縮機輪葉。一個或多個凹槽或溝槽114可形成於根部112 內，如在輪葉根部112的底部內。凹槽114可形成為各種形狀或尺寸且沿著輪葉根部112長 度位於輪葉根部112內的各種位置。一個或多個凹槽或溝槽116可形成於輪葉根部112的 一個或多個面118中。凹槽116可形成為各種形狀或尺寸且位於輪葉根部112內在面118 內的各種位置。凹槽114U16可使用各種方法形成，如通過在鑄造輪葉118之後將它們就 削出來，或者通過形成為輪葉110模具的一部分。
[0059] 圖8示出配備了無線遙測裝置76的部件的壓縮機輪葉110,無線遙測裝置76的 部件附著在輪葉根部112內。在該方面，無線遙測裝置76的可選實施例允許圖6所示的一 個或多個電部件90、92、94、96、100、102單獨地安裝於或包含於離散板80上，該些板80電 連接且附著到諸如輪葉根部112的配備部件上。例如，圖6所示的發射和接收天線102可 獨立於板80安裝且與板80電連接，板80具有形成於其上的發射器122且與天線102電連 接。
[0060] 天線120可坐落於凹槽116內，發射器122可坐落於凹槽114內。在該方面，天線 120和發射器122並非安裝/壓印或沉積於板80上。在其它實施例中，天線120可沉積於 無線遙測板80上，如圖6所示，且可使用無線遙測將數據發射至接收器，如固定安裝的收發 器56。電源100可與板80 -體形成或者獨立於板定位和安裝為離散部件。
[0061] 圖9示出示例性輪葉130的局部視圖，其可為潤輪葉片，如潤輪葉片18之一。潤 輪葉片130包括根部132,根部132限定外模線W與潤輪16的轉子盤配合，其中，輪葉30 可被固定用於燃氣潤輪10的操作。傳感材料可沉積在輪葉130上或者在沉積於輪葉表面 的屏障塗層內W形成傳感器134。連接材料可沉積而形成連接器140,使得來自傳感器134 的數據信號可傳送至發射器138且隨後傳送至旋轉天線組件142。凹槽136可形成於輪葉 130的一部分內，使得一個或多個連接器140坐落於輪葉130的外表面下方。
[0062] 發射器138和天線組件142可與輪葉130 -體地固定，使得由根部132限定的外 模線不改變。例如，發射器138可附著到根部132的秋樹部分上方的過渡區域或平臺上，且 天線組件142可附著到根部132的面上。或者，凹槽可形成於平臺和面內，使得發射器138 和/或天線組件142全部或一部分坐落於輪葉根部172的外模線表面下方。發射器138和 天線組件142可使用環氧化物或粘合劑固定於相應凹槽內且回填材料可放置於它們之上 W保護它們阻擋高溫或顆粒。
[0063] 關於圖5,無線遙測裝置76可在外部附著到輪葉根部78或者W輪葉根部的外模線 並不顯著地改變的方式嵌入。裝置76可鄰近輪葉根部78附著W便其被包含於腔內，當輪 葉根部78插入轉子盤內時，在輪葉根部78與潤輪16的轉子盤之間形成該腔。該使得配備 了傳感器74、連接器72和裝置76的潤輪葉片70能夠W與未配備部件的潤輪葉片相同的方 式安裝於潤輪16的轉子盤的配合部段內。在該方面，配備的輪葉70可被製成具有無線提 取數據和發射該數據到接收裝置所需的所有部件，數據指示輪葉70和/或其上所沉積的屏 障塗層的各種操作參數或狀況。
[0064] 例如，一個或多個凹槽或溝槽可形成於輪葉70的基層的一部分內，如輪葉根部 78,可在一個或多個凹槽或溝槽內包含一個或多個無線遙測裝置76。可通過在輪葉根部78 所希望的區域就削來形成溝槽，利用環氧化物或者其它合適粘結劑將裝置76固定於溝槽 內。可利用合適高溫膠結物或陶瓷逐泥回填溝槽來保護裝置76。
[0065] 本發明的實施例允許從諸如潤輪發動機輪葉130的旋轉部件發射傳感器數據，潤 輪發動機輪葉130具有位於輪葉根部132上的某些電子部件，其在具有溫度在約30(TC至 50(TC之間的環境中操作。出於本發明公開的目的，術語"高溫"在無額外限制的情況下將 指最大操作溫度在約30(TC至50(TC之間的任何操作環境，如在燃氣潤輪10的部分內。
[0066] 本發明的實施例提供在配備了遙測系統的燃氣潤輪10中使用的部件，遙測系統 可包括一個或多個傳感器，連接傳感器與至少一個遙測發射器電路的引線、至少一個發射 天線、電源和至少一個接收天線。圖10示出潤輪葉片130、無線遙測發射器組件150和旋轉 天線組件142。當引線或連接器152鄰近輪葉根部132安裝時，引線或連接器152可從諸如 傳感器70、134的一個或多個傳感器延伸到遙測發射器組件150。引線152可從傳感器70、 134向遙測發射器組件150發送電子數據信號，其中信號由遙測發射器電路處理，遙測發射 器電路形成於包含在圖11所示的電子封裝件154內的電路板上。引線或連接器140可沉 積用於從遙測發射器電路向旋轉天線組件142發送電子數據信號。
[0067] 圖11示出高溫電子封裝件154,其可包含高溫電路板且形成遙測發射器組件150 的部分。電子封裝件154的主體可由諸如Kovar，化-Ni-Co合金的合金製成。根據確切成 分的不同，Kovar合金的熱膨脹係數範圍為約4.5-6.5Xl(r7C。常用於諸如潤輪葉片130 的高溫潤輪部件的Ni基合金具有在約15. 9-16. 4Xl(T6rC範圍的熱膨脹係數。電子封裝 件154可牢固地附著就位同時允許電子封裝件154與潤輪葉片130之間的相對移動。該種 相對移動可由於其不同的熱膨脹率造成，在周圍空氣溫度與鄰近輪葉根部132通常經歷的 >45(TC的操作溫度之間的很多次熱循環期間可能會隨時間發生該種相對移動。
[0068] 如圖11最佳地示出的遙測發射器組件150可包括安裝支架156和蓋子或蓋板 158,電子封裝件154位於它們之間。多個連接銷155使得包含於封裝件154,如上面製作 有無線遙測電路的封裝件內的電子電路板與各種外部裝置，如自傳感器的引線、感應線圈 組件和/或數據發射天線之間能夠連接。安裝支架156、蓋板158和將它們連接在一起的 固位螺釘159可全都由與潤輪葉片130相同的材料製成。該確保在潤輪葉片130與安裝支 架156之間無熱膨脹差異。因此，在熱瞬態期間在安裝支架156和/或潤輪葉片130中並 不生成應力。
[0069] 當電子封裝件154和安裝支架156所在的作業系統處於高溫時，電子封裝件154 的熱膨脹係數可小於安裝支架156的熱膨脹係數。因此，電子封裝件154,包括其中所含的 任何電路板，膨脹將小於安裝支架156,該可能會導致由於系統中的振動能量所引起的損 壞。為了將電子封裝件154固定於安裝支架156內W適應支架156與電子封裝件154之間 的尺寸變化差別，陶瓷纖維編織物層160可放置於電子封裝件154與安裝支架156的內表 面之間。織物160可由合適陶瓷纖維製成，包括如碳化娃、氮化娃或氧化鉛該樣的纖維。例 女口，一定量的由3M製造的Nextel?氧化鉛基織物可用於織物160。
[0070] 在電子封裝件154和陶瓷纖維編織物（woven f油ric) 160與安裝支架156和蓋 板158組裝W形成遙測發射器組件150的情況下，可利用合適的附接手段，如栓接、焊接、針 焊或通過瞬間液相結合將安裝支架156附接到潤輪葉片130上。圖10示出凹槽或平凹口 162,其通過鄰近輪葉根部132就削或另外方式形成於潤輪葉片130內用於接納組件150。
[0071] 蓋板158可形成有凸緣164,凸緣164垂直於重力的方向定向，W向蓋板添加結構 支承，該對抗旋轉潤輪葉片130 W全速操作時出現的重力荷載力。該緩解固位螺釘159承 載經由重力施加到蓋板158的荷載，且允許它們製得足夠小使得遙測發射器組件150裝配 於相對小凹槽162內而不幹擾任何相鄰部件。如果需要固位螺釘159承載由重力施加的荷 載，那麼它們所需大小將過於大而不能適配於可用空間中。
[0072] 圖10示出旋轉天線組件142可附著到根部132的端面或頸部。組件142可為電 子組件，其熱膨脹係數不同於用於潤輪熱氣體路徑部件如包括其根部132的潤輪葉片130 的Ni基合金的熱膨脹係數。可在潤輪葉片130接近音速旋轉期間保護一個或多個旋轉天 線組件142 W防止氣流。在實施例中，氣流防護材料可透過射頻（R巧的福射頻率，W便能 通過該材料發射功率和數據。
[0073] 可旋轉的天線組件142的實施例可包括圖10和圖12所示的耐用保護性射頻可透 蓋（RF transparent cover) 170,其基本上是中空固定件，在該中空固定件內包含數據天線 和感應電力部件。射頻可透蓋170在燃氣潤輪10操作期間保護其內含物防止氣流和熱氣 體進入。某些陶瓷適合於保護射頻發射設備防止元件處於高溫。但是，在旋轉潤輪葉片130 在燃氣潤輪10操作期間經歷振動、衝擊和重力荷載（G-loading)時，許多陶瓷和陶瓷基體 複合物傾向於破碎和開裂。
[0074] 本發明的
【發明者】已確定射頻可透蓋170可由射頻可透、高初性、結構陶瓷材料制 成。可使用陶瓷基體複合物W及選自被稱作增初陶瓷的材料家族的材料來製作外殼170。 諸如碳化娃、氮化娃、氧化鉛和氧化鉛的材料是可獲得的具有增強的初性的材料，增強的任 性是由慘雜添加元素和/或由具體加工辦法所產生的設計微結構而引起的。
[00巧]一種該種射頻可透、易於形成且相對廉價的材料是選自通常被稱作氧化鉛-增初 氧化鉛狂TA)的陶瓷家族的材料。選自該個氧化鉛材料家族的陶瓷材料的強度和初性顯著 高於常規純氧化鉛材料。該是由於在整個氧化鉛上均勻地結合細微氧化鉛粒子實現的應力 誘發轉化增初造成的。典型氧化鉛含量在10%與20%之間。因此，相對於常規純氧化鉛材 料，ZTA提供延長的部件壽命和增強的性能。
[0076] 當壓縮地加載陶瓷時，ZTA的設計微結構是抗斷裂的。但是，如果張緊地充分加 載，陶瓷將徹底失效，如同傳統陶瓷材料。因此，射頻可透蓋170被設計成使得在燃氣潤輪 10操作期間陶瓷材料中的張應力最小。該通過W下設計和製作來實現：（1)ZTA部件的所有 拐角、邊緣和彎曲經過機械加工W排除尖銳拐角和邊緣W便減小在該些位置的應力集中系 數，W及（2) ZTA部件在旋轉天線安裝支架174中的方位和裝配使得在操作期間施加到ZTA 箱的重力並不在附接凸緣中生成顯著彎曲應力。該通過使凸緣平行於重力荷載方向而不是 垂直於重力荷載方向定向而實現，因此ZTA凸緣壓縮地而不是彎曲地加載。
[0077] 圖12示出旋轉天線安裝支架174可與射頻可透蓋170組裝W形成旋轉天線組件 142,如圖所示附著到圖10的潤輪葉片130上。在旋轉天線安裝支架174與射頻可透蓋170 之間的界面加載最小化射頻可透蓋170中可能會出現的張應力。該種設計使得在射頻可透 蓋170中出現的張應力小於最小斷裂應力，導致結構部件的長壽命。安裝支架174可由與 潤輪葉片130相同的金屬製成，因為它們之間相同的熱膨脹係數將導致在加熱和冷卻循環 期間在附接區域中生成最小應力。
[0078] 安裝支架174可被設計成使得在燃氣潤輪10操作期間由旋轉天線組件142所經 歷的所有重力荷載在朝向支架174上端178延伸的方向中吸收，如由圖12中的箭頭G所 示。安裝支架174沒有任何部分延伸足夠遠超過包含於其中的天線而衰減射頻的發射數據 信號。射頻可透蓋170被固定就位，使得其內部應力場主要是壓縮性的且可使用穿過其凸 緣上的半圓凹坑（divot)的螺紋銷（未圖示）固位。
[0079] 安裝支架174可通過常規手段，如焊接、針焊、粘結、栓接或螺釘連接附接到潤輪 葉片根部132的面上。可通過W下步驟組裝旋轉天線組件142的實施例：將所希望的天線 放置於射頻可透蓋170的中空主體內，穿過形成於蓋170中的孔將引線171從天線送出來， 然後利用陶瓷填充材料來充填包含天線的蓋170的中空主體。包含天線的被填充的射頻可 透蓋170然後可滑動到安裝支架174內，其可事先附著到潤輪葉片根部132上。蓋170可 通過銷固定到安裝支架174,銷插入安裝支架174中的孔中和蓋170中的凹坑中。
[0080] 可利用各種手段向本發明的實施例供電，如感應射頻能量和/或通過收穫燃氣潤 輪發動機16內的熱或振動功率。在能量收穫功率模型中，可從操作的燃氣潤輪發動機16 中的可用能量來生成熱功率或振動功率。可使用熱電堆從熱能發電，或者壓電材料可從燃 氣潤輪發動機16的振動發電。該些電源形式的實例描述於美國專利No. 7, 368, 827中，該 專利的整體公開內容通過引用結合於此。
[0081] 本發明的實施例提供用於向無線高溫遙測系統的部件供電的感應電力模式。該些 系統可被配置成氣隙變壓器，其中變壓器初級感應線圈組件186是固定的，而次級感應線 圈組件195旋轉。例如，感應射頻電力配置被提供用於向包含於遙測發射器組件150內的 旋轉遙測發射器供電。圖13示出靜態密封部段180的一部分，如可用於燃氣潤輪10的潤 輪發動機16的一個靜態密封部段。多個靜態密封部段180可與多個潤輪葉片130相鄰、環 繞潤輪發動機16。靜態密封部段180可與潤輪葉片130合作用於密封通過潤輪發動機16 的熱氣體路徑內的熱氣體，如本領域技術人員所認識的那樣。
[0082] 圖13示出弓形支架182,其具有形成於其中的相應通道或凹槽，固定數據發射天 線184和固定初級感應線圈組件186可固定於通道或凹槽內。數據發射天線184可插入不 導電保持器185內用於利用支架182來固定數據發射天線184。不導電保持器185確保數 據發射天線184並不接觸支架182,支架182可由金屬製成，從而確保正確操作。不導電保 持器185可由用於射頻可透蓋170的相同ZTA增初陶瓷材料製成。在弓形支架182中採用 天線184的情況下，如圖13所示，保持器185可分段W提供柔性，該允許其安裝在彎曲支架 182中。相同的分段配置可應用於感應線圈組件186 W使其能安裝在彎曲支架182中。
[0083] 初級感應線圈組件186和數據發射天線保持器185可在附接到支架182的區域中 形成有凸角（lobe)。支架182中的材料的相關聯區域被去除相同的凸角形狀，但尺寸稍大 W容納安裝。凸角形狀限定能使感應線圈組件186和天線和保持器184、185完全保持的曲 率半徑，它們可在一端放置進入支架182並滑動就位。凸角形狀能夠維持完全保持同時確 保在感應線圈組件186和天線保持器185中並不生成張應力，感應線圈組件186和天線保 持器185都可由相對較脆的材料製成，其在張應力下遭受結構性破壞。
[0084] 凸角可定位成距感應線圈組件186和數據發射天線184的前面足夠遠W確保金屬 支架182並不幹擾功能。陶瓷膠結劑可塗覆於感應線圈組件186和天線保持器185的表面 與在支架182中它們的相應凹口之間W便提供牢固配合且適應加熱與冷卻期間的熱膨脹 差異。薄板（未圖示）可附接在支架182的每一端上確保操作期間的保持，支架182的每 一端覆蓋感應線圈組件186和數據天線184的凸角區域。
[0085] -個或多個支架182可由與靜態密封部段180相同的合金，如Inconel 625製成， 且具有弓形形狀W符合靜態密封部段180的內表面。可使用間斷的焊接188將支架182附 著到靜態密封部段180的內表面上W最小化靜態密封部段180的扭曲。感應線圈組件186 可包括至少一個固定芯190和至少一個固定初級繞組192,其中由JP Technologies銷售的 "H膠結劑"194包住固定芯190的部分。
[0086] 圖14示出具有包含於射頻可透蓋170內的旋轉次級感應線圈組件195的實施例， 其可鄰近潤輪發動機輪葉根部132安裝。旋轉感應線圈組件195可由芯200和繞組201制 成，類似於固定感應線圈組件186。旋轉數據發射天線202可被提供用於與固定數據發射天 線184通信。數據發射天線202可被裝在不導電保持器203內，不導電保持器203的配置 可類似於不導電保持器185。在可選實施例中，數據發射天線202可包含於射頻可透蓋170 中，而不使用不導電保持器203,在此情況下，其可利用能高溫填充的材料保持就位。單個或 多個固定初級感應線圈186可設置於一個或多個靜態密部段180的內表面上W形成弧，當 燃氣潤輪10操作時，該弧可由旋轉次級感應線圈組件195和天線202在四周限定。
[0087] -個或多個固定初級繞組192可由高頻高電流電源通電。可向每個固定感應線圈 組件186個別地供電或者一系列固定感應線圈組件186可電連接且由單個電源驅動。在示 例性實施例中，可存在五個相鄰的固定感應線圈組件186，每個由其自身的電源驅動。流經 每個固定初級繞組192的電流在旋轉次級感應線圈組件195中形成磁場，繼而在旋轉次級 繞組201中形成電流。來自旋轉次級繞組201的電流向包含於無線遙測發射器組件150內 的無線遙測發射器電路供電，如在本文中下文更全面地描述的。
[008引圖14示出在啟動燃氣潤輪10之前在射頻可透蓋170與固定芯190之間可存在初 始間隙"A"。在燃氣潤輪10啟動時，初始間隙"A"可為約13mm且當潤輪葉片130和靜態密 封部段180 -起更靠近時在基本荷載減至約4mm。可使用磁性芯材料來製作固定芯190和 旋轉芯200。磁性材料可用作芯材料，W將所需電力在所需間隙"A"上禪接至包含於遙測發 射器組件150內的遙測發射器電路。選定磁性材料用於聚焦由固定初級繞組192產生且由 一個或多個旋轉次級繞組201接收的磁場。該種效果增強了固定元件與旋轉元件之間的禪 接效率。
[0089] 本文所公開的感應電力系統的實施例可採用多個個體初級和次級感應線圈組件 186、195來適應燃氣潤輪10的各種幾何形狀。例如，固定感應線圈組件186和數據發射初 級天線184可需要跨越靜態密封部段180的特定距離來向系統部件感應足夠的電力且發射 所需數據。感應線圈組件186和數據發射天線184的實施例可需要約四英尺長。在此實例 中，為了易於製作，各具有約一英尺長度的四個個體功率/天線組件可被製成具有相應支 架182,且在一個或多個靜態密封部段180上彼此相鄰安裝。如果個體天線之間的端對端間 隙距離足夠小，那麼天線組件將如同其為單個四英尺長天線一樣起作用。該種天線組件可 由直的或彎曲元件形成，從而提供變化長度的組件，其為直的、彎曲的或者根據具體應用需 要另外配置。在一實施例中，多個該種天線組件可跨越潤輪16內一個或多個靜態密封部段 180的頂半部中約112度的弧。
[0090] 本發明的
【發明者】已確定特定類別的磁性芯材料滿足或超過本發明實施例的性 能要求。該類材料的一般術語為納米晶體鐵合金。該類材料的一種組分W商標名稱 NAMGLASS⑧銷售且具有W下組分：約82%的鐵，且餘量為娃、魄、測、銅、碳、媒和鋼。已 確定該種納米晶體鐵合金材料具有合乎需要的特徵，如高於50(TC的居裡溫度，很低的矯頑 力、低潤流損失、高飽和通量密度且磁導率在整個高溫操作範圍上很穩定。
[0091] 該種納米晶體鐵合金材料可環圈形式的帶繞配置或者"C"芯變壓器芯在市場 上購買到。本發明的實施例利用該種納米晶體鐵合金材料形成"I"芯形狀，其用於初級固 定芯190。選擇"I"形狀是因為該個形狀在固定安裝支架182上的通道中保持本身就位。 每個感應線圈組件186的感應芯190包括多個0. 007"厚的納米晶體鐵合金材料疊層，其建 成約十一英寸長的弧。相同納米晶體鐵合金材料可用於旋轉天線200變壓器芯。
[0092] 可通過增加驅動信號的頻率，即由圖16所示的示例性感應電力驅動器電路所產 生的高頻交流信號來增加用於禪接固定元件與旋轉元件之間的功率的磁場強度。因此，本 發明的實施例可採用高頻來驅動固定初級繞組192,如大於約200曲Z的頻率。可選實施例 可實現至少一個百萬赫茲的操作頻率，且功率驅動器被設計成在該樣的頻率操作。
[0093] 用於繞組芯190、200的線可由27%包媒銅製成，具有陶瓷絕緣層，W便減小氧化 和高溫破損。該種線的處置特徵比標準有機絕緣裸銅明顯更有挑戰性，該是由於保護性陶 瓷塗層的結果，且對於為初級元件和旋轉元件繞線的工藝開發了特殊技術。其它絲可為絕 緣銀或陽極化鉛。
[0094] 在初級感應線圈組件186和旋轉感應線圈組件195二者的配置中可使用兩類陶瓷 材料。重要的是確保繞組192、201並不短路（導電）到芯元件190、200。除了提供在線上 的陶瓷絕緣層之外，化合物，如H膠結劑，具有超細粒度的陶瓷膠結劑，可用作繞組芯190、 200上的絕緣基礎塗層。當繞組芯190、200被繞線之後，它們將被填充Cotronics 940, 一 種氧化鉛基陶瓷膠結劑。
[009引圖15示出示例性遙測發射器電路210的示意圖，該遙測發射器電路210可製作於 在圖11所示的高溫電子封裝件154內裝配的電路板上，高溫電子封裝件154被包含在圖10 所示的遙測發射器組件150內。遙測發射器電路210可被配置成與傳感器一起操作，如圖 9的傳感器134,其可為用於測量與潤輪葉片130相關聯的應變的應變計傳感器。旋轉次級 感應線圈組件195可向發射器電路210的電壓整流器提供約250曲Z AC功率。該個電路將 AC輸入變成DC輸出且向電壓調節器電路饋電。
[0096] 即使AC輸入電壓可變，發射器電路210的電壓調節器維持恆定的DC電壓輸出。需 要恆定電壓輸出來實現更好的準確度和穩定的操作頻率用於信號輸出。電壓調節器也向應 變計傳感器134和鎮流電阻器（未圖示）供應恆定電壓。應變計傳感器134和鎮流電阻器 向發射器電路210提供傳感器信號輸入。隨著安裝了應變計傳感器134的表面偏轉，應變 計改變阻力，該造成在發射器電路210輸入的電壓變化。
[0097] 來自應變計傳感器134的信號所提供的變化的電壓首先由差分放大器放大且然 後由高增益AC放大器放大。所得信號被施加至發射器電路210的電壓控制振蕩器（VC0) 部段中的變容管二極體。VC0在較高載波頻率振蕩。該個載波頻率可被設置成關於發射器 電路210在125至155MHz的頻帶。通過改變變容管上的電壓略微改變固定載波頻率。該 種頻率變化或偏差與應變計傳感器134所經歷的偏轉或應變直接相關。VC0載波輸出被饋 送到緩衝器階段且緩衝器輸出通過圖10的引線140連接到包含在旋轉天線組件142中的 發射天線。
[0098] 在接收裝置中，如圖1的收發器56或者位於高溫或燃氣潤輪10內的其它區域中 的其它裝置，載波信號被移除且偏差變成與應變成比例的放大輸出。在該種被設計用於高 溫使用的發射器電路210中所用的電晶體可由耐高溫材料製成，如寬帶隙半導體材料，包 括 SiC、A1N、GaN、AlGaN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlGaP、A1 InGaP 和 GaAsAlN 或其它耐高溫 電晶體材料可用於高達約500至60(TC。
[0099] 在電路板上製作的無線遙測發射器電路210的各種實施例可適於在處於不同操 作溫度且具有一系列傳感器類型的燃氣潤輪10內使用。可使用各種溫度敏感材料來製作 發射器電路210的元件和其可選實施例，如高達約35CTC的絕緣體上娃（SOI)集成電路；約 300-350°C 的聚倍半娃氧焼（polysilseqioxane)、PFA、聚醜亞胺、Nomex、PBZT、PB0、PBI 和 Voltex纏繞電容器；W及，約450至50(TC的化ZT、NP0、Ta2〇5、BaTi化多層陶瓷電容器。
[0100] 電阻器的各種實施例可由用於約高達35(TC的操作環境的Ta、TaN、Ti、Sn化、 Ni-&、&-Si和Pd-Ag和用於約350°C和更高的操作環境的Ru、Ru化、Ru-Ag和SisN*製成。 由 SiC、AIN、GaN、AlGaN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlGaP、A1 InGaP 和 GaAsAlN 或其它耐高溫 半導體材料製成的個體高溫電子部件，諸如離散電晶體、二極體或電容器晶粒可由用於在 不超過約35(TC溫度操作的單個SOI CMOS裝置替換。
[0101] 關於圖6中顯示的無線遙測裝置76的實施例，天線102製作在與遙測發射器電路 相同的板上，天線可W是接收和/或發射電子信號的收發器。遙測發射器電路可包括通過 互連件98相互電連接的電子電路90、多諧振蕩器電路（未顯示）、運算放大器92、射頻調製 器94和射頻振蕩器/發射器96。除了上述板80上的部件之外，裝置76可包括與電子電路 90和天線102電連通的電源110。上述電子部件90、92、94和96,包括天線102和/或電源 110, W電路板或集成晶片的形成在板或基層80上。或者，電源110可安裝遠離緊鄰輪葉或 葉片的基層，或天線102和電源都遠離基層，但是與遙測發射器電路保持電連通。
[0102] 圖6中顯示的實施例和圖17-23中顯示的實施例可採用共振能量傳遞組件，其中 省去了有繞組的磁芯，該在下文中更具體地描述。該些實施例用在航空學中使用的小型模 塊化燃氣潤輪發動機中時可能尤其有益。更具體地說，例如，該種模塊化潤輪系統結合整 體葉盤，整體葉盤包括與轉子盤302 -體形成的輪葉301，轉子盤302遠小於例如發電廠使 用的壓縮機或潤輪葉片階段。因此，整體葉盤沒有充足的表面積來支撐電力感應線圈組件 186和195,電力感應線圈組件186和195包括圖14中顯示的磁芯190和200。
[0103] 另外，該種模塊化潤輪系統所有階段如壓縮機或潤輪階段可與相鄰的階段分離和 被置換。在分離階段中，遙控系統的接線必須被斷開和再連接，再連接的接線在潤輪操作中 可能不可靠。無線遙測系統可省去拆卸與置換壓縮機或潤輪階段時那些必須手動斷開和再 連接的硬接線。
[0104] 關於無線遙測系統的部件中的整體葉盤300,顯示在圖17中，整體葉盤300包括 與轉子盤302 -體形成的多個輪葉301。如所示的，每個輪葉301包括翼面部分303,如果 是潤輪，熱膨脹氣體流過翼面部分303使得整體葉盤300旋轉。相反，壓縮機整體葉盤的旋 轉帶動熱氣經過旋轉的輪葉，隨著熱氣前往潤輪發動機的潤輪階段而壓縮熱氣。每個輪葉 301或翼面部分303具有與殼體305鄰近且間隔開的頂端304,諸如輪葉301的旋轉部件和 諸如葉片的固定部件（未顯示）定位在殼體305內。整體葉盤300可被定位在潤輪發動機 的發電潤輪（power化rbine)或壓縮機中用於操作。此外，下文描述的共振能量傳遞組件 可用於連接諸如輪葉301的旋轉部件或諸如葉片的固定部件的監視。
[0105] 嵌入式或表面安裝式傳感器306布置在輪葉301上，與輪葉301被檢測操作狀況 的區域相對。耐熱引線或連接器307通過無線遙測裝置308電連接傳感器306。裝置308 優選地安裝在遙測部件暴露於相對低溫度的位置上，如整體葉盤300的轉子309上，那裡的 操作溫度一般約15(TC到約25(TC。
[0106] 傳感器306和互連線307可用已知的澱積工藝如等離子體噴塗、EBPVD、CVD、脈衝 雷射沉積、微型等離子體、直寫、微型HV0F或溶液等離子體噴塗來沉積。通常，燃氣潤輪10 的固定部件和旋轉部件上都需要動態壓力測量、動態和靜態應變和動態加速度測量，W及 部件表面溫度和熱通量測量。因此，嵌入式或表面安裝式308可被配置成應變計、熱電偶、 熱通量傳感器、壓力換能器、微加速度計W及其它所希望的傳感器。而且，用來製造傳感器 的材料可包括那些就圖4中顯示的用於壓縮機和潤輪部件的傳感器61而列出的和描述的 熱電偶材料。
[0107] 圖17-25中顯示的無線遙測系統的實施例包括具有初級線圈310的共振能量傳遞 系統，初級線圈310安裝在壓縮機12或潤輪10內、相對組件的旋轉部件固定的位置上，組 件的旋轉部件包括無線遙測裝置308和傳感器306。舉例來說，和如圖17所示，初級線圈 310可安裝在壓縮機或潤輪的殼體313上，且連接到射頻功率源315。如圖18所示，遙測裝 置308包括例如圖15所描述的遙測電路312, W及次級線圈311形式的功率源。此外，發射 器裝置308包括與遙測發射器電路312電連通的射頻數據天線314。
[010引此處使用的術語"線圈"是指初級線圈，下文描述的次級線圈不一定指示該種部 件的物理配置。實際上，一個或兩個"線圈"都可W是探針的形式。術語"線圈"旨在包括 能量發射和能量接收裝置，能量發射和能量接收裝置包括合理配置的電部件，如電容和感 應器W產生來自初級裝置的振蕩電流和感應次級裝置中的功率，次級裝置被調頻到與振蕩 電流的頻率相同W共振。
[0109] 操作中，初級線圈310接收來自射頻功率源315的功率，產生振蕩磁場，能量被傳 遞到次級線圈311，次級線圈311為遙測發射器電路312供電。傳感器306產生指示諸如輪 葉的部件的操作狀況的電子數據信號，電子數據信號被送到遙測發射器電路312,遙測發射 器電路312將電子數據信號發送到數據天線314。電子數據信號指示諸如輪葉301的部件 的操作狀況。在實施例中，裝置308可製作成電路板或集成晶片，在電路板或集成晶片中天 線314和次級線圈311都W電路312形式沉積在基層上。
[0110] 用於能量轉移的初級線圈310和次級線圈311的示例性電路顯示在圖19中，且包 括：初級線圈310包括通過空氣也變壓器連接到電源線圈或感應器L3的發射線圈或感應器 L1。同樣，次級線圈包括通過空氣也變壓器連接到電源線圈L4的接收線圈或感應器L2。發 射線圈L1具有電阻Rc和共振電容C ;接收線圈12還包括線圈電阻Rc和共振電容C。在該 示例性電路中，電源線圈L3處的電源電阻Rs和荷載線圈L4處的荷載電阻化對共振系統 的Q沒有貢獻，從而增加了初級線圈310和次級線圈311之間的禪接，因此增加了功率發射 的距離。初級線圈310和次級線圈311的各個電阻-電感-電容巧LC)電路被調頻W便線 圈310和311 W相同的或共同的頻率共振，從而功率可W從初級線圈310發射到次級線圈 311。
[01川線圈310和311可由耐溫和抗氧化的材料如媒、媒基超耐熱不鎊鋼、Incanel?、 金、笛或其它可在約25(TC或更高溫度下操作的材料組成。此外，射頻功率激勵器可用作初 級線圈的功率源W便線圈在IMHz到約之間，優選約lOMHz的共同頻率共振。
[0112] 如上文所指出的，天線314被印刷在電路板上，需要的長度可通過下文計算出：
[011 引

【權利要求】
1. 一種用於燃氣輪機發動機的遙測系統，所述燃氣輪機發動機具有壓縮機、燃燒器和 渦輪，所述遙測系統包括： 位於渦輪葉片上的傳感器； 遙測發射器電路，固定到所述渦輪葉片； 位於所述渦輪葉片上的第一電連接件，用於將電子數據信號從所述傳感器發送到所述 遙測發射器電路，所述電子數據信號表示所述渦輪葉片的狀態； 感應電力系統，為遙測電路供電，包括： 至少一個固定初級感應線圈組件，固定到鄰近所述渦輪葉片的固定部件；以及 旋轉次級感應線圈組件，安裝到所述渦輪葉片的根部的端面； 其中，所述固定初級感應線圈組件包括安裝到所述固定部件的靜態密封部段的多個陶 瓷基層，所述多個陶瓷基層包括第一和最後一個基層，所述基層首尾相連地排列，從而形成 橫跨所述靜態密封部段的圓周的連續弧，其中，平面繞組形成在每個基層上，所述平面繞組 串聯地電連接到位於相鄰基層上的相鄰平面繞組，外部電源串聯地電連接到第一基層的平 面繞組和最後一個基層的平面繞組； 旋轉數據天線，固定到所述渦輪葉片的根部的端面； 位於所述渦輪葉片上的第二電連接件，用於將所述電子數據信號從所述遙測發射器電 路發送到所述旋轉數據天線；以及 固定數據天線，固定到所述固定部件。
2. 如權利要求1所述的遙測系統，其中，旋轉次級感應線圈包括安裝到渦輪葉片根部 的端面的至少一個陶瓷基層，平面繞組形成在所述基層上，所述平面繞組電連接到所述遙 測發射器電路。
3. 如權利要求1所述的遙測系統，其中，所述陶瓷基層由低溫共燒陶瓷構成。
4. 如權利要求1所述的遙測系統，其中，所述陶瓷基層由高溫共燒陶瓷構成。
5. 如權利要求1所述的遙測系統，其中，所述固定初級感應線圈組件包括由複合陶瓷 基構成的多個RF可透殼體，每個基層布置在相應殼體內，每個殼體固定到所述靜態密封部 段。
6. 如權利要求1所述的遙測系統，其中，所述旋轉次級感應線圈組件包括具有平面繞 組的陶瓷基層，所述平面繞組容納在由複合陶瓷基構成的RF可透殼體中，所述殼體固定到 渦輪葉片根部的端面。
7. 如權利要求1所述的遙測系統，其中，每個基層包括居中地布置在相應平面繞組內 的至少一個槽，磁芯布置在所述至少一個槽內。
8. -種用於燃氣輪機發動機的遙測系統，所述燃氣輪機發動機具有壓縮機、燃燒器和 渦輪，所述遙測系統包括： 位於燃氣輪機的部件上的傳感器，其中，所述部件在至少約450°C的溫度下操作； 遙測發射器電路，與所述傳感器電連通，其中，表示所述部件的狀態的電子數據信號從 所述傳感器發送到所述遙測發射器電路； 感應電力系統，為所述遙測發射器電路供電，包括： 至少一個初級感應線圈組件，包括第一陶瓷基層，第一平面繞組形成在所述第一陶瓷 基層上，並電連接到電源，其中，所述第一陶瓷基層與所述部件間隔開得安裝到所述渦輪， 所述繞組面向所述部件，所述陶瓷基層在高達約1500°C的溫度下提供絕緣性能；以及 次級感應線圈組件，與所述初級感應線圈組件間隔開得安裝到所述部件，包括至少一 個第二陶瓷基層，第二平面導電繞組形成在所述第二陶瓷基層上，並電連接到所述遙測發 射器電路，所述第二陶瓷基層在高達約1500°C的溫度下提供絕緣性能； 第一數據天線，固定到所述部件，並電連接到所述遙測發射器電路，用於經由所述遙測 發射器電路接收來自所述傳感器的電子數據信號； 第二數據天線，與所述第一數據天線間隔開得固定到所述渦輪，用於接收從所述第一 數據天線傳送的電子數據信號。
9. 如權利要求8所述的遙測系統，還包括沉積在所述部件上的導電材料，用於將電子 信號從所述傳感器發送到所述遙測發射器電路。
10. 如權利要求8所述的遙測系統，其中，所述至少一個初級感應線圈組件在大約0. 25 和2. 00MHz之間通電，使得所述次級感應線圈組件具有介於0. 25和2. 00MHz之間的操作頻 率，並給遙測發射器電路板供電。
11. 如權利要求8所述的遙測系統，其中，多個初級感應線圈組件安裝到所述部件的靜 態密封部段，並首尾相連地排列成橫跨所述靜態密封部段的圓周，所有平面繞組串聯連接。
12. -種感應電力線圈組件，包括： 基層，包括形成所述基層的頂表面和底表面的多個介電層； 多個導電層，每個導電層包括平面繞組，所述平面繞組包括形成在所述基層的頂表面 上的第一平面繞組，剩餘平面繞組均布置在相應介電層之間；以及 其中，每個平面繞組電連接到相鄰的連續平面繞組。
13. 如權利要求12所述的感應電力線圈組件，其中，位於所述基層的頂表面上的所述 第一平面繞組連接到電源，用於在所述第一平面繞組處輸入電流。
14. 如權利要求12所述的感應電力線圈組件，其中，平面繞組位於所述基層的底表面 上。
15. 如權利要求12所述的感應電力線圈組件，其中，介電層的數量是奇數，導電層的數 量是偶數。
16. 如權利要求12所述的感應電力線圈組件，其中，每個平面繞組具有大致螺旋構造， 具有最外端和最內端，連續的平面繞組在相應最外端或相應最內端處電連接起來。
17. 如權利要求16所述的感應電力線圈組件，其中，所述電源連接到所述第一平面繞 組的最外端，所述第一平面繞組和相鄰的平面繞組在它們的相應最內端處電連接起來。
18. 如權利要求16所述的感應電力線圈組件，其中，每個平面繞組包括位於每個螺旋 構造內的中央區域，所述平面繞組的中央區域對準，一槽形成為穿過每個中央區域，磁芯固 定在所述槽內。
【文檔編號】H04Q9/00GK104488285SQ201380038817
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2013年6月5日 優先權日:2012年6月21日
【發明者】A.J.貝弗利三世 申請人:西門子能量股份有限公司