[发明专利]喷气式发动机组件和生成电力的方法

说明书

一种喷气式发动机组件包括具有至少一个转轴和发电机的喷气式发动机。发电机包括：转子和定子，其中转子可操作地耦连到至少一个转轴；以及电子换向器，其控制转子的磁场的旋转使得电动机生成电力。而且，提供了一种从具有定子和转子的发电机生成电力的方法，该方法包括控制磁场的旋转以生成电力。

技术领域

本申请涉及一种喷气式发动机组件，其包括具有至少一个转轴和发电机的喷气式发动机。

背景技术

涡轮发动机，并且特别是燃气涡轮发动机(也称为燃烧式涡轮发动机)是从经过发动机到许多个涡轮机叶片上的燃烧气体的流中提取能量的旋转式发动机。燃气涡轮发动机已经用于陆地和海上运输和发电，但是最常用于诸如飞机(包括直升机)的航空应用。在飞机中，燃气涡轮发动机用于推进航空器。

燃气涡轮发动机可以具有两个或更多个转轴(spool)，包括低压(LP)转轴和高压(HP)转轴，低压转轴提供整个推进系统的大部分推力，高压转轴通过沿向后方向引导排出气体而驱动一个或更多个压缩机，并产生附加的推力。三轴燃气涡轮发动机包括第三个、中压(IP)转轴。

燃气涡轮发动机还使用一个或更多个转轴的机械动力来给 诸如发电机、启动器/发电机、永磁交流发电机(PMA)、燃油泵、液压泵(例如航空器上除了推进之外所需的功能的设备)的许多不同的附件供能。例如，现在的航空器需要用于航空电子设备、电动机和其它电子设备的电力。与燃气涡轮发动机耦连的发电机将发动机的机械动力转换成为附件提供电力的电能。

已知使用恒速发电机和变频发电机(VFG)来从燃气涡轮发动机的压力轴提取动力。同步三相发电机的电压和频率在其直接由转轴驱动时是转轴速度的函数。由于在发动机工作期间每个转轴的速度可能是波动的，因而所生成电力的电压和频率也可能波动。这些电力波动对航空器的电力系统带来问题，这要求有恒定的电压和频率。因此，为了解决这个问题，使用了变速箱，其中变速箱将转轴机械耦连到发电机，这里变速箱被配置成不管转轴速度为何，以将输出期望的电压和频率的恒定的速度驱动发电机。例如，变速箱可以用于HP转轴，其中变速箱的速度输入与速度输出的比将转轴的机械速度降低到发电机的期望工作速度之内。典型地，恒定频率的发电机(CFG)的标准速度是四极机器在12,000 RPM下产生用于航空器系统的400赫兹的输出。

发明内容

在一个方面，喷气式发动机组件包括具有至少一个转轴和发电机的喷气式发动机。发电机进一步包括：同步电动机，其包括转子和定子，其中转子可操作耦连到至少一个转轴，使得转子的速度随着转轴的速度而变化；以及电子换向器，其相对于转子的旋转控制转子的磁场的旋转，使得同步电动机以预定频率生成电力。

在另一方面，一种从具有定子和转子的发电机生成具有预定频率的电力的方法，转子由变速发动机旋转，该方法包括相对于转子的旋转控制转子的磁场的旋转，从而以预定频率生成电力。

附图说明

在附图中：

图1是按照本发明的实施例用于航空器的燃气涡轮发动机的示意横截面图。

图2是按照本发明的实施例用于航空器的发电机组件的横截面图。

图3是按照本发明的实施例的发电机组件可旋转的轴的示意图。

图4是沿图2的线4-4截取的局部截面图，显示了按照本发明的实施例的主机转子。

图5是按照本发明的实施例的主机转子的示意图，其中磁极在一个序列的第一周期被通电。

图6是按照本发明的实施例的主机转子的示意图，其中磁极在一个序列的第二周期被通电。

图7是按照本发明的实施例的主机转子的示意图，其中磁极在一个序列的第三周期被通电。

图8是按照本发明的实施例的主机转子的示意图，其中磁极在一个序列的第四周期被通电。