[发明专利]使用辅助发电机以有助于增强涡轮输出的系统和方法

说明书

背景技术

本发明的领域大体上涉及涡轮发动机，且更具体而言，涉及使用辅助发电机以有助于改善现有主发电机操作的系统和方法。

至少一些已知的涡轮发动机包括产生电能的发电机。在至少一些已知的涡轮内，改善发电机中的功率因数有助于改善涡轮性能。然而，在至少一些已知的涡轮发动机中，提高功率因素可引起超出现有发电机的能力。因此，升级涡轮的益处可受到发电机的限制。

为了适应涡轮升级，至少一些已知的涡轮组件可需要发电机重绕或新发电机的安装。然而，与大量的停用持续时间和/或新发电机相关的额外成本可使得翻新或替换发电机是过于昂贵的。此外，为了改善性能，其他涡轮组件包括与主发电机直列地联接的第二串联辅助/小型发电机。然而，围绕主发电机的实际空间可能不足以将辅助发电机与主发电机直列地联接。因此，包括辅助发电机的可能的性能益处可受到实际区域约束的限制。

发明内容

在一方面中，提供了一种燃气涡轮发动机系统。该系统包括具有旋转元件的燃气涡轮发动机、联接于旋转元件的至少一个主转子轴、和联接于该至少一个主转子轴的主发电机。该系统还包括至少一个辅助转子轴，该至少一个辅助转子轴联接于该至少一个主转子轴，使得该至少一个主转子轴的旋转引起该至少一个辅助转子轴的旋转。该至少一个辅助转子轴与该至少一个主转子轴基本上垂直地定向。辅助发电机联接于至少一个辅助转子轴，使得辅助发电机相对于主发电机处于并联的构造。

在另一方面中，提供了一种发电机系统。该系统包括涡轮发动机组件，该涡轮发动机组件包括具有旋转元件的燃气涡轮发动机、和联接于该旋转元件的至少一个主转子轴。该系统还包括发电机组件，该发电机组件包括主发电机，该主发电机联接于该至少一个主转子轴。发电机组件还包括至少一个辅助转子轴，该至少一个辅助转子轴联接于该至少一个主转子轴，使得该至少一个主转子轴的旋转引起该至少一个辅助转子轴的旋转。该至少一个辅助转子轴与该至少一个主转子轴基本上垂直地定向。辅助发电机联接于该至少一个辅助转子轴，使得辅助发电机相对于主发电机处于并联的构造。此外，至少一个能量传输机构联接在该至少一个主转子轴和该至少一个辅助转子轴之间。

技术方案1：一种燃气涡轮发动机系统，其包括：

燃气涡轮发动机，其包括旋转元件；

至少一个主转子轴，其联接于所述旋转元件；

主发电机，其联接于所述至少一个主转子轴；

至少一个辅助转子轴，其联接于所述至少一个主转子轴，使得所述至少一个主转子轴的旋转引起所述至少一个辅助转子轴的旋转，其中，所述至少一个辅助转子轴与所述至少一个主转子轴基本上垂直地定向；和

辅助发电机，其联接于所述至少一个辅助转子轴，使得所述辅助发电机相对于所述主发电机处于并联的构造。

技术方案2：根据技术方案1所述的系统，其还包括：

至少第一能量传输机构，其联接在所述至少一个主转子轴和所述至少一个辅助转子轴之间。

技术方案3：根据技术方案2所述的系统，其还包括：

第二能量传输机构，其与所述第一能量传输机构相反地联接于所述至少一个辅助转子轴中的第一辅助转子轴的端部；和

所述至少一个辅助转子轴中的第二辅助转子轴，其联接于所述第二能量传输机构，使得所述第一和第二辅助转子轴基本上垂直地定向。

技术方案4：根据技术方案2所述的系统，其中，所述第一能量传输机构是机械齿轮箱。

技术方案5：根据技术方案4所述的系统，其中，所述机械齿轮箱是花键套筒轴。

技术方案6：根据技术方案4所述的系统，其中，所述机械齿轮箱包括伞齿轮和减速齿轮中的至少一者。

技术方案7：根据技术方案2所述的系统，其中，所述第一能量传输机构是液压齿轮箱。

技术方案8：根据技术方案1所述的系统，其中，所述至少一个辅助转子轴在所述旋转元件和所述主发电机之间。

技术方案9：根据技术方案1所述的系统，其中，所述主发电机在所述旋转元件和所述至少一个辅助转子轴之间。

技术方案10：根据技术方案1所述的系统，其中，所述旋转元件包括涡轮。

技术方案11：根据技术方案1所述的系统，其中，所述旋转元件包括压缩机。

技术方案12：一种发电机系统，其包括：

涡轮发动机组件，其包括：

燃气涡轮发动机，其包括旋转元件；

至少一个主转子轴，其联接于所述旋转元件；

发电机组件，其包括：

主发电机，其联接于所述至少一个主转子轴；