涡轮发动机的发电制造技术

本发明专利技术涉及涡轮发动机的发电。发动机内的发电机包括：永磁体，该永磁体发出第一磁场并被设置在第一轴上；第一绕组，该第一绕组连接到第二轴，使得第一绕组被定位在第一磁场内；磁场绕组，该磁场绕组被设置在第二轴上，使得磁场绕组生成第二磁场，该第二磁场随着第一轴相对于第二轴旋转而旋转；第二绕组，该第二绕组被设置在第一轴上，该第二绕组被定位成当第一轴相对于第二轴旋转时接收第二磁场并向谐振发射器提供电功率输入以生成第三磁场；以及谐振接收器，该谐振接收器被设置在发动机的外壳上，并且被定位成接收第三磁场并将第三磁场转换成电输出。转换成电输出。转换成电输出。

【技术实现步骤摘要】
涡轮发动机的发电


[0001]本公开的方面总体上涉及涡轮发动机的电能生成。更具体地，本公开涉及将来自涡轮发动机(如可以在飞行器和其它交通工具中使用的)的机械能转换成电能，并且经由电磁场将该能量传递到相关联的交通工具。

技术介绍

[0002]各种交通工具使用发动机的各种组合来向那些交通工具提供动力推力和操纵控制。例如，飞行器可以使用结合有涡轮的发动机来为喷气式飞机或螺旋桨提供动力。涡轮发动机包括若干旋转部件，以提供动力推力和空气/气体压缩。连接到涡轮发动机的旋转部件的发电机可以提取机械旋转能并将其转换成电能，该电能用于向相关联的交通工具的各种车载系统供电。由于涡轮发动机内的温度、旋转速度和气流，用于从旋转发动机部件提取旋转能的物理部件可能会经受由于各零件的磨损而导致的高更换率，并且要避免将可靠性问题引入其它发动机部件。另外，由于能量提取部件在涡轮发动机中的位置，维修和更换可能难以完成或者是耗时的。

技术实现思路

[0003]在一个方面，本公开提供一种系统，该系统包括：永磁体，该永磁体发出第一磁场并被设置在涡轮发动机的第一线圈轴(spool shaft)上；第一电枢绕组，该第一电枢绕组连接到涡轮发动机的第二线圈轴，使得第一电枢绕组被定位在第一磁场内；主磁场绕组，该主磁场绕组被设置在第二线圈轴上，使得主磁场绕组生成第二磁场，该第二磁场随着第一线圈轴相对于第二线圈轴旋转而旋转；第二电枢绕组，该第二电枢绕组被设置在第一线圈轴上，该第二电枢绕组被定位成接收第二磁场并向谐振发射器提供电功率输入，以当第一线圈轴相对于第二线圈轴旋转时，生成至少具有预定频率的第三磁场；以及谐振接收器，该谐振接收器被设置在涡轮发动机的外壳上，被定位成接收第三磁场并将第三磁场转换成电功率输出。
[0004]在各个方面，结合以上或以下的任何示例系统，该系统的第一线圈轴是高压轴，其中，第二线圈轴是低压轴，并且其中，高压轴以第一速度旋转，第一速度大于低压轴旋转的第二速度。在其它方面，结合以上或以下的任何示例系统，第一线圈轴是低压轴，其中，第二线圈轴是高压轴，并且其中，高压轴以第一速度旋转，第一速度大于低压轴旋转的第二速度。
[0005]在一个方面，结合以上或以下的任何示例系统，该系统进一步包括整流器，该整流器在第一电枢绕组与主磁场绕组之间被设置在第二线圈轴上，该整流器将由第一磁场生成的来自第一电枢绕组的多相交流电转换成用于主磁场绕组的电功率输入，以生成第二磁场。
[0006]在一个方面，结合以上或以下的任何示例系统，该系统进一步包括：高频转换器，该高频转换器被设置在第二电枢绕组与谐振发射器之间，该高频转换器向谐振发射器提供
比由第二电枢绕组接收的第二磁场更高频率的电功率输入。在一些这样的方面，所述更高频率大于第一线圈轴与第二线圈轴之间的旋转速度的差，并且基于谐振发射器与谐振接收器之间的功率传递效率。
[0007]在一个方面，结合以上或以下的任何示例系统，电功率输出包括基于在第二电枢绕组中限定的多个相的多个电相。
[0008]在一个方面，结合以上或以下的任何示例系统，该系统进一步包括功率控制单元，该功率控制单元被设置在外壳中并连接到用于交通工具的功率分配总线。
[0009]在一个方面，本公开提供一种涡轮发动机，该涡轮发动机包括：外壳，该外壳限定了在上游端处的进气口、在进气口下游的压缩段、在压缩段下游的燃烧段、在燃烧段下游的涡轮段、以及在下游端处的排气口；第一轴，该第一轴与压缩段的第一压缩机和涡轮段的第一涡轮机联接，其中，该第一轴被配置成以第一旋转速度旋转；第二轴，该第二轴与压缩段的第二压缩机和涡轮段的第二涡轮机联接并与第一轴同轴地延伸，其中，该第二轴被配置成以第二旋转速度旋转；第一电枢绕组，该第一电枢绕组连接到第一轴和第二轴中的一者；永磁体，该永磁体发出第一磁场，该第一磁场被配置成以对应于第一旋转速度与第二旋转速度的差的差分旋转速度相对于第一电枢绕组旋转，并在第一电枢绕组中感应出第一电流；第一电磁体，该第一电磁体连接到第一电枢绕组，被配置成在由第一电流供电时发出第二磁场；第二电枢绕组，该第二电枢绕组连接到第一轴和第二轴中与第一电枢绕组不同的一个轴，被配置成以所述差分旋转速度相对于第一电磁体旋转，并具有通过第二磁场在第二电枢绕组上感应出的第二电流；谐振发射器，该谐振发射器连接到第二电枢绕组，被配置成当由第二电流供电时生成具有至少预定频率的第三磁场；以及谐振接收器，该谐振接收器被设置在涡轮发动机的外壳上，被定位成接收第三磁场并将第三磁场转换成电功率输出。
[0010]在各个方面，结合以上或以下的任何示例涡轮发动机，该涡轮发动机进一步包括第三轴，该第三轴与压缩段的在第一压缩机和第二压缩机下游的第三压缩机联接以及与涡轮段的在第一涡轮机和第二涡轮机上游的第三涡轮机联接，其中，该第三轴与第二轴同轴地延伸，并且被配置成以大于第一旋转速度和第二旋转速度的第三旋转速度旋转。在一些这样的方面，该涡轮发动机进一步包括：次级第一电枢绕组，该次级第一电枢绕组连接到第三轴和第二轴中的一者；次级永磁体，该次级永磁体发出次级第一磁场，该第一磁场被配置成以对应于第三旋转速度与第二旋转速度的次级差的次级差分旋转速度相对于次级第一电枢绕组旋转，并在次级第一电枢绕组中感应出次级第一电流；次级第一电磁体，该次级第一电磁体连接到次级第一电枢绕组，被配置成在由次级第一电流供电时发出次级第二磁场；次级第二电枢绕组，该次级第二电枢绕组连接到第三轴和第二轴中与次级第一电枢绕组不同的一个轴，被配置成以所述次级差分旋转速度相对于次级第一电磁体旋转，并具有由次级第二磁场在次级第二电枢绕组上感应出的次级第二电流；次级谐振发射器，该次级谐振发射器连接到次级第二电枢绕组，被配置成当由次级第二电流供电时生成具有至少次级预定频率的次级第三磁场；以及次级谐振接收器，该次级谐振接收器被设置在涡轮发动机的外壳上，被定位成接收次级第三磁场并将次级第三磁场转换成次级电功率输出。在其它方面，结合以上或以下的任何示例涡轮发动机，该涡轮发动机进一步包括第三轴，该第三轴与压缩段的在第一压缩机和第二压缩机上游的第三压缩机联接以及与涡轮段的在第一
涡轮机和第二涡轮机下游的第三涡轮机联接，其中，该第三轴与第二轴同轴地延伸，并且被配置成以小于第一旋转速度和所述第二旋转速度的第三旋转速度旋转。在一些这样的方面，该涡轮发动机进一步包括：次级第一电枢绕组，该次级第一电枢绕组连接到第三轴和第二轴中的一者；次级永磁体，该次级永磁体发出次级第一磁场，该次级第一磁场被配置成以对应于第三旋转速度与第二旋转速度的次级差的次级差分旋转速度相对于次级第一电枢绕组旋转，并在次级第一电枢绕组中感应出次级第一电流；次级第一电磁体，该次级第一电磁体连接到次级第一电枢绕组，被配置成在由次级第一电流供电时发出次级第二磁场；次级第二电枢绕组，该次级第二电枢绕组连接到第三轴和第二轴中与次级第一电枢绕组不同的一个轴，被配置成以所述次级差分旋转速度相对于次级第一电磁体旋转，并具有通过次级第二磁场在次级第二电枢绕组上感应出的次级第二电流；次级谐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种系统，所述系统包括：永磁体(210)，所述永磁体(210)发出第一磁场(310)并被设置在涡轮发动机(100)的第一线圈轴(160)上；第一电枢绕组(230)，所述第一电枢绕组(230)连接到所述涡轮发动机的第二线圈轴(160)，使得所述第一电枢绕组被定位在所述第一磁场内；主磁场绕组(240)，所述主磁场绕组(240)被设置在所述第二线圈轴上，使得所述主磁场绕组生成随着所述第一线圈轴相对于所述第二线圈轴旋转而旋转的第二磁场(320)；第二电枢绕组(250)，所述第二电枢绕组(250)被设置在所述第一线圈轴上，所述第二电枢绕组被定位成，当所述第一线圈轴相对于所述第二线圈轴旋转时，所述第二电枢绕组接收所述第二磁场并且向谐振发射器(260)提供电功率输入以生成至少具有预定频率的第三磁场(330)；以及谐振接收器(340)，所述谐振接收器(340)被设置在所述涡轮发动机的外壳(120)上，并且被定位成接收所述第三磁场并将所述第三磁场转换成电功率输出。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一线圈轴是高压轴(220A)，其中，所述第二线圈轴是低压轴(220B)，并且其中，所述高压轴以第一速度旋转，所述第一速度大于所述低压轴旋转的第二速度。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述第一线圈轴是低压轴(220B)，其中，所述第二线圈轴是高压轴(220A)，并且其中，所述高压轴以第一速度旋转，所述第一速度大于所述低压轴旋转的第二速度。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的系统，所述系统进一步包括：整流器(430)，所述整流器(430)在所述第一电枢绕组与所述主磁场绕组之间被设置在所述第二线圈轴上，所述整流器(430)将由所述第一磁场生成的来自所述第一电枢绕组的多相交流电转换成用于所述主磁场绕组的电功率输入，以生成所述第二磁场。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的系统，所述系统进一步包括：高频转换器(520)，所述高频转换器(520)被设置在所述第二电枢绕组与所述谐振发射器之间，所述高频转换器(520)向所述谐振发射器提供比由所述第二电枢绕组接收的所述第二磁场更高频率的电功率输入，其中，所述更高频率大于所述第一线圈轴与第二线圈轴之间的旋转速度的差，并且基于所述谐振发射器与所述谐振接收器之间的功率传递效率。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的系统，其中，所述电功率输出包括基于在所述第二电枢绕组中限定的多个相的多个电相。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的系统，所述系统进一步包括功率控制单元(350)，所述功率控制单元(350)被设置在所述外壳中并连接到用于交通工具的功率分配总线。8.一种涡轮发动机(100)，所述涡轮发动机(100)包括：外壳(120)，所述外壳(120)限定：在上游端处的进气口(121)；在所述进气口下游的压缩段(122)；在所述压缩段下游的燃烧段(123)；
在所述燃烧段下游的涡轮段(124)；以及在下游端处的排气口(125)；第一轴(160)，所述第一轴(160)与所述压缩段的第一压缩机(170)和所述涡轮段的第一涡轮机(180)联接，其中，所述第一轴被配置成以第一旋转速度旋转；第二轴(160)，所述第二轴(160)与所述压缩段的第二压缩机(170)和所述涡轮段的第二涡轮机(180)联接并与所述第一轴同轴地延伸，其中，所述第二轴被配置成以第二旋转速度旋转；第一电枢绕组(230)，所述第一电枢绕组(230)连接到所述第一轴和所述第二轴中的一者；永磁体(210)，所述永磁体(210)发出第一磁场(310)，所述永磁体(210)被配置成以对应于所述第一旋转速度与所述第二旋转速度的差的差分旋转速度相对于所述第一电枢绕组旋转，并在所述第一电枢绕组中感应出第一电流；第一电磁体(240)，所述第一电磁体(240)连接到所述第一电枢绕组，并且被配置成在由所述第一电流供电时发出第二磁场(320)；第二电枢绕组(250)，所述第二电枢绕组(250)连接到所述第一轴和所述第二轴中的与所述第一电枢绕组不同的一个轴，并且被配置成以所述差分旋转速度相对于所述第一电磁体旋转，并具有由所述第二磁场在所述第二电枢绕组上感应出的第二电流；谐振发射器(260)，所述谐振发射器(260)连接到所述第二电枢绕组，并且被配置成当由所述第二电流供电时生成具有至少预定频率的第三磁场(330)；以及谐振接收器(340)，所述谐振接收器(340)被设置在所述涡轮发动机的所述外壳上，并且被定位成接收所述第三磁场并将所述第三磁场转换成电功率输出。9.根据权利要求8所述的涡轮发动机，所述涡轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘生义，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：