本发明专利技术涉及航空器的双侧起动器／发电机，其中一种用于从涡轮发动机（１０）中提取功率的电磁机器，包括邻近定子（６６）可转动支承的外转子（７６）和内转子（７２）。定子（６６）设置在内转子（７２）和外转子（７６）之间。定子（６６）具有一组设置在内表面、邻近内转子（７２）的内绕组（６７），和一组设置在定子（６６）外表面、邻近外转子（７６）的外绕组（６５）。多个永磁体（７５）设置在外转子件（７６）的内表面上和内转子件（７２）的外表面上。空气间隙（６２，６４）限定在定子部分（６６）外表间和外永磁体（７５）之间，以及定子部分（６６）内表间和内永磁体（７４）之间。内定子绕组（６７）形成一组多相绕组，且外定子绕组（６５）形成一组多相绕组。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于航空器的电机，且更特别地涉及具有同轴双转子的 电动机/发电机，其双转子分别通过燃气轮机的高压和低压涡轮机转轴独 立;l也马区动。
技术介绍
燃气轮机一般包括一个或者多个压缩机，其后依次跟着燃烧室，高 压和低压涡轮机。这些发动机部件串联流连通布置，并且围绕发动机的 纵轴中心线设置，该发动机在环形外壳内。在运行期间，压缩机通过相 应的涡轮机和压缩机空气驱动。压缩机空气和燃料混合并在燃烧室被点 燃用于产生热燃气。燃气流过高压和低压涡轮机，这些涡轮机提取由热 燃气产生的能量，用于驱动压缩机和产生辅助输出功率。发动机动力作为轴功率或者推力的形式传递，用于给飞行中的航空 器提供动力。例如，在其它可转动的负荷中，例如旁通涡轮风扇发动机 中的风扇转子，或者燃气涡轮螺旋桨发动机中的螺旋桨，从高压和低压 涡轮机中提取动力用于驱动相应的风扇转子和螺旋桨。公知地，涡轮风扇发动机的单个部件在运行中需要不同的功率参 数。例如，风扇转速通过叶尖速度被限制在一定程度，由于风扇直径很 大，转速必须很低。另一方面，由于核心压缩机相当小的叶尖直径，它 能够以较高的转速驱动。因此，对于航空燃气轮机中的风扇和核心压缩 机来说，具有独立的动力传递装置的不同高压和低压涡轮机是必需的。 而且，由于涡轮机在较高的转速下是最有效率的，较低速度的涡轮机驱 动风扇需要附加级来提取必需的动力。许多新航空器系统设计成承受大于现有航空器系统电负荷的电负 荷。目前开发的商业客机设计的电气系统规格可以要求达到现有商业客 机的电力的两倍。这种提高的电力需求必须从发动机中提取的机械动力 中得到，该发动机为航空器提供动力。当以相对低功率水平运行航空发 动机时，例如，当从高空空转降低时，从发动机机械动力中提取的这种 额外电力可能降低适当地运行发动机的能力。传统地，电力从燃气轮机中的高压(HP)发动机筒中提取。HP发 动机筒的相对高的运行速度成为驱动连接到发动机上的发电机的理想 机械动力源。然而，期望提取来自发动机中的附加源的动力，而不是只依赖于HP发动机筒来驱动发电机。LP发动机筒提供候补的动力转换 源，然而，LP发动机筒的相应较低速度通常需要使用齿轮箱，因此低速 发电机经常大于以较高速度运行的类似额定值的发电机。燃气轮机加速 腔具有可用空间，能够收容整个发电机(inside out electric generator), 然而，加速部分以LP发动才几筒的速度转动。然而，当发动机以相对低功率水平(例如，处于或接近从高空空转 降落，低功率滑行，等等)运行时从该发动机中提取此额外机械动力， 会导致降低的发动机操作性能。传统地，此动力从高压(HP)发动机筒 中提取。它的相对高的工作速度使其成为驱动与发动机相连的发电机的 理想机械动力源。然而，有时期望通过一些其它的方式传送转矩和动力 给它，来提高此筒上可用的动力量。发动机中的另一动力源是低压(LP)筒，它通常以比HP筒速度慢 很多的速度运行，且在相对较宽的转速范围上运行。选用这种没有转换 的低速机械动力源导致不实用的大的发电机。许多用于这种转换的解决方法是可行的，包括各种常规的变速箱， 才几械齿4仑传动和才几电结构。一个解决方法是涡轮发动机，利用第三中间压力(IP)筒来独立地 驱动发电机。然而，这个第三筒有时也需要连接到HP筒上。用于连接 IP筒和HP筒的装置是机械离合器或者粘液型耦合器。2005年5月24日公告的、题目为具有转矩调节功能的差速齿轮 传动的涡轮发动机的美国专利第US6,895,741号，公开了具有三个转 轴的机械齿轮传动的发动机。风扇，压缩机和涡轮机转轴通过采用附加 的行星齿轮装置机械地连接。有效的传动比通过使用电磁机械和动力转 换装置来改变。美国专利第6,914,574号公开了双转子径向通量螺旋绕线永磁体机 器，其具有改进的发电机转矩密度和效率。至少一个同心平面安装的永 磁双转子设置在环形定子的内侧和外侧，分別具有紧接的绕组。永磁体 机器包括至少一个永磁体转子和至少一个定子，该转子为一般圆筒形状 且具有内转子部件和外转子部件，该定子为空心圆筒形状且设置在永》兹体转子内外部件之间的开口内。电线的多个多相绕组围绕着至少一个定 子缠绕。因而，需要一种具有紧凑的电动机/发电机的燃气轮机，该紧凑的电动机/发电机能够从LP和HP发动机筒中产生电能。
技术实现思路
本专利技术涉及双侧双转轴(DSDS)电机，具有连接到HP筒上的转子 和连接到LP筒上的转子。定子部分设置在两个转子之间。DSDS电机构 造成从任一或者两个转子中产生电力。DSDS电机的内外转子轴分别由 HP和LP转轴独立地驱动。独立转子轴允许每个转子以不同的速度旋 转，且使用功率电子转换器，将机器的一侧作为发电机，电机的相反侧 作为电动机运行。定子包括一对相对的绕组。每个相对组定子绕组邻近 对应的转子，且通过空气间隙与相关的转子隔离。因此，每个转子轴转 动的速度和方向是相互独立的。本专利技术的一个益处是HP和LP筒能够连接到单个紧凑发电机上，所 述发电机相比于两个独立的发电机，质量和体积较小。另一个益处是电力能够从电动机/发电机的任一侧或者两侧提取。本专利技术的进 一 步的益处是它结合了来自双侧结构电动机/发电机的 所有特性，包括定子上降低的径向力，降低的定子磁轭厚度，降低的支 架质量和更小的构造成本。本专利技术还有另一个益处是在某些故障情况下能够承受部分负荷，提 供更大的可靠性。另一个益处是HP和LP发电机部分相对于石兹极的数量可以独立地 优化速度范围和功率输出。本专利技术的另一个益处是能够通过使用更大额定功率的机器代替两 个较小的机器，在航空器中占据更小的容积且对于某些应用来说能够直 接驱动，从而极大地降j氐成本。通过结合附图根据下面对优选实施例更加详细的描述，本专利技术的其 它特征和益处将会显而易见的，其中附图通过示例显示出本专利技术的原 理。附图说明图1是示例性的航空涡轮风扇燃气轮机的纵向截面示意图。 图2是本专利技术的双侧发电机的局部轴向截面图。 图3是本专利技术的双侧发电机的局部截面图。图4是内部和外部为不同相位数的本专利技术的双侧发电机的局部截面图。图5是双侧发电机和功率整流器之间的一个示例性连接的图示。 图6是双侧发电机和功率整流器之间的另 一个示例性连接的图示。 图7是与低压筒和高压筒相连的本专利技术的双侧发电机的图示。 任何可能的地方，同样的附图标记在所有图中将用于表示同样的或 者类似的部件。具体实施例方式图1所示的是示例性涡轮风扇发动机10,该发动机具有通常地轴向 延伸的轴线或者中心线12,该轴线或者中心线通常在前向14和后向16 上延伸。旁通涡轮风扇发动机10包括核心发动机18 (也称为燃气发生 器)，该核心发动机包括高压压缩机20，燃烧室22，和具有一排高压 渴轮机叶片24的高压涡轮机(HPT)23,所有的这些部件按照串联的轴 流关系设置。高压压缩机20的高压压缩机叶片64通过较大直径环形芯 发动机转轴26，以传动连接方式与高压涡轮机叶片24固定连接，该发 动机转轴26围绕发动机10的中心线12同轴设置，形成高压筒21。核心发动机18中的燃烧室22将来自高压压缩机20的压缩空气与 燃料混合，点燃所得的燃料和空气混合物来产生燃气。通过高压涡轮机 叶片24从这本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于从燃气轮机中提取电力的电磁机器，包括： 邻近固定定子部分（６６）可转动地支承的外转子件（７６）和内转子件（７２），该定子部分（６６）绕中心轴线（１２）同心地设置在内转子件（７２）和外转子件（７６）之间；对置的支架部分，其连接在定子部分（６６）第一端和第二端处以将该定子部分（６６）支承在发动机（１０）内； 该定子部分（６６）具有一组设置在定子部分（６６）径向内表面上、邻近内转子（７２）的内定子绕组（６７）和一组设置在定子部分（６６）径向外表面上、邻近外转子（７６）的外定子绕组（６５）； 设置在外转子件（７６）内表面上的多个外永磁体（７５）和设置在内转子件（７２）外表面上的多个内永磁体（７４）；在定子部分（６６）外表面和外永磁体（７５）之间限定的外空气间隙（６２），和在定子部分（６６）内表面和内永磁体（７４）之间限定的内空气间隙（６４）； 该内定子绕组（６７）电地相互连接从而形成第一组多相绕组且该外定子绕组（６５）电地相互连接从而形成第二组多相绕组，从而为电负荷提供电力。
【技术特征摘要】
US 2006-12-7 11/5678501.一种用于从燃气轮机中提取电力的电磁机器，包括邻近固定定子部分(66)可转动地支承的外转子件(76)和内转子件(72)，该定子部分(66)绕中心轴线(12)同心地设置在内转子件(72)和外转子件(76)之间；对置的支架部分，其连接在定子部分(66)第一端和第二端处以将该定子部分(66)支承在发动机(10)内；该定子部分(66)具有一组设置在定子部分(66)径向内表面上、邻近内转子(72)的内定子绕组(67)和一组设置在定子部分(66)径向外表面上、邻近外转子(76)的外定子绕组(65)；设置在外转子件(76)内表面上的多个外永磁体(75)和设置在内转子件(72)外表面上的多个内永磁体(74)；在定子部分(66)外表面和外永磁体(75)之间限定的外空气间隙(62)，和在定子部分(66)内表面和内永磁体(74)之间限定的内空气间隙(64)；该内定子绕组(67)电地相互连接从而形成第一组多相绕组且该外定子绕组(65)电地相互连接从而形成第二组多相绕组，从而为电负荷提供电力。2. 如权利要求1所述的电磁机器，其特征在于定子绕组设置在槽 (80， 84)中，所述槽限定在多对齿部分(106)之间。3. 如权...
【专利技术属性】
技术研发人员：曲荣海，吴畏，JM凯恩，JM德贝杜特，MR沙，AMF埃尔雷费，
申请(专利权)人：曲荣海，吴畏，JM凯恩，JM德贝杜特，MR沙，AMF埃尔雷费，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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