用于停止涡轮发动机的电机的装置和方法制造方法及图纸

一种用于航空涡轮发动机的电气组件，包括电机(70)，该电机被构造成被布置在涡轮机(100)中，并且包括定子(72)和转子(71)，该转子包括磁体，该组件包括短路检测装置(210)、热空气喷射装置(80)，该热空气喷射装置被构造成在高于转子(71)的磁体的去磁温度的温度下，将热空气从涡轮机抽吸，以及当短路检测装置(210)检测到电机(70)中短路的存在时，将所抽吸的热空气喷射到所述转子(71)的磁体上，以及冷空气喷射装置(90)，被构造成从涡轮发动机(100)抽吸冷空气，并且将其喷射到涡轮发动机的内腔腔中，由冷空气喷射装置(90)所抽吸的冷空气的温度低于由热空气喷射装置(80)所抽吸的热空气的温度。的温度。的温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于停止涡轮发动机的电机的装置和方法


[0001]本专利技术涉及涡轮机领域。更确切地说，本专利技术涉及一种用于在短路情况下停止航空器涡轮机的电机的装置，以及使用这种装置的方法。

技术介绍

[0002]具有永磁体的同步电机的使用是已知的，特别地用于航空涡轮机。这些电机可以连接到涡轮机的一个或多个轴。
[0003]永磁体同步机器(所谓的“PMSM”)在效率、质量密度和动力转矩方面代表一种有利的技术。这些标准对于允许随着涡轮机的电气化而获得性能增益是必不可以少的。
[0004]然而，这些机器在安全性方面呈现出相当大的挑战，特别地由于建立短路和引起火灾的风险。电机的绕组中出现短路可能是由于使用或老化条件(特别地高温和/或过电压)引起的绝缘材料的劣化的结果。与高海拔高度相结合的绝缘材料的劣化涉及部分放电的出现，这些部分放电进一步损坏绝缘材料。电弧可以用等离子体产生，导致材料的沉积和短路的出现。非常高的电流还可以导致爆发火灾。
[0005]此外，只要电机的磁体通过旋转而继续产生供应短路的磁场，PMSM就不能被断电。然而，包含磁体的电机的转子通常联接到涡轮机的轴，使得难以停止短路。
[0006]PMSM中存在用于保护而防止短路的装置，如机械解除联接，但通常不是非常可靠，并且是相对地昂贵和笨重的。在例如，爪式离合器类型的系统上，电机必须被设定为零转矩或非常低的转矩，以便能够解除联接，这在短路的情况下难以实现。还可以使用机械类型的保险丝，该保险丝使得可以在一定转矩以上断开机械连接。然而，短路转矩必须远大于断开连接的最大转矩。这个系统是昂贵的，并且不是非常可以靠。
[0007]因此，需要一种装置，该装置使之可以在短路情况下停止用于涡轮机的电机，既有效又体积小，同时确保涡轮机的设备的温度耐受性。

技术实现思路

[0008]本专利技术涉及一种用于航空涡轮机的电气组件，该电气组件包括：
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电机，其被构造成被设置在涡轮机中以及包括定子和转子，该转子被构造成旋转地固定到涡轮机的轴，并且电机包括磁体，
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短路检测器，其被构造成检测电机中短路的存在，
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热空气喷射器，其被构造成在温度高于转子的磁体的去磁温度，从涡轮机抽吸热空气，并且当短路检测器检测到电机中短路的存在时，将所抽吸的热空气喷射到所述转子的磁体上，以及
[0012]‑
冷空气喷射器，其被构造成当短路检测器检测到电机中短路的存在时，从涡轮机抽吸冷空气，并且将冷空气喷射到涡轮机的内腔室中，由冷空气喷射器所抽吸的冷空气的温度低于由热空气喷射器所抽吸的热空气的温度。
[0013]涡轮机包括一个或多个旋转轴。电机可以通过被固定到旋转部件而被布置在涡轮
机中的不同位置处，该旋转部件被机械地联接到轴之一。例如，转子可以直接地围绕轴安装或联接到旋转涡轮机(压气机、涡轮、减速齿轮)的模块。定子可以附接到涡轮机的固定外壳，并且转子旋转地固定到涡轮机的轴，例如低压轴或高压轴。当转子旋转时，定子中的绕组和转子中的永磁体产生电流。这样产生的电流特别地可以用于给安装在涡轮机中的功率电子单元供电。还可以寻求相反的效果，即，在轴上引入机械转矩。
[0014]热空气喷射装置、特别地热空气喷射器使之可以一旦通过短路检测器检测到短路就停止这个机器。更确切地说，一旦检测到短路，热空气喷射装置立即将热空气喷射到磁体上。在喷射热空气之后，电机的停止时间是小于30秒、优选地小于20秒、还更优选地小于10秒。
[0015]热空气喷射装置可以特别地包括至少一个管道，该管道的第一端被布置在涡轮机中空气被抽吸的位置，并且第二端被布置接近转子。术语“接近”应理解为是指第二端足够接近转子，以便热传递尽可能有效。特别地，第二端足够接近转子的磁体，使得第二端的出口处的空气温度基本上等于影响转子(特别地转子的磁体)的空气温度。第二端和转子(特别地转子的磁体)之间的最大距离，例如小于1cm。
[0016]优选地，通过已经安装在涡轮机中的次级空气抽吸系统(所谓的用于次级空气系统的SAS)和/或通过在涡轮机的不同级增加附加的抽吸，进行通过热空气喷射装置对热空气的抽吸。更确切地说，在旁路涡轮机的情况下，主流和次流从涡轮机的上游延伸到下游，通过涡轮机的不同级，特别地低压和高压压气机、燃烧室、以及高压和低压涡轮。从这些级中的一个或另一个或甚到几个可以进行通过喷射装置对热空气的抽吸。根据所使用的电机的类型、特别地根据转子的磁体的去磁温度、或磁体组成的材料的居里温度，可以进行热空气抽吸位点的选择。换言之，正是磁体在其以上失去其铁磁特性的温度。因此，术语“热空气”应理解为是指在高于磁体的居里温度的温度下的空气。
[0017]将热空气从喷射装置的管道的第一端抽吸，通过管道将其一直传送到第二端，以将其喷射到转子的磁体上的事实(如果短路检测器检测到短路)由此使得可以使磁体去磁，并且因此使电机断电，由此限制火灾爆发的风险。
[0018]通过已经安装在涡轮机中的次级空气系统(所谓的SAS)，可以进行通过冷空气喷射器对冷空气的抽吸。
[0019]此外，内腔室可以是位于涡轮机中和需要保持在低温下的腔室，电机能够被布置在该腔室内部或外部，但接近腔室，特别地邻近腔室。在短路情况下用于停止机器的过程开始时，通过加热磁体，热空气的供应增加温度，增加内腔室内部过热的风险。冷空气在其内部的供应使之可以防止这种过热。根据腔室的架构以及电机相对于腔室的布置，优选地确定所抽取的冷空气的流速和温度。优选地，由冷空气喷射器所抽吸的冷空气的温度远低于由热空气喷射器所抽吸的热空气的温度，例如是两倍低。冷空气的温度可以在
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55℃与150℃之间。
[0020]此外，使用直接地从涡轮机中所抽吸的热空气和冷空气，特别地使用已经存在于涡轮机中的次级空气系统的事实使得可以限制用于停止电机的装置的体积和成本。此外，没有必要在涡轮机内结合用于传送热空气和冷空气的附加装置，这种附加装置能够提供不受控制的问题，并且能够增加涡轮机中发生故障的风险。因此，从涡轮机的直接抽吸使得可以提高装置的可以靠性。
[0021]在某些实施方式中，由热空气喷射器所抽吸的热空气的温度高于250℃，并且优选地高于400℃。
[0022]如果检测到短路，该温度使得可以使转子去磁，使电机断电，并且因此防止火灾爆发。
[0023]在某些实施方式中，热空气喷射器被构造成从涡轮机的高压压气机抽吸热空气。
[0024]抽吸高压压气机使得可以在燃烧之前在涡轮机中获得更高的空气温度。
[0025]在某些实施方式中，热空气喷射器被构造成抽吸所述涡轮机的燃烧室的下游的热空气。
[0026]在燃烧室的下游抽吸使得可以获得在甚至更高温度(例如1000℃)的热空气，并且因此将具有特别高的居里温度的磁体去磁。
[0027]在某些实施方式中，热空气喷射器被构造成从涡轮机的高压压气机和所述涡轮机的燃烧室的下游抽吸热空气。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于航空涡轮机的电气组件，包括：
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电机(70)，其被构造成被布置在涡轮机(100)中，并且包括定子(72)和转子(71)，转子(71)被构造成旋转地固定到涡轮机(100)的轴，并且电机包括磁体，
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短路检测器(210)，其被构造成检测电机(70)中短路的存在，
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热空气喷射器(80)，其被构造成在高于转子(71)的磁体的去磁温度的温度，从涡轮机抽吸热空气，并且当短路检测器(210)检测到电机(70)中短路的存在时，将所抽吸的热空气喷射到所述转子(71)的磁体上，以及
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冷空气喷射器(90)，其被构造成当短路检测器(210)检测到电机(70)中短路的存在时，从涡轮机(100)抽吸冷空气，并且将所述冷空气喷射到涡轮机的内腔室(E)中，由冷空气喷射器(90)所抽吸的冷空气的温度低于由热空气喷射器(80)所抽吸的热空气的温度。2.根据权利要求1所述的组件，其中，由热空气喷射器(80)所抽吸的热空气的温度高于250℃、并且优选地高于400℃。3.根据权利要求1或2所述的组件，其中，热空气喷射器(80)被构造成从涡轮机的高压压气机(30)和/或所述涡轮机(100)的燃烧室(40)的下游抽吸热空气。4.根据权利要求1至3中任一项所述的组件，其中，短路检测器(210)包括附接到机器(70)的温度测量器和/或测量和阻抗比较器和/或泄漏电流测量器。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：纳瓦尔，
申请(专利权)人：赛峰集团，
类型：发明
国别省市：