一种同步电机（４０）包括多相（５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅ）和检测部件，该检测部件被布置为检测同步电机（４０）的至少一相（５０Ｅ）中的开路故障。隔离部件被布置为使同步电机（４０）的具有故障的至少一相（５０Ｅ）隔离。相移部件（５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ、５２Ｅ）被布置为产生同步电机（４０）的剩余相内的电压（ｅｍｆ）和电流之间的受控相移以便调整由同步电机（４０）的剩余相（５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ）产生的二次谐波功率的相角，使得同步电机的剩余相的二次谐波功率向量的向量和是零以消除扭矩波动。相移部件（５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ）被布置为按相同的预定角来调整所有剩余相（５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ）的相角以使同步电机（４０）的无扭矩波动功率输出最大化。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种同步电机，特别地涉及一种用于燃气涡轮发动机的同步电机，例 如电起动器/发电机。
技术介绍
在当前的宇航应用中，使用传统的绕线励磁式(wound-field)同步电机来生成电 功率。这些同步电机使用例如来自燃气涡轮发动机转子的径向驱动轴和齿轮箱的复杂机械 传动系统而耦合到燃气涡轮发动机的转子。这些同步电机安装在燃气涡轮发动机上的如下 位置如果存在关于同步电机的故障，则在该位置处可容易地接近这些同步电机以进行维 护和/或更换。提出了将同步电机嵌入在燃气涡轮发动机中，例如同步电机的转子耦合到燃气涡 轮发动机的转子。嵌入式同步电机的优点在于其允许去除或者极大地简化复杂的机械传 动系统，以提供显著的操作和效率益处。然而，如果存在故障/失灵，则这些嵌入式同步电 机难以被去除和更换。EP0659234B1公开了在燃气涡轮发动机中使用耦合式同步电机和嵌 入式同步电机。所期望的是使用同步电机来起动燃气涡轮发动机以及发电，因为这去除对空气起 动器的依赖并且提供额外的发动机设计益处。功率电子接口配备有同步电机以使得同步电 机能够充当电动机而非发电机。特别地，功率电子接口允许输入和输出频率不同，与同步电 机正作为电动机操作还是作为发电机操作无关。利用功率电子转换器的发电机系统实现了 功率密度很高的机器技术，例如在同步电机中采用的永磁体设计，其与传统的同步电机相 比提供进一步的尺寸和重量益处。需要用于航空器燃气涡轮发动机的高可靠性和故障容忍的嵌入式同步电机。特别 地，需要容忍一相中的开路故障的同步电机。因此，本专利技术寻求提供一种减少优选地克服上述问题的新型同步电机。
技术实现思路
因此，本专利技术提供了一种同步电机，其包括多相；检测部件，被布置为检测同步电 机的至少一相中的故障；隔离部件，被布置为使同步电机的具有故障的至少一相隔离；相 移部件，被布置为产生同步电机的剩余相内的电压(emf)和电流之间的受控相移以调整由 同步电机的剩余相产生的二次谐波功率的相角，使得同步电机的剩余相的二次谐波功率向 量的向量和是零以消除扭矩波动，并且相移部件被布置为使所有剩余相的相角移动相同的 预定角以使同步电机的功率输出最大化。优选地，相移部件包括多个转换器，每相具有相应的转换器。优选地，同步电机是电动机/发电机。优选地，同步电机是起动器/发电机。优选地，同步电机包括永磁体电机。优选地，同步电机包括具有多个周向隔开的永磁体的转子和具有多个电线圈的定子。优选地，同步电机包括三相或更多相。优选地，同步电机包括五相。五相按相隔72电度布置。典型地，五相按相隔72电度布置并且五相的二次谐波功率角间隔144电度的角， 相移部件被布置为产生同步电机中的剩余相的第一相内的电压(emf)和电流之间的18度 相移提前，剩余相的第二相内的电压(emf )和电流之间的36度相移提前，剩余相的第三相 内的电压(emf )和电流之间的M度相移提前，剩余相的第四相内的电压(emf )和电流之间 的72度相移提前，使得同步电机的剩余相的二次谐波功率向量的向量和是零以消除扭矩 波动。优选地，相移部件被布置为针对所有剩余相产生额外的45度相移延迟以使同步 电机的功率输出最大化。优选地，相移部件被布置为产生剩余相的第一相中的净27°相角延迟，剩余相的 第二相中的净9°延迟，剩余相的第三相中的净9°相角提前以及剩余相的第四相中的净27° 相角提前。优选地，同步电机包括同步磁阻电机。本专利技术还提供了一种操作包括多相的同步电机的方法，该方法包括检测同步电 机的至少一相中的故障；使同步电机的具有故障的至少一相隔离；产生同步电机的剩余相 内的电压(emf)和电流之间的受控相移以调整由同步电机的剩余相产生的二次谐波功率的 相角，使得同步电机的剩余相的二次谐波功率向量的向量和是零以消除扭矩波动，并且使 所有剩余相的相角移动相同的预定角以使同步电机的功率输出最大化。优选地，每相具有相应的转换器，该方法包括使用转换器来产生受控相移。优选地，同步电机是电动机/发电机。优选地，同步电机是起动器/发电机。优选地，同步电机包括永磁体电机。优选地，同步电机包括具有多个周向隔开的永磁体的转子和具有多个电线圈的定子。优选地，同步电机包括三相或更多相。优选地，同步电机包括五相。优选地，五相按相隔72电度布置。典型地，五相按相隔72电度布置并且五相的二次谐波功率角间隔144电度的角， 以产生同步电机中的剩余相的第一相内的电压(emf)和电流之间的18度相移提前，剩余相 的第二相内的电压(emf)和电流之间的36度相移提前，剩余相的第三相内的电压(emf)和 电流之间的M度相移提前，剩余相的第四相内的电压(emf)和电流之间的72度相移提前， 使得同步电机的剩余相的二次谐波功率向量的向量和是零以消除扭矩波动。优选地，针对所有剩余相产生额外的45度相移延迟以使同步电机的功率输出最 大化。优选地，产生剩余相的第一相中的净27°相角延迟，剩余相的第二相中的净9°延 迟，剩余相的第三相中的净9°相角提前以及剩余相的第四相中的净27°相角提前。5可选地，同步电机包括同步磁阻电机。 附图说明将参照附图借助于示例更全面地描述本专利技术，其中图1示出根据本专利技术的具有同步电机的涡轮风扇式燃气涡轮发动机。图2示出图1中示出的同步电机的部分横截面视图。图3示出根据本专利技术的同步电机和功率电子转换器的示意图。图如是示出正常操作中的五相同步电机的二次谐波功率向量的曲线图。图4b是示出正常操作中的五相同步电机的二次谐波功率向量的曲线图，其中二 次谐波功率向量被重新布置以示出它们总和为零。图如是示出其中一相具有开路故障的五相同步电机的二次谐波功率向量的曲线 图。图恥是示出其中一相具有开路故障的五相同步电机的二次谐波功率向量的曲线 图，其中二次谐波功率向量被重新布置以示出它们总和不为零。图6是示出在二次谐波功率向量的相角已被调整因此它们总和为零之前和之后 的其中一相具有开路故障的五相同步电机的二次谐波功率向量的曲线图。图7是示出在故障之前以及在一相中的开路故障后的相角重新平衡之后的五相 同步电机的无波动功率相量的曲线图。图8是示出在故障之前以及在一相中的开路故障后的用于增加功率的相角重新 平衡和相移之后的五相同步电机的无波动功率相量的曲线图。具体实施例方式如图1中示出的涡轮风扇式燃气涡轮发动机10包括进气口 12、风扇部分14、压缩 机部分16、燃烧部分18、涡轮部分20和排气口 22。涡轮部分20包括高压涡轮、中压涡轮和 低压涡轮。压缩机部分包括中压压缩机和高压压缩机，且风扇部分包括风扇。高压涡轮被 布置为经由第一轴驱动高压压缩机，中压涡轮被布置为经由第二轴驱动中压压缩机，而低 压涡轮被布置为经由第三轴驱动风扇。同步电机40被嵌入在涡轮风扇式燃气涡轮发动机 10中。如图2中更清楚地示出的同步电机40包括转子42，具有在转子42的外周上的 多个周向隔开的永磁体43 ；和定子44，具有布置在定子44上的径向向内延伸的齿状物48 上的多个电线圈46。线圈46被布置成多个发电相。在该布置中同步电机40的转子42由 涡轮风扇式燃气涡轮发动机10的第三轴驱动，但是可以同样地由涡轮风扇式燃气涡轮发 动机10的第二轴或第一轴驱动。同步电机40，特别本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种同步电机（４０），包括：多相（５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅ）；检测部件，被布置为检测所述同步电机（４０）的至少一相（５０Ｅ）中的故障；隔离部件，被布置为使所述同步电机（４０）的具有故障的所述至少一相（５０Ｅ）隔离；相移部件（５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ），被布置为产生所述同步电机（４０）的剩余相（５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ）内的电压（ｅｍｆ）和电流之间的受控相移以调整由所述同步电机（４０）的剩余相（５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ）产生的二次谐波功率的相角，使得所述同步电机的剩余相的二次谐波功率向量的向量和是零以消除扭矩波动，并且所述相移部件（５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ）被布置为使所有所述剩余相（５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ）的相角移动相同的预定角以使所述同步电机（４０）的功率输出最大化。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·J·A·库伦，
申请(专利权)人：劳斯莱斯有限公司，
类型：发明
国别省市：GB
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。