專(zhuān)利名稱(chēng)：用于從渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生功率的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生功率的設(shè)備。
背景技術(shù)：
渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)且特別是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(也稱(chēng)為燃?xì)馔钙桨l(fā)動(dòng)機(jī))是旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)，其從通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)傳送到多個(gè)渦輪葉片上的燃燒氣體流中抽取能量。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)用于陸地和海上移動(dòng)和功率發(fā)生，但是最普遍地用于航空應(yīng)用，諸如用于飛機(jī)，包括直升機(jī)。在飛機(jī)中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)用于推進(jìn)航空器。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可具有兩個(gè)或更多個(gè)軸(spool)，包括提供整個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)推力的大部分的低壓(LP)軸，以及高壓(HP)軸，高壓軸驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)，并且通過(guò)在向后方向上引導(dǎo)排氣產(chǎn)物來(lái)產(chǎn)生額外的推力。三軸燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括第三中壓(IP)軸。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)通常還對(duì)許多不同的附件提供功率，諸如發(fā)電機(jī)、啟動(dòng)器/發(fā)電機(jī)、永磁交流發(fā)電機(jī)(PMA)、燃料泵和液壓泵，例如，用于在航空器上需要的、推進(jìn)以外的功能的裝備。例如，當(dāng)代航空器需要電功率用于航空電子器件、馬達(dá)和其它電氣裝備。與燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)接的發(fā)電機(jī)將把發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率轉(zhuǎn)化成對(duì)附件提供功率所需要電能。自耦變壓器(ATU)通常用于功率應(yīng)用中，以互連以不同的電壓級(jí)別運(yùn)行的系統(tǒng)，以及減少發(fā)電機(jī)的諧波含量和在整流器的輸出處的脈動(dòng)。在航空器中，自耦變壓器典型地用來(lái)在發(fā)電機(jī)和整流器之間升高或降低電壓。ATU與發(fā)電機(jī)分離，并且會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的重量和體積。此外，ATU通常需要強(qiáng)制液體冷卻系統(tǒng)，這會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)增加額外的重量和體積。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，一種用于具有壓力軸的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的功率發(fā)生系統(tǒng)包括具有集成式自耦變壓器單元的AC發(fā)電機(jī)，從集成式自耦變壓器單元輸出有至少兩個(gè)三相輸出；整流器矩陣，其連接到至少兩個(gè)三相輸出上；以及連接到整流器矩陣上的濾波器，其構(gòu)造成對(duì)母線提供DC輸出。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種用于具有高壓(HP)軸和低壓(LP)軸的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的電氣架構(gòu)包括第一 AC發(fā)電機(jī),其聯(lián)接到LP軸上,并且包括第一集成式自稱(chēng)變壓器單兀，從第一集成式自耦變壓器單元輸出有至少兩個(gè)三相輸出；第二 AC發(fā)電機(jī)，其聯(lián)接到HP軸上，并且包括第二集成式自耦變壓器單元，從第二集成式自耦變壓器單元輸出有至少兩個(gè)三相輸出；第一 AC/DC轉(zhuǎn)換器，其連接到第一 AC發(fā)電機(jī)的至少兩個(gè)三相輸出上，并且連接到第一 DC母線上；以及第二 AC/DC轉(zhuǎn)換器，其連接到第二 AC發(fā)電機(jī)的至少兩個(gè)三相輸出上，并且連接到第二 DC母線上，其中，選擇性地連接第一 DC母線和第二 DC母線。


在附圖中
圖1是用于航空器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性橫截面圖； 圖2是用于圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的電功率系統(tǒng)架構(gòu)的示意性框圖，該系統(tǒng)架構(gòu)具有根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的具有集成式自耦變壓器單元的發(fā)電機(jī)；
圖3是具有圖2的電功率系統(tǒng)架構(gòu)的集成式自耦變壓器單元和AC-DC功率轉(zhuǎn)換器的發(fā)電機(jī)的電氣圖。圖4是用于具有圖3的集成式自耦變壓器單元的發(fā)電機(jī)的定子繞組的電氣 圖5是用于圖4的定子繞組的繞組向量 圖6是用于圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的電功率系統(tǒng)架構(gòu)的示意性框圖，該系統(tǒng)架構(gòu)具有根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的集成式自耦變壓器單元；
圖7是具有圖6的電功率系統(tǒng)架構(gòu)的集成式自耦變壓器單元和AC-DC功率轉(zhuǎn)換器的發(fā)電機(jī)的電氣圖。圖8是用于具有圖3的集成式自耦變壓器單元的發(fā)電機(jī)的定子繞組的電氣 圖9是用于圖8的定子繞組的繞組向量 圖10是用于圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的電功率系統(tǒng)架構(gòu)的示意性框圖，該系統(tǒng)架構(gòu)具有根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的集成式自耦變壓器單元的發(fā)電機(jī)；
圖11是具有圖10的電功率系統(tǒng)架構(gòu)的集成式自耦變壓器單元和AC-DC功率轉(zhuǎn)換器的發(fā)電機(jī)的電氣圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的描述的實(shí)施例大體涉及用于將機(jī)械功率轉(zhuǎn)換成電功率的發(fā)電機(jī)。關(guān)于用航空器發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生功率，并且更具體而言關(guān)于具有使得能夠用渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(優(yōu)選燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī))產(chǎn)生電功率的至少一個(gè)發(fā)電機(jī)的電功率系統(tǒng)架構(gòu)來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例。但將理解的是，本發(fā)明不受此限制，而是可一般地應(yīng)用于非航空器應(yīng)用(諸如其它移動(dòng)應(yīng)用和非移動(dòng)性工業(yè)、商業(yè)和民用應(yīng)用)中的電功率系統(tǒng)架構(gòu)。圖1是用于航空器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的示意性橫截面圖。發(fā)動(dòng)機(jī)10以下游串行流的關(guān)系包括風(fēng)扇區(qū)段12 (其包括風(fēng)扇14)、增壓器或低壓(LP)壓縮機(jī)16、高壓(HP)壓縮機(jī)18、燃燒區(qū)段20、HP渦輪22和LP渦輪24。HP軸桿或軸26以傳動(dòng)的方式將HP渦輪22連接到HP壓縮機(jī)18上，并且LP軸桿或軸28以傳動(dòng)的方式將LP渦輪24連接到LP壓縮機(jī)16和風(fēng)扇14上。HP渦輪22包括HP渦輪轉(zhuǎn)子30，HP渦輪轉(zhuǎn)子30具有安裝在轉(zhuǎn)子30的周邊處的渦輪葉片32。葉片32從葉片平臺(tái)34沿徑向向外延伸到徑向外部葉片尖部36。圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的電功率系統(tǒng)架構(gòu)40的示意性框圖。系統(tǒng)架構(gòu)40包括多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，在本文中將其顯示為包括至少左發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)42和右發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)44。左發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)42和右發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)44可為基本相同的；因此，為了簡(jiǎn)潔，將僅詳細(xì)描述左發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)42。左發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)42可包括圖1中顯示的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的HP軸26和LP軸28，但是系統(tǒng)架構(gòu)40也可應(yīng)用于其它發(fā)動(dòng)機(jī)。本文顯示的左發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)42使用兩個(gè)軸(即HP軸26和LP軸28)提供的機(jī)械功率。但是，也可在具有不止兩個(gè)軸的發(fā)動(dòng)機(jī)(諸如除了 HP和LP軸之外，具有中壓軸的3軸發(fā)動(dòng)機(jī))上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)架構(gòu)40。系統(tǒng)架構(gòu)40可進(jìn)一步包括航空器的輔助功率單元(APU) 46和外部功率源(EPS) 48。如本文顯示的那樣，APU 46和EPS 48各自分別具有DC輸出50、52。在示出的實(shí)施例中，左發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)42包括第一自動(dòng)變壓器單元(ATU)集成式發(fā)電機(jī)56，其在本文中顯示為ATU集成式啟動(dòng)器-發(fā)電機(jī)56，其構(gòu)造成用HP軸26供應(yīng)的機(jī)械功率產(chǎn)生變頻(VF)AC功率；以及第二 ATU集成式發(fā)電機(jī)58，其構(gòu)造成用LP軸28供應(yīng)的機(jī)械功率產(chǎn)生恒頻(CF)AC功率。ATU集成式啟動(dòng)器-發(fā)電機(jī)56包括功率發(fā)生區(qū)段60和ATU區(qū)段62。如下面將更加詳細(xì)地闡明的那樣，通過(guò)在功率發(fā)生區(qū)段60的電繞組上結(jié)合進(jìn)行功率變換必要的一些電繞組來(lái)使ATU區(qū)段62與功率發(fā)生區(qū)段60結(jié)合。這基本消除了功率發(fā)生區(qū)段60和ATU區(qū)段62中的繞組加倍，這可轉(zhuǎn)化成航空器的重量和成本的節(jié)約。HP軸26可通過(guò)HP傳動(dòng)組件而可操作地與ATU集成式啟動(dòng)器-發(fā)電機(jī)56聯(lián)接，HP傳動(dòng)組件具有機(jī)械地聯(lián)接到HP軸26上的輸入和機(jī)械地聯(lián)接到功率發(fā)生區(qū)段62上的輸出。HP傳動(dòng)組件的一個(gè)實(shí)施例是副齒輪箱64，其中，ATU集成式啟動(dòng)器-發(fā)電機(jī)56可安裝和聯(lián)接到副齒輪箱64上。在副齒輪箱64內(nèi)，功率也可傳遞到其它發(fā)動(dòng)機(jī)附件。ATU集成式啟動(dòng)器-發(fā)電機(jī)56的功率發(fā)生區(qū)段60將HP軸26供應(yīng)的機(jī)械功率轉(zhuǎn)換成電功率，并且產(chǎn)生具有三相輸出的功率供應(yīng)66。ATU集成式啟動(dòng)器-發(fā)電機(jī)56的ATU區(qū)段62用來(lái)將功率供應(yīng)66的三相輸出變換成九相功率輸出68，以及提高功率供應(yīng)的電壓。ATU集成式啟動(dòng)器-發(fā)電機(jī)56還對(duì)航空器提供啟動(dòng)功能。備選地，在左發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)42的HP側(cè)上的ATU集成式發(fā)電機(jī)56可包括不對(duì)航空器提供啟動(dòng)功能的發(fā)電機(jī)。在這種情況下，可提供連接到副齒輪箱60上的單獨(dú)的啟動(dòng)器馬達(dá)，以對(duì)航空器執(zhí)行啟動(dòng)功能。另夕卜，左發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)42可包括從HP軸26中吸取機(jī)械功率來(lái)產(chǎn)生功率的多個(gè)發(fā)電機(jī)，以便提供冗余措施。ATU集成式發(fā)電機(jī)58包括功率發(fā)生區(qū)段70和ATU區(qū)段72。LP軸28可通過(guò)LP傳動(dòng)組件來(lái)可操作地與ATU集成式發(fā)電機(jī)58聯(lián)接，LP傳動(dòng)組件具有機(jī)械地聯(lián)接到LP軸28上的輸入和機(jī)械地聯(lián)接到功率發(fā)生區(qū)段70上的輸出。LP傳動(dòng)組件的一個(gè)實(shí)施例是將來(lái)自LP軸28的變速輸入轉(zhuǎn)換成恒速的恒速驅(qū)動(dòng)器(CSD) 74。如本文顯示的那樣，CSD 74可機(jī)械地聯(lián)接到ATU集成式發(fā)電機(jī)58上，并且以恒速驅(qū)動(dòng)功率發(fā)生區(qū)段70。ATU集成式發(fā)電機(jī)58的功率發(fā)生區(qū)段70將LP軸28供應(yīng)的機(jī)械功率轉(zhuǎn)換成電功率，并且產(chǎn)生具有三相輸出的功率供應(yīng)76。ATU集成式發(fā)電機(jī)58的ATU區(qū)段72用來(lái)將功率供應(yīng)76的三相輸出變換成九相功率輸出78，以及提高功率供應(yīng)的電壓。由于CSD的原因，功率供應(yīng)66、76將具有恒定的頻率。備選地，可去除CSD 74，以產(chǎn)生VF功率輸出。雖然本文顯示的實(shí)施例被描述成在左發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)42的LP側(cè)上使用一個(gè)ATU集成式發(fā)電機(jī)58，但是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例可使用從LP軸28吸取機(jī)械功率來(lái)產(chǎn)生AC功率的多個(gè)ATU集成式發(fā)電機(jī)58，以便提供冗余措施。另外，雖然在本文中描述了單獨(dú)的ATU集成式發(fā)電機(jī)58和CSD 74，但是可備選地使用將CSD 74和ATU集成式發(fā)電機(jī)58結(jié)合到共同單元中的集成式驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。來(lái)自集成式ATU集成式啟動(dòng)器-發(fā)電機(jī)56的功率輸出68供應(yīng)到第一 AC/DC轉(zhuǎn)換器，以將AC功率輸出68轉(zhuǎn)換成DC功率輸出80。如所示出的那樣，第一 AC/DC轉(zhuǎn)換器可包括第一整流器裝置82和第一濾波器84，以將AC電壓轉(zhuǎn)換成DC電壓，以及在電流流供應(yīng)到第一電氣母線86之前校平電流流。類(lèi)似地，來(lái)自ATU集成式發(fā)電機(jī)58的功率輸出78供應(yīng)到第二 AC/DC轉(zhuǎn)換器，以將AC功率輸出78轉(zhuǎn)換成DC功率輸出88。如所示出的那樣，第二AC/DC轉(zhuǎn)換器可包括第二整流器裝置90和第二濾波器92，以將AC電壓轉(zhuǎn)換成DC電壓，以及在電流流供應(yīng)到第二電氣母線94之前校平電流流。 馬達(dá)-啟動(dòng)器控制器96可選擇性地將來(lái)自第一電氣母線86的功率提供給ATU集成式啟動(dòng)器-發(fā)電機(jī)56，以起動(dòng)航空器的啟動(dòng)程序。通過(guò)如圖2顯示的那樣將馬達(dá)-啟動(dòng)器控制器96連接到ATU集成式啟動(dòng)器-發(fā)電機(jī)56的特定位置上，可使馬達(dá)-啟動(dòng)器控制器96與ATU集成式啟動(dòng)器-發(fā)電機(jī)56結(jié)合，以啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。三相馬達(dá)-啟動(dòng)器控制器96連接到三相功率供應(yīng)66上，以驅(qū)動(dòng)ATU集成式啟動(dòng)器-發(fā)電機(jī)56，使其作為用于啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的三相啟動(dòng)器。第一電氣母線86和第二電氣母線94構(gòu)造成將DC功率供應(yīng)給需要DC功率供應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)負(fù)載(未顯示)?？蛇x擇性地連接第一電氣母線86和第二電氣母線94，以使得負(fù)載能夠由HP軸26和LP軸28分擔(dān)。在運(yùn)行中，隨著燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的啟動(dòng)，HPT22旋轉(zhuǎn)HP軸26，并且LPT24旋轉(zhuǎn)LP軸。副齒輪箱64由旋轉(zhuǎn)的HP軸26驅(qū)動(dòng)，并且將來(lái)自HP軸26的機(jī)械功率傳輸?shù)紸TU集成式啟動(dòng)器-發(fā)電機(jī)56。ATU集成式啟動(dòng)器-發(fā)電機(jī)56將HP軸26供應(yīng)的機(jī)械功率轉(zhuǎn)換成電功率，并且產(chǎn)生DC功率輸出80。CSD 74由旋轉(zhuǎn)的LP軸28驅(qū)動(dòng)，并且將來(lái)自LP軸28的機(jī)械功率傳輸?shù)紸TU集成式發(fā)電機(jī)58。ATU集成式發(fā)電機(jī)58將LP軸28供應(yīng)的機(jī)械功率轉(zhuǎn)換成電功率，并且產(chǎn)生DC功率輸出88?？蓪⒐β瘦敵?0、88分別提供給電氣母線86、94，電氣母線86、94構(gòu)造成將DC功率供應(yīng)給需要DC功率供應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)負(fù)載(未顯示)。取決于吸取功率的負(fù)載的類(lèi)型，在由 負(fù)載使用之前，系統(tǒng)架構(gòu)40所抽取的DC功率可經(jīng)歷進(jìn)一步的處理。也可將APU 44和EPS 48的DC功率輸出50、52提供給電氣母線86、94。左發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)42和右發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)44、APU 46和EPS 48可如需要的那樣對(duì)航空器的多種負(fù)載提供DC功率。左發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)42、右發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)44、APU 46和EPS 48的多種DC輸出與合適的開(kāi)關(guān)結(jié)合，以對(duì)航空器提供不間斷功率傳遞(NBPT)。圖3是用于圖2的電功率系統(tǒng)架構(gòu)40中的ATU集成式啟動(dòng)器-發(fā)電機(jī)56和第一AC-DC功率轉(zhuǎn)換器的電氣圖。第一 ATU集成式發(fā)電機(jī)56和第二 ATU集成式發(fā)電機(jī)58以及AC-DC功率轉(zhuǎn)換器對(duì)于HP軸26和LP軸28兩者可基本相同；因此，為了簡(jiǎn)潔，將在圖3中僅詳細(xì)描述左發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)42的HP側(cè)。ATU集成式啟動(dòng)器-發(fā)電機(jī)56可具有帶有三個(gè)主繞組或一次繞組98a至98c和九個(gè)二次繞組IOOa至IOOi的定子。主繞組98a至98c各自具有連接到共同中性點(diǎn)102上的中性端，以及連接到三相輸出功率供應(yīng)66的一個(gè)相輸出106a至106c上的分接頭(tap) 104a至104c。通過(guò)導(dǎo)體或?qū)Ь€來(lái)對(duì)三相馬達(dá)-啟動(dòng)器控制器96(圖2)提供相輸出106a至106c。二次繞組IOOa至IOOi以相關(guān)聯(lián)的三個(gè)一組的方式連接到主繞組98a至98c上的分接頭104a至104c中的一個(gè)上，并且構(gòu)造成產(chǎn)生九相功率輸出68。在示出的實(shí)施例中，一次繞組98a至98c布置成Y形構(gòu)造，其中，集成式ATU的整體構(gòu)造為星形連接構(gòu)造。備選地，一次繞組98a至98c可布置成Λ形構(gòu)造，其中集成式ATU的整體構(gòu)造是Λ形或擴(kuò)展Λ形連接構(gòu)造。九相功率輸出68通過(guò)導(dǎo)體108a至108i而輸送到整流器裝置82。導(dǎo)體108a至108i可為導(dǎo)線。整流器裝置82可與發(fā)電機(jī)56集成或包裝在一起，或者可與發(fā)電機(jī)56分開(kāi)來(lái)提供整流器裝置82。整流器裝置82可包括包含多個(gè)二極管的三個(gè)整流器電橋。二極管的數(shù)量等于ATU集成式啟動(dòng)器-發(fā)電機(jī)56的期望的脈沖數(shù)。如本文顯示的那樣，存在十八個(gè)二極管，所以脈沖數(shù)為十八。也可使用其它數(shù)量的二極管，諸如12、18、24、6的其它倍數(shù)等。一種適當(dāng)類(lèi)型的二極管由碳化硅(SC)制成，因?yàn)槠淠蜏啬芰Ω摺？墒褂枚O管之外的整流裝置。雖然示出的集成式啟動(dòng)器-發(fā)電機(jī)56顯示為具有為十八的脈沖數(shù)，但如上面提到的那樣，啟動(dòng)器-發(fā)電機(jī)56可構(gòu)造成具有其它脈沖數(shù)。例如，通過(guò)提供兩個(gè)而非三個(gè)二次繞組100，可提供具有為十二的脈沖數(shù)的發(fā)電機(jī)。在另一個(gè)示例中，通過(guò)提供四個(gè)而非三個(gè)二次繞組100，可提供具有為二十四的脈沖數(shù)的發(fā)電機(jī)。如示出的那樣，導(dǎo)體108a、108e和108i連接到具有六個(gè)二極管112的第一整流器電橋110上，導(dǎo)體108c、108d和108h連接到具有六個(gè)二極管116的第二整流器電橋114上，并且導(dǎo)體108b、108f和108g連接到具有六個(gè)二極管120的第三整流器電橋118上。在導(dǎo)體108a、108e和108i上可用的三相被第一整流器電橋110整流，其中，二極管112在兩個(gè)第一輸出122a和122b之間輸送第一 DC電壓。在導(dǎo)體108c、108d和108h上可用的三相被第二整流器電橋114并行地整流，其中二極管116在兩個(gè)第二輸出124a和124b之間輸送第二 DC電壓。在導(dǎo)體108b、108f和108g上可用的三相也被第三整流器電橋118并行地整流，其中，二極管120在兩個(gè)第三輸出126a和126b之間輸送第二 DC電壓。來(lái)自各個(gè)整流器電橋110、114、118的輸出122a、124a和126a聯(lián)接到第一相間變壓器128上,第一相間變壓器128吸收輸出122a、124a和126a之間的瞬時(shí)電壓差。來(lái)自各個(gè)整流器電橋110、114、118的另一個(gè)輸出122b、124b和126b聯(lián)接到第二相間變壓器130上，第二相間變壓器130吸收輸出122b、124b和126b之間的瞬時(shí)電壓差。在第一相間變壓器128和第二相間變壓器130之間的線圈的接合點(diǎn)分別形成第一輸出132和第二輸出134，第一輸出132和第二輸出134連接到濾波器84上。圖4是用于圖3的ATU集成式啟動(dòng)器-發(fā)電機(jī)56的ATU區(qū)段62的定子繞組的電氣圖。如上面論述的那樣，各個(gè)主繞組98a至98c從共同中性點(diǎn)102延伸到分接頭104a至104c中的一個(gè)。第一主繞組98a上的二次繞組IOOa至IOOc分別從分接頭104a延伸到端子A1、A2、A3。第二主繞組98b上的二次繞組IOOd至IOOf分別從分接頭104b延伸到端子B1、B2、B3。第三主繞組98c的二次繞組IOOg至IOOi分別從分接頭104c延伸到端子Cl、C2、C3。圖5是用于圖4的ATU集成式啟動(dòng)器-發(fā)電機(jī)56的ATU區(qū)段62的定子繞組的繞組向量圖。繞組向量圖可用來(lái)設(shè)計(jì)用于ATU集成式啟動(dòng)器-發(fā)電機(jī)56的ATU區(qū)段62的定子繞組。本文示出了定子繞組具有為十八的脈沖數(shù)，但是，定子繞組也可構(gòu)造成具有為6的其它倍數(shù)的脈沖數(shù)，諸如12、18、24等。如可看到的那樣，向量圖包括從共同原點(diǎn)O發(fā)源的九個(gè)主向量Al、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3，共同原點(diǎn)O對(duì)應(yīng)于圖4中的定子繞組的中性點(diǎn)102。主向量A1-C3表示被導(dǎo)體108a至108i輸送到圖3中的整流器裝置82的相輸出。主向量A1-C3的幅度或長(zhǎng)度V表示產(chǎn)生的AC電壓，并且各個(gè)主向量A1-C3的方向或定向表示產(chǎn)生的AC電壓的0° -360°的相位。如本文顯示的那樣，主向量A1-C3可具有相同的長(zhǎng)度V，但是在相位上相差角度a。主向量A1-C3可分成組，使得主向量Al、B1、Cl表示一個(gè)三相輸出，主向量A2、B2、C2表示另一個(gè)三相輸出，并且主向量A3、B3、C3表示其它三相輸出。主向量A1、B1和Cl中的各個(gè)包括從點(diǎn)P(其對(duì)應(yīng)于圖4中的分接頭104a_c)發(fā)源而與其它主向量A2、A3、B2、B3、C2、C3中的一個(gè)相遇的兩個(gè)子向量X1、X2、Yl、Y2、Zl、Z2。在共同原點(diǎn)O和點(diǎn)P之間的距離表示為長(zhǎng)度LI。從點(diǎn)P到主向量Al的末端的距離表示為長(zhǎng)度L2。因而，主向量Al的長(zhǎng)度V，以及因此所有其它主向量A2、A3、B2、B3、C2、C3的長(zhǎng)度V由以下關(guān)系給出
F = IilI 4- U2I
子向量X2以角度0 I從主向量Al延伸到主向量A3，并且具有長(zhǎng)度L3。雖然在圖5中未顯示，但是其它子向量X2、Y1、Y2、Z1、Z2也具有長(zhǎng)度L3，并且以等于Θ I的角度從相關(guān)聯(lián)的主向量延伸。主向量Al和A3的末端分開(kāi)距離d，距離d與長(zhǎng)度L2和L3 —起形成具有限定內(nèi)角Θ1、Θ 2和Θ 3的頂點(diǎn)的三角形?？蛇x擇長(zhǎng)度L1-L3和角度Θ I和α，以設(shè)計(jì)用于圖3的ATU集成式啟動(dòng)器-發(fā)電機(jī)56的ATU區(qū)段62的定子繞組。角度α、Θ1、Θ 2和Θ 3取決于脈沖數(shù)N，并且它們之間的關(guān)系由以下等式給出
權(quán)利要求
1.一種用于具有壓力軸的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的功率發(fā)生系統(tǒng)，包括 具有集成式自耦變壓器單元的AC發(fā)電機(jī)，從所述集成式自耦變壓器單元輸出有至少兩個(gè)三相輸出； 連接到所述至少兩個(gè)三相輸出上的整流器矩陣；以及 連接到所述整流器矩陣上的濾波器，其構(gòu)造成對(duì)DC母線提供DC輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述AC發(fā)電機(jī)包括恒頻發(fā)電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述AC發(fā)電機(jī)包括變頻發(fā)電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述AC發(fā)電機(jī)包括與馬達(dá)啟動(dòng)器控制器聯(lián)接的三個(gè)主繞組。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力軸是高壓軸，并且所述AC發(fā)電機(jī)與所述高壓軸聯(lián)接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述功率發(fā)生系統(tǒng)進(jìn)一步包括副齒輪箱，所述副齒輪箱具有以機(jī)械的方式聯(lián)接到所述高壓軸上的輸入，以及以機(jī)械的方式聯(lián)接到所述AC發(fā)電機(jī)上的輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力軸是低壓軸，并且所述AC發(fā)電機(jī)與所述低壓軸聯(lián)接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述功率發(fā)生系統(tǒng)進(jìn)一步包括恒速機(jī)械驅(qū)動(dòng)器，所述恒速機(jī)械驅(qū)動(dòng)器具有以機(jī)械的方式聯(lián)接到所述低壓軸上的輸入，以及以機(jī)械的方式聯(lián)接到所述AC發(fā)電機(jī)上的輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述整流器矩陣包括多個(gè)二極管，并且所述多個(gè)二極管的數(shù)量等于所述集成式自耦變壓器單元的期望脈沖數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述整流器矩陣包括三個(gè)整流器電橋，其中，各個(gè)整流器電橋與來(lái)自所述AC發(fā)電機(jī)的相輸出中的一個(gè)聯(lián)接。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述AC發(fā)電機(jī)包括來(lái)自所述集成式自耦變壓器單元的三個(gè)三相輸出。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述功率發(fā)生系統(tǒng)進(jìn)一步包括額外的繞組，所述額外的繞組與所述AC發(fā)電機(jī)聯(lián)接，并且構(gòu)造成對(duì)AC母線提供AC輸出。
13.一種用于具有高壓(HP)軸和低壓(LP)軸的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的電氣架構(gòu)，包括 第一 AC發(fā)電機(jī)，其聯(lián)接到所述HP軸上，并且包括第一集成式自耦變壓器單元，從所述第一集成式自耦變壓器單元輸出有至少兩個(gè)三相輸出； 第二 AC發(fā)電機(jī)，其聯(lián)接到所述LP軸上，并且包括第二集成式自耦變壓器單元，從所述第二集成式自耦變壓器單元輸出有至少兩個(gè)三相輸出； 第一 AC/DC轉(zhuǎn)換器，其連接到所述第一 AC發(fā)電機(jī)的所述至少兩個(gè)三相輸出上，并且連接到第一 DC母線上；以及 第二 AC/DC轉(zhuǎn)換器，其連接到所述第二 AC發(fā)電機(jī)的所述至少兩個(gè)三相輸出上，并且連接到第二 DC母線上； 其中，選擇性地連接所述第一 DC母線和第二 DC母線。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電氣架構(gòu)，其特征在于，所述第二AC發(fā)電機(jī)包括恒頻發(fā)電機(jī)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電氣架構(gòu),其特征在于,所述第一AC發(fā)電機(jī)包括變頻發(fā)電機(jī)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電氣架構(gòu)，其特征在于，所述電氣架構(gòu)進(jìn)一步包括馬達(dá)啟動(dòng)器控制器，其中，所述第一 AC發(fā)電機(jī)包括與所述馬達(dá)啟動(dòng)器控制器聯(lián)接的三個(gè)主繞組。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電氣架構(gòu)，其特征在于，所述電氣架構(gòu)進(jìn)一步包括恒速機(jī)械驅(qū)動(dòng)器，所述恒速機(jī)械驅(qū)動(dòng)器具有以機(jī)械的方式聯(lián)接到所述LP軸上的輸入，以及以機(jī)械的方式聯(lián)接到所述第二 AC發(fā)電機(jī)上的輸出。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電氣架構(gòu)，其特征在于，所述電氣架構(gòu)進(jìn)一步包括副齒輪箱，所述副齒輪箱具有以機(jī)械的方式聯(lián)接到所述HP軸上的輸入，以及以機(jī)械的方式聯(lián)接到所述第一 AC發(fā)電機(jī)上的輸出。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電氣架構(gòu)，其特征在于，所述第一AC/DC轉(zhuǎn)換器包括第一整流器矩陣，并且所述第二 AC/DC轉(zhuǎn)換器包括第二整流器矩陣。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電氣架構(gòu)，其特征在于，所述第一AC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括第一濾波器，所述第一濾波器連接到所述第一整流器矩陣上，并且構(gòu)造成對(duì)所述第一母線提供DC輸出，并且所述第二 AC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括第二濾波器，所述第二濾波器連接到所述第二整流器矩陣上，并且構(gòu)造成對(duì)所述第二母線提供DC輸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于從渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生功率的設(shè)備。一種設(shè)備，其通過(guò)從渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的壓力軸(26，28)產(chǎn)生功率來(lái)對(duì)航空器提供功率?？赏ㄟ^(guò)具有集成式自耦變壓器單元(62，72)的發(fā)電機(jī)(56，58)來(lái)從渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)中抽取AC功率，并且AC功率可轉(zhuǎn)換成DC功率。
文檔編號(hào)H02K11/00GK103036362SQ20121036879
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月7日
發(fā)明者黃豪, 賈小川, D.D.卡里皮德斯 申請(qǐng)人:通用電氣公司