组件34生成的功率在被负载使用之前可以经过进一步处理。
[0038]电子换向器80对励磁机磁场绕组82、86、90、92的选择的通电生成独立于可旋转的轴38的速度的预定频率下的输出电能。例如，如果可旋转的轴38在CW方向以高于生成期望的电源频率所需的工作速度的旋转速度旋转，那么电子换向器80使用转子速度传感器94感测转子速度，并经由励磁机磁场绕组82、86、90、92在CCW方向，以相对于主机定子58将旋转磁场108降低到可工作的速度而计算出的旋转速度、顺序生成主机转子54的磁场108。换种方式讲，磁场108的旋转速度降低了主机转子54的旋转速度，使磁场108的“实际”旋转速度变为相对于主机定子58生成期望功率所需的工作速度。
[0039]在该实施例或备选的实施例中，电子换向器80还可以控制磁场108的旋转，以应对(account for)以低于生成期望的恒定电源功率频率所需的可工作的速度的可变速度旋转的可旋转的轴38。例如，电子换向器80可以通过使用转子速度传感器94感测转子速度来补偿在CW方向旋转得太慢的可旋转的轴38，并相对于主机定子58在CW方向以将实际的旋转磁场108提高到可工作的速度所计算出的旋转速度顺序生成主机转子54的磁场108。换种方式讲，磁场108的旋转速度提高了主机转子54的旋转速度，使磁场108的“实际”旋转速度相对于主机定子58变为生成期望功率所需的可工作的速度。
[0040]此外，可以构想到电子换向器80可以根据需要改变序列的方向以产生磁场108的恒定的有效旋转。电子换向器80的操作还可以控制主机转子54的磁场108的旋转速度，以维持磁场108和主机转子54的旋转速度之间的相对速度中恒定的或预定的差。因此，不管发动机10的工作速度为何，由发电机组件34生成的功率保持恒定。
[0041]除了上面的图中所示的之外，本发明还考虑了很多其他可能的实施例和配置。例如，尽管发电机组件34图示为直接与HP转轴26耦连，但可以构想任意发电机/转轴组合可以类似地工作，例如，发电机组件34可以与LP转轴28耦连等的情况。此外，若干发电机组件34还可以在具有超过一个发电机或超过两个转轴的发动机10 (诸如除具有HP和LP转轴26、28之外还具有中压转轴的3-转轴/3-发电机的发动机)上实施。在这些备选的转轴实施例中，在变速发动机中转轴的可变速度可以生成恒定功率输出。
[0042]备选地，本发明的实施例可以另外包括在转轴和与可旋转的轴38的机械耦连件78之间使用中间速度交换器。例如，辅助变速箱或恒速装置可以具有机械耦连到LP转轴28的输入和机械耦连到可旋转的轴38的输出，其中辅助变速箱改变轴向旋转速度的来源。这种中间速度交换器可以耦连在上面提到的任一转轴之间，可以提高、降低或使轴向旋转速度的来源恒定，如所描述的，这是通过电子换向器80来起作用的。在中间速度交换器内，旋转功率还可以传输到其它发动机附件。
[0043]而且，发电机组件34不需要位于同一发动机10中。例如，三个发电机组件34可以耦连到两个不同的发动机10中的HP或LP转轴26、28。
[0044]本文中公开的实施例提供了带有彻底不同构造的PMGRAT系统。上面的实施例可以实现的一个优点是普通设计的发电机可用于从喷气式发动机的任何可用的转轴提取功率，从而节约了在单独研发中的大量成本，并为从各个工作转轴提取功率的发电机提供能源。此外，在设计航空器的发电组件时，要考虑的重要因素是在若干工作条件下的可靠性。上面的实施例不管驱动机械转轴的工作速度为何，都能够提供不间断的发电。而且，上面描述的发电组件由于不需要中间速度交换器装置，因而零件数目减少，因此这些实施例能够用最小的功率转换设备提供调节的功率输出，使整个系统本质上更加可靠。这使系统的重量更低、尺寸更小、性能增加、并且可靠性也提高。零件数量减少以及维护减少会使产品的成本和运行成本更低。重量和尺寸的减少与飞行期间的竞争优势有关。
[0045]本书面说明书使用示例来公开包括最佳模式的本发明，还使得任意本领域技术人员可实践本发明，包括制造和使用任意装置或系统和执行任意结合的方法。本发明的专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员可想到的其他示例。如果这样的其他示例具有与权利要求书的文字语言并非不同的结构元件、或者如果这样的其他示例包括与权利要求书的文字语言具有非实质性区别的等同结构元件，则这样的其他示例意欲落入权利要求书的范围内。
【主权项】
1.一种喷气式发动机组件，包括: 喷气式发动机，其具有至少一个转轴； 发电机，包括: 同步电动机，其包括转子和定子，其中所述转子可操作地耦连到所述至少一个转轴，使得所述转子的速度随所述转轴的速度而变化;以及 电子换向器，其相对于所述转子的旋转控制所述转子的磁场的旋转，使得所述同步电动机以预定频率生成电力。2.根据权利要求1所述的喷气式发动机组件，其特征在于，所述预定频率包括恒定频率。3.根据权利要求2所述的喷气式发动机组件，其特征在于，所生成的电力包括交流电、多相、恒定电压和400Hz处三相115V AC中的至少一种。4.根据权利要求1所述的喷气式发动机组件，其特征在于，还包括以下之中的至少一个:将所述转子直接耦连到所述至少一个转轴的辅助变速箱，和没有恒速装置而可操作地耦连到所述至少一个转轴的所述转子。5.根据权利要求1所述的喷气式发动机组件，其特征在于，所述至少一个转轴包括低压转轴和高压转轴中的至少一个。6.根据权利要求1所述的喷气式发动机组件，其特征在于，还包括第一速度传感器，其提供指示所述转子的旋转速度的转子速度信号，其中所述转子速度信号作为输入提供给所述电子换向器。7.根据权利要求6所述的喷气式发动机组件，其特征在于，所述发电机还包括永磁发电机(PMG)，其具有PMG定子和PMG转子，所述PMG随着所述同步电动机的所述转子旋转，并且所述PMG转子包括所述第一速度传感器。8.根据权利要求7所述的喷气式发动机组件，其特征在于，所述发电机还包括具有励磁机定子和励磁机转子的励磁机，其随所述同步电动机的所述转子旋转。9.根据权利要求1所述的喷气式发动机组件，其特征在于，控制所述磁场的所述旋转包括控制旋转方向和旋转速度中的至少一个，使得所述磁场的所述旋转和所述转子的所述旋转之间的差是恒定的。10.—种从具有定子和转子的发电机生成具有预定频率的电力的方法，所述转子由变速发动机旋转，所述方法包括相对于所述转子的旋转控制所述转子的磁场的旋转，从而以预定频率生成电力。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述预定频率包括恒定频率。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，控制所述磁场的所述旋转包括控制所述磁场的旋转速度和旋转方向中的至少一个。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，控制所述磁场的所述旋转包括以下之中的至少一个:控制所述磁场的所述旋转速度以维持所述磁场和所述转子的旋转速度之间的相对速度的恒定差；以及相对于所述转子的所述旋转速度控制所述磁场的所述旋转速度，以维持预定的差。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述预定的差是恒定的。15.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所生成的电力包括交流电、多相、恒定电 压和400Hz处三相115V AC中的至少一种。
【专利摘要】一种喷气式发动机组件包括具有至少一个转轴和发电机的喷气式发动机。发电机包括：转子和定子，其中转子可操作地耦连到至少一个转轴；以及电子换向器，其控制转子的磁场的旋转使得电动机生成电力。而且，提供了一种从具有定子和转子的发电机生成电力的方法，该方法包括控制磁场的旋转以生成电力。
【IPC分类】F01D15/10, F02C7/32, F02K3/00
【公开号】CN105452613
【申请号】CN201380077237
【发明人】R·O·布拉泽尔, J·M·赖纳德
【申请人】通用电气航空系统有限责任公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2013年6月6日
【公告号】CA2913526A1, EP3004565A1, US20160130970, WO2014196975A1