[發明專利]氣體渦輪引擎發電機

在審

• 申請號: 202010601285.X
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN112211730A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 保羅·R·戴維斯
• 申請（專利權）人: 勞斯萊斯有限公司
• 主分類號: F02C7/36
• 分類號: F02C7/36;F02C6/00;F02C7/06;H02K5/173
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 楊國治;王瑋

本發明提供了一種飛行器氣體渦輪引擎(10)，所述飛行器氣體渦輪引擎包括主引擎軸(22,23)、被構造成可旋轉地支撐所述主引擎軸(22,23)的主引擎軸軸承布置結構(36,49,50)，以及包括轉子(32)和定子(34)的電機(30)。所述轉子(32)安裝到所述主引擎軸(22,23)并且由在所述轉子(34)和所述定子(32)之間延伸的另外的電機軸承布置結構(70,72)可旋轉地支撐，并且所述定子(32)安裝到所述氣體渦輪引擎(10)的靜態結構(38)。

技術領域

本公開涉及氣體渦輪引擎的電機以及包括電機的氣體渦輪。

背景技術

飛行器氣體渦輪引擎為飛行器提供推進功率和電功率。因此，此類引擎包括用于提供電功率的電機，諸如發電機。還可提供被構造成驅動諸如油泵和燃料泵的流體泵的呈馬達形式的另外的電機。發電機和馬達的功能可以組合，使得例如發電機可以在起動期間用作起動馬達。

隨著電功率需求的增加，以及電動馬達越來越多地用于替代飛行器中的液壓馬達和氣動馬達，飛行器上的電機的尺寸相對于氣體渦輪引擎的尺寸穩定地增加。因此，在有限的可用空間內封裝此類機器變得越來越困難。

圖1示出了用于氣體渦輪引擎的電機的常規封裝布置結構。氣體渦輪引擎1包括主引擎壓縮機軸2，該主引擎壓縮機軸在引擎操作時旋轉。該氣體渦輪引擎經由錐齒輪4聯接到輸出軸3。輸出軸3繼而通過第二組錐齒輪6聯接到角驅動軸5。電機7聯接到角驅動軸5。考慮到傳動裝置，這種布置結構是笨重、復雜且低效的。

還提出了另選的布置結構，包括所謂的“嵌入式發電機”，其中電機安裝在沿壓縮機徑向向內的環形空間內。此類布置結構提供有效的封裝，但是存在其他困難。

本發明尋求提供一種具有嵌入式電機的改進的氣體渦輪引擎。

發明內容

根據第一方面，提供了一種飛行器氣體渦輪引擎，該飛行器氣體渦輪引擎包括：

主引擎軸；

主引擎軸軸承布置結構，該主引擎軸軸承布置結構被構造成可旋轉地支撐主引擎軸；和

電機，該電機包括轉子和定子；其中

轉子安裝到主引擎軸并且由在轉子和定子之間延伸的另外的電機軸承布置結構可旋轉地支撐，并且定子安裝到氣體渦輪引擎的靜態結構。

因此，電機轉子由與主引擎軸分開的軸承支撐。因此，轉子通過專用軸承安裝到定子，從而確保可保持對轉子/定子氣隙的精確控制。此外，由于電機(包括轉子和定子)是獨立成套的，其自己的軸承控制轉子定子間隙，因此電機可以被移除并安裝在氣體渦輪引擎中，而不需要特殊的工具來確保在安裝和移除期間的正確間隙。另一個優點是，電機的轉子動力學特性與氣體渦輪引擎主軸無關。因此，電機可以添加到現有的氣體渦輪引擎設計中，而不會顯著影響引擎平衡和其他轉子動力學特性，例如共振。

電機的定子可以從氣體渦輪引擎的靜態結構懸臂式伸出。因此，提供堅固但柔性的結構來安裝定子，這允許殼體在使用中的相對運動。

電機定子可以通過從氣體渦輪引擎靜態結構大致向后或大致向前延伸到電機定子的安裝構件來安裝。另選地，電機定子可以通過從氣體渦輪引擎靜態結構大致向前延伸的安裝構件安裝。

安裝構件可以是柔性的，并且可以具有比另外的軸承布置結構更高的柔性。已經發現，在許多情況下，飛行中的電機轉子遇到顯著的載荷，這可能導致主引擎軸與靜態引擎結構之間的相對運動。為了使電機軸承上的載荷最小化，并且為了保持氣隙，提供了柔性定子安裝件。這減輕了載荷，同時允許主引擎軸的運動，并且在使用中保持精確的氣隙。

主引擎軸可以包括徑向內部部分，該徑向內部部分接合到由環形空間分開的徑向外部部分。電機轉子可以被安裝到主引擎軸的徑向外部部分。