[發明專利]電氣系統

在審

• 申請號: 202010794720.5
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN112491209A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 格雷厄姆·P·布魯斯;斯蒂芬·M·赫斯本德;大衛·F·布魯克斯
• 申請（專利權）人: 勞斯萊斯有限公司
• 主分類號: H02K11/04
• 分類號: H02K11/04;H02K11/30;H02K7/14;H02K7/18;F02C6/00;B64D27/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李文斐;姜冰

本公開涉及電氣系統，提供了用于將旋轉電機與氣體渦輪滑閥連接的電氣系統201。一種此類電氣系統201包括：第一雙繞組旋轉電機111，該第一雙繞組旋轉電機與第一氣體渦輪滑閥機械地聯接并包括第一三相子機111?1和第二三相子機111?2；第二雙繞組旋轉電機113，該第二雙繞組旋轉電機與第二氣體渦輪滑閥機械地聯接并包括第三三相子機113?1和第四三相子機113?2；一組N＝4個雙向轉換器電路401?404，該一組N＝4個雙向轉換器電路用于在交流電(ac)與直流電(dc)之間進行來回轉換，每個雙向轉換器電路具有相關聯的索引n＝(1,…,N)，并且對于所有n，第n個雙向轉換器電路的ac側與第n個三相子機連接。第一轉換器電路401的dc側與第三轉換器電路403的dc側連接，第二轉換器電路402的dc側與第四轉換器電路404的dc側連接。

技術領域

本公開涉及用于將旋轉電機與旋轉機器諸如氣體渦輪滑閥連接的電氣系統。

背景技術

在航空航天中，人們提倡采用更多電動引擎(MEE)和更多電動飛行器(MEA)概念，以大幅減少它們帶來的燃料消耗和復雜性。例如，一種已知的飛行器構型在其引擎中包括既能夠作為馬達又能夠作為發電機運行的電機，以便于在飛行過程中生成電功率，還有利于引擎的啟動和空氣渦輪啟動器的移除。這種已知飛行器的一種引擎構型包括聯接到雙滑閥渦輪風扇的高壓滑閥的此類電機。另一種構型包括聯接到三滑閥渦輪風扇的中壓滑閥的此類電機。

然而，維修經驗證明，此類構型中的發電方式有時可能并且確實會失效。此外，裝置的電氣方面被認為是復雜的系統，因此不能采用快速的認證方法。這對容錯設計提出了要求。提供單一的容錯是公認的慣例，其依據是生存系統發生故障之前的平均時間足夠長。

越來越期望促進氣體渦輪引擎的滑閥之間的功率傳遞。研究表明，可能會延長部件壽命并提高燃料消耗率，這在短途任務中可能是顯著的。其他研究表明，使用電氣系統增強核心氣體渦輪允許減小渦輪機械的尺寸。

然而，顯然，如果采取極端位置以使車輛的安全飛行依賴于這種電功率增強系統，則所述系統必須具有必要的容錯能力，以促進在出現故障時繼續運行。這種要求可概況為在存在單個故障的情況下可調度引擎，即，即使已發生單個故障，電氣系統仍可以容忍不會引起危害性或災難性事件的另一個故障。

除了用于客機的渦輪風扇的開發以外，諸如電動垂直起降(EVTOL)飛行器的車輛也在開發中，它們需要類似的方法來保證運行安全。短期建議配置有冗余渦輪發電機，為電動螺旋槳提供動力。出于重量管理的目的，渦輪發電機可能是單滑閥氣體渦輪。與受益于軸功率傳遞的多滑閥渦輪風扇引擎類似，這種裝置對于促進渦輪發電機之間的容錯功率傳遞是有益的，例如以允許在行程中再點火。

因此，本發明的目的是提供一種用于將旋轉電機連接到氣體渦輪滑閥的電氣系統。根據前面的論述內容，將會知道，氣體渦輪滑閥可以構成相同引擎或不同引擎的一部分。

發明內容

本發明涉及用于將旋轉電機與旋轉機器連接的電氣系統，該旋轉機器可包括例如氣體渦輪滑閥。因此，本發明還涉及包括此類電氣系統的氣體渦輪，以及包括兩個氣體渦輪和此類電氣系統的布置結構。

在一個方面，電氣系統包括：

第一雙繞組旋轉電機，該第一雙繞組旋轉電機與第一氣體渦輪滑閥機械地聯接，并且包括第一三相子機和第二三相子機；

第二雙繞組旋轉電機，該第二雙繞組旋轉電機與第二氣體渦輪滑閥機械地聯接，并且包括第三三相子機和第四三相子機；

一組N＝4個雙向轉換器電路，該一組N＝4個雙向轉換器電路用于在交流電(ac)與直流電(dc)之間進行來回轉換，每個雙向轉換器電路具有相關聯的索引n＝(1,…,N)，并且對于所有n，第n個雙向轉換器電路的ac側與第n個三相子機連接；以及

第一轉換器電路的dc側與第三轉換器電路的dc側連接，并且第二轉換器電路的dc側與第四轉換器電路的dc側連接。