CN109951011B - 电力机器的方法和组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发电机，包括外壳，在所述外壳内且能够围绕旋转轴线旋转的转子，以及在所述外壳内且被布置成与所述旋转轴线轴向平行的冷却液储槽，其中所述发电机的航空线可至少部分地限制发动机整流罩的航空线。

Description

电力机器的方法和组件

技术领域

本发明主要涉及用于现代飞行器的发电机。

背景技术

现代飞行器发动机包括电力机器组件或发电机系统，其利用发电机模式下运行的飞行器发动机将电能提供到飞行器上的电力系统和元件。一些飞行器发动机可进一步包括起动机/发电机(S/G)系统或电动机/发电机(M/G)，其充当从其高压转轴起动飞行器发动机的电动机或从其低压转轴驱动发动机的电动机，且充当发电机以在发动机处于运行中之后将电能提供到飞行器上的电力系统。电动机和发电机可以是湿腔系统，其中容纳转子和定子的腔暴露于液体冷却液；或是干腔系统(dry cavity systems)，其中所述腔不暴露于液体冷却液。干腔冷却也可利用一个或多个内含冷却系统中的液体冷却液，但只要腔不暴露于液体冷却液，就仍将其视为干腔。

发明内容

在一个方面中，本公开的方面涉及一种发电机，其包括外壳，在所述外壳内且能够围绕旋转轴线旋转的转子，以及在所述外壳内且被布置成与所述旋转轴线轴向平行的一组冷却液储槽。所述一组冷却液储槽被配置成使所述发电机的航空线尺寸(aerolinedimension)最小化。

在另一方面中，本公开的方面涉及一种涡轮发动机组件，其包括涡扇发动机，被布置于所述涡扇发动机外部的发动机整流罩，以及在所述发动机整流罩内相对于所述涡扇发动机固定的发电机。所述发电机还可包括发电机外壳，在所述发电机外壳内能够围绕旋转轴线旋转且由所述涡扇发动机机械地驱动的转子，以及在所述发电机外壳内且被布置成与所述旋转轴线轴向平行的一组冷却液储槽。所述一组冷却液储槽被配置成使所述发电机的航空线尺寸最小化，且所述发动机整流罩的航空线受到所述发电机外壳的航空线尺寸限制。

在又一方面中，本公开的方面涉及一种发电机，其包括外壳，在所述外壳内且能够围绕旋转轴线旋转的转子，以及在所述外壳内且被布置成与所述旋转轴线轴向平行的一组冷却液储槽。所述一组冷却液储槽被配置成使所述发电机的航空线尺寸最小化。

具体地，本申请技术方案1涉及一种发电机，包括：外壳；转子，其在所述外壳内且能够围绕旋转轴线旋转；以及一组冷却液储槽，其在所述外壳内且被布置成与所述旋转轴线轴向平行；其中所述一组冷却液储槽被配置成使所述发电机的航空线尺寸最小化。

本申请技术方案2涉及根据技术方案1所述的发电机，其特征在于，所述一组冷却液储槽包括两个轴向布置的冷却液储槽。

本申请技术方案3涉及根据技术方案1所述的发电机，其特征在于，所述一组冷却液储槽是流体连接的。

本申请技术方案4涉及根据技术方案1所述的发电机，其特征在于，所述一组冷却液储槽进一步包括与所述一组冷却液储槽流体地分离的净化储槽。

本申请技术方案5涉及根据技术方案4所述的发电机，其特征在于，所述发电机进一步包括由所述外壳界定的干腔和支撑所述转子的轴承，且其中所述净化储槽流体地收集干腔自由冷却液或轴承冷却液中的至少一种。

本申请技术方案6涉及根据技术方案1所述的发电机，其特征在于，对应于所述一组冷却液储槽的所述航空线尺寸的一部分与单个冷却液储槽相比是减少的。

本申请技术方案7涉及根据技术方案1所述的发电机，其特征在于，所述外壳包括由垂直于所述旋转轴线的平面与所述发电机的相交点界定的前向区域。

本申请技术方案8涉及根据技术方案1所述的发电机，其特征在于，进一步包括设置在所述发电机的上部上的一组冷却液泵。

本申请技术方案9涉及根据技术方案8所述的发电机，其特征在于，所述发电机是干腔发电机，且其中所述一组冷却液泵相对于所述发电机外壳定位以在所述发电机的轴向倾斜期间防止冷却液回填所述发电机外壳。

本申请技术方案10涉及一种涡轮发动机组件，包括：涡扇发动机；发动机整流罩，其被布置于所述涡扇发动机外部；以及发电机，其在所述发动机整流罩内相对于所述涡扇发动机固定，且其进一步包括：发电机外壳；转子，其在所述发电机外壳内，能够围绕旋转轴线旋转，且由所述涡扇发动机机械地驱动；以及一组冷却液储槽，其在所述发电机外壳内且被布置成与所述旋转轴线轴向平行；其中所述一组冷却液储槽被配置成使所述发电机的航空线尺寸最小化；且其中所述发动机整流罩的航空线受到所述发电机外壳的所述航空线尺寸限制。

本申请技术方案11涉及根据技术方案10所述的涡轮发动机组件，其特征在于，所述发电机的所述航空线尺寸是由在所述旋转轴线与所述发电机外壳的最远侧部分之间延伸的径向尺寸界定。

本申请技术方案12涉及根据技术方案10所述的涡轮发动机组件，其特征在于，所述发电机外壳包括由垂直于所述旋转轴线的平面与所述发电机的相交点界定的前向航空线尺寸区域。

本申请技术方案13涉及根据技术方案10所述的涡轮发动机组件，其特征在于，所述一组冷却液储槽包括两个轴向布置的冷却液储槽。

本申请技术方案14涉及根据技术方案10所述的涡轮发动机组件，其特征在于，所述一组冷却液储槽是流体连接的。

本申请技术方案15涉及根据技术方案10所述的涡轮发动机组件，其特征在于，所述一组冷却液储槽进一步包括与所述一组冷却液储槽流体地分离的净化储槽。

本申请技术方案16涉及根据技术方案10所述的涡轮发动机组件，其特征在于，所述发电机的所述航空线尺寸是由在所述发电机外壳的相对径向远侧部分之间延伸的直径尺寸界定。

本申请技术方案17涉及根据技术方案10所述的涡轮发动机组件，其特征在于，发电机是干腔发电机，且所述一组冷却液储槽被密封以在所述涡轮发动机组件的轴向倾斜期间防止冷却液回填所述发电机外壳。

本申请技术方案18涉及一种发电机，包括：外壳；转子，其在所述外壳内且能够围绕旋转轴线旋转；以及一组冷却液储槽，其在所述外壳内且被布置成与所述旋转轴线轴向平行；其中所述一组冷却液储槽被配置成使所述发电机的航空线尺寸最小化。

本申请技术方案19涉及根据技术方案18所述的发电机，其特征在于，所述发电机的所述航空线尺寸是由在所述旋转轴线与所述发电机外壳的最远侧部分之间延伸的径向尺寸界定。

本申请技术方案20涉及根据技术方案18所述的发电机，其特征在于，所述发电机的所述航空线尺寸是由在所述发电机外壳的相对径向远侧部分之间延伸的直径尺寸界定。

附图说明

在附图中：

图1是根据本文所描述的各种方面的具有与发动机整流罩一起定位的发电机的燃气涡轮发动机的透视图。

图2是现有技术发电机的外部的等距视图。

图3是根据本文所描述的各种方面的图1的发电机的等距视图。

图4是根据本文所描述的各种方面的图3的发电机的横截面图且示出了发电机的结构。

图5是根据本文所描述的各种方面的发电机的示意图，示出了图3的发电机的冷却系统。

具体实施方式

本公开的方面可在使用发电机或电动机的任何环境中实施，而不论所述发电机或电动机是否提供驱动力或产生电力。出于此描述目的，通常将此类电电动机称为电力机器、电力机器组件、发电机或类似用语，意在阐明一个或多个定子/转子组合可以包括在所述机器中。

虽然将描述“一组”各种元件，但应了解，“一组”可包括任何数目的相应元件，包括仅一个元件。如本文所使用，术语“轴向”或“轴向地”指代沿电力机器的纵向轴线或沿电力机器内设置的部件的纵向轴向的维度。如本文所使用，术语“径向”或“径向地”指代在电力机器的中心纵向轴线、外旋转圆周或电力机器内设置的圆形或环形部件之间延伸的维度。术语“近侧”或“向近侧”本身或与术语“径向”或“径向地”结合使用指代在朝中心纵向轴线的方向上移动，或者一个部件与另一部件相比相对更靠近中心纵向轴线。

所有方向性参考(例如，径向、轴向、上部、下部、向上、向下、左、右、侧向、前方、后方、顶部、底部、上方、下方、竖直、水平、顺时针、逆时针)仅用于识别目的以辅助读者理解本公开，并且具体地关于本公开的位置、取向或用途并不产生限制。连接参考(例如，附接、耦合、连接和接合)应广泛地解释且可以包括一群元件之间的中间部件以及元件之间的相对移动，除非另外指明。因此，连接参考不一定推断两个元件直接连接且彼此成固定关系。示范性附图是仅出于说明的目的，并且本发明的附图中反映的尺寸、位置、次序和相对大小可以变化。

虽然此描述主要涉及提供发电的电力机器，但此描述也适用于提供驱动力的电力机器或同时提供驱动力和发电的电力机器。此外，虽然此描述主要涉及飞行器环境或涡轮发动机组件环境，但是本公开的方面在使用电力机器的任何环境中适用。因此，简述所涵盖的环境应有助于更充分的理解。

图1图示了根据本公开的一方面的燃气涡轮发动机组件10，其具有燃气涡轮发动机17和附件齿轮箱(AGB)12以及安装到涡扇发动机17的外部的发电机14。燃气涡轮发动机17可以是涡扇发动机，例如在现代商业和军事航空中普遍使用的General Electric GEnx或CF6系列发动机，也可以是多种其它已知燃气涡轮发动机，例如涡轮螺旋桨发动机或涡轮轴发动机。AGB 12可以借助于机械取力器16联接到燃气涡轮发动机17的涡轮轴(未示出)。燃气涡轮发动机17可以是用在现代商业和军事航空中的任何合适的燃气涡轮发动机，或其可以是多种其它已知燃气涡轮发动机，例如涡轮螺旋桨发动机或涡轮轴发动机。燃气涡轮发动机17的类型和特性与本公开无密切关系，本文将不再进一步描述。

燃气涡轮发动机组件10还可包括发动机整流罩18(示意性地以点线图示)，其被布置于燃气涡轮发动机17外部，或被配置、调适、整形、塑形或类似情形以包覆、包封、囊封或另外径向容纳燃气涡轮发动机17的至少一部分，以及AGB 12、发电机14和机械取力器16。在一个非限制性方面中，发动机整流罩18还可包括外罩的一部分，且可被塑形、整形、设定尺寸或另外适配以减少空气动力学曳力或改善空气动力学性能，或者有效地或可操作地在径向上使飞行器发动机成流线型。在一个非限制性实例中，发动机整流罩18可包括航空线尺寸(下文为“整流罩航空线”)。在本文使用的情境中，航空线尺寸是一个结构的面对在所述结构上方移动的空气流以便影响所述空气流中的曳力的任何尺寸。举例来说，表面、几何平面或与所述几何平面相交的区域，例如前向波状整流罩(相对于发动机进气口或飞行器移动的方向)或类似物可以界定航空线尺寸。在一个非限制性实例中，发动机航空线19可包括发动机17的径向尺寸，从燃气涡轮发动机17的径向中心延伸到发动机整流罩18的外半径。在另一非限制性实例中，可包括发动机航空线19的一部分的整流罩航空线20被图示为仅发动机整流罩18的径向尺寸或径向厚度，从燃气涡轮发动机17的外半径或发动机整流罩18的内半径延伸到发动机整流罩18的外半径。

无论界定整流罩航空线20的参考尺寸如何，在一个非限制性例子中，整流罩航空线20可在尺寸上受到被容纳、布置、固定或安置于燃气涡轮发动机17外部且由发动机整流罩18包覆或囊封的一个或多个部件限制，例如发电机14。在此意义上，发电机14也可包括航空线尺寸(下文为“发电机航空线”)。如图所示，发电机尺寸或航空线可包括相对于发电机14中的转子的旋转轴线的发电机14的径向尺寸。举例来说，发电机尺寸或航空线23被图示为发电机14的径向尺寸，在发电机14的径向中心与发电机14的最外径向远侧部分之间延伸。虽然使用术语“航空线”来描述发电机14航空线，但是应理解，发电机14在飞行操作期间不直接暴露于空气流，且“航空线”指代发电机14的尺寸特性，而不是直接空气流相互作用特性。无论界定发电机航空线23的参考尺寸如何，在一个非限制性例子中，整流罩航空线20可在尺寸上受到发电机航空线23限制。

虽然示出且描述发电机14，但本公开的方面可包括任何电力机器、发电机、电动机、起动机/发电机、其组合，且不限于可提供电力的发电机方面。举例来说，在一个非限制性实例中，发电机可在发电模式中操作以提供电力，或在电动机模式中操作，其中消耗电力以产生旋转力，例如推进。发电机14的非限制性实例可包括同步机器架构。

图2图示了现有技术中已知的典型干腔发电机24。如图所示，干腔发电机24可包括发电机外壳28和旋转轴线34，转子组件将围绕所述旋转轴线相对于定子组件旋转以产生电力(未图示)。干腔发电机24还可包括用以将发电机24夹持到AGB 12的夹持接口26，以及用以保持、包括或另外容纳例如冷却油等冷却液的单个大冷却液储槽30(示意性地图示)。冷却液可供应到冷却系统以在发电机24操作期间用于干腔发电机24的冷却方面。

现有技术干腔发电机24可包括界定航空线尺寸的发电机24的前向区域32。在一个非限制性实例中，发电机24航空线尺寸可包括第一航空线尺寸36，其由在旋转轴线34与发电机24或外壳28的径向最远侧点之间测得的径向距离界定。在另一非限制性实例中，发电机24航空线尺寸可包括第二航空线尺寸38，其由最远侧发电机24或外壳28相对点(例如，彼此最远离隔开的前向发电机24或外壳28部件外表面，如轴向或沿着旋转轴线34观看，或如垂直于旋转轴线58的平面尺寸中所测量)界定。在另一非限制性实例中，第二航空线尺寸38可由延伸穿过旋转轴线34的尺寸中的最远侧相对点界定，或可由与旋转轴线无关的尺寸中的绝对最远侧相对点界定。

在又一非限制性实例中，发电机24航空线尺寸可包括第三航空线尺寸37，其由与垂直于旋转轴线34的第一平面33相交的发电机24的前向区域32界定，其中第三航空线尺寸37是发电机24的最大前向区域。在一个非限制性实例中，第三航空线尺寸37将由发电机24或外壳28的具有最大前向区域的外表面界定，且可能不一定包括发电机24的正面32。在示出的实例图示中，第三航空线尺寸37由点线37表示，示出了第一平面33和与第一平面33相交的发电机24或外壳28的最远侧部分的相交点。在另一非限制性实例中，第三航空线尺寸37可包括当在旋转轴线34的方向上轴向观看时的最大前向区域，其可由与垂直于旋转轴线34的一组平面33相交的一组表面界定。

在所描述的前述航空线尺寸36、37、38中的每一个中，最大航空线尺寸将通常落在、朝向、接近于或靠近发电机24的前向区域32。这至少部分地是由于包括单个大冷却液储槽30增加了前部或前向航空线尺寸36、37、38。换句话说，与不具有较大单个冷却液储槽的发电机外壳相比，较大单个冷却液储槽30的配置增加了典型航空线尺寸36、37、38(无论如本文中所阐释的建立若干实例可测量航空线尺寸中的一个的方法如何)。较大单个冷却液储槽30的配置可因此进一步增加如先前描述的整流罩航空线20尺寸配置、设计、限制或要求，因为整流罩航空线20可由于发电机航空线尺寸36、37、38而进一步增加。

现在转而参看图3，图示了根据本公开的方面的干腔发电机14。如图所示，发电机14可包括发电机外壳54和旋转轴线58，转子组件将围绕所述旋转轴线相对于定子组件旋转以产生电力(未图示)。干腔发电机14还可包括用以将发电机14夹持或附着到AGB12的夹持接口50，以及一组冷却液储槽，示意性地图示为第一冷却液储槽62和第二冷却液储槽64。该组冷却液储槽62、64被适配、配置或类似情形以保持、包括或另外容纳冷却液，例如冷却油。在一个非限制性方面中，与图2的冷却液储槽30相比，冷却液储槽62、64中的每一个被设定大小、塑形、适配或另外配置以保持较小体积、数量或量的流体冷却液。在另一非限制性方面中，该组冷却液储槽62、64可轴向布置，即，与旋转轴线58平行布置。在另一非限制性方面中，该组冷却液储槽62、64可借助于一组流体通道(未图示)流体连接。

冷却液可供应到冷却系统以在发电机14操作期间用于干腔发电机14的冷却方面。例如冷却油等流体冷却液仅是在本公开的方面中可使用的液体冷却液的一个非限制性实例。本公开的方面中可包括额外或替代类型的流体冷却液，包括但不限于液体、气体、流体或其组合。

发电机14可包括界定航空线尺寸的发电机14的前向区域52。在一个非限制性实例中，发电机14航空线尺寸可包括第一航空线尺寸60，其由在旋转轴线58与发电机14或外壳54的径向最远侧点之间测得的径向距离界定。在另一非限制性实例中，发电机14航空线尺寸可包括第二航空线尺寸56，其由最远侧发电机14或外壳54相对点界定(例如，彼此最远离隔开的前向发电机14或外壳54部件外表面，如轴向或沿着旋转轴线58观看，或如垂直于旋转轴线58的平面尺寸中所测量)。在另一非限制性实例中，第二航空线尺寸56可由延伸穿过旋转轴线58的尺寸中的最远侧相对点界定，或可由与旋转轴线无关的尺寸中的绝对最远侧相对点界定。

在又一非限制性实例中，发电机14航空线尺寸可包括第三航空线尺寸61，其由与垂直于旋转轴线58的第二平面55相交的发电机14的前向区域界定，其中第三航空线尺寸61是发电机14的最大前向区域。在一个非限制性实例中，第三航空线尺寸61将由发电机14或外壳54的具有最大前向区域的外表面界定，且可能不一定包括发电机14的正面52。在示出的实例图示中，第三航空线尺寸61由点线表示，示出了第二平面55和与第二平面55相交的发电机14或外壳54的最远侧部分的相交点。在另一非限制性实例中，第三航空线尺寸61可包括当在旋转轴线58的方向上轴向观看时的最大前向区域，其可由与垂直于旋转轴线58的一组平面55相交的一组表面界定。

在所描述的前述航空线尺寸56、60、61中的每一个中，最大航空线尺寸将通常落在、朝向、接近于或靠近发电机14的前向区域52。在另一方面中，航空线尺寸56、60、61中的至少一个可包括例如夹持接口50等另一轴向隔开的部件的至少部分尺寸。无论所测得、确定或利用的特定航空线尺寸56、60、61如何，与发电机24相比，发电机14的方面都将具有较小、较少或减小的航空线尺寸56、60、61的值。这至少部分地是由于轴向布置的该组储槽62、64在发电机14的轴向距离上散布流体冷却液或流体冷却液体积，而不是在单个较大冷却液储槽30中聚集流体冷却液。如本文所使用，“减少”意味着较小、在尺寸上较短、较小区域或类似情形。在非限制性方面中，与发电机24相比，航空线尺寸56、60、61可减小相应尺寸56、60、61的至少1％、10％、20％或高达50％。在另一非限制性实例中，与发电机24相比，航空线尺寸56、60、61的特定部分由于所述组轴向布置组的储槽62、64的配置而可以减小50％、60％或高达70％。因此，所述组轴向布置的冷却液储槽62、64的配置可因此减少如先前描述的整流罩航空线20尺寸配置、设计、限制或要求。

发电机14的内部在图4中最佳地示出，图4是图3中示出的发电机14的第一截面图。可旋转轴70位于发电机14内，是支撑多种部件的主要结构。可旋转轴70可以具有单一直径，或可沿其长度变化的直径。可旋转轴70由间隔开的轴承92支撑并且被配置成围绕旋转轴线58旋转。发电机14的若干元件具有固定部件和旋转部件，其中旋转部件提供于可旋转轴70上。这些元件的实例可包括主机器76、励磁机74和永磁发电机(PMG)72。对应的旋转部件分别包括主机器转子88、励磁机转子84和PMG转子80，且对应的固定部件包括主机器定子88或定子铁芯、励磁机定子82和PMG定子78。

以此方式，主机器转子88、励磁机转子84和PMG转子80安置于可旋转轴70上或由其旋转支撑，例如由轴70直接支撑，或由轴70间接支撑，由其上的部件支撑。例如主机器定子86，励磁机定子82或PMG定子78等固定部件可安装到外壳28的任何合适的位置，以使得转子部件80、84、88的相对旋转可以与相应定子部件78、82、86机电地相互作用。主机器定子86、励磁机定子82和PMG定子78界定可旋转轴70延伸穿过的内部。

应当理解，主机器转子88、励磁机转子84或PMG转子80可具有一组转子极，包括但不限于两个转子极，并且主机器定子86、励磁机定子82和PMG定子78可具有一组定子齿或定子极，包括但不限于两个定子齿或定子极。该组转子极可相对于所述组定子极产生一组磁场，使得发电机14可通过磁场和载流导体的相互作用而操作以产生力或电力。励磁机74可将直流电提供至主机器76，并且当可旋转轴70旋转时主机器76和PMG 72可供应AC电力。

发电机14的部件可以是已知发电机的任何组合。举例来说，主机器76可以是同步发电机或异步发电机。除此方面中所展示的附件之外，可存在需要操作以用于特定应用的其它部件。举例来说，除了所示机电附件之外，可存在从同一可旋转轴70驱动的其它附件，例如液体冷却液泵、流体压缩机或液压泵。另外，如图所示，发电机14可包括例如用以操作附件的集成式齿轮箱90。

还如图4中最佳所示，发电机14包括第一冷却液储槽62，其界定用于流体冷却液的第一腔66或体积容量。同样示出第二冷却液储槽64，其界定用于流体冷却液的第二腔68或体积容量。在一个非限制性实例中，第一腔66可在体积上大于第二腔68，反之亦然，或者腔66、68可在体积上相等。

也可包括本公开的非限制性方面，其中第一冷却液储槽62或第二冷却液储槽64中的至少一个进一步包括流体地隔离或流体地分离的第三冷却液储槽94，例如净化储槽，其界定用于流体冷却液的第三腔96或体积容量。虽然第一冷却液储槽62和第二冷却液储槽64可由通道(未图示)流体连接，但第三冷却液储槽94可与前述储槽62、64隔离。

图5图示了用于发电机14的一组冷却液流或冷却系统的示意图以便于理解。如上文所释，发电机14可为干腔发电机14，且因此可包括冷却系统。冷却油可用于耗散由发电机14的电气和机械功能产生的热。如在图5中所使用，在流动或行进的方向上借助于流动箭头表示冷却液流动。

在一个非限制性实例中，可通过泵外壳100借助于储槽出口152从第一或第二冷却液储槽62、64中的至少一个接收冷却液。泵外壳100可包括一组泵，图示为包括适于从该组冷却液储槽62、64泵送冷却液的第一泵104，以及适于将冷却液返回到所述组冷却液储槽62、64的一组第二泵102。在一个非限制性实例配置中，第一泵104可通过流体密封件106流体密封而与所述组第二泵102隔开。在另一非限制性实例中，流体密封件106或泵外壳100的流体密封可在发电机14的轴向倾斜期间，例如在飞行器爬升或下降期间防止冷却液回填发电机14或发电机外壳54。

虽然图5的示意图图示了靠近或接近于该组冷却液储槽62、64的泵外壳100，但泵外壳100可定位于发电机的上部上以防止泵102、104或泵外壳100至少部分地浸没于该组储槽62、64的冷却液中，且因此可使动态损失最小化。此外，此布置可进一步防止冷却液回填发电机或其腔。在又一非限制性实例中，泵外壳100的定位可从储槽62、64移除以增加相应一个或多个储槽62、64的有效流体容量(例如，无从泵外壳100的流体位移)。

第一泵104可朝向止回阀112强制性地流动冷却液到由冷却液过滤器120接收的第一流110。可包括本公开的非限制性方面，其中举例来说，通向旁路流106的冷启动旁路阀108可包括于止回阀112的上游，由此冷却液可被传递(例如，经由流106)回到该组冷却液储槽62、64中的至少一个，而不是递送到第一流110。另外，在另一非限制性实例中，第一流110可包括冷却液传感器，例如冷却液压力传感器114，或冷却液填充端口，例如压力填充端口116。可包括本公开的非限制性方面，其中围绕发电机14可进一步包括或分布额外传感器、端口及类似物。

发电机14还可包括过滤器差压指示器或过滤器旁路指示器118，其跨越冷却液过滤器120安置以识别冷却液过滤器120堵塞、阻塞或类似情形，以及包括冷却液过滤器旁路阀124，其适于当识别出冷却液过滤器120堵塞时启用冷却液过滤器旁路通道122。

第一流110可继续通过冷却液过滤器120(或其旁路122)到热交换器装置126，例如以至少部分地冷却所述冷却液。从热交换器装置126，第一流110继续可操作地冷却定子元件的一部分。举例来说，如图所示，第一流110提供到主机器定子86，由此主机器定子86与第一流110之间的导热关系移除了定子86中产生的热的至少一部分。从主机器定子86，第一流110可分布于第二流128与第三流130之间，例如旁路冷却液流。

第二流128递送第一流110的一部分通过励磁机定子82、PMG定子78或其组合。在此实例中，励磁机定子82、PMG定子78或其组合与第二流128之间的导热关系移除相应定子78、82中产生的热的至少一部分。本公开的非限制性方面可包括进一步在相应定子78、82的下游将第二流128递送到主机器转子88或可旋转轴70。在此意义上，主机器转子88、可旋转轴70或其组合与第二流128之间的导热关系移除了主机器转子88、可旋转轴70或其组合中产生的热的至少一部分。

第二流128可随后借助于第四流136从主机器转子88、可旋转轴70或类似物返回。替代地，第二流128的至少一部分可递送到第五流134，其例如可润滑或冷却轴承92。第五流134的冷却液可返回到主机器转子88、可旋转轴70、第四流136，或者可例如作为净化冷却液流流动到第三冷却液储槽94，或其组合。还可包括本公开的非限制性方面，由此第四流136也可润滑或冷却一组或多组轴承92。本公开的另一非限制性方面，来自该组轴承92的净化冷却液流或发电机14的任何自由冷却液可以例如经由重力馈送，该组第二泵102中的一个或近似物而被收集并且供应到该组储槽62、64、94中的至少一个。在另一非限制性实例中，来自该组轴承92的净化冷却液流或发电机14的任何自由冷却液可以被收集并且供应到发电机的另一部件，例如经由流144到齿轮箱90，如图示。

第四流136和第三流130可在可旋转转子70下游流体地组合到第六流140，其可借助于储槽入口154返回到第一或第二储槽62、64中的至少一个，如图示。在本公开的一个非限制性方面中，第六流140可横穿通过冷却液除气器168，然后将冷却液返回到第一或第二储槽62、64中的至少一个。

在本公开的另一非限制性方面中，齿轮箱90可例如从第三流130的一部分接收冷却液的第七流132。第七流132可润滑或冷却齿轮箱90的齿轮或部件。在本公开的另一非限制性方面中，齿轮箱90可接收空气流156，所述空气流可与第七流132混合以产生空气/冷却液混合物。在此实例中，空气冷却液混合物可提供到空气-油分离器142，所述空气-油分离器将空气流供应到主机器转子88(或其外壳或腔)的一部分以及泄漏冷却液流150(或其集合)。泄漏冷却液流150可供应到第一冷却液储槽62、第二冷却液储槽64、第三冷却液储槽94中的至少一个(例如，作为净化冷却液)，或可供应到第二泵102中的至少一个，由此泄漏冷却液流150可泵送回到储槽62、64、94中的一个。

本公开的又一非限制性方面中，第三冷却液储槽可借助于第八流148与该组第二泵102中的一个流体连接，并且被适配以使得第二泵102将第三储槽94内的冷却液强制性地泵送或供应回到第一或第二储槽62、64中的至少一个。在此实例中，第八流148可以间歇地或以规律的定时间隔将第三储槽94的冷却液递送到第一或第二储槽62、64中的至少一个。在又一非限制性实例中，第一或第二储槽62、64中的至少一个还可包括冷却液位传感器146以确保该组储槽62、64中的充分冷却液供应。

冷却系统可至少借助于该组冷却液流或其子集而实现或提供基于干腔的冷却，以将来自受热部件的热热传递到冷却液体，例如冷却油。冷却液可进一步从轴向对准的该组冷却液储槽62、64供应以及返回到该组冷却液储槽，如本文中所描述。在此意义上，相应部件中产生的热可以传导方式传递到冷却系统的冷却液体(即“热”液体)，所述冷却液体可被强制性地泵送离开发热部件。

本公开的前述方面实现或提供的发电机14，其利用分布于一组轴向布置或定向的冷却液储槽62、64之间的冷却液而具有增加的或足够的冷却能力。通过在一组轴向布置的冷却液储槽62、64上方分布冷却液体积，与当代干腔发电机相比，发电机14具有减少或更小的航空线尺寸。减少或更小的航空线尺寸又可减少发动机整流罩18的航空线，从而减少曳力并且增加飞行器发动机的燃料效率。由于前述公开方面带来的非限制性实例燃料效率增加可包括0.3％与0.5％之间的范围。通过增加飞行器发动机的燃料效率，飞行器可以较高的燃料成本节省和飞行器的增加可操作飞行范围来操作。

在以上方面中可实现的另一优点在于，上述方面可提供干腔发电机14，其中系统可被设计或操作而无需或不含至少外部液体冷却套以使得系统提供大于或等于预定水平的冷却，其中所述预定水平是基于外部液体冷却套。替代性地，或者除了前述的益处，上述的各方面实现或提供以较高功率密度操作或产生增加的功率水平的发电机14，而没有由于不期望的加热造成的发电效率的损失。

上述方面的又一优点可包括关于冷却系统的增加的效率。举例来说，湿腔类型的冷却是用于发电机的有效冷却策略，但与本文所描述的干腔冷却相比效率较低。在另一非限制性实例中，由于油与腔中的移动部件的相互作用所致的湿腔冷却的低效率造成发电机的显著动态损失。本公开的方面可提供包括高效率冷却和高功率密度的干腔发电机的构造。

虽然上述方面已经在用于燃气涡轮发动机的方面进行描述，但上述方面可以在可能受航空线尺寸限制的任何电力机器中使用。本公开的上述方面可非常适合于某些发电机应用，例如接近于涡轮发动机定位的发电机，并因此产生用于发电机操作的高温和空间或体积受限的环境。

除了上述附图中所示的方面和配置之外，本公开还涵盖了许多其它可能的方面和配置。举例来说，虽然图示了双重净化泵(即该组第二泵102)，但本公开的非限制性方面可包括仅单个第二泵102。在另一非限制性方面中，可以修改第一或第二储槽62、64内的第三冷却液储槽94的放置，而无需改变总体发电机14或冷却系统的功能性。另外，可以重新布置各种部件的设计和放置或其间的冷却液流动以使实现许多不同的直列式配置。

上述方面提供多种益处，包括：其具有较高效率、高可靠性、较少维护、全姿态操作以及较低重量。通过获得干腔电力机器的增加冷却能力而除本文所描述的那些之外不含机器外部的冷却系统，电力机器可以消除原本需要的额外冷却系统的额外成本、复杂性、重量和尺寸要求。所得电力机器与常规干腔机器相比更轻、更小且不那么复杂。较轻、较小、较不复杂、增加的燃料效率、改进的冷却能力、较高功率密度或其组合在涡轮发动机环境中是重要的，且提供在飞行期间的有竞争力的优点。降低的复杂性也可对应于减少的随着时间推移的维护，还提供较低操作成本。

在尚未描述的范围内，各方面的不同特征和结构可根据需要而与其它特征和结构结合使用。一个特征不能在一些方面中示出并非意图被理解为它不能这样，而是为了简化描述的需要。因此，不同方面的各种特征可根据需要混合和匹配来形成新的方面，而不论是否明确地描述新的方面。

本书面描述使用实例来公开本公开的各方面，包括最佳模式，并且还使所属领域的技术人员能够实践本公开，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所并入的方法。本公开的可获专利的范围由权利要求书限定，并且可以包括所属领域的技术人员所想到的其它实例。如果这种其它实例具有与所附权利要求的字面语言相同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，那么这些其它实例意图在权利要求的范围内。

Claims (19)

1.一种发电机，包括：

外壳；

转子，其在所述外壳内且能够围绕旋转轴线旋转；以及

一组冷却液储槽，其在所述外壳内且被布置成与所述旋转轴线轴向平行；

其中所述一组冷却液储槽被配置成使所述发电机的航空线尺寸最小化，所述航空线尺寸是一个结构的面对在所述结构上方移动的空气流以便影响所述空气流中的曳力的任何尺寸。

2.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述一组冷却液储槽包括两个轴向布置的冷却液储槽。

3.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述一组冷却液储槽是流体连接的。

4.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述一组冷却液储槽进一步包括与所述一组冷却液储槽流体地分离的净化储槽。

5.根据权利要求4所述的发电机，其特征在于，所述发电机进一步包括由所述外壳界定的干腔和支撑所述转子的轴承，且其中所述净化储槽流体地收集干腔自由冷却液或轴承冷却液中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，包括所述一组冷却液储槽的发电机的所述航空线尺寸比包括单个冷却液储槽的发电机的所述航空线尺寸小。

7.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述外壳包括由垂直于所述旋转轴线的平面与所述发电机的相交点界定的前向区域。

8.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，进一步包括设置在所述发电机的上部上的一组冷却液泵。

9.根据权利要求8所述的发电机，其特征在于，所述发电机是干腔发电机，且其中所述一组冷却液泵相对于所述发电机外壳定位以在所述发电机的轴向倾斜期间防止冷却液回填所述发电机外壳。

10.一种涡轮发动机组件，包括：

涡扇发动机；

发动机整流罩，其被布置于所述涡扇发动机外部；以及

发电机，其在所述发动机整流罩内相对于所述涡扇发动机固定，且其进一步包括：

发电机外壳；

转子，其在所述发电机外壳内，能够围绕旋转轴线旋转，且由所述涡扇发动机机械地驱动；以及

一组冷却液储槽，其在所述发电机外壳内且被布置成与所述旋转轴线轴向平行；

其中所述一组冷却液储槽被配置成使所述发电机的航空线尺寸最小化；且

其中所述发动机整流罩的航空线受到所述发电机外壳的所述航空线尺寸限制，所述航空线尺寸是一个结构的面对在所述结构上方移动的空气流以便影响所述空气流中的曳力的任何尺寸。

11.根据权利要求10所述的涡轮发动机组件，其特征在于，所述发电机的所述航空线尺寸是由在所述旋转轴线与所述发电机外壳的最远侧部分之间延伸的径向尺寸界定。

12.根据权利要求10所述的涡轮发动机组件，其特征在于，所述发电机外壳包括由垂直于所述旋转轴线的平面与所述发电机的相交点界定的前向航空线尺寸区域。

13.根据权利要求10所述的涡轮发动机组件，其特征在于，所述一组冷却液储槽包括两个轴向布置的冷却液储槽。

14.根据权利要求10所述的涡轮发动机组件，其特征在于，所述一组冷却液储槽是流体连接的。

15.根据权利要求10所述的涡轮发动机组件，其特征在于，所述一组冷却液储槽进一步包括与所述一组冷却液储槽流体地分离的净化储槽。

16.根据权利要求10所述的涡轮发动机组件，其特征在于，所述发电机的所述航空线尺寸是由在所述发电机外壳的相对径向远侧部分之间延伸的直径尺寸界定。

17.根据权利要求10所述的涡轮发动机组件，其特征在于，发电机是干腔发电机，且所述一组冷却液储槽被密封以在所述涡轮发动机组件的轴向倾斜期间防止冷却液回填所述发电机外壳。

18.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述发电机的所述航空线尺寸是由在所述旋转轴线与所述发电机外壳的最远侧部分之间延伸的径向尺寸界定。

19.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述发电机的所述航空线尺寸是由在所述发电机外壳的相对径向远侧部分之间延伸的直径尺寸界定。

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