專利名稱：防風力旋轉的起動器發電機的制作方法
技術領域：
本申請涉及起動器發電機，其主要用于飛機上，其中所述起動器發電機有防風力旋轉的特征。
背景技術：
飛機通常都備有輔助動力裝置，其可以安裝在飛機的尾部。輔助動力裝置(APU) 通常包括燃氣渦輪發動機，啟動這臺發動機是為了驅動發電機，發電機用來為啟動主飛機發動機提供電能。發電機也為很多應用提供電力。APU通常配有進氣道，來為其燃氣渦輪發動機提供其使用的空氣，以及在交通工具的尾部處的排氣裝置。APU通常在飛機飛行過程中不需要時被關閉。但是，有時在飛行過程中也有可能啟動APU。在飛行過程中，周圍的空氣有可能穿過不帶門的進氣道，并有可能帶動燃氣渦輪發動機的部件。舉例來說，空氣有可能驅動壓縮機轉子或渦輪機轉子。當這些轉子被空氣驅動而旋轉時，從燃氣渦輪發動機引向發電機的輸出軸也有可能被驅動。這叫做“風力旋轉”，并且有多個原因使得其不受歡迎。首先，發電機的部件有可能轉動，但是有可能未能對發電機的部件提供用于APU內部的軸承的足夠潤滑劑。同樣的， 驅動發電機會產生電能，其會增加對飛機電網的整體控制的難度。最后，有時有可能需要在飛機飛行過程中啟動APU。風力旋轉使得啟動APU更加困難。

發明內容
APU具有燃氣渦輪發動機以及由燃氣渦輪發動機選擇性驅動的起動器發電機。傳感器感測與起動器發電機相關聯部件的風力旋轉。鎖定特征在感測到風力旋轉的時候限制了起動器發電機內的轉動。同時對操作方法進行公開及要求保護。可以通過下列詳述及附圖更好地理解本發明的上述和其他特征，以下為簡要說明。


圖I示意性地展示了一架飛機。圖2A展示了起動器發電機的一部分。圖2B展示了起動器發電機的一個細節。圖2C是一個流程圖。圖3展示了起動器發電機的多個細節。
具體實施例方式圖I展示了包含本發明的飛機7。如圖所示，APUlO接收來自進氣道11的空氣，并將空氣傳送到出口噴嘴12。如所知，APU通常會包括燃氣渦輪發動機，其包括壓縮機轉子和渦輪轉子。APU的輸出軸104的作用是用于與飛機相關聯的APU燃氣渦輪發動機28的起動器軸。如上所述，在飛行過程中，當空氣通過氣道11并穿過APUlO內的燃氣渦輪發動機的時候會發生風力旋轉。圖2A展示了解決風力旋轉效應的系統。起動器發電機26驅動軸104來為APU燃氣渦輪發動機28提供起動器能量。齒輪箱30通過軸104和軸9將起動器發電機26同APU燃氣渦輪發動機連接起來。如圖2A所示，在正常操作中，發電機26也將為直流總線32提供直流電源。同時， 直流總線32能夠為起動器發電機26提供直流電，從而為其作為電動機提供能量。動力控制38與交流總線36相關聯，其能夠選擇性為起動器發電機26提供交流電。傳感器34感測齒輪箱30內齒輪的轉動。如果當不希望發生轉動時感應到齒輪的轉動 (比如風力旋轉)，則向控制器38傳輸一個信號，并且來自總線36的交流電能夠傳至起動器發電機26。如圖2B所示，起動器發電機26有可能包括轉子102，其有輸入軸103，輸入軸可被驅動來轉動輸出軸104，輸出軸將連接入齒輪箱30。定子100包括電線圈，并且通常與直流總線32相連接。但是，當控制器38將來自總線36的交流電供應到定子線圈100時，這就形成鎖定特征，并且防止或限制了起動器發電機26的轉子102的轉動。定子100，以及轉子102設計成通常用由直流電供能。這就是說，它們被設計成希望電流以單一方向流動。對直流定子提供交流電應該會導致交流轉子不會被驅動產生轉動，而是被鎖定而不會發生任何明顯的轉動。這是因為交流電(AC)從負極性到正極性的正弦變化。直流電動機將以非常小量的角運動模擬沿一個方向轉動并且隨后倒轉方向，沒有任何持續轉動。因此，如圖2C所示，如感測到風力旋轉，隨后供給發電機26交流電以鎖定發電機 26。當然，可以利用一些定期的感測，以確定是否仍然有風力旋轉發生，并且如果風力旋轉已經停止則交流電供應也會停止。“感測”到的風力旋轉可以發生在圖3中示出的若干齒輪中的任何一個齒輪上。如圖所示，齒輪箱30包括大型泵傳動齒輪106，其驅動多個泵軸108，和發電機輸入齒輪204， 其驅動其他軸以驅動大型齒輪106。速度傳感器34可以感測這些齒輪中任何一個的轉動。 當然，也可使用其他感測轉動的位置，以及采用其他感測風力旋轉的方式。如在不應發生轉動的時候感測到轉動，即作出判斷發生了風力旋轉，并將信號傳至控制器38。在操作中，交流電的供應可能不會實際消除所有的轉動，但是，它會很大程度上降低任何不需要的轉動，比如由風力旋轉導致的轉動。權利要求書中使用了術語“鎖定以限制轉動”，在解釋時要考慮上述內容。盡管本發明的實施例被公開，本領域技術人員應能認識到某些改變會落入本發明范圍內。鑒于此，下列權利要求應被研讀以確定本發明的真實范圍及內容。
權利要求
1.一種輔助動力裝置(APU)包括燃氣渦輪發動機，以及由所述燃氣渦輪發動機選擇性驅動的起動器發電機；以及傳感器，其用于感測與所述起動器發電機相關的風力旋轉，以及鎖定特征，其用于在感測到風力旋轉時限制在所述起動器發電機內的轉動。
2.根據權利要求I所述的APU，其中所述起動器發電機連接入齒輪箱，且所述傳感器感測所述齒輪箱內齒輪的轉動。
3.根據權利要求I所述的APU，其中所述起動器發電機包括直流電供能的定子和轉子， 且所述鎖定特征包括向所述定子選擇性供應交流電以限制所述轉子發生相對于所述定子的轉動。
4.根據權利要求3所述的APU，其中控制器僅在感測到風力旋轉時選擇性將交流電傳至所述定子。
5.一種輔助動力裝置(APU)及空氣供給系統包括燃氣渦輪發動機，以及由所述燃氣渦輪發動機選擇性驅動的起動器發電機；傳感器，其用于感測與所述起動器發電機相關聯的部件的非期望轉動，以及鎖定特征， 其用于在感測到非期望轉動時限制在所述起動器發電機內所述部件的轉動；且鎖定特征包括向與直流電供能的轉子相關聯的直流電供能的定子供應交流電，以及與所述傳感器相通信的控制器，控制器在感測到非期望轉動時接收信號來為所述定子供應交流電。
6.根據權利要求5所述的APU及空氣供給系統，其中所述起動器發電機連接入齒輪箱， 且所述傳感器感測所述齒輪箱內齒輪的非期望轉動。
7.操作輔助動力裝置(APU)的方法，包括以下步驟(a)感測與APU相關聯的起動器發電機內的非期望轉動；并且(b)在感測到非期望轉動時鎖定起動器發電機的部件以防止發生非期望轉動。
8.根據權利要求7中所述方法，其中起動器發電機是直流部件，且在感測到非期望轉動時對起動器發電機內的定子選擇性供應交流電。
全文摘要
本發明涉及防風力旋轉的起動器發電機。APU具有燃氣渦輪發動機以及由燃氣渦輪發動機選擇性驅動的起動器發電機。傳感器感測與起動器發電機相關聯部件的風力旋轉。鎖定特征在感測到風力旋轉的時候限制了起動器發電機內的轉動。同樣公開操作方法。
文檔編號H02K7/18GK102594018SQ201210009489
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月13日 優先權日2011年1月13日
發明者J.M.弗蘭西斯科 申請人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司