燃氣輪機及其啟動發電機結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種燃氣輪機啟動發電機結構。
【背景技術】
[0002]現有的燃氣輪機其啟動需要專門的啟動電機，啟動時啟動電機的轉軸與燃氣輪機的主軸結合，驅動燃氣輪機主軸至其自持轉速，燃燒室點火后，啟動電機轉軸與燃氣輪機主軸脫離。然而，現有技術中啟動電機的輸出軸與燃氣輪機主軸是以齒連接進行傳動，但啟動電機轉軸與燃氣輪機主軸經常進行嚙合、脫離容易造成結合齒磨損。也有使用小型啟動發電機利用齒輪傳動與驅動燃氣輪機結合，驅動燃氣輪機主軸至其自持轉速。點火后，燃氣輪機帶動小型啟動發電機和一個大型(例如200KW)發電機同時發電。因為小型啟動發電機作為電機使用時其功率為小功率，例如20KW，一般在作為發電機使用時其功率也會較小，例如20KW。因此，發電時，現有技術會采用另一臺大功率進行發電。雖然小功率發電機也同時進行發電，但其發出的電力僅用于燃氣輪機自身使用，不做對外電力輸出。而且，由于啟動電機利用齒輪傳動結構與燃氣輪機主軸連接，結構安裝較為復雜，成本較高。
【發明內容】
[0003]有鑒于此，本文提出一種結構簡單的燃氣輪機啟動發電機結構。
[0004]本文還提出一種利用上述啟動發電機結構的燃氣輪機。
[0005]本文提出的一種燃氣輪機啟動發電機結構，包括定子和相對于所述定子轉動的轉子，所述轉子包括轉軸以及固定至所述轉軸的永磁體，所述定子包括定子線圈，所述定子線圈包括若干線圈部，當作為發電機時，所述若干線圈部全部參與工作，當作為啟動電機時，所述若干線圈部中僅部分線圈部參與工作。
[0006]在一實施例中，所述若干線圈部沿所述啟動發電機的軸向分布。
[0007]在一實施例中，所述轉軸與燃氣輪機的主軸直驅結合。
[0008]在一實施例中，無論所述啟動發電機是作為發電機還是啟動電機，所述轉軸都與所述燃氣輪機的主軸結合。
[0009]在一實施例中，當所述啟動發電機作為啟動電機驅動所述燃氣輪機至其自持轉速后，所述啟動發電機切換成發電機使用。
[0010]在一實施例中，作為啟動發電機時，所述啟動發電機的功率為20KW，作為發電機時，所述發電機的功率為200KW。
[0011]本文還提出一種燃氣輪機，包括燃氣輪機主軸，與所述燃氣輪機主軸固定連接的壓氣機和透平以及連接在所述壓氣機和透平之間的燃燒室，所述燃氣輪機還包括啟動發電機結構，所述啟動發電機結構包括定子和相對于所述定子轉動的永磁轉子，所述定子包括定子線圈，所述定子線圈包括若干線圈部，當作為發電機時，所述若干線圈部全部參與工作，當作為啟動電機時，所述若干線圈部中僅部分線圈部參與工作，無論所述啟動發電機是作為發電機還是啟動電機，所述永磁轉子始終與所述燃氣輪機主軸直驅結合。
[0012]在一實施例中，當所述啟動發電機作為啟動電機驅動所述燃氣輪機至其自持轉速后，所述啟動發電機切換成發電機使用。
[0013]在一實施例中，所述若干線圈部沿所述啟動發電機的軸向分布。
[0014]綜上所述，本發明提供了一種燃氣輪機啟動發電機結構。所述啟動發電機的轉子采用永磁體，其定子采用電磁繞組，在軸向上，定子電磁線圈分成若干部分，當啟動發電機作為啟動電機時，為了實現小功率，僅部分電磁線圈參與工作；當啟動發電機作為發電機時，全部定子電磁線圈參與工作。本發明的啟動發電機結構簡單，安裝方便，僅用一臺發電機結構就可以完成啟動和發電的需求。
【附圖說明】
[0015]圖1是燃氣輪機啟動發電機作為啟動電機時的簡化示意圖。
[0016]圖2是燃氣輪機啟動發電機作為發電機時的簡化示意圖。
【具體實施方式】
[0017]在詳細描述實施例之前，應該理解的是，本發明不限于本申請中下文或附圖中所描述的詳細結構或元件排布。本發明可為其它方式實現的實施例。而且，應當理解，本文所使用的措辭及術語僅僅用作描述用途，不應作限定性解釋。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等類似措辭意為包含其后所列出之事項、其等同物及其它附加事項。特別是，當描述“一個某元件”時，本發明并不限定該元件的數量為一個，也可以包括多個。
[0018]圖1是燃氣輪機啟動發電機作為啟動電機時的簡化示意圖。如圖1所示，所述燃氣輪機包括啟動發電機結構10，燃燒室11，燃氣輪機主軸12以及與燃氣輪機主軸12固定連接的壓氣機14和透平16。其中，啟動發電機結構10與燃氣輪機主軸12連接以驅動所述燃氣輪機運轉，燃燒室11連接在壓氣機14和透平16之間。當啟動發電機結構10啟動并驅動燃氣輪機主軸12旋轉時，壓氣機14開始壓縮空氣并將壓縮后的高壓空氣輸送至燃燒室11，燃燒室11投入燃料并點火，燃燒室11內產生的高溫高壓燃燒產物進入透平16并帶動透平16運轉，透平16運轉的同時帶動燃氣輪機主軸12以更快的速度轉動，當燃氣輪機主軸12的轉速達到所述燃氣輪機的自持轉速后，啟動發電機結構10切換成發電機使用。
[0019]啟動發電機結構10包括定子18和相對于定子18轉動的轉子20。轉子20包括轉軸22以及固定至轉軸22上的永磁體24，轉軸22與燃氣輪機主軸12固定連接，在本實施例中，采取轉軸22與燃氣輪機主軸12直驅結合的方式連接。而且，無論啟動發電機結構10是作為發電機還是啟動電機，永磁轉子20始終與燃氣輪機主軸12直驅結合，因此現有技術中的磨損問題不復存在。
[0020]在所示的實施例中，啟動發電機結構10作為啟動發電機時，所述啟動發電機驅動所述燃氣輪機至其自持轉速需要一定功率，此時其功率為小功率，例如20KW ;當啟動發電機結構10作為發電機時，所述燃氣輪機帶動所述發電機運轉使其達到一定功率，此時其功率為大功率，例如200KW。
[0021]定子18包括定子線圈26，定子線圈26包括若干線圈部28，例如10個線圈部28，所述若干線圈部28沿著啟動發電機10的軸向分布。當所述啟動發電機結構10作為啟動電機時，所述10個線圈部28中僅有部分線圈部28 (例如I個線圈部28)參與工作，其余的9個線圈部28(以黑色表示)通過某些方式使其不參與工作，如圖1所示。例如，其余的9個線圈部28的從電機電路中切斷，而只讓I個線圈部接入電機電路中。
[0022]圖2是燃氣輪機啟動發電機作為發電機時的簡化示意圖。如圖2所示，啟動發電機結構10驅動所述燃氣輪機至其自持轉速后，啟動發電機結構10切換成發電機使用。所述燃氣輪機帶動所述發電機使其達到功率200KW進行發電作業，此時，所述10個線圈部28全部參與工作。
[0023]應當注意的是，無論啟動發電機結構10是作為發電機還是啟動電機，轉軸22始終與燃氣輪機主軸12直驅結合。如此，既可避免轉軸22與燃氣輪機主軸12因齒合、脫離產生的磨損，而且簡化了裝置結構，降低成本。
[0024]在上面的具體實施例中，是以燃氣輪機為例對本發明所提供的啟動發電機的結構和功能進行說明，應當理解的是，本發明所提供的啟動發電機結構并不僅僅適用于燃氣輪機，也適用于其他動力裝置。
[0025]綜上所述，本發明提供了一種燃氣輪機啟動發電機結構。所述啟動發電機的轉子采用永磁體，其定子采用電磁繞組，在軸向上，定子電磁線圈分成若干部分，當啟動發電機作為啟動電機時，為了實現小功率，僅部分電磁線圈參與工作；當啟動發電機作為發電機時，全部定子電磁線圈參與工作。本發明的啟動發電機結構簡單，安裝方便，且其與燃氣輪機主軸直驅結合，消除了磨損的問題。
[0026]本文所描述的概念在不偏離其精神和特性的情況下可以實施成其它形式。所公開的具體實施例應被視為例示性而不是限制性的。因此，本發明的范圍是由所附的權利要求，而不是根據之前的這些描述進行確定。在權利要求的字面意義及等同范圍內的任何改變都應屬于這些權利要求的范圍。
【主權項】
1.一種燃氣輪機啟動發電機結構，包括定子和相對于所述定子轉動的轉子，其特征在于，所述轉子包括轉軸以及固定至所述轉軸的永磁體，所述定子包括定子線圈，所述定子線圈包括若干線圈部，當作為發電機時，所述若干線圈部全部參與工作，當作為啟動電機時，所述若干線圈部中僅部分線圈部參與工作。2.如權利要求1所述的燃氣輪機啟動發電機結構，其特征在于，所述若干線圈部沿所述啟動發電機的軸向分布。3.如權利要求1或2所述的燃氣輪機啟動發電機結構，其特征在于，所述轉軸與燃氣輪機的主軸直驅結合。4.如權利要求3所述的燃氣輪機啟動發電機結構，其特征在于，無論所述啟動發電機是作為發電機還是啟動電機，所述轉軸都與所述燃氣輪機的主軸結合。5.如權利要求4所述的燃氣輪機啟動發電機結構，其特征在于，當所述啟動發電機作為啟動電機驅動所述燃氣輪機至其自持轉速后，所述啟動發電機切換成發電機使用。6.如權利要求1所述的燃氣輪機啟動發電機結構，其特征在于，作為啟動發電機時，所述啟動發電機的功率為20KW，作為發電機時，所述發電機的功率為200KW。7.一種燃氣輪機，包括燃氣輪機主軸，與所述燃氣輪機主軸固定連接的壓氣機和透平以及連接在所述壓氣機和透平之間的燃燒室，其特征在于，所述燃氣輪機還包括啟動發電機結構，所述啟動發電機結構包括定子和相對于所述定子轉動的永磁轉子，所述定子包括定子線圈，所述定子線圈包括若干線圈部，當作為發電機時，所述若干線圈部全部參與工作，當作為啟動電機時，所述若干線圈部中僅部分線圈部參與工作，無論所述啟動發電機是作為發電機還是啟動電機，所述永磁轉子始終與所述燃氣輪機主軸直驅結合。8.如權利要求7所述的燃氣輪機啟動發電機結構，其特征在于，當所述啟動發電機作為啟動電機驅動所述燃氣輪機至其自持轉速后，所述啟動發電機切換成發電機使用。9.如權利要求7所述的燃氣輪機啟動發電機結構，其特征在于，所述若干線圈部沿所述啟動發電機的軸向分布。
【專利摘要】一種燃氣輪機啟動發電機結構，包括定子和相對于所述定子轉動的轉子，所述轉子包括轉軸以及固定至所述轉軸的永磁體，所述定子包括定子線圈，所述定子線圈包括若干線圈部，當作為發電機時，所述若干線圈部全部參與工作，當作為啟動電機時，所述若干線圈部中僅部分線圈部參與工作。
【IPC分類】H02K1/27, H02K1/12, F02C7/26
【公開號】CN204827674
【申請號】CN201520631805
【發明人】王志強, 李宗洲, 潘曉聰, 張聰
【申請人】深圳智慧能源技術有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年8月20日