特許ウォッチ

公開番号2025162634
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-28
出願番号2024065940
出願日2024-04-16
発明の名称航空機の電気機械システム
出願人川崎重工業株式会社
代理人弁理士法人有古特許事務所
主分類H02P 9/04 20060101AFI20251021BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】航空機のガスタービンエンジンに設けられる電気機械システムの冗長性を高める。
【解決手段】航空機の電気機械システムは、ガスタービンエンジンに設けられる第1電気機械と、前記ガスタービンエンジンに設けられる第2電気機械と、交流と直流との間の変換を行う第1変換回路と、交流と直流との間の変換を行う第2変換回路と、前記第1電気機械に前記第1変換回路を用いるために前記第1変換回路を前記第1電気機械に電気的に接続可能な第1配線と、前記第2電気機械に前記第2変換回路を用いるために前記第2変換回路を前記第2電気機械に電気的に接続可能な第2配線と、前記第2電気機械に前記第1変換回路を用いるために前記第1変換回路を前記第2電気機械に電気的に接続可能な第3配線と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ガスタービンエンジンに設けられる第１電気機械と、
前記ガスタービンエンジン設けられる第２電気機械と、
交流と直流との間の変換を行う第１変換回路と、
交流と直流との間の変換を行う第２変換回路と、
前記第１電気機械に前記第１変換回路を用いるために前記第１変換回路を前記第１電気機械に電気的に接続可能な第１配線と、
前記第２電気機械に前記第２変換回路を用いるために前記第２変換回路を前記第２電気機械に電気的に接続可能な第２配線と、
前記第２電気機械に前記第１変換回路を用いるために前記第１変換回路を前記第２電気機械に電気的に接続可能な第３配線と、を備える、航空機の電気機械システム。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
前記第１電気機械に前記第２変換回路を用いるために前記第２変換回路を前記第１電気機械に電気的に接続可能な配線を備えない、請求項１に記載の航空機の電気機械システム。
【請求項３】
前記第１電気機械及び前記第２電気機械は、前記ガスタービンエンジンの回転軸に機械的に接続される、請求項１又は２に記載の航空機の電気機械システム。
【請求項４】
前記ガスタービンエンジンは、二軸ガスタービンエンジンであり、
前記回転軸は、高圧軸及び低圧軸を含み、
前記第１電気機械は、前記低圧軸に機械的に接続され、
前記第２電気機械は、前記高圧軸に機械的に接続されている、請求項３に記載の航空機の電気機械システム。
【請求項５】
前記第１電気機械及び前記第２電気機械は、少なくとも発電機として機能し、
前記第２電気機械の発電容量は、前記第１電気機械の発電容量よりも小さく、
前記第２変換回路の電流容量は、前記第１変換回路の電流容量よりも小さい、請求項４に記載の航空機の電気機械システム。
【請求項６】
前記第１変換回路及び前記第２変換回路に電気的に接続された制御回路を更に備え、
前記第２電気機械は、モータ発電機であり、
前記制御回路は、前記ガスタービンエンジンの始動を要求する始動指令が発生すると、前記第２電気機械に前記高圧軸を駆動させるために、前記第１変換回路を制御して前記第１変換回路から前記第２電気機械に電力を供給するように構成されている、請求項５に記載の航空機の電気機械システム。
【請求項７】
前記制御回路は、
前記始動指令の発生後、前記回転軸の回転速度が増加して閾値に到達すると、前記ガスタービンエンジンに点火させるための点火指令を発生することと、
前記点火指令の発生後に前記ガスタービンエンジンの始動が完了したと判定すると、前記第１変換回路を制御して前記第１変換回路から前記第２電気機械への電力供給を停止することと、
前記ガスタービンエンジンの始動が完了して前記電力供給が停止した状態であるときに、前記第１変換回路の接続先を前記第２電気機械から前記第１電気機械に切り替えることと、
前記第１変換回路の接続先を前記第２電気機械から前記第１電気機械に切り替えた後に、前記第１変換回路に前記第１電気機械で発電された交流を直流に変換させ、かつ、前記第２変換回路に前記第２電気機械で発電された交流を直流に変換させることと、
を行うように構成されている、請求項６に記載の航空機の電気機械システム。
【請求項８】
前記第１変換回路及び前記第２変換回路に電気的に接続された制御回路を更に備え、
前記第２電気機械は、モータ発電機であり、
前記制御回路は、前記ガスタービンエンジンの駆動のアシストを要求するアシスト開始指令が発生すると、前記第２電気機械に前記高圧軸を駆動させるために、前記第１変換回路を制御して前記第１変換回路から前記第２電気機械に電力を供給するように構成されている、請求項５に記載の航空機の電気機械システム。
【請求項９】
前記ガスタービンエンジンの運転に用いられる電動補機と、
交流と直流との間の変換を行う第３変換回路と、
前記電動補機に前記第３変換回路を用いるために前記第３変換回路を前記電動補機に電気的に接続可能な第４配線と、
前記電動補機に前記第１変換回路を用いるために前記第１変換回路を前記電動補機に電気的に接続可能な第５配線と、
前記電動補機に前記第２変換回路を用いるために前記第２変換回路を前記電動補機に電気的に接続可能な第６配線と、を更に備える、請求項１又は２に記載の航空機の電気機械システム。
【請求項１０】
前記第２電気機械は、永久磁石及びコイルを有する発電機を含み、
前記第１変換回路の電流容量は、前記第２変換回路の電流容量よりも大きく、
前記電気機械システムは、
前記第１変換回路及び前記第２変換回路に電気的に接続された制御回路と、
前記永久磁石に不可逆減磁が発生したか否かを判定する不可逆減磁判定回路と、を更に備え、
前記制御回路は、前記不可逆減磁判定回路が前記永久磁石に不可逆減磁が発生したと判定すると、前記第１変換回路を制御して前記第１変換回路から前記コイルに電力を供給するように構成されている、請求項１又は２に記載の航空機の電気機械システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ガスタービンエンジンを備えた航空機の電気機械システムに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、航空機の二軸ガスタービンエンジンに２つの発電システムを設けた構成が開示されている。二軸ガスタービンエンジンの高圧軸には第１発電システムが接続され、二軸ガスタービンエンジンの低圧軸には第２発電システムが接続されている。第１発電システムは、高圧軸に駆動される第１発電機と、第１発電機に接続されて交流を直流に変換する第１整流器デバイスと、を含む。第２発電システムは、低圧軸に駆動される第２発電機と、第２発電機に接続されて交流を直流に変換する第２整流器デバイスと、を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１４－１３１４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の構成では、２つの整流器デバイスのうち一方が故障すると、２つの発電機のうち一方の発電機能が失われ、全体的な発電量が低下してしまう。また、仮に発電機がモータとして機能する場合には、整流器デバイスの故障によってモータ機能が失われることになる。
【０００５】
そこで本開示の一態様は、航空機のガスタービンエンジンに設けられる電気機械システムの冗長性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る航空機の電気機械システムは、ガスタービンエンジンに設けられる第１電気機械と、前記ガスタービンエンジンに設けられる第２電気機械と、交流と直流との間の変換を行う第１変換回路と、交流と直流との間の変換を行う第２変換回路と、前記第１電気機械に前記第１変換回路を用いるために前記第１変換回路を前記第１電気機械に電気的に接続可能な第１配線と、前記第２電気機械に前記第２変換回路を用いるために前記第２変換回路を前記第２電気機械に電気的に接続可能な第２配線と、前記第２電気機械に前記第１変換回路を用いるために前記第１変換回路を前記第２電気機械に電気的に接続可能な第３配線と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一態様によれば、第２変換回路の故障時にも電気機械システムの性能を維持でき、航空機のガスタービンエンジンに設けられる電気機械システムの冗長性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、実施形態に係る航空機のガスタービンエンジンの断面図である。
図２は、図１のガスタービンエンジンに設けられる電気機械システムのブロック図である。
図３は、図２の電気機械システムのエンジン始動を含む動作のタイミングチャートである。
図４は、図２の電気機械システムの第１アシスト駆動を含む動作のタイミングチャートである。
図５は、図２の電気機械システムの第２アシスト駆動を含む動作のタイミングチャートである。
図６は、図２の電気機械システムの変換回路の少なくとも１つに故障が発生したときの残りの変換回路の接続先を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
【００１０】
図１は、実施形態に係る航空機のガスタービンエンジン１の断面図である。なお、以下の説明では、「前方」はエンジン内で空気が流れる方向における上流側を意味し、「後方」はエンジン内で空気が流れる方向における下流側を意味する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許