(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機エンジンの始動及び発電システムであって、
始動モードで航空機エンジンを始動し、発電モードでＡＣ電力を発電するように構成され、励磁器と回転シャフトとを備えるスタータ・発電機と、
前記スタータ・発電機に結合されるインバータ・コンバータ・コントローラ（ＩＣＣ）であって、前記始動モードで前記スタータ／発電機に第１の周波数のＡＣ電力を供給し、前記発電モード中に、前記発電モードのＡＣ電力が第２の周波数を有するように前記励磁器を制御するように構成され、前記第１の周波数が前記シャフトのシャフト速度に基づいて決定され、前記第２の周波数が概ね一定であり、前記第１の周波数よりも低い、インバータ・コンバータ・コントローラ（ＩＣＣ）と、
を備える、始動及び発電システム。
【請求項２】
前記スタータ・発電機が、
主固定子と主回転子とを備える主機械と、
ＰＭＧ固定子とＰＭＧ回転子とを備える永久磁石発電機（ＰＭＧ）と、
を更に備える、請求項１に記載の始動及び発電システム。
【請求項３】
前記ＩＣＣが、前記主固定子に結合された主ＩＧＢＴブリッジを備え、前記主機械は前記発電モード中に前記第２の周波数のＡＣ電力を発電するように構成される、請求項２に記載の始動及び発電システム。
【請求項４】
前記ＩＣＣが、前記励磁器固定子に結合された励磁器ブリッジを備え、前記励磁器ブリッジは、前記励磁器が制動モード誘導機として動作するように前記励磁器を制御するように構成される、請求項３に記載の始動及び発電システム。
【請求項５】
前記励磁器ブリッジが、ＩＧＢＴブリッジ、ＭＯＳＦＥＴブリッジ、及びＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴブリッジの１つを備える、請求項４に記載の始動及び発電システム。
【請求項６】
前記励磁器ブリッジが、可変ＡＣ励磁器供給電圧を生成するように構成される、請求項４に記載の始動及び発電システム。
【請求項７】
前記励磁器が、励磁器固定子と励磁器回転子とを備え、前記励磁器固定子がＡＣ巻線を備えると共に、前記ＩＣＣが、前記第１の周波数のＡＣ電力を前記巻線に供給するように構成される励磁器ブリッジを備える、請求項１に記載の始動及び発電システム。
【請求項８】
航空機エンジンの始動及び発電システムであって、
始動モードで航前記空機エンジンを始動し、発電モードでＡＣ電力を発電するように構成され、励磁器と回転シャフトとを含むスタータ・発電機と、
前記スタータ・発電機に結合されるインバータ・コンバータ・コントローラ（ＩＣＣ）であって、前記始動モードで前記スタータ・発電機に第１の周波数のＡＣ電力を供給し、前記発電モード中に、前記発電モードのＡＣ電力が第２の周波数を有するように前記励磁器を制御するように構成され、前記シャフトのシャフト速度に基づいて前記第１の周波数を決定することによって、前記ＩＣＣを制御するように構成される制御盤を含み、前記第２の周波数が概ね一定であり、前記第１の周波数よりも低い、インバータ・コンバータ・コントローラ（ＩＣＣ）と、
を備える始動及び発電システム。
【請求項９】
前記スタータ・発電機が、
主固定子と主回転子とを備える主機械と、
ＰＭＧ固定子とＰＭＧ回転子とを備える永久磁石発電機（ＰＭＧ）とを更に備える、請求項８に記載の始動及び発電システム。
【請求項１０】
前記ＩＣＣが、前記主固定子に結合された主ＩＧＢＴブリッジを更に備え、前記主機械は前記発電モード中に前記第２の周波数のＡＣ電力を発電するように構成される、請求項９に記載の始動及び発電システム。
【請求項１１】
前記ＩＣＣが、前記励磁器固定子に結合された励磁器ブリッジを備え、前記励磁器ブリッジは、前記励磁器が制動モード誘導機として動作するように前記励磁器を制御するように構成される、請求項１０に記載の始動及び発電システム。
【請求項１２】
前記励磁器ブリッジが、ＩＧＢＴブリッジ、ＭＯＳＦＥＴブリッジ、及びＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴブリッジの１つを備える、請求項１１に記載の始動及び発電システム。
【請求項１３】
前記励磁器ブリッジが、可変ＡＣ励磁器供給電圧を生成するように構成される、請求項１１に記載の始動及び発電システム。
【請求項１４】
前記励磁器が、ＡＣ巻線を備える励磁器固定子を備え、前記ＩＣＣが、前記第１の周波数のＡＣ電力を前記巻線に供給するように構成される励磁器ブリッジを備える、請求項８に記載の始動及び発電システム。
【請求項１５】
航空機エンジンの始動及び発電システムを制御する方法であって、前記始動及び発電システムが、回転シャフトを含むスタータ・発電機とインバータ・コンバータ・コントローラ（ＩＣＣ）とを含み、
始動モード中にＩＣＣによって、前記シャフトのシャフト速度に基づく可変周波数である第１の周波数のＡＣ電力を前記スタータ・発電機に供給するステップと、
前記スタータ・発電機を使用して前記航空機エンジンを始動するステップと、
前記ＩＣＣを使用して、発電モード中にスタータ・発電機を制御して第２の周波数のＡＣ電力を発電するステップと、
を含み、
前記第２の周波数が概ね一定であり、前記第１の周波数よりも低い、
方法。
【請求項１６】
前記スタータ・発電機が少なくとも１つのＡＣ巻線を有する励磁器を含み、前記ＩＣＣが励磁器ブリッジを含み、始動モード中にＡＣ電力を供給する前記ステップが、
前記シャフト速度を決定するステップと、
前記シャフト速度に基づいて第１の周波数を決定するステップと、
前記第１の周波数のＡＣ電力を前記少なくとも１つのＡＣ巻線に供給するステップと、
を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのＡＣ巻線にＡＣ電力を供給する前記ステップが、前記励磁器ブリッジを使用して可変ＡＣ励磁器供給電圧を生成するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記発電モード中に、前記主機械を使用して前記第２の周波数のＡＣ電力を発電するステップを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、航空機エンジンに関し、特に航空機エンジンの始動及び発電システム及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
既知の少なくとも幾つかの航空機のスタータ／発電機は、始動モードで航空機エンジンを始動すると共に、航空機エンジンの始動後に、航空機エンジンを発電モードで利用し、航空機の電力系統に電気エネルギを供給する両方の用途で使用される。例えば、既知の少なくとも幾つかのシステムは、２つの固定子励磁器巻線と、始動モータとしてダイナモ電気機械を駆動し、又は発電動作中にダイナモ電気機械から電力を受けるように交互に接続される可変電圧、可変周波数電力コンバータとを備えるスタータ／発電機を含む。少なくとも幾つかのシステムでは、１つの巻線は始動モードで使用される多相ＡＣ巻線であり、もう１つの巻線は発電モードで使用されるＤＣ巻線である。しかし、このようなシステムは、重くて高価な巻線選択回路を含む。その上、このようなシステムで励磁器固定子を使用することは不十分であり、変換回路は大型である。
【０００３】
その上、既知の少なくとも幾つかのシステムは、ゼロ速度又は低速度でスタータ／発電機の主同期機械の十分な励磁電力を発電することができない。例えば、既知の少なくとも幾つかのシステムは、発電モード中に従来の励磁器の励磁器巻線にＤＣ電圧を供給し、始動モード中に同じ巻線にＡＣ電圧を供給する。しかし、このようなシステムでは、励磁器へのＡＣ供給電圧を、インバータの入力でＤＣバス電圧又はＤＣリンク電圧が反転される最大電圧よりも高くする必要があり、そのためにはＤＣバス電圧又はＤＣリンク電圧を昇圧する追加の回路が必要である。その結果、このようなシステムではＡＣ電圧が高くなるほどコロナ効果を生じ易い。
【０００４】
更に、既知の少なくとも幾つかのシステムは、始動モードと発電モードの両方で交流励磁を使用している。このようなシステムは一般に、回転トランスの作用によってシャフト上に位置する励磁器電機子内にＡＣ電圧を生成するため、始動モード中に高い定周波数で動作するように制御された多相ＡＣ励磁器を含む。電機子の出力は、同じシャフト上に位置し、主機械の励磁巻線に電力供給するために必要なＤＣ電圧を出力する回転整流器に接続される。発電モード中、供給されるＡＣ電圧の周波数は、高い定周波数から低い定周波数に切り換わる。電機子のＡＣ電圧が回転トランスの作用によって再び生成され、それが回転整流器を経て主発電機に励磁電力を提供する。両方のモードでＡＣ励磁電力を使用するため、発電モードでは一般に、発電用途のみの電流と比較して高い励磁電流が使用される。その結果、大型の重いコンバータが必要になる。高電流を使用しなくてもよいが、始動モードで使用するために追加の巻線選択回路を投入する必要がある。
【発明の概要】
【０００５】
この項の簡単な説明は、以下に更に詳細に記載するコンセプトの選択を簡略に提示するために記載される。この項の簡単な説明は、特許請求の主題の主要な特徴又は不可欠な特徴を特定することを意図するものでもなく、特許請求の主題の範囲を決定する補助として用いることを意図するものでもない。
【０００６】
一態様では、航空機エンジンの始動及び発電システムが提供される。始動及び発電システムは、スタータ／発電機、及びスタータ／発電機に結合されるインバータ／コンバータ／コントローラ（ＩＣＣ）を含む。スタータ／発電機は、始動モードで航空機エンジンを始動し、発電モードでＡＣ電力を発電するように構成されている。スタータ／発電機は、励磁器と回転シャフトとを含む。ＩＣＣは、始動モードでスタータ／発電機に第１の周波数のＡＣ電力を供給し、発電モード中に、発電モードのＡＣ電力が第２の周波数を有するように励磁器を制御するように構成されている。第１の周波数は、シャフトのシャフト速度に基づいて決定される。
【０００７】
別の態様では、航空機エンジンの始動及び発電システムが提供される。始動及び発電システムは、スタータ／発電機、及びスタータ／発電機に結合されるインバータ／コンバータ／コントローラ（ＩＣＣ）を含む。スタータ／発電機は、始動モードで航空機エンジンを始動し、発電モードでＡＣ電力を発電するように構成されている。スタータ／発電機は、励磁器と回転シャフトとを含む。ＩＣＣは、始動モードでスタータ／発電機に第１の周波数のＡＣ電力を供給し、発電モード中に、発電モードのＡＣ電力が第２の周波数を有するように励磁器を制御するように構成されている。ＩＣＣは、シャフトのシャフト速度に基づいて第１の周波数を決定することによってＩＣＣを制御するように構成される制御盤を含む。
【０００８】
別の態様では、航空機エンジンの始動及び発電システムを制御する方法が提供される。始動及び発電システムは、回転シャフトを含むスタータ／発電機を含む。始動及び発電システムは更に、インバータ／コンバータ／コントローラ（ＩＣＣ）を含む。方法は、始動モード中にＩＣＣによって第１の周波数のＡＣ電力をスタータ／発電機に供給し、スタータ／発電機を使用して航空機エンジンを始動するステップを含み、第１の周波数はシャフトのシャフト速度に基づく可変周波数である。方法は更に、ＩＣＣを使用して、発電モード中にスタータ／発電機を制御して第２の周波数のＡＣ電力を発電するステップを含む。
【０００９】
本明細書に記載の実施形態は、添付図面と関連した以下の説明を参照することでより明解に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】航空機エンジンの例示的な始動及び発電システムの概略ブロック図である。
【図２】図１の始動及び発電システムに使用し得る、例示的なスタータ／発電機の断面図である。
【図３】図１の始動及び発電システムの例示的な電気系統の概略ブロック図である。
【図４】図１の始動及び発電システムに使用し得る、例示的なハウジングの第１の等角投影図である。
【図５】図４のハウジングの第２の等角投影図である。
【図６】図１の始動及び発電システムの例示的な組立て方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明の様々な実施形態を記載する。本明細書に記載の実施形態は、始動モードにおいて電気エネルギを機械エネルギに変換し、発電モードにおいて機械エネルギを電気エネルギに変換する双方向エネルギ変換ブラシレス電気回転デバイスに関する。
【００１２】
図１は、本発明の例示的実施形態による航空機エンジン（図示せず）の始動及び発電システム１００の概略ブロック図である。図２は、システム１００に使用し得るスタータ／発電機（Ｓ／Ｇ）１０２の断面図である。例示的実施形態では、始動及び発電システム１００は、Ｓ／Ｇ１０２、及びＳ／Ｇ１０２に電気的に結合されるインバータ／コンバータ／コントローラ（ＩＣＣ）１０４を含む。
【００１３】
図１及び２を参照すると、例示的実施形態では、Ｓ／Ｇ１０２は、以下に詳細に説明するように、始動モードで航空機エンジンを始動し、発電モードでＡＣ電力を発電するように構成されている。更に、Ｓ／Ｇ１０２は３つの電気機械の組み合わせである。具体的には、Ｓ／Ｇ１０２は、主機械１０６、励磁器１０８、及び永久磁石発電機（ＰＭＧ）１１０の組み合わせである。この構成は、一般に３機械セットと呼ばれる。一実施形態では、主機械１０６は突極型同期機械である。例示的実施形態では、主機械１０６は主固定子１１２と主回転子１１４とを含む。主回転子１１４は、これを貫通して延在するシャフト１１６と、主回転子１１４に電気的に結合される出力（図示せず）を有する回転整流器１１８とを含む。例示的実施形態では、整流器１１８はシャフト１１６の内部に位置する。しかし、別の実施形態では、整流器１１８はシャフト１１６に対して別の位置にあってもよい。更に、一実施形態では、整流器１１８は全波回転整流器である。別の実施形態では、整流器１１８は半波回転整流器である。例示的実施形態では、主固定子１１２は三相ＡＣ巻線（図１及び２には図示せず）を含む。代替実施形態は、それらに限定されないが六相ＡＣ巻線、九相ＡＣ巻線などのいずれかの適宜の巻線を含んでもよい。更に、例示的実施形態では、励磁器１０８は、励磁器固定子１２０と励磁器回転子１２２とを含む。励磁器固定子１２０は第１の三相ＡＣ巻線（図１及び２には図示せず）を含み、励磁器回転子１２２は、整流器１１８の入力（図示せず）に結合される第２の三相ＡＣ巻線（図１及び２には図示せず）を含む。更に、永久磁石発電機（ＰＭＧ）１１０は、ＰＭＧ固定子１２４と、ＰＭＧ回転子１２６とを含む。
【００１４】
図１を参照すると、ＩＣＣ１０４は、始動モードではＳ／Ｇ１０２に第１の周波数のＡＣ電力を供給し、発電モード中は、Ｓ／Ｇ１０２を制御して、第１の周波数よりも低い第２の周波数のＡＣ電力を発電する。第１の周波数は可変周波数であり、シャフト１１６のシャフト速度に基づく周波数である。第２の周波数は概ね一定であり、以下にさらに詳細に説明するように、励磁器固定子１２０からの電力伝送を最小化し、しかも励磁器１０８を適正に制御できるように第１の周波数よりも低い。更に、例示的実施形態では、ＩＣＣ１０４は、主固定子１１２と航空機内の電気系統（図示せず）とに電気的に結合される主ブリッジ１２８を含む。ＩＣＣ１０４は更に、励磁器固定子１２２と外部電源１３０とに電気的に結合される励磁器ブリッジ１３２も含む。より具体的には、励磁器ブリッジ１３２は、第１のＡＣ巻線と電気的に結合される。励磁器ブリッジ１３２は更に、ＰＭＧ固定子１２４と電気的に結合される。例示的実施形態では、主ブリッジ１２８は絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）／ダイオードブリッジである。しかし、代替実施形態は適宜いずれのブリッジを使用してもよい。例示的実施形態では、励磁器ブリッジ１３２は、ＩＧＴＢ／ダイオードブリッジでもある。代替実施形態では、励磁器ブリッジ１３２は、金属酸化膜半導体電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）ブリッジである。別の代替実施形態では、励磁器ブリッジ１３２は炭化ケイ素（ＳｉＣ）ＭＯＳＦＥＴブリッジである。しかし、更に別の代替実施形態は適宜いずれのブリッジを使用してもよい。以下の記載では、主ブリッジ１２８及び励磁器ブリッジ１３２をそれぞれ、主インバータ／コンバータ、及び励磁器インバータ／コンバータと同義的に呼ぶことがある。
【００１５】
図３は、始動及び発電システム１００の電気系統２００の概略ブロック図である。より具体的には、図３は、主ブリッジ１２８と励磁器ブリッジ１３２とを構成するコンポーネントに重点を置いたシステム１００を示す。例示的実施形態では、ＩＣＣ１０４は、主ブリッジ１２８と励磁器ブリッジ１３２の両方に電気的に結合される制御盤２０２も含む。制御盤２０２は、主ブリッジデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２０４、励磁器ブリッジＤＳＰ２０６、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）２０８を含む。励磁器固定子１２０に結合される第１のＡＣ励磁器巻線２１０は、ＦＰＧＡ２０８と励磁器ブリッジ１３２とに電気的に結合される。励磁器回転子１２２に結合される第２のＡＣ励磁器巻線２１２は、主回転子１１４に電気的に結合される。主固定子ＡＣ巻線２１４は、ＦＰＧＡ２０８に電気的に結合される。システム１００の始動モード中に使用される場合、本明細書では、主ブリッジＤＳＰ２０４をスタータインバータコントローラ又はスタータインバータＤＳＰと同義的に呼んでもよい。システム１００の発電モード中に使用される場合、本明細書では、主ブリッジＤＳＰを発電機コンバータコントローラ又は発電機コンバータＤＳＰと同義的に呼んでもよい。更に、システム１００の始動モード中に使用される場合、本明細書では、励磁器ブリッジＤＳＰ２０６を励磁器インバータコントローラ又は励磁器インバータＤＳＰと同義的に呼んでもよい。システム１００の発電モードで使用される場合、本明細書では、励磁器ブリッジＤＳＰ２０６を励磁器コンバータコントローラ又は励磁器コンバータＤＳＰと同義的に呼んでもよい。主ブリッジＤＳＰ２０４は主ブリッジ１２８に作用的に結合され、主ブリッジ１２８を制御するための組込みソフトウエアを含む。具体的には、主ブリッジＤＳＰ２０４は、システム１００の始動モードで、Ｓ／Ｇ１０２を駆動するＡＣ電力を発電するように主ブリッジ１２８を制御する。更に、主ブリッジＤＳＰ２０４はシステム１００の発電モードで、ＡＣ電力を航空機のその他のコンポーネント（図示せず）が使用するＤＣ電力に変換するように主ブリッジ１２８を制御する。
【００１６】
図４及び５は（図１及び３に示す）ＩＣＣ１０４の等角投影図であるが、それはＩＣＣを航空機（図示せず）内のキャビネット（図示せず）内に挿入され、又はキャビネット上に実装されるサイズのハウジング３００内にパッケージングできるからである。例示的実施形態では、ハウジング３００のサイズは、ＩＣＣ１０４からの熱散逸及び／又は熱除去を促進する冷却板３０２を収容するサイズである。ハウジング３００は、主ブリッジ１２８、励磁器ブリッジ１３２、主ブリッジＤＳＰ２０４、励磁器ブリッジＤＳＰ２０６、及びＦＰＧＡ２０８も収納する。更に、ハウジング３００は、フィルタキャップアセンブリ３０４、及び１つ又は複数の検知アセンブリ３０６も収容する。出力電圧端子ブロック３０８は、航空機内のその他のコンポーネント（図示せず）にＤＣ電力を供給するためにハウジング３００の外面３１０に結合される。
【００１７】
図１〜５を参照すると、使用中、始動及び発電システム１００には始動モードと発電モードの２つの動作モードがある。発電モードでは、三相励磁器ＡＣ巻線２１２が、励磁器回転子１２２と励磁器固定子１２０との間の空隙（図示せず）内に必要な回転磁界を生成する。第１のＡＣ励磁器巻線２１０と相互作用する回転磁界は、第１のＡＣ巻線２１０内に電圧を生成する。加えて、三相ＡＣ巻線２１０は始動モード中に電磁力を励磁器固定子１２０から励磁器回転子１２２へと転送する。より具体的には、システム１００はその動作時間の多くを発電モードに費やすため、励磁器固定子１２０は位相当たりの巻き数及び磁気回路（図示せず）に関して、発電動作にとって最適に構成される。従って、励磁器固定子巻線２１０の電流は低レベルに最小化され、それでも適切に制御されることができる。その上、励磁器ブリッジＤＳＰ２０６は、励磁器１０８内の空隙内の回転磁界の方向がシャフト１１６の回転方向と逆になるように励磁器固定子１２０を制御し、それによって励磁器１０８は制動モードで誘導機として機能するように強制される。誘導機が制動モードで動作している間、電機子の出力の電力は２つの項、すなわち、ＰｓとＰｍとを加算した値となる。Ｐｓ＋Ｐｍ＝（１−Ｓ）Ｐｓ、但し、Ｐｓは励磁器固定子１２０から転送される電力であり、Ｐｍはシャフト１１６上の機械的動力から変換された機械的動力であり、Ｓはスリップ、すなわち固定子磁界の速度と回転子の速度との差である。加えて、Ｓは方程式（１）によって以下のように定義される。
【００１８】
【数１】
0005568129.tif 000002
更に、fSは励磁器ブリッジ１３２によって供給されるＡＣ電圧の周波数であり、方程式（２）によって以下のように定義される。
【００１９】
【数２】
0005568129.tif 000003
但し、ＲＰＭはシャフト速度であり、Ｐは励磁器１０８の磁極数である。更に、励磁器ブリッジ１３２によって生成されるＡＣ励磁器供給電圧の周波数を概ね一定にし、且つ適宜低くすることで、励磁器固定子１２０から転送される電力の最小化が促進され、しかもなお励磁器１０８を適切に制御できる。例えば、８つの磁極を有し、励磁器ブリッジ１３２によって励磁器固定子巻線２１０の入力（図示せず）で供給される約５ヘルツ（Ｈｚ）のＡＣ電圧によって生成される回転磁界とは逆方向に、毎分約１２，０００回転（ＲＰＭ）で動作する励磁器１０８の場合は、ＲＰＭ＝−１２０００であり、Ｐ＝８である。上記の方程式を用いて、これは以下のように示すことができる。
【００２０】
【数３】
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但し、負のｆは励磁器回転子１２２が空隙内の回転磁界とは逆方法に動作していることを示し、下記のようになる。
【００２１】
【数４】
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従って、以下に示すＰｓとＰｍとの電力比は、回転整流器１１８から励磁器回転子巻線２１２に出力される電力の多くがシャフト１１６を経て転送された機械的動力によるものであることを示している。励磁器の空隙を横切る励磁器固定子１２０からの電力も極めて小さい。従って、励磁器ブリッジ１３２の物理的サイズを最小化できる。
【００２２】
【数５】
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始動モードで、システム１００は外部電源１３０から電力を受ける。主機械１０６は、始動モードで三相巻線形界磁突極型同期モータとして動作する。三相交流電流が主ブリッジ１２８から三相主固定子巻線２１４に供給され、励磁電流が励磁器１０８から主回転子１１４に供給される。主固定子１１２に供給される電流の周波数は、主機械１０６の速度に比例する。三相電流によって生成される回転磁界は主回転子１１４によって生成される磁界と相互作用して、主回転子１１４のシャフト１１６で機械的トルクを作成する。従って、始動モードで、三相ＡＣ巻線２１０を有する励磁器固定子１２０と、三相ＡＣ巻線２１２を有する励磁器回転子１２２とは共同で誘導励磁器を形成する。励磁器ブリッジＤＳＰ２０６は、三相ＡＣ巻線２１０及び２１２の位相シーケンスの方向がシャフト１１６の回転方向と逆になるように、この方向を制御する。従って、誘導励磁器は制動モードで動作する。その結果、励磁器固定子１２０から転送される電力を最小化できる。更に、励磁器１０８の供給電圧の周波数は、励磁器１０８に印加される供給電圧の大きさと周波数の両方とも、シャフト１１６の速度と共に低減されるように制御される。励磁器固定子１２０の設計は発電モード用に最適化されているので、位相当たりの巻き数は比較的多く、そのためシャフト速度が高まるとより高い供給電圧が必要になる。その場合は、電圧需要の増大を避けるため、速度上昇と共に周波数が低減される。
【００２３】
図６は、航空機エンジン（図示せず）の（図１に示す）始動及び発電システム１００などの始動及び発電システムを制御する例示的方法を示すフローチャート４００である。図１〜５を参照すると、例示的実施形態では、（図１に示す）シャフト１１６のシャフト速度は（図１に示す）ＩＣＣ１０４によって決定される（４０２）。特に、（図３に示す）制御盤２０２がシャフト１１６のシャフト速度を決定する。次いでＩＣＣ１０４は始動モードで使用される所望の第１の周波数を決定する（４０４）。特に、制御盤２０２は、始動モード中の高い供給電圧需要を避けるため、シャフト速度に基づいて第１の周波数を決定する。航空機エンジン（図示せず）を始動するため、ＩＣＣ１０４は第１の周波数のＡＣ電力を（図１に示す）Ｓ／Ｇ１０２に供給する（４０６）。特に、（図１に示す）整流器１１８は、第１の周波数のＡＣ電力を（図３に示す）励磁器固定子巻線２１０に供給する。（図１に示す）励磁器１０８は、ＡＣ電力を用いて主回転子１１４を励磁して航空機エンジンを始動する。
【００２４】
更に、例示的実施形態において、Ｓ／Ｇ１０２は、航空機エンジンの始動後、発電モード中に航空機内の搭載電気系統（図示せず）に電力を供給するために第２の周波数のＡＣ電力を供給する。第２の周波数は概ね一定であり、第１の可変周波数よりも低い。ＩＣＣ１０４は発電モード中、主機械１０６が搭載電気系統に電力を供給するように（図１に示す）主機械１０６を制御する（４０８）。
【００２５】
航空機エンジンの始動及び発電システム及び制御方法の実施形態を、本明細書に詳細に記載している。このようなシステムによって、軽量化及び電力系統の最適化により燃料節減の利点が促進される。その上、このようなシステムの始動モードと発電モードの両方の間に励磁性能を最適化することによって、付加的な複雑さ、重量、サイズ及びこのようなシステムを製造し、補修するコストの低減が促進される。
【００２６】
本明細書は、最良の態様を含む本発明を開示し、更に当業者がいずれかのデバイス又はシステムを製造、使用することができ、且つ組み込まれたいずれかの方法を実施することを含めて本発明を実施することができるように実施例を用いている。本発明の特許可能な範囲は請求項によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含んでもよい。これらの他の実施例が請求項に記載の文言と相違ない構成要素を有している場合、又はそれほど相違ない同等の構成要素を含む場合は、これらの他の実施例は特許請求の範囲内にあることを意図するものである。
【図１】
0005568129.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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