(57)【要約】  本発明による電気機械は二元機械であり、逆転可能な第１の機械（３２、３３、３４）と、２つの巻線間の誘導によって機能する第２の機械（３０、３５）とを備える。第２の機械はプロペラを除氷するために使用することができ、誘導受信巻線（３０）は、プロペラシャフト（２）に取り付けられている。第１の電気機械は、航空機を「タキシング」するための電気エンジンとして機能することができる。特定の実施形態では、ステータ（３１）に取り付けられた巻線が２つの機械に共通であり、それらを制御するために異なる磁気流が利用される。２つの機械の別個の機能と、航空機エンジンへの非常に良好な統合とが、省スペースかつ低質量で可能である。
2019531967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロペラ（２）と、プロペラ担持シャフト（３）と、プロペラ担持シャフトのまわりの
電気機械（９，２９）と、を備えるターボプロップエンジンであって、
電気機械は、ステータ（１１，３１）と第１のロータ（１０，３２）とで形成された第１の機械と、ステータとプロペラ担持シャフトに一致する第２のロータ（３）とで形成された第２の機械と、を備えることと、
ステータと、第１のロータと、第２のロータとは同心であり、第１の機械と第２の機械は、異なる電気回路（２３，２４，３７，３９）によって制御され、第１の機械は可逆的であり、第２の電気機械はプロペラの除氷のための回路に属しており、第２のロータ（３）は誘導巻線（１５，３０）を担持し、第１のロータは機械式伝動装置によって第２のロータに連結されることと、
を特徴とする、ターボプロップエンジン。
【請求項２】
ステータが少なくとも１つの巻線（１３、３４、３５）を担持し、第１のロータが磁極（１４、３３）を担持することを特徴とする、請求項１に記載のターボプロップエンジン。
【請求項３】
ステータ上の巻線（１３）が、第１の及び第２の機械によって共有される唯一の巻線であり、電気回路の各々に接続されることを特徴とする、請求項２に記載のターボプロップエンジン。
【請求項４】
巻線が多相巻線であり、第１の機械の電気回路（２３）がステータ上の巻線（１３）の相線に接続され、第２の機械の電気回路（２４）が前記巻線（１３）の中性点に接続されることを特徴とする、請求項３に記載のターボプロップエンジン。
【請求項５】
ステータ（１１）と第２ロータ（３）との間に磁極（１６）を備え、第２の機械が、
第２のロータに隣接する磁極の端部に面する第２ロータ、あるいは前記端部とステータに取り囲まれる第２のロータの一部との間の第２ロータ、のいずれかに配置されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のターボプロップエンジン。
【請求項６】
第１のロータ（３２）がステータ（３１）を囲み、第１の機械および第２の機械が、ステータ上に配置された同心の巻線（３４、３５）を備えることを特徴とする、請求項１または２のいずれか１項に記載のターボプロップエンジン。
【請求項７】
ステータに配置された第２の機械の巻線（３５）が、第２のロータに配置された第２の機械の誘導巻線（３０）と同心であることを特徴とする、請求項６に記載のターボプロップエンジン。
【請求項８】
第２の電気機械が熱電加熱装置（２７）に接続されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のターボプロップエンジン。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のターボプロップエンジンを備えることを特徴とする、航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
説明
本発明の主題は、電気機械を備えた航空機ターボプロップエンジンである。
【背景技術】
【０００２】
ターボプロップエンジンは、プロペラと、プロペラ担持シャフトと、プロペラ担持シャフトを駆動するために、プロペラ担持シャフトに一般に連結されたガスタービンとを含む。標準飛行中、航空機は、離陸またはタキシングの前に地上を走行すること、離陸、飛行、着陸、次いで再度のタキシング、の５つの段階を再現する。飛行中、航空機は、それ自体がガスタービンによって回転駆動されるプロペラによって推進されて移動する。しかしながら、プロペラを駆動する他のモードがあり、これには、ガスタービンが非作動状態にあるとき、特にタキシング中に実行されるモードが含まれる。タービンをオフにした状態で移動するこのモードは、かなりの燃料節約を伴うので、高く評価される。次に、電気モータを使用して航空機を移動させる。また、航空機はプロペラの除氷を含む様々なサービスを確実にするために、電気の絶え間ない供給を必要とし、プロペラは、電気モータの動作とは無関係に実行することができる。従来技術は（英国特許出願公開第５８４５６３号）、ターボプロップエンジンを備え、このターボプロップエンジンは、除氷を実行するために、または可逆発電機としてプロペラのブレードの迎え角を操作または変更するために、プロペラ担持シャフトの周りに配置された電気機械を備え、したがって、必要なときにプロペラ担持シャフトを駆動することができる。広く普及した構造（米国特許第２４８８３９２号）は、プロペラ担持シャフトに沿って互いに続く２つの電気機械を含み、したがって、これら２つの機能を独立して保証することができるが、配置が非常に複雑であり、質量および設置面積の著しい増加を伴うことが観察される。また、周知の除氷装置はプロペラおよびプロペラ担持シャフトに組み込まれているので、回転している装置にほぼ連続的な電流を伝達するためにブラシを備えたコレクタを使用することに基づいており、それ自体が複雑であり、摩耗しやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】英国特許出願公開第５８４５６３号明細書
【特許文献２】米国特許第２４８８３９２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の基本的な目的は、ターボプロップエンジンの構造に容易に一体化され、プロペラの除氷を含むエネルギを提供する複数の機能を、低減された設置面積および質量で実行することができる電気機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明はこの要件を満たす電気機械を備えたターボプロップエンジンに関し、ターボプロップエンジンは、より正確には、プロペラと、プロペラ担持シャフトと、プロペラ担持シャフトの周りの電気機械と、を備えており、
電気機械は、ステータと第１のロータとで形成された第１の機械と、ステータとプロペラ担持シャフトに一致する第２のロータとで形成された第２の機械と、を備えることと、
ステータと、第１のロータと、第２のロータとは、同心であり、第１の機械および第２の機械は異なる電気回路によって制御され、第１の機械は可逆的であり、第２の機械はプロペラの除氷のための回路に属しており、第２のロータは誘導巻線を担持し、第１のロータが機械式伝動装置によって第２のロータに連結されることと、を特徴とする。
【０００６】
このようにして、２つの電気機械が得られ、その動作は独立しているが、単純な構造を有するコンパクトな構成で互いに一体化され、これは、ターボプロップエンジンおよび航空機内の占有する容積および質量を低減するのに適しており、特に、軸方向占有面積が低減され、機械の要素とターボプロップエンジンの他の部分との間の機械的リンク装置が非常に少ない。電気的接続も複雑である必要はない。
【０００７】
ターボプロップエンジン環境への本発明の機械の良好な一体化が達成される。２つの機械は、プロペラ担持シャフトの回転状態または休止状態にかかわらず、独立して動作する。
【０００８】
本発明の別の態様は、そのようなターボプロップエンジンを装備した航空機である。
【０００９】
以下の図面によって、本発明の様々な態様、特徴、および利点を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を備えたターボプロップエンジンを概略的に示す。
【図２】電気機械の実施形態を示す。
【図３】電気機械の別の実施形態である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１はガスタービン１と、プロペラ２と、プロペラ担持シャフト３とを備え、プロペラ担持シャフト３は、ガスタービン１に向かって延び、タービンシャフト４に連結することができ、タービンシャフト４は図示されていない既知の伝動装置によって、タービンシャフト４はプロペラ担持シャフト３と平行であり、プロペラ担持シャフト３から短い距離で延びている。プロペラ担持シャフト３は保護ケーシング５によって包囲されている。プロペラ担持シャフト３は、転がり軸受６及び７によってケーシング５内に支持されている。転がり軸受６の一方はプロペラ２に近接しており、転がり軸受７の他方は、上述の伝動装置と噛み合うプロペラ担持シャフト３を駆動するための歯車８に隣接している。本発明の特徴である電気機械９は第１の転がり軸受６と歯車８との間でプロペラ担持シャフト３の周りに配置され、同時にケーシング５によって囲まれている。本発明の航空機は他の点では変更されておらず、したがって、その全体が示されていない。
【００１２】
電気機械９を説明する図２に移る。
【００１３】
この実施形態ではプロペラ担持シャフト３が同心ロータ１０によって取り囲まれており、同心ロータ１０自体は、ケーシング５に属するステータリング１１によって取り囲まれている。ステータリング１１は三相であり得るが、より一般的には多相であり得る主巻線１３を備えている。ロータ１０には、磁極１４のリングが設けられている。最後に、プロペラ担持シャフト３には、ロータ１０およびステータリング１１から軸方向にわずかにオフセットされたレシーバ巻線１５が設けられている。ギア歯１２であって、内側ロータ１０の端部に配置され、機械的エネルギをロータ１０に伝達するために、または逆に機械の動作モードに従ってこのエネルギを収集するために機械式伝動装置に連結されたギア歯１２と、磁気ブリッジであって、ステータ１１に接続され、軸方向および円筒状に延在する部分１７と、半径方向に延在して部分１７からプロペラ担持シャフト３に近い端部まで延在する部分１８であって、部分１８がレシーバ巻線１５の前方にあるかまたは並んでおり、レシーバ巻線１５がこの部分１８とロータ１０との間に延在するようになっている、部分１８と、を備える磁気ブリッジ１６と、電気装置１９であって、主巻線１３を連続バス２０に接続しており、特に連続バス２０から始まって、フィルタ２１と、主コンバータ２２と、主巻線１３の相線に通じる少なくとも３つのワイヤからなる主回路２３と、補助コンバータ２５を備える補助回路２４であって、主巻線１３のニュートラルにつながる補助回路２４と、を備える、電気装置１９とを、この図２に見ることができる他の装置は備える。
【００１４】
ここで、デバイスの動作について説明する。主巻線１３と、磁極１４のリングを備えたロータ１０とはモーメントの要件に応じて、航空機に電気エネルギを供給することができるか、または逆に、ガスタービン１が停止している間に、航空機を移動させることができる機械エネルギを供給することができる第１の電気機械を形成する。ロータ１０の機械的エネルギが使用される伝動装置は、プロペラ担持シャフト３の歯４１に歯１２を連結する遊星歯車４０の列からなり、それにより、その軸がステータ（ケーシング５に接続されている）に堅固に連結されている遊星４２を介して、プロペラ担持シャフト３を回転させることができる。したがって、このタイプの伝動装置は、ロータ１０とプロペラ担持シャフト３との間の動力の可逆的な伝達を可能にする。
【００１５】
レシーバ巻線１５は主巻線１３に関連し、発電機としてのみ作動し、プロペラ２のブレードの除氷に割り当てられるために設けられる第２の電気機械を形成する誘導巻線である。プロペラ担持シャフト３に堅固に接続された電気回路２６はこの目的のために、レシーバ巻線１５をプロペラ２に収容される熱電加熱装置２７に接続し、これは非常に単純であり、特に導電性ワイヤで構成することができる。一般に、本発明は摩擦を伴って回転する電気コネクタを使用しないことを可能にし、ステータに連結された巻線はステータに堅固に接続された制御機器に依存し、プロペラ担持シャフトに連結された巻線はこのシャフト上に、またはこのシャフトに連結されたプロペラ上に配置された、機器の一部に役立つプロペラ担持シャフトに連結される。
【００１６】
組み合わされた電気機械は、以前は空であったケーシング５のキャビティを実際に占有することによって、ターボプロップエンジンに容易に組み込まれることと、その配置は減少した数の部品を使用し、既存の構造の変更をほとんど必要とせず、したがって、質量および設置面積が減少することと、が観察される。従って、ブラシを備えたコレクタによって固定発電機からプロペラ担持シャフト２に電気を伝達する必要性が特に回避され、ステータ１１（及びここでは、同じ主巻線１３）上の各機械の一部分のグループ化は非常に経済的であり、可逆機械の使用も非常に有利である。一方、除氷を第２の電気機械を介したタキシングと組み合わせることができる。
【００１７】
ここで、２つの電気機械の独立した動作がどのようにして得られるかについて説明する。第１の電気機械は従来の動作を有し、その動作は、主巻線１３とそれと同心の磁極１４との間の電磁相互作用に基づく。電気エネルギは主回路２３を通過する。第２の電気機械は、主巻線１３によって生成されるホモポーラ磁束を介してレシーバ巻線１５を誘導することによって動作する。ホモポーラ磁束は、磁気ブリッジ１６、プロペラ担持シャフト３、内側ロータ１０及びステータ１１を通り、従ってレシーバ巻線１５を通るループの形状である。レシーバ巻線１５は、主磁束から離れているので、第１の電気機械のモータまたは発電機としての動作とは無関係に、この単極成分が主巻線１３に加えられたときにのみ励磁される。加熱装置２７に供給される電流は、交流であってもよく、または整流器によって連続的にされてもよい。結局、プロペラ担持シャフト３の回転速度（または残りの速度）は、何ら影響を及ぼさない。
【００１８】
ホモポーラ磁束成分は主コンバータ２２の一次電源の負極と主巻線１３の中性点との間に接続された交流の独立した発電機によって生成することができ、これは、主巻線１３の位相のスター構成を用いて、回路２４による中性点の電圧の変更を介して、励磁器主巻線１３の相間の不均衡を確立することによって、主電流に高周波ホモポーラ成分を重畳することになる。この付加的な電流を与えるために、巻線１３の瞬時電流が自発的に不平衡になり、ゼロでない和がホモポーラ電流を形成するようにして、補助コンバータ２５または主変換器２２自体を後者の高周波クエンチング周波数（ｈｉｇｈ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を使用することによって使用することができ、次いで、補助コンバータ２５は省略される。
【００１９】
２つの異なる電気回路２３および２４による２つの電気機械の制御は、それらの動作の独立性を保証する。便宜上、回路は、たとえそれがモータとして動作しても、可逆機械を「制御」すると言われる。
【００２０】
他の実施形態は図３の手段によって説明され、電気マシンは符号２９を備えている。プロペラ担持シャフト３はやはり、レシーバ巻線３０を備え、ステータリング３１およびロータ３２によって取り囲まれている。ロータ３２には上記と同様に、磁極３３のリングが設けられているが、ここではロータ３２がステータリング３１を取り囲んでおり、ステータリング３１はロータ３２とプロペラ担持シャフト３との間に延びている。ステータリング３１は主巻線３４および同心の補助巻線３５を担持し、主巻線３４は外側にある。さらに、レシーバ巻線３０は補助巻線３５と同心である。
【００２１】
３相の補助巻線３５は、３本のワイヤを有する電気回路３７によって接続された補助コンバータ３６によって制御される。補助コンバータ３６は先の実施形態の主コンバータ２２の場合と同様に、フィルタ２１によって連続バス２０にさらに接続されている。また、主巻線３４は、類似した独立したコンバータ３８および電気回路３９によって制御される。
【００２２】
この装置の第１の電気機械はロータ３２の磁極３３と主巻線３４とから成り、これは可逆機械であり、その動作は前のものと同じである。
【００２３】
第２の電気機械は、インダクタである補助巻線３５と、これにより電流が誘導される受信巻線３０とから構成されている。ここでの誘導は必ずしも特定の形状の磁束を導入するホモポーラ成分を使用する必要はないが、上記のように、レシーバ巻線３０は加熱装置によるプロペラ２の除氷に割り当てられる。
【００２４】
ここで、機械式伝動装置４３は既に述べた機械式伝動装置４０のものと全般的な説明が同一であり、ロータ３２をケーシング５に連結し、第１の電気機械の可逆性を使用することによって、ロータ３２を一方向または他方向に機械動力を置換することができる。
【００２５】
この実施形態の利点は、組み合わされた電気機械のケーシング５への良好な一体化、そのコンパクトさ、その簡単さの点で、前のものと類似している。
【００２６】
特定の特徴によると:
ステータは、機械の少なくとも１つの巻線１３、３４、３５を担持する;
ステータ上の巻線１３が各電気回路に接続されている;
第２の機械は、第２のロータに隣接する磁気ブリッジの端部に面する第２のロータ（プロペラ担持シャフト３）、あるいは前記端部とステータに取り囲まれる第２のロータの一部との間の第２のロータ（プロペラ担持シャフト３）、のいずれかに配置される;
第２の電気機械は、熱電加熱装置に接続されている。
【図１】
2019531967.tif 000003
【図２】
2019531967.tif 000004
【図３】
2019531967.tif 000005
【国際調査報告】
2019531967.tif 000006
2019531967.tif 000007
2019531967.tif 000008
2019531967.tif 000009
2019531967.tif 000010
2019531967.tif 000011