(57)【要約】      （修正有）【課題】発電機などの電気機械を備えるガスタービンエンジンを提供する。【解決手段】ターボ機械が、タービン（１０４）を含むタービン部分（１００）を含む。タービン（１０４）は、第１の複数のタービンロータブレード（１０６）および第２の複数のタービンロータブレード（１０８）を含み、第１の複数のタービンロータブレード（１０６）および第２の複数のタービンロータブレード（１０８）は、軸線方向（Ａ）に沿って交互に間隔を空けて位置する。ターボ機械は、ギアボックス（１２２）をさらに含む。ターボ機械は、ロータを含む電気機械アセンブリ（２２０）をさらに含み、ロータは、ロータが動作時にステータに対して回転するようにギアボックス（１２２）のリングギア（１４４）、遊星ギア（１４６）、またはサンギア（１４８）のうちの１つに結合している。【選択図】図２
2019070384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径方向（Ｒ）および軸線方向（Ａ）を定めているターボ機械であって、
タービン（１０４）を備えており、前記タービン（１０４）は、第１の複数のタービンロータブレード（１０６）および第２の複数のタービンロータブレード（１０８）を備え、前記第１の複数のタービンロータブレード（１０６）および前記第２の複数のタービンロータブレード（１０８）は、前記軸線方向（Ａ）に沿って交互に間隔を空けて配置されているタービン部分（１００）と、
リングギア（１４４）と、遊星ギア（１４６）と、サンギア（１４８）とを備えるギアボックス（１２２）であって、前記第１の複数のタービンロータブレード（１０６）が前記ギアボックス（１２２）を介して前記第２の複数のタービンロータブレード（１０８）と回転できるように、前記第１の複数のタービンロータブレード（１０６）および前記第２の複数のタービンロータブレード（１０８）の各々が前記リングギア（１４４）、前記遊星ギア（１４６）、または前記サンギア（１４８）のうちの１つに結合しているギアボックス（１２２）と、
ロータ（２２４）およびステータ（２２５）を備えており、前記ロータ（２２４）は、前記ロータ（２２４）が前記ターボ機械の動作時に前記ステータ（２２５）に対して回転するように、前記ギアボックス（１２２）の前記リングギア（１４４）、前記遊星ギア（１４６）、または前記サンギア（１４８）のうちの１つに結合している電気機械アセンブリ（２２０）と、
を備えるターボ機械。
【請求項２】
前記ギアボックス（１２２）は、遊星ギアキャリア（１４７）をさらに備え、前記遊星ギア（１４６）は、局部軸（２２６）を定め、前記局部軸（２２６）を中心にして回転できるように前記遊星ギアキャリア（１４７）に回転可能に結合し、前記電気機械アセンブリ（２２０）の前記ロータ（２２４）は、前記ロータ（２２４）が前記遊星ギア（１４６）と一緒に前記遊星ギア（１４６）の前記局部軸（２２６）を中心にして回転できるように前記遊星ギア（１４６）に結合している、請求項１に記載のターボ機械。
【請求項３】
前記ギアボックス（１２２）の前記遊星ギア（１４６）は、複数の遊星ギアを含み、前記ギアボックス（１２２）は、遊星ギアキャリア（１４７）をさらに備え、前記複数の遊星ギアの各々の遊星ギア（１４６Ａ、１４６Ｂ、１４６Ｃ、１４６Ｄ）は、局部軸（２２６Ａ、２２６Ｂ、２２６Ｃ、２２６Ｄ）を定め、それぞれの局部軸（２２６Ａ、２２６Ｂ、２２６Ｃ、２２６Ｄ）を中心にして回転できるように前記遊星ギアキャリア（１４７）に回転可能に結合し、前記電気機械アセンブリ（２２０）は、複数のロータ（２２４）をさらに備え、前記複数のロータ（２２４）の各々は、前記それぞれの遊星ギア（１４６Ａ、１４６Ｂ、１４６Ｃ、１４６Ｄ）と一緒に前記それぞれの遊星ギア（１４６Ａ、１４６Ｂ、１４６Ｃ、１４６Ｄ）の前記局部軸（２２６Ａ、２２６Ｂ、２２６Ｃ、２２６Ｄ）を中心にして回転できるように前記複数の遊星ギアのうちの１つの遊星ギア（１４６Ａ、１４６Ｂ、１４６Ｃ、１４６Ｄ）に結合している、請求項１に記載のターボ機械。
【請求項４】
前記電気機械アセンブリ（２２０）は、動作時に約１００キロワット〜約１０メガワットの間の電力を生成するように構成されている、請求項１に記載のターボ機械。
【請求項５】
前記電気機械アセンブリ（２２０）は、動作時に前記第１の回転可能な構成要素、前記第２の回転可能な構成要素、または両方に約１３０馬力〜約１３，０００馬力の間の機械的な力をもたらすように構成されている、請求項１に記載のターボ機械。
【請求項６】
前記第１の複数のタービンロータブレード（１０６）は、前記リングギア（１４４）に結合し、前記第２の複数のタービンロータブレード（１０８）は、前記サンギア（１４８）に結合し、前記電気機械アセンブリ（２２０）の前記ロータ（２２４）は、前記リングギア（１４４）または前記サンギア（１４８）の一方に結合している、請求項１に記載のターボ機械。
【請求項７】
前記第１の複数のタービンロータブレード（１０６）は、複数の低速タービンロータブレードとして構成され、前記第２の複数のタービンロータブレード（１０８）は、複数の高速タービンロータブレードとして構成され、前記複数の低速タービンロータブレードは、前記複数の高速タービンロータブレードとは反対の円周方向に回転するように構成されている、請求項１に記載のターボ機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本主題は、概して、ターボ機械に関し、より詳細には、電気機械アセンブリが少なくとも部分的に組み込まれたギアボックスを有するターボ機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、一般に、流れが互いにつながるように配置されたファンおよびコアを含む。さらに、ガスタービンエンジンのコアは、一般に、連続する流れの順番で、圧縮機部分と、燃焼部分と、タービン部分と、排気部分とを含む。動作時に、空気がファンから圧縮機部分の入口にもたらされ、圧縮機部分において、１つ以上の軸流圧縮器が、空気を燃焼部分に到達するまで徐々に圧縮する。燃料が、圧縮された空気と混合され、燃焼部分において燃焼して、燃焼ガスをもたらす。燃焼ガスは、燃焼部分からタービン部分に送られる。タービン部分を通る燃焼ガスの流れが、タービン部分を駆動し、次いで排気部分を通って、例えば大気に導かれる。
【０００３】
これらのガスタービンエンジンの少なくともいくつかは、ファンおよび／またはコアを少なくとも部分的に取り囲み、コアとともにバイパス空気流の通路を定める外側ナセルをさらに含む。ターボ機械の動作から電力を生成するために、ガスタービンエンジンは、ナセル内に発電機を含むことができる。発電機を、コアと一緒に回転できるように、コアの１つ以上の回転部品に結合させることができる。
【０００４】
しかしながら、ナセル内に発電機を備えると、ナセル内で比較的大きい設置面積を占めかねない比較的重い発電機となる可能性がある。したがって、アンダーカウル領域の結果において、空気力学的な線が理想的にはならない可能性がある。したがって、発電機などの電気機械を外側ナセル以外の場所に備えるガスタービンエンジンが、有益であると考えられる。さらに、全体としての重量が低減されたガスタービンエンジン内に含まれる電気機械も、有用であると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第９，６１１，７８８号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本発明の態様および利点は、以下の説明に一部が記載され、あるいは以下の説明から自明であってよく、あるいは本発明の実施を通じて学ぶことができる。
【０００７】
本開示の１つの典型的な実施形態においては、ターボ機械が提供される。ターボ機械は、半径方向および軸線方向を定める。ターボ機械は、タービンを含むタービン部分を含み、タービンは、第１の複数のタービンロータブレードおよび第２の複数のタービンロータブレードを含み、第１の複数のタービンロータブレードおよび第２の複数のタービンロータブレードは、軸線方向に沿って交互に間隔を空けて位置する。さらに、ターボ機械は、リングギアと、遊星ギアと、サンギアとを含むギアボックスを含み、第１の複数のタービンロータブレードおよび第２の複数のタービンロータブレードはそれぞれ、第１の複数のタービンロータブレードがギアボックスを介して第２の複数のタービンロータブレードと回転可能であるように、リングギア、遊星ギア、またはサンギアのうちの１つに結合している。ターボ機械は、ロータおよびステータを含む電気機械アセンブリをさらに含み、ロータは、ロータがターボ機械の動作時にステータに対して回転するようにギアボックスのリングギア、遊星ギア、またはサンギアのうちの１つに結合している。
【０００８】
特定の典型的な実施形態において、ギアボックスは、遊星ギアキャリアをさらに含み、遊星ギアは、局部軸を定め、局部軸を中心にして回転できるように遊星ギアキャリアに回転可能に結合し、電気機械アセンブリのロータは、ロータが遊星ギアと一緒に遊星ギアの局部軸を中心にして回転できるように遊星ギアに結合している。
【０００９】
特定の典型的な実施形態において、ギアボックスの遊星ギアは、複数の遊星ギアを含み、ギアボックスは、遊星ギアキャリアをさらに含み、複数の遊星ギアの各々の遊星ギアは、局部軸を定め、それぞれの局部軸を中心にして回転できるように遊星ギアキャリアに回転可能に結合し、電気機械アセンブリは、複数のロータをさらに含み、複数のロータの各々は、それぞれの遊星ギアと一緒にそれぞれの遊星ギアの局部軸を中心にして回転できるように複数の遊星ギアのうちの１つの遊星ギアに結合している。
【００１０】
特定の典型的な実施形態において、電気機械アセンブリは、動作時に約１００キロワット〜約１０メガワットの間の電力を生成するように構成される。
【００１１】
特定の典型的な実施形態において、電気機械アセンブリは、動作時に第１の回転可能な構成要素、第２の回転可能な構成要素、または両方に約１３０馬力〜約１３，０００馬力の間の機械的な力をもたらすように構成される。
【００１２】
第１の複数のタービンロータブレードは、リングギアに結合し、第２の複数のタービンロータブレードは、サンギアに結合し、電気機械アセンブリのロータは、リングギアまたはサンギアの一方に結合している、請求項１に記載のターボ機械。
【００１３】
特定の典型的な実施形態において、第１の複数のタービンロータブレードは、複数の低速タービンロータブレードとして構成され、第２の複数のタービンロータブレードは、複数の高速タービンロータブレードとして構成され、複数の低速タービンロータブレードは、複数の高速タービンロータブレードとは反対の円周方向に回転するように構成されている。
【００１４】
本開示の別の典型的な実施形態においては、ターボ機械が提供される。ターボ機械は、第１の回転可能な構成要素、第２の回転可能な構成要素、不動の構成要素、およびギアボックスを含む。ギアボックスは、リングギアと、サンギアと、遊星ギアと、遊星ギアキャリアとを含み、遊星ギアは、局部軸を定め、遊星ギアキャリアに結合し、第１の回転可能な構成要素、第２の回転可能な構成要素、および不動の構成要素のそれぞれは、第１の回転可能な構成要素がギアボックスを介して第２の回転可能な構成要素と回転可能であるように、リングギア、遊星ギアキャリア、またはサンギアのうちの１つに結合している。さらに、ターボ機械は、ロータおよびステータを含む電気機械アセンブリを含み、ロータは、ロータがターボ機械の動作時に遊星ギアと一緒に遊星ギアの局部軸を中心にして回転できるようにギアボックスの遊星ギアに結合している。
【００１５】
特定の典型的な実施形態において、第１の回転可能な構成要素は、第１の複数のタービンロータブレードであり、第２の回転可能な構成要素は、第２の複数のタービンロータブレードであり、第１の複数のタービンロータブレードおよび第２の複数のタービンロータブレードは、ターボ機械の軸線方向に沿って交互に間隔を空けて配置されている。
【００１６】
例えば、特定の典型的な実施形態において、第１の複数のタービンロータブレードは、複数の低速タービンロータブレードとして構成され、第２の複数のタービンロータブレードは、複数の高速タービンロータブレードとして構成され、複数の低速タービンロータブレードは、複数の高速タービンロータブレードとは反対の円周方向に回転するように構成されている。
【００１７】
特定の典型的な実施形態において、ステータは、遊星ギアキャリアに対して固定されている。
【００１８】
特定の典型的な実施形態において、遊星ギアは、遊星ギアの局部軸に沿って延びる遊星ギアシャフトに結合し、電気機械アセンブリのロータは、遊星ギアシャフトに結合している。
【００１９】
例えば、特定の典型的な実施形態において、遊星ギアおよび遊星ギアシャフトは、軸受アセンブリによって実質的に完全に一緒に回転できるように支持され、軸受アセンブリは、遊星ギアおよびロータの前方に配置された第１の軸受と、遊星ギアおよびロータの後方に配置された第２の軸受とを含む。
【００２０】
特定の典型的な実施形態において、ギアボックスの遊星ギアは、第１の遊星ギアであり、ギアボックスは、遊星ギアキャリアに結合し、局部軸を定めている第２の遊星ギアをさらに含み、電気機械アセンブリのロータおよびステータは、第１の電気機械の一部として構成され、電気機械アセンブリは、第２の電気機械をさらに含み、第２の電気機械は、第２のロータおよび第２のステータを含み、第２のロータは、第２のロータがターボ機械の動作時に第２の遊星ギアと一緒に第２の遊星ギアの局部軸を中心にして回転できるように、ギアボックスの第２の遊星ギアに結合している。
【００２１】
例えば、特定の典型的な実施形態において、電気機械アセンブリは、主電線を含み、第１の電気機械および第２の電気機械は、主電線に直列に電気的に接続される。
【００２２】
特定の典型的な実施形態において、第１の回転可能な構成要素は、ターボ機械の低圧スプールであり、第２の回転可能な構成要素は、ターボ機械のファンアセンブリのファンシャフトである。
【００２３】
本開示の別の実施形態においては、推進システムが提供される。推進システムは、ギアボックスと電気機械アセンブリとを含むターボ機械を含み、ギアボックスは、リングギア、遊星ギア、およびサンギアを含み、電気機械アセンブリは、ロータおよびステータを含み、電気機械アセンブリのロータは、ロータが動作時にステータに対して回転するようにギアボックスのリングギア、遊星ギア、またはサンギアのうちの１つに結合している。推進システムは、電力構成要素をさらに含み、電気機械アセンブリは、ターボ機械の動作時に、電力構成要素に電力をもたらし、あるいは電力構成要素から電力を受け取るように、電力構成要素に電気的に接続可能である。
【００２４】
特定の典型的な実施形態において、電力構成要素は、ターボ機械の動作時にターボ機械の電気機械から電力を受け取るように構成された電気エネルギ貯蔵ユニットとして構成される。
【００２５】
特定の典型的な実施形態において、電力構成要素は、電気推進装置として構成され、電気推進装置は、ターボ機械の電気機械が電気推進装置に電力を供給するときに、推進システムのための推力を生み出すように構成される。
【００２６】
特定の典型的な実施形態において、電気機械アセンブリは、動作時に約１００キロワット〜約１０メガワットの間の電力を生成するように構成される。
【００２７】
本発明のこれらの特徴、態様、および利点、ならびに他の特徴、態様、および利点が、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照して、よりよく理解されるであろう。本明細書に組み込まれて、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を例示し、説明と併せて本発明の原理を説明するのに役立つ。
【００２８】
当業者に向けられた本発明の最良の態様を含む本発明の充分かつ本発明を実施可能にする開示が、添付の図面を参照して、本明細書において説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本開示の一態様によるタービン部分の典型的な実施形態を組み込んだ典型的なガスタービンエンジンの概略の断面図である。
【図２】本開示の典型的な態様によるタービン部分の概略の拡大断面図である。
【図３】本開示の典型的な実施形態によるタービン部分のタービンの典型的なブレードピッチ角を示す断面図である。
【図４】図２のタービン部分に組み込まれた本開示の典型的な実施形態によるギアボックスおよび電気機械アセンブリの拡大概略図である。
【図５】図４のギアボックスおよび電気機械アセンブリの概略の軸方向の図である。
【図６】本開示の典型的な実施形態による図４の電気機械アセンブリ内の種々の構成要素の電気的接続の概略図である。
【図７】本開示の別の典型的な実施形態による電気機械アセンブリ内の種々の構成要素の電気的接続の概略図である。
【図８】本開示の別の典型的な実施形態によるギアボックスおよび電気機械アセンブリの拡大概略図である。
【図９】本開示の典型的な実施形態による推進システムを含む航空機の概略の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本明細書および図面における参照符号の繰り返しの使用は、本発明の同一または類似の特徴または要素を表すように意図されている。
【００３１】
以下で、本発明の現在の実施形態を詳しく参照するが、その１つ以上の例が、添付の図面に示されている。詳細な説明においては、図中の特徴を参照するために、数値および文字による記号が使用される。図および説明における類似または同様の記号は、本発明の類似または同様の部分を指して使用されている。
【００３２】
本明細書において使用されるとき、用語「第１の」、「第２の」、および「第３の」は、或る構成要素をもう１つの構成要素から区別するために互いに入れ換えて用いることができ、個々の構成要素の位置または重要性を示そうとするものではない。
【００３３】
用語「前方」および「後方」は、ガスタービンエンジンまたはビークル（ｖｅｈｉｃｌｅ）における相対位置を指し、ガスタービンエンジンまたはビークルの通常の動作姿勢を基準とする。例えば、ガスタービンエンジンに関して、前方は、エンジンの入口に近い位置を指し、後方は、エンジンのノズルまたは排気部に近い位置を指す。
【００３４】
用語「上流」および「下流」は、流体の経路における流体の流れに対する相対的な方向を指す。例えば、「上流」は、流体が流れてくる方向を指し、「下流」は、流体が流れていく方向を指す。
【００３５】
「結合した」、「固定された」、「取り付けられた」、などの用語は、本明細書においてとくに明記されない限り、直接的な結合、固定、または取り付け、ならびに１つ以上の中間の構成要素または特徴を介する間接的な結合、固定、または取り付けの両方を指す。
【００３６】
単数形「１つの（ａ、ａｎ）」および「この（ｔｈｅ）」は、文脈からそのようでないことが明らかでない限り、対象が複数である場合を含む。
【００３７】
「低速」および「高速」という用語は、ターボ機械の動作中の２つの構成要素の相対回転速度などの相対速度を指し、いかなる最小または最大の絶対速度も意味せず、あるいは必要としない。
【００３８】
近似を表す文言は、ここで本明細書および特許請求の範囲の全体において用いられるとき、関連の基本的機能に変化をもたらすことなく変化することが許されるあらゆる定量的表現を修飾するために適用される。したがって、「およそ（ａｂｏｕｔ）」、「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」、および「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」などの用語で修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの場合には、近似を表す文言は、値を測定するための機器の精度、あるいは構成要素および／またはシステムを構築または製造するための方法または機械の精度に対応することができる。例えば、近似を表す文言は、１０％の許容範囲の内側にあることを指すことができる。
【００３９】
ここで、明細書および特許請求の範囲の全体を通して、範囲の限定は、組み合わせられ、さらには入れ換えられ、文脈および文言によってとくに示されない限り、このような範囲は識別され、そこに含まれるすべての部分範囲を含む。例えば、本明細書に開示されるすべての範囲は、端点を含み、端点は、互いに独立して組み合せ可能である。
【００４０】
本開示は、広くには、第１の回転可能な構成要素と、第２の回転可能な構成要素と、不動の構成要素と、ギアボックスとを含むターボ機械に関する。ギアボックスは、リングギア、遊星ギア、およびサンギアを含み、第１の回転可能な構成要素、第２の回転可能な構成要素、および不動の構成要素のそれぞれが、第１の回転可能な構成要素がギアボックスを介して第２の回転可能な構成要素と回転可能であるように、リングギア、遊星ギア、またはサンギアのうちの１つに結合している。特定の実施形態において、第１の回転可能な構成要素は、タービンの第１の複数のタービンロータブレードであってよく、第２の回転可能な構成要素は、タービンの第２の複数のタービンロータブレードであってよい。
【００４１】
さらに、ターボ機械は、少なくとも部分的にギアボックスに一体化された電気機械アセンブリを含む。例えば、少なくとも特定の実施形態において、電気機械アセンブリは、ギアボックスの遊星ギアに結合したロータと、例えばギアボックスの遊星ギアキャリアに結合したステータとを有する電気機械を含むことができる。さらに、これらの典型的な実施形態のうちの特定の実施形態において、電気機械アセンブリは、ギアボックスのそれぞれの複数の遊星ギアに同様のやり方で結合した複数の電気機械をさらに含むことができる。しかしながら、他の実施形態において、電気機械アセンブリの電気機械は、リングギア、サンギア、または遊星ギアキャリア（例えば、リングギアまたはサンギアが不動に保たれる場合）に結合したロータをむしろ含んでもよい。
【００４２】
１つ以上のこれらの典型的な実施形態に従ってギアボックスに一体化された電気機械アセンブリを備えることで、ギアボックスおよび電気機械の全体としての重量を軽減できるため、全体としてより効率的なガスタービンエンジンをもたらすことができる。さらに、１つ以上のこれらの典型的な実施形態に従ってギアボックスに一体化された電気機械アセンブリを備えることにより、ギアボックス内の特定の構成要素が２つの機能を果たすことができることに鑑みて、よりコンパクトな電気機械アセンブリをもたらすことができる。
【００４３】
ここで図面を参照すると、図面の全体を通して、同一の数字は同じ構成要素を示しており、図１は、本開示の典型的な実施形態によるガスタービンエンジンの概略の断面図である。より具体的には、図１の実施形態に関して、ガスタービンエンジンは、本明細書において「ターボファンエンジン１０」と称される高バイパスターボファンジェットエンジン１０である。図１に示されるように、ターボファンエンジン１０は、（参照用に提示された長手方向中心線１２に平行に延びる）軸線方向Ａと、半径方向Ｒと、円周方向（すなわち、図示されていないが、軸線方向Ａの周囲を延びる方向）とを定める。一般に、ターボファン１０は、ファン部分１４と、ファン部分１４の下流に配置されたコアタービンエンジン１６とを備える。
【００４４】
図示の典型的なコアタービンエンジン１６は、一般に、環状の入口２０を定める実質的に管状の外側ケーシング１８を含む。外側ケーシング１８は、ブースタまたは低圧（ＬＰ）圧縮機２２ならびに高圧（ＨＰ）圧縮機２４を含む圧縮機部分と、燃焼部分２６と、高圧（ＨＰ）タービン２８および低圧（ＬＰ）タービン３０を含むタービン部分と、ジェット排気ノズル部分３２とを、直列な流れの関係にて包み込む。圧縮機部分、燃焼部分２６、およびタービン部分は、環状の入口２０からＬＰ圧縮機２２、ＨＰ圧縮機２４、燃焼部分２６、ＨＰタービン部分２８、ＬＰタービン部分３０、およびジェット排気ノズル部分３２を通って延びるコア空気流路３７を協働して定める。高圧（ＨＰ）シャフトまたはスプール３４が、ＨＰタービン２８をＨＰ圧縮機２４に駆動可能に接続する。低圧（ＬＰ）シャフトまたはスプール３６が、ＬＰタービン３０をＬＰ圧縮機２２に駆動可能に接続する。
【００４５】
図示の実施形態において、ファン部分１４は、複数のファンブレード４０を、間隔を空けたやり方でディスク４２に結合させて有しているファン３８を含む。図示のとおり、ファンブレード４０は、おおむね半径方向Ｒに沿ってディスク４２から外方向に延びている。ファンブレード４０およびディスク４２は、動力ギアボックス４６を横切るＬＰシャフト３６によって長手方向軸線１２を中心にして一緒に回転可能である。動力ギアボックス４６は、ＬＰシャフト３６の回転速度をより効率的なファンの回転速度に減速するための複数の歯車を備える。
【００４６】
図１の典型的な実施形態をさらに参照すると、ディスク４２は、複数のファンブレード４０を通過する気流を促進するように空気力学的に輪郭付けられた回転可能な前部ナセル４８によって覆われている。さらに、典型的なファン部分１４は、ファン３８および／またはコアタービンエンジン１６の少なくとも一部分を周状に取り囲む環状のファンケーシングまたは外側ナセル５０を含む。図示の実施形態において、ナセル５０が、周方向に間隔を空けつつ位置する複数の出口案内羽根５２によってコアタービンエンジン１６に対して支持されていることを、理解すべきである。さらに、ナセル５０の下流部分５４は、コアタービンエンジン１６の外側部分を覆って延びており、コアタービンエンジン１６の外側部分との間にバイパス空気流路５６を定めている。
【００４７】
ターボファンエンジン１０の動作時に、空気５８が、ナセル５０および／またはファン部分１４の関連の入口６０を通ってターボファン１０に進入する。空気５８がファンブレード４０を通り過ぎるとき、矢印６２によって示されるとおりの空気５８の第１の部分は、バイパス気流の流路５６に導かれ、あるいは送られ、矢印６４によって示されるとおりの空気５８の第２の部分は、ＬＰ圧縮機２２に導かれ、あるいは送られる。空気の第１の部分６２と空気の第２の部分６４との間の比は、一般に、バイパス比として知られている。空気の第２の部分６４の圧力は、その後に、空気の第２の部分６４が高圧（ＨＰ）圧縮機２４を通って燃焼部分２６に送られるにつれて高められ、燃焼部分２６において、空気の第２の部分６４の圧力は、燃料と混合されて燃やされ、燃焼ガス６６をもたらす。
【００４８】
燃焼ガス６６は、ＨＰタービン２８を通って送られ、ＨＰタービン２８において、燃焼ガス６６からの熱および／または運動エネルギの一部が、外側ケーシング１８に結合したＨＰタービンステータベーン６８と、ＨＰシャフトまたはスプール３４に結合したＨＰタービンロータブレード７０との順次の段によって抽出され、ＨＰシャフトまたはスプール３４を回転させることによって、ＨＰ圧縮機２４の動作を持続させる。次いで、燃焼ガス６６は、ＬＰタービン３０を通って送られ、ＬＰタービン３０において、熱および運動エネルギの第２の部分が、外側ドラム７３に結合した第１の複数のＬＰタービンロータブレード７２と、内側ドラム７５に結合した第２の複数のＬＰタービンロータブレード７４との順次の段によって、燃焼ガス６６から抽出される。第１の複数のＬＰタービンロータブレード７２および第２の複数のＬＰタービンロータブレード７４は、交互に間隔を空けて配置され、ＬＰシャフトまたはスプール３６を協働して駆動するのにギアボックス８０を介して互いに回転可能であるため、ＬＰシャフトまたはスプール３６を回転させる。これにより、ＬＰ圧縮機２２の動作および／またはファン３８の回転が持続する。
【００４９】
さらに、図示されていないが、ターボ機械は、ＬＰシャフト３６をファン３８に回転可能に接続する動力ギアボックス４６、または第１の複数のＬＰタービンロータブレード７２および第２の複数のＬＰタービンロータブレード７４を回転可能に接続するギアボックス８０、あるいは両方に一体化された電気機械アセンブリをさらに含むことができる。さらに詳しくは後述されるように、特定の典型的な実施形態において、ターボファンエンジン１０は、例えばターボファンエンジン１０の動作時に電力を生成し、あるいは（例えば、非常時運転または大出力が要求される動作において）ターボファンエンジン１０に機械力を付加するために、これらのギアボックスの一方または両方に一体化された電気機械アセンブリを含むことができる。
【００５０】
続いて、燃焼ガス６６は、コアタービンエンジン１６のジェット排気ノズル部分３２を通って送られ、推進力をもたらす。同時に、空気の第１の部分６２がバイパス空気の流路５６を通って送られるときに、空気の第１の部分６２の圧力が実質的に高められ、その後に空気の第１の部分６２は、ターボファン１０のファンノズル排気部分７６から排出され、やはり推進力をもたらす。ＨＰタービン２８、ＬＰタービン３０、およびジェット排気ノズル部分３２は、コアタービンエンジン１６を通って燃焼ガス６６を送るための高温ガス経路７８を少なくとも部分的に定める。
【００５１】
しかしながら、図１に示した典型的なターボファンエンジン１０が、あくまでも例示にすぎず、他の典型的な実施形態において、ターボファンエンジン１０が任意の他の適切な構成を有してよいことを、理解すべきである。例えば、他の典型的な実施形態において、タービンファンエンジン１０は、例えば任意の他の適切な数のシャフトまたはスプールを備え、例えば動力ギアボックス４６および／またはファン３８を備えない、など、任意の他の適切なターボ機械としてむしろ構成されてもよい。したがって、他の典型的な実施形態において、ターボファンエンジン１０は、例えば、ターボジェットエンジン、ターボシャフトエンジン、ターボプロップエンジン、などとしてむしろ構成されてもよく、さらには航空転用ガスタービンエンジンまたは産業用ガスタービンエンジンとして構成されてもよいことを、理解できるであろう。
【００５２】
ここで図２を参照すると、本開示の典型的な実施形態によるターボ機械のタービン部分１００の概略の側面断面図が示されている。図２に示される典型的なタービン部分１００を、例えば、図１を参照して上述した典型的なターボファンエンジン１０に組み込むことが可能である。しかしながら、他の典型的な実施形態においては、タービン部分１００を、タービンを利用する任意の他の適切な機械に取り入れることが可能である。
【００５３】
したがって、ターボ機械が、一般に、半径方向Ｒと、軸線方向Ａと、長手方向中心線１０２とを定めることを、理解できるであろう。さらに、タービン部分１００は、タービン１０４を含み、タービン部分１００のタービン１０４は、軸線方向Ａを中心にして回転可能である（すなわち、軸線方向Ａを中心にして回転可能な１つ以上の構成要素を含む）。例えば、特定の実施形態において、タービン１０４は、低圧タービン（図１の典型的な低圧タービン３０など）であってよく、あるいは任意の他のタービン（高圧タービン、中間タービン、高圧タービンおよび／または低圧タービンの一部として機能する二重用途タービン、など）であってよい。
【００５４】
さらに、図示の典型的な実施形態に関して、タービン１０４は、軸線方向Ａに沿って間隔を空けつつ配置された複数のタービンロータブレードを含む。より具体的には、図示の典型的な実施形態に関して、タービン１０４は、第１の複数のタービンロータブレード１０６および第２の複数のタービンロータブレード１０８を含む。以下でさらに詳細に説明されるように、第１の複数のタービンロータブレード１０６および第２の複数のタービンロータブレード１０８は、軸線方向Ａに沿って交互に間隔を空けて配置されている。
【００５５】
最初に第１の複数のタービンロータブレード１０６を参照すると、第１の複数のタービンロータブレード１０６の各々は、半径方向内側の端部１１０と半径方向外側の端部１１２との間をおおむね半径方向Ｒに沿って延びている。さらに、第１の複数のタービンロータブレード１０６は、第１のタービンロータブレード１０６Ａ、第２のタービンロータブレード１０６Ｂ、および第３のタービンロータブレード１０６Ｃを含み、第１のタービンロータブレード１０６Ａ、第２のタービンロータブレード１０６Ｂ、および第３のタービンロータブレード１０６Ｃの各々は、おおむね軸線方向Ａに沿って互いに間隔を空けて位置している。第１の複数のタービンロータブレード１０６のうちの少なくとも２つは、軸線方向Ａに沿って互いに間隔を空けて位置し、それぞれの半径方向外側の端部１１２において互いに結合している。より具体的には、図示の実施形態においては、第１のタービンロータブレード１０６Ａ、第２のタービンロータブレード１０６Ｂ、および第３のタービンロータブレード１０６Ｃの各々が、それぞれの半径方向外側の端部１１２を介して互いに結合している。さらに、より具体的には、第１の複数のタービンロータブレード１０６の第１のタービンロータブレード１０６Ａ、第２のタービンロータブレード１０６Ｂ、および第３のタービンロータブレード１０６Ｃの各々は、それぞれの半径方向外側の端部１１２において、外側ドラム１１４を介して結合している。
【００５６】
さらに、第２の複数のタービンロータブレード１０８の各々は、やはり半径方向内側の端部１１８および半径方向外側の端部１２０との間をおおむね半径方向Ｒに沿って延びている。さらに、図示の実施形態において、第２の複数のタービンロータブレード１０８は、第１のタービンロータブレード１０８Ａ、第２のタービンロータブレード１０８Ｂ、および第３のタービンロータブレード１０８Ｃを含み、第１のタービンロータブレード１０８Ａ、第２のタービンロータブレード１０８Ｂ、および第３のタービンロータブレード１０８Ｃの各々は、おおむね軸線方向Ａに沿って互いに間隔を空けて位置している。図示の実施形態において、第２の複数のタービンロータブレード１０８のうちの少なくとも２つは、軸線方向Ａに沿って互いに間隔を空けて位置し、それぞれの半径方向内側の端部１１８において内側ドラム１１６を介して互いに結合している。
【００５７】
第１の複数のタービンロータブレード１０６および／または第２の複数のタービンロータブレード１０８を、任意の適切なやり方で互いに結合させることができ、本明細書で使用されるとき、「半径方向内側の端部において結合」および「半径方向外側の端部において結合」が、一般に、それぞれの構成要素を接続する任意の直接的または間接的な結合手段または機構を指すことを、理解すべきである。例えば、特定の典型的な実施形態において、第２の複数のタービンロータブレード１０８は、軸線方向Ａに沿って間隔を空けて位置した複数のロータ段（図示せず）を含むことができ、第１のタービンロータブレード１０８Ａ、第２のタービンロータブレード１０８Ｂ、および第３のタービンロータブレード１０８Ｃが、それぞれの半径方向内側の端部１１８において例えば蟻ほぞベース部分によってそれぞれのロータ段に結合している。次いで、それぞれのロータ段を互いに結合させることで、「第２の複数のタービンロータブレード１０８をそれぞれの半径方向内側の端部１１８において結合」させることができる。
【００５８】
図２に示した実施形態をさらに参照すると、上述のように、第１の複数のタービンロータブレード１０６および第２の複数のタービンロータブレード１０８は、軸線方向Ａに沿って交互に間隔を空けて配置される。本明細書において使用されるとき、「軸線方向Ａに沿って交互に間隔を空けて配置され」という用語は、軸線方向Ａに沿って第１の複数のタービンロータブレード１０６のうちの２つの軸方向に間隔を空けて位置したタービンロータブレードの間に配置された少なくとも１つのタービンロータブレードを含む第２の複数のタービンロータブレード１０８を指す。例えば、図示の実施形態において、「軸線方向Ａに沿って交互に間隔を空けて配置され」は、軸線方向Ａに沿って第１の複数のタービンロータブレード１０６の第１および第２のタービンロータブレード１０６Ａ、１０６Ｂの間に配置され、あるいは軸線方向Ａに沿って第１の複数のタービンロータブレード１０６の第２および第３のタービンロータブレード１０６Ｂ、１０６Ｃの間に配置された少なくとも１つのタービンロータブレードを含む第２の複数のタービンロータブレード１０８を指す。より具体的には、図示の実施形態において、第１の複数のタービンロータブレード１０６の第１のタービンロータブレード１０６Ａは、第２の複数のタービンロータブレード１０８の第１のタービンロータブレード１０８Ａの後方に配置され、第１の複数のタービンロータブレード１０６の第２のタービンロータブレード１０６Ｂは、第２の複数のタービンロータブレード１０８の第１および第２のタービンロータブレード１０８Ａ、１０８Ｂの間に配置され、第１の複数のタービンロータブレード１０６の第３のタービンロータブレード１０６Ｃは、第２の複数のタービンロータブレード１０８の第２および第３のタービンロータブレード１０８Ｂ、１０８Ｃの間に配置される。
【００５９】
しかしながら、とくには、他の典型的な実施形態において、第１の複数のタービンロータブレード１０６は、任意の他の適切な構成を有してもよく、さらには／あるいは第２の複数のタービンロータブレード１０８は、任意の他の適切な構成を有してもよい。例えば、他の典型的な実施形態においては、第１および／または第２の複数のタービンロータブレード１０６，１０８を、分割ドラムの形態にて構成することができる。より具体的には、特定の代案の典型的な実施形態においては、第１のタービンロータブレード１０６Ａの半径方向外側の端部１１２を、第２のタービンロータブレード１０６Ｂの半径方向外側の端部１１２に結合させることができ、第２のタービンロータブレード１０６Ｂの半径方向内側の端部１１０を、第３のタービンロータブレード１０６Ｃの半径方向内側の端部１１０に結合させることができる。このような典型的な実施形態においては、第１の複数のタービンロータブレード１０６の第１のタービンロータブレード１０６Ａおよび第２のタービンロータブレード１０６Ｂを、第１の外側ドラムを介して結合させることができ、第１の複数のタービンロータブレード１０６の第２のタービンロータブレード１０６Ｂおよび第３のタービンロータブレード１０６Ｃを、第１の内側ドラムを介して結合させることができる。さらに、これらの代案の典型的な実施形態のうちの特定の実施形態においては、第２の複数のタービンロータブレード１０８に関して、第１のタービンロータブレード１０８Ａの半径方向内側の端部１１８を、第３のタービンロータブレード１０８Ｃの半径方向内側の端部１１８に結合させることができ、第３のタービンロータブレード１０８Ｃの半径方向外側の端部１２０を、第２のタービンロータブレード１０８Ｂの半径方向外側の端部１２０に結合させることができる。このような典型的な実施形態においては、第１のタービンロータブレード１０８Ａおよび第３のタービンロータブレード１０８Ｃを、第２の内側ドラムを介して結合させることができ、第３のタービンロータブレード１０８Ｃおよび第２のタービンロータブレード１０８Ｂを、第２の外側ドラムを介して結合させることができる。
【００６０】
さらに他の典型的な実施形態において、第１の複数のタービンロータブレード１０６および第２の複数のタービンロータブレード１０８は、任意の他の適切な構成を有してもよい。
【００６１】
本明細書に記載の実施形態において、第１の複数のタービンロータブレード１０６の第１のタービンロータブレード１０６Ａ、第２のタービンロータブレード１０６Ｂ、および第３のタービンロータブレード１０６Ｃが、一般に、それぞれタービンロータブレードの第１の段、タービンロータブレードの第２の段、およびタービンロータブレードの第３の段に相当することを、さらに理解できるであろう。同様に、第２の複数のタービンロータブレード１０８の第１のタービンロータブレード１０８Ａ、第２のタービンロータブレード１０８Ｂ、および第３のタービンロータブレード１０８Ｃの各々が、やはり一般に、それぞれタービンロータブレードの第１の段、タービンロータブレードの第２の段、およびタービンロータブレードの第３の段に相当することを、理解できるであろう。しかしながら、他の典型的な実施形態において、第１の複数のタービンロータブレード１０６および／または第２の複数のタービンロータブレード１０８は、２つの段または４つの段など、任意の他の適切な数のタービンロータブレードの段を含むことができ、さらに特定の典型的な実施形態において、タービン１０４は、ステータベーンの１つ以上の段をさらに含むことができる。
【００６２】
ここで図３を簡単に参照すると、第１の複数のタービンロータブレード１０６および第２の複数のタービンロータブレード１０８の典型的な向きが、一般的に示されている。より具体的には、図３は、第１の複数のタービンロータブレード１０６のタービンロータブレード１０６Ａの第１の段と、第２の複数のタービンロータブレード１０８のタービンロータブレード１０８Ａの第１の段とを示している。少なくとも特定の典型的な実施形態においては、第１の複数のタービンロータブレードを、第１の円周方向Ｃ１に回転するように構成でき、第２の複数のタービンロータブレードを、第２の円周方向Ｃ２に回転するように構成できる。
【００６３】
図３に示した実施形態において、第１の複数のタービンロータブレード１０６のタービンロータブレード１０６Ａの各々が、翼形部１８０を含み、同様に、第２の複数のタービンロータブレード１０８のタービンロータブレード１０８Ａの各々が、翼形部１８２を含むことを、理解できるであろう。翼形部１８０の各々は、出口角１８４を定め、同様に、翼形部１８２の各々は、出口角１８６を定める。出口角１８４，１８６の各々は、それぞれの翼形部１８０，１８２の上流端１８８から下流端１９０に向かって流れるガスの出口方向に対する（それらが設置されたターボ機械の）長手方向中心線１０２の角度関係を表す。図示の実施形態においては、出口角１８４が、負の鋭角などの負の角度であってよい一方で、出口角１８６は、正の鋭角などの正の角度であってよい（「正」および「負」は、同じ視点から見たそれぞれの出口角１８４，１８６の相対値を示すために本明細書において使用されている）。とりわけ、翼形部１８０，１８２のそれぞれの出口角１８４，１８６は、第１の複数のタービンロータブレード１０６および第２の複数のタービンロータブレード１０８をそれぞれ第１および第２の円周方向Ｃ１、Ｃ２に回転させる。
【００６４】
図３をさらに参照すると、翼形部１８０，１８２の各々は、負圧側１９２および正圧側１９４をさらに含むことができる。翼形部１８０の負圧側１９２は、第１の円周方向Ｃ１に向かって凸状に構成され、翼形部１８０の正圧側１９４は、第１の円周方向Ｃ１に向かって凹状に構成されている。翼形部１８２の負圧側１９２は、第２の円周方向Ｃ２に向かって凸状に構成され、翼形部１８２の正圧側１９４は、第２の円周方向Ｃ２に向かって凹状に構成されている。このような構成は、第１の複数のタービンロータブレード１０６および第２の複数のタービンロータブレード１０８がそれぞれ第１および第２の円周方向Ｃ１、Ｃ２に回転することを、さらにもたらすことができる。
【００６５】
ここで、図２に示した典型的なタービン部分１００を再び参照すると、ターボ機械は、ギアボックス１２２と、スプール１２４（少なくとも特定の典型的な実施形態においては、図１を参照して上述した典型的な低圧スプール３６として構成されてよい）と、軸受アセンブリ１６２とをさらに含む。さらに、タービン部分１００は、タービン中央フレーム１５０と、タービン後部フレーム１５２と、タービン部分１００における種々の回転可能な構成要素および不動の構成要素を接続および支持する種々の支持アセンブリとをさらに含む。具体的には、図２の実施形態において、タービン部分１００は、第１の支持部材１２８を有する第１の支持部材アセンブリ１２６と、第２の支持部材１３４を有する第２の支持部材アセンブリ１３２と、半径方向内側の中央フレーム支持部材１５８および半径方向外側の中央フレーム支持部材１６０を有する中央フレーム支持アセンブリ１５４と、後部フレーム支持アセンブリ１５６とをさらに含む。
【００６６】
第１の支持部材アセンブリ１２６の第１の支持部材１２８は、一般に、第１の複数のタービンロータブレード１０６とスプール１２４との間を延びており、より具体的には、第１の複数のタービンロータブレード１０６の第１のタービンロータブレード１０６Ａの半径方向内側の端部１１０をスプール１２４に結合させる。このようにして、図示の実施形態において、第１の複数のタービンロータブレード１０６が、複数の低速タービンロータブレードとして構成される一方で、第２の複数のタービンロータブレード１０８が、複数の高速タービンロータブレードとして構成されることを、理解できるであろう。これは、ギアボックス１２２の歯車比、および第１の複数のタービンロータブレード１０６がスプール１２４によって直接回転可能である（これは、第１の複数のタービンロータブレード１０６の回転速度を制限し得る）という事実に起因し得る。さらに、第２の支持部材アセンブリ１３２の第２の支持部材１３４は、第２の複数のタービンロータブレード１０８に結合し、あるいはより具体的には、図示の実施形態においては第２の複数のタービンロータブレード１０８の第１のタービンロータブレード１０８Ａの半径方向内側の端部１１８に結合する。
【００６７】
しかしながら、とりわけ、他の典型的な実施形態において、第１の支持部材１２８は、第１の複数のタービンロータブレード１０６のうちの他のタービンロータブレードのいずれかに、半径方向内側の端部１１０において結合（直接的に、または例えばロータ（図示せず）を介して）してもよく、同様に、第２の支持部材１３４は、第２の複数のタービンロータブレード１０８の他のタービンロータブレードのいずれかに、半径方向内側の端部１１８において結合（直接的に、または例えばロータ（図示せず）を介して）してもよい。
【００６８】
さらに、軸受アセンブリ１６２は、種々の支持アセンブリが互いを回転可能に支持できるように設けられる。具体的には、図示の実施形態において、軸受アセンブリ１６２は、第１の軸受１６４、第２の軸受１６６、第３の軸受１６８、および第４の軸受１７０を含む。第１の軸受１６４および第２の軸受１６６の各々は、第２の支持部材１３４を介して第２の複数のタービンロータブレード１０８を回転可能に支持し、中央フレーム支持アセンブリ１５４の半径方向外側の中央フレーム支持部材１６０によって各々支持される。さらに、軸受アセンブリ１６２の第３の軸受１６８および第４の軸受１７０の各々は、スプール１２４を回転可能に支持し、タービン中央フレーム１５０およびタービン後部フレーム１５２によってそれぞれ支持される。概略的に示されているとおり、図示の実施形態において、第１の軸受１６４は、玉軸受として構成され、第２の軸受１６６、第３の軸受１６８、および第４の軸受１７０の各々は、ころ軸受として構成される。しかしながら、他の典型的な実施形態において、第１の軸受１６４、第２の軸受１６６、第３の軸受１６８、および第４の軸受１７０は、ころ軸受または玉軸受の他方、あるいは円すいころ軸受や空気軸受など、任意の他の適切なやり方でむしろ構成されてもよい。さらに、他の典型的な実施形態において、軸受アセンブリ１６２は、任意の他の適切な軸受の配置および軸受の数など、任意の他の適切な構成を有することができる。
【００６９】
さらに理解されるように、図２に示した典型的なタービン部分１００において、第１の複数のタービンロータブレード１０６および第２の複数のタービンロータブレード１０８は、ギアボックス１２２を介して互いに回転可能である。ギアボックス１２２は、図示の実施形態においては、タービン１０４の中間点１７６に整列し、あるいはタービン１０４の中間点１７６の後方に位置する。とりわけ、本明細書において使用されるとき、用語「整列し」は、軸線方向Ａに関して、２つの構成要素および／または位置の少なくとも一部分が、同じ軸方向位置にあることを意味する。さらに、用語「中間点」は、一般に、タービン１０４の最も前方のタービンロータブレードの最も前方の前縁とタービン１０４の最も後方のタービンロータブレードの最も後方の後縁との間の中間の軸方向位置を指す。したがって、図示の実施形態において、タービン１０４の中間点１７６は、第２の複数のタービンロータブレード１０８の第３のタービンロータブレード１０８Ｃの最も前方の前縁１７２と、第１の複数のタービンロータブレード１０６の第１のタービンロータブレード１０６Ａの最も後方の後縁１７４との間の中間の軸方向位置である。
【００７０】
しかしながら、他の典型的な実施形態において、ギアボックス１２２は、任意の他の適切な位置に配置されてもよいことを、理解すべきである。例えば、他の典型的な実施形態においては、ギアボックス１２２を、タービン１０４の中間点１７６の前方にむしろ配置してもよい。
【００７１】
さらに図２を参照すると、図示の典型的なギアボックス１２２は、一般に、リングギア１４４と、サンギア１４８と、遊星ギア１４６（または、複数の遊星ギア１４６）と、遊星ギアキャリアとを含む。複数の遊星ギア１４６の各々は、さらに詳しくは後述されるように、遊星ギアキャリア１４７に回転可能に組み合わせられる。ターボ機械の第１の回転可能な構成要素、ターボ機械の第２の回転可能な構成要素、およびターボ機械の不動の構成要素は、それぞれリングギア１４４、サンギア１４８、または遊星ギア１４６のうちの１つに結合し、第１の回転可能な構成要素は、ギアボックス１２２を介して第２の回転可能な構成要素と回転可能である。より具体的には、図示の実施形態において、第１の回転可能な構成要素は、第１の複数のタービンロータブレード１０６であり、第２の回転可能な構成要素は、第２の複数のタービンロータブレード１０８であり、不動の構成要素は、前部タービンフレーム１５０または後部タービンフレーム１５２の一方である。したがって、図示の実施形態において、第１の複数のタービンロータブレード１０６、第２の複数のタービンロータブレード１０８、ならびにタービン中央フレーム１５０またはタービン後部フレーム１５２のうちの一方は、それぞれリングギア１４４、サンギア１４８、および遊星ギア１４６（例えば、遊星ギアキャリア１４７を介する）のうちの１つに結合し、第１の複数のタービンロータブレード１０６が、ギアボックス１２２を介して第２の複数のタービンロータブレード１０８と回転可能である。さらにより具体的には、図示の実施形態においては、リングギア１４４が、第１の複数のタービンロータブレード１０６に結合し、サンギア１４８が、第２の複数のタービンロータブレード１０８に結合し、遊星ギア１４６が、（遊星ギアキャリア１４７を介して）タービン中央フレーム１５０に結合する。
【００７２】
さらに、図示の実施形態においては、第１の支持部材１２８が、第１の複数のタービンロータブレード１０６をギアボックス１２２のリングギア１４４に結合させる。さらに、第２の支持部材１３４が、同様に、第２の複数のタービンロータブレード１０８、またはむしろ第２の複数のタービンロータブレード１０８の第１のタービンロータブレード１０８Ａの半径方向内側の端部１１８を、ギアボックス１２２のサンギア１４８に結合させる。複数の遊星ギア１４６および遊星ギアキャリア１４７が、中央フレーム支持アセンブリ１５４に結合し、より詳細には、中央フレーム支持アセンブリ１５４の半径方向外側の中央フレーム支持部材１６０に結合する。
【００７３】
このようにして、図示の実施形態において、第１の複数のタービンロータブレード１０６が、第２の複数のタービンロータブレード１０８とは反対の方向に回転するように構成されることを、理解できるであろう。例えば、第１の複数のタービンロータブレード１０６を、第１の円周方向Ｃ１（図３を参照）に回転するように構成できる一方で、第２の複数のタービンロータブレード１０８を、第１の円周方向Ｃ１とは反対の第２の円周方向Ｃ２（図３を参照）に回転するように構成することができる。しかしながら、本明細書に提示の構造がタービン１０４の「反回転（ｃｏｕｎｔｅｒ−ｒｏｔａｔｅ）」を可能にするが、他の実施形態においては、タービン１０４を、第１の複数のタービンロータブレード１０６および第２の複数のタービンロータブレード１０８の各々が同じ円周方向に回転する「共回転（ｃｏ−ｒｏｔａｔｅ）」を行うようにむしろ構成してもよいことを、理解すべきである。
【００７４】
本明細書において使用および説明される第１の円周方向Ｃ１および第２の円周方向Ｃ２が、お互いに対する方向を示すように意図されていることを、さらに理解すべきである。したがって、第１の円周方向Ｃ１は、時計回りの回転（下流側から上流側を見たとき）を指すことができ、第２の円周方向Ｃ２は、反時計回りの回転（下流側から上流側を見たとき）を指すことができる。あるいは、第１の円周方向Ｃ１は、反時計回りの回転（下流側から上流側を見たとき）を指すことができ、第２の円周方向Ｃ２は、時計回りの回転（下流側から上流側を見たとき）を指すことができる。
【００７５】
さらに、図２をさらに参照し、今や図４も参照すると、ターボ機械が、ギアボックス１２２と一体化された電気機械アセンブリ２２０をさらに含むことを、理解できるであろう。とりわけ、図４は、図２の典型的なギアボックス１２２および電気機械アセンブリ２２０の一部分を拡大した概略の断面図を示している。
【００７６】
図示されるように、電気機械アセンブリ２２０は、一般に、第１の電気機械２２２を含み、第１の電気機械２２２は、第１のロータ２２４および第１のステータ２２５を含む。第１のロータ２２４は、ターボ機械の動作時に第１のロータ２２４が第１のステータ２２５に対して回転するように、ギアボックス１２２のリングギア１４４、遊星ギア１４６、またはサンギア１４８のうちの１つに結合している。
【００７７】
より具体的には、とくに図４を参照すると、第１の遊星ギア１４６Ａであってよい図示の遊星ギア１４６は、局部軸２２６Ａを定めており、局部軸２２６Ａを中心にして回転できるように遊星ギアキャリア１４７に回転可能に結合していることを、理解できるであろう。さらに、第１の電気機械２２２の第１のロータ２２４は、第１のロータ２２４が第１の遊星ギア１４６Ａと一緒に第１の遊星ギア１４６Ａの局部軸２２６Ａを中心にして回転できるように、第１の遊星ギア１４６Ａに結合している。さらにより詳細には、図示の実施形態において、第１の遊星ギア１４６Ａは、第１の遊星ギアシャフト２２８Ａに結合し、第１の遊星ギアシャフト２２８Ａは、第１の遊星ギア１４６Ａの局部軸２２６Ａに沿って延びている。第１の電気機械２２２の第１のロータ２２４は、第１の遊星ギアシャフト２２８Ａに結合し、したがって第１の遊星ギア１４６Ａの回転に対応して第１のロータ２２４が回転する。
【００７８】
対照的に、第１の電気機械２２２の第１のステータ２２５は、遊星ギアキャリア１４７に対して固定される。具体的には、図示の実施形態において、第１の電気機械２２２は、遊星ギアキャリア１４７から第１のステータ２２５に延びて第１のステータ２２５を所定の位置に固定するマウント２３０を含む。このようにして、第１の電気機械２２２の第１のロータ２２４は、ターボ機械の動作時に第１の電気機械２２２の第１のステータ２２５に対して回転するように構成される。
【００７９】
上述したように、図示の実施形態において、第１の電気機械２２２を含む電気機械アセンブリ２２０は、ギアボックス１２２に組み込まれる。例えば、図示の実施形態において、ギアボックス１２２は、第１の遊星ギア軸受アセンブリ２３２を含む。第１の遊星ギア１４６Ａおよび第１の遊星ギアシャフト２２８Ａは、第１の遊星ギア軸受アセンブリ２３２によって実質的に完全に一緒に回転できるように支持される。第１の遊星ギア軸受アセンブリ２３２は、一般に、第１の電気機械２２２の第１の遊星ギア１４６Ａおよび第１のロータ２２４の前方に配置された第１の軸受２３４と、第１の電気機械２２２の第１の遊星ギア１４６Ａおよび第１のロータ２２４の後方に配置された第２の軸受２３６とを含む。第１の軸受２３４および第２の軸受２３６は、図示の実施形態においては、第１の遊星ギア軸受アセンブリ２３２の唯一の軸受である。
【００８０】
電気機械アセンブリ２２０をギアボックス１２２に組み込むことで、２つの構成要素が特定の構成要素の使用を共有するがゆえに、２つの構成要素の全体としてのサイズおよび重量の削減を可能にできることを、理解できるであろう。さらに、第１の電気機械２２２の第１のロータ２２４を第１の遊星ギア１４６Ａに結合させることで、第１の遊星ギア１４６Ａの比較的高い回転速度によって第１の電気機械２２２に効率的な動作のための所望のロータ先端速度をもたらすことができるため、より効率的な電気機械２２２をもたらすことが可能になる。
【００８１】
ここで図５をさらに参照すると、図４を参照して上述したギアボックス１２２および電気機械アセンブリ２２０の軸方向の図が示されている。図示のように、ギアボックス１２２は、複数の遊星ギア１４６を含み、電気機械アセンブリ２２０は、複数のロータおよび複数のステータをさらに含む。複数のロータの各々は、複数の遊星ギア１４６のうちの１つの遊星ギア１４６に結合し、したがって各々のロータは、それぞれの遊星ギア１４６と一緒にそれぞれの遊星ギア１４６の局部軸２２６を中心にして回転することができる。
【００８２】
より具体的には、図５の実施形態において、ギアボックス１２２は、４つの遊星ギア１４６を含み、電気機械アセンブリ２２０は、４つの電気機械を含む。具体的には、複数の遊星ギア１４６は、第１の遊星ギア１４６Ａ、第２の遊星ギア１４６Ｂ、第３の遊星ギア１４６Ｃ、および第４の遊星ギア１４６Ｄを含み、同様に、電気機械アセンブリ２２０は、第１の電気機械２２２、第２の電気機械２３８、第３の電気機械２４０、および第４の電気機械２４２を含む。各々の遊星ギア１４６Ａ、１４６Ｂ、１４６Ｃ、１４６Ｄは、それぞれの局部軸２２６Ａ、２２６Ｂ、２２６Ｃ、２２６Ｄを定めており、それぞれの局部軸２２６Ａ、２２６Ｂ、２２６Ｃ、２２６Ｄを中心にして遊星ギアキャリア１４７に対して回転できるように、遊星ギアキャリア１４７（分かり易くするために図５では破線で示されている）に回転可能に結合する。
【００８３】
さらに、電気機械アセンブリ２２０の電気機械２３８，２４０，２４２の各々は、図４を参照して上述した第１の電気機械２２２と同様のやり方で構成されてよい。例えば、上述したように、第１の電気機械２２２は、第１の遊星ギア１４６Ａに結合した第１のロータ２２４と、遊星ギアキャリア１４７に固定された第１のステータ２２５とを含む。同様に、第２の電気機械２３８は、第２の遊星ギア１４６Ｂに結合した第２のロータ２４４と、遊星ギアキャリア１４７に結合した第２のステータ２４６とを含み、第３の電気機械２４０は、第３の遊星ギア１４６Ｃに結合した第３のロータ２４８と、遊星ギアキャリア１４７に結合した第３のステータ２５０とを含み、第４の電気機械２４２は、第４の遊星ギア１４６に結合した第４のロータ２５２と、遊星ギアキャリア１４７に結合した第４のステータ２５４とを含む。より詳細には、図示の実施形態において、遊星ギア１４６Ａ、１４６Ｂ、１４６Ｃ、１４６Ｄの各々は、それぞれの遊星ギア１４６Ａ、１４６Ｂ、１４６Ｃ、１４６Ｄのそれぞれの局部軸２２６Ａ、２２６Ｂ、２２６Ｃ、２２６Ｄに沿って延びるそれぞれの遊星ギアシャフト２２８Ａ、２２８Ｂ、２２８Ｃ、２２８Ｄを含み、各々の電気機械２２２，２３８，２４０，２４２のロータ２２４，２４４，２４８，２５２は、それぞれの遊星ギアシャフト２２８Ａ、２２８Ｂ、２２８Ｃ、２２８Ｄに結合している。
【００８４】
ここで図６を参照すると、例えば図５を参照して上述した典型的な電気機械アセンブリ２２０の概略図が示されている。図示されているように、電気機械アセンブリ２２０は、主電線２５５をさらに含み、図６は、上述した典型的な電気機械アセンブリ２２０の複数の電気機械（すなわち、第１の電気機械２２２、第２の電気機械２３８、電気機械２４０、および第４の電気機械２４２）の各々の間の電気的接続および主電線２５５への電気的接続を、概略的に示している。図示の実施形態において、複数の電気機械２２２，２３８，２４０，２４２の各々は、一般に、正端子２５６および負端子２５８を含む。さらに、複数の電気機械２２２，２３８，２４０，２４２の各々は、お互いおよび主電線２５５に電気的に直列に接続される。具体的には、図示の実施形態においては、第１の電気機械２２２の負端子２５８が、第２の電気機械２３８の正端子２５６に電気的に接続され、第２の電気機械２３８の負端子２５８が、第３の電気機械２４０の正端子２５６に電気的に接続され、第３の電気機械２４０の負端子２５８が、第４の電気機械２４２の正端子２５６に電気的に接続される。さらに、図示の実施形態において、主電線２５５は、正電線２６０および負電線２６２を含む。第４の電気機械２４２の負端子２５８が、主電線２５５の負電線２６２に電気的に接続され、第１の電気機械２２２の正端子２５６が、主電線２５５の正電線２６０に電気的に接続される。
【００８５】
このような典型的な実施形態にて構成された複数の電気機械２２２，２３８，２４０，２４２を備えることで、電気機械アセンブリ２２０は、例えば比較的高い電圧で、主電線２５５を介して電力をもたらすことを可能にできる。例えば、図示の実施形態において、電気機械２２２，２３８，２４０，２４２を直列に接続することで、電気機械アセンブリ２２０は、個々の電気機械の電圧のほぼ４倍の電圧で電力をもたらすことを可能にできる。これが、例えば生成された電力が航空機の各所の電力シンクに供給される場合に有益であり得ることを、理解すべきである。より具体的には、より高い電圧で電力を運ぶことにより、（より大きな電流で同じワット数を運ぶように構成された電線と比較して）より小さくてより軽量な電線の使用を可能にでき、したがって航空機の全体としてのより軽量な推進システムをもたらすことができる。
【００８６】
しかしながら、他の典型的な実施形態において、複数の電気機械２２２，２３８，２４０，２４２の互いの電気的接続および主電線２５５との電気的接続を、任意の他の適切なやり方でむしろ行ってもよいことを、理解できるであろう。例えば、ここで図７を簡単に参照すると、例えば図４および図５を参照して上述した典型的な電気機械アセンブリ２２０の別の典型的な実施形態が示されている。図７の典型的な電気機械アセンブリ２２０を、図６を参照して上述した典型的な電気機械アセンブリ２２０と実質的に同じやり方で構成することができる。例えば、図７の典型的な電気機械アセンブリ２２０は、一般に、複数の電気機械（すなわち、第１の電気機械２２２、第２の電気機械２３８、第３の電気機械２４０、および第４の電気機械２４２）を含み、各々の電気機械は、正端子２５６および負端子２５８を含む。さらに、図７の典型的な電気機械アセンブリ２２０は、正電線２６０および負電線２６２を有する主電線２５５を含む。しかしながら、図示の実施形態において、複数の電気機械２２２，２３８，２４０，２４２は、お互いおよび主電線２５５にむしろ並列に電気的に接続される。より具体的には、複数の電気機械２２２，２３８，２４０，２４２の各々の正端子２５６が互いに接続され、主電線２５５の正電線２６０に接続される。さらに、複数の電気機械２２２，２３８，２４０，２４２の各々の負端子２５８が互いに接続され、主電線２５５の負電線２６２に接続される。
【００８７】
このような典型的な実施形態に従って構成された複数の電気機械２２２，２３８，２４０，２４２を備えることにより、冗長性を向上させたよりロバストな電気機械アセンブリ２２０をもたらすことができることを、理解できるであろう。さらに、このような構成により、電気機械アセンブリ２２０は、他の方法で可能であるよりも大きな電流で電力を供給することを可能にすることができる。例えば、図示の実施形態において、電気機械２２２，２３８，２４０，２４２を並列に接続することで、電気機械アセンブリ２２０は、個々の電気機械によって生成される電流電力のほぼ４倍の電流を有する電力をもたらすことを可能にできる。
【００８８】
しかしながら、とりわけ、他の典型的な実施形態においては、複数の電気機械２２２，２３８，２４０，２４２の互いの接続および主電線２５５への接続を、任意の他の適切な方法で行うことができる。例えば、他の典型的な実施形態においては、電気機械アセンブリ２２０の複数の電気機械２２２，２３８，２４０，２４２を、並列接続および直列接続の組み合せを使用して互いに接続することができる。
【００８９】
上述の実際の典型的な電気機械アセンブリ２２０が、あくまでも例として示されているにすぎないことを、さらに理解できるであろう。例えば、他の典型的な実施形態において、電気機械アセンブリ２２０は、複数の電気機械２２２，２３８，２４０，２４２の各々を含まなくてもよく、代わりに、第１のロータ２２４を例えば第１の遊星ギア１４６Ａに結合させて有する第１の電気機械２２２だけを含んでもよい。したがって、「第１の」電気機械という呼び方の使用は、必ずしも電気機械アセンブリ２２０に複数の電気機械が存在することを意味するものではない。しかしながら、これに加え、あるいはこれに代えて、さらに別の典型的な実施形態において、ギアボックス１２２は、任意の他の適切な数の遊星ギア１４６を含むことができ、さらに、電気機械アセンブリ２２０は、任意の他の適切な数（例えば、２つ、３つ、など）の電気機械を含むことができる。
【００９０】
さらに、例えば図４を参照して上述した実施形態においては、典型的な電気機械アセンブリ２２０が、第１のロータ２２４を第１の遊星ギア１４６Ａに結合させて有している第１の電気機械２２２を含んでいるが、これに加え、あるいはこれに代えて、電気機械アセンブリ２２０は、他の典型的な実施形態において、ロータを例えばサンギア１４８、リングギア１４４、または遊星ギアキャリア１４７（例えば、サンギア１４８またはリングギア１４４の一方が不動の部材に結合させられる場合）に結合させて有する１つ以上の電気機械を含むことができる。例えば、図８を簡単に参照すると、本開示の別の典型的な実施形態が示されている。具体的には、図８は、本開示の別の典型的な実施形態によるギアボックス１２２および一体化された電気機械アセンブリ２２０の概略の拡大断面図を示している。図８の典型的なギアボックス１２２および電気機械アセンブリ２２０を、図４を参照して上述した典型的なギアボックス１２２および電気機械アセンブリ２２０と実質的に同じやり方で構成することができる。
【００９１】
例えば、ギアボックス１２２は、一般に、リングギア１４４と、遊星ギアキャリア１４７に結合した複数の遊星ギア１４６と、サンギア１４８とを含む。リングギア１４４は、第１の回転可能な構成要素（第１の複数のタービンロータブレード１０６であってよい）に結合し、サンギア１４８は、第２の回転可能な構成要素（第２の複数のタービンロータブレード１０８であってよい）に結合し、複数の遊星ギア１４６および遊星ギアキャリア１４７は、不動の構成要素（タービン中央フレーム１５０であってよい）に結合する。さらに、電気機械アセンブリ２２０は、ギアボックス１２２に一体化された第１の電気機械２２２を含む。
【００９２】
しかしながら、図８の実施形態において、第１の電気機械２２２の第１のロータ２２４は、第１の遊星ギア１４６Ａと一緒に回転可能ではなく、代わりに、第１の電気機械２２２の第１のロータ２２４は、リングギア１４４またはサンギア１４８の一方に結合し、一緒に回転可能である。より具体的には、図８の実施形態において、第１の電気機械２２２の第１のロータ２２４は、リングギア１４４に結合し、リングギア１４４と一緒に回転可能である。上述した実施形態と同様に、第１の電気機械２２２の第１のステータ２２５は、遊星ギアキャリア１４７に固定され、ターボ機械の動作時に第１の電気機械２２２の第１のロータ２２４が第１のステータ２２５に対して回転する。したがって、このような典型的な実施形態において、第１の電気機械２２２を、（図４に関して上述した電気機械アセンブリ２２０の電気機械２２２，２３８，２４０，２４２の「インランナー（ｉｎｒｕｎｎｅｒ）」構成と比較して）「アウトランナー（ｏｕｔｒｕｎｎｅｒ）」電気機械として構成できることを、理解できるであろう。
【００９３】
本開示の少なくとも特定の典型的な実施形態において、電気機械アセンブリ２２０を、第１の回転可能な構成要素、第２の回転可能な構成要素、および不動の構成要素を有するターボ機械の任意の他の適切なギアボックス１２２に一体化させて設け、第１の回転可能な構成要素、第２の回転可能な構成要素、および不動の構成要素のそれぞれを、第１の回転可能な構成要素がギアボックスを介して第２の回転可能な構成要素と回転できるように、ギアボックスのリングギア、遊星ギア（遊星ギアキャリアを介する）、またはサンギアのうちの１つに結合させることができることを、さらに理解できるであろう。例えば、他の典型的な実施形態において、ターボ機械は、例えばターボ機械の低圧スプールをターボ機械のファンアセンブリのファンシャフトに回転可能に結合させる動力ギアボックスに一体化させた電気機械アセンブリ２２０を含むことができる。例えば、特定の典型的な実施形態においては、電気機械アセンブリ２２０を、図１を参照して上述した典型的なターボ機械１０の動力ギアボックス４６に、第１の回転可能な構成要素が低圧スプール３６であり、第２の回転可能な構成要素が図１を参照して上述した典型的なターボファンエンジン１０のファンアセンブリ３８のファンシャフトであるように、組み込むことが可能である。
【００９４】
少なくとも特定の典型的な実施形態において、電気機械アセンブリ２２０は、比較的大量の電力を生成し、さらには／あるいは比較的大量の機械的な出力をもたらすことができる比較的強力な電気機械アセンブリ２２０であってよいことを、理解できるであろう。例えば、電気機械アセンブリ２２０が発電機アセンブリとして構成される（すなわち、電気機械アセンブリ２２０のすべての電気機械が、機械的な力を電力に変換するための発電機として動作する）特定の典型的な実施形態において、電気機械アセンブリ２２０を、ターボ機械の動作時の約１００キロワットの電力とターボ機械の動作時の約１０メガワットの電力との間の電力を生成するように構成することができる。例えば、特定の典型的な実施形態においては、電気機械アセンブリ２２０を、ターボ機械の動作時に、少なくとも約３００キロワットの電力、少なくとも約４００キロワットの電力など、少なくとも約２００キロワットの電力を生成するように構成することができる。
【００９５】
さらに、電気機械アセンブリ２２０が電気モータアセンブリとして構成される（すなわち、電気機械アセンブリ２２０のすべての電気機械が、電力を受け取り、そのような電力を機械的な力に変換するように動作する）他の典型的な実施形態においては、電気機械アセンブリ２２０を、動作時にターボ機械の第１の回転可能な構成要素、ターボ機械の第２の回転可能な構成要素、または両方に約１３０馬力〜約１３，０００馬力の間の機械的な力をもたらすように構成することができる。例えば、特定の典型的な実施形態においては、電気機械アセンブリ２２０を、動作時に少なくとも約３９０馬力、少なくとも約５２０馬力など、少なくとも約２６０馬力をもたらすように構成することができる。
【００９６】
上述の実施形態のうちの１つ以上において、本明細書に記載の電気機械アセンブリ２２０の電気機械または各々の電気機械が、任意の適切な種類の電気機械であってよいことを、さらに理解できるであろう。例えば、特定の典型的な実施形態において、電気機械は、交流（「ＡＣ」）電気機械、直流（「ＤＣ」）電気機械、または両者の何らかの組み合せであってよい。さらに、特定の典型的な実施形態においては、電気機械のうちの１つ以上が、非同期または誘導電気機械（巻線磁界電気機械など）、同期電気機械、永久磁石電気機械、ブラシレス電気機械、ブラシ付き電気機械、などのうちの１つ以上であってよい。
【００９７】
上述の典型的な実施形態のうちの１つ以上により、電気機械アセンブリ２２０が組み込まれたギアボックス１２２を備えるターボ機械を、推進システム３００の一部として構成することができる。例えば、ここで図９を簡単に参照すると、本開示の種々の実施形態を取り入れることができる推進システム３００を有する典型的な航空機３０２の概略の上面図が示されている。図９に示されるように、航空機３０２は、航空機３０２を通って延びる長手方向中心線３０４と、横方向Ｌと、前端部３０６と、後端部３０８とを定める。さらに、航空機３０２は、航空機３０２の前端部３０６から航空機３０２の後端部３０８に長手方向に延びる胴体３１０と、第１の翼３１２と、第２の翼３１４とを含む。第１および第２の翼３１２、３１４の各々は、長手方向中心線３０４に対して横方向外向きに延びている。第１の翼３１２および胴体３１０の一部が、航空機３０２の第１の側３１６を協働して定め、第２の翼３１４および胴体３１０の別の一部が、航空機３０２の第２の側３１８を協働して定める。図示の実施形態において、航空機３０２の第１の側３１６は、航空機３０２の左側として構成され、航空機３０２の第２の側３１８は、航空機３０２の右側として構成される。
【００９８】
図示の典型的な実施形態における翼３１２、３１４の各々は、１つ以上の前縁フラップ３２０および１つ以上の後縁フラップ３２２を含む。航空機３０２は、ヨー制御用のラダーフラップ（図示せず）を有する垂直尾翼３２４と、ピッチ制御用のエレベータフラップ３２８を各々が有する１対の水平尾翼３２６とをさらに含む。胴体３１０は、外面または外皮３３０をさらに含む。
【００９９】
しかしながら、典型的な航空機３０２は、あくまでも例として示されているにすぎず、他の典型的な実施形態において、航空機３０２が任意の他の適切な構成を有してよいことを、理解できるであろう。
【０１００】
さらに、上述したように、典型的な航空機３０２は、推進システム３００を含む。推進システムは、第１の推進装置３３２および第２の推進装置３３４を含む。第１の推進装置３３２は、電気機械アセンブリが一体化されたギアボックスを有するターボ機械であってもよい。例えば、第１の推進装置３３２は、電気機械アセンブリ２２０が一体化された典型的なギアボックス８０または１２２を含んでいる図１〜図８を参照して上述した典型的なターボファンエンジン１０およびターボ機械のうちの１つ以上であってよい。しかしながら、他の実施形態において、第１の推進装置３３２は、本開示の他の実施形態のいずれかによる電気機械アセンブリが一体化されたギアボックスを有する任意の他の適切なターボ機械を含むことができる。
【０１０１】
図示の典型的な推進システム３００の第２の推進装置３３４は、電気推進装置（例えば、プロペラ／ファンを駆動する電動モータを有する電気ファン）である。より具体的には、推進システム３００は、電気バス３３６および電気エネルギ貯蔵ユニット３３８（例えば、１つ以上の電池）をさらに含む。電気バス３３６は、電気推進装置を電気機械アセンブリ２２０に電気的に接続し、より具体的には第１の推進装置３３２の電気機械アセンブリ２２０の主電線２５５（例えば、図６を参照）に電気的に接続するとともに、電気エネルギ貯蔵ユニット３３８に電気的にさらに接続される。電気バス３３６は、電気機械アセンブリ２２０を電気エネルギ貯蔵ユニット３３８および／または第２の推進装置３３４（すなわち、電気推進装置）に選択的に電気的に接続することができる。
【０１０２】
したがって、特定の実施形態において、電気機械アセンブリ２２０は、電気エネルギ貯蔵ユニット３３８または電気推進装置（すなわち、第２の推進装置３３４）などの１つ以上の電力構成要素に電気的に接続可能であってよく、ターボ機械および推進システム３００の動作時に、そのような電力構成要素に電力をもたらし、あるいはそのような電力構成要素から電力を受け取ることができる。例えば、電力構成要素が電気エネルギ貯蔵ユニット３３８として構成される場合、電気エネルギ貯蔵ユニット３３８を、ターボ機械の動作時にターボ機械の電気機械アセンブリ２２０から電力を受け取るように構成することができる。これに加え、あるいはこれに代えて、特定の実施形態においては、電気エネルギ貯蔵ユニット３３８を、動作時にターボ機械の電気機械アセンブリ２２０に電力を供給するように構成することができる。例えば、電力を、特定の高出力動作の場合などの特定の動作においてターボ機械が発生させる出力の量を補うために、電気エネルギ貯蔵ユニット３３８から電気機械アセンブリ２２０に供給することができ、あるいは、非常時運転においてターボ機械またはターボ機械のファンを駆動するように構成することができる。
【０１０３】
しかしながら、他の実施形態において、電力構成要素は、電気推進装置（すなわち、第２の推進装置３３４）であってよい。このような実施形態においては、電気機械アセンブリ２２０を、電気推進装置（すなわち、第２の推進装置３３４）に電力を供給するように構成することができ、ターボ機械の電気機械アセンブリ２２０が電気推進装置（すなわち、第２の推進装置３３４）に電力を供給するとき、電気推進装置が推進システム３００のための推力を発生させる。
【０１０４】
しかしながら、他の典型的な実施形態において、推進システム３００が任意の他の適切な構成を有してもよいことを、理解できるであろう。例えば、他の典型的な実施形態において、推進システム３００は、複数の電気推進装置を含むことができ、そのような電気推進装置の各々が、電気バス３３６に電気的に結合する（さらには、電気機械アセンブリ２２０に電気的に接続可能である）。これに加え、あるいはこれに代えて、推進システム３００は、本明細書で論じた典型的なターボ機械のうちの１つ以上など、本開示の１つ以上の典型的な実施形態による電気機械アセンブリを各々が備えている任意の他の適切な数のガスタービンエンジンを含むことができる。さらに、推進システム３００は、例えば第１の翼３１２、第２の翼３１４、後端部３０８、などに沿って、電気推進装置およびガスタービンエンジンを任意の適切なやり方で配置することができる。
【０１０５】
本明細書は、本発明を最良の態様を含めて開示するとともに、あらゆる装置またはシステムの製作および使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む本発明の実施を当業者にとって可能にするために、実施例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を含んでおり、あるいは特許請求の範囲の文言から実質的には相違しない同等の構造要素を含んでいる場合、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。
［実施態様１］
半径方向（Ｒ）および軸線方向（Ａ）を定めているターボ機械であって、
タービン（１０４）を備えており、前記タービン（１０４）は、第１の複数のタービンロータブレード（１０６）および第２の複数のタービンロータブレード（１０８）を備え、前記第１の複数のタービンロータブレード（１０６）および前記第２の複数のタービンロータブレード（１０８）は、前記軸線方向（Ａ）に沿って交互に間隔を空けて配置されているタービン部分（１００）と、
リングギア（１４４）と、遊星ギア（１４６）と、サンギア（１４８）とを備えるギアボックス（１２２）であって、前記第１の複数のタービンロータブレード（１０６）が前記ギアボックス（１２２）を介して前記第２の複数のタービンロータブレード（１０８）と回転できるように、前記第１の複数のタービンロータブレード（１０６）および前記第２の複数のタービンロータブレード（１０８）の各々が前記リングギア（１４４）、前記遊星ギア（１４６）、または前記サンギア（１４８）のうちの１つに結合しているギアボックス（１２２）と、
ロータ（２２４）およびステータ（２２５）を備えており、前記ロータ（２２４）は、前記ロータ（２２４）が前記ターボ機械の動作時に前記ステータ（２２５）に対して回転するように、前記ギアボックス（１２２）の前記リングギア（１４４）、前記遊星ギア（１４６）、または前記サンギア（１４８）のうちの１つに結合している電気機械アセンブリ（２２０）と、
を備えるターボ機械。
［実施態様２］
前記ギアボックス（１２２）は、遊星ギアキャリア（１４７）をさらに備え、前記遊星ギア（１４６）は、局部軸（２２６）を定め、前記局部軸（２２６）を中心にして回転できるように前記遊星ギアキャリア（１４７）に回転可能に結合し、前記電気機械アセンブリ（２２０）の前記ロータ（２２４）は、前記ロータ（２２４）が前記遊星ギア（１４６）と一緒に前記遊星ギア（１４６）の前記局部軸（２２６）を中心にして回転できるように前記遊星ギア（１４６）に結合している、実施態様１に記載のターボ機械。
［実施態様３］
前記ギアボックス（１２２）の前記遊星ギア（１４６）は、複数の遊星ギアを含み、前記ギアボックス（１２２）は、遊星ギアキャリア（１４７）をさらに備え、前記複数の遊星ギアの各々の遊星ギア（１４６Ａ、１４６Ｂ、１４６Ｃ、１４６Ｄ）は、局部軸（２２６Ａ、２２６Ｂ、２２６Ｃ、２２６Ｄ）を定め、それぞれの局部軸（２２６Ａ、２２６Ｂ、２２６Ｃ、２２６Ｄ）を中心にして回転できるように前記遊星ギアキャリア（１４７）に回転可能に結合し、前記電気機械アセンブリ（２２０）は、複数のロータ（２２４）をさらに備え、前記複数のロータ（２２４）の各々は、前記それぞれの遊星ギア（１４６Ａ、１４６Ｂ、１４６Ｃ、１４６Ｄ）と一緒に前記それぞれの遊星ギア（１４６Ａ、１４６Ｂ、１４６Ｃ、１４６Ｄ）の前記局部軸（２２６Ａ、２２６Ｂ、２２６Ｃ、２２６Ｄ）を中心にして回転できるように前記複数の遊星ギアのうちの１つの遊星ギア（１４６Ａ、１４６Ｂ、１４６Ｃ、１４６Ｄ）に結合している、実施態様１に記載のターボ機械。
［実施態様４］
前記電気機械アセンブリ（２２０）は、動作時に約１００キロワット〜約１０メガワットの間の電力を生成するように構成されている、実施態様１に記載のターボ機械。
［実施態様５］
前記電気機械アセンブリ（２２０）は、動作時に前記第１の回転可能な構成要素、前記第２の回転可能な構成要素、または両方に約１３０馬力〜約１３，０００馬力の間の機械的な力をもたらすように構成されている、実施態様１に記載のターボ機械。
［実施態様６］
前記第１の複数のタービンロータブレード（１０６）は、前記リングギア（１４４）に結合し、前記第２の複数のタービンロータブレード（１０８）は、前記サンギア（１４８）に結合し、前記電気機械アセンブリ（２２０）の前記ロータ（２２４）は、前記リングギア（１４４）または前記サンギア（１４８）の一方に結合している、実施態様１に記載のターボ機械。
［実施態様７］
前記第１の複数のタービンロータブレード（１０６）は、複数の低速タービンロータブレードとして構成され、前記第２の複数のタービンロータブレード（１０８）は、複数の高速タービンロータブレードとして構成され、前記複数の低速タービンロータブレードは、前記複数の高速タービンロータブレードとは反対の円周方向に回転するように構成されている、実施態様１に記載のターボ機械。
［実施態様８］
ターボ機械であって、
第１の回転可能な構成要素と、
第２の回転可能な構成要素と、
不動の構成要素と、
リングギア（１４４）と、サンギア（１４８）と、遊星ギア（１４６）と、遊星ギアキャリア（１４７）とを備えるギアボックス（１２２）であって、前記遊星ギア（１４６）は、局部軸（２２６）を定め、前記遊星ギアキャリア（１４７）に結合しており、前記第１の回転可能な構成要素が前記ギアボックス（１２２）を介して前記第２の回転可能な構成要素と回転できるように、前記第１の回転可能な構成要素、前記第２の回転可能な構成要素、および前記不動の構成要素の各々が、前記リングギア（１４４）、前記遊星ギアキャリア（１４７）、または前記サンギア（１４８）のうちの１つに結合しているギアボックス（１２２）と、
ロータ（２２４）およびステータ（２２５）を備えており、前記ロータ（２２４）は、前記ロータ（２２４）が前記ターボ機械の動作時に前記遊星ギア（１４６）と一緒に前記遊星ギア（１４６）の前記局部軸（２２６）を中心にして回転できるように、前記ギアボックス（１２２）の前記遊星ギア（１４６）に結合している電気機械アセンブリ（２２０）と、
を備えるターボ機械。
［実施態様９］
前記第１の回転可能な構成要素は、第１の複数のタービンロータブレード（１０６）であり、前記第２の回転可能な構成要素は、第２の複数のタービンロータブレード（１０８）であり、前記第１の複数のタービンロータブレード（１０６）および第２の複数のタービンロータブレード（１０８）は、前記ターボ機械の軸線方向（Ａ）に沿って交互に間隔を空けて配置されている、実施態様８に記載のターボ機械。
［実施態様１０］
前記第１の複数のタービンロータブレード（１０６）は、複数の低速タービンロータブレードとして構成され、前記第２の複数のタービンロータブレード（１０８）は、複数の高速タービンロータブレードとして構成され、前記複数の低速タービンロータブレードは、前記複数の高速タービンロータブレードとは反対の円周方向に回転するように構成されている、実施態様９に記載のターボ機械。
［実施態様１１］
前記ステータ（２２５）は、前記遊星ギアキャリア（１４７）に対して固定されている、実施態様８に記載のターボ機械。
［実施態様１２］
前記遊星ギア（１４６）は、前記遊星ギア（１４６）の前記局部軸（２２６）に沿って延びる遊星ギアシャフトに結合し、前記電気機械アセンブリ（２２０）の前記ロータ（２２４）は、前記遊星ギアシャフトに結合している、実施態様８に記載のターボ機械。
［実施態様１３］
前記遊星ギア（１４６）および遊星ギアシャフトは、軸受アセンブリ（２３２）によって実質的に完全に一緒に回転できるように支持され、前記軸受アセンブリ（２３２）は、前記遊星ギア（１４６）およびロータ（２２４）の前方に配置された第１の軸受（２３４）と、前記遊星ギア（１４６）およびロータ（２２４）の後方に配置された第２の軸受（２３６）とを備える、実施態様１２に記載のターボ機械。
［実施態様１４］
前記ギアボックス（１２２）の前記遊星ギア（１４６）は、第１の遊星ギア（１４６Ａ）であり、前記ギアボックス（１２２）は、前記遊星ギアキャリア（１４７）に結合し、局部軸（２２６Ｂ）を定めている第２の遊星ギア（１４６Ｂ）をさらに備え、前記電気機械アセンブリ（２２０）の前記ロータ（２２４）および前記ステータ（２２５）は、第１の電気機械（２２２）の一部として構成され、前記電気機械アセンブリ（２２０）は、第２の電気機械（２３８）をさらに備え、前記第２の電気機械（２３８）は、第２のロータ（２４４）および第２のステータ（２４６）を備え、前記第２のロータ（２４４）は、前記第２のロータ（２４４）が前記ターボ機械の動作時に前記第２の遊星ギア（１４６Ｂ）と一緒に前記第２の遊星ギア（１４６Ｂ）の前記局部軸（２２６Ｂ）を中心にして回転できるように、前記ギアボックス（１２２）の前記第２の遊星ギア（１４６Ｂ）に結合している、実施態様８に記載のターボ機械。
［実施態様１５］
前記電気機械アセンブリ（２２０）は、主電線（２５５）を備え、前記第１の電気機械（２２２）および前記第２の電気機械（２３８）は、前記主電線（２５５）に直列に電気的に接続される、実施態様１４に記載のターボ機械。
［実施態様１６］
前記第１の回転可能な構成要素は、前記ターボ機械の低圧スプール（３６）であり、前記第２の回転可能な構成要素は、前記ターボ機械のファンアセンブリ（３８）のファンシャフトである、実施態様８に記載のターボ機械。
［実施態様１７］
ギアボックス（１２２）および電気機械アセンブリ（２２０）を備えており、前記ギアボックス（１２２）は、リングギア（１４４）と、遊星ギア（１４６）と、サンギア（１４８）とを備え、前記電気機械アセンブリ（２２０）は、ロータ（２２４）およびステータ（２２５）を備え、前記電気機械アセンブリ（２２０）の前記ロータ（２２４）は、前記ロータ（２２４）が動作時に前記ステータ（２２５）に対して回転するように前記ギアボックス（１２２）の前記リングギア（１４４）、前記遊星ギア（１４６）、および前記サンギア（１４８）のうちの１つに結合しているターボ機械と、
電力構成要素と
を備えており、
前記電気機械アセンブリ（２２０）は、前記ターボ機械の動作時に、前記電力構成要素に電力をもたらし、あるいは前記電力構成要素から電力を受け取るように、前記電力構成要素に電気的に接続可能である、推進システム（３００）。
［実施態様１８］
前記電力構成要素は、前記ターボ機械の動作時に前記ターボ機械の前記電気機械から電力を受け取るように構成された電気エネルギ貯蔵ユニット（３３８）として構成されている、実施態様１７に記載の推進システム（３００）。
［実施態様１９］
前記電力構成要素は、電気推進装置（３３４）として構成され、前記電気推進装置（３３４）は、前記ターボ機械の前記電気機械が前記電気推進装置（３３４）に電力を供給するときに、前記推進システム（３００）のための推力を生み出すように構成されている、実施態様１７に記載の推進システム（３００）。
［実施態様２０］
前記電気機械アセンブリ（２２０）は、動作時に約１００キロワット〜約１０メガワットの間の電力を生成するように構成されている、実施態様１７に記載の推進システム（３００）。
【符号の説明】
【０１０６】
１０  ターボ機械／ターボファンエンジン／タービンファンエンジン
１２  長手方向／軸線方向中心線
１４  ファン部分
１６  コアタービンエンジン
１８  外側ケーシング
２０  入口
２２  ＬＰ圧縮機
２４  ＨＰ圧縮機
２６  燃焼部分
２８  ＨＰタービン
３０  ＬＰタービン
３２  ジェット排気ノズル部分
３４  高圧シャフト／スプール
３６  低圧シャフト／スプール
３８  ファン／ファンアセンブリ
４０  ファンブレード
４２  ディスク
４４  作動部材
４６  動力ギアボックス
４８  ナセル
５０  ナセル
５２  出口案内羽根
５４  下流部分
５６  バイパス空気流路
５８  空気
６０  入口
６２  空気の第１の部分
６４  空気の第２の部分
６６  燃焼ガス
６８  ＨＰタービンステータベーン
７０  ＨＰタービンロータブレード
７２  第１の複数のＬＰタービンロータブレード
７４  第２の複数のＬＰタービンロータブレード
７６  ファンノズル排気部分
７８  高温ガス経路
８０  ギアボックス
１００  タービン部分
１０２  長手方向中心線
１０４  タービン
１０６  第１の複数のタービンロータブレード
１０６Ａ  第１のタービンロータブレード
１０６Ｂ  第２のタービンロータブレード
１０６Ｃ  第３のタービンロータブレード
１０８  第２の複数のタービンロータブレード
１０８Ａ  第１のタービンロータブレード
１０８Ｂ  第２のタービンロータブレード
１０８Ｃ  第３のタービンロータブレード
１１０  １０６の半径方向内側の端部
１１２  １０６の径方向外側の端部
１１４  外側ドラム
１１５  第２の外側ドラム
１１６  内側ドラム
１１７  第２の内側ドラム
１１８  １０８の半径方向内側の端部
１２０  １０８の半径方向外側の端部
１２２  ギアボックス
１２４  スプール
１２６  第１の支持部材アセンブリ
１２８  第１の（前方）支持部材
１３０  第１の後方支持部材
１３２  第２の支持部材アセンブリ
１３４  第２の支持部材
１３８  第１の可撓接続
１４０  接合部
１４２  第２の可撓接続
１４４  リングギア
１４６  遊星ギア
１４７  遊星ギアキャリア
１４８  サンギア
１５０  タービン中央フレーム
１５２  タービン後部フレーム
１５４  中央フレーム支持アセンブリ
１５６  後部フレーム支持アセンブリ
１５８  半径方向内側の中央フレーム支持部材
１６０  半径方向外側の中央フレーム支持部材
１６２  軸受アセンブリ（または、第１の軸受アセンブリ）
１６４  第１の軸受
１６６  第２の軸受
１６８  第３の軸受
１７０  第４の軸受
１７２  前縁
１７４  後縁
１７６  タービン中間点
１７８  タービンステータベーンの段
１８０  第１の翼形部
１８２  第２の翼形部
１８４  第１の出口角
１８６  第２の出口角
１８８  上流端
１９０  下流端
１９２  負圧側
１９４  正圧側
２２０  電気機械アセンブリ
２２２  第１の電気機械
２２４  第１のロータ
２２６  第１のステータ
２２８  遊星ギアシャフト（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）
２３０  マウント
２３２  遊星ギア軸受アセンブリ
２３４  第１の軸受
２３６  第２の軸受
２３８  第２の電気機械
２４０  第３の電気機械
２４２  第４の電気機械
２４４  第２のロータ
２４６  第２のステータ
２４８  第３のロータ
２５０  第３のステータ
２５２  第４のロータ
２５４  第４のステータ
２５６  正端子
２５８  負端子
２６０  正電線
２６２  負電線
３００  推進システム
３０２  航空機
３０４  長手方向中心線
３０６  前端部
３０８  後端部
３１０  胴体
３１２  第１の翼
３１４  第２の翼
３１６  第１の側
３１８  第２の側
３２０  前縁フラップ
３２２  後縁フラップ
３２４  垂直尾翼
３２６  水平尾翼
３２８  エレベータフラップ
３３０  外面
３３２  第１の推進装置
３３４  第２の推進装置
３３６  電気バス
３３８  電気エネルギ貯蔵ユニット
【図１】
2019070384.tif 000003
【図２】
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【図３】
2019070384.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2019070384.tif 000010
【図９】
2019070384.tif 000011
【外国語明細書】
2019070384000001.pdf