(57)【要約】【課題】航空機エンジンおよび／またはその周囲の複数の電気設備を給電することができる電源回路を提供する。【解決手段】本発明は、航空機の電源回路に関し、電源回路は、航空機エンジンまたは前記航空機エンジンの周囲に位置する電気設備５ｂを給電するための航空機機上の電気配電ネットワーク１７と、除氷回路５ａを給電するために航空機エンジンに一体化された電源発電機２７とを備える。電気設備が、直流電圧配電バス３５に接続されたナセルの負荷５ｂを備え、バス３５自体は、配電ネットワーク１７によって給電される電圧変換器回路３４に接続される。除氷回路５ａが、おそらくナセルの負荷の少なくとも一部によって直流電圧配電バス３５へと戻される電気を消散させるための少なくとも１つの電気抵抗６１を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の電源回路であって、該電源回路が、航空機機上に電力を配電し、かつ航空機エンジンまたは前記航空機エンジンの周囲に位置する電気設備（５ｂ）を配電するための配電ネットワーク（１７）を備え、
電気設備が、直流電圧配電バス（３５）に接続されたナセルの負荷（５ｂ）を備え、前記直流電圧配電バス（３５）が、前記配電ネットワーク（１７）によって給電される電圧変換器回路（３４）に接続され、
電源回路が、除氷回路（５ａ）を給電するために航空機エンジンに一体化された電源発電機（２７）を含み、
除氷回路（５ａ）が、おそらくナセルの負荷の少なくとも一部によって直流電圧配電バス（３５）へと戻される電気を消散させるための少なくとも１つの電気抵抗（６１）を備えることを特徴とする、電源回路。
【請求項２】
前記除氷回路（５ａ）が、交流電圧を受けるために、前記電源発電機（２７）に直接接続されることを特徴とする、請求項１に記載の電源回路。
【請求項３】
前記電源発電機（２７）が、専用の巻線形回転子発電機であることを特徴とする、請求項１または２に記載の電源回路。
【請求項４】
前記電源発電機（２７）に機械的に結合された永久磁石発電機（２８）を含み、前記永久磁石発電機（２８）が、エンジンを電子的に調整するための少なくとも１つのエンジン制御ユニット（３０）を給電するように構成されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の電源回路。
【請求項５】
前記少なくとも１つのエンジン制御ユニット（３０）が、交流電圧を受けるために前記永久磁石発電機（２８）に接続されることを特徴とする、請求項４に記載の電源回路。
【請求項６】
前記永久磁石発電機（２８）が、複数のエンジン制御ユニット（３０）を給電し、エンジン制御ユニットが、インタフェース回路（３２）を介して給電されることを特徴とする、請求項４または５に記載の電源回路。
【請求項７】
電源発電機（２７）が、巻線形回転子機械であり、前記永久磁石発電機（２８）が、前記巻線形回転子機械の永久磁石段に対応することを特徴とする、請求項４から６のいずれか一項に記載の電源回路。
【請求項８】
電源回路が、交流電圧を受けるために電気配電ネットワーク（１７）へと接続された入力（３２）を含み、前記電圧変換器（３４）が、電気配電ネットワーク（１７）によって供給される交流電圧を直流電圧に変換するために前記入力（３２）に接続され、前記電源回路がさらに、
前記電圧変換器（３４）によって供給される電圧を、直流電圧配電バス（３５）に供給するためのスイッチ（３３）を含むことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の電源回路。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の電源回路を含む、航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機エンジンおよび／またはその周囲の電気設備への給電に関する。
【０００２】
本発明の適用分野は、さらに詳しくは、航空機エンジンの分野であり、特にガスタービンエンジンの分野である。しかしながら、本発明は、ヘリコプターのエンジンへも適用可能である。
【背景技術】
【０００３】
用語「航空機エンジンまたはその周囲の電気設備」は、本明細書において、エンジンの動作を可能にするために役立つ電気設備だけでなく、例えばナセルの氷結防止（ＮＡＩ）のための回路など、除氷または氷結防止の電気回路、あるいはガスタービン航空機エンジンにおける逆スラストカウル開放システム（ＴＲＣＯＳ）に使用するためのアクチュエータ、または電気式逆スラスト作動制御（ＥＴＲＡＣ）に使用するための電気機械アクチュエータなど、エンジンナセルに結合された電気設備、あるいは、例えば航空機の翼の除氷または氷結防止の電気回路など、エンジンを保持している翼に結合された回路をも包含するように使用される。
【０００４】
ガスタービン航空機エンジンから電気を生成して配電するための従来の構成が、図３に示されている。
【０００５】
２つ（あるいは、考慮する用途に応じて冗長または発電の最適化の目的のため、３つ以上）の発電機１１１ａ、１１１ｂが、エンジンのタービンシャフトに機械的に接続されたアクセサリギアボックス１１３に取り付けられる。発電機１１１ａ、１１１ｂは、典型的には同期発電機を備える始動機／発電機（Ｓ／Ｇ）である。同期発電機は、励磁に関連付けられ、かつエンジン速度に応じて変化する周波数の交流電圧を供給する。励磁機アセンブリおよび同期発電機は、タービンの始動の際には同期電動機モードで動作するように制御される。
【０００６】
発電機１１１ａ、１１１ｂによって供給される交流電圧が、ライン１１５ａ、１１５ｂによって航空機機上の電気配電のための電気ネットワーク１１７（「機上ネットワーク」と称される）へと運ばれる。機上ネットワークの回路１１９が、ライン１１５ａ、１１５ｂに接続され、調整された交流電圧（典型的には、交流１１５ボルト（Ｖａｃ）または２３０Ｖａｃである）の電流（ＡＣ）を、１つ以上の配電バスに供給する。回路１１９は、さらに電圧変換器１２１を給電し、電圧変換器１２１は、調整された直流（ＤＣ）電圧（典型的には、直流２７０ボルト（Ｖｄｃ）または±２７０Ｖｄｃである）を１つ以上のバスに供給する。回路１１９および１２１に供給される電圧が、主として航空機の胴体の領域にある、航空機機上のさまざまな電気負荷を給電する。
【０００７】
エンジンに関連して、全権エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）１４３は、ギアボックス１１３に取り付けられた永久磁石発電機または永久磁石交流機（ＰＭＡ）などの発電機１２７によって給電される。さらにＥＣＵ１４３は、エンジンが充分な速度に達しておらず、ＰＭＡ１２７が必要とされる電気を提供することができなくても、あるいはＰＭＡが故障している限りは、ＥＣＵ１４３が適切に給電されることを可能にするように、回路１１９、１２１の一方、例えば、調整された交流電圧回路１１９に接続される。ＥＣＵ１４３は、自身の構成要素の動作を可能にするため、ならびにセンサまたはプローブ、アクチュエータまたは限定された量の電力を必要とするサーボバルブなど、エンジンの種々の要素を励起するために、受けた電気を利用する。
【０００８】
現在では、航空機エンジンおよびその周囲において、油圧エネルギーを、種々の電気設備を動作させるための電気エネルギーで置き換える傾向が、ますます強まっている。例えば、一部の航空機には、電気的に動作する逆スラスト装置１４７が装備されている。したがって、回路が、交流／直流変換器１３３を含み、この交流／直流変換器１３３は、電源ライン１４５、１４９、１５１を介して機上ネットワーク１１７へと接続された入力と、そのような電気逆スラスト装置１４７、ならびにエンジンナセルおよびエンジンを保持している翼の除氷のための回路１５３、１５５などの固定の設備に接続された出力とを有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
航空機機上のネットワークから胴体外部の種々の負荷へ、きわめて安全に製作されなければならず、かつ絶縁ラインでなければならない電源ラインによって、電気を供給することは、相当な重量および嵩を呈し、給電を要する設備が増加した場合には、寸法決定するようになる危険があり、あるいは不可能にすらなる危険があり、さらには給電そのものが、無視できない電気損失を呈する。
【００１０】
本発明の目的は、そのような欠点を呈することがなく、航空機エンジンおよび／またはその周囲の複数の電気設備を給電することができる、電源回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的は、航空機の電源回路によって達成され、電源回路が、航空機機上に電力を配電し、かつ航空機エンジンまたは前記航空機エンジンの周囲に位置する電気設備を給電するための配電ネットワークを備え、前記電気設備が、直流電圧配電バスに接続されたナセルの負荷を備え、前記直流電圧配電バスが、前記配電ネットワークによって給電される電圧変換器回路に接続され、電源回路が、除氷回路を給電するために航空機エンジンに一体化された電源発電機をさらに含み、前記除氷回路が、おそらくナセルの負荷の少なくとも一部によって直流電圧配電バスに戻される電気を消散させるための少なくとも１つの電気抵抗を備える。
【００１２】
このようにして、本発明の電源回路は、除氷回路に電気を運ぶためのケーブルの長さを短くすることができる。さらに、航空機機上の電気配電ネットワークから電気を運ぶためのケーブルは、小さな直径であることができる。これにより、ケーブルの重量および嵩の最適化が可能になる。さらに、除氷回路が、いかなる特定の調整の制約も課さないため、電源発電機を、簡潔、頑丈、小型、かつ軽量な構成とすることができる。さらに、ナセル内の電気アクチュエータによって直流電気配電バスへと戻されることができる電気の消散のみに専用化された電気抵抗を有する必要がない。これは、重量をさらに軽減するとともに、電気の節約を可能にする。
【００１３】
有利には、前記除氷回路が、交流電圧を受けるために、前記電源発電機に直接接続される。
【００１４】
したがって、本発明の回路は、除氷回路（純粋に抵抗性である）が、交流電圧を直流電圧へと変換することなく交流電圧を受けることを可能にし、電力の損失の低減を可能にするとともに、回路のサイズおよび重量を小さくしている。
【００１５】
本発明のさらなる特徴によれば、前記電源発電機が、専用の巻線形回転子発電機である。
【００１６】
したがって、電源発電機が、簡潔かつ頑丈である。
【００１７】
有利には、電源回路が、前記電源発電機に機械的に結合された永久磁石発電機（ＰＭＡ）を含み、前記永久磁石発電機が、エンジンを電子的に調整するための少なくとも１つのエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）を給電するように構成される。
【００１８】
このようにして、エンジンを電子的に調整するためのエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）を給電する永久磁石発電機（ＰＭＡ）が、除氷回路を給電する発電機と共有される。
【００１９】
有利には、少なくとも１つのエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）は、交流電圧を受けるために前記永久磁石発電機に接続される。これにより、回路の簡略化が可能になる。
【００２０】
有利には、前記永久磁石発電機が、複数のエンジン制御ユニットを給電し、これらエンジン制御ユニットが、例えばインタフェース手段を介して給電される。
【００２１】
本発明の特徴によれば、電源発電機が、巻線形回転子機械であり、前記永久磁石発電機が、前記巻線形回転子機械の永久磁石段に対応する。したがって、アクセサリギアボックスからの１つの出力軸を省くことができる。
【００２２】
有利には、電源回路が、
交流電圧を受けるために電気配電ネットワークに接続される入力を含み、前記電圧変換器が、電気配電ネットワークによって供給される交流電圧を直流電圧に変換するために前記入力に接続され、電源回路がさらに
前記電圧変換器によって供給される電圧を直流電圧配電バスに供給するためのスイッチを含む。
【００２３】
したがって、この電源回路によれば、エンジンに一体化された負荷またはエンジンの近傍に位置する負荷を給電するために、エンジンの近傍で利用できる安全な電気ノードを有することが可能になり、電気が、エンジンの電気ネットワークにおいて利用可能であることを保証するために、航空機機上の電気ネットワークへのリンクはただ１つで充分である。さらに、変換器を、除氷設備を除いたすべての電気設備に合わせた大きさにすればよいため、変換器のサイズが縮小され得る。
【００２４】
さらに本発明は、上記で規定された電源回路を含む航空機を提供する。
【００２５】
本発明を、添付の図面を参照して、非限定指示として提示される以下の説明を読むことによって、よりよく理解できるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、特にガスタービン航空機エンジンに関連する、航空機エンジンおよびその周囲の電気設備５ａおよび５ｂの一式の電気設備５の給電および制御のための回路図である。
【００２７】
図１の回路は、Ｓ／Ｇなどの少なくとも１つの発電機１１を含み、発電機１１は、エンジン（図示せず）のタービンシャフトに機械的に接続されたアクセサリギアボックス（参照符号１３で表わされている）に取り付けられる。Ｓ／Ｇ発電機１１によって供給される交流電圧が、１つ以上のライン１５によって、航空機機上の電気配電のための電気ネットワーク１７（「機上ネットワーク」と称される）へと運ばれる。機上ネットワークの回路１９が、１つ以上の配電バスに、典型的には１１５Ｖａｃまたは２３０Ｖａｃに調整され、タービンシャフトの回転速度に応じて変化する周波数の交流電圧を供給する。さらに回路１９は、典型的には２７０Ｖｄｃまたは±２７０Ｖｄｃである調整された直流電圧を１つ以上のバスに供給するための電圧変換器回路２１を給電することができる。回路１９および２１によって生成される電圧が、航空機の胴体領域内のさまざまな負荷を給電する。
【００２８】
本発明によれば、電源回路が、エンジン（参照符号２３で表わされている）に関連して、エンジンのナセルの氷結防止（ＮＡＩ）または除氷のための回路５ａ、あるいはエンジンを保持している翼の除氷のための回路を給電するために、航空機エンジンに一体化された電源発電機２７を備える。
【００２９】
これにより、電気を除氷回路５ａへと運ぶケーブルの長さを短くすることができる。抵抗性の除氷回路５ａに接続されるケーブルが、他の電気設備に接続されるケーブルの直径にくらべて大きな直径であることを理解すべきである。したがって、この種のケーブルの長さを短くすることは、胴体の外部の負荷へと電気を運ぶために必要とされるケーブルの重量および嵩を少なくするように機能する。さらに、除氷回路５ａは、純粋に抵抗性であるため、いかなる特定の調整の制約も必要とせず、したがって例えば専用の巻線形回転子を有する形式の発電機である電源発電機２７が、簡潔、頑丈、小型、かつ軽量な構成を呈することができる。
【００３０】
さらに、除氷回路５ａは、交流電圧を受けるために電源発電機２７に直接接続されることができる。この結果、交流電圧を直流電圧へと変換するための電圧変換器が不要になる。これは、電力の損失を少なくするように機能し、かつ電源回路のサイズおよび重量を小さくするように機能する。
【００３１】
さらに、少なくとも１つのエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）３０も、電源発電機２７に接続される。
【００３２】
有利なことに、ＥＣＵ３０は、電源発電機２７から交流電圧を受ける。この発電機は、エンジン速度に応じて調整されるまたは変化することができる交流を、ＥＣＵ３０へ提供する。さらに、ＥＣＵ３０は、エンジンが充分な速度に達して、電源発電機２７が必要とされる電力を供給することができるまで、ＥＣＵ３０が適切に給電されることを可能にするように、ライン１６によって交流電圧回路１９に接続されることもできる。さらに、回路１９は、ナセル内の負荷に対応する電気設備一式５ｂも給電する。
【００３３】
図２は、本発明の電源回路の実施形態をさらに詳しく示している。
【００３４】
この例では、電源回路が、電源発電機２７に機械接続される永久磁石発電機２８（ＰＭＡ）を備える。電源発電機２７に結合される永久磁石発電機２８が、１つ以上のＥＣＵ３０を給電するように構成される。さらに詳しくは、永久磁石発電機２８が、インタフェース回路３１を介してＥＣＵ３０を給電する。
【００３５】
例として、アクセサリギアボックスからの出力シャフトを省くために、電源発電機２７が、巻線形回転子の機械であり、永久磁石発電機２８が、この巻線形回転子機械の永久磁石段に対応する。
【００３６】
さらに、電源回路は、直流電圧を配電するための高電圧直流（ＨＶＤＣ）バス３５と、安全電源装置２９とを含み、これらが、エンジン（参照符号２３によって示されている）に結合される電気配電ネットワークの一部を形成する。
【００３７】
電源装置２９は、入力３２、スイッチ３３、および交流／直流電圧変換器３４を有する。
【００３８】
入力３２は、交流電圧を受けるために、電気配電ネットワーク１７に接続され、さらに詳しくは回路１９に接続される。電圧変換器３４が、電気配電ネットワーク１７によって供給される交流電圧を、直流電圧に変換する目的のために、入力３２に接続される。さらに、スイッチ３３が、変換器３４からの電圧を直流配電バス３５に供給することを可能にする。
【００３９】
したがって、電源発電機２７が、ＥＣＵ３０に交流電力を供給し、この電力は、エンジン速度に応じて調整されあるいは変化することができる。さらに、スイッチ３３が、エンジンが充分な速度に達して、必要とされる電力を電源発電機２７によって供給されることが可能になるまで、正しく給電されるために、ＥＣＵ３０を、電源装置２９およびインタフェース回路３１を介して、ライン１６によって交流電圧回路１９に接続されることを可能にする。
【００４０】
したがって、この構成によれば、安全な電源ノードが利用できるようになる。電源発電機２７が、エンジンナセルまたは翼の除氷のための設備５ａに直接交流電圧を供給する。対照的に、電気設備のうちのナセルの負荷５ｂに対応する部分は、直流電圧配電バス３５に接続される。
【００４１】
さらに詳しくは、除氷回路５ａが、除氷電源モジュール４７ａを介して電源発電機２７に接続され、除氷電源モジュール４７ａは、中央制御ユニット５１および／またはＥＣＵ３０によって制御されるスイッチおよび保護装置を含む。
【００４２】
さらに除氷回路５ａは、電気を消散させるための少なくとも１つの電気抵抗６１を含み、消散する電力を、ナセルの負荷５ｂの少なくともいくつかによって、直流配電バス３５へと戻すことが可能である。直流配電バス３５への電気の戻りの可能性が、参照符号６３によって示されている。電気抵抗６１によるこの電気エネルギーの消散は、直流電圧配電バス３５と電気抵抗６１との間の接続６５によって可能にされる。
【００４３】
さらに、バス３５は、ナセルの電源モジュール４７ｂならびに中央制御ユニット５１を含む制御装置を給電する。
【００４４】
この例では、電源モジュール４７ａ、４７ｂが、中央制御ユニット５１によって制御される。中央制御ユニット５１は、電気設備の少なくともいくつかに結合されたセンサ（図示せず）に接続され、さらにＥＣＵ３０にも接続される。ナセルの電源モジュール４７ｂは、ナセル内の電気設備５ｂに結合される。
【００４５】
ナセルの電源モジュール４７ｂは、インバータ５３およびスイッチ回路５５を備える。インバータ５３が、電気設備５ｂに交流電圧を供給するように機能し、この交流電圧が、バス３５によって供給される直流電圧から得られる一方で、スイッチ回路５５が、電気設備５ｂを動作させるように機能する。中央制御ユニット５１が、ＥＣＵ３０および／または設備５ｂに結合されるセンサから受信される情報に応じて、それぞれの設備５ｂを作動させるように、モジュール４７ｂ、特にスイッチ回路５５を制御する。
【００４６】
電源回路が、２つの電源発電機２７、およびおそらく２つの、例えば、高電圧直流（ＨＶＤＣ）式の直流配電バス３５を含んでもよいことを理解すべきである。
【００４７】
したがって、２つの発電機を使用することで、航空機機上のネットワークへの接続１６によって確保される電力を維持して、一方の発電機の故障を緩和することが可能になり、さらには供給される電力の分担が可能になる。
【００４８】
バス３５（あるいは、おそらくは複数のバス３５）に供給される直流電圧は、交流／直流変換器回路によってもたらされる調整によって、調整された電圧であることができ、例えば、２７０Ｖｄｃまたは±２７０Ｖｄｃの公称値に調整される。一変形例においては、バス３５を介して供給される直流電圧が、調整される必要はなく、特に回路１９によって供給される電圧の変動に応じて、公称値を中心とする或る変動の範囲を容認することができる。
【００４９】
さらに本発明は、航空機エンジンまたはエンジンの周囲に位置する電気設備５ｂを給電する航空機機上の電気配電ネットワーク１７と、除氷回路５ａを給電するために航空機エンジンに一体化された電源発電機２７とを備える電源回路を含む、航空機を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】航空機エンジンおよびその周囲の設備の給電および制御のための本発明のシステムの概略図である。
【図２】図１の電源装置の設備のより詳細な図である。
【図３】航空機において電気を生成しかつ配電するための知られている構成の概略図である。
【符号の説明】
【００５１】
５  電気設備
１１、１２７  発電機
１３、１１３  アクセサリギアボックス
１５、１６、１１５ａ、１１６ｂ  ライン
１７、１１７  電気配電電気ネットワーク
１９、１１９  回路
２１、１２１  電圧変換器
２３  エンジン
２７  電源発電機
２８  永久磁石発電機（ＰＭＡ）
２９  安全電源装置
３０  エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）
３１  インタフェース回路
３２  入力
３３  スイッチ
３４  交流／直流電圧変換器
３５  直流配電バス
４７ａ  除氷電源モジュール
４７ｂ  電源モジュール
５１  中央制御ユニット
５３  インバータ
５５  スイッチ回路
６１  電気抵抗
６３  電気の戻り
６５  接続
１１１ａ、１１１ｂ  発電機
１３３  交流／直流変換器
１４３  エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）
１４５、１４９、１５１  電源ライン
１４７  逆スラスト装置
１５３、１５５  除氷回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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