(57)【要約】  ターボファンエンジンは、回転ファンを有するタービンエンジンと発電機とを含む。さらに、発電機は、主機と、励磁器と、主機の励磁を制御するための発電機制御ユニットとを含む。ロータアセンブリは、ブレードのうちの１つ内に位置し、ステータアセンブリは、ロータアセンブリの回転径路に沿って位置し、それにより、タービンエンジンの動作がファンを回転させ、ファンが、発電するためにステータアセンブリを通り越してロータアセンブリをその回転径路に沿って回転させる。【選択図】図１
2016532044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボファンエンジンであって、
複数のブレード（１６）を伴う回転ファンを備えるタービンエンジンと、
前記ブレード（１６）を囲む部分を有するナセル（２４）と、
発電機（３０）であり、
主ロータ巻線（４０）及び主ステータ巻線（４６）を有する主機（３４）と、
励磁ロータ巻線（４２）及び励磁ステータ巻線（４８）を有する励磁器（３６）と、
前記励磁ロータ巻線（４２）を前記主ロータ巻線（４０）に電気結合する整流器（５２）と、
前記励磁ステータ巻線（４８）及び前記主ステータ巻線（４６）に電気結合され、前記励磁ステータ巻線（４８）に電気供給することにより前記主機（３４）の前記励磁を制御する発電機制御ユニット（ＧＣＵ）（２８）とを備える
発電機（３０）とを備え、
前記主ロータ巻線（４０）及び前記励磁ロータ巻線（４２）が、前記ブレード（１６）のうちの少なくとも１つ内に位置するロータアセンブリ（２２）を形成し、前記主ステータ巻線（４６）及び前記励磁ステータ巻線（４８）が、前記ロータアセンブリ（２２）の回転径路に沿って前記ナセル（２４）内に固定的に位置するステータアセンブリ（２６）を形成し、それにより、前記タービンエンジンの前記動作が前記ファンを回転させ、前記ファンが、発電するために前記ステータアセンブリ（２６）を通り越して前記ロータアセンブリ（２２）をその回転径路に沿って回転させる、ターボファンエンジン（１０）。
【請求項２】
複数のロータアセンブリ（２２）をさらに備え、前記複数のロータアセンブリ（２２）のうちの少なくとも一部が、単一のブレード（１６）及び様々なブレード（１６）のうちの少なくとも一方に位置する、請求項１に記載のターボファンエンジン（１０）。
【請求項３】
前記ブレード（１６）の全てがロータアセンブリ（２２）を有する、請求項２に記載のターボファンエンジン（１０）。
【請求項４】
前記回転径路に沿って前記ナセル（２４）の周りに離間した複数のステータアセンブリ（２６）をさらに備える、請求項１に記載のターボファンエンジン（１０）。
【請求項５】
ステータアセンブリ（２６）の数がロータアセンブリ（２２）の数と等しい、請求項４に記載のターボファンエンジン（１０）。
【請求項６】
前記ステータアセンブリ（２６）が、多相電気を発生させるために前記ナセル（２４）の周りに配置及び集合される、請求項４に記載のターボファンエンジン（１０）。
【請求項７】
前記ＧＣＵ（２８）が、前記発生された電気並びに前記配置及び集合されたステータアセンブリ（２６）から発生されＧＣＵ（２８）により合計された電気のうちの少なくとも一方を所定の周波数で出力する、請求項６に記載のターボファンエンジン（１０）。
【請求項８】
前記所定の周波数が、一定の所定の周波数及び４００Ｈｚで１１５ＶＡＣのうちの少なくとも一方である、請求項７に記載のターボファンエンジン（１０）。
【請求項９】
前記ロータアセンブリ（２２）及び前記回転ファンのうちの少なくとも一方が前記整流器（５２）を備える、請求項１に記載のターボファンエンジン（１０）。
【請求項１０】
ＰＭＧステータ巻線（５０）を有し前記ステータアセンブリ（２６）の一部を形成する永久磁石発電機（ＰＭＧ）（３８）と、前記ロータアセンブリ（２２）の一部を形成するＰＭＧ永久磁石とをさらに備える、請求項１に記載のターボファンエンジン（１０）。
【請求項１１】
前記ＰＭＧステータ巻線（５０）が、前記ＧＣＵ（２８）に電気結合され、前記ＧＣＵ（２８）に電気供給する、請求項１０に記載のターボファンエンジン（１０）。
【請求項１２】
前記ＧＣＵ（２８）が、電気を選択的に供給して前記励磁巻線（４８）を励磁させる、請求項１に記載のターボファンエンジン（１０）。
【請求項１３】
各励磁ロータ巻線（４２）が前記整流器（５２）の入力部と電気結合され、各主ロータ巻線（４０）が前記整流器（５２）の出力部と電気結合される、請求項１に記載のターボファンエンジン（１０）。
【請求項１４】
前記励磁ステータ巻線（４８）及び前記主ステータ巻線（４６）のうちの少なくとも一方に始動電流を加えるためのＡＣ電源（１７２）を備える始動機／発電機（１３０）をさらに備え、前記始動電流を加えることによって、前記回転ファンを回転させるトルクを発生させる、請求項１に記載のターボファンエンジン（１０）。
【請求項１５】
前記始動電流が前記ＧＣＵ（２８）を介して加えられる、請求項１４に記載のターボファンエンジン（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発電機を伴うターボファンエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼タービンエンジンとしても知られるタービンエンジン、特にガスタービンエンジンは、エンジンを通って多数のタービンブレードを通過する燃焼ガスの流れからエネルギーを取り出すロータリーエンジンである。ガスタービンエンジンは、陸上及び海上輸送並びに発電に使用されてきたが、ヘリコプターを含む航空機等の航空用途に最も良く使用される。航空機では、ガスタービンエンジンが航空機の推進に使用される。
【０００３】
ガスタービンエンジンは、推進システムの全推力の著しい割合を提供する低圧（ＬＰ）スプールと、１つ又は複数の圧縮器を駆動し、排気生成物を後尾方向に向けることにより追加推力を生成する高圧（ＨＰ）スプールとを含む、２つ又はそれ以上のスプールを有することができる。
【０００４】
ガスタービンエンジンは、１つ又は複数のスプールの機械力も使用して、発電機、始動機／発電機、永久磁石交流機（ＰＭＡ）、燃料ポンプ、及び油圧ポンプ、例えば、航空機に必要とされる推進以外の機能のための装置等、多数の様々な付属装置に動力供給し得る。例えば、現代の航空機は、航空電子装置、モータ、及び他の電気装置のための電力を必要とする。ガスタービンエンジンと結合された発電機は、エンジンの機械力を付属装置に動力供給するために必要とされる電気エネルギーに変換する。
【０００５】
発電機は、ガスタービンエンジンから機械力を取り出して、エンジンの圧力スプールを使用して発電機ロータを回転させ、よって発電することによって、航空機のために発電する。例示的な発生される電気信号は、４００Ｈｚで１１５ＶＡＣである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０１２０９８０号明細書
【発明の概要】
【０００７】
一態様では、ターボファンエンジンは、複数のブレードを伴う回転ファンを有するタービンエンジンと、ブレードを囲む部分を有するナセルと、発電機とを含む。さらに、発電機は、主ロータ巻線及び主ステータ巻線を有する主機と、励磁ロータ巻線及び励磁ステータ巻線を有する励磁器と、励磁ロータ巻線を主ロータ巻線に電気結合する整流器と、励磁ステータ巻線及び主ステータ巻線に電気結合され、励磁ステータ巻線に電気供給することにより主機の励磁を制御する発電機制御ユニット（ＧＣＵ）とを含む。主ロータ巻線及び励磁ロータ巻線は、ブレードのうちの少なくとも１つ内に位置するロータアセンブリを形成し、主ステータ巻線及び励磁ステータ巻線は、ロータアセンブリの回転径路に沿ってナセル内に固定的に位置するステータアセンブリを形成し、それにより、タービンエンジンの動作がファンを回転させ、ファンが、発電するためにステータアセンブリを通り越してロータアセンブリをその回転径路に沿って回転させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態によるターボファンエンジンの斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態によるステータアセンブリ及びロータアセンブリを示す、図１の２−２線沿いの部分断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による始動機／発電機アセンブリを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態は、ガスタービンエンジンを発電に使用する任意の環境において実施され得るが、発電機が一般的に電気モータ又は電気機械と呼ばれるジェットエンジン環境において実施されることが現在企図される。よって、企図される環境の概要は、より完全な理解を助けるはずである。ガスタービンエンジンは、最新の商用及び軍用航空機において良く使用される、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社製ＧＥｎｘ若しくはＣＦ６シリーズエンジン等の可変速ターボファンエンジンであり得、又はターボプロップ若しくはターボシャフト等の各種の他の既知のガスタービンエンジンであることができる。ガスタービンエンジンは、低圧タービン領域の下流において追加燃料を燃焼させて排気ガスの速度を増加させ、それにより推力を増加させる再燃焼器も有し得る。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態が有利となる環境の例としての航空機用のターボファンエンジン１０の斜視図である。エンジン１０は、下流方向直列流の関係において、複数のＬＰファンブレード１６を有する低圧（ＬＰ）ファンセクション１４等の回転ファンと、複数のＬＰタービンブレード２０を有する低圧（ＬＰ）タービンセクション１８とを備える、駆動軸１２を備える。駆動軸１２は、離間した軸受（不図示）等、回転を可能にするエンジン１０要素により支持される。エンジン１０は、ファンブレード１６の組及びタービンブレード２０の組を囲み、エンジン１０の長さの少なくとも一部において軸方向に延びる、点線の輪郭として示しているナセル２４をさらに備える。
【００１１】
発電機は、駆動軸１２及びＬＰファンブレード１６等の回転要素を使用して発電機のロータを形成し、ナセル２４等の静止構成要素を使用してステータを形成することによって、ジェットエンジンに組み込まれて形成される。より具体的には、示しているように、各ＬＰファンブレード１６は、各ブレード１６の径方向先端に組み込まれたロータアセンブリ２２をさらに備える。各ブレード１６の径方向先端内にロータアセンブリ２２が組み込まれるように記述しているが、機械的固定具、接着剤等、ブレード１６に対するアセンブリ２２の代替的な固定具が利用され得ることが想像される。ナセル２４は、ナセル２４内に固定的に位置し、ナセル２４の周りに離間し、ＬＰファンブレード１６のロータアセンブリ２２の回転径路に沿って軸方向に位置合わせされた、複数のステータアセンブリ２６をさらに含む。
【００１２】
駆動軸１２は、ロータアセンブリ２２の回転径路が、固定されたステータアセンブリ２６と軸方向に位置合わせされるように、ナセル２４に対して回転するように構成される。ナセル２４は、加えて、ナセル２４内に固定的に位置した発電機制御ユニット（ＧＣＵ）２８を含む。ステータアセンブリ２６及びＧＣＵ２８は、ナセル２４に組み込まれ、又は、機械的固定具、接着剤等、ナセル２４に対する代替的な固定具を利用し得る。ステータアセンブリ２６は、組を成してナセル２４の周りに配置又は集合され得る。加えて、ＧＣＵ２８は、必要に応じて、エンジン１０、ナセル２４、又は航空機の別の部分に代わりに位置し得る。
【００１３】
図２は、本発明の一実施形態による発電機３０、並びにロータアセンブリ２２及びステータアセンブリ２６を示す、図１の２−２線に沿う部分断面図を示している。図２がロータアセンブリ２２とステータアセンブリ２６の間の単一の相互作用のみを示しているが、図２及び以下で使用される用語「発電機３０」は、全てのロータアセンブリ２２及びステータアセンブリ２６の集合的な相互作用を意味するものと理解されるべきである。
【００１４】
発電機３０は、主機３４、励磁器３６及び永久磁石発電機（ＰＭＧ）３８を備える。ロータアセンブリ２２は、主ロータ４０、励磁ロータ４２、及びＰＭＧロータ４４を備える。ステータアセンブリ２６は、対応する主ステータ４６、励磁ステータ４８、及びＰＭＧステータ５０を備える。ＰＭＧロータ４４は、少なくとも２つの極を伴う永久磁石を有するように示されている。ＰＭＧステータ５０は、ＰＭＧロータ４４と電磁的に位置合わせされており、ＧＣＵ２８に供給される単相出力を導体５４に沿って提供するように配置された巻線を備える。ＰＭＧ３８を示しているが、ＰＭＧ３８は、随意的な構成要素であるものと理解される。例えば、本発明の実施形態は、随意的なＰＭＧ３８を伴わないものと想像され、その場合、バッテリ等の代替的な励磁源が、ＧＣＵ２８に供給される出力を導体５４に沿って提供する。
【００１５】
励磁ステータ４８は、導体５４を介してＧＣＵ２８に電気結合された巻線を備え、励磁ロータ４２と電磁的に位置合わせされる。励磁ロータ４２は、整流器５２と電気結合され単相出力を提供するように配置された巻線を備え、前記結合は導体５４を介する。整流器５２の一例は、ダイオードベースの整流器であり、単相入力をＤＣ出力に整流し得る。
【００１６】
主ステータ４６は、導体５４を介してＧＣＵ２８と電気結合するように配置された巻線を備え、主ロータ４０と電磁的に位置合わせされる。主ロータ４０は、整流器５２のＤＣ出力を導体５４を介して受けるための巻線を備える。
【００１７】
ＧＣＵ２８は、発電機３０の各ステータアセンブリ２６に電子結合され、１つ又は複数のＰＭＧステータ５０から１つ又は複数の励磁ステータ４８若しくは励磁ステータ４８の組への電流を電子的に切替えるように動作可能に構成される。この場合、ＧＣＵ２８は、励磁ステータ４８の巻線に電気を選択的に供給することにより主機３４の励磁を制御することによって、現行の実施形態での発電を制御することが可能である。加えて、各個別のロータアセンブリ２２及びステータアセンブリ２６の相互作用がＰＭＧステータ５０の巻線内に単一の相又はパルスを発生させ得るのみである一方、全てのロータアセンブリ２２及びステータアセンブリ２６の相互作用の集積効果は、組み合わさって三相又は多相をＧＣＵ２８において生成し得る。例えば、個別のロータアセンブリ２２及びステータアセンブリ２６は、ＰＭＧ４４の相互作用により発電し得るのみであり、主機３４においては発電し得ないか、又はその逆である。選択的な電子的切替えは、回転する駆動軸１２の速度、所望の電圧若しくは周波数の発生に基づいて可変であり得、又はロータアセンブリ２２及びステータアセンブリ２６の間の相互作用に基づいて時間決定され得る。ＧＣＵ２８は、ＤＣ出力が所望される場合、ＰＭＧステータ５０又は主ステータ４６により受けられた電流を整流するための整流器（不図示）をさらに有する。
【００１８】
少なくとも１つの電圧出力部が、発電機３０への及び発電機３０からの電力の伝達をもたらすために発電機３０の外部に設けられる。この電力接続は、示しているように、ＧＣＵ２８から受けられ、発電機出力部３２に送られ、発電機３０における接地基準を用いて交流、多相、及び一定電圧出力のうちの少なくとも１つを提供し得る。発電機３０は、加えて、一定周波数又は所定の範囲内の可変周波数等、所定の周波数で発電し得る。発生される電気の一例は、４００Ｈｚで三相１１５ＶＡＣを含む。代替的な発生される相、電流、及び電圧が想像される。
【００１９】
動作中、ターボファンエンジン１０の燃焼は、ＬＰタービン１８を駆動し、ＬＰタービン１８は、駆動軸１２を回転させ、ＬＰファンセクション１４に推力を発生させる。このことは、加えて、径方向に離間したステータアセンブリ２６との各相互作用が、発電のための発電機３０として働くように、ロータアセンブリ２２を有する各ＬＰファンブレード１６を、その回転径路に沿って回転させる。この場合、駆動軸１２は、駆動軸１２の速度、よってＬＰファンブレード１６の速度がエンジン１０の速度により変化するように、可変速エンジン１０からの軸方向回転の直接源を提供する。
【００２０】
具体的には、回転するＰＭＧロータ４４は、ＰＭＧステータ５０の巻線において単相出力を発生させ、電力をＧＣＵ２８に供給する。ＧＣＵ２８は、励磁ステータ４８の目標巻線を選択的に励磁して磁場を形成する。励磁ロータ４２の回転は、単相電力を発生させ、単相電力は、整流器５２によりＤＣ電力に変換され、主ロータ４０の巻線に供給される。主ロータ４０は、主機ステータ４６に対して回転し、ＧＣＵ２８により受けられる単相電力出力を発生させ、ＧＣＵ２８は、全てのロータアセンブリ２２及びステータアセンブリ２６により発生された総電力をさらに合計し得、発生された電力を発電機出力部３２に、よって航空機に供給する。電力を引き出す電気的負荷の種類に応じて、各ロータアセンブリ２２及びステータアセンブリ２６により発生された電力は、負荷により使用される前にさらなる処理を受け得る。例えば、ＧＣＵ２８は、発生された電力の各相についてロータアセンブリ２２及びステータアセンブリ２６の特定の組又は群により発生された電気を合計し得、或いはＧＣＵ２８は、発生された電力の周波数を変更し又は電圧を所望の特性又は所定の特性に変換し得る。一例では、合計された電気は、４００Ｈｚで１１５ＶＡＣで発生される。
【００２１】
図３は、本発明の第２の実施形態による代替的な始動機／発電機（Ｓ／Ｇ）１３０を示している。第２の実施形態が第１の実施形態に類似しており、したがって、同様の部品は、１００だけ増加された同様の数値により識別され、第１の実施形態の同様の部品の説明は、特に記されない限り第２の実施形態に当てはまるものと理解される。第１の実施形態と第２の実施形態との間の違いは、第２の実施形態のＳ／Ｇ１３０が、エンジン１０又はＳ／Ｇ１３０における発電を始動させるための駆動軸１２の回転を起動させる始動能力をもたらすことである。
【００２２】
ＧＣＵ２８は、第１の位置及び第２の位置を有する始動制御スイッチ１６８と電子結合されるように配置され、ステータＧＣＵ２８は、単相始動機ドライブ１７０等の外部電源に接続され、スイッチが第１の位置にあるときに電力がＧＣＵ２８を通って励磁ステータ４８の巻線を通過することを可能にし、スイッチが第２の位置にあるときにＧＣＵ２８が単相始動機ドライブ１７０から切断されることを可能にする。
【００２３】
始動機ドライブ１７０は、電源１７２と、始動機ドライブ１７０の電力出力の周波数を調整可能なコントローラ１７４とを備える。運転している別のエンジン、共通三相壁プラグ、又は直流（ＤＣ）源の電力出力も含む、内部及び外部電源の例が想像される。この実施形態では、ＧＣＵ２８又はコントローラ１７４のいずれかは、スイッチが第１の位置にあるときにいずれのステータアセンブリ２６が始動機ドライブ１７０から電力を受けるかを選択的に制御し得る。
【００２４】
この実施形態では、エンジン１０及び／又はＳ／Ｇ１３０は、始動モードと運転モードの２つの異なるモードにおいて動作し、始動モードは、駆動軸１２の始動トルク及び加速を提供するように動作し、運転モードは、第１の実施形態の発電機等の一般的な発電機として動作する。始動モードの開始に際して、駆動軸１２は回転しておらず、制御スイッチ１６８は、始動機ドライブ１７０から励磁ステータ４８の巻線への電力入力を受けるための第１の位置にある。
【００２５】
この状況から、始動機ドライブ１７０からの電力入力は、励磁ステータ４８の巻線、特にステータアセンブリ２６に、動的に発展されるシーケンス又は所定のシーケンスで電力を選択的に加えることによって、回転する磁場を発生させる。励磁ステータ４８の巻線に選択的に加えられる電力は、励磁ロータ４２の巻線に電流を誘導する。結果として生じる誘導された電流は、取り付けられた駆動軸１２の回転を始めるのに十分なトルクを励磁ロータ４２及びＬＰファンブレード１６に発生させる。
【００２６】
駆動軸１２がエンジン１０の動作可能周波数に到達し、又はＳ／Ｇ１３０が動作可能な発電周波数に到達すると、モードは、始動モードから運転モードに変化する。このモード変化に際して、始動制御スイッチ１６８は、第１の位置から第２の位置にトグルし、Ｓ／Ｇ１３０は、第１の実施形態の発電機３０と同様に動作し始める。
【００２７】
上の図に示すものに加えて、多くの他の可能な実施形態及び構成が本開示により企図される。例えば、組み込まれたロータアセンブリ２２を有するように各ＬＰファンブレード１６を示しているが、組み込まれたロータアセンブリ２２をより少ないブレード１６が有してもよいことが想像される。例えば、１つ置きのＬＰファンブレード１６に、２つ置きのブレード１６に、又は単一のブレード１６のみに組み込まれたロータアセンブリ２２を有する実施形態が想像される。さらに、現行の発明の実施形態は、単一のＬＰファンブレード１６に位置した複数のロータアセンブリ２２を有すること、及び、ロータアセンブリ２２の全てが異なるブレードに位置する実施形態を想像させる。
【００２８】
加えて、ファンブレード１６の組とタービンブレード２０の組との両方を取り囲むようにナセル２４を示しているが、代替的な実施形態は、エンジン１０又はブレード１６、２０のいずれかの径方向部分セグメントのみを取り囲み得ることが想像される。対応して、ステータアセンブリ２６は、エンジン１０又はブレード１６、２０のいずれかの径方向部分セグメントのみを取り囲み得る。代替的な実施形態の別の例は、ロータアセンブリ２２の数と等しい多数のステータアセンブリ２６を提供し、アセンブリ２２、２６の間の回転相互作用が同時に起きるように配置され得、又は例えばアセンブリ２２、２６の組においてオフセットされ得る。
【００２９】
また、上述した実施形態に加えて又は代えて、ステータアセンブリ２６により少なくとも部分的に取り囲まれたロータアセンブリ２２をＬＰタービンブレード２０が有する、現行の発明の実施形態が想像される。ロータアセンブリ２２、ステータアセンブリ２６、群、及び発電の機構の上述した実施形態のいずれかは、ＬＰタービンブレード２０の実施形態に適用されることが想像される。さらに、代替的なステータアセンブリ２６の組の構成は、１つ以上の三相出力の発生を可能にし得る。
【００３０】
現行の発明のさらに別の実施形態では、各ロータアセンブリ２２の整流器５２は、ダイオードベースの回転する整流器等、駆動軸１２にあるより頑丈な整流器により集合的に置き換えられ得る。これらの実施形態では、各励磁ロータ４２において発生された単相電力、又は複数の励磁ロータ４２により発生され収集された多相電力は、駆動軸１２において合計され、全ての主ロータ４０に供給され得、又は上述した実施形態に従って１つ又は多くの主ロータ４０に選択的に供給され得る。
【００３１】
さらにＳ／Ｇ１３０の実施形態のさらなる例では、電源１７２は、ＧＣＵ２８を介して主ステータ４６の巻線に始動電流を交互に加えて、主ロータ４０の始動トルク、よって駆動軸１２の始動トルクを発生させ得る。Ｓ／Ｇ１３０のさらに別の実施形態では、電源１７２は、加えて、飛行中にエンジンが動作している間に、例えばＬＰファンセクション１４において追加回転トルクを提供するために始動モードで動作し、ハイブリッド推進システムにおいて追加推力を発生させ得る。加えて、各種の構成要素の設計及び配置は、多数の様々なインライン構成を実現できるように再構成され得る。
【００３２】
本明細書に開示する実施形態は、組み込まれた発電機をエンジンに提供する。上記の実施形態で実現され得る１つの利点は、上述した実施形態が一般的な航空機発電機システムを取り換え又はその必要性を低減させることであり、高圧又は低圧エンジン軸を発電機に連結するために要求される付随する機械的接続を排除する。加えて、発電機の効率は、ＬＰファンブレードの長さにより向上され、ＬＰファンブレードの長さは、より高いレベルのトルクを生成する。効率は、動作中のブレードの高い速度によりさらに向上され、動作中のブレードは、極めて高い変化率の磁場を発生させる。
【００３３】
上述した実施形態の別の利点は、ステータアセンブリが個別に低く動力供給され、ファンケース全体の周りに分散されるので、ステータの冷却の必要性も排除又は低減させる。さらに、エンジンのこのエリアは、ＬＰファンにより引き込まれる大量の空気により冷却され、飛行の全フェーズを通して、例えば巡航高度で摂氏−５０度の周囲空気温度を経験する。記述する実施形態は、加えて、ステータアセンブリ又は他の含まれる構成要素により発生される熱のレベルにより、氷結防止装置を覆う必要性を低減又は排除し得る。
【００３４】
上述した実施形態のさらに別の利点では、各ステータアセンブリが、自己完結型ユニットであり、全ての他のステータアセンブリから独立して動作するので、設計は非常に冗長でもある。１つのステータアセンブリが故障しても、発電機は、残りのステータアセンブリにより動作し続ける。同様に、ロータアセンブリは、複数のファンブレードに亘って分散され、個々のファンブレード又はロータアセンブリのいずれかの故障は、発電機の完全な故障を生じさせない。
【００３５】
上述した実施形態の別の利点でも、エンジン燃焼器が動作を停止する場合でも、空気がエンジンを通って流れるときにＬＰファンセクションの「風車」作用により発電機が機能し続けるので、設計はラムエアタービン（ＲＡＴ）の必要性をさらに排除する。
【００３６】
上述した実施形態のさらに別の利点では、十分な電力が（燃料電池等を用いて）機内で発生されるハイブリッドエンジンでは、灯油により燃料供給される燃焼エンジンが故障したときに、推力を生成するために実施形態を使用することができる。代わりに、十分な電力が機内で発生されるハイブリッドエンジンでは、実施形態は、燃焼エンジンとの組合せにおいて追加推力を提供し、可燃性燃料の使用を低減させることができる。
【００３７】
上述した実施形態のさらに別の利点では、発電機は、追加始動装置を伴わずにエンジン又は発電のための始動能力をもたらし得る。上に列挙した技術的な利点は、部品を低減させ、メンテナンスを低減させ、冗長性を増加させ、エンジン及び発電機システムの信頼性を増加させる。
【００３８】
航空機の構成要素を設計するときに、取り組むべき重要な要因は、サイズ、重量、及び信頼性である。上述したエンジン及び発電機システムは、システムが発電可能であるので、減少された部品数を有し、本質的により信頼性の高い完全なシステムを作る。これらの利点は、重量がより小さく、サイズがより小さく、性能が高く、信頼性が高いシステムをもたらす。より少ない部品数及び低減されたメンテナンスは、より低い製造コスト、より低い動作コストに導く。さらに、発電の増加された冗長性は、本質的にシステムの信頼性を増加させる。低減された重量及びサイズは、飛行中の競争力のある利点に関係する。
【００３９】
この明細書は、ベストモードを含めて本発明を開示するために、並びに、任意の装置若しくはシステムの製作及び使用、組み込まれた任意の方法の実施を含めて当業者が本発明を実践することも可能にするために例示を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲により規定されており、当業者が思い付く他の例を含み得る。そのような他の例は、特許請求の範囲の文言とは相違しない構成要素を有する場合、又は、特許請求の範囲の文言から実質的に相違しない均等な構成要素を含む場合、特許請求の範囲内であることが意図される。
【符号の説明】
【００４０】
１０  エンジン
１２  駆動軸
１４  低圧（ＬＰ）ファンセクション
１６  ＬＰファンブレード
１８  低圧（ＬＰ）タービンセクション、ＬＰタービン
２０  ＬＰタービンブレード
２２  ロータアセンブリ
２４  ナセル
２６  ステータアセンブリ
２８  発電機制御ユニット（ＧＣＵ）
３０  発電機
３２  発電機出力部
３４  主機
３６  励磁器
３８  永久磁石発電機（ＰＭＧ）
４０  主ロータ
４２  励磁ロータ
４４  ＰＭＧロータ
４６  主ステータ、主機ステータ
４８  励磁ステータ
５０  ＰＭＧステータ
５２  整流器
５４  導体
１３０  始動機／発電機（Ｓ／Ｇ）
１６８  始動制御スイッチ
１７０  単相始動機ドライブ
１７２  電源
１７４  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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