発電機およびこれに関連する電力供給システム
【課題】異なるレベルの電圧を効率的に供給するシステムを提供する。
【解決手段】航空機などに備えれられた発電機・電気供給システム２０の原動機２２が、シャフト２４を駆動する。このシャフト２４と一緒に永久磁石２６，２８が回転する。磁石２６に隣接して配置された三相ステータ巻線３０が、整流器３２、フィルタ３４、ブレーカ３６を介して、需要家用ＤＣバス３８に低電圧の電流を供給する。また、磁石２８が、ステータ巻線５４に隣接した位置で回転する。磁石２８およびこれに関連する巻線５４，５６は、比較的高い電圧を各コントローラ６０およびポンプ６２，６４，６６に供給するように構成されている。ステータ巻線３０とステータ巻線５４とは、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して互いに接続されている。
【解決手段】航空機などに備えれられた発電機・電気供給システム２０の原動機２２が、シャフト２４を駆動する。このシャフト２４と一緒に永久磁石２６，２８が回転する。磁石２６に隣接して配置された三相ステータ巻線３０が、整流器３２、フィルタ３４、ブレーカ３６を介して、需要家用ＤＣバス３８に低電圧の電流を供給する。また、磁石２８が、ステータ巻線５４に隣接した位置で回転する。磁石２８およびこれに関連する巻線５４，５６は、比較的高い電圧を各コントローラ６０およびポンプ６２，６４，６６に供給するように構成されている。ステータ巻線３０とステータ巻線５４とは、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して互いに接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷と、発電機に関連する付属品（補機類）と、に対して、それぞれ別個の永久磁石発電機および関連するバスを備えている電気発生システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気の発生に使用される発電機は周知のものである。一般的な発電機の一つとしては、航空機などに備えられたガスタービンエンジンによって提供されるものがある。
【０００３】
近年、ガスタービンエンジンに関連した電気システムとして、ガスタービンエンジンを備えた航空機に関連するさまざまな構成要素に電力を供給するために、ＤＣバスに電力を供給するようにしたものが開発されている。エンジン自体に関連するポンプや他のモータに電力と制御信号を送るために、別個のバスを備えている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなシステムにおける課題の一つとしては、エンジン付属品が、航空機の他の構成要素と比べて高い電圧レベルを必要とすることが多いということである。
【０００５】
そのような別個の電圧レベルを提供することは、困難であり、コストおよび重量を増やし、効率を低下させてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発電機およびこれに関連する電力供給システムが、シャフトを回転させるように駆動する原動機を備えている。この回転しているシャフトに少なくとも一対の永久磁石が関連している。第１のステータ巻線が、上記一対の永久磁石の第１の磁石に関連するとともに、需要家用ＤＣバス（ｃｕｓｔｏｍｅｒ ＤＣ ｂｕｓ）に第１の相対的に低い電圧を供給するように、該需要家用ＤＣバスに関連して設けられている。第２のステータの巻線が、前記一対の永久磁石の第２の磁石と、エンジン付属品用ＤＣバスと、に関連して設けられている。エンジン付属品用ＤＣバスは、原動機に関連する付属品用のモータコントローラおよびモータに電力を供給する。また、このエンジン付属品用ＤＣバスは、第２のステータ巻線から第２の相対的に高い電圧を供給される。
【０００７】
本発明の上記および他の特徴は、以下の詳細な説明および図面を参照することにより最も良く理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の発電機および関連するシステムの概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
航空機などに使用される発電機・電気供給システム２０は、ガスタービンエンジンなどの原動機２２を備えている。原動機２２は、シャフト２４を駆動する。このシャフト２４とともに永久磁石２６，２８が回転する。磁石２６に隣接して配置された三相ステータ巻線３０が、整流器３２、フィルタ３４、ブレーカ３６を介して、需要家用ＤＣバス３８に電流を供給する。需要家用ＤＣバス３８は、航空機の様々なシステムや構成要素などに電力を供給することができる。
【００１０】
制御巻線４０が、バス３８に供給される電流および電圧を制御するために備えられている。電流センサ４４が電圧レギュレータ４６に検出電流を送り、電圧センサ４８が電圧レギュレータ４６に検出電圧を送る。この制御回路に、Ｈブリッジ４２が関連している。ダイオードＯＲゲート５０が、電流レギュレータ４６への電力を、電力品質フィルタ３４または双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５２のいずれから供給するかを制御することができるように、回路に関連している。
【００１１】
双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５２の機能を以下に説明する。
【００１２】
この回路の制御側は、周知のように、需要家用ＤＣバス３８に供給される電力を制御するように作動する。このシステムは、概して、需要家用ＤＣバス３８に比較的低い電圧を供給するように提供されている。一例としては、２８ボルトの電力を供給する。
【００１３】
これにいくらか類似したシステムが、本出願人によって２００７年８月１６日に米国で出願された「Engine Having Power Bus Fault Short Circuit Control With A Disconnection Switch」という発明の名称の米国特許出願第１１／８３９，７６３号明細書に開示されている。
【００１４】
需要家用ＤＣバス３８への電力供給と並行して、磁石２８が、ステータ巻線５４に隣接した位置で回転する。さらに制御巻線５６が、制御巻線４０と同様に構成要素に関連して設けられている。
【００１５】
この電力は、エンジン付属品用ＤＣバス５８に別に供給される。バス５８から供給される電力は、アクチュエータモータ６２、燃料ポンプ６４およびオイルポンプ６６などのエンジンに関連した個別の構成要素を別々に制御する各モータコントローラ６０に送られる。
【００１６】
永久磁石２８およびこれに関連する巻線５４，５６は、各コントローラ６０およびポンプ６２，６４，６６に、例えば約２７０ボルトの比較的高い電圧を供給するように構成されている。
【００１７】
本発明を用いることにより、比較的簡単なシステムで、２つのバス３８，５８に別個の電圧を供給することができる。
【００１８】
ＤＣ／ＤＣ電力コンバータ５２は、発電モード時には、最適なバッテリ充電を可能にする電流モード制御を利用し、エンジン起動時には、航空機のバッテリから付属品用ＤＣバス５８への電力供給を可能にする。さらには、双方向の特性を有するので、何らかの故障が生じた場合に、一方の電力源から他方の電力源へ電力を供給することが可能である。
【００１９】
本発明の実施例を示したが、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、いくつかの変更が可能であることを理解されるであろう。
【符号の説明】
【００２０】
２２…原動機
３８…需要家用ＤＣバス
５２…双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
５８…エンジン付属品用ＤＣバス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷と、発電機に関連する付属品（補機類）と、に対して、それぞれ別個の永久磁石発電機および関連するバスを備えている電気発生システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気の発生に使用される発電機は周知のものである。一般的な発電機の一つとしては、航空機などに備えられたガスタービンエンジンによって提供されるものがある。
【０００３】
近年、ガスタービンエンジンに関連した電気システムとして、ガスタービンエンジンを備えた航空機に関連するさまざまな構成要素に電力を供給するために、ＤＣバスに電力を供給するようにしたものが開発されている。エンジン自体に関連するポンプや他のモータに電力と制御信号を送るために、別個のバスを備えている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなシステムにおける課題の一つとしては、エンジン付属品が、航空機の他の構成要素と比べて高い電圧レベルを必要とすることが多いということである。
【０００５】
そのような別個の電圧レベルを提供することは、困難であり、コストおよび重量を増やし、効率を低下させてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発電機およびこれに関連する電力供給システムが、シャフトを回転させるように駆動する原動機を備えている。この回転しているシャフトに少なくとも一対の永久磁石が関連している。第１のステータ巻線が、上記一対の永久磁石の第１の磁石に関連するとともに、需要家用ＤＣバス（ｃｕｓｔｏｍｅｒ ＤＣ ｂｕｓ）に第１の相対的に低い電圧を供給するように、該需要家用ＤＣバスに関連して設けられている。第２のステータの巻線が、前記一対の永久磁石の第２の磁石と、エンジン付属品用ＤＣバスと、に関連して設けられている。エンジン付属品用ＤＣバスは、原動機に関連する付属品用のモータコントローラおよびモータに電力を供給する。また、このエンジン付属品用ＤＣバスは、第２のステータ巻線から第２の相対的に高い電圧を供給される。
【０００７】
本発明の上記および他の特徴は、以下の詳細な説明および図面を参照することにより最も良く理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の発電機および関連するシステムの概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
航空機などに使用される発電機・電気供給システム２０は、ガスタービンエンジンなどの原動機２２を備えている。原動機２２は、シャフト２４を駆動する。このシャフト２４とともに永久磁石２６，２８が回転する。磁石２６に隣接して配置された三相ステータ巻線３０が、整流器３２、フィルタ３４、ブレーカ３６を介して、需要家用ＤＣバス３８に電流を供給する。需要家用ＤＣバス３８は、航空機の様々なシステムや構成要素などに電力を供給することができる。
【００１０】
制御巻線４０が、バス３８に供給される電流および電圧を制御するために備えられている。電流センサ４４が電圧レギュレータ４６に検出電流を送り、電圧センサ４８が電圧レギュレータ４６に検出電圧を送る。この制御回路に、Ｈブリッジ４２が関連している。ダイオードＯＲゲート５０が、電流レギュレータ４６への電力を、電力品質フィルタ３４または双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５２のいずれから供給するかを制御することができるように、回路に関連している。
【００１１】
双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５２の機能を以下に説明する。
【００１２】
この回路の制御側は、周知のように、需要家用ＤＣバス３８に供給される電力を制御するように作動する。このシステムは、概して、需要家用ＤＣバス３８に比較的低い電圧を供給するように提供されている。一例としては、２８ボルトの電力を供給する。
【００１３】
これにいくらか類似したシステムが、本出願人によって２００７年８月１６日に米国で出願された「Engine Having Power Bus Fault Short Circuit Control With A Disconnection Switch」という発明の名称の米国特許出願第１１／８３９，７６３号明細書に開示されている。
【００１４】
需要家用ＤＣバス３８への電力供給と並行して、磁石２８が、ステータ巻線５４に隣接した位置で回転する。さらに制御巻線５６が、制御巻線４０と同様に構成要素に関連して設けられている。
【００１５】
この電力は、エンジン付属品用ＤＣバス５８に別に供給される。バス５８から供給される電力は、アクチュエータモータ６２、燃料ポンプ６４およびオイルポンプ６６などのエンジンに関連した個別の構成要素を別々に制御する各モータコントローラ６０に送られる。
【００１６】
永久磁石２８およびこれに関連する巻線５４，５６は、各コントローラ６０およびポンプ６２，６４，６６に、例えば約２７０ボルトの比較的高い電圧を供給するように構成されている。
【００１７】
本発明を用いることにより、比較的簡単なシステムで、２つのバス３８，５８に別個の電圧を供給することができる。
【００１８】
ＤＣ／ＤＣ電力コンバータ５２は、発電モード時には、最適なバッテリ充電を可能にする電流モード制御を利用し、エンジン起動時には、航空機のバッテリから付属品用ＤＣバス５８への電力供給を可能にする。さらには、双方向の特性を有するので、何らかの故障が生じた場合に、一方の電力源から他方の電力源へ電力を供給することが可能である。
【００１９】
本発明の実施例を示したが、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、いくつかの変更が可能であることを理解されるであろう。
【符号の説明】
【００２０】
２２…原動機
３８…需要家用ＤＣバス
５２…双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
５８…エンジン付属品用ＤＣバス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトを回転させるように駆動する原動機と、
上記シャフトに関連する少なくとも一対の永久磁石と、
上記一対の永久磁石の第１の磁石に関連するとともに、需要家用ＤＣバスに第１の相対的に低い電圧を供給するように該需要家用ＤＣバスに関連する第１のステータ巻線と、
上記一対の永久磁石の第２の磁石に関連するとともに、エンジン付属品用ＤＣバスに接続された第２のステータ巻線のセットと、
を備え、
上記エンジン付属品用ＤＣバスは、上記原動機に関連する付属品用のモータコントローラおよびモータに電力を供給するとともに、上記第２のステータ巻線から第２の相対的に高い電圧を供給されることを特徴とする、発電機およびこれに関連する電力供給システム。
【請求項２】
上記原動機がガスタービンエンジンであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記需要家用ＤＣバスは、航空機の構成要素に関連していることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
上記第１、第２のステータ巻線の両方が、最終的に、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して互いに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
上記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータはまた、上記第１のステータ巻線からの電力が上記エンジン付属品用ＤＣバスへ導かれることを可能にするとともに、必要に応じて選択的に、上記第２のステータ巻線からの電力が上記需要家用ＤＣバスに送られることを可能にすることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
上記エンジン付属品用ＤＣバスは、複数のモータコントローラおよび複数のモータに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
上記複数のモータは、少なくとも燃料ポンプモータおよびオイルポンプモータを含むことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
上記第１の電圧は約２８ボルトであり、上記第２の電圧は１００ボルトよりも高いことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
上記第２の電圧は約２７０ボルトであることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
シャフトを回転させるように駆動する原動機と、
上記シャフトに関連する少なくとも一対の永久磁石と、
上記一対の永久磁石の第１の磁石に関連するとともに、需要家用ＤＣバスに第１の相対的に低い電圧を供給するように該需要家用ＤＣバスに関連する第１のステータ巻線と、
上記一対の永久磁石の第２の磁石に関連するとともに、エンジン付属品用ＤＣバスに接続された第２のステータ巻線のセットと、
を備え、
上記エンジン付属品用ＤＣバスは、上記原動機に関連する複数の付属品用のモータコントローラおよびモータに電力を供給するとともに、上記第２のステータ巻線から第２の相対的に高い電圧を供給され、上記付属品モータは、少なくとも燃料ポンプモータおよびオイルポンプモータを含み、
上記原動機はガスタービンエンジンであって、上記需要家用ＤＣバスは航空機の構成要素に関連しており、
上記第１、第２のステータ巻線の両方が、最終的に、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して互いに接続されており、この双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、上記第１のステータ巻線からの電力が上記エンジン付属品用ＤＣバスへ導かれることを可能にするとともに、必要に応じて選択的に、上記第２のステータ巻線からの電力が上記需要家用ＤＣバスに送られることを可能にし、
上記第１の電圧は約２８ボルトであり、上記第２のの電圧は約２７０ボルトであることを特徴とする、発電機およびこれに関連する電力供給システム。
【請求項１】
シャフトを回転させるように駆動する原動機と、
上記シャフトに関連する少なくとも一対の永久磁石と、
上記一対の永久磁石の第１の磁石に関連するとともに、需要家用ＤＣバスに第１の相対的に低い電圧を供給するように該需要家用ＤＣバスに関連する第１のステータ巻線と、
上記一対の永久磁石の第２の磁石に関連するとともに、エンジン付属品用ＤＣバスに接続された第２のステータ巻線のセットと、
を備え、
上記エンジン付属品用ＤＣバスは、上記原動機に関連する付属品用のモータコントローラおよびモータに電力を供給するとともに、上記第２のステータ巻線から第２の相対的に高い電圧を供給されることを特徴とする、発電機およびこれに関連する電力供給システム。
【請求項２】
上記原動機がガスタービンエンジンであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記需要家用ＤＣバスは、航空機の構成要素に関連していることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
上記第１、第２のステータ巻線の両方が、最終的に、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して互いに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
上記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータはまた、上記第１のステータ巻線からの電力が上記エンジン付属品用ＤＣバスへ導かれることを可能にするとともに、必要に応じて選択的に、上記第２のステータ巻線からの電力が上記需要家用ＤＣバスに送られることを可能にすることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
上記エンジン付属品用ＤＣバスは、複数のモータコントローラおよび複数のモータに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
上記複数のモータは、少なくとも燃料ポンプモータおよびオイルポンプモータを含むことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
上記第１の電圧は約２８ボルトであり、上記第２の電圧は１００ボルトよりも高いことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
上記第２の電圧は約２７０ボルトであることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
シャフトを回転させるように駆動する原動機と、
上記シャフトに関連する少なくとも一対の永久磁石と、
上記一対の永久磁石の第１の磁石に関連するとともに、需要家用ＤＣバスに第１の相対的に低い電圧を供給するように該需要家用ＤＣバスに関連する第１のステータ巻線と、
上記一対の永久磁石の第２の磁石に関連するとともに、エンジン付属品用ＤＣバスに接続された第２のステータ巻線のセットと、
を備え、
上記エンジン付属品用ＤＣバスは、上記原動機に関連する複数の付属品用のモータコントローラおよびモータに電力を供給するとともに、上記第２のステータ巻線から第２の相対的に高い電圧を供給され、上記付属品モータは、少なくとも燃料ポンプモータおよびオイルポンプモータを含み、
上記原動機はガスタービンエンジンであって、上記需要家用ＤＣバスは航空機の構成要素に関連しており、
上記第１、第２のステータ巻線の両方が、最終的に、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して互いに接続されており、この双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、上記第１のステータ巻線からの電力が上記エンジン付属品用ＤＣバスへ導かれることを可能にするとともに、必要に応じて選択的に、上記第２のステータ巻線からの電力が上記需要家用ＤＣバスに送られることを可能にし、
上記第１の電圧は約２８ボルトであり、上記第２のの電圧は約２７０ボルトであることを特徴とする、発電機およびこれに関連する電力供給システム。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−１４２１０５（Ｐ２０１０−１４２１０５Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６４４８６（Ｐ２００９−２６４４８６）
【出願日】平成２１年１１月２０日（２００９．１１．２０）
【出願人】（５００１０７７６２）ハミルトン・サンドストランド・コーポレイション (165)
【氏名又は名称原語表記】ＨＡＭＩＬＴＯＮ ＳＵＮＤＳＴＲＡＮＤ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】Ｏｎｅ Ｈａｍｉｌｔｏｎ Ｒｏａｄ， Ｗｉｎｄｓｏｒ Ｌｏｃｋｓ， ＣＴ ０６０９６−１０１０， Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２０日（２００９．１１．２０）
【出願人】（５００１０７７６２）ハミルトン・サンドストランド・コーポレイション (165)
【氏名又は名称原語表記】ＨＡＭＩＬＴＯＮ ＳＵＮＤＳＴＲＡＮＤ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】Ｏｎｅ Ｈａｍｉｌｔｏｎ Ｒｏａｄ， Ｗｉｎｄｓｏｒ Ｌｏｃｋｓ， ＣＴ ０６０９６−１０１０， Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
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