JP2008519580A - 電気機械装置 - Google Patents
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Abstract
電気機械(21)は、別の装置(20)のシャフト(22)の自由端(22A)に取り付けられるように構成かつ配置されたロータ(36)を備え、この自由端(22A)は、シャフト(22)の周りに同軸上に取り付けられ、かつ、対向する放射状のロータ(36)側部(36A,36B)の中間にある少なくとも1つのベアリング(26)に近接する。
Description
本発明の技術分野は、一般的に電気機械装置に関し、詳細には、電気モータ/発電機の内部の構成に関する。
通常、航空機のガスタービンエンジンは、様々な機械駆動の補機(アクセサリ)を備えており、これらの補機は、アクセサリギアボックス(AGB)と呼ばれるケーシングに接続される。これらの補機は、他の構成における一般に普及している回転装置に比較して、非常に早い速度で回転する。また、これらの補機は、動作中、強い熱応力と機械的応力を受ける。始動発電機は、このような補機の1つである。
航空機エンジンの全ての局面の複雑さおよび重さを低減する継続的な必要性があり、この点に関して、電気機械装置も同じである。
空間と重さを削減するために、電気機械のロータは、別の装置、例えばAGBから突出するシャフトの自由端で支持される。しかしながら、本発明は、幅広い範囲の用途で用いることができ、ガスタービンエンジンでの使用に必ずしも限定されないことに、留意されたい。
本発明の第1の態様は、電気機械に関し、この電気機械は、ステータと、このステータに対して同軸上に取り付けられたロータと、を備え、このロータは、別の装置から突出しているシャフトの自由端に同軸上に置かれるように構成かつ配置されるとともに、シャフトの自由端は、他方の装置のベアリングに近接しており、ロータは、シャフトに対して軸方向に空間を備えるように、対向する放射状の両側部を有し、他方の装置のベアリングがその間に位置する。
シャフトに対して空間を有する本発明の支持システムは、シャフトの自由端に近接して同軸上に取り付けられ、対向する放射状のロータ両側部の中間に置かれる少なくとも1つのベアリングを備える。
本発明の他の態様は、シャフトの自由端で電気機械のロータを支持する方法に関し、ロータは、シャフトに対して軸方向に空間を備えるように、対向する放射状の両側部を有する。本発明の方法は、シャフトの自由端に近接し、外側部分がベースに接続されている少なくとも1つのベアリングを設けるステップと、ロータをベアリングに取り付けるステップと、を備えるとともに、ロータは、ベアリングの位置が対向する放射状のロータ両側部の中間になるように、配置される。
本発明の他の特徴および利点は、次の詳細な記述を参照することによって、よりよく理解されるであろう。
図1は、好ましくは亜音速飛行に使用される型のガスタービンエンジン10の一実施例を示す。ガスタービンエンジン10は、一般的に、一連に流れるように、外気を推進するファン12と、空気を圧縮する多段圧縮機14と、圧縮された空気に燃料を混ぜ、点火して、高温燃焼ガスの環状流を生成する燃焼器16と、燃焼ガスからエネルギーを取り出すタービン部18と、を備える。従って、図1は、電気機械を使用することができる環境の一実施例である。このような構成においては、電気機械は、アクセサリギアボックス(AGB)に接続されたスタータ/発電機ユニット、発電機ユニット、またはスタータユニット等でもよく、アクセサリギアボックスは、別の回転部品に機械的に接続されたタワーシャフト19などの装置によって、それ自体が駆動される。図1は、スタータ/発電機21が取り付けられたAGB20を示す。前述のように、このような電気機械装置は、他の構成および環境においても使用することができる。
図2は、電気機械21の内部、およびAGB20の主シャフト22と電気機械21との関係を概略的に示す。シャフト22自体は、少なくとも2つの対向するベアリング26,28によって支持されており、そのベアリングの少なくとも1つは、自由端22Aを提供するようにシャフトの端部の片方から所定の距離に配置される。必要に応じて、追加のベアリング(図示せず)を、シャフト22に沿って配置することができる。シャフト22は、例えば、一組の装置(ギア)30,32等の適切な機械的接続装置を用いて、AGB20の他の機械部品に機械的に接続されている。
電気機械21は、ステータ34と、このステータ34に対して同軸上に取り付けられているロータ36と、を備える。これらの部品は、AGB20の主ケーシング40の凹部に部分的に挿入された外側保護ケーシング38内に設けられる。図示の実施例においては、ステータ34は、ロータ36を囲む。この点において、一部の設計では、ステータ34をロータ36の内部に設けることも可能であることに留意されたい。
名称から理解されるように、ステータ(固定子)34は、回転していない。ステータ34は、ベースに直接接続されるか、または、外側保護ケーシング38等の他の構成要素を介して接続されている。図示の実施例におけるベースは、AGB20の主ケーシング40である。ロータ36は、例えば一組のスプライン42等の適切な機械的接続装置を用いて、シャフト22の自由端22Aに固着される。ロータ36は、最小限の振動で非常に高速で回転できるように、シャフト22に対して同軸上に取り付けられる。
図示の構成においては、シャフト22の自由端22Aに近接しているベアリング26は、軸方向に離れて、対向するロータ36の放射状の両側部36A,36Bの中間に配置されるように設計される。凹部44は、ベアリング26と、AGBケーシング40から突出している中空の円筒状延長部46と、を収容するようにロータ36内部に設けられる。ベアリング26は、アクセサリギアボックスのケーシング40に取り付けられている外側部分26Aを備える。
本明細書に記述した支持システムおよび構成を用いると、従来の装置よりも少ない部品で電気機械21を非常に高速で回転させることができる。
また、重さや空間の削減に加えて、ベアリングの総数を減らすことによって、磨耗するベアリングが少なくなり、信頼性が向上する。これは、ガスタービンエンジンに見られるような悪条件においては、特に重要である。
従って、ベアリング26がロータ36の対向する放射状の側部36A,36Bの中間に位置するように、シャフト22の自由端22Aに近接して少なくとも1つのベアリング26を設け、かつロータ36をシャフト22の自由端22Aに取り付けることは、電機機械21にロータ36を取り付ける極めて有効な方法である。
以上の記述は、例示のみを意図しており、当業者は、開示の発明の範囲を逸脱することなく変更が可能であることは理解されるであろう。例えば、シャフト22の自由端22Aの近くに、2つまたはそれ以上のベアリング26を並べて置くことができるので、本発明は、単一のベアリング26の使用に限定されない。ガスタービンエンジンの構成における使用にも限定されない。ロータ36は、ステータ34の内側に配置してもよく、外側に配置してもよい。本開示を見直すことで、他の修正も、当業者には明らかであり、そのような修正も、本発明の請求の範囲内にあるものとされる。
Claims (6)
- ステータと、
このステータに対して同軸上に取り付けられたロータと、
を備える電気機械であって、前記ロータは、別の装置から突出しているシャフトの自由端に同軸上に置かれるように構成かつ配置されており、前記シャフトの前記自由端は、前記別の装置のベアリングに近接し、前記ロータは、シャフトに対して軸方向に空間を備えるように対向する放射状の両側部を有し、前記別の装置の前記ベアリングがその間に位置することを特徴とする電気機械。 - 前記電気機械は、ガスタービンエンジンの電気補機であることを特徴とする請求項1に記載の電気機械。
- 前記電気機械は、スタータ/発電機ユニットであることを特徴とする請求項2に記載の電気機械。
- 前記別の装置は、アクセサリギアボックス(AGB)であることを特徴とする請求項2に記載の電気機械。
- ステータおよびロータを備えるとともに、前記ロータは、シャフトの自由端に取り付けられるように構成および配置され、かつ前記シャフトに対して軸方向に空間を備えるように、対向する放射状両側部を有する、電気機械の支持システムであって、
前記シャフトの前記自由端に近接して同軸上に取り付けられ、かつ前記ロータの前記対向する放射状の両側部の中間に置かれる、少なくとも1つのベアリングを備えることを特徴とする電気機械の支持システム。 - ロータが、シャフトに対して軸方向に空間を備えるように、対向する放射状の両側部を有するとともに、シャフトの自由端で電気機械のロータを支持する方法であって、
ベアリングの外側部分をベースに接続させように、少なくとも1つのベアリングを前記シャフトの前記自由端に近接して設けるステップと、
前記ベアリングが前記対向する放射状のロータ両側部の中間に位置するように、前記ベアリングに前記ロータを取り付けるステップと、
を含むことを特徴とする電気機械のロータの支持方法。
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