JP2012002223A

JP2012002223A - 補助動力源の始動機、および補助動力源の始動方法

Info

Publication number: JP2012002223A
Application number: JP2011129005A
Authority: JP
Inventors: Richard A Poisson; エー．ポワソンリチャード
Original assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Current assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Priority date: 2010-06-15
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2012-01-05
Also published as: US20110304157A1; US8779609B2

Abstract

【課題】クラッチが係合する際のトルクショックを緩和し、始動機シャフトの損傷、破損を低減する補助動力源の始動機を提供する。
【解決手段】補助動力源の始動機が、補助動力源に動作可能に連結することが可能な直流モータを含む。クラッチが直流モータと電気的に並列に配置されるとともに、クラッチの締結時にモータを補助動力源に動作可能に連結させるように構成され、モータおよびクラッチは共通の入力線によって電力供給される。時間遅延スイッチング素子が、直流モータへの電流の供給を遅らせるように配置、構成されており、それにより、モータの回転を開始させる前にクラッチを完全に締結させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、航空機の補助動力源（ＡＰＵ）に関する。さらに具体的には、本発明は補助動力源の始動モータに関する。

補助動力源は、主に航空機において、エンジンを始動させるための動力を提供するように利用される。航空機エンジンは、自立運転のための十分な空気圧縮を提供するように高回転速度まで加速される必要のある、大型の重いロータを有する。補助動力源は、航空機を２段階に始動させることによりこの問題を解決する。補助動力源は、バッテリ、アキュムレータ、あるいは地上電源車などの外部電源によって電力が供給される直流電動機である、補助動力源始動機によって始動される。ひとたび補助動力源が最高速度まで加速されると、発電機もしくは油圧ポンプを回転させることにより、あるいは、始動モータの空気タービンに圧縮空気を供給することにより、航空機の主エンジンを始動させる十分な動力を供給することができる。

ＡＰＵの始動の際、ＤＣモータと、ＡＰＵの運転を開始させるようにＡＰＵを連結させるクラッチと、に電力が供給される。一般に、電力は同一の送電線からＤＣモータおよびクラッチへと供給され、ＤＣモータが作動すると、クラッチが同時に作動する。その結果、クラッチがシャフトと完全に噛み合う前にＤＣモータが加速され、クラッチがシャフトと噛み合うときに始動機シャフトに高トルクショックを生じさせる。トルクショックはシャフトの損傷および／または破損を引き起こすおそれがある。クラッチが係合する際のトルクショックを緩和し、始動機シャフトの損傷および／または破損を低減するＡＰＵ始動機構成が当業者に高く評価されるであろう。

本発明の一態様では、補助動力源の始動機が、補助動力源に動作可能に連結することが可能な直流モータを含む。クラッチが直流モータと電気的に並列に配置されるとともに、クラッチの締結時にモータを補助動力源に動作可能に連結させるように構成され、モータおよびクラッチは共通の入力線によって電力供給される。時間遅延スイッチング素子が、モータへの電流の供給を遅らせるように配置、構成されており、それにより、モータの回転を開始させる前にクラッチを完全に締結させる。

本発明の別の態様では、補助動力源の始動方法が、始動機のクラッチに電流の流れを供給することを含む。電流の流れを介してクラッチが完全に締結され、それにより直流モータを補助動力源に動作可能に連結させる。クラッチと共通の入力線を共有するように配置された始動機の直流モータに、時間遅延された電流の流れを供給する。時間遅延された電流の流れを介して直流モータが加速されて、直流モータから補助動力源に回転エネルギーが伝達される。

これらおよびその他の利点および特徴が図面とともに以下の記載からより明らかとなるであろう。

本発明と見なされる対象は、明細書の末尾にある請求項に特定して指摘されるとともに明確にクレームされる。本発明の上記のおよびその他の特徴、利点は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から明らかである。

補助動力源の始動機の一実施例の概略図。補助動力源の始動機の一実施例の電気回路図。補助動力源の始動機の別の実施例の電気回路図。補助動力源の始動機の別の実施例の電気回路図。

図１は、補助動力源（ＡＰＵ）１２の始動機１０の概略図を示す。始動機１０は、例えば直流（ＤＣ）モータ１４などの電動機と、電動機から延在するモータシャフト１８と、を含む。始動機シャフト２０がＡＰＵ１２から延在するとともに、クラッチ２２を介してモータシャフト１８に連結可能である。クラッチ２２が接続すると、回転エネルギーがＤＣモータ１４から、モータシャフト１８、始動機シャフト２０を通して、ＡＰＵ１２へと伝達される。

次に図２を参照すると、ＤＣモータ１４およびクラッチ２２が電気的に並列関係に配置されており、電源２６から共通の入力線２４によって電力供給される。ＡＰＵコントローラ２８は、入力線２４を通る電流の流れを一つもしくは複数の接触器３０への信号を介して制御する。ＤＣモータ１４が入力線２４によって電力供給されると、ＤＣモータ１４は所望の回転速度まで加速する。同様に、クラッチ２２が入力線２４によって電力供給されると、クラッチ２２が始動機シャフト２０をモータシャフト１８に動作可能に連結して、ＤＣモータ１４からＡＰＵ１２への回転エネルギーの伝達を可能にする。

ＤＣモータ１４とクラッチ２２との間にＤＣモータ１４と直列に配置されているのが、リレー３２などの時間遅延スイッチング素子である。電流が入力線２４を通してリレー３２へと通流すると、リレー３２を駆動する時間遅延制御電子回路が作動して、電流がＤＣモータ１４に流れる前に時間遅延を開始する。リレー３２の時間遅延効果により、ＤＣモータ１４の加速の開始前にクラッチ２２を完全に締結させて、クラッチ２２が締結する際のトルクショックを軽減する。

次に図３を参照すると、別の実施例が、時間遅延スイッチング素子として作用する金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）３４を含む。ＭＯＳＦＥＴ３４はＤＣモータ１４と直列に配置される。電流が入力線２４を通してＭＯＳＦＥＴ３４へと通流すると、ＭＯＳＦＥＴ３４を駆動する時間遅延制御回路が作動して、電流がＤＣモータ１４へと通流する前に時間遅延を開始する。ＭＯＳＦＥＴ３４の時間遅延効果により、ＤＣモータ１４の加速の開始前にクラッチ２２を完全に締結させる。

図４を参照すると、始動機１０の一部の実施例が、スイッチング素子がサイリスタ３６であるものを含む。リレー３２およびＭＯＳＦＥＴ３４に関して上述したように、電流が入力線２４を介してサイリスタ３６に供給されると、サイリスタ３６を駆動する時間遅延制御回路を介して時間遅延が開始される。ひとたびサイリスタ３６が起動すると、サイリスタ３６に亘る電圧が反転するまでＤＣモータ１４に電流を導通、供給し続ける。換言すれば、サイリスタ３６が閉位置にラッチされる。さらに、サイリスタ３６は、広範囲な温度で動作可能であり、−５０°Ｃもしくはそれ以下の温度で動作可能である。利用される時間遅延素子にかかわらず、時間遅延の所望の範囲は約０．２５０秒〜２．０秒であり、約０．５００秒のターゲット遅延により、ＤＣモータ１４への電力供給の前にクラッチ２２を完全に締結させて、始動機シャフト２０および／または始動機１０のその他の要素、またはＡＰＵ１２の損傷を防ぐ。

限られた数の実施例のみに関して本発明を詳述したが、本発明はこうした開示の実施例に限定されないことが容易に理解できるであろう。むしろ本発明は、本明細書中に記載された任意の変形例、変更、置換、もしくは同等の配置だけでなく、本発明の真意およびその範囲に応じた任意の変形例、変更、置換、もしくは同等の配置を含むように変更しうる。さらに、本発明の種々の実施例について記載したが、当然のことながら、本発明の態様は記載の実施例の一部だけを含んでもよい。したがって、本発明は上述の記載に限定されるものではなく、付記の特許請求の範囲によってのみ限定される。

１２…補助動力源
１４…直流モータ
２０…始動機シャフト
２２…クラッチ
２４…入力線
２６…電源
２８…ＡＰＵコントローラ
３０…接触器
３２…リレー

Claims

補助動力源に動作可能に連結することが可能な直流モータと、
前記直流モータと電気的に並列に配置されるとともに、締結時に前記直流モータを前記補助動力源に動作可能に連結させるように構成されたクラッチであって、前記直流モータと共通の入力線によって電力供給される、クラッチと、
前記直流モータへの電流の通電を遅らせるように配置、構成され、それにより、前記直流モータの回転を開始させる前に前記クラッチを完全に締結させる時間遅延スイッチング素子と、
を備えた補助動力源の始動機。
前記時間遅延スイッチング素子が、閉位置にラッチ可能であることを特徴とする請求項１に記載の補助動力源の始動機。
前記時間遅延スイッチング素子が、約０．２５秒〜２．０秒の時間遅延を提供するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の補助動力源の始動機。
前記時間遅延が、約０．５秒であることを特徴とする請求項３に記載の補助動力源の始動機。
前記クラッチが、前記直流モータを前記補助動力源のシャフトと動作可能に連結させることを特徴とする請求項１に記載の補助動力源の始動機。
前記時間遅延スイッチング素子が、リレー、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ、およびサイリスタのうちの一つであることを特徴とする請求項１に記載の補助動力源の始動機。
始動機のクラッチに電流の流れを供給し、
前記電流の流れを介して前記クラッチを完全に締結させ、それにより直流モータを補助動力源に動作可能に連結させ、
前記クラッチと共通の入力線を共有するように配置された前記始動機の前記直流モータに、時間遅延された電流の流れを供給し、
前記時間遅延された電流の流れを介して前記直流モータを加速させ、
前記直流モータから前記補助動力源に回転エネルギーを伝達することを備えた、補助動力源の始動方法。
前記直流モータに、前記時間遅延された電流の流れを、時間遅延スイッチング素子を介して供給することをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の補助動力源の始動方法。
前記時間遅延スイッチング素子を閉位置にラッチすることをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の補助動力源の始動方法。
前記直流モータへの前記電流の流れを、約０．２５〜２．０秒遅延させることをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の補助動力源の始動方法。
前記直流モータへの前記電流の流れを、約０．５秒遅延させることをさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の補助動力源の始動方法。
前記クラッチの締結を介して前記直流モータを前記補助動力源のシャフトに動作可能に連結させることをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の補助動力源の始動方法。
前記時間遅延スイッチング素子が、リレー、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ、およびサイリスタのうちの一つであることを特徴とする請求項７に記載の補助動力源の始動方法。