JP2014080175A - 船舶用電気推進装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電気推進装置10は、ディーゼルエンジン33と、これの回転速度を第1設定速度から第2設定速度までの間で制御する機関制御盤35と、発電機37と、電動機39と、電動機39の回転速度を第1減速ギヤR1又は第2減速ギヤR2のいずれかに切換可能な減速機41と、減速機41の出力軸に連結された固定ピッチプロペラ31とを備える。減速機41には、その減速比を切り換えるクラッチ機構44が設けられている。減速機が第1減速ギヤR1の状態でエンジン33の回転速度を第1設定速度から第2設定速度まで変速し、その後、減速機を第2減速ギヤR2に切り換えた後に、エンジン33の回転速度を第1設定速度から第2設定速度まで変速させる。
【選択図】図1
Description
まず、本発明の第1実施形態について説明する。本発明の第1実施形態に係る電気推進装置10(本発明の船舶用電気推進装置の一例)は、船舶の推進機構である固定ピッチプロペラ31(本発明の固定ピッチプロペラの一例、以下「プロペラ31」と略称する。)を電駆動力によって回転させて船舶の推進力を発生させるものである。この電気推進装置10は、図1に示されるように、船舶が備えるディーゼルエンジン33(本発明の内燃機関の一例、以下「エンジン33」と略称する。)の回転速度を制御する機関制御盤35(本発明の回転速度制御手段、切換制御手段の一例)と、発電機37(本発明の発電機の一例)と、電動機39(本発明の電動機の一例)と、減速機41(本発明の減速機の一例)とを備えている。なお、本発明は様々なタイプの船舶に適用可能であり、例えば、コンテナ船やタンカーなどの貨物船、フェリーや客船などの旅客船、タグボートや海洋調査船などのような海上又は海中作業を行う特殊船、漁業に用いられる漁船、潜水船などの船舶に幅広く適用可能である。
Breaker:低圧気中遮断器)53A,53Bが設けられている。また、それぞれの電動機39の入力側には、MCCB(Molded Case Circuit Breaker)55A,55Bと、始動器盤56A,56Bとが直列に設けられている。また、電力母線63には、MCCB(Molded Case Circuit Breaker)55Cを介して100kW程度の小容量のインバータ57が接続されている。このインバータ57は、発電機37で発電された40Hzから60Hzの交流電力を50Hz又は60Hzの一定の周波数の交流電力に変換して、船内で使用される照明機器や各種電動モータ、パーソナルコンピュータ、オーディオなどの船内負荷機器67に供給するものであり、船内負荷機器67を駆動させるための電源としての役割を担う。なお、インバータ57の出力側の電路には、小型のエンジン60と小型の発電機61からなる非常用発電装置で発電された交流電力が供給されるようになっている。
次に、図4を参照して、本発明の第2実施形態に係る電気推進装置20、及びこの電気推進装置20が適用された電気推進システム21について説明する。ここで、図4(A)は電気推進システム21の概略構成を模式的に示す構成図であり、(B)は電気推進システム21におけるエンジン出力とエンジン回転数とプロペラ回転数との関係を示すグラフ図である。なお、図4(A)では、機関制御盤35の図示が省略されている。
なお、上述の第2実施形態では、減速機41を2つの減速比に切換可能な構成とし、電動機46を2つの極数に切換可能な構成としたが、例えば、上述の第2実施形態の変形例として、極数切換を行わずに減速機だけで4つの減速比に切換可能な構成としてもよい。具体的には、図5(A)に示されるように、電気推進システム21において、減速機41に代えて、4つの減速ギヤR1〜R4を有する減速機42が用いられ、電動機46に代えて、極数Pが8極に固定された電動機48が用いられた構成とする。ここで、図5(A)は電気推進システム21の変形例の概略構成を模式的に示す構成図であり、(B)は電気推進システム21におけるエンジン出力とエンジン回転数とプロペラ回転数との関係を示すグラフ図である。
次に、図6乃至図8を参照して、本発明の第3実施形態に係る電気推進装置80、及びこの電気推進装置80が適用された電気推進システム81について説明する。ここで、図6(A)は電気推進システム81の概略構成を模式的に示す構成図であり、(B)は電気推進システム81におけるエンジン出力とエンジン回転数とプロペラ回転数との関係を示すグラフ図である。また、図7は、電気推進装置80に適用されるクラッチ機構84の構成を模式的に示す模式図である。また、図8は、電気推進システム81において行われるプロペラ回転制御の手順の一例を示すフローチャートである。なお、図6(A)では、機関制御盤35の図示が省略されている。
11,21,81:電気推進システム
31:固定ピッチプロペラ
33:ディーゼルエンジン
35:機関制御盤
37:発電機
39,46,48:電動機
41,42,83:減速機
44,84:クラッチ機構
47:極数切換部
56:始動器盤
Claims (8)
- 船舶の固定ピッチプロペラを電気駆動力によって回転させる船舶用電気推進装置であって、
船舶が備える内燃機関の回転速度を予め定められた第1設定速度から第2設定速度の範囲内で制御する回転速度制御手段と、
上記内燃機関の回転駆動力を得て上記第1設定速度から上記第2設定速度までの速度範囲に応じた周波数帯域の交流電力を発電する発電機と、
上記発電機が発電した交流電力によって回転駆動する電動機と、
出力軸に上記固定ピッチプロペラが連結され、上記電動機の回転速度を少なくとも2つの変速比に基づいて変速する減速機と、を具備する船舶用電気推進装置。 - 上記第1設定速度及び上記第2設定速度は、上記発電機で発電される交流電力の周波数が、上記発電機から上記電動機までの電力供給経路に設けられる電気機器で使用可能な電源周波数の許容範囲内となるように設定されている請求項1に記載の船舶用電気推進装置。
- 上記電動機の極数を予め定められた2以上の設定極数に切り換える極数切換手段を更に備える請求項1又は2に記載の船舶用電気推進装置。
- 上記減速機の変速比を予め定められた第1減速比、又は該第1減速比よりも小さい第2減速比のいずれかに切り換える減速比切換手段を更に備え、
上記極数切換手段は、予め定められた第1設定極数、又は該第1設定極数よりも極数が少ない第2設定極数のいずれかに切り換えるものであり、
上記回転速度制御手段は、上記減速比切換手段によって上記減速機が第1減速比に切り換えられ、上記極数切換手段によって上記電動機が上記第1設定極数に切り換えられた第1状態、上記減速比切換手段によって上記減速機が第2減速比に切り換えられ、上記極数切換手段によって上記電動機が上記第1設定極数に切り換えられた第2状態、上記減速比切換手段によって上記減速機が第1減速比に切り換えられ、上記極数切換手段によって上記電動機が上記第2設定極数に切り換えられた第3状態、及び上記減速比切換手段によって上記減速機が第2減速比に切り換えられ、上記極数切換手段によって上記電動機が上記第2設定極数に切り換えられた第4状態それぞれにおいて、上記内燃機関の回転速度を上記第1設定速度から上記第2設定速度の範囲内で制御するものである請求項3に記載の船舶用電気推進装置。 - 入力された船速信号が示す船速に応じて、上記第1状態乃至上記第4状態となるように上記極数切換手段及び上記減速比切換手段それぞれの切換を制御する切換制御手段を更に備える請求項4に記載の船舶用電気推進装置。
- 上記減速機の変速比を予め定められた第1減速比、該第1減速比よりも小さい第2減速比、該第2減速比よりも小さい第3減速比、又は該第3減速比よりも小さい第4減速比のいずれかに切り換える減速比切換手段を更に備え、
上記回転速度制御手段は、上記減速比切換手段によって上記減速機が第1減速比に切り換えられた第1状態、上記減速比切換手段によって上記減速機が第2減速比に切り換えられた第2状態、上記減速比切換手段によって上記減速機が第3減速比に切り換えられた第3状態、及び上記減速比切換手段によって上記減速機が第4減速比に切り換えられた第4状態それぞれにおいて、上記内燃機関の回転速度を上記第1設定速度から上記第2設定速度の範囲内で制御するものである請求項1又は2に記載の船舶用電気推進装置。 - 上記減速機は、上記電動機の回転速度を予め定められた第1減速比で減速して上記出力軸に伝達する第1伝達部、及び上記電動機の回転速度を上記第1減速比よりも小さい第2減速比で減速して上記出力軸に伝達する第2伝達部を有し、
上記第1伝達部及び上記第2伝達部それぞれに連結され、上記減速機の変速比を上記第1減速比又は上記第2減速比のいずれかに切り換えるクラッチ機構からなる減速比切換手段と、
上記固定ピッチプロペラが所定回転速度未満の場合に、上記回転速度制御手段によって上記内燃機関の回転速度が上記第1設定速度となるように制御された状態で、上記第1伝達部に連結された上記クラッチ機構における動力伝達力を調整して上記クラッチ機構を滑らせた状態で動力を伝達させることにより上記固定ピッチプロペラの回転速度を制御するプロペラ回転制御手段と、を更に備える請求項1又は2に記載の船舶用電気推進装置。 - 上記回転速度制御手段は、上記固定ピッチプロペラが所定回転速度以上の場合に、上記減速比切換手段によって上記減速機が第1減速比に切り換えられた第1状態、及び上記減速比切換手段によって上記減速機が第2減速比に切り換えられた第2状態それぞれにおいて、上記内燃機関の回転速度を上記第1設定速度から上記第2設定速度の範囲内で制御するものである請求項7に記載の船舶用電気推進装置。
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