JP2015196466A - 航空機用車輪駆動システム - Google Patents

Abstract

【課題】共通のモータを用いて車輪を回転させタキシングとプリローテーションとを適切に両立させることのできる航空機用車輪駆動システムを提供する。【解決手段】車輪１２に接続されており、通電する巻線の長さを異ならせて電圧Ｖｔａ，Ｖｐｒを供給するための２つの電圧供給ラインＬ１，Ｌ２を有するモータ２と、その２つの電圧供給ラインＬ１，Ｌ２に電圧Ｖｔａ，Ｖｐｒを供給するタキシング用インバータ３及びプリローテーション用インバータ４と、これらタキシング用インバータ３及びプリローテーション用インバータ４を制御するための制御部８とを備え、制御部８はタキシング用インバータ３及びプリローテーション用インバータ４の制御を行うことで２つの電圧供給ラインＬ１，Ｌ２のうちいずれか一方を選択して電圧Ｖｔａ又はＶｐｒを供給するように構成した。【選択図】図１

Description

本発明は、航空機の車輪を回転させるための航空機用車輪駆動システムに関するものである。

従来、航空機は飛行場内での移動（タキシング）のために、飛行用のエンジンによる動力を利用しており、一般にこれらによる得られる移動速度は安全にタキシングを行うための移動速度よりも大きいことから、ブレーキにより制動を掛けながらタキシングを行っていた。そのため、タキシングによる燃料消費やブレーキの摩耗が問題視されており、これらの抑制を目的として、下記特許文献１のような提案がなされている。このものは、航空機の車輪を回転させるためのモータを備えており、航空機のエンジンを利用することなくモータによって車輪を回転させて航空機のタキシングを可能としており、タキシング時のエネルギ消費を抑えるとともに、ブレーキの摩耗を抑制できるようになっている。

また、一般に航空機の車輪は、タッチダウン直前には回転停止した状態であるものの、タッチダウン直後には滑走路との摩擦により急激に回転し、その後ブレーキによって車輪に制動を掛けることでエアブレーキ等の他の制動手段と相俟って航空機全体を減速させることができるようになっている。しかしながら、タッチダウンの際に車輪と滑走路との間で激しい摩擦が生じて車輪の表面が大きく摩耗することから、こうした摩耗を低減することを目的として、下記特許文献２のような提案もなされている。このものは、着陸に先駆けて車輪を回転（プリローテーション）させるためのモータを備えており、タッチダウンの直前に滑走路との相対速度に合わせて車輪を回転させることで、タッチダウン時の衝撃を緩和するとともに車輪の摩耗を抑制できるようになっている。

特表２０１３−５１４２２９号公報 特開２００７−１１２４０８号公報

上述した航空機のタキシング速度はおよそ３５ｋｍ／ｈ程度と比較的低速であるものの、航空機という重量物を移動させるために大きなトルクが必要となることから、タキシングのために車輪を回転させるモータは低速高トルクといった出力特性を持つことが必要となる。

他方、航空機が着陸する際のタッチダウン速度はおよそ３５０ｋｍ／ｈ以上と高速であるものの、プリローテーションでは車輪のみを回転させるだけで足りるため、プリローテーションのためのモータは高速低トルクといった出力特性を持つことが必要となる。

そのため、タキシングとプリローテーションとは共にモータを利用した技術であるにも関わらず、必要な出力特性が異なることから共通のモータを用いて両立させることは困難となっている。

具体的には、タキシング用のモータを利用してプリローテーションを行わせようとした場合、タキシング時の約１０倍の高速回転が必要であることから、タキシング時の約１０倍の電圧が必要となる。そこで、タキシング時のモータ必要電圧に合わせて車輪駆動システムの適正化を図った場合には、プリローテーション時にはインバータ等の電圧供給手段が備える電子デバイスの耐電圧が許容値を超えることになる。これとは逆に、プリローテーション時のモータ必要電圧に合わせて駆動システムの適正化を図った場合には、タキシングに対して電圧供給手段が備える電子デバイスは過剰な特性を備えるものとなり、製造コストが著しく高いものになるおそれがある。

本発明は、このような課題を有効に解決することを目的としており、具体的には、共通のモータを用いて車輪を回転させることでタキシングとプリローテーションとを適切に両立させるとともに、簡単な構成として製造コストの抑制を図ることのできる航空機用車輪駆動システムを提供することを目的としている。

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明の航空機用車輪駆動システムは、車輪に接続されており、通電する巻線の長さを異ならせて電圧を供給するための２つの電圧供給ラインを有するモータと、前記２つの電圧供給ラインに電圧を供給する電圧供給手段と、当該電圧供給手段を制御するための制御部とを備え、前記制御部は前記電圧供給手段の制御を行うことで前記２つの電圧供給ラインのうちいずれか一方を選択して電圧を供給するように構成したことを特徴とする。

このように構成すると、制御部によって電圧供給手段から電圧を供給させることでモータを回転させ、このモータにより車輪を回転させることができるとともに、電圧供給手段による電圧の供給先を２つの電圧供給ラインのいずれかに変更することで、通電される巻線の長さを変更することができる。こうすることで、巻線長を大きくして駆動させる場合には低速高トルクの出力特性が得られるとともに、巻線長を小さくして駆動させる場合には高速低トルクの出力特性が得られる。そのため、共通のモータを利用しながら低速高トルクで航空機のタキシングを行い、高速低トルクで着陸前の車輪のプリローテーションを行うことができ、簡単な構成で製造コストの増大を抑えるとともに、タキシングとプリローテーションとを両立させることが可能になる。

さらに、同一の巻線を利用しながら通電する巻線の長さを切り替えることで、モータの小型軽量化を可能とするためには、前記モータが備える巻線は内部に分割点が設けられ、前記巻線の一端及び他端に接続される第１の電圧供給ラインと、前記一端及び前記分割点に接続される第２の電圧供給ラインとによって、前記２つの電圧供給ラインが構成されるようにすることが好適である。

モータの出力特性を高精度に変化させ、精度の高い制御を容易に行うことを可能とするためには、前記巻線は複数の巻線要素を直列に接続することで構成されており、隣接する巻線要素同士の接続部の何れかに前記分割点が設定されるように構成することが好適である。

回路全体を単純化しながら、故障の発生を抑制した信頼性の高いシステムを構築するためには、前記電圧供給手段として、前記第１の電圧供給ラインに電圧を供給するための第１の電圧供給手段と、前記第２の電圧供給ラインに電圧を供給するための第２の電圧供給手段とを備えており、前記第１の電圧供給手段と前記巻線との間で構成される電気回路の開閉を行うための回路開閉手段を前記第１の電圧供給ラインに設けるように構成することが好適である。

万が一電圧供給手段や回路開閉手段、モータ内部の回路等に故障が生じた場合でも電源ラインに影響が生ずることを回避し、他の機器に故障や動作不具合を生じさせることがないようにして、安全性を一層高めるためには、前記モータが複数の相を具備するとともに各相毎に前記巻線を備えており、各巻線の一端が中性点において互いに接続され、当該中性点を介してさらに電源ラインに接続されており、前記中性点と各巻線の一端との間に電気的な断接を可能とする中性点断接手段をさらに設けるように構成することが好適である。

以上説明した本発明によれば、共通のモータを用いながらタキシングとプリローテーションとを適切に両立させることができるとともに、簡単な構造として製造コストの低減を図ることのできる航空機用車輪駆動システムを提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る航空機用車輪駆動システムのブロック図。 同航空機用車輪駆動システムの回路構成図。 図２に示す回路構成図のうちタキシングを行う際に機能する部分を示す説明図。 図２に示す回路構成図のうちプリローテーションを行う際に機能する部分を示す説明図。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

この実施形態の航空機用車輪駆動システムＲＳは、図１に示すような構成となっている。すなわち、この航空機車輪駆動システムＲＳは、航空機の下方に設けられた支持手段１１によって支持される車輪１２を回転駆動させるためのものであり、車輪１２と直接又は間接的に接続されるモータ２を備え、モータ２の回転によって車輪１２を回転させることができるようになっている。なお、この図では車輪１２を２つだけ記載しているが、さらに多数の車輪１２を設け、モータ２の動力を分配して回転させるようにしても良い。また、図中では、１つの支持手段１１に設けられた車輪１２，１２を想定し、これらの車輪１２，１２を回転させる航空機用車輪駆動システムＲＳとして構成した例を記載しているが、航空機にはこのような支持手段１１が複数設けられることが一般的であることから、各支持手段１１に設けられる車輪１２について、それぞれこの航空機用車輪駆動システムＲＳを構成することが好ましい。その際、後述する制御部８を共通のものとして構成すれば、異なる支持手段１１に設けられた車輪１２であっても一括して制御を行い、容易に同期回転を行わせることができ、なお好ましい。

このモータ２としては永久磁石型同期モータを用いており、回転子（図示せず）が永久磁石を備えるとともに、固定子（図示せず）は励磁のための巻線２１（図２参照）を備え、巻線２１に対して交流電圧を印加して通電することで回転子を回転させることができるようになっている。なお、必要なトルクや回転数が得られる限り、永久磁石型同期モータに限らず、適宜他のタイプのモータを利用して構成することも可能である。

モータ２は巻線２１に通電を行うための２つの電圧供給ラインＬ１，Ｌ２を備えており、第１の電圧供給ラインＬ１を介して第１の電圧供給手段であるタキシング用インバータ３より電圧（タキシング用電圧Ｖｔａ）を供給することができるとともに、第２の電圧供給ラインＬ２を介して第２の電圧供給手段であるプリローテーション用インバータ４より電圧（プリローテーション用電圧Ｖｐｒ）を供給することができるようになっている。タキシング用インバータ３及びプリローテーション用インバータ４は、直流電源として構成された電源７より電源供給を受けるとともに、制御部８による制御指令に応じてモータ２を回転させるために必要な電圧Ｖｔａ，Ｖｐｒを生成し、出力するように構成されている。

さらには、タキシング用インバータ３とモータ２との間で構成される電気回路の途中には、回路開閉手段５が設けられており、この回路開閉手段５は制御部８からの指令に基づいて上記電気回路の開閉を行うことができるように構成されている。

また、モータ２は後述するように、巻線２１同士の間に中性点Ｐｎ（図２参照）を備え、この中性点Ｐｎが電源７の備える電源ラインの一つである基準電圧ラインＶｇに接続されている。そして、各巻線２１と中性点Ｐｎとの間には中性点断接手段としてのブレーカ６がさらに設けられており、このブレーカ６は制御部８からの指令に基づいて上記電気回路の開閉を行うことができるように構成されている。

制御部８は、ＣＰＵ，メモリ及びインターフェースを備えた通常のマイクロプロセッサ等により構成されるもので、メモリには予め処理に必要なプログラムが格納してあり、ＣＰＵは逐次必要なプログラムを取り出して実行し、周辺ハードリソースと協働して、上述した各機能を実現する。制御部８の内部には切替選択部８１が構成されており、この切替選択部８１によってインバータ３，４のいずれかを選択することで、いずれか一方のインバータ３又は４を動作させ、モータ２に対してタキシング用電圧Ｖｔａ又はプリローテーション用電圧Ｖｐｒを供給するようになっている。

以下、上述した構成について図２を用いて更に詳細に説明を行う。

まず、モータ２は、ステータ側に３つの巻線２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗを備えており、各巻線２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗには、位相の異なる３つの交流電圧を与えることで、固定子（図示せず）の内部に回転磁界を生じさせることが可能となっている。巻線２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗは全て同一仕様の巻線２１となっており、この巻線２１は同一の巻線長さを有する４つの巻線要素２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを接続部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を介して直列に接続することで構成されている。ここで、巻線長さとは鉄心等を巻回す巻線の長さを表しており、同一の鉄心を用いる限り巻数とほぼ同じ意味を持つものである。巻線２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗは、それぞれの一端Ｐａ同士が中性点Ｐｎで接続されている。各巻線２１（２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ）の一端Ｐａより中性点Ｐｎに至る導線、及び中性点Ｐｎより延びる導線により一つのライン６１が構成され、このライン６１によって各巻線２１（２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ）の一端Ｐａはそれぞれ電源７が備える電源ラインのうち基準電圧ラインＶｇに接続されている。

また、各巻線２１の他端Ｐｂからは、ライン３３，３４，３５がそれぞれ引き出されており、これらライン３３，３４，３５と各巻線２１の一端Ｐａから引き出されたライン６１とによって、上述した第１の電圧供給ラインＬ１が構成されている。そして、各巻線２１が備える接続部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のうち最も中性点Ｐｎ寄りの接続部Ｐ１からはライン４３，４４，４５がそれぞれ引き出されており、これらライン４３，４４，４５と各巻線２１の一端Ｐａから引き出されたライン６１とによって、上述した第２の電圧供給ラインＬ２が構成されている。すなわち、接続部Ｐ１は巻線２１全体のうちの一部となる巻線要素２１ａのみを分割し、この巻線要素２１ａにのみ通電を可能とする分割点Ｐ１としても機能している。

タキシング用インバータ３は、電源７が備える電源ラインのうち正電圧ラインＶｐと負電圧ラインＶｎに接続されることで電力供給を受けるとともに、内部に備える６つの半導体スイッチング素子３１〜３１の開閉を行うことで、３相のタキシング用電圧Ｖｔａ（図１参照）を生成することができるようになっている。なお、正電圧ラインＶｐと負電圧ラインＶｎとの間には平滑用コンデンサ３２が設けられ、電圧の安定化を図るようにしている。タキシング用インバータ３は上述した３つのライン３３〜３５に接続され、これらを介して巻線２１（２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ）の他端Ｐｂに接続がなされている。また、上述したように、各巻線２１の一端Ｐａはライン６１を介して中性点Ｐｎで互いに接続されるとともに、中性点Ｐｎを経由して基準電圧ラインＶｇと接続されていることから、タキシング用インバータ３は各巻線２１（２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ）の一端Ｐａと他端Ｐｂとの間に、タキシング用電圧Ｖｔａを構成するＵ，Ｖ，Ｗ相に対応した交流電圧を印加することができ、タキシング用電圧Ｖｔａによって巻線２１全体に通電させることが可能となっている。

また、タキシング用インバータ３と巻線２１（２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ）との間で構成される電気回路の開閉を可能とするために、回路開閉手段５を設けている。回路開閉手段５は、上述したライン３３〜３５，６１の途中にそれぞれ設けられたブレーカ５１〜５４により構成されており、これらのブレーカ５１〜５４は制御部８（図１参照）からの指令に応じて電気回路の開閉をそれぞれ行うようになっている。電気回路を閉状態とした場合には、タキシング用インバータ３によって巻線２１に対して電圧供給が可能となり、電気回路を開状態とした場合には、タキシング用インバータ３は巻線２１との電気的接続が遮断されることで、巻線２１の両端に過大な電圧が生じたとしてもタキシング用インバータ３の保護を図ることが可能となっている。さらに、ブレーカ５１〜５４は、設けられた各ライン３３〜３５，６１を流れる電流値を監視し、この電流値が一定値以上になった場合に自動的に開状態となる。そのため、瞬間的に過電流が生じた場合であっても、タキシング用インバータ３を保護することができる。

プリローテーション用インバータ４は、上記タキシング用インバータ３と同一仕様のものとしており、タキシング用インバータ３と同様、電源７が備える電源ラインのうち正電圧ラインＶｐと負電圧ラインＶｎに接続されることで電力供給を受けると共に、内部に備える６つの半導体スイッチング素子４１〜４１の開閉を行うことで、３相のプリローテション用電圧Ｖｐｒ（図１参照）を生成することができるようになっている。なお、正電圧ラインＶｐと負電圧ラインＶｎとの間には、平滑用コンデンサ４２が設けられている。プリローテーション用インバータ４は上述した３つのライン４３〜４５に接続され、これらを介して巻線２１（２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ）の備える接続部Ｐ１に接続がなされている。また、上述したように、各巻線２１の一端Ｐａはライン６１を介して中性点Ｐｎで互いに接続されるとともに、中性点Ｐｎを経由して基準電圧ラインＶｇと接続されていることから、プリローテーション用インバータ４は各巻線２１（２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ）の一端Ｐａと接続部Ｐｂとの間に、すなわち１つの巻線要素２１ａの両端に、プリローテーション用電圧Ｖｐｒを構成するＵ，Ｖ，Ｗ相に対応した交流電圧を印加することができ、プリローテーション用電圧Ｖｐｒによって巻線要素２１ａにのみ通電させることが可能となっている。

各巻線２１（２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ）の一端Ｐａからそれぞれ引き出され、中性点Ｐｎに至る途中には、上述した回路開閉手段５とは別に、中性点断接手段としてのブレーカ６が設けられている。このブレーカ６も、制御部８（図１参照）からの指令に応じてライン６１の切断または接続を行うことができるようになっている。ライン６１を切断状態とされた場合には、各巻線２１（２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ）の一端Ｐａと中性点Ｐｎ及びその先の基準電圧ラインＶｇとの電気的接続は遮断され、ライン６１を接続状態とされた場合には各巻線２１（２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ）の一端Ｐａと中性点Ｐｎ及びその先の基準電圧ラインＶｇとは電気的接続がなされる。

上記のように構成した本実施形態の航空機用車輪駆動システムＲＳを用いて下記のように動作させることができる。

まず、航空機を滑走路上で移動、すなわちタキシングを行う場合には、図２に示した回路のうち図３に示す部分を働かせる。以下、図１を参照しつつ図３を用いて説明を行う。

制御部８はタキシングを行うため、切替選択部８１によってタキシング用インバータ３を選択して、タキシング用インバータ３の制御を行う。具体的には、タキシング用インバータ３の備える各半導体スイッチング素子３１を開閉させることで、電源７から得られる直流電圧を基に３相のタキシング用電圧Ｖｔａを生成する。この際、選択されていないプリローテーション用インバータ４の備える各半導体スイッチング素子４１は全て開状態とされ、プリローテーション用インバータ４からは電圧の供給がなされない。

上記タキシング用インバータ３の制御と併行し、制御部８は回路開閉手段５を構成する各ブレーカ５１〜５４を閉状態にするとともに、ブレーカ６を閉状態にする。

タキシング用インバータ３により生成されたタキシング用電圧Ｖｔａのうち、Ｕ，Ｖ，Ｗ相に対応する交流電圧は、各巻線２１（２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ）の両端Ｐａ，Ｐｂ間に印加される。各巻線２１は巻線要素２１ａ〜２１ｄを直列に接続して構成されていることから、個々の巻線要素２１ａ〜２１ｄに対して約４倍の長さ（巻数）を持つことになる。ここで、巻数Ｋの巻線に電流Ｉを流す場合にモータ２より得られるトルクＴは、Ｔ＝Ｋ・Ｉの関係を持つ。そのため、同じ電流で比較すると、タキシング用インバータ３を用いてモータ２を回転させる場合、プリローテーション用インバータ４を用いてモータ２を駆動させる際の約４倍のトルクを発生させることができる。もちろん通電量を大きくすれば、さらにトルクを増大させることもできる。巻線２１は、同一の巻線要素２１ａ〜２１ｄを４つ接続したものであるため、巻線２１全体と巻線要素２１ａの長さの比を整数比にして適切に管理することができ、電圧の供給先を切り替えることによる出力特性の変化の割合を誤差の少ないものとすることが可能となっている。

このようにタキシング用インバータ３を用いてモータ２を回転させる場合には、モータ２は低速高トルクの出力特性を持ち、モータ２により車輪１２を回転させることで適切にタキシングを行うことができる。

タキシング後に航空機が離陸する場合、制御部８はタキシング用インバータ３からの電圧供給を停止させるとともに、回路開閉手段５を構成する各ブレーカ５１〜５４およびブレーカ６を開状態にして、タキシング用インバータ３と巻線２１との電気的接続を遮断する。そして、航空機はジェットエンジン等による推進力を利用して加速し離陸する。離陸の際の車輪１２の回転速度はタキシング時の約１０倍程度に達するため、各巻線２１の両端にはタキシング時に供給する電圧の約１０倍程度の高い逆起電圧が生ずる。しかしながら、上述したようにタキシング用インバータ３と巻線２１との電気的接続は遮断されているため、タキシング用インバータ３には逆起電圧による影響は生じることなく保護を図ることができる。他方、巻線要素２１ａの両端にも逆起電圧は生ずるが、巻線２１全体の約１／４の長さであることから電圧は小さく、これによるプリローテーション用インバータ４への影響は生じない。

航空機が通常飛行している間は、制御部８によりタキシング用インバータ３及びプリローテーション用インバータ４からの電圧供給は停止される。そのため、モータ２は回転することがなく車輪は停止した状態のままとなる。

航空機が着陸する場合には、タッチダウンに先駆けて、車輪１２を回転させるプリローテーションを行う。その際には、図２に示した回路のうち、図４に示す部分が働くことになる。以下、図１を参照しつつ図４を用いて説明を行う。

制御部８はプリローテーションを行うため、切替選択部８１によってプリローテーション用インバータ４を選択して、プリローテーション用インバータ４の制御を行う。具体的には、プリローテーション用インバータ４の備える各半導体スイッチング素子４１を開閉させることで、電源７から得られる直流電圧を基に、３相のプリローテーション用電圧Ｖｐｒを生成する。この際、選択されていないタキシング用インバータ３の備える各半導体スイッチング素子３１は全て開状態とされ、タキシング用インバータ３からは電圧の供給がなされない。

上記プリローテーション用インバータ４の制御と併行し、制御部８は回路開閉手段５を構成するブレーカ５１〜５３を開状態にするとともに、ブレーカ５４及びブレーカ６を閉状態にする。すなわち、電気回路の一部が開放されることでタキシング用インバータ３は巻線２１との間で電気的接続が遮断された状態となるものの、各巻線２１（２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ）の一端Ｐａと中性点Ｐｎ及びその先の基準電圧ラインＶｇとは接続がなされる。

プリローテーション用インバータ４により生成されたプリローテーション用電圧ＶｐｒのうちＵ，Ｖ，Ｗ相に対応する交流電圧は、巻線２１を構成する巻線要素２１ａの両端に印加される。巻線要素２１ａは、巻線２１全体に対して１／４の長さ（巻数）を持つことになる。そのため、同一の電圧を与えた場合には、タキシング用インバータ３を用いてモータ２を回転させる場合に比し、出力トルクは低下するものの約４倍の回転速度で回転させることができる。そのため、例えば、プリローテーション用インバータ４からの出力電圧Ｖｐｒをタキシング用インバータ３からの出力電圧Ｖｔａの約２．５倍とするだけで、約１０倍の回転速度でモータ２を回転させることができる。

このようにプリローテーション用インバータ４を用いてモータ２を回転させる場合には、モータ２は高速低トルクの出力特性を持つ。プリローテーションを行う場合には、車輪１２は接地していないことから、車輪１２のみを回転させるだけで足りるため、こうした出力特性により十分に目的を果たすことができ、モータ２により車輪１２を回転させることで適切にプリローテーションを行うことができる。

プリローテーションにより車輪１２が高速回転することで、離陸時と同様、各巻線２１の両端には高い逆起電圧が生ずる。しかしながら、上述したようにタキシング用インバータ３と巻線２１との電気的接続は遮断されているため、タキシング用インバータ３には逆起電圧による影響は生じることなく保護を図ることができる。

この際、ブレーカ５１〜５３が何らかの原因によって故障し、タキシング用インバータ３と巻線２１との電気的接続の遮断がなされない場合には、制御部８はブレーカ６を開状態とするようになっており、ブレーカ５１〜５３の故障による影響が他に及ぶことがないよう２重の防止手段として機能している。さらに、ブレーカ６は、モータ２の内部回路が短絡する故障が生じた場合でも、制御部８により開状態として電流を遮断することができるようになっている。

また、タッチダウンによって車輪１２は、滑走路との摩擦で回転され巻線要素２１ａの両端には逆起電圧が生ずる。しかしながら、この逆起電圧はプリローテーション用インバータ４による出力電圧Ｖｐｒ程度に留まるため、プリローテーション用インバータ４を構成する半導体スイッチング素子４１等には影響がなく、損傷のおそれは生じない。他方、巻線２１の両端には高い逆起電圧が生ずるが、上記プリローテーションよって車輪１２が回転する場合と同様であるため、電気的接続が遮断されることによりタキシング用インバータ３には影響は生じない。

航空機が着陸して十分に減速した後には、所定の位置までタキシングを行うが、離陸前と同様に制御を行うことで足りる。

以上のように、本実施形態に記載の航空機用車輪駆動システムＲＳは、車輪１２に接続されており、通電する巻線２１の長さを異ならせて電圧Ｖｔａ，Ｖｐｒを供給するための２つの電圧供給ラインＬ１，Ｌ２を有するモータ２と、その２つの電圧供給ラインＬ１，Ｌ２に電圧Ｖｔａ，Ｖｐｒを供給する電圧供給手段としてのタキシング用インバータ３及びプリローテーション用インバータ４と、タキシング用インバータ３及びプリローテーション用インバータ４を制御するための制御部８とを備え、制御部８はタキシング用インバータ３及びプリローテーション用インバータ４の制御を行うことで２つの電圧供給ラインＬ１，Ｌ２のうちいずれか一方を選択して電圧Ｖｔａ又はＶｐｒを供給するように構成したことを特徴とする。

このように構成していることから、制御部８によってタキシング用インバータ３及びプリローテーション用インバータ４から電圧Ｖｔａ，Ｖｐｒを供給させることでモータ２を回転させ、このモータ２により車輪１２を回転させることができるとともに、タキシング用インバータ３及びプリローテーション用インバータ４による電圧Ｖｔａ，Ｖｐｒの供給先を２つの電圧供給ラインＬ１，Ｌ２のいずれかに変更することで、通電される巻線２１の長さを変更することができる。そのため、巻線長を大きくして駆動させる場合には低速高トルクの出力特性が得られ、巻線長を小さくして駆動させる場合には高速低トルクの出力特性を得ることができるため、共通のモータ２を利用しながら、低速高トルクで航空機のタキシングを行うとともに、高速低トルクで着陸前の車輪１２のプリローテーションを行うことができ、簡単な構成で製造コストの増大を抑えつつタキシングとプリローテーションとを両立させることが可能になる。

また、モータ２が備える巻線２１は内部に分割点Ｐ１が設けられ、巻線２１の一端Ｐａ及び他端Ｐｂに接続される第１の電圧供給ラインＬ１と、一端Ｐａ及び分割点Ｐ１に接続される第２の電圧供給ラインＬ２とによって、２つの電圧供給ラインＬ１，Ｌ２が構成されるようにしていることから、タキシング用インバータ３及びプリローテーション用インバータ４より得られる電圧Ｖｔａ，Ｖｐｒを、第１の電圧供給ラインＬ１を介して巻線２１の両端Ｐａ，Ｐｂ間に印加することができるとともに、第２の電圧供給ラインＬ２を介して巻線２１の一端Ｐａと分割点Ｐ１との間に印加することができるため、同一の巻線２１を利用しながら通電する巻線２１の長さを切り替えることができ、モータ２の小型軽量化を行うことが可能となっている。

さらに、巻線２１は複数の巻線要素２１ａ〜２１ｄを直列に接続することで構成されており、隣接する巻線要素２１ａと２１ｂ、２１ｂと２１ｃ、２１ｃと２１ｄ同士の接続部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の何れかに前記分割点Ｐ１が設定されるように構成していることから、巻線２１全体に対する巻線要素２１ａ〜２１ｄの割合を正確に管理して製造することができ、通電する巻線２１の切替により出力特性を高精度に変化させることができるため、精度の高い制御を容易に行うことが可能となっている。

そして、電圧供給手段として、第１の電圧供給ラインＬ１に電圧Ｖｔａを供給するための第１の電圧供給手段であるタキシング用インバータ３と、第２の電圧供給ラインＬ２に電圧Ｖｐｒを供給するための第２の電圧供給手段であるプリローテーション用インバータ４とを備えており、タキシング用インバータ３と巻線２１との間で構成される電気回路の開閉を行うための回路開閉手段５を第１の電圧供給ラインＬ１に設けるように構成していることから、共通の電圧供給手段を用いて接続先を切り替えるような複雑な回路構成が不要となるため、回路全体を単純化して信頼性の高いシステムを構築することが可能となる。そして、プリローテーション用インバータ４より電圧Ｖｐｒを供給してモータ２を高速回転させる際には、回路開閉手段５によってタキシング用インバータ３と巻線２１との間で構成される電気回路を開状態とすることで、タキシング用インバータ３に過大な逆起電圧が作用することを防止し、機器の損傷を回避することが可能となっている。

また、タキシング用インバータ３とプリローテーション用インバータ４とが同一仕様のインバータであるように構成していることから、製造及び保守のための管理を容易にすることが可能になるとともに、タキシング用インバータ３とプリローテーション用インバータ４より通電する巻線２１の長さを変更することができる構成と相俟って、各インバータ３，４より供給される電圧Ｖｔａ，Ｖｐｒを大きく変えなくてもモータ２の特性を変化させることができるため、広い電圧範囲での制御に対応する高価な機器を使用する必要がなく、製造コストの上昇を抑えることが可能となっている。

加えて、モータ２が複数の相Ｕ，Ｖ，Ｗを具備するとともに各相Ｕ，Ｖ，Ｗ毎に巻線２１を備えており、各巻線２１の一端Ｐａが中性点Ｐｎにおいて互いに接続され、この中性点Ｐｎを介して電源ラインを構成する基準電圧ラインＶｇにさらに接続されており、中性点Ｐｎと各巻線２１の一端Ｐａとの間に電気的な断接を可能とする中性点断接手段としてのブレーカ６をさらに設けていることから、万が一タキシング用インバータ３やプリローテーション用インバータ４、回路開閉手段５、モータ２の内部回路等に故障が生じた場合でも、ブレーカ６により各巻線２１の一端Ｐａと中性点Ｐｎおよびその先の基準電圧ラインＶｇとの間を切断することで電源７に影響が生ずることを回避し、他の機器に故障や動作不具合を生じさせることなく、航空機の安全性を高めることが可能となっている。

なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、巻線２１を同一の長さとされた４つの巻線要素２１ａ〜２１ｄより構成していたが、複数で構成する限り上記と同様の効果を得ることができる。すなわち、巻線２１をｎ個の巻線要素より構成し、１個の巻線要素とｎ−１個の巻線要素に分割することのできる分割点Ｐ１よりラインを引き出すようにして、上記と同様に電圧を印加する部分を切り替えることで、出力トルクを１：ｎの比で変更することができる。すなわち、ｎを４よりもさらに増やす構成とした場合には、上述した低速高トルクの出力特性と、高速低トルクの出力特性の差をより大きくすることができる。

また、巻線２１を分割するための分割点は、必ずしも中性点Ｐｎに最も近いものにする必要はなく、適宜変更して構成することもできる。

モータ２の小型軽量化の要求が小さい場合には、長い巻線と、短い巻線をそれぞれ別に固定子の内部に組み込んでおき、第１の電圧供給ラインＬ１を長いほうの巻線に接続し、第２の電圧供給ラインＬ２を短いほうの巻線に接続するようにしてもよく、この場合においても上記に準じた効果を得ることができる。

さらに、上述の実施形態では、モータ２を３相の交流電圧によって回転する３相モータとして構成した例を示していたが、原理的には単相モータでも３相以外の多相モータであっても同様に構成することができ、上記に準じた効果を得ることができる。

また、上述の実施形態では、タキシング用インバータ３及びプリローテーション用インバータ４をそれぞれ第１の電圧供給ラインＬ１と第２の電圧供給ラインＬ２に接続していたが、タキシング用インバータ３及びプリローテーション用インバータ４を共通のインバータによって構成して、このインバータを、タキシング時には第１の電圧供給ラインＬ１に接続し、プリローテーション時には第２の電圧供給ラインＬ２に接続するように切り替えて用いるように構成することもでき、この場合においても上記と同様の効果を得ることができる。

その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

２…モータ
３…タキシング用インバータ（第１の電圧供給手段）
４…プリローテーション用インバータ（第２の電圧供給手段）
５…回路開閉手段
６…ブレーカ（中性点断接手段）
７…電源
８…制御部
１２…車輪
２１（２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ）…巻線
２１ａ〜２１ｄ…巻線要素
Ｌ１…第１の電圧供給ライン
Ｌ２…第２の電圧供給ライン
Ｐ１…接続部、分割点
Ｐ２，Ｐ３…接続部
Ｐａ…（巻線の）一端
Ｐｂ…（巻線の）他端
Ｐｎ…中性点
ＲＳ…航空機用車輪駆動システム
Ｖｔａ…タキシング用電圧
Ｖｐｒ…プリローテーション用電圧
Ｖｇ…基準電圧ライン

Claims (5)

1. 車輪に接続されており、通電する巻線の長さを異ならせて電圧を供給するための２つの電圧供給ラインを有するモータと、前記２つの電圧供給ラインに電圧を供給する電圧供給手段と、当該電圧供給手段を制御するための制御部とを備え、
   前記制御部は前記電圧供給手段の制御を行うことで前記２つの電圧供給ラインのうちいずれか一方を選択して電圧を供給するように構成したことを特徴とする航空機用車輪駆動システム。
2. 前記モータが備える巻線は内部に分割点が設けられ、前記巻線の一端及び他端に接続される第１の電圧供給ラインと、前記一端及び前記分割点に接続される第２の電圧供給ラインとによって、前記２つの電圧供給ラインが構成されていることを特徴とする請求項１記載の航空機用車輪駆動システム。
3. 前記巻線は複数の巻線要素を直列に接続することで構成されており、隣接する巻線要素同士の接続部の何れかに前記分割点が設定されていることを特徴とする請求項２記載の航空機用車輪駆動システム。
4. 前記電圧供給手段として、前記第１の電圧供給ラインに電圧を供給するための第１の電圧供給手段と、前記第２の電圧供給ラインに電圧を供給するための第２の電圧供給手段とを備えており、前記第１の電圧供給手段と前記巻線との間で構成される電気回路の開閉を行うための回路開閉手段を前記第１の電圧供給ラインに設けたことを特徴とする請求項２又は３記載の航空機用車輪駆動システム。
5. 前記モータが複数の相を具備するとともに各相毎に前記巻線を備えており、各巻線の一端が中性点において互いに接続され、当該中性点を介してさらに電源ラインに接続されており、前記中性点と各巻線の一端との間に電気的な断接を可能とする中性点断接手段をさらに設けたことを特徴とする請求項４記載の航空機用車輪駆動システム。

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