JP2018079743A - 船舶用推進装置およびそれを備えた船舶 - Google Patents

Abstract

【課題】低速でも安定した推進力が得られる船舶推進装置および船舶を提供する。【解決手段】電動推進機４は、ステータ部４７を有する筒状のダクト４１と、プロペラ部４２とを有する。プロペラ部４２は、リム５１と、その内方に形成された羽根５２とを含む。リム５１は、ステータ部４７と対向する位置に配置され、ステータ部４７とともに電動モータ５０を構成するロータ部５３を有する。ダクト４１には、リム５１との間に周囲の水が導入されるギャップを形成し、そのギャップに周囲から導入される水によってリム５１との間を水潤滑する流体軸受２０が設けられている。電動モータ５０を制御するコントローラは、出力指令が所定値以下の回転速度制御領域では電動モータ５０を回転速度制御により駆動し、出力指令が所定値を超えるトルク制御領域では電動モータ５０をトルク制御により駆動する。【選択図】図１

Description

この発明は、電動モータを駆動源として推進力を発生する船舶推進装置、およびそれを備えた船舶に関する。

特許文献１は、電動推進機を開示している。この電動推進機は、ステータとして機能する筒状のダクトと、ダクトに対して相対回転可能なロータとして機能するリムとを含む。リムは、複数の羽根を内方に有している。ステータおよびロータが電動モータを構成する。この電動モータを駆動することにより、リムが回転し、リムに設けられた羽根が推進力を発生する。

ダクトの内周面には環状に凹部が形成されており、この凹部に流体軸受が配置されている。リムは、流体軸受に回転可能に支持されている。

特開２０１６−１１７４５７号公報

流体軸受とリムとの間にはギャップが形成されている。このギャップに周囲の水が入り込むことによって、流体軸受とリムとの間が水潤滑される。
しかし、リムの回転が低速であるときには、流体軸受とリムとの間のギャップ内の水の流れが不十分であるため、十分な水潤滑が不可能であり、流体軸受とリムとが摩擦接触する。それにより、リムを十分に回転させることができず、所望の推進力を発生させることが難しい。

この発明の一実施形態は、このような課題を解決した船舶推進装置およびそれを備えた船舶を提供する。

この発明の一実施形態は、ステータ部を有する筒状のダクトと、前記ステータ部と対向する位置に配置され前記ステータ部とともに電動モータを構成するロータ部を有するリムと、前記リムの径方向内方に形成された羽根とを含む、プロペラ部と、前記ダクトに設けられ、前記リムとの間に周囲の水が導入されるギャップを形成し、前記ギャップに周囲から導入される水によって前記リムとの間を水潤滑する流体軸受と、出力指令が所定値以下の回転速度制御領域では前記電動モータを回転速度制御により駆動し、出力指令が前記所定値を超えるトルク制御領域では前記電動モータをトルク制御により駆動する、モータ制御ユニットと、を含む、船舶推進装置を提供する。

この構成によれば、ステータ部に電流を供給して電動モータを駆動することにより、ロータ部とともにリムが回転する。それにより、リムの径方向内方に形成された羽根が周囲の水を掻くので、推進力が発生する。ダクトに設けられた流体軸受はリムとの間にギャップを形成する。このギャップに周囲から導入される水によって、リムと流体軸受との間が水潤滑される。それにより、安価な構成で、リムを回転可能に支持することができる。

リムの回転速度、すなわち、プロペラ部の回転速度が低いときは、流体軸受とリムとの間のギャップ内の水流が十分ではないから、リムが流体軸受に摩擦接触するおそれがある。それに起因して、電動モータの回転速度が所望の速度にならないおそれがある。
そこで、出力指令が所定値以下の回転速度制御領域では、電動モータを回転速度制御により駆動する。それにより、流体軸受における水潤滑が不十分でも、所望の速度でプロペラ部を回転させることができ、低速時でも安定した推進力を得ることができる。その一方で、出力指令が所定値を超えるトルク制御領域では、流体軸受における十分な水潤滑が確保できるので、電動モータがトルク制御される。それにより、出力指令に対応するトルクを電動モータが発生するので、出力指令に対応する推進力を得ることができる。

この発明の一実施形態では、前記モータ制御ユニットが、前記トルク制御領域において、前記電動モータの回転速度が所定の最低回転速度以上となるように前記電動モータの回転速度を維持する回転速度維持制御を実行する。
この構成によれば、トルク制御領域において、電動モータの回転速度が最低回転速度以上に維持される。それにより、流体軸受における水潤滑が阻害されない状態を保持しながら、電動モータから所要のトルクを発生させ、それに応じた推進力をプロペラ部から発生させることができる。

この発明の一実施形態では、前記最低回転速度を設定するために使用者によって操作される最低回転速度設定ユニットを含み、前記モータ制御ユニットが、前記トルク制御領域において、前記最低回転速度設定ユニットによって設定される最低回転速度に基づいて前記回転速度維持制御を実行する。
この構成によれば、使用者が最低回転速度を設定できるので、使用者の好みや使い方に応じて、とくに低速領域における推進力の発生を調整することができる。

この発明の一実施形態は、船体と、前記船体に装備された、前述のような特徴を有する船舶推進装置と、を含む、船舶を提供する。
この構成により、出力指令が低いときでもプロペラ部の安定した回転が得られ、かつ所定値を超える出力指令に対しては、指令に追従して推進力を発生させることができるので、操船しやすい船舶を提供できる。

図１は、この発明の一実施形態に係る船舶の構成例を説明するための図解的な平面図である。 図２は、前記船舶の一部の断面を表した側面図である。 図３は、電動推進機の構成例を説明するための斜視図である。 図４は、前記電動推進機の縦断面図である。 図５は、前記電動推進機に備えられたダクトの断面図である。 図６は、船体に対する電動推進機の取付構造例を示す斜視図である。 図７は、前記船舶の電気的構成を説明するためのブロック図である。 図８Ａおよび図８Ｂは、電動モータの制御特性例を説明するための特性図である。 図９は、電動モータの制御ための処理例を説明するためのフローチャートである。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る船舶の構成例を説明するための図解的な平面図であり、図２はその側面図であり、部分的に断面を示す。船舶１は、船体２と、船体２に装備された電動推進機４とを含む。船体２内に区画された船室２ａ内にコックピット５が配置されている。コックピット５には、ステアリングホイール５ａ、シフトレバー５ｂ、ジョイスティック５ｃなどが配置されている。コックピット５には、操船者シート３５が配置されている。また、船室２ａ内には、乗員のためのシート３６が配置されている。

図３は、電動推進機の構成例を説明するための斜視図であり、図４はその縦断面図である。電動推進機４は、筒状のダクト４１と、プロペラ部４２と、ステアリングシャフト４３と、ケーシング部４４と、モータ制御部４５と、転舵機構４６とを備えている。ダクト４１は、ステータ部４７を含んでいる。ダクト４１およびプロペラ部４２は、推進力発生ユニット４０を構成している。推進力発生ユニット４０は、転舵機構４６によってステアリングシャフト４３まわりに転舵される。プロペラ部４２は、リム５１と、羽根５２とを含んでいる。リム５１は、ロータ部５３を有している。ステータ部４７と、ロータ部５３とは、互いに対向しており、これらは電動モータ５０（スイッチドリラクタンスモータ）を構成している。すなわち、ステータ部４７に通電することによって、ロータ部５３が回転軸線Ａまわりに回転する。なお、電動モータ５０として、スイッチドリラクタンスモータ（ＳＲモータ）以外に、永久磁石モータやステッピングモータを用いてもよい。

ダクト４１は、回転軸線Ａを含む切断面が翼断面形状を有し、回転軸線Ａを回転の軸とする回転体である。切断面は、前縁が丸く後縁が尖った形状を有している。ダクト４１の内径（内周面の半径）は、羽根５２の前方の領域において後方に向かうほど減少しており、羽根５２から後縁までの領域ではほぼ一様である。ダクト４１の外径（外周面の半径）は、羽根５２の前方の領域ではほぼ一様であり、羽根５２から後縁までの領域では後方に向かうほど減少している。

図５に拡大した断面図を示すように、ダクト４１の内周面には、径方向外方に向けて凹んだ周状の凹部４８が形成されている。この凹部４８内にリム５１が収容されている。具体的には、リム５１は、ダクト４１の凹部４８に沿って設けられた流体軸受２０を介してダクト４１に回転可能に支持されている。
ダクト４１の凹部の外周には、ステータ部４７が配置されている。ステータ部４７は、巻線を含む。ステータ部４７は、巻線に電力が供給されることにより、磁界を発生する。巻線は、ダクト４１の凹部４８に沿って周状に複数配置されている。複数の巻線には回転に同期させて電力がそれぞれ供給される。これにより、プロペラ部４２のロータ部５３にステータ部４７の磁力が作用して、プロペラ部４２が回転される。

流体軸受２０は、ステータ部４７の前方に配置された前軸受部２１と、ステータ部４７の後方に配置された後軸受部２２とを含む。前軸受部２１および後軸受部２２は、それぞれ断面がＬ字状で環状に形成された樹脂部品である。前軸受部２１と後軸受部２２との間にステータ部４７が配置されており、前軸受部２１および後軸受部２２の各表面とステータ部４７の内周面とが面一に連なっている。前軸受部２１、後軸受部２２およびステータ部４７は、凹部４８の内面に沿って、リム５１を取り囲むＵ字形を形成するように配置されている。これにより、リム５１と、流体軸受２０およびステータ部４７との間に、ギャップ２３が形成されている。前軸受部２１および後軸受部２２のギャップ２３に臨む表面には、必要に応じて、周囲の水を導入するための溝が形成されていてもよい。ギャップ２３には周囲の水が入り込み、リム５１が回転することによって、ギャップ２３内を通る水流が形成される。それにより、リム５１と流体軸受２０との間が水潤滑され、リム５１が円滑に回転できる状態でダクト４１に支持される。

プロペラ部４２の羽根５２は、リング状のリム５１の内方に設けられており、その径方向外側縁がリム５１の内周面に固定されている。すなわち、羽根５２は、リム５１の内周面からリム５１の径方向内方に向けて突出している。羽根５２は、たとえば、円周方向に沿って等間隔（９０度おき）に４枚設けられている。羽根５２は、翼形状を有している。
ロータ部５３は、リム５１の外方に設けられている。ロータ部５３は、ダクト４１のステータ部４７と対向する位置に配置されている。具体的には、ロータ部５３と、ステータ部４７とは、半径方向に所定の間隔を隔てて対向している。つまり、ステータ部４７およびロータ部５３とにより構成される電動モータ５０は、ラジアルギャップ型のモータである。ロータ部５３は、透磁率が大きい部分と透磁率が小さい部分とが周状に交互に配置されている。つまり、ロータ部５３には、ステータ部４７から発生する磁力によりリラクタンストルクが発生する。これにより、ロータ部５３（リム５１）が回転する。

図４に最も良く表れているように、ステアリングシャフト４３は、ダクト４１を転舵可能に支持している。具体的には、ステアリングシャフト４３は、円すいころ軸受５５を介して転舵機構４６に回動可能に支持されている。ステアリングシャフト４３は、円筒ころ軸受５５を介して、ダクト４１に一体的に設けられたケーシング部４４を支持している。ケーシング部４４にモータ制御部４５が収容されている。ステアリングシャフト４３は、中空形状に形成されている。ステアリングシャフト４３の中空形状の内部には、ステータ部４７に電力を供給する配線、モータ制御部４５と船体２に搭載されたバッテリ（図示せず）とを接続する配線、船内ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）９１（図７参照）とモータ制御部４５とを接続する配線、モータ制御部４５と転舵機構４６とを接続する配線などが収容されている。

この実施形態では、ケーシング部４４は、ダクト４１とともに転舵可能にダクト４１に固定されている。具体的には、ケーシング部４４は、ダクト４１と一体的に設けられている。ケーシング部４４は、この実施形態では、プロペラ部４２の回転軸線Ａ方向に沿って流線型形状に形成されている。より具体的には、ケーシング部４４は、回転軸線Ａに沿ってＸ方向に相対的に流れる水に対して抵抗が小さくなるように流線型形状に形成されている。さらに具体的には、ダクト４１およびケーシング部４４が、翼形状の断面を有している。そのため、ダクト４１の前縁から後縁に向かうＸ２方向の水流が発生しているときのダクト４１およびケーシング部４４は、翼効果によって推進力を発生するように構成されている。一方、Ｘ１方向への逆向きの水流が発生しているときのダクト４１およびケーシング部４４は、この水流の影響により推進力を発生し難いように構成されている。これに起因して、プロペラ部４２を正転させてＸ１方向の推進力（前進推進力）を発生させるときと、プロペラ部４２を逆転させてＸ２方向の推進力（後進推進力）を発生させるときとで、回転数が等しくても、推進力が異なる。すなわち、Ｘ１方向の推進力（前進推進力）の方が大きい。

転舵機構４６は、ダクト４１の上方に配置され、ダクト４１を転舵させるように構成されている。転舵機構４６は、電動モータ６０と、減速機６１と、転舵角センサ６２とを含む。転舵機構４６の電動モータ６０は、コントローラ９０（図７参照）からの指令に基づいて駆動される。電動モータ６０は、船体２に搭載されたバッテリ（図示せず）からドライバを介して電力が供給されて回転駆動される。電動モータ６０は、減速機６１を介してステアリングシャフト４３を転舵軸線Ｂまわりに回動させる。舵角センサ６２は、ステアリングシャフト４３の回動角を転舵角として検知する。検知された転舵角に基づいて電動モータ６０がフィードバック制御される。

図６は、船体２に対する電動推進機４の取付構造例を示す斜視図である。電動推進機４は、ブラケット５７を介して船体２に取り付けられている。ブラケット５７は、電動推進機４を支持するとともに、船体２の後方に取り付けられている。ブラケット５７は、船体取付部７１と、推進機取付部７２とを含んでいる。船体取付部７１は、平板状に形成されている。船体取付部７１は、船体２の後方のトランサムに取り付けられている。推進機取付部７２は、船体取付部７１に所定の角度を有して、船体取付部７１と一体的に設けられている。推進機取付部７２は、略水平方向に沿った平板状に形成されている。推進機取付部７２には、電動推進機４が取り付けられている。具体的には、転舵機構４６の上面が、ブラケット５７の推進機取付部７２に固定されている。

推進機取付部７２の左右両端部の近傍には、電動推進機４のステアリングシャフト４３を挿通させるための取付孔６７（図４参照）が形成されている。この取付孔６７にステアリングシャフト４３の部分を挿通させた状態で、ボルト６８（図４参照）により、転舵機構４６が推進機取付部７２の下面に固定されている。
船体取付部７１には、左右縁部付近に、複数の孔部７１１の列がそれぞれ設けられており、それらよりも下方には、上下に延びる一対の長孔部７１２がそれぞれ設けられている。孔部７１１および長孔部７１２にボルト７３が挿通それぞれ挿通され、それらのボルト７３が船体２のトランサム板２ｅに結合されている。これにより、ブラケット５７が船体２に固定されている。ステアリングシャフト４３には、配線類３９が通されている。配線類３９は、船体２に導入され、船体２内に配置されたバッテリ（図示せず）およびコントローラ９０（図７参照）などに接続されている。

図７は、船舶の電気的構成を説明するためのブロック図である。船舶１は、コントローラ９０を備えている。コントローラ９０には、ステアリングホイール５ａ、シフトレバー５ｂ、およびジョイスティック５ｃからの入力信号が入力される。より具体的には、ステアリングホイール５ａに関連して、その操作角を検出する操作角センサ７５ａが設けられている。また、シフトレバー５ｂに関連して、その操作位置（操作量）を検出する位置センサで構成されたアクセル開度センサ７５ｂが設けられている。さらに、ジョイスティック５ｃに関連して、その操作位置を検出する位置センサで構成されたジョイスティック位置センサ７５ｃが設けられている。これらのセンサ７５ａ，７５ｂ，７５ｃの検出信号が、コントローラ９０に入力されている。

コントローラ９０は、船内ＬＡＮ９１に接続されている。電動推進機４の転舵機構４６は、前述のとおり、駆動源としての電動モータ６０（以下「転舵モータ６０」という。）を含む。プロペラ部４２を回転駆動する電動モータ５０（以下「推進モータ５０」という。）、および転舵モータ６０は、モータ制御部４５から供給される駆動電流によって作動する。電動推進機４のそれぞれのモータ制御部４５は、船内ＬＡＮ９１に接続されている。コントローラ９０は、船内ＬＡＮ９１を介してモータ制御部４５と通信し、モータ制御部４５に対して、駆動指令値を与える。

モータ制御部４５は、転舵モータ６０を駆動するための転舵モータ制御部８５と、推進モータ５０を駆動するための推進モータ制御部８６とを含む。
転舵モータ制御部８５は、出力演算部８５ａと、電流変換部８５ｂとを含む。出力演算部８５ａには、目標転舵角値、実転舵角値、およびモータ回転角が入力される。目標転舵角値は、コントローラ９０から船内ＬＡＮ９１を介して与えられる。実転舵角値は、転舵機構３０に備えられる転舵角センサ６２によって検出される。モータ回転角は、転舵モータ６０に付設された回転角センサ６３によって検出される。回転角センサ６３は、転舵モータ６０のロータの回転角を検出する。出力演算部８５ａは、目標転舵角値と実転舵角値との偏差、および回転角センサ６３が検出するモータ回転角に基づいて、出力トルク値を発生し、その出力トルク値を電流変換部８５ｂに供給する。電流変換部８５ｂは、出力トルク値に対応する駆動電流を転舵モータ６０に供給する。それによって、転舵モータ６０が駆動される。これにより、実転舵角値が目標転舵角値に近づくように転舵モータ６０がフィードバック制御される。

推進モータ制御部８６は、モータ制御ユニットの一例であり、出力演算部８６ａと、電流変換部８６ｂとを含む。出力演算部８６ａには、目標トルク値が入力され、かつモータ回転角が入力される。目標トルク値は、コントローラ９０から船内ＬＡＮ９１を介して与えられる。モータ回転角は、推進モータ５０に付設された回転角センサ５４によって検出される。回転角センサ５４は、推進モータ５０のロータ部５３の回転角を検出する。回転角センサ５４を設ける代わりに、モータ制御部４５の内部演算によって推進モータ５０の回転角を求めてもよい。出力演算部８６ａは、目標トルク値およびモータ回転角に基づいて、出力トルク値を発生し、その出力トルク値を電流変換部８６ｂに供給する。電流変換部８６ｂは、出力トルク値に対応する駆動電流を推進モータ５０に供給し、それによって、推進モータ５０が駆動される。これにより、目標トルク値を達成するように推進モータ５０が制御され、それにより、要求に応じた推進力が得られる。目標トルク値は正または負の値をとる。目標トルク値が正の値なら、推進モータ５０は正転方向に駆動される。目標トルク値が負の値なら、推進モータ５０は逆転方向に駆動される。すなわち、推進モータ制御部８６は、推進モータ５０を正転方向および逆転方向に駆動する。

モータ制御部４５は、出力演算部８５ａ，８６ａが演算する出力トルク値および実転舵角値を、船内ＬＡＮ９１を介して、コントローラ９０に送信する。
コントローラ９０には、シフトレバー５ｂの操作位置を表すシフトレバー位置情報（アクセル開度センサ７５ｂの出力）が入力される。シフトレバー５ｂは、前進、停止または後進（シフト位置）を選択し、かつアクセル開度（アクセル操作量）を設定するために操作者によって操作される操作子である。シフトレバー５ｂの操作量は、アクセル開度センサ７５ｂによって検出される。したがって、コントローラ９０は、アクセル開度センサ７５ｂの出力信号をシフトレバー位置情報およびアクセル開度情報として扱う。また、コントローラ９０には、ステアリングホイール５ａの操作角情報（操作角センサ７５ａの出力）が入力される。また、コントローラ９０には、ジョイスティック５ｃの操作位置情報（ジョイスティック位置センサ７５ｃの出力）が入力される。ジョイスティック５ｃもまた、アクセル（アクセル操作部。アクセルレバー）の一例である。すなわち、ジョイスティックの操作位置は、ジョイスティック位置センサ７５ｃによって検出される。コントローラ９０は、ジョイスティック位置センサ７５ｃの出力信号を、操舵指令信号およびアクセル指令信号（アクセル開度）などとして取り扱う。

コントローラ９０には、さらに、船内ＬＡＮ９１から各種の情報が入力される。具体的には、電動推進機４に関連する情報として、出力トルク値、実転舵角値等が入力される。
コントローラ９０は、前述のとおり、電動推進機４に関連して、目標転舵角値、目標トルク値、目標格納角値を出力する。
この実施形態では、アクセル開度（出力指令）が所定値以下のときには推進モータ５０を回転速度制御により駆動し、アクセル開度が前記所定値を超えるときには推進モータ５０をトルク制御により駆動するように、コントローラ９０がプログラムされている。コントローラ９０は、ＣＰＵ（中央演算ユニット）９３と、ＣＰＵ９３が実行するプログラムが格納されたメモリ９４とを含む。そして、ＣＰＵ９３がそのプログラムを実行することによって、コントローラ９０は、複数の機能処理部としての機能を実現する。そのうちの一つの機能は、アクセル開度に応じた推進モータ５０の制御方式の切換えである。

図８Ａおよび図８Ｂは、コントローラ９０による推進モータ５０の制御特性を説明するための図である。図８Ａは、アクセル開度（出力指令）に対する基準目標トルク値の特性例を示す。図８Ｂは、基準目標トルク値に対して補正を加えて得られる目標トルク値の特性例を示す。
まず、図８Ａを参照する。アクセル開度が正の領域は、シフトレバー５ｂまたはジョイスティック５ｃが前方に倒されて、前進方向の推進力の発生が要求される領域である。この領域では、アクセル開度が零の付近に設定された不感帯を超えると、上限値まで単調に増加するように正の値の目標トルク値が設定される。この場合、推進モータ５０は、正転方向に回転される。

一方、アクセル開度が負の領域は、シフトレバー５ｂまたはジョイスティック５ｃが後方に倒されて、後進方向の推進力の発生が要求される領域である。この領域では、アクセル開度が零の付近に設定された不感帯を超えて減少すると、下限値まで単調に減少するように負の値の目標トルク値が設定される。この場合、推進モータ５０は、逆転方向に回転される。

この実施形態では、図８Ｂに示すように、基準目標トルク値に対して補正を加え、目標トルク値が求められる。基準目標トルク値Ｔｑ＊の絶対値が出力トルク下限値Ｔｑmin（＞０）以下の領域に、回転速度制御領域が設定されている。図８Ａの基準目標トルク値特性から、回転速度制御領域は、アクセル開度の絶対値が比較的小さい領域、すなわち、出力指令値が小さい領域に相当する。この回転速度制御領域では、コントローラ９０は、推進モータ５０に対して回転速度制御を実行する。また、コントローラ９０は、回転速度制御領域よりも絶対値が大きな基準目標トルク値の領域では、推進モータ５０に対して、トルク制御を実行する。すなわち、回転速度制御領域の外の領域（絶対値の大きい領域）に、トルク制御領域が設定されている。

トルク制御領域での目標トルク値の特性は、原則として、基準目標トルク値特性（図８Ａ参照）に従う。ただし、推進モータ５０の回転速度が予め定める下限値を下回る場合には、基準目標トルク値に対して修正を加えるために回転速度復帰制御を行う。したがって、トルク制御領域は、回転速度復帰制御に入り得る領域である。
回転速度制御領域では、基準目標トルク値特性に対して補正が加えられ、必要な回転速度が確保されるように、基準目標トルク値よりも絶対値が大きな目標トルク値が設定される。

図９は、推進モータ５０を制御するためのコントローラ９０が繰り返し実行する処理例を説明するためのフローチャートである。コントローラ９０は、アクセル開度が不感帯内かどうかを判断し、不感帯内であれば（ステップＳ１：ＹＥＳ）、トルク出力の停止（ステップＳ１２）、すなわち、推進モータ５０の停止をモータ制御部４５に対して指令する。アクセル開度が不感帯外の値であれば（ステップＳ１：ＮＯ）、コントローラ９０は、基準目標トルク値特性（図８Ａ参照）に従って、アクセル開度に対応する基準目標トルク値Ｔｑ＊を求める（ステップＳ２）。この基準目標トルク値Ｔｑ＊が出力トルク下限値Ｔｑmin以下であれば（ステップＳ３：ＹＥＳ）、コントローラ９０は、現在の状態が回転速度制御領域にあると判定する（ステップＳ４）。そして、コントローラ９０は、現在の推進モータ５０の回転速度、すなわち、プロペラ部４２の回転速度ｎ（以下「プロペラ回転速度ｎ」という。）と、最低目標回転速度Ｎ３との差（Ｎ３−ｎ）に基づいて、トルク調整量を求める（ステップＳ５）。現在のプロペラ回転速度ｎは、モータ制御部４５から船内ＬＡＮ９１を介して取得できる。こうして求められたトルク調整量に基づいて基準目標トルク値が調整されて目標トルク値が求められ、その目標トルク値がモータ制御部４５に与えられる（ステップＳ６）。こうして、回転速度制御（ステップＳ５，Ｓ６）が実行される。

この基準目標トルク値Ｔｑ＊が出力トルク下限値Ｔｑminを超えているときは（ステップＳ３：ＮＯ）、コントローラ９０は、さらに、現在のプロペラ回転速度ｎが最低回転速度下限値Ｎ１（≧Ｎ３）未満かどうかを判断する（ステップＳ７）。この判断が肯定であれば、コントローラ９０は、現在の状態がトルク制御領域にあるものの、プロペラ回転速度ｎが低いため、回転速度復帰制御（回転速度維持制御）を行うべきであると判定する（ステップＳ８）。そこで、コントローラ９０は、回転速度を増加させるために、ステップＳ５，Ｓ６の処理を実行して、回転速度復帰制御を行う。

現在のプロペラ回転速度ｎが最低回転速度下限値Ｎ１以上であるときは（ステップＳ７：ＮＯ）、コントローラ９０は、さらに、回転速度復帰制御実行中で、かつプロペラ回転速度ｎが最低回転速度上限値Ｎ２（≧Ｎ１）未満かどうかを判断する（ステップＳ９）。この判断が肯定のときは、引き続き、回転速度復帰制御（ステップＳ５，Ｓ６）を行う。一方、ステップＳ９の判断が否定のときは、コントローラ９０は、現在の状態がトルク制御領域にあり、かつプロペラ回転速度ｎも十分に大きいと判断し、トルク制御を実行すべきであると判断する（ステップＳ１０）。そこで、コントローラ９０は、回転速度調整のために積算されているトルク調整量（増減量）を漸減（絶対値を漸減）し、目標トルク値を基準目標トルク値に近づける（ステップＳ１１）。コントローラ９０は、その目標トルク値をモータ制御部４５に与える（ステップＳ６）。

この実施形態の電動推進機４では、ダクト４１に設けられたステータ部４７に電流を供給することにより、ロータ部５３とともにリム５１が回転する。それにより、リム５１の径方向内方に形成された羽根５２が周囲の水を掻くので、推進力が発生する。ダクト４１に設けられた流体軸受２０はリム５１との間にギャップ２３を形成する。このギャップ２３に周囲から導入される水によって、リム５１と流体軸受２０との間が水潤滑される。それにより、安価な構成で、リム５１を回転可能に支持することができる。

リム５１の回転速度、すなわち、プロペラ部４２の回転速度が低いときは、流体軸受２０とリム５１との間のギャップ２３内の水流が十分ではないから、リム５１が流体軸受２０に摩擦接触するおそれがある。それに起因して、推進モータ５０の回転速度が所望の速度にならないおそれがある。
そこで、この実施形態では、基準目標トルク値Ｔｑ＊（アクセル開度に対応する値）が出力トルク下限値Ｔｑmin以下の回転速度制御領域では、推進モータ５０を回転速度制御により駆動する（ステップＳ４〜Ｓ６）。それにより、流体軸受２０における水潤滑が不十分でも、所望の速度でプロペラ部４２を回転させることができ、低速時でも安定した推進力を得ることができる。その一方で、基準目標トルク値Ｔｑ＊が出力トルク下限値Ｔｑminを超えるトルク制御領域では、流体軸受２０における十分な水潤滑が確保できるので、推進モータ５０がトルク制御される（ステップＳ１０，Ｓ１１，Ｓ６）。それにより、アクセル開度（出力指令）に対応するトルクを推進モータ５０が発生するので、操船者の意図に追従する推進力を得ることができる。

また、この実施形態では、トルク制御領域において、プロペラ部４２の回転速度が最低回転速度下限値Ｎ１以上となるように推進モータ５０の回転速度を維持する回転速度復帰制御（回転速度維持制御）が実行される（ステップＳ７，Ｓ８，Ｓ５，Ｓ６）。それにより、流体軸受２０における水潤滑が阻害されない状態を保持しながら、推進モータ５０から所要のトルクを発生させ、それに応じた推進力をプロペラ部４２から発生させることができる。

このようにして、アクセル開度が小さいときでもプロペラ部４２の安定した回転が得られ、かつアクセル開度が十分に大きいときには、操船者のアクセル指令に追従して推進力を発生させることができるので、操船しやすい船舶１を提供できる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。たとえば、図７に示すように、最低回転速度下限値Ｎ１および／または最低回転速度上限値Ｎ２を設定するために使用者によって操作される最低回転速度設定ユニット９５を設けてもよい。これにより、トルク制御領域で適用される最低回転速度を使用者が設定できるので、使用者の好みや使い方に応じて、とくに低速領域における推進力の発生を調整することができる。

また、前述の実施形態では、船体２に一機の電動推進機４が備えられた構成について説明したが、船体２に二機以上の電動推進機４が備えられてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ 船舶
２ 船体
４ 電動推進機
５ コックピット
５ａ ステアリングホイール
５ｂ シフトレバー
５ｃ ジョイスティック
１９
２０ 流体軸受
２３ ギャップ
４０ 推進力発生ユニット
４１ ダクト
４２ プロペラ部
４３ ステアリングシャフト
４４ ケーシング部
４５ モータ制御部
４６ 転舵機構
４７ ステータ部
４８ 凹部
５０ 電動モータ（推進モータ）
５１ リム
５２ 羽根
５３ ロータ部
８６ 推進モータ制御部
８６ａ 出力演算部
８６ｂ 電流変換部
９０ コントローラ
９１ 船内ＬＡＮ
９３ ＣＰＵ
９４ メモリ
９５ 最低回転速度設定ユニット

Claims (4)

1. ステータ部を有する筒状のダクトと、
   前記ステータ部と対向する位置に配置され前記ステータ部とともに電動モータを構成するロータ部を有するリムと、前記リムの径方向内方に形成された羽根とを含む、プロペラ部と、
   前記ダクトに設けられ、前記リムとの間に周囲の水が導入されるギャップを形成し、前記ギャップに周囲から導入される水によって前記リムとの間を水潤滑する流体軸受と、
   出力指令が所定値以下の回転速度制御領域では前記電動モータを回転速度制御により駆動し、出力指令が前記所定値を超えるトルク制御領域では前記電動モータをトルク制御により駆動する、モータ制御ユニットと、
   を含む、船舶推進装置。
2. 前記モータ制御ユニットが、前記トルク制御領域において、前記電動モータの回転速度が所定の最低回転速度以上となるように前記電動モータの回転速度を維持する回転速度維持制御を実行する、請求項１に記載の船舶推進装置。
3. 前記最低回転速度を設定するために使用者によって操作される最低回転速度設定ユニットを含み、
   前記モータ制御ユニットが、前記トルク制御領域において、前記最低回転速度設定ユニットによって設定される最低回転速度に基づいて前記回転速度維持制御を実行する、請求項２に記載の船舶推進装置。
4. 船体と、
   前記船体に装備された請求項１〜３のいずれか一項に記載の船舶推進装置と、
   を含む、船舶。

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