JP2891556B2 - 発電機の故障時における回転部品の潤滑方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】本発明は一般に発電機の潤滑シス
テムに関し、より詳細には、故障した航空機用発電機ユ
ニットから電力出力が得られていない場合、例えば発電
機の冷却／循環用構成要素が機能停止しているとき、当
座の間、発電機ユニットを、故障モードで冷却油によっ
て潤滑しながら作動させる方法及び装置に関する。

【０００１】良好な収益を得ながら航空上の安全性及び
信頼性を確保するためには、発電機の交換を時期的に遅
く実施するだけでなく、発電機の使用個数も余分に増や
す必要があり、そうすると適切な運転期間中、中断なく
電力が重要な機能遂行部分又は機器の全てに供給される
ようになる。これは、多エンジン搭載形航空機では各発
電機システムが航空機の電力出力需要の全体を賄いえる
状態で動力を発電機システムに供給するよう各エンジン
を使用できることを意味している。これにより、他にバ
ックアップ推進式電力対発電システムが残されていない
状態で緊急事態になった場合に、主として航空機の電力
需要を満たすのに用いられる補助エンジン／発電機を搭
載することによって安全性及び多重性を一段と強化する
場合が多い。

【０００２】航空機用発電機の循環システムは従来多数
個の脱気用ポンプ部分を有し、このポンプ部分は潤滑液
をケーシング中に循環させ、所定量の潤滑液を、統合式
駆動／発電機ユニットとして役立つ中央リザーバに戻
す。中間濾過／冷却作業が、潤滑冷却油について行われ
るが、その目的は汚染物をサイフォンの作用で除去して
発電機ユニットが電力出力の動作負荷要件を提供してい
る間に安定作業温度が得られるようにすることにある。

【０００３】駆動される発電機システムはかくして、
“Ｃｏｏｌｉｎｇ Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｆｏｒ
ａｎｄ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｄｒｉｖｅ−Ｇｅｎｅ
ｒａｔｏｒ Ｓｙｓｔｅｍ”と題する米国特許第４，２
８４，９１３号におけるような一体ユニットの発電状態
の間これらの機能について冷却油流体に主として依存し
ている。なお、上記米国特許は本出願人に譲渡されてい
る。この種の発電機システムは推進エンジンとインター
フェースする定速駆動連動装置を利用している。その出
力軸は定速回転して一定周波数の電力が発電機システム
によって得られるようになる。この種の発電機システム
と関連した問題点のうちの１つは、定速駆動ユニットが
設けられるので重量が過剰になることである。しかしな
がら、可変発電機システムの技術分野における最近の技
術革新によって駆動ユニットの重量のかなりの部分をな
くすことが可能である。

【０００４】本発明に係る種類の航空機用発電システム
は定速タイプの発電機と比べて比較的重量が軽く、しか
も最新式の電子装置が組み込まれているので普及してい
る。可変速度一定周波数（英語の頭文字をとって以下、
「ＶＳＣＦ」という場合もある。）システムを開示した
米国特許第４，５５４，５０１号（発明の名称：Ｖａｒ
ｉａｂｌｅ Ｓｐｅｅｄ Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆｒｅｑ
ｕｅｎｃｙＰｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｗｉｔｈ Ａｕ
ｘｉｌｉａｒｙ ＤＣ Ｏｕｔｐｕｔ）は本出願人に譲
渡されている。本発明は、殆ど重量を増大させないで、
バックアップ補助ＤＣ電力供給能力を発揮するＤＣリン
クＶＳＣＦシステムの固有の能力を利用している。

【０００５】後者のタイプの発電システムに付随する原
理の内の１つは、この発電システムは、ポンプの故障状
態にある時、または発電機が電力出力を生じることがで
きないようにする冷却油流体の損失が生じた場合、回転
中の発電機を推進エンジンから機械的に切り離す装置を
通常は用いていないということにある。別形式の可変ジ
ェネレータとしては米国特許第４，８５１，７２３号に
記載されているようなものがあり、「Ｃｏｏｌａｎｔ
Ｐｕｍｐ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｖａｒｉａｂｌｅ
Ｓｐｅｅｄ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ」も本出願人に譲渡
されている。これはまた現在意図している潤滑システム
の正しい利用環境を提供している。

【０００６】故障状態の発電機は外れるまで、通常は回
転シャフトの剪断部分が破損するかあるいは保守作業員
が航空機エンジンから発電機を取り外すことができるよ
うになるまで回転し続け、この動作は直ぐに利用可能に
することが必要な動作中のスペアユニットで置き換えら
れることを示唆している。これにより、航空機システム
の利用可能性の程度に関しては、スペア発電機ユニット
またはライン交換ユニットの数を増やして必要な場合に
はスペアを利用できるようにしなければならない。

【０００７】定速駆動装置及びその関連の発電機が用い
られる場合、定速駆動装置に必要なスペアの数は大まか
にいって、残しておくことが必要な発電機スペアの個数
の２倍である。これは、定速駆動装置を用いるには専用
保守工具が必要であり、これにより定速駆動装置の保守
時間がＶＳＣＦ発電機の保守時間の約２倍になる。

【０００８】故障した発電機に関する別の問題は、ほぼ
即座の取り外しが商業的な使用のスケジュール及び信頼
性について多大な衝撃を及ぼすことにある。もし幾分か
の潤滑作用を軸受けに対して行うための手段がなけれ
ば、故障状態の発電機を潤滑システムの作動停止後３時
間以内に取り外さなければならない。そうでなければ恒
久的な損傷の発生が予想される。飛行可能なシステムに
搭載された補充手段がありさえすれば、またオペレータ
が故障状態の発電機の取り外し前に最適の修理施設にあ
り、それにより最小限度の衝撃で動作できるようになる
まで待機しておく動機があれば、故障状態の発電機を備
えた航空機を飛行できないようにする必要はない。ポン
プの故障状態または発電機の外部油ラインの破断により
冷却油流体が損失した場合には何時でも、空気移送シス
テムの複雑さが潜在的に当面の問題となり、短期的な運
転と長期的な運転の両方において悪影響が生じることに
なる。

【０００９】本発明の主目的は、冷却油による主潤滑作
用がポンプの故障、流体の損失またはその他の原因で失
われたとき、故障中の当座の間、重要な回転部品、例え
ば軸受、歯車及び封止装置を潤滑できる方法及び装置を
提供することにある。

【００１０】この目的に鑑みて、本発明の要旨は、通常
は潤滑剤である冷却油が溜まっている主リザーバ区画室
からの流体の循環停止にもかかわらず、重要な回転部品
を潤滑する方法であって、冷却油で潤滑される補助リザ
ーバ区画室を発電機ケーシングと統合した状態で準備し
て主冷却／潤滑作用を補充するようにし、駆動ユニット
及びこれに結合されていて、電力出力を発生させる発電
ユニットを準備し、回転による発電中、発電ユニットの
冷却及び潤滑作用を司る主ポンプを準備し、補助リザー
バ区画室を鋳造により、摩擦損及び風損に対応して発電
ユニットに冷却作用を与えると共に重要な回転部品の潤
滑のため発電ユニットに重力供給による潤滑作用を与え
るための重力供給式流体連通路を備えるよう形成し、発
電ユニットが電力を発生していない故障モードでは発電
ユニットを回転させ、補助リザーバ区画室が、発電ユニ
ットの回転作用により移動した潤滑冷却油を捕集して分
配させて潤滑冷却油を循環させ、それにより、一又は二
以上の構成部品の主冷却／潤滑作用が働かなくなった後
でも、当座の間、結合状態にある発電ユニットの故障及
び破壊を防止するようにすることを特徴とする潤滑方法
にある。

【００１１】本発明の更に別の要旨は、発電機ケーシン
グと、発電機ケーシングと連通していて潤滑剤である冷
却油を収容する主リザーバ区画室と、駆動ユニット及び
これに結合されていて電力出力を発生させる発電ユニッ
トと、回転による発電中に発電ユニットの冷却／潤滑作
用を司る主ポンプとを有する、上記方法に従って作動す
る発電機システムにおいて、主冷却／潤滑作用を補充す
るように発電機ケーシングに構造的に統合された冷却油
で潤滑される補助リザーバ区画室を有し、補助リザーバ
区画室は、発電ユニットが電力を発生してない故障モー
ドにおいて摩擦損及び風損に対応して発電ユニットに冷
却作用を与えると共に重要な回転部品の潤滑のため発電
ユニットに重力供給による潤滑作用を与えるための重力
供給式流体連通路を有し、補助リザーバ区画室は、発電
ユニットの回転作用により移動した潤滑冷却油を捕集し
て分配させ、それにより一又は二以上の構成部品の主冷
却／潤滑作用が働かなくなった後でも、当座の間、結合
状態にある発電ユニットの故障及び破壊を防止するよう
働くことを特徴とする発電機システムにある。

【００１２】本発明の内容は添付の図面を参照して以下
の詳細な説明を読むと一層明確になう。

【００１３】本明細書は、改良型発電機システム用冷却
油潤滑システム及び、発電機及びその関連の構成部品の
主冷却／潤滑システムが故障した後、発電機システムを
運転する方法を開示する。４００Ｈｚの周波数で多相ま
たは３相電力のＡＣ電力を発生させる可変速度一定周波
数（ＶＳＣＦ）型の航空機用発電機を使用することが好
ましい。これら通常の要件は、ジェット推進式の多エン
ジン搭載形航空機で満足させるべきである。このような
要件は、軍事用と商業用の両方についてほぼ同じである
が、最新技術ではこれらの両方の型について懲戒的な要
件を満足するような改造が特になされている。定速駆動
発電機（ＣＦＤ）は航空機に搭載される一定周波数発電
方式への別の方法を提供しているが、これらは要求され
る発電ユニットを遂行する場合、組合せ状態のＣＳＤと
発電機組立体の各々について約８０ポンド見かけ上重量
が増すという欠点がある。この要件はＶＳＣＦユニット
による重量軽減の観点から一層効率的に行われる。

【００１４】開示した発電機システムは一般に、ケーシ
ング内の回転中の発電機の構成部品を収納した区画室
と、回転中の発電機の電圧変換器として役立つと共に主
リザーバとしても役立つ構成部品を収納した静止区画室
とを有する。構造的に発電機ケーシングと統合された補
助リザーバ区画室内を循環する潤滑剤である冷却油を収
容する主リザーバが発電機区画室と流体連通状態にあ
る。動作中の発電機はエンジンに結合されて電力出力を
発生させ、脱気用ポンプが発電機に結合されて潤滑剤を
主リザーバから引き出して回転発電中に冷却及び潤滑作
用が得られる。補助リザーバ内の潤滑冷却油は、回転中
の発電機のための重力供給方式を提供し、その間、補助
リザーバを通過しその後に主リザーバ内へオーバーフロ
ーする。

【００１５】補助リザーバ区画室は、回転中の発電ユニ
ットの残留潤滑作用を提供する複数の重力供給連通路を
有し、それにより非発電中の故障モードの間、重要な回
転部品の潤滑を行う。補助区画室は回転子から潤滑剤を
捕集し、これを重力供給潤滑剤をエネルギ放出してこれ
をケーシング中の捕集通路を通って再循環させ、それに
より、主冷却／潤滑作用が終わった後でも当座の間、結
合状態にある駆動及び発電ユニットの重要な回転部品の
損傷及び破壊を防止するようにする。

【００１６】発電区画室はポートを介して補助リザーバ
を経て主リザーバと流体連通状態にあり、潤滑冷却油が
重力の作用で主リザーバに戻るようになっている。回転
状態にある発電区画室はバッフルによって主リザーバか
ら分離されており、補助リザーバ内の流体レベルに関す
るポートの相対的な位置は通常は主リザーバ内の流体レ
ベルよりも高く、流体は発電中は主リザーバ内へオーバ
ーフローする。

【００１７】改良型発電機システム冷却油潤滑システム
及び方法を、本発明の理解にとって必要な発電機システ
ムの部分だけを示すことによって説明するが、発電機シ
ステムの他の部分は本出願人に譲渡されている米国特許
を参照されたい。

【００１８】従って、米国特許第４，５５４，５０１号
は、ＤＣ電圧が発生し、調整されそして補助出力へスイ
ッチされる導体のＤＣリンク対を備えた可変速度一定周
波数の発電システムを記載しており、信号によってその
ようにすることが命令されると、発電機はその通常の速
度範囲を下回る速度で動作する。しかしながら、通常は
発電システムは、アイドリング〜巡航速度のスペクトル
を通じて作動している推進エンジンの出力軸に連結され
た可変速度発電機を備え、ＤＣリンクコンバータはＤＣ
電圧をインバータへ入力し、このインバータは３相電力
を生ぜしめてこれは航空機の電力使用要件の一定の４０
０Ｈｚに維持される。

【００１９】３相出力電圧及び接地ニュートラルは電圧
調整のモニターを介して戻され、発電機が通常２０００
〜１２０００ｒｐｍの範囲であると考えられる速度範囲
内で動作しているとき、入力ＡＣ発電機の電圧を制御
し、本発明のＶＳＣＦ発電機の速度範囲がその通常の速
度範囲内であると考えられる２８０００ｒｐｍの速度に
なる。同様に、上述の米国特許の定格ＤＣリンクは、例
えば２０ｋＶＡシステムで用いられ、これに対し本発明
では３０〜５０ｋＶＡの範囲内で改善が見られ、この目
的に十分適している。

【００２０】具体的に説明すると、第１図は、本発明の
特徴を有する発電機システム１０と内部で統合された状
態で用いられる冷却油循環システムの主要構成要素につ
いて、ＶＳＣＦ発電機システムを機能ブロック線図の状
態で示した図である。定周波数発電機１０の潤滑システ
ムの構成要素としては、主リザーバ６０内の冷却油潤滑
剤をポンプ入口ポートＡを通して脱気する発電機用ポン
プ５０が挙げられる。圧送作用により流体潤滑剤はポン
プ吐出ポートＢ及び油フィルター８０を通り、その後に
流体潤滑剤を熱交換器８６に押し込み、その後に冷却油
潤滑剤は加圧下で発電機ケーシングのロータ入口ポート
Ｃに分配されると共にロータ軸受及び発電機ケーシング
１３の側部に位置している歯車用入口ポートＤへ分配さ
れる。これは、第２図においてほぼ４時の位置または４
００時間の位置で発電機ケーシングの側部につき想像線
で示されている。

【００２１】第１図に示す全体構成では、発電機１０か
らの潤滑液の戻り流路がオーバーフロー油出口Ｅを通
り、この出口Ｅは油を主リザーバ６０に戻し、ここでそ
の通常の循環路が終端位置を有している。基本的な流体
流路連結手段が第１図に管継ぎ手として示されている。
その目的は流体がこのネットワークを通るようにするた
めポンプが動作状態にあると仮定される流体の機能的な
流路を示すことにある。構成要素部分の一体構造のこの
関係は、流体システムの作動上の要件を明確にする意図
があり、これに関してはより詳細な拡大断面図を参照し
て一層詳しく説明する。第３図の圧力通路及び第４図に
示す重力供給及び回転子エネルギー戻り通路は、第２図
に示す発電機ケーシングの端面図と関連して横断面で示
されている。

【００２２】定周波数発電機１０の構造を参照すると、
一対のフランジ１５，１７を接合することにより、発電
機ケーシング１２は、カップエンドのケーシング１４に
接合されている。これらは、第２図に示すようにカップ
形フランジ１７の周りで等間隔の８つの円弧の状態に分
布した複数の弧状位置で締結手段１６によって互いに締
結されている。スプライン付きの駆動シャフト２０がベ
ルハウジング２２に対して中央に位置しており、このハ
ウジング２２の構成部品は、胴体部分又は尾部分に取り
付けられた翼又はウイングの何れかに設けられた推進エ
ンジンのシャフトによって駆動される補助歯車箱（図示
せず）に係合するようになっている。

【００２３】２部品構成の発電機ケーシング１２，１３
は回転子組立体３０の支持体となり、対をなす駆動端軸
受２４がシャフト３２内に支持され反駆動端（anti-dri
ve-end）軸受２６は回転子組立体３０の高速回転のため
のシャフト３４内に支持されている。この回転子組立体
３０の直接的な歯車結合関係は、飛行中、推進エンジン
のシャフトに結合されたエンジン歯車箱の歯車で駆動さ
れるシャフトから通常は取り外せないようになってい
る。

【００２４】定周波数発電機１０が搭載されていて通常
の流体ポンプ動作及び流体システムにおける適量の冷却
油潤滑剤の供給状態で発電している場合の流路に関して
は上述した。同様なことが発電状態にある回転子組立体
３０とエンジンとの間の歯車連結関係についてもいえ
る。しかしながら、流体ポンプ５７が不作動状態にな
り、あるいはシステム内の油の損失が生じた場合あるい
は主リザーバ６０に関してケーシング内に亀裂が生じあ
るいはシステムに関して流体で連結ラインの内の１つに
亀裂が生じた場合、主冷却／潤滑システム中の流体油の
加圧状態または非加圧状態における循環を通常は阻止す
る。

【００２５】回転子の駆動端において、第１図の回転子
組立体３０の周りには主界磁巻線対３６が配置されてお
り、この界磁巻線対３６は回転界磁巻線３５と第３図、
特に第４図を参照すると良く分かるように界磁巻線部分
の周りに位置した主固定子巻線部分３７とで構成されて
いる。この主界磁巻線対３５，３７は、飛行機の電気的
な負荷要件に関する電力を発生させるため発電機を用い
る場合ＶＳＣＦ発電機１０が電力出力モードで回転動作
中にある場合、非常に多量の熱を放出する。同様に、励
磁機の巻線対４０内の隣接し且つ一層中央に位置した巻
線の組によって熱が発生する。この巻線対は、励磁機の
回転巻線３９と、回転子にＡＣ電流を生ぜしめるのに用
いられる励磁機の固定子巻線４１で構成されている。Ａ
Ｃ電流はＤＣ電力を生ぜしめるため回転子シャフトを介
して回転整流器組立体１５０に供給される。その目的は
ＤＣ電流を回転界磁巻線３５に流すためである。ロータ
組立体３０の被動端の周りに位置した永久磁石発電機４
２によっても熱が幾分発生する。

【００２６】発電機組立体１０内の内部の冷却油潤滑剤
の供給、捕集及び分配のための通路のシステムを理解す
ることが重要である。これと関連して本発明の１つの特
徴がありこれはロータ組立体３０の反駆動端に隣接して
位置している。これは、巧妙に配置されているが、その
目的は定周波数発電機１０が有効電力を生ぜしめる任意
の能力モードでの作動あるいは電力を生ぜしめない状態
で回転している場合、軸受２４，２６の破壊を防止する
に十分な潤滑油を重力の作用で長期間に亘り連続的に分
配する補助リザーバ区画室４４がある。補助リザーバ区
画室４４はカップエンドの発電機ケーシング１４内で参
照番号４８で示された下部区画室内のポンプ５０の上方
にこれを包囲した状態で示されている。ポンプ５０は、
第４図のポンプ区画室４８内により明確に示されている
発電機用ポンプであり、ピニオン駆動装置５４が回転子
組立体３０にその反駆動端に近接した所で係合した状態
で示されている。これは、発電機用ポンプ５０の２つの
要素を駆動して、ポンプ入口ポートＡを通って引き込ま
れ、エンボス５０に嵌め込まれた継ぎ手を通過する流体
を加圧するためである。流体は加圧されてポンプから通
路７７に流入し、この通路はポンプ吐出ポートＤを通っ
てエンブス７８にはめ込まれた継ぎ手を貫通し、そして
加圧された冷却油ライン７９を通って油フィルタ８０に
流入する。次いで、流体は濾過された油供給ライン８０
及び油の熱を交換するよう働く熱交換器８６を通過す
る。冷却油潤滑剤の熱は豊富な交換媒体例えば空気また
はエンジンの燃料と交換され、そうする際に空気または
エンジンの燃料の温度が燃焼に役立つ限定された程度ま
で増大する。

【００２７】冷却油供給ライン８８は回転子油供給ライ
ン１００として左側へ別れ、この回転子油供給ライン１
００は回転子油入口ポートＣのためのエンボス１０２に
嵌入された継手を通ってカップエンドのケーシング１４
に入る。計量オリフィスを備えた中央バヨネット継手１
０４が油圧力入口組立体を回転子組立体３０の回転子入
口コア１０５への反駆動端入口に連結している。バヨネ
ット継手１０４の計量オリフィスは、回転子に流入する
油の量を制限する。油がバヨネット継手１０４を出る
と、回転子の遠心作用により油は内部コア１０４から出
る。回転子のコア１０５の駆動端の近傍の箇所に複数の
円周方向の孔１０８が設けられている。回転子コアは第
４図の横断面でより容易に分かるように横断面の外観が
管型のソリッド・テレスコープに似ている。孔１０８に
より加圧された潤滑油は半径方向外方において、加圧さ
れた油がロータ組立体のこの端を通って内部回転子コア
１０５を出ると回転界磁巻線３５のエンドターンに吹き
付けられる加圧油と連通する。等しい数の孔１０８が補
充的に設けられており、１組を成す全部で１２個の孔が
３０度間隔で弧状配置されている。内部回転子コア内に
設けられた同様な孔１０６の組が、回転子のほぼ中間に
設けられ、遠心力を受けた油が冷却剤を回転励磁機巻線
３９の駆動端側に吹き付ける空間内で回転界磁巻線３５
のエンドターンに差し向けられるような位置にある。こ
の吹き付けは励磁機の固定子巻線４１にも及び、これと
同様に孔１０８を通る吹き付けも主固定子巻線３７に及
ぶ。

【００２８】整流器組立体１５０は励磁機巻線対４０に
よって生じると回転子上のＡＣ電流を電気的に整流し、
この励磁機巻線対４０はこれらＡＣ電流の発電機として
働き、一方整流器組立体１５０はこれを変換してＤＣ電
力を生ぜしめこれによりＤＣ電流を主界磁巻線対３６の
回転界磁巻線３５に流すようにする。回転子油入口ポー
トＣにおける３０ｐｓｉのポンプ圧力は、バイオネット
１０４内の計量オリフィスによってコア１２内のガス圧
力まで減少する。油が孔１０８及び１０６を通ってロー
タ組立体から出ると、十分なエネルギーが油に加えられ
て油はケーシング１２，１３の頂部の通路１２０，１２
２，１３０を通って補助リザーバ区画室４４内に流入
し、それによりエンボス１３６の高さにほぼ等しいい流
体レベルが得られる。これは油出口Ｅで生じ、この出口
から油は重力の作用で戻り油ライン１３８を通って主リ
ザーバ６０に流れ出る。ただし油の主循環路が存在して
いることを条件とする。これはフィルタ６０，熱交換器
８６及び関連の連結油ラインと一緒にポンプ５０の通常
の動作に依存している。

【００２９】もしポンプ５０が故障し、或いは主リザー
バ６０内の油がなくなると上記の流れはそのようにはな
らない。このように結論付けられる説明は、主界磁巻線
対３６，励磁機巻線対４０，永久磁石発電機４２及びコ
ア内に整流器組立体１５０を有する回転子組立体３０の
潤滑冷却油の主要な冷却作用に関する。コア通路を一定
の流れで通る潤滑冷却油の循環から熱が除去され、熱は
上述のように熱交換器８６の流路を通って放散され、こ
れは作動中の発電用発電機のための機能を果たす。

【００３０】もし冷却システムが故障すると、赤色の光
がコクピット内に点灯してパイロットに発電機システム
を調整するよう警告し、あるいは、発電機システムが引
外しを生じさせる過熱状態になってそれ自体電気的に働
かなくなるようになる。これにより発電システムの作動
が停止するが、ロータ組立体３０は絶えず回転する必要
があり、この場合、軸受け２４，２６の潤滑の必要があ
る。しかる後、摩擦損及び風損による僅かな発熱効果が
生じるが、これはファンクショニング発電機のヒーター
負荷と比較して相対的に少ない。

【００３１】加圧油のもう１つの流路が熱交換器８６を
通って主油供給ライン１１０へ通じるよう形成されてい
る。熱交換器８６の出力において５０〜３０ｐｓｉの圧
力差が生じる場合がある。主油供給ライン１１０は発電
機用ポンプ５０の駆動を目的として歯車５４と一緒に主
軸受２４，２６の潤滑のためである。主油供給ライン１
１０は第３図に最も良く示すエンボス１１２内に設けら
れた継手を貫通して発電機ケーシング１３に入ってい
る。なお、これは第４図には破線の同心円で囲まれた状
態で示されている。この細部は、反駆動軸受２６の直ぐ
左側に示されている。コア通路１１４が、加圧油を垂直
に配向したコア通路１１８を通って駆動端軸受２４に、
発電機１０の高速作動に対応して潤滑できるような適切
な速度で供給するに十分な程の絞り状態で形成されてい
る。同様な絞りの、しかしながらより絞りの度合いが強
い通路１１６が、これら軸受けの維持目標である通常の
運転状態のもとで、反駆動軸受３４に通じる油の流れの
潤滑路を同様に形成する。これら軸受は、この供給路内
で加圧下で供給されている油がより強い故障状態のもと
での交換において上述のように圧力油供給システムの故
障により全て停止した場合、非損傷状態における維持を
続けることができない。

【００３２】本発明は第４図を参照して説明したシステ
ムへの統合は容易である。なお補助リザーバ４４は通常
の発電動作と関連して説明した。重力の作用のもとでコ
ア通路１２０，１２８，１３０からの油を捕集すると、
補助リザーバ４４の限定された要領がオーバーフロー出
口Ｅを通って主リザーバ６０に流れ続けることになる。
カップエンド発電機ケーシング１４の入口Ｃ内端部に隣
接して第２の重力流出路１４０が設けられている。この
流路は重力の作用でポンプ５０の周りにコア通路１４２
を辿る。油は発電機ケーシング１２の底部に設けられた
重力供給コア通路１４６に流入する。油はほぼ垂直の供
給路１４４を満たして反駆動端軸受２６に至る。また油
は通路１４８を通って駆動端軸受２４及び回転子組立体
３０の各端に関連して設けられているシールに至る。

【００３３】補助リザーバ４４は主油リザーバ６０のフ
ィルアップ作業における油１３４のレベルを溜めるよう
形成されることに注意すべきである。システム内に十分
な量の油が確保できるようにするフィルアップ手順を用
いる必要がある。主リザーバ６０の正しい充填作業は、
例えば好ましい発電機の構成で得られ、即ち両方のリザ
ーバの容量を計算すると発電機システムケーシング内の
油の量は約１ガロンまたは６リットルである。システム
が満杯状態の時約１リットルの油が補助リザーバ４４内
に溜まっている。

【００３４】フィルアップ手順の一例として、主リザー
バ６０内の油のレベルをゲージ入口ライン７４を通って
主リザーバ６０内に嵌入するベント付きの覗きゲージ７
２によってモニターされる場合がある。ゲージ入口ライ
ン７４の排液ライン７６は主リザーバの底部を横断して
その最も下方のレベルでこれをモニターする。発電機１
０の駆動シャフト２０はポンプ５０がシステムを十分に
加圧して補助リザーバ４４が参照番号１３４の油レベル
でオーバーフローするよう回転される。システムの作動
を停止して覗きゲージ７２で読みを取り、追加の油を主
リザーバ６０内に入れる。その目的は航空機が飛ぶ前に
システム内の読みを一杯にしておくためである。

【００３５】飛行中に加圧油システムが故障して主リザ
ーバ６０内の油の量が作動のためには不十分な場合、補
助リザーバ４４内の適量の油が残っており、重力によっ
てこの油を分布させて主軸受２４，２６を潤滑する。こ
れはカップエンド・ケーシング１４の重力による排液通
路１４０，１４２及び重力供給通路１４４，１４６，１
４８によって行われる。発電機コア通路１４２，１４６
を通るリザーブ油の供給は、補助リザーバ内の油が全て
軸受のレースよりも下の位置になるまで続く。重力供給
通路からの油は長期間に亘りリザーブ油の再循環を引き
起こす回転子の作用によって補助リザーバに戻される。

【００３６】補助リザーバ４４内の油は正の重力差のも
とで働き、油を約１０または２０ｃｃ／分の流量で軸受
けに供給する。関連のあるロ回転子コア通路リターン１
２０，１３０により油は補助リザーバの孔１３２を通っ
て発電機の回転区画室から流出する。この戻り流路を構
成するための仕組みは、回転子コア１０５の内部を通る
加圧油供給スプレーにはない。

【００３７】回転子組立体３０の周りの空間内へ油が滲
み出る状態は軸受２４，２６を経て実質的に生じること
が判明した。油はこれにエネルギーを付与する回転子の
動力学的な作用によって付勢され、コア通路１２０，１
３０を横切って補助リザーバ４４へ戻り始めるに十分な
速度で回転子表面を出る。これは、商業規模の航空業界
のメンバーのための通常の運転上の要件を越えて長期間
に亘る電気的な動力を生ぜしめない作動上の期間につい
て連続的な通路となる。これは、数日間の期間に亘り１
００時間を越える蓄積飛行動作となる場合がある。

【００３８】主リザーバ６０の封じ込め容器内にある可
変速度定周波数発電システム１０の発電ユニットの更に
もう１つの構成要素がある。熱交換器８６の出力からの
第３の加圧された状態の潤滑冷却油ブランチが冷却され
た油供給ライン８８及びインバータ・スプレー油ライン
９０を通って形成され、このライン９０は補助リザーバ
６０に入ってスプレーノズル組立体９２に給油する。こ
れは直線上に配置された多数個のスプレーノズル９４か
らなり、これらスプレーノズル９４は一例として一連の
スプレーノズルを構成するピンホールまたは異形孔を備
えた長い管で形成される。各ノズルは多段階インバータ
回路組立体９６の段または複数の段に差し向けられ、こ
の組立体９６は定周波数発電機１０の３相構成要素巻線
を備えた回路内で電気的に接続される。３相インバータ
回路の出力は一連の圧縮取り付け型セラミック／金属製
ホッキフック・ステージで形成された電力トランジスタ
によって構成されており、機能的には示されているが作
動状態では示されていない端子出力９９の所に３相出力
Ａ，Ｂ，Ｃが形成されている。

【００３９】ポンプ油供給ライン５６はその真下に位置
した排液ライン５８に合体し、この排液ライン５８は主
リザーバ６０内でその中央に位置している。マルチ・ス
キャベンジャー入口６４がゲージ端スキャベンジャー入
口ライン６６へ枝分かれし、同様なスキャベンジャーラ
イン６８があらゆる飛行状態のもとで潤滑冷却油を脱気
できるようにするため主リザーバ６０の排液側または排
液端間で延びている。これらは主として、航空機が航行
中バンクして航空機の舵を左に取ったり右に取ったりす
ることにより何れかの方向にターンしたり推進したりま
たは上昇したりする場合にエンジン機関室１６４内に可
変速度定周波数の発電機１０を組み込むよう図示された
最新型商用ジェットライナー１６０のコックピットを示
す船首側から見た図である。発電機は燃料負荷が無い場
合にパイロットの左舷翼１６０に関して約４時の位置ま
たは４００時間の位置状態で示されており、約６度下方
に翼を変更させた燃料負荷の場合には約４時半または４
５０時間の位置に示されている。この振れは、２つの重
ね合わされた翼位置間の中間の公称位置からのものであ
り、これは、種々の燃料空モード１６２から燃料満杯
（フル）モード１６２′における翼位置の可能性を図示
する意図がある。翼内の特定の燃料負荷は、その燃料満
杯モードに関しては覗きゲージ７２の読みに重大な影響
を及ぼすが、その理由は、左舷又は左側の翼の前方図に
ついては、燃料負荷の重量は翼を時計回り下方に回転さ
せて一層大きなリザーバの読みが覗きガラス内に見える
ようになるからである。右舷又は右側の翼内の燃料負荷
の場合には、翼は反時計回り下方へ回転する。しかしな
がら、右舷の翼に関しては、同一方向に配向しているが
機内側に位置した覗きガラスは、燃料負荷が左舷の翼と
同一であれば読みが一層小さい。というのは、発電機は
図示してあるように左舷翼の機関室の機外に位置してい
るからである。補助リザーバ及び主リザーバの中空部内
の冷却油潤滑剤を完全に測定して最適な初期作動条件を
得るためには、補償を行う必要がある。

【００４０】本明細書は、潤滑システムと共に、発電機
ケーシングと連通すると共に通常は冷却油潤滑剤を溜め
る主リザーバ区画室からの流体の循環が止まった後で
も、航空機の発電機ケーシングを潤滑する方法を開示し
ている。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図は、本発明に従って構成された可変速度
発電機の横断面図であり、主リザーバが回転式発電機の
下方の別個の区画室内に収納されている図である。

【図２】第２図は、第１図の１−１線における回転式発
電機の端面図であり、補助リザーバのオーバーフローポ
ートＥの、他のポート及び通路に対する相対的な位置を
示す図である。

【図３】第３図は、第２図の３−３線における拡大断面
図であり、通常の発電中、定周波数発電機の軸受及び歯
車に給油する主冷却油潤滑剤圧力入口ポートＤを示す図
である。

【図４】第４図は、第２図の定周波数発電機の１−１線
における拡大断面図であり、回転界磁巻線及び回転励磁
機ＡＣ巻線の回転子組立体を定位置に示すと共に整流器
組立体を回転子のコア内に位置させた状態で示す図であ
る。

【図５】第５図は、本発明の可変速度定周波数発電機を
左舷推進エンジンの機外に設けた最新の商用ジェットラ
イナーのコックピット側から見た略図である。

【符号の説明】

１０ 発電ユニット １２ ケーシング ２０ 駆動ユニット ２２ ハウジング ３０ 回転子組立体 ４４ 補助リザーバ区画室 ５０ ポンプ ６０ 主リザーバ区画室

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 潤滑剤である冷却油が溜まっている主リ
   ザーバ区画室からの流体の循環停止にもかかわらず回転
   部品を潤滑する方法であって、潤滑剤である冷却油が循
   環する補助リザーバ区画室を発電機ケーシングと結合し
   た状態にして回転部品の主冷却／潤滑作用を補充するよ
   うにし、駆動ユニット、この駆動ユニットに結合されて
   いて電力出力を発生させる発電ユニット及び回転による
   発電中に発電ユニットの冷却及び潤滑作用を司る主ポン
   プを備え、補助リザーバ区画室に鋳造により、摩擦損及
   び風損に対応して発電ユニットに冷却作用を与えると共
   に回転部品の潤滑のため発電ユニットに重力供給による
   潤滑作用を与えるための重力供給式流体連通路を備える
   よう形成し、発電ユニットが電力を発生していない故障
   モードでは発電ユニットを回転させ、補助リザーバ区画
   室は、発電ユニットの回転作用により移動した潤滑冷却
   油を捕集して分配させて潤滑冷却油を循環させ、それに
   より、一又は二以上の構成部品に主冷却／潤滑作用が働
   かなくなった後でも、当座の間、結合状態にある発電ユ
   ニットの故障及び破壊を防止するようにすることを特徴
   とする発電機の故障における回転部品の潤滑方法。
2. 【請求項２】 発電機ケーシングと、発電機ケーシング
   と連通していて潤滑却油である冷却油を収容する主リザ
   ーバ区画室と、駆動ユニット及びこの駆動ユニットに結
   合されていて電力出力を発生させる発電ユニットと、回
   転による発電中に発電ユニットの冷却／潤滑作用を司る
   主ポンプとを備えると共に、主冷却／潤滑作用を補充す
   るように発電機ケーシングに結合されて潤滑剤である冷
   却油が循環する補助リザーバ区画室を有し、補助リザー
   バ区画室は、発電ユニットが電力を発生してない故障モ
   ードにおいて摩擦損及び風損に対応して発電ユニットに
   冷却作用を与えると共に回転部品の潤滑のため発電ユニ
   ットに重力供給による潤滑作用を与えるための重力供給
   式流体連通路を有し、補助リザーバ区画室は、発電ユニ
   ットの回転作用により移動した潤滑冷却油を捕集して分
   配させ、それにより一又は二以上の構成部品に主冷却／
   潤滑作用が働かなくなった後でも、当座の間、結合状態
   にある発電ユニットの故障及び破壊を防止するよう働く
   ことを特徴とする発電機システム。
3. 【請求項３】 冷却油による発電機システムの潤滑シス
   テムであって、主リザーバ区画室及び主リザーバ区画室
   と流体連通状態にある発電区画室とを有し、前記主リザ
   ーバ区画室は発電区画室に通じる油ラインを介して潤滑
   剤である冷却油を受け入れてこれを加圧するようになっ
   ており、発電区画室の発電部は発電部のための発電出力
   を発生させる回転状態にある電界を有する固定子手段に
   対し回転自在に結合された回転子手段を含み、更に、主
   リザーバ区画室における潤滑冷却油の重量測定の指標と
   なる位置より潤滑冷却油の排出を行い、それにより流体
   の圧力及び体積が確立された作動範囲内にあるとき、発
   電部の電気／回転部品の冷却／潤滑中に潤滑冷却油を加
   圧してこれを強制的に発電区画室に戻すためのポンプ手
   段を有する潤滑装置において、ケーシング内に位置した
   発電区画室の補助リザーバ区画室を更に有し、該補助リ
   ザーバ区画室はポンプ手段からの潤滑冷却油の主要な再
   循環流路を形成するようになっており、該前記ケーシン
   グは限定された所定量の潤滑冷却油滑を捕集してこれを
   発電部の回転部品へ分配する複数の流体連通路を有し、
   潤滑冷却油の前記限定された所定量は、発電部の通常の
   流体圧力運転中、ケーシングの流路内で再循環可能な潤
   滑冷却油を補充し、潤滑冷却油の限定された所定量は、
   流体の圧力による作用が止まると、故障モード中にロー
   タの反作用によって流体を連通路に放出するのに利用さ
   れ、回転子手段はそれにより潤滑冷却油のエネルギ放出
   を行わせて流体連通路の一部を補給して限定された所定
   量の潤滑冷却油を主リザーバ区画室に戻すことなく再捕
   集及び再分配を連続的に行わせ、回転部品及び電気部品
   の故障モードの間は潤滑冷却油を利用可能な状態にする
   ことを特徴とする発電機システム。
4. 【請求項４】 発電区画室の前記ケーシングは、流体を
   主リザーバ区画室に戻すようこれと連通し、流体が発電
   部の通常の流体ポンプ圧力運転の間、補助リザーバ区画
   室からの冷却潤滑油の重力作用による流れによって逃げ
   出るようにするポートを有することを特徴とする請求項
   ３の発電機システム。
5. 【請求項５】 発電区画室はバッフルによって補助リザ
   ーバ区画室から離隔しており、補助リザーバ区画室内の
   流体レベルに関するポートの相対的位置は通常は主リザ
   ーバ区画室内の流体レベルよりも高いレベルにあり、発
   電中、潤滑冷却油は主リザーバ区画室内へオーバーフロ
   ーするようになっていることを特徴とする請求項３又は
   ４の発電機システム。
6. 【請求項６】 発電部は、可変速度（ＶＳＣＦ）駆動電
   力周波数を一定周波数の電力出力に変換する静止電子手
   段を含むことを特徴とする請求項３又は４の発電機シス
   テム。
7. 【請求項７】 回転子手段は、歯車付きのシャフトを介
   して主エンジンの出力シャフトへ回転的に結合され、前
   記歯車付きシャフトは、主流体損失又はポンプ損失の発
   電機故障モードの発生の際、発電機システムから容易に
   は外れないことを特徴とする請求項３の発電機システ
   ム。
8. 【請求項８】 回転子手段は、中空のシャフトを有し、
   シャフトの中空部は、シャフトと一緒に回転する発電調
   整手段の周りに位置し、前記発電調整手段はケーシング
   流路取付け具から前記シャフトを通って流れ、発電機が
   発電モードにある時には流体圧力下にある潤滑冷却油に
   よって冷却されることを特徴とする請求項３又は７の発
   電機システム。
9. 【請求項９】 主リザーバ区画室へ戻る流体は、熱を帯
   びた潤滑冷却油を冷却し、それにより周囲の空気又は他
   の熱交換媒体、例えば一次燃焼用燃料との相互作用によ
   って潤滑冷却油から熱を抽出することを特徴とする請求
   項３又は８の発電機システム。
10. 【請求項１０】 歯車付きのシャフトを介して主エンジ
    ン及び発電機の出力軸に結合された回転子手段は一定速
    度の駆動ユニットによって駆動されるようになっている
    ことを特徴とする請求項７又は８の発電機システム。
11. 【請求項１１】 補助リザーバ区画室の流体捕集連通路
    は、発電機ケーシングの内部中空部内に設けられた複数
    の捕集スロットを含み、各スロットは故障モード中にロ
    ータの反作用によって放出状態にある限定された所定量
    の潤滑冷却油の少なくとも一部を捕集するような位置に
    あることを特徴とする請求項３の発電機システム。
12. 【請求項１２】 補助リザーバ区画室のための流体分配
    連通路は複数の出口ポートを含み、出口ポートの少なく
    とも１つは、潤滑冷却油の一部を回転子の一端でエンド
    ターンに隣接してロータの表面上に放出するような位置
    にあり、複数の出口ポートのうちの少なくとも他のもの
    は潤滑冷却油の補充部分を回転子の他端でエンドターン
    に隣接して回転子の表面上に放出するような位置にある
    ことを特徴とする請求項３又は１１の発電機システム。