JP3819627B2 - 電気推進装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば船舶を高速、低速で運転するに適用される電気推進装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７はかかる電気推進装置の構成図である。
【０００３】
ディーゼル又はガスタービンなどの動力装置（Ｅｎｇ）１には、発電機（Ｇｅ）２が接続されている。この発電機２の出力端には、遮断器３を介して主電源母線４が接続され、発電機２の出力（電力）が遮断器３を介して主電源母線４に供給されている。
【０００４】
この主電源母線４には、複数の半導体電力変換装置、ここでは半導体電力変換装置５，６がそれぞれ各遮断器７，８を介して接続されている。これら半導体電力変換装置５，６は、それぞれインバータ又はサイクロコンバータ等から構成されるもので、発電機２からの電力の供給を受けてそれぞれ推進電動機（Ｍo ）９，１０を駆動する。なお、各推進電動機９，１０には、それぞれプロペラ１１，１２が接続されている。
【０００５】
これら半導体電力変換装置５，６の効率は、一般に図８の効率曲線Ｑに示すように定格出力Ｐ１で最高の効率が得られ、出力が低下するにつれて効率は低下する特性を示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような効率特性を有する半導体電力変換装置５，６で推進電動機９，１０を駆動すると、図８に示すように定格出力Ｐ１の例えば１０〜３０％という低い出力の範囲では、効率の悪い状態で運転することになる。
【０００７】
一方、推進装置の回転数・出力特性は、図９の出力曲線Ｒに示すように速力が２分の１になると出力は約８分の１になる特性がある。
【０００８】
このため、特殊用途の船舶によっては、中速以下の出力で運転時間の長いものもある。このような船舶では低速域で長時間運転するようになるために、図８及び図９に示す例えば出力Ｐ２以下の低速側の効率特性となり、効率の悪い領域で運転することとなって燃費が多嵩む。
【０００９】
そこで本発明は、低出力側での効率を向上させることができる電気推進装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の観点に従った電気推進装置は、推進力を得るための推進電動機と、前記推進電動機を所定出力以上の出力で運転するときに前記推進電動機を駆動する第１の半導体電力変換手段と、前記所定出力より低い出力時の効率が前記第１の半導体電力変換手段より優れ、前記推進電動機を所定出力より低い出力で運転するときに前記推進電動機を駆動する第２の半導体電力変換手段と、を備えている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
(1)以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図７と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００１２】
図１は船舶に適用される電気推進装置の構成図である。
【００１３】
上記各半導体電力変換装置５，６は、所定出力以上すなわち大出力用の各半導体電力変換装置５，６として用いられる。これら半導体電力変換装置５，６は、例えば３０００ｋＷ、５０００ｋＷ又は８０００ｋＷ〜等の大出力用で、例えばサイクロコンバータ、負荷転流型インバータ又はＧＴＯインバータから構成されている。図２にはこれら半導体電力変換装置５，６の効率曲線Ｑａが示されており、出力が大きい程効率が高くなっていることが分かる。
【００１４】
これら半導体電力変換装置５，６には、それぞれ小出力用の各半導体電力変換装置２０，２１が並列接続されている。これら半導体電力変換装置２０，２１は、低出力用としてトランジスタ又はＩＧＢＴインバータから構成されている。図２にはこれら半導体電力変換装置２０，２１の効率曲線Ｑｂが示されており、出力が小さい領域において効率が高くなっていることが分かる。
【００１５】
なお、各推進電動機９，１０は、それぞれ例えば図３(a)(b)に示すように大出力用巻線２２と小出力用巻線２３とを備えたものとなっている。
【００１６】
次に上記の如く構成された装置の作用について説明する。
【００１７】
動力装置１の駆動によって発電機２で電力が発生すると、この発電機２の電力は、遮断器３を通して主電源母線４に供給され、さらに各遮断器７，８を通して大出力用の各半導体電力変換装置５，６及び低出力用の各半導体電力変換装置２０，２１に供給される。
【００１８】
ここで、各推進電動機９，１０を大出力で駆動する場合には、大出力用の各半導体電力変換装置５，６によって電力を各推進電動機９，１０に供給する。
【００１９】
又、各推進電動機９，１０を低出力で駆動する場合には、低出力用の各半導体電力変換装置２０，２１によって電力を各推進電動機９，１０に供給する。
【００２０】
従って、船舶を目的地まで早く到達するために高速で運転する場合には、大出力用の各半導体電力変換装置５，６を使用して各推進電動機９，１０に電力を供給して運転する。又、高速で運転する場合には、大出力用及び低出力用の各半導体電力変換装置５，６，２０，２１を使用して各推進電動機９，１０に電力を供給して運転する。
【００２１】
そして、船舶が目的地へ到着してから仕事を低速で処理する場合には、低出力の各半導体電力変換装置２０，２１のみを使用して各推進電動機９，１０に電力を供給して運転する。
【００２２】
このように上記第１の実施の形態においては、大出力用の各半導体電力変換装置５，６に加えて、低出力用の各半導体電力変換装置２０，２１を備えたので、船舶を高速で運転する場合は大出力の半導体電力変換装置５，６で運転し、低速の低出力で運転する場合は低出力の半導体電力変換装置２０，２１で運転するようになり、大出力から低出力の範囲で効率の良い運転ができ、燃費の節約となる。
【００２３】
又、低速側は、ＩＧＢＴインバータなどの半導体電力変換装置２０，２１を用いているので、ＩＧＢＴインバータによる高周波でのスイッチングによって、出力波形は滑らかとなり、推進電動機９，１０を低振動、低騒音で駆動でき、目的地での例えば音響測定などの作業をするときに優位になる。
【００２４】
さらに、半導体電力変換装置が２系統あるので、一方の系統で不具合が発生しても残りの系統で運転することができ、信頼性が向上する。
【００２５】
(2)次に本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００２６】
図４は電気推進装置の構成図である。
【００２７】
この装置は、大出力用推進電動機（Ｍo1）２４ａ，２４ｂと低出力用推進電動機（Ｍo2）２５ａ，２５ｂとを設け、大出力用の半導体電力変換装置５，６により大出力用推進電動機２４ａ，２４ｂを駆動し、低出力用の半導体電力変換装置２０，２１により低出力用推進電動機２５ａ，２５ｂを駆動するものとなっている。
【００２８】
この場合、大出力用及び低出力用の各推進電動機２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂは、図５に示すように推進軸上にタンデムに取り付けた例と、図６に示すように一体的に構成した例とがある。
【００２９】
このような構成であれば、上記第１の実施の形態と同様の効果を奏することは言うまでもなく、低出力で運転しているときに大出力側の推進電動機２４ａ，２４ｂは慣性の役割を果たすものとなり、速度の変化が少ない安定した運転ができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、低出力側での効率を向上させることができる電気推進装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電気推進装置の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】同装置の効率曲線を示す図。
【図３】同装置に用いられる推進電動機の構成図。
【図４】本発明に係る電気推進装置の第２の実施の形態を示す構成図。
【図５】同装置に用いられる推進電動機の構成図。
【図６】同装置に用いられる推進電動機の構成図。
【図７】従来装置の構成図。
【図８】同装置の効率曲線を示す図。
【図９】同装置の回転数対出力の関係を示す図。
【符号の説明】
１：動力装置、
２：発電機、
３，７，８：遮断器、
４：主電源母線、
５，６：大出力用の半導体電力変換装置、
９，１０：推進電動機、
１１，１２：プロペラ、
２０，２１：低出力用の半導体電力変換装置、
２４ａ，２４ｂ：大出力用の推進電動機、
２５ａ，２５ｂ：低出力用の推進電動機。
Claims (2)
- 推進力を得るための推進電動機と、
前記推進電動機を所定出力以上の出力で運転するときに前記推進電動機を駆動する第１の半導体電力変換手段と、
前記所定出力より低い出力時の効率が前記第１の半導体電力変換手段より優れ、前記推進電動機を所定出力より低い出力で運転するときに前記推進電動機を駆動する第２の半導体電力変換手段と、
を具備したことを特徴とする電気推進装置。 - 所定出力以上の出力で駆動し、推進力を得るための第１の推進電動機と、
前記第１の推進電動機を駆動する第１の半導体電力変換手段と、
前記所定出力より低い出力時の効率が前記第１の推進電動機より優れ、前記所定出力より低い出力で駆動し、推進力を得るための第２の推進電動機と、
前記第２の推進電動機を駆動する前記所定出力より低い出力時の効率が前記第１の半導体電力変換手段より優れた第２の半導体電力変換手段と、
を具備したことを特徴とする電気推進装置。
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