JPS60134742A - プロペラ羽根に使用する電力を発生する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はプロペラ装置、更に具体的に云えば、電気作
動装置並びにそれに用いられる電力を発生する手段に関
する。

発明の背景 燃料費の高騰１立ち向う為、最近、航空機用エンジン製
造業者はプロペラ・エンジン装置、特にターボプロップ
・エンジンを、それ程効率がよくないターボファン・エ
ンジンに代るものとして検討する様になった。ターボプ
ロップ・エンジンの設計はプロペラ装置の技術に集中し
ている。例えば、プロペラ羽根の数と共にその長さ及び
弦寸法を増加することにより、性能の改善を計ることが
出来る。

高速で回転する大形の各々の羽根はピッチ変更及び除氷
の為の手段を持っていなければならない。

これはこういうターボプロップ・エンジンのハブに２０
乃至４０馬力の電気エネルギを必要とすることがある。

従来、電気式のピッチ変更を用いる時、電気エネルギは
数馬力程度であった。作動電動機に必要なエネルギは、
エンジンの非回転部分で電気を発生して、スリップ・リ
ングを介して回転するハブに伝達することによって、そ
の需要を充たすことが出来た。この代りに、米国特許第
３，９００゜２７４号に記載される様に、回転境界部分
自体がエネルギ発生箇所であってもよい。この米国特許
には、エンジンの非回転部分に設けられた磁気源が、回
転するハブに装着された巻線に電流を誘起することが記
載されている。

ハブに電気エネルギを供給する前述の何れの手段もエネ
ルギ需要が小さい時は有効であるが、２０乃至４０馬力
の範囲内の電力を供給する様な寸法にした場合、署しく
重くなる。

この様なターボプロップ・エンジンに対する制御手段は
、回転するハブの外側に配置するのが典型的である。こ
うして、ハブの外部で発生された指令信号により、ピッ
チ変更動作が制御される。

外部の電源又は制御手段の何れかが故障すると、ピッチ
変更機能が失われる。

発明の目的 この発明の目的は新規で改良されたプロペラ作動装置を
提供することである。

この発明の別の目的は、プロペラ・エンジン装置の回転
ハブ内で電力を発生する新規で改良された手段を提供す
ることである。

この発明の別の目的は、電力の発生並びに速度制御がプ
ロペラ・エンジンの回転ハブ内で行なわれる様な新規で
改良された自律形プロペラ装置を提供することである。

発明の要約 この発明では、回転自在のハブが、ハブ内で電力を発生
する手段を持っている。この手段は、ハブと軸が差別的
に回転し得る様にハブに入り込む軸を有する。更にこの
手段は、軸に固定された磁気手段及びハブに固定されて
いて、それと−緒に回転する巻線手段を含む発電手段を
有する。ハブと軸の差別的な回転により、巻線手段に電
流が誘起される。

この発明の特定の１形式では、プロペラ・エンジン装置
の回転自在のハブが、歯車手段を介してエンジンの駆動
軸に作動的に接続される。電力を発生する手段がハブ内
部に配置される。こういう手段は、歯車手段を通り抜け
てハブに入り込む高速回転軸を含む。更にこの手段は、
回転軸に固定されていて、それと−緒に回転し得る磁界
発生手段、及びこの磁界手段に磁気結合されていて、ハ
ブに固定され、それと−緒に回転する巻線手段を含む。

回転軸又はハブの回転が巻線手段に電流を誘起づる。

３、発明の詳細な説明 第１図は回転自在のハブ１０及び回転しない又は静止枠
体１２を持つプロペラ・エンジン装置の前側部分の断面
図である。ハブ１０が歯車手段１８を介してエンジンの
駆動軸１６に作動接続される。駆動軸１６はエンジンの
動力系列の一部分であり、例えば動力タービン（図に示
してない）によって駆動することが出来る。可変ピッチ
のプロペラ羽根１４がハブ１０の周りに円周方向に配置
されていて、それと共に回転し得る。羽根１４が発生す
る推進力を制御する為に、羽根のビッヂを変えられる様
にすることが必要である。

回転ハブ１０の内部に作動装置が示されている。

この装置は作動電動機２０を含み、これが電動機出力軸
２２を持っている。軸２２が減速手段２４に接続され、
この減速手段がピッチ制御の為に羽根１４の軸部２６を
回転さぜる。第１図に示す様な減速手段は周知である。

減速手段２４の重要な特性は、それが作動電動機２０を
羽根１４に作動接続すると共に適当な減速を行なうこと
である。電動１１１２０、電ｌＪ機軸２２、減速手段２
４及びプロペラ羽根１４が何れもハブ１０と共に回転す
ることに注意されたい。この為、これらの各々は、電動
機２０が付勢された時にだけ、羽根の作動が行なわれる
様に相対的に固定されている。

更に作動装置が部分的には回転軸３０によって駆動され
る発電手段２８を有する。発電手段２８が磁界発生手段
３４、例えば永久磁石と、この磁気手段に磁気結合され
た巻線手段３２とを有する。「巻線手段」と云う言葉は
、時間的に変化する磁界に応答して起電力を発生し得る
あらゆる導電材料を指す。

巻線手段３２がハブ１Ｏに固定されていて、それと共に
回転する。磁気手段３４は回転軸３０に固定されていて
、それと共に回転し得る。回転軸３０はハブ１０より後
方の位置から歯車手段１８を通り抜けてハブ１０に入り
込む。第１図に示す実施例では、回転軸３０の後端はビ
ニオン歯車３６に取付けられ、このビニオン歯車がエン
ジンの駆動軸１６に設けられた歯車３８と係合する。回
転軸３Ｏはハブ１Ｏと共に回転せず、両者は互いに独立
に回転し、従って差別的に回転し得る。好ましい実施例
では、軸３０は高速回転軸であり、つまり、その回転速
度はハブの速度を越える。軸３Ｏは上に述べた様に、歯
車３６．３８を介してエンジンの駆動軸１６によって駆
動する必要はなく、その代りにそれ自体がエンジンの主
駆動軸であってもよい。

作動装置は適当な電気接続部ぴ制御手段をも含んでいて
よい。発電手段２８からの電力が電気接続部４２を介し
て電動機制御手段４０に送出される。制御手段は、回転
ハブ１０の外側に配置されたエンジン制御手段４４、ハ
ブの内側に配置された電動機制御手段４０、及びエンジ
ン制御手段４４からの信号を電動機制御手段４０に伝達
する信号手段４６を含んでいる。この発明の１形式では
、信号手段４６は光学繊維の回転カップラで構成される
。然し、普通のスｉ〜ツブ・リング、ＲＦ伝送又は磁気
誘導の様なこの他の信号手段を使うこともこの発明の範
囲内である。

この発明の別の特徴として、ハブ１０の後側部分に配置
されていて、静止枠体１２を見る様に位置ぎめされた速
度感知装置５Ｏを用いる。速度感知装置５０の機能は、
それを取付けたハブ１０の回転速度を測定することであ
る。この情報が電気接続部５２を介して電動機制御手段
４０に伝達される。速度感知装置は周知であり、光学、
磁気又はその伯の適当な技術を用いることが出来る。

動作について説明すると、駆動軸１６が歯車手段１８を
介してハブ１０、羽根１４並びにハブ１０内にある作動
装置の種々の部品を回転させる様に作用する。

更に、上に述べた要素が一体として、即ち同じ速度で回
転する。これと対照的に、回転軸３Ｏは磁気手段３４ど
共に、異なる速度で回転する。この差別的な回転により
、巻線手段３２に電流が誘起される。

発生される電流の大きさは、差別的な回転の程度の関数
である。２０乃至４０馬力の範囲の用途では、回転軸３
０はハブに対して高速で回転する。例えば、ハブの速度
は１．１０ＯＲＰ　Ｍ程度であってよいが、回転軸３Ｏ
は２０．０００乃至３０，０ＯＯＲＰ　Ｍで回転し得る
。

回転軸３０又はハブ１Ｏの何れかが回転する時、巻線手
段３２に電流が誘起されることは明らかである。

巻線手段３２が電気接続部４２によって電動機制御手段
４０に電気接続される。電動機制御手段４０が、エンジ
ン制御手段４４から、又は自律的に運転される時は速度
感知装置５Ｏから適当な信号を受取った後、作動電動＠
２０に対する電気エネルギを制御する。エンジン制御手
段が装置の種々のパラメータに応答して、ピッチ制御信
号を発生する。好ましい実施例では、こういう信号は光
学スリップ・リングによって非回転部分と回転部分の界
面を交差する光学繊維信号として送られる。電動１ｌＩ
２Ｏは、付勢された時、電動機軸２２を回転させ、これ
が羽根１４のピッチを変える為に減速手段を駆動する。

上に述べた作動装置は、エンジン制御手段４４により、
又はハブ１Ｏ内に収容された自律手段によって制御する
ことが出来る。自律様式では、電動機制御手段４Ｏが予
定の信号を受取るか又はそれがないことを知る。この信
号が電動機制御手段４４に指示して、予め選ばれた又は
伝達されたレベルに回転速度を保つことにより、自律様
式を開始する。

この後、電動機制御手段は速度感知装置５Ｏからハブ速
度信号を受取る。電動機制御手段４Ｏはエンジン制御手
段４４とは独立に羽根のピッチを調整して、比較的一定
のハブ速度を保つ。エンジン制御手段４４から、不作動
信号か或いは作動信号の中断のどちらにせよ、プログラ
ムされたものを受取った時、自律様式が終了する。当業
者にはこの制御装置のいろいろな可能性が考えられよう
。電力の発生及び制御をハブ内で行なうことにより、現
存の装置よりもずぐれた自立的な制御ｌ並びに制御の冗
長性が達成出来る。

こうして発生された電気エネルギの使い方並びにプロペ
ラ装置の制御にはこの他の可能性がある。

例えば適当に配置された加熱コイルに電流を通すことに
より、羽根の防水を達成することが出来る。

防水機能は、ピッチの変更と時分割で、電動機制御手段
４Ｏによって調整することが出来る。ピッチの変更に優
先順位を持たせ、防水は他の時に行なう様にすることが
好ましいと考えられる。

第２図はこの発明の別の形式のプロペラ装置の図である
。電力装置４８は作動電動機２Ｏ及び発電装置２８を１
個のハウジング内に組合せたものである。

発電装置２８は減速手段２４より軸方向前側に配置され
ている。減速手段２４に接続された出力軸２２が同齢紬
ＪｎＪ−１ｉ’ｌｌ紬でム乙−雷翻博２０乃びを常壬１
１Ａ９１１のこの伯のいろいろな形式、即ち、回転ハブ
内にこれらの部品を配置するこの伯のやり方も考えられ
る。

当業者であれば、この発明が以上図示しｌっ説明した特
定の実施例に制約されないことは明らかである。この発
明は任意の回転枠体の中にある作動装置に同じ様に用い
ることが出来る。例えばへリコプターのヘッド及び同様
な回転羽根装置もこの発明の範囲内である。従って、こ
の明細書で云う「プロペラ・エンジン装置」と云う言葉
は、こういう用途をも含むものである。更に、発電手段
及び作動手段のこれと異なる物理的ないろいろな配置も
、この発明の範囲内である。

図面に示した寸法、割合及び構造の関係は例にすぎず、
こういう例示がこの発明の作動装置に実際に使われる寸
法、割合・又は構造の関係を表わすものではないことを
承知されたい。

この発明は特許請求の範囲によって限定された範囲内で
、種々の変更を加えることが出来ることを承知されたい
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１形式のプロペラ装置の断面図、第
２図はこの発明の別の形式のプロペラ装置の断面図であ
る。 主な符号の説明 １０・・・ハブ　３Ｏ・・・回転軸　３２・・・巻線手
段３４・・・磁気手段 特許出願人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　回転自在のハブの中で電力を発生する装置に於て
   、該ハブに入り込む回転軸を有し、前記ハブ及び回転軸
   は差別的に回転自在であり、更に、前記回転軸に固定さ
   れた磁気手段及び前記ハブと一緒に回転する様に該ハブ
   に固定された巻線手段を持つ発電手段を有し、前記差別
   的な回転によって前記巻線手段に電流が誘起される様に
   した装置。 ２）　回転自在のハブを持ち、該ハブが歯車手段を介し
   てエンジンの駆動軸と作動的に接続されているプロペラ
   ・エンジン装置で、前記ハブ内で電力を発生する装置に
   於て、前記歯車手段を通り抜けて前記ハブに入り込む高
   速回転軸と、該回転軸に固定されていて、該回転軸と共
   に回転し得る磁気手段と、前記ハブと一緒に回転する様
   に該ハブに固定されている巻線手段とを有し、前記回転
   軸又はハブの回転によって前記巻錦手段に電流が誘起さ
   れる様にした装置。 ３）　静止枠体及び可変ピッチ・プロペラ羽根を持つ回
   転自在のハブを有し、該ハブが歯車手段を介してエンジ
   ン駆動軸に作動的に接続されている様なプロペラ・エン
   ジン装置に用いる、前記羽根に対する作動装置に於て、
   前記ハブと一緒に回転する様に該ハブ内に装着された作
   動電動機と、前記歯車手段を通り抜けて前記ハブに入り
   込む高速回転軸と、該回転軸に固定されていてそれと共
   に回転し得る磁界発生手段、及び該磁界手段に磁気結合
   されると共に前記ハブに固定されて、それと−緒に回転
   する様になっていて、前記電動機に電気接続し得る巻線
   手段を含む発電手段とを有し、前記回転軸又はハブの回
   転が前記巻線手段に電流を誘起する様にした作動装置。 ４）　特許請求の範囲３）に記載した作動装置に於て、
   前記プロペラ羽根のピッチを調整する制御手段を有し、
   該制御手段は、前記ハブの中に配置されていて前記電動
   機に対する電気エネルギを制御する電動機制御手段と、
   前記静止枠体の中に配置されていてエンジン・パラメー
   タに応答してピッチ制御信号を発生するエンジン制御手
   段と、該エンジン制御手段からの信号を前記電動機制御
   手段に伝達する信号手段とで構成されている作動装置。 ５）　特許請求の範囲４）に記載した作動装置に於て、
   前記制御手段が前記ハブの回転速度を測定する速度感知
   装置を含んでおり、前記電動機制御手段は前記速度感知
   装置からのハブ速度信号を受取って、前記エンジン制御
   手段とは無関係に羽根のピッチを調整して、ハブ速度を
   比較的一定に保つ様になっている作動装置。 ６）　特許請求の範囲４）に記載した作動装置に於て、
   前記信号手段が光学繊維の回転式カップラを含んでいる
   作動装置。 ７）　特許請求の範囲３）に記載した作動装置に於て、
   前記作動電動機を可変ピッチ羽根に作動的に接続する減
   速手段を有する作動装置。 ８）　特許請求の範囲７）に記載した作動装置に於て、
   前記回転軸が前記減速手段を通り抜けている作動装置。 ９）　特許請求の範囲７）に記載した作動装置に於て、
   前記発電手段が前記歯車手段及び減速手段の間に配置さ
   れている作動装置。 １０）　特許請求の範囲７）に記載した作動装置に於て
   、前記発電手段が前記減速手段より前方に配置されてい
   る作動装置。