KR102538260B1 - 소음 감소를 위한 모터 극의 수량의 변화 - Google Patents

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데이비드 존 하워드 임스
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롤스-로이스 노쓰 아메리칸 테크놀로지스, 인크.
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Abstract

교류(AC) 발전기와, AC 발전기에 전기적으로 결합된 복수의 추진기를 포함하는 교류(AC)형 전기 추진 시스템이 설명된다. 복수의 추진기로부터의 제 1 추진기는 제 1 속도로 제 1 추진기의 제 1 팬을 구동시키는 제 1 모터를 포함한다. 복수의 추진기로부터의 제 2 추진기는 제 1 속도와 상이한 제 2 속도로 제 2 추진기의 제 2 팬을 구동시키는 제 2 모터를 포함한다.

Description

소음 감소를 위한 모터 극의 수량의 변화{VARYING QUANTITIES OF MOTOR POLES FOR NOISE REDUCTION}
일부 항공기는 예를 들어 차량의 이동을 제어하기 위한 추력(thrust)을 제공하기 위해 기체(airframe)의 주위에 배치되는 추진기에 전력을 공급하기 위한 터보 배전 추진(turbo electric distributed propulsion; TeDP) 시스템에 의존한다. 각 추진기는 프로펠러 팬을 구동하는 모터를 포함할 수 있고, 각 추진기 모터 및 팬을 구동하는데 사용되는 전력은 하나 이상의 온보드(on-board) 터보 발전기에 의해 생성될 수 있다.
추진기 팬의 속도의 약간의 변화는 항공기에서 가해지는 바람직하지 않은 팬 소음량에 큰 영향을 미칠 수 있다. (크기 및 무게의 희생을 통한) 일부 직류(DC)형 TeDP 시스템은 많은 주파수에 걸쳐 소음 스펙트럼을 확산시키기 위해 가변 속도 구동기를 이용하여 추진기 팬을 가변 속도로 구동함으로써 인지할 수 있는 피크 음압 레벨을 감소시킬 수 있다. 교류(alternating current; AC)형 TeDP 시스템은 다른 모터 및 터보 발전기의 속도와 동기화될 추진기 모터의 속도를 필요로 한다. 따라서, DC형 TeDP 시스템보다 작고 가벼움에도 불구하고, 통상의 AC형 TeDP 시스템은 다수의 주파수에 걸쳐 소음 스펙트럼을 확산시키기 위해 추진기 팬의 속도를 변화시킬 수 없으며, 따라서 일부 DC형 TeDP 시스템보다 시끄럽게 보일 수 있다.
하나의 예에서, 본 발명은 교류(AC) 발전기; 및 AC 발전기에 전기적으로 결합된 복수의 추진기를 포함하는 교류(AC)형 전기 추진 시스템에 관한 것이며, 복수의 추진기로부터의 제 1 추진기는 제 1 속도로 제 1 추진기의 제 1 팬을 구동시키는 제 1 모터를 포함하고; 복수의 추진기로부터의 제 2 추진기는 제 1 속도와 상이한 제 2 속도로 제 2 추진기의 제 2 팬을 구동시키는 제 2 모터를 포함한다.
다른 예에서, 본 발명은 적어도 하나의 프로세서에 의해 AC형 배전 시스템의 교류(AC) 발전기에 의해 구동되는 제 1 추진기의 제 1 팬에 대한 제 1 회전 주파수를 선택하는 단계; 또한 AC 발전기에 의해 구동되는 제 2 추진기의 제 2 팬에 대한 제 2 회전 주파수를 선택하는 단계로서, 제 2 회전 주파수는 주파수 변동만큼제 1 회전 주파수와 상이한 것인 상기 제 2 회전 주파수를 선택하는 단계; 제 1 추진기의 제 1 모터의 극 쌍의 제 1 수량을 제 2 추진기의 제 2 모터의 극 쌍의 제 2 수량과 구별하기 위해 최소 극 쌍 오프셋을 선택하는 단계; 제 1 회전 주파수, 제 2 회전 주파수 및 최소 극 쌍 오프셋에 기초하여 극 쌍의 최소 수량을 결정하는 단계; 및 극 쌍의 최소 수량을 극 쌍의 제 1 수량으로서 사용하기 위해 제 1 모터를 구성하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
또 다른 예에서, 본 발명은 AC형 배전 시스템의 AC 발전기에 의해 구동되는 제 1 추진기의 제 1 팬에 대한 제 1 회전 주파수를 선택하기 위한 수단; 또한 AC 발전기에 의해 구동되는 제 2 추진기의 제 2 팬에 대한 제 2 회전 주파수를 선택하기 위한 수단으로서, 제 2 회전 주파수는 주파수 변동만큼제 1 회전 주파수와 상이한 상기 선택하기 위한 수단; 제 1 추진기의 제 1 모터의 극 쌍의 제 1 수량을 제 2 추진기의 제 2 모터의 극 쌍의 제 2 수량과 구별하기 위해 최소 극 쌍 오프셋을 선택하기 위한 수단; 제 1 회전 주파수, 제 2 회전 주파수 및 최소 극 쌍 오프셋에 기초하여 극 쌍의 최소 수량을 결정하기 위한 수단; 및 극 쌍의 최소 수량을 극 쌍의 제 1 수량으로서 사용하기 위해 제 1 모터를 구성하기 위한 수단을 포함하는 교류(AC)형 전기 추진 시스템에 관한 것이다.
하나 이상의 예의 상세 사항은 첨부된 도면 및 아래의 설명에서 예시된다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 장점은 상세한 설명 및 도면과 청구 범위로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 하나 이상의 양태에 따라 교류 발전기로부터의 전력을 하나 이상의 추진기에 제공하기 위한 예시적인 교류형 터보 배전 추진 시스템을 도시한 개념도이다.
도 2는 도 1의 예시적인 교류형 터보 배전 추진 시스템과 호환 가능한 예시적인 추진기 팬의 회전 방향 개념을 도시한 개념도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 예시적인 교류형 터보 배전 추진 시스템의 일부의 상세한 예를 도시한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 하나 이상의 양태에 따라 도 1의 예시적인 전기 추진 시스템의 제어기에 의해 수행되는 예시적인 동작을 도시한 흐름도이다.
추진기에 전력을 공급하기 위한 터보 배전 추진(TeDP) 시스템에 의존하는 소위 분산 추진 비행체는 또한 비행체의 발전 기능(예를 들어, 가스 터보 등)으로부터 비행체의 추진 기능을 분리하면서 비행체의 추진 기능(예를 들어 추진기 팬 등)과 비행체의 공기 역학적 특징(aerodynamic features)(예를 들어, 날개, 꼬리 부분 등)을 꽉 결합함으로써 질량을 감소시켜 효율을 높일 수 있다. 예를 들면, 일부 혼합된 날개-몸체 항공기에서, 공기 역학적 특징 및 추진 기능은(예를 들어, 센터 날개 몸체의 트레일링 에지(trailing edge)를 따라 추진기 팬을 배치함으로써) 경계층 유입(boundary layer ingestion) 또는 편향된 후류 설계(deflected slipstream design)를 통해 결합된다. 일부 전통적인 원통형 동체 항공기는(예를 들어 꼬리에서 동체 경계층 유입에 대한 편향 후류를 위한 날개 송풍을 수행하기 위해) 후퇴익(sweptback wing)의 리딩(leading) 에지 상 및/또는 꼬리 근처에 추진기 팬을 배치함으로써 추진 기능과 공기 역학적 기능을 결합한다. 어느 경우에, 발전 기능(터보 발전기의 저압 [LP] 샤프트)에서 추진 기능(예를 들어, 추진기 팬)을 분리함으로써, 분산된 추진 항공기는 공기 역학적 방식으로 차량의 외측 주위에 위치된 추진기 팬을 포함할 수 있고, 상당히 효과적인 바이패스 비율로 동작할 수 있다.
교류(AC) 또는 직류(DC)형 TeDP 시스템 중 어느 하나는 추진기 팬을 회전시키는 추진기 모터를 구동하기 위해 사용될 수 있다. 사용되는 TeDP 시스템의 타입과 관계없이, 추진기 팬의 속도의 약간의 변화는 항공기에 의해 가해지는 바람직하지 않은 팬 소음량에 큰 영향을 미칠 수 있다.
DC형 TeDP 시스템은 일반적으로 DC 전력을 분배하기 위해 무겁고 큰 반전 및 변환 장비를 필요로 한다. 무겁고 대형임에도 불구하고, DC형 TeDP 시스템에 의존하는 항공기는 다른 모터에서 독립되고, 또한 터보 발전기와 무관하게 각 추진기 모터의 속도를 변화시킴으로써 개선된 압력비로 추진기 팬을 동작할 수 있다. 결과적으로, DC형 TeDP 시스템은 많은 주파수에 걸쳐 소음 스펙트럼을 확산시키기 위해 가변 속도 구동기를 이용하여 추진기 팬을 가변 속도로 구동함으로써 관찰할 수 있는 피크 음압 레벨을 감소시킬 수 있다.
DC형 TeDP 시스템은 전력 전자와 관련된 추가적인 크기 및 무게 페널티가 들어 있는 가변 속도 구동기를 이용하여 특정 속도로 추진기를 구동할 수 있다. 추가적인 가변 속도 구동기는 시스템의 비용과 복잡성을 증가시킬 수 있다. 또한, 이러한 솔루션은 효율을 향상시키기 위해 크기와 무게를 감소시키는 것이 중요한 요건인 항공기에서와 같은 많은 응용에는 적합하지 않을 수 있다.
AC형 TeDP 시스템이 DC 전력을 분배하는데 필요한 무겁고 큰 반전 및 변환 장비의 사용에 선행할 수 있기 때문에, AC형 TeDP 시스템은 통상적으로 DC형 TeDP 시스템보다 작고 가볍다. AC형 TeDP 시스템에 의존하는 항공기가 DC형 TeDP 시스템이 필요한 무겁고 큰 반전 및 변환 장비의 대부분을 제거할 수 있을지라도, AC형 TeDP 시스템은 다른 추진기 모터의 속도 및 터보 발전기의 속도와 항상 동기화될 추진기 모터의 속도를 필요로 한다. 결과적으로, DC형 TeDP 시스템보다 작고 가벼움에도 불구하고, 통상의 AC형 TeDP 시스템은 다수의 주파수에 걸쳐 소음 스펙트럼을 확산시키기 위해 추진기 팬의 속도를 변화시킬 수 없으며, 따라서 일부 DC형 TeDP 시스템보다 시끄럽게 보일 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 기술 및 회로는 각 팬의 DC 분배 또는 개개의 가변 속도 구동기를 필요로 하지 않고 항공기가 추진기 모터와 추진기 팬을 상이한 속도로 동작시킬 수 있는 예시적인 AC형 TeDP 시스템에 관한 것이다. 결과적으로, 예시적인 AC형 TeDP 시스템을 사용하여 항공기는 또한 팬 소음을 감소시킬 수 있으면서 AC형 TeDP 시스템이 통상적으로 DC형 TeDP 시스템 위에 있는 크기와 무게 절감을 실현할 수 있다.
예시적인 AC형 TeDP 시스템은 상이한 속도로 동작하는 팬을 구성하기 위해 추진기 모터의 극 카운트(pole count)를 변화시킬 수 있다. 상이한 속도로 팬을 동작시킴으로써, 예시적인 AC형 TeDP 시스템은 동일한 속도로 팬을 동작할 수 밖에 없는 다른 AC형 TeDP 시스템에 비해 팬과 관련된 소음 스펙트럼을 확장할 수 있고 음압 및 인지할 수 있는 소음 레벨의 원하는 감소를 달성할 수 있다. 예시적인 AC형 TeDP 시스템은 큰 가변 속도 구동기 없이 각 프로펠러로부터의 추가적인 소음을 제거하거나 적어도 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나 이상의 양태에 따라 AC 발전기(2)로부터의 전력을 하나 이상의 AC 추진기(6A-6N)(총칭하여 "추진기(6)")에 제공하기 위한 예시적인 AC형 TeDP 시스템으로서 시스템(1)을 도시한 개념도이다. 일 예에서, 시스템(1)은 항공기 기내의 터보 전기 추진 시스템의 부분 또는 모두를 포함한다. 시스템(1)은 해양 선박과 같은 다른 타입의 차량의 부품, 또는 AC 발전기로부터의 전력을 하나 이상의 AC 추진기로 분배하기 위한 동작 요건을 달성하기 위해 AC형 TeDP 시스템에 의존하는 일부 다른 시스템일 수 있다.
시스템(1)은 AC 발전기(2), 추진기(6), 제어 유닛(12) 및 전기 버스(14)를 포함한다. AC 발전기(2)는 시스템(1)이 추진기(6)를 구동하기 위해 버스(14)를 통해 분배하는 AC 전력을 제공한다. 시스템(1)은 추가적인 변환기, 브레이커, 인버터, 및 시스템(1)이 AC 발전기(2)로부터의 전력을 각 추진기(6)로 분배하기 위해 필요로 하는 임의의 다른 전기적 구성 요소 또는 회로를 포함할 수 있다.
AC 발전기(2)는 시스템(1)과 같은 AC형 TeDP 시스템에 이용하기 위한 임의의 AC 발전기를 나타낸다. AC 발전기(2)는 가변 주파수의 3상 AC 전력을 추진기(6)의 각각으로 출력하도록 구성된다. 일부 예에서, AC 발전기(2)는 터보 발전기일 수 있다. 일부 예에서, AC 발전기(2)는 하나 이상의 디젤 동력 터빈, 가스 동력 터빈, 원자력 터빈, 또는 다양한 다른 타입의 터빈에 의해 구동될 수 있다.
시스템(1)은 간략화 및 명확성을 위해 일반적으로 시스템(1)의 모든 구성 요소에 동작 가능하게 결합되는 것으로 도시되는 제어 유닛(12)을 포함한다. 다시 말하면, 제어 유닛(12)은 AC 발전기(2)와 추진기(6)를 포함하는 시스템(1)의 상이한 구성 요소의 각각에 신호 및 정보를 제공하도록 구성된다. 예를 들면, 제어 유닛(12)은 정보를 AC 발전기(2)와, 시스템(1)이 AC 발전기(2)로부터의 AC 전력을 추진기(6)로 분배하고 분배하지 않도록 구성하기 위한 추진기(6) 중 하나 이상으로 전송할 수 있다. 일부 예에서, 제어 유닛(12)은 단지 시스템(1)의 구성 요소의 일부에 동작 가능하게 결합될 수 있다.
제어 유닛(12)은 본 명세서에서 설명되는 제어 유닛(12)에 기인되는 기술을 수행하기 위해 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합의 임의의 적절한 배치를 포함할 수 있다. 제어 유닛(12)의 예는 임의의 하나 이상의 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(FPGA), 또는 임의의 다른 등가의 집적 또는 이산 논리 회로뿐만 아니라, 이러한 구성 요소의 임의의 조합을 포함한다. 제어 유닛(12)이 소프트웨어 또는 펌웨어를 포함하면, 제어 유닛(12)은 소프트웨어 또는 펌웨어를 저장하고 실행하기 위해 하나 이상의 프로세서 또는 처리 유닛과 같은 임의의 필요한 하드웨어를 더 포함한다.
일반적으로, 처리 유닛은 하나 이상의 마이크로프로세서, DSP, ASIC, FPGA, 또는 임의의 다른 등가의 집적 또는 이산 논리 회로뿐만 아니라, 이러한 구성 요소의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 도 1에 도시되어 있지 않지만, 제어 유닛(12)은 데이터를 저장하도록 구성된 메모리를 포함할 수 있다. 메모리는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 비휘발성 RAM(NVRAM), 전기적 소거 가능한 프로그래머블 ROM(EEPROM), 플래시 메모리 등과 같은 임의의 휘발성 또는 비휘발성 매체를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 메모리는 제어 유닛(12)의 외부에 있을 수 있다(예를 들어, 제어 유닛(12)이 하우징되는 패키지의 외부에 있을 수 있다).
추진기(6)는 AC 발전기(2)에 의해 시스템(1)에 제공된 가변 주파수의 3상 AC 전력에 의해 구동되는 예시적인 추진기 장치이다. 일부 예에서, 추진기(6)의 주요 역할은 호스트 항공기 또는 해양 선박의 이동을 제어하기 위한 추력을 제공하는 것이다.
추진기(6)의 각각은 3상 전력 버스(14)를 통해 AC 발전기(2)에 결합된다. 추진기(6)의 각각은 AC 발전기(2)로부터 전력 버스(14)에 제공된 가변 주파수의 3상 AC 전력에 의해 구동된다. 일부 예에서, 전력 버스(14)는 추가적인 브레이커, 변환기, 인버터, 및 AC 발전기(2)를 각 추진기(6)에 전기적으로 결합하는데 필요한 다른 장비를 포함할 수 있다.
추진기(6)의 각각은 적어도 하나의 각각의 3상 AC 전기 모터(16A-16N)(총칭하여 "모터(16)")와 적어도 하나의 각각의 추진기 팬(18A-18N)(총칭하여 "팬(18)")을 포함한다. 일부 예에서, 추진기(6) 중 하나 이상은 다수의 AC 전기 모터(16) 및/또는 하나 이상의 추진기 팬(18)을 포함할 수 있다. 게다가, 추진기(6)의 각각은 AC 발전기(2) 및/또는 제어 유닛(12)과 통신하고/하거나 이들에 의해 제어되기 위한 추가적인 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 추진기(6A)는 제어 유닛(12) 및/또는 AC 발전기(2)로 하여금 추진기(6A)의 모터(16A)가 팬(18A)을 회전하기 위해 사용하는 권선의 그룹을 변경할 수 있도록 하는 하나 이상의 스위치의 다른 회로를 포함할 수 있다.
팬(18)의 회전에 기인될 수 있는 가청 소음을 감소시키기 위해, 팬(18)의 각각이 상이한 속도로 실행하도록 시스템(1)은 모터(16)의 각각이 극 쌍의 상이한 수량(또한 본 명세서에서 "극 카운트(pole count)"로 지칭됨)을 갖는 것을 필요로 한다. 모터(16)의 각각에 걸쳐 상이한 극 카운트를 갖고, 팬(18)의 결과로서 약간 상이한 속도로 동작함으로써, 시스템(1)은 팬(18)으로 기인된 가청 소음 주파수의 적어도 일부를 제한하거나 이러한 가청 소음 주파수의 적어도 일부가 부가되는 것을 방지할 수 있다. 일부 예에서, 모터(16)의 가변 극 카운트는 시스템(1)이 전적으로 가청 소음 주파수의 일부를 취소하도록 할 수 있다. 이러한 방식으로, 추진기(6)의 각각에 대해 임의의 추가적인 개개의 종종 크고 무거운 가변 속도 구동기에 의존하지 않고 팬(18)이 시스템(1)과 같은 AC형 TeDP 시스템에 의해 구동되는 경우에 시스템(1)은 팬(18)에서 관찰될 수 있는 가청 소음의 양을 제거하거나 적어도 감소시킬 수 있다.
일부 예에서, 팬(18)의 회전에 기인될 수 있는 가청 소음을 감소시키기 위해, 시스템(1)은 또한 프로펠러로서 사용되는 경우에 인접한 팬(18)과 관련된 팬 블레이드의 수량을 변화시킬 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일부 예에서, 팬(18)의 회전에 기인될 수 있는 가청 소음을 감소시키기 위해, 시스템(1)은 또한 프로펠러로서 사용되는 경우에 인접한 팬(18)에서 블레이드 및/또는 고정자의 수량을 변화시킬 수 있다. 다시 말하면, 시스템(1)은 인접한 팬(18)에 비해 팬(18)의 각각과 관련된 블레이드의 수량을 변화시킴으로써 팬 소음을 더 감소시킬 수 있다.
시스템(1)이 AC형 TeDP 시스템인 것을 고려한다면, AC 발전기(2)와 추진기(6)의 각각은 동일한 전기적 주파수(fe)에 의해 구동된다. 각 팬(18)의 각각의 속도(ωF)는 AC 발전기(2)의 속도(ωG), AC 발전기(2)의 극 쌍의 수량(PG), 및 특정 팬을 구동하는 대응하는 추진기 모터(16)의 각각의 극 쌍의 수량(PM)에 의존한다. 이와는 달리, 추진기 팬(18) 중 어느 하나의 속도는 AC 발전기(2)의 극 카운트와, 추진기 팬을 구동하는 대응하는 추진기 모터(16)의 각각의 극 카운트의 비율에 기초한다. 이와 같이, AC 발전기(2)와 각각의 모터(16)의 극 카운트 사이의 관계는 이러한 관계가 팬(18)의 속도와 관련될 때 AC 발전기(2)와 각각의 모터(16) 사이의 외관상 "고정된(fixed)" 기어비를 생성한다.
예를 들어, 아래의 유도(derivation)는 팬(18A)의 속도와 AC 발전기(2)의 속도 사이의 관계를 입증하기 위해 단지 일례로서 추진기(6A)를 이용한다. 팬(18) 및 추진기(6)의 각각의 속도는 추진기(6A)와 AC 발전기(2)에 대하여 아래에 설명되는 관계로서 AC 발전기(2)의 속도와 유사한 관계를 공유할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
AC 발전기(2)의 극 쌍의 수(pG) 사이의 관계를 분당 회전수의 AC 발전기(2)(ωG)의 기계적 속도, 및 헤르츠(fe)의 AC 발전기(2)의 전기적 주파수에 제공하는 식 1을 고려한다.
pGωG = 60 fe 식 1
팬(18A)의 팬 속도(ωf) 및 팬(18A)의 팬 회전 주파수(ff)가 전기적 주파수의 함수와 모터(16A)에 대한 극 쌍(pM)의 수이기 때문에, 팬(18A)의 속도(ωF) 및 팬(18A)의 팬 회전 주파수(ff)는 모터(16A)의 극 쌍(pM)의 수량과 AC 발전기(2)의 극 쌍(pG)의 수량 사이의 극 쌍의 비의 함수로서 결정될 수 있다. 식 2에 나타낸 바와 같이, 팬(18A)의 속도(ωF)는 AC 발전기(2)의 속도(ωG), 모터(16A)에 대한 극 쌍(pM)의 수량 및 AC 발전기(2)에 대한 극 쌍(pG)의 수량에 기초한다.
ωF = ωG (pG/pM) 식 2
따라서, 추진기 팬(18)의 속도(ωF)의 약간의 변화가 시스템(1)에서 가해지는 바람직하지 않은 팬 소음량에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에, 팬(18)의 소음 스펙트럼을 확장하기 위해, 시스템(1)은, 각 모터(16)가 팬(18)과 관련된 소음 스펙트럼을 양호하게 확산하고, 각 추진기 모터(16) 또는 모터(16)의 그룹에 대한 극 쌍(pM)의 상이한 수량을 갖는 개개의 추진기(6) 또는 추진기(6)의 그룹을 이용함으로써 팬(18) 중에서 팬 속도(ωF)의 하나 이상의 바람직한 조합을 얻기 위한 극 카운트(pM)를 변화시킬 수 있다.
시스템(1)의 소음 스펙트럼을 확장하기 위해 팬(18A 및 18B)의 팬 속도(ωF)와 회전 주파수(fF) 사이의 예시적인 미세 조정 비율은 식 3에 제공된다. 식 3은 일부 예에서 모터(16)의 각각에 대한 극 쌍(pM)의 수량이 임의의 2개의 모터(16) 사이의 극 카운트(pM)의 차이가 팬 사이에 작은 주파수 변화를 제공하기 위해 극 쌍의 적어도 정수의 수량(n)(예를 들어, 1, 2, 4, 6, 또는 어떤 다른 정수 값)이도록 상당히 높은 수량일 수 있다는 것을 가정한다.
Figure 112016055956393-pat00001
식 3
예를 들어, 플러스 또는 마이너스의 2개의 극 쌍에 의해 극 쌍의 수를 오프셋하고, 팬(18A)이 100 헤르츠 회전 주파수(fF18A)를 갖는 것을 가정함으로써, 시스템(1)은 적어도 20 이상의 극 쌍(pM)을 갖도록 모터(16A)를 선택하여 팬(18A 및 18B) 사이의 회전 주파수(fF)에서 대략 10 헤르츠 주파수 변동(또한, 본 명세서에서 "주파수 오프셋"으로 지칭됨)을 달성할 수 있을 것이다.
일부 예에서, 2개의 모터(16)는 극 쌍(pM)의 동일한 수량을 갖지 않는다. 다른 예에서, 모터(16)의 2개의 그룹은 극 쌍(pM)의 동일한 수량을 갖지 않지만, 각 그룹 내의 개개의 모터(16)는 유사하거나 극 쌍(pM)의 동일한 수량을 가질 수 있다. 시스템(1)은 소리 또는 소음 압력 레벨에서 원하는 감소를 초래하는 모터(16) 사이에 분배된 극 쌍(pM)의 충분히 변화된 임의의 수량을 포함할 수 있다.
따라서, 대응하는 추진기 팬(예를 들어, 프로펠러)이 식 1 내지 3의 유도된 극 쌍의 비율에 따라 약간 상이한 속도로 동작하도록 하기 위해 각 추진기 모터 또는 추진기 모터의 그룹에 대해 상이한 극 쌍을 가진 모터를 선택함으로써 본 발명의 설명된 회로와 기술은 시스템(1)과 같은 예시적인 AC형 TeDP 시스템이 소음 스펙트럼에 걸쳐 추진기 팬에 의해 생성되는 소음을 확산시키도록 할 수 있다. 결과적으로, 예시적인 AC형 TeDP 시스템은 각 추진기에 대해 무겁고 비싼 개개의 가변 속도 구동기를 이용할 필요가 없다. 게다가, 예시적인 AC형 TeDP 시스템을 사용하는 항공기(또는 다른 해양 선박 등)는 또한 팬 소음을 감소시킬 수 있으면서 AC형 TeDP 시스템이 통상적으로 DC형 TeDP 시스템 위에 갖는 크기 및 무게 절감을 실현할 수 있다. 예시적인 AC형 TeDP 시스템은 큰 가변 속도 구동기 없이 각 프로펠러로부터의 추가적인 소음을 제거하거나 적어도 감소시킬 수 있다.
도 1이 일부 예에서 팬(18)의 각각을 구동하는 단일 AC 발전기(2)를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 일부 항공기는 다수의 엔진 및 다수의 발전기를 포함한다. 일부 다수의 엔진의 항공기에서, 상이한 추진기는 상이한 발전기와 상이한 엔진에 의해 독립적으로 구동될 수 있다. 이러한 다수의 엔진 예에서, 소음 주파수 스펙트럼의 확산은 극 쌍의 수량을 변화시킬 뿐만 아니라 각 대응하는 추진기 팬이 약간 상이한 속도로 회전하도록 하기 위해 약간 상이한 속도로 각 엔진을 동작시킴으로써 달성될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 기술 및 회로는 예시적인 AC형 TeDP 시스템이 추진기 모터를 구동하는 가변 속도 배전 시스템이라고 가정한다. 그러나, 다른 예에서, 본 명세서에서 설명된 기술 및 회로의 일부는 발전기와 모터 사이의 기어비가 고정되는 상이한 타입의 추진 시스템(예를 들어, 기계적 분배 개념)에 적용할 수 있다.
일부 예에서, 추진기 모터 및 발전기와 관련된 극 카운트는 (예를 들어, 스위칭 권선에 의해) 동작 중에 변경될 수 있다. 이러한 방식으로 비행 중의 스위칭 권선은 동작 중에 기어비와 극 쌍의 비를 변경함으로써 항공기가 비행 중에 가청 음질을 변화시키도록 할 수 있다.
도 2는 도 1로부터의 AC형 TeDP 시스템(1)과 호환 가능한 예시적인 추진기 팬의 회전 방향 개념(20A-20C)을 도시한 개념도이다. 도 2는 도 1의 시스템(1)과 관련하여 아래에서 설명된다.
도 2의 목적은 추진기 모터와 관련된 소음 주파수 스펙트럼을 확산시키기 위해 다양한 추진기 모터 중에서 극 쌍의 수량을 변화시키는 사상이 다양한 팬 회전 개념에 적용 가능하다는 것을 보여주는 것이다. 예를 들어, 설명된 기술은 추진 제어 및 가변 피치 팬 제어를 위한 가변 터빈 속도 개념에 적용할 수 있다.
시스템(1)과 같은 AC형 TeDP 시스템에서 가변 속도 제어로, 팬 주파수는 통상적으로 스로틀 명령(throttle command)에 비례하여 변화한다. 시스템(1)과 같은 AC형 TeDP 시스템에서의 가변 팬 피치 개념으로, 팬 주파수는 터보 발전기 제어를 통해 일정하게 유지될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 두 경우에, 팬 주파수 비율은 팬에 따라 동일하게 유지할 것이다.
추진기 팬의 회전 방향 개념(20A-20C)은 모든 팬이 상이한 속도로 동작할 필요가 없고, 실제로 팬의 세트가 그룹화되고 비슷한 속도로 동작할 수 있다는 것을 보여준다. 예를 들어, 개념(20A)은 팬의 각각이 동일한 방향으로 회전하는 "모두 한 방향(all one direction)"의 회전 방향 개념을 나타낸다. 이러한 예에서, 16개의 팬 또는 프로펠러가 있고, 각각 동일한 방향으로 이동한다. 그러나, 16개의 팬이 있을지라도, 16개의 팬은 단지 8개의 상이한 속도로 이동한다. 각 팬은 다른 팬과 짝을 이루고, 8개의 팬 쌍은 모두 동일한 방향으로 이동하지만, 다른 쌍의 팬과 상이한 속도로 이동한다.
개념(20B)은 왼쪽 날개의 팬의 각각이 동일한 방향으로 회전하고, 오른쪽 날개의 팬의 각각이 반대 방향으로 회전하는 "날개당 역회전(counter rotating per wing)" 회전 방향 개념을 보여준다. 그러나, 다시, 16개의 팬이 있을지라도, 16개의 팬은 단지 8개의 상이한 속도로 이동한다. 오른쪽 날개의 각 팬은 반대 방향으로 이동하는 왼쪽 날개의 다른 팬과 짝을 이룬다. 8개의 팬 쌍은 모두 다른 쌍의 팬과 상이한 속도로 이동한다.
개념(20C)은 팬이 두 방향 중 하나의 방향으로 회전하는 사이 왼쪽에서 오른쪽으로 순차적으로 교대하는 "교대 회전 방향(alternating direction of rotation)"의 회전 방향 개념을 보여준다. 그러나, 다시, 16개의 팬이 있을지라도, 16개의 팬은 단지 8개의 상이한 속도로 이동한다. 각 팬의 쌍은 반대 방향으로 이동하지만, 동일한 속도로 이동하는 2개의 팬을 포함한다. 8개의 팬 쌍은 모두 다른 쌍의 팬에서 상이한 속도로 이동한다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 시스템(1)의 부분의 추가적인 예로서 각각 시스템(300A) 및 시스템(300B)를 도시한 개념도이다. 도 3a 및 도 3b는 도 1과 관련하여 아래에서 설명된다. 하나의 모터(316)만이 도 3a 및 도 3b의 각각에 도시되고; 시스템(300A 및 300B)의 모터(316)의 수량은 항공기의 크기와 구성에 따라 달라진다.
도 3a 및 도 3b는 각각 설명된 회로 및 기술에 따라 예시적인 AC형 TeDP 시스템의 예시적인 부분으로서 시스템(300A 및 300B)를 도시한다. 시스템(300A)은 여진기(exciter)(312) 및 AC 발전기(302A)에 기계적으로 결합된 터빈(310)을 포함한다. 시스템(300A)은 모터(316) 및 팬(318)을 포함하고, 버스(314)를 통해 AC 발전기(302A)에 전기적으로 결합되는 추진기(306)를 더 포함한다. 시스템(300B)은 AC 발전기(302B)와, 모터(316) 및 팬(318)을 포함하고, 버스(314)를 통해 AC 발전기(302B)에 전기적으로 결합되는 추진기(306)에 기계적으로 결합된 터빈(310)을 포함한다. 시스템(300A 및 300B)의 각각에서, 모터(316)는 팬(318)에 기계적으로 결합된다.
터빈(310)은 시스템(300A 및 300B)의 각각에서 샤프트(304)를 회전하는 기계적 에너지를 생성한다. 터빈(310)의 예는 가스 동력 터빈, 풍력 터빈, 수력 터빈, 수소 동력 터빈, 원자력 터빈, 디젤 동력 터빈, 가솔린 동력 터빈, 및 전력을 생성하기 위해 AC 발전기를 구동하는 샤프트를 회전하는데 충분한 기계적 에너지를 제공하는 임의의 다른 타입의 터빈을 포함한다.
추진기(306)는 모터(316) 및 팬(318)과 같은 모터 및 팬을 포함하는 임의의 타입의 전기적 구동 추진기를 나타낸다. 시스템(300A)에서, 추진기 팬(318)의 속도(ωF)는 AC 발전기(302A)의 극 카운트와 모터(316)의 극 카운트의 비율에 따라 달라진다. 마찬가지로, 시스템(300B)에서, 추진기 팬(318)의 속도(ωF)는 AC 발전기(302B)의 극 카운트와 모터(316)의 극 카운트의 비율에 따라 달라진다.
시스템(300A 및 300B)의 제어 유닛(312)은 샤프트(304)가 회전하는 속도, 버스(314)에서의 전류 또는 전압 레벨, 및/또는 팬(318)이 회전하는 속도를 제어하기 위한 정보를 송수신할 수 있다. 일부 예에서, 제어 유닛(312)은 추진기(306)의 모터(316)가 팬(318)을 회전시키기 위해 버스(314)에서의 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하기 위해 사용하는 극 쌍의 수량을 제어할 수 있다. 다시 말하면, 제어 유닛(312)은 극 쌍의 특정 수량으로 동작하도록 모터(316)를 구성하는 신호 또는 명령을 송신할 수 있다.
AC 발전기(302A)는 정전압, 가변 주파수, 3상 AC 전력을 제공하기 위한 직접 결합된 계자 권선형(wound field) 발전기이다. 회전자(322A)가 회전할 때, 회전자(322A)의 전기적 권선은 자화되고, 고정자(324A)에서 전류를 유도하는 자기장을 생성한다. AC 발전기(302A)는 여진기(312)로부터의 전기 에너지를 전력 회전자(322A)로 끌어 당긴다. 여진기(312)로부터 수신된 전기적 에너지(예를 들어, 더 높은 전류)가 많을수록, 회전자(322A)에 의해 생성된 자기장이 더 크고, AC 발전기(302A)가 버스(314)에서 생성하는 전압이 더 크다.
동작 시에, 도 3A의 예를 고려하면, 제어 유닛(312)은 터빈(310)이 샤프트(304)를 회전하는 기계적 에너지를 생성하도록 하는 터빈(310)으로 신호를 송신할 수 있다. 샤프트의 회전은 AC 발전기(302A)의 회전자(322A)를 회전시킨다. AC 발전기(302A)의 회전자(322A)의 회전은 AC 발전기(302A)가 버스(314)에서 고정자(324A)를 떠나는 (예를 들어, 3상 AC 전류로서) 전기적 에너지를 생성하도록 할 수 있다. 모터(316)의 고정자(344)는 버스(314)로부터 AC 발전기(302A)에 의해 생성된 전기적 에너지를 수신할 수 있다. 모터(316)가 버스(314)를 통해 수신하는 전기적 에너지는 고정자(344)가 러너(runner) 영구 자석(PM) 기계(346)가 회전하도록 하는 자기장을 생성할 수 있도록 한다. PM 기계(346)의 회전은 팬(318)을 회전시키는 기계적 에너지를 생성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 여진기(312)는 회전자(322A)의 권선을 자화하도록 샤프트(304)의 회전에 기초하여 전기 에너지를 생성한다. 그 후, 여진기(312)의 출력은 AC 발전기(302A)에 의해 출력된 정전압을 생성하기 위해 회전자(322A)의 자기장을 제어한다. 제어 유닛(312)은 여진기(312)의 계자 전류를 변화시킴으로써 여진기(312)로부터의 출력을 관리할 수 있다. 예를 들면, 제어 유닛(312)은 전압 조절 회로를 포함할 수 있거나, 결과적으로 AC 발전기(302A)에 의해 생성된 전압을 관리하는 여진기(312)의 출력을 관리하기 위해 전압 조절 기술을 수행할 수 있다. 버스(314)에서의 분배 전압은 제어 유닛(312)의 전압 조절 회로 및/또는 제어 유닛(312)에 의해 수행되는 전압 조절 기술에 의해 관리되고, 버스(314)에서의 전기 에너지의 AC 주파수는 샤프트(304)의 속도의 함수이다.
AC 발전기(302A)와 대조적으로, AC 발전기(302B)는 가변 전압, 가변 주파수, 3상 AC 전력을 제공하도록 구성되는 직접 결합된 영구 자석 발전기이다. 회전자(326)가 샤프트(304)의 회전에 기초하여 회전할 때, 고정자(324B)에서 전류를 유도하는 회전자(326)의 영구 자석에 의해 생성된 자기장은 회전한다. 고정자(324B)는 버스(314)를 통해 모터(316)로 분배되는 3상 AC 전력으로서 전류를 출력한다. 모터(316)의 고정자(324B)는 버스(314)로부터 AC 발전기(302B)에 의해 생성된 전기적 에너지를 수신할 수 있고, 모터(316)가 버스(314)를 통해 수신하는 전기적 에너지는 PM 기계(346)가 회전하도록 하는 자기장을 고정자(344)가 생성할 수 있도록 한다. PM 기계(346)의 회전은 팬(318)을 회전시키는 기계적 에너지를 생성할 수 있다.
AC 발전기(302A)와 유사하게, 버스(314)에서 AC 발전기(302B)에 의해 제공되는 전기적 에너지의 AC 주파수는 샤프트(304)의 속도의 함수이다. 그러나, AC 발전기(302B)가 가변 전압을 제공할 수 있기 때문에, 시스템(300B) 및/또는 제어 유닛(312)은 AC 발전기(302B)의 속도 및 모터(316)의 속도의 근접 모니터링 및 정합을 수행할 필요가 있을 수 있다. 예를 들면, 제어 유닛(312)은 PM 회전자(326)의 속도를 나타내는 AC 발전기(302B)로부터 정보를 수신하고, 이러한 정보를 이용하여 버스(314)에서 필요한 전압와 결과적으로 PM 기계(346)의 필요한 속도를 제어할 수 있다.
어쨌든, AC 발전기(302B)와 같은 영구 자석 발전기가 모터(316)를 구동하는데 사용되든지 AC 발전기(302A)와 같은 계자 권선형 발전기가 모터(316)를 구동하는데 사용되든지 간에, 팬(318)의 속도는 두 방법 중 적어도 하나에서 변화될 수 있다. 일부 예에서, 제어 유닛(312)은 엔진 제어기와 유사한 동작을 수행하고, 샤프트(304)의 속도를 제어할 수 있다. 다른 예에서, 제어 유닛(312)은 모터(316)와 AC 발전기(302A 및 302B) 사이의 극 비율을 변화시킬 수 있다. 극 비율을 변화시키는 것은 AC 발전기(302A 및 302B), 및/또는 추진기(306) 및 모터(316)의 (이용 가능한) 고정자 및 회전자 권선을 재구성하고, 이에 의해 극 쌍의 수를 변경하는 제어 유닛(312)을 필요로 할 수 있다. 예를 들어, Ellis Chong에 의해 미국 특허 공보 2012/0286516 A1에 기재된 바와 같이, 일부 발전기는 극 쌍의 수를 변경하는데 사용될 수 있는 다양한 극 구성을 선택하는 능력을 제공하는 선택 가능한 계자 권선을 가진 가변 속도 발전기이다.
본 명세서에 설명된 기술 및 회로는 시스템(1)과 같은 예시적인 AC형 TeDP 시스템(300A 및/또는 300B)이 추진기 모터를 구동하는 가변 속도 배전 시스템이라고 가정한다. 그러나, 다른 예에서, 본 명세서에 설명된 기술 및 회로 중 적어도 일부는 발전기와 모터 사이의 기어비가 고정되는 상이한 타입의 추진 시스템(예를 들어, 기계적 분배 개념)에 적용할 수 있다.
일부 예에서, 추진기 모터(316) 및 발전기(302A 및 302B)와 관련된 극 카운트는 (예를 들어, 스위칭 권선에 의해) 동작 중에 변경될 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(312)은 모터(316)와, 모터(316)가 관련되는 다른 추진기의 모터가 권선을 스위칭하고, 따라서 이들 사이의 극 쌍의 비를 변화시키도록 하는 신호 또는 명령을 송신할 수 있다. 이러한 방식으로 비행 중에 권선을 스위칭함으로써, 제어 유닛(312)은 동작 중에 모터와 발전기 사이의 기어비와 모터 사이의 극 쌍의 비를 변경함으로써 항공기가 비행 중에 가청 음질을 변화시키도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 하나 이상의 양태에 따라 도 1의 시스템(1)의 제어 유닛(12)에 의해 수행되는 예시적인 동작(400-450)을 도시한 흐름도이다. 도 4는 도 1의 시스템(1)과 관련하여 아래에 설명된다. 도 4의 동작은, 팬(18)이 각각의 회전 주파수 및 속도로 회전하고, 팬(18)이 더욱 넓은 소음 스펙트럼에 걸쳐 회전할 때 팬(18)에 의해 생성되는 소음을 확산시키도록 AC 발전기(2) 및 모터(16)의 각각의 극 카운트를 구성하거나, 일부 예에서는 팬(18)의 소음의 일부를 소거하거나 팬(18)으로부터의 소음이 첨가하는 것을 적어도 방지할 수 있는 제어 유닛(12)과 관련하여 설정된다.
동작 시에, 시스템(1)의 제어 유닛(12)은 AC형 배전 시스템의 교류(AC) 발전기에 의해 구동되는 제 1 추진기의 제 1 팬에 대한 제 1 회전 주파수를 선택할 수 있다(400). 예를 들어, 제어 유닛(12)은 100 헤르츠의 기저(base) 회전 주파수(fF18A)를 갖도록 팬(18A)을 선택할 수 있다.
시스템(1)의 제어 유닛(12)은 또한 AC 발전기에 의해 구동되는 제 2 추진기의 제 2 팬에 대한 제 2 회전 주파수를 선택할 수 있으며, 제 2 회전 주파수는 주파수 변동만큼제 1 회전 주파수와 상이하다(410). 예를 들어, 제어 유닛(12)은 넓은 소음 스펙트럼에 걸쳐 충분한 커버리지(coverage)를 제공하기를 원할 수 있고, 제어 유닛(12)은 약 10 헤르츠의 주파수 변동 또는 주파수 오프셋에 의해 팬(18)의 회전 주파수를 분리할 수 있다. 따라서, 제어 유닛(12)은 110 헤르츠의 회전 주파수(fF18B)를 갖도록 팬(18B), 팬(18A)의 어느 한 측면에서 바로 옆에 있는 팬을 선택할 수 있다.
제어 유닛(12)은 제 2 추진기의 제 2 모터의 극 쌍의 제 2 수량과 제 1 추진기의 제 1 모터의 극 쌍의 제 1 수량을 구별하기 위한 최소 극 쌍 오프셋을 선택할 수 있다(420). 예를 들어, 제어 유닛(12)이 팬(18) 사이에 작은 주파수 변화(예를 들어 10 헤르츠)를 제공하는 것을 보장하기 위해, 제어 유닛(12)은 2개의 극 쌍의 최소 극 쌍 오프셋을 선택할 수 있다. 다른 예에서, 제어 유닛(12)은 보다 큰 극 쌍 오프셋(예를 들어, 셋 이상의 극 쌍) 또는 보다 작은 극 쌍 오프셋(예를 들어, 하나의 극 쌍)을 선택할 수 있다.
제어 유닛(12)은 제 1 회전 주파수 및 제 2 회전 주파수와 최소 극 쌍 오프셋에 기초하여 극 쌍의 최소 수량을 결정할 수 있다(430). 예를 들어, 식 3을 이용하여, 제어 유닛(12)은 모터(16A) 및 모터(16B)가 각각 100 헤르츠 및 110 헤르츠에서 팬(18A 및 18B)을 동작시키기 위해 모터(16A)가 필요로 하는 극 쌍의 최소 수량을 계산할 수 있다. 식 3에 기초하여, 제어 유닛(12)은 모터(16A)가 팬(18A)을 구동할 때 최소 20개의 극 쌍을 이용해야 하는 것을 결정할 수 있다.
제어 유닛(12)은 극 쌍의 최소 수량을 극 쌍의 제 1 수량으로서 이용하도록 제 1 모터를 구성할 수 있다(440). 예를 들어, 제어 유닛(12)은 모터(16A)가 20개의 극 쌍을 이용하여 동작하기 위해 필요한 모터(16A)의 특정 권선을 활성화하는 모터(16A)로 신호 또는 제어 명령을 송신할 수 있다.
제어 유닛(12)은 극 쌍의 최소 수량 플러스 또는 마이너스 최소 극 쌍 오프셋을 극 쌍의 제 2 수량으로서 이용하도록 제 2 모터를 구성할 수 있다(450). 예를 들어, 제어 유닛(12)은 모터(16B)가 22 또는 18개의 극 쌍을 이용하여 동작하기 위해 필요한 모터(16B)의 특정 권선을 활성화하는 모터(16B)로 추가적인 신호 또는 제어 명령을 송신할 수 있다.
이에 따라 구성된 모터(16A 및 16B)로, 제어 유닛(12)은 상이한 속도로 동작되도록 다른 모터(16)를 또한 구성할 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(12)은 극 쌍의 제 1 수량을 사용하기 위해 제 3 팬을 구동하는 제 3 추진기의 제 3 모터를 구성할 수 있다. 예를 들어, 모든 모터(16)는 상이한 회전 주파수에서 동작할 필요가없다. 제어 유닛(12)은 또한 20개의 극 쌍을 이용하여 동작하기 위해 모터(16C)를 구성하고, 팬(18C)이 100 헤르츠의 회전 주파수로 회전하도록 하기 위해 모터(16C)로 하나 이상의 신호 또는 제어 명령을 송신할 수 있다. 일부 예에서, 제어 유닛(12)은 각각의 팬(18)을 극 쌍의 동일한 수량이지만, 반대 방향으로 동작하도록 2개의 모터(16)를 구성할 수 있다. 이와 상이하게, 제 1 및 제 3 모터가 동일한 극의 수량을 사용하여 동작하도록 구성되는 경우, 제어 유닛(12)은 제 1 방향으로 제 1 팬을 회전하도록 제 1 모터를 구성하고, 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 제 3 팬을 회전하도록 제 3 모터를 구성할 수 있다. 예를 들어, 모터(16A)와 유사하게 20개의 극을 사용하여 동작하도록 모터(16C)가 구성된 후, 제어 유닛(12)은 팬(18A 및 18C)이 반대 방향으로 회전하도록 하기 위해 추가적인 제어 신호를 모터(16A 및 16C)로 송신할 수 있다.
일부 예에서, 제어 유닛(12)은 AC 발전기의 회전자 속도와, AC 발전기의 발전기 극 쌍의 수량과 극 쌍의 제 1 수량 사이의 비율에 기초하여 제 1 팬에 대한 제 1 회전 주파수를 결정할 수 있다. 예를 들어, 식 2를 이용하여, 제어 유닛(12)은 AC 발전기(2)가 회전하는 속도(ωG)를 나타내는 AC 발전기(2)로부터 정보를 수신할 수 있다. 팬(18A)의 속도(ωF)를 계산하기 위해, 제어 유닛(12)은 팬(18A)이 회전하는 속도(ωF)를 결정하도록 AC 발전기(2)의 극 쌍의 수량(pG)과 모터(16A)의 극 쌍의 수량(pM)을 결정할 수 있다. 계산된 팬(18A)의 속도(ωF)로, 제어 유닛(12)은 (예를 들어, 식 1의 원리에 기초하여) 팬(18A)의 회전 주파수(fF)를 더 계산할 수 있다.
하나 이상의 예에서, 설명된 동작은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우, 동작은 하나 이상의 명령어 또는 코드로서 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에 저장되거나 이를 통해 전송될 수 있고, 하드웨어 기반 처리 유닛에 의해 실행될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 데이터 저장 매체와 같은 유형의(tangible) 매체, 또는 예를 들어, 통신 프로토콜에 따라 한 장소에서 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 전송을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체에 대응하는 컴퓨터 판독 가능 저장한 매체를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 컴퓨터 판독 가능한 매체는 일반적으로 (1) 비일시적인 유형의 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체, 또는 (2) 신호 또는 반송파와 같은 통신 매체에 대응할 수 있다. 데이터 저장 매체는 본 발명에서 설명된 기술의 구현을 위한 명령어, 코드 및/또는 데이터 구조를 검색하도록 하나 이상의 컴퓨터 또는 하나 이상의 프로세서에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용 가능한 매체일 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터 판독 가능한 매체를 포함할 수 있다.
제한이 아니라 예로써, 이러한 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장 장치, 자기 디스크 저장 장치, 또는 다른 자기 저장 장치, 플래시 메모리, 또는 명령어 또는 데이터 구조의 형태로 원하는 프로그램 코드를 저장하는데 사용될 수 있고 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 접속부는 컴퓨터 판독 가능한 매체로 적절히 명명된다. 예를 들어, 명령어가 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스트 페어(twisted pair), 디지털 가입자 회선(DSL), 또는 적외선, 라디오 및 마이크로파와 같은 무선 기술을 이용하여 웹 사이트, 서버 또는 다른 원격 소스로부터 전송되는 경우, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스트 페어, DSL, 또는 적외선, 라디오 및 마이크로파와 같은 무선 기술은 매체의 정의에 포함된다. 그러나, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체 및 데이터 저장 매체는 접속부, 반송파, 신호 또는 다른 과도 매체를 포함하지 않지만, 대신에 비과도 유형의 저장 매체에 관한 것이다. 본 명세서에 이용된 바와 같이, 디스크(disk) 및 디스크(disc)는 콤팩트 디스크(CD), 레이저 디스크, 광학 디스크, 디지털 다용도 디스크(DVD), 플로피 디스크 및 블루레이 디스크를 포함하며, 디스크(disk)는 보통 데이터를 자기적으로 재생하지만, 디스크(disc)는 레이저로 데이터를 광학적으로 재생한다. 위의 조합은 또한 컴퓨터 판독 가능한 매체의 범위 내에 포함되어야 한다.
명령어는 하나 이상의 DSP, 범용 마이크로프로세서, ASIC, FPGA, 또는 다른 등가의 집적 또는 이산 논리 회로와 같은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 이용된 바와 같이 용어 "프로세서"는 상술한 구조 또는 본 명세서에서 설명된 기술의 구현에 적합한 임의의 다른 구조 중 어느 하나를 나타낼 수 있다. 게다가, 일부 양태에서, 본 명세서에서 설명된 기능은 전용 하드웨어 및/또는 소프트웨어 모듈 내에 제공될 수 있다. 또한, 이러한 기술은 하나 이상의 회로 또는 논리 요소로 충분히 구현될 수 있다.
본 발명의 기술은 무선 핸드셋, 집적 회로(IC) 또는 IC의 세트(예를 들어, 칩 세트)를 포함하는 다양한 디바이스 또는 장치로 구현될 수 있다. 다양한 구성 요소, 모듈 또는 유닛은 본 명세서에서 개시된 기술을 수행하도록 구성된 디바이스의 기능적 양태를 강조하기 위해 설명되지만, 반드시 상이한 하드웨어 유닛에 의해 실현을 필요로 하지 않는다. 오히려, 상술한 바와 같이, 다양한 유닛은 하드웨어 유닛으로 조합될 수 있거나, 적절한 소프트웨어 및/또는 펌웨어와 함께 상술한 바와 같이 하나 이상의 프로세서를 포함하는 상호 동작 하드웨어 유닛의 수집에 의해 제공될 수 있다.
다양한 예가 설명되었다. 이들 및 다른 예는 다음의 청구 범위 내에 있다.

Claims (20)

  1. 교류(alternating current; AC)형 전기 추진 시스템(electric propulsion system)에 있어서,
    AC 발전기;
    상기 AC 발전기에 전기적으로 결합된 복수의 추진기로서,
    상기 복수의 추진기로부터의 제 1 추진기는 제 1 속도로 상기 제 1 추진기의 제 1 팬을 구동시키는 제 1 모터를 포함하고;
    상기 복수의 추진기로부터의 제 2 추진기는 상기 제 1 속도와는 상이한 제 2 속도로 상기 제 2 추진기의 제 2 팬을 구동시키는 제 2 모터를 포함하는 것인,
    상기 복수의 추진기; 및
    제어기로서, 상기 AC형 전기 추진 시스템의 동작 동안, 모터 극 쌍(motor pole pairs)의 제 1 수량을 가지는 상기 제 1 모터 및 모터 극 쌍의 제 2 수량을 가지는 상기 제 2 모터를 동작시키도록 구성된 것인, 상기 제어기
    를 포함하는, AC형 전기 추진 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터 극 쌍의 제 1 수량은 적어도 2개의 극 쌍만큼 상기 모터 극 쌍의 제 2 수량과 상이한 것인, AC형 전기 추진 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 속도는 상기 제 2 속도, 및 상기 모터 극 쌍의 제 1 수량과 상기 모터 극 쌍의 제 2 수량 간의 비율에 기초하는 것인, AC형 전기 추진 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 모터 극 쌍의 제 1 수량은 극 쌍의 최소 수량 이상이고, 상기 극 쌍의 최소 수량은 상기 극 쌍의 제 2 수량, 및 상기 제 1 팬의 제 1 회전 주파수와 상기 제 2 팬의 제 2 회전 주파수 간의 비율에 기초하는 것인, AC형 전기 추진 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 AC 발전기는 일정 수량의 발전기 극 쌍 및 발전기의 속도로 회전하는 회전자를 포함하고;
    상기 제 1 속도는 상기 발전기의 속도, 및 상기 발전기 극 쌍의 수량과 상기 극 쌍의 제 1 수량 간의 제 1 비율에 기초하며;
    상기 제 2 속도는 상기 발전기의 속도, 및 상기 발전기 극 쌍의 수량과 상기 극 쌍의 제 2 수량 간의 제 2 비율에 기초하는 것인, AC형 전기 추진 시스템.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 모터는 제 1 방향으로 상기 제 1 추진기의 상기 제 1 팬을 구동하고;
    상기 제 2 모터는 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 상기 제 2 추진기의 상기 제 2 팬을 구동하는 것인, AC형 전기 추진 시스템.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 추진기로부터의 제 3 추진기는 상기 제 1 속도로 상기 제 3 추진기의 제 3 팬을 구동하는 제 3 모터를 포함하는 것인, AC형 전기 추진 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 모터는 제 1 방향으로 상기 제 1 추진기의 상기 제 1 팬을 구동하고;
    상기 제 3 모터는 상기 제 1 방향으로 상기 제 3 추진기의 상기 제 3 팬을 구동하는 것인, AC형 전기 추진 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 모터는 제 1 방향으로 상기 제 1 추진기의 상기 제 1 팬을 구동하고;
    상기 제 3 모터는 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 상기 제 3 추진기의 상기 제 3 팬을 구동하는 것인, AC형 전기 추진 시스템.
  10. 방법에 있어서,
    적어도 하나의 프로세서에 의해, AC형 배전 시스템의 교류(AC) 발전기에 의해 구동되는 제 1 추진기의 제 1 팬에 대한 제 1 회전 주파수를 선택하는 단계;
    상기 AC 발전기에 의해 또한 구동되는 제 2 추진기의 제 2 팬에 대한 제 2 회전 주파수를 선택하는 단계 - 상기 제 2 회전 주파수는 주파수 변동만큼 상기 제 1 회전 주파수와 상이함 - ;
    상기 제 1 추진기의 제 1 모터의 극 쌍의 제 1 수량을 상기 제 2 추진기의 제 2 모터의 극 쌍의 제 2 수량과 구별하기 위한 최소 극 쌍 오프셋을 선택하는 단계;
    상기 제 1 회전 주파수, 상기 제 2 회전 주파수 및 상기 최소 극 쌍 오프셋에 기초하여 극 쌍의 최소 수량을 결정하는 단계; 및
    상기 극 쌍의 최소 수량을 상기 극 쌍의 제 1 수량으로서 사용하도록 상기 제 1 모터를 구성하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 극 쌍의 최소 수량 플러스 또는 마이너스 상기 최소 극 쌍 오프셋을 상기 극 쌍의 제 2 수량으로서 사용하도록 상기 제 2 모터를 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 극 쌍의 제 1 수량을 이용하도록 제 3 팬을 구동하는 제 3 추진기의 제 3 모터를 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 모터를 구성하는 단계는, 제 1 방향으로 상기 제 1 팬을 회전시키도록 상기 제 1 모터를 구성하는 단계를 포함하고;
    상기 제 3 모터를 구성하는 단계는, 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 상기 제 3 팬을 회전시키도록 상기 제 3 모터를 구성하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  14. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 AC 발전기의 회전자 속도와, 상기 AC 발전기의 발전기 극 쌍의 수량과 상기 극 쌍의 제 1 수량 간의 비율에 기초하여 상기 제 1 팬에 대한 상기 제 1 회전 주파수를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  15. 교류(AC)형 전기 추진 시스템에 있어서,
    AC형 배전 시스템의 AC 발전기에 의해 구동되는 제 1 추진기의 제 1 팬에 대한 제 1 회전 주파수를 선택하기 위한 수단;
    상기 AC 발전기에 의해 또한 구동되는 제 2 추진기의 제 2 팬에 대한 제 2 회전 주파수를 선택하기 위한 수단 - 상기 제 2 회전 주파수는 주파수 변동만큼 상기 제 1 회전 주파수와 상이함 - ;
    상기 제 1 추진기의 제 1 모터의 극 쌍의 제 1 수량을 상기 제 2 추진기의 제 2 모터의 극 쌍의 제 2 수량과 구별하기 위한 최소 극 쌍 오프셋을 선택하기 위한 수단;
    상기 제 1 회전 주파수, 상기 제 2 회전 주파수 및 상기 최소 극 쌍 오프셋에 기초하여 극 쌍의 최소 수량을 결정하기 위한 수단; 및
    상기 극 쌍의 최소 수량을 상기 극 쌍의 제 1 수량으로서 이용하도록 상기 제 1 모터를 구성하기 위한 수단
    을 포함하는, AC형 전기 추진 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 극 쌍의 최소 수량 플러스 또는 마이너스 상기 최소 극 쌍 오프셋을 상기 극 쌍의 제 2 수량으로서 이용하도록 상기 제 2 모터를 구성하기 위한 수단을 더 포함하는, AC형 전기 추진 시스템.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 극 쌍의 제 1 수량을 이용하도록 제 3 팬을 구동하는 제 3 추진기의 제 3 모터를 구성하기 위한 수단을 더 포함하는, AC형 전기 추진 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 모터를 구성하기 위한 수단은, 제 1 방향으로 상기 제 1 팬을 회전시키도록 상기 제 1 모터를 구성하는 것을 포함하고;
    상기 제 3 모터를 구성하기 위한 수단은, 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 상기 제 3 팬을 회전시키도록 상기 제 3 모터를 구성하는 것을 포함하는 것인, AC형 전기 추진 시스템.
  19. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 AC 발전기의 회전자 속도, 및 상기 AC 발전기의 발전기 극 쌍의 수량과 상기 극 쌍의 제 1 수량 간의 비율에 기초하여 상기 제 1 팬에 대한 상기 제 1 회전 주파수를 결정하기 위한 수단을 더 포함하는, AC형 전기 추진 시스템.
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