KR20130128326A - 항공기 로터의 적어도 하나의 장비에 동력을 공급하기 위한 전력 공급 장치 및 항공기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴(11)을 포함하는 전력 공급 장치(10)에 관한 것으로, 상기 폴(11)은 마스트에 고정하기 위한 고정기 수단(14)이 제공된 회전 케이싱(12)과 비회전 케이싱(15)을 가진다. 폴(11)은 비회전 케이싱(15)에 고정되고, 1㎑보다 높은 주파수로 교류를 발생시키는 비회전 컨버터(20)를 포함한다. 이러한 폴은 또한 회전 변압기(25)를 포함하는데, 상기 회전 변압기(25)는 비회전 케이싱(15)에 고정된 1차 부재(26)와, 회전 케이싱(12)에 고정된 2차 부재(27)를 가지고, 상기 1차 부재(26)는 상기 교류를 수신하기 위해 비회전 컨버터(20)에 연결되며, 2차 부재(27)는 로터(2)의 전력 공급 장비(100)용으로 적합하다.

Description

항공기 로터의 적어도 하나의 장비에 동력을 공급하기 위한 전력 공급 장치 및 항공기{An electrical power supply device for powering at least one piece of equipment of an aircraft rotor, and an aircraft}

본 출원은 본 명세서에 그 전문이 통합되어 있고, 2012년 5월 16일 출원된 프랑스 특허 출원 FR 12/01410호로부터 유래된다.

본 발명은 로터의 적어도 하나의 장비에 전력을 공급하기 위한 장치와, 그러한 장치를 가지는 항공기에 관한 것이다.

본 발명은 회전 부재, 더 구체적으로는 회전익 항공기의 로터의 디-아이싱(de-icing)/안티-아이싱(anti-icing) 부재들에 전력을 공급하기 위한 수단의 기술적 분야에 속한다.

어떤 항공기는 에어포일(airfoil) 표면, 특히 로터의 블레이드(blade)들을 디-아이싱/안티-아이싱하기 위한 장치들이 제공된다. 그러한 에어포일 표면들 하이싱의 문제점은 항공기 산업에서 공지된 것이고, 대기에 함유된 과냉각수의 작은 방울에 대한 충돌로 인해, 비행시 얼음을 형성하는 결과로서 그러한 표면들의 공기역학상 프로파일(profile)이 바람직하지 않게 수정될 수 있다. 이러한 문제는 종종 에어포일 표면에 히터 구조를 구비함으로써 마주치게 된다.

하지만, 항공기의 기체 내에서의 고정 기준 프레임에 존재하는 발전기로부터 회전 조립체 상에 존재하는 장비에 전력을 전달하는 것이 어려울 수 있다는 점이 이해된다.

프로펠러들, 특히 추진 프로펠러들 또는 풍력 터빈들에 영구적으로 및 비가역적으로 장착된 회전 조립체에 전기를 운반하기 위한 다양한 장치들이 알려져 있다.

특허 문헌 FR2553596은 프로펠러 블레이드들의 피치와 디-아이싱 수단을 변경하기 위해 전기 시스템에 동력을 공급하기 위한 허브 내에 있는 발전기 수단을 포함하는 프로펠러를 설명한다.

특허 문헌 EP0629318은 프로펠러 내에 배치된 권선들의 2개의 세트 사이에서 자유롭게 회전하는 자석을 사용하는 것을 설명한다.

특허 문헌 EP0777602는 로터에 의해 운반되고, 정지 영구 자석과 협력하는 권선들을 가지는 발전기를 포함한다.

특허 문헌 EP2218643은 전기 저항기에 전기적으로 동력을 공급하기 위해 프로펠러에 배치된 전기 기계를 설명한다. 교류 발전기가 프로펠러의 정지 케이싱(casing)에 고정된 고정자와, 프로펠러의 회전 마스트에 고정된 권선들을 가진다.

특허 문헌 US2011/0024567은 전기를 생산하기 위해 2개의 이중 반전(contrarotating) 프로펠러들을 가지는 터보프롭(turboprop)에 배치된 장치를 설명한다.

특허 문헌 GB584563도 마찬가지로 적용된다.

특허 문헌 WO2010/015359는 프로펠러의 블레이드들의 피치를 수정하기 위한 수단에 전기를 공급하기 위한 윈드 터빈 프로펠러 상에 배치된 발전기들을 설명하고, 이 경우 각각의 발전기가 프로펠러의 나셀(nacelle)에서 톱니가 난(toothed) 링과 협력하는 회전 부분을 가진다.

위 특허 문헌 중 일부는 실제로 그것들이 항상 아이싱의 문제와 맞서도록 과냉각수의 작은 방울로 가득찬 구름 속을 비행할 수 있는 항공기들에 관한 것임을 알 수 있다. 그러한 상황 하에서는, 디-아이싱 또는 안티-아이싱 목적으로, 그러한 항공기의 프로펠러에서 영구적으로 전력 공급 장치를 배치하는 것이 실제로 유용할 수 있다.

마찬가지로, 프로펠러의 피치를 변화시키기 위한 전기 수단에 동력을 공급하기 위한 장치는, 그 프로펠러에서 영구적인 기초 위에 나타날 수 있다.

하지만, 특정 항공기, 및 특히 회전익항공기는 그러한 전원 공급 장치가 영구적으로 설치될 것을 필요로 하지 않는다.

따라서, 때때로 "파워 디-아이싱 유닛"이라고 부르는 전기 유닛에 연결된 교류(AC) 발생기를 구비한 장치가 알려져 있다. 이 전기 유닛은 특히 전기 정류기와, 기설정된 시퀀스로 복수의 전기 케이블에 전력을 공급하기 위한 시퀀서(sequencer)가 구비되어 있다. 더 나아가, 안전상 이유로, 전기 유닛이 이중으로 되어 있다.

발전기 및 전기 유닛은 정지된 기준 프레임, 즉 회전익항공기의 기체에 설치된다.

따라서, 장치는 비회전 부분과 회전 부분을 포함하는 슬립(slip) 링 유닛을 가지고, 이러한 부분들은 링들에 대해 맞비벼지는 브러시들의 시스템에 의해 함께 연결된다. 이러한 비회전 부분은, 예를 들면 전기 유닛으로부터 나오는 전기 케이블들에 의해 전력을 공급받는 원형 링들을 가질 수 있고, 회전 부분은 그러한 링들 위에서 이동하는 각각의 브러시를 가진다.

슬립 링 유닛은 가역적으로 장착될 수 있어, 겨울 기간 또는 특정 임무들 동안에만 사용된다. 그렇지만, 그러한 슬립 링 유닛은 매우 무겁고 실시하기가 어려운데, 특히 큰 치수들의 많은 수의 전기 케이블들의 존재와 슬립 링들 자체의 존재로 인해 그러하다.

또한, 각 브러시와 대응하는 슬립 링 사이의 마찰이 슬립 링 유닛의 성능을 떨어뜨리는 경향이 있다. 따라서 장치가 분해될 것을 필요로 하는 유지 보수 작용들이 비교적 자주 취해질 필요가 있다. 불행하게도, 슬립 링 유닛은 가끔 접근하기가 어려워, 유지 비용이 높을 수 있고, 회전익항공기는 오랜 시간 동안 서비스를 받을 수 없다.

특허 문헌 FR2960516은 로터 상의 장비를 제어하고, 로터에 전기를 공급하기 위한 장치를 설명한다. 그러한 장치는 정지 기준 프레임에 배치된 3상 AC 발전기와, 회전 기준 프레임에 배치되는 시퀀서에 연결되는 회전 부분과 발전기에 연결된 정지 부분을 가지는 회전하는 필드 변압기를 가진다.

그러한 장치는 그것이 브러시들을 지닌 슬립 링 유닛을 사용하는 것을 회피한다는 점에서 유리하다.

특허 문헌 US5572178호는 1차 및 2차 권선과, 자계 라인들의 통과를 최적화하기 위한 자기 회로들을 가지는 회전 변압기를 설명한다.

마스트에 의해 구동되는 항공기 로터 상의 장비의 적어도 하나에 동력을 공급하기 위한 전원 공급 장치가 또한 알려져 있다. 그러한 장치는 마스트에 가역적으로 고정되기에 적합한 제거 가능한 폴(pole)을 포함한다. 이 폴은 또한 상부 교류 발전기와, 마스트로 회전하도록 강제되기에 적합한 상부 튜브(tube)를 포함하고, 그러한 상부 교류 발전기는 상부 튜브에 고정되는 복수의 상부 권선을 가지며, 그러한 폴은 상부 교류 발전기의 적어도 하나의 상부 영구 자석을 운반하는 샤프트를 가진다. 이후 메커니즘이 샤프트와 상부 튜브가 개별 회전 운동을 수행하는 것을 허용한다.

그러므로, 그러한 장치는 제거 가능한 장치이다.

특허 문헌 GB2264812와 GB2293522 또한 알려져 있다.

그러므로, 본 발명의 목적은 항공기에 통합하고, 유지 보수 작용들을 최소화하려고 하기에 적합한 제거 가능한 전력 공급 장치를 제안하는 것이다.

본 발명은 마스트에 의해 구동된 항공기 로터의 적어도 하나의 장비(100)에 동력을 공급하기 위한 전력 공급 장치를 제공한다. 이 장치는 마스트에 가역적으로 고정되기에 적합하고, 상기 마스트에 고정하기 위한 고정기(fastener) 수단이 제공된 회전 케이싱을 가지는, 제거 가능한 폴과, 항공기의 기준 부재에 고정되기에 적합한 링크(link) 수단에 고정된 비회전 케이싱을 포함한다.

이러한 폴은 또한

·비회전 케이싱에 고정되고, 상기 항공기의 전기 네트워크로부터 나오는 전기가 공급되기에 적합한 유입구(inlet)가 제공되며, 상기 유입구에 공급된 상기 전기로부터 1㎑보다 큰 주파수로 교류(AC)를 발생시키는 전기 컨버터인 비회전 컨버터와,

·상기 폴 내에 통합되고, 상기 비회전 케이싱에 고정된 1차 부재와, 상기 회전 케이싱에 고정된 2차 부재를 가지는 회전 변압기(transformer)로서, 상기 1차 부재는 상기 교류를 수신하기 위해 상기 비회전 컨버터에 연결되고, 상기 2차 부재는 로터의 전력 공급 장비용으로 적합한, 회전 변압기를 포함한다.

그러므로, 본 발명에서는 로터의 마스트에서 가역적으로 삽입될 수 있는 제거 가능한 장치가 사용된다. 이러한 회전 케이싱은 고정기 수단에 의해 마스트에 고정된다. 그러한 고정기 수단은 마스트에 나사로 조여진 이음 고리(collar) 또는 마스트에 고정된 허브(hub)를 가질 수 있다.

이와는 대조적으로, 비회전 케이싱은 항공기의 비회전 기준 부재에 고정된다. 그러므로, 이러한 비회전 케이싱은 "정지(stationary)" 케이싱이라고 부를 수 있다.

"회전(rotary)"이라는 용어는 로터의 회전축에 대하여 마스트와 함께 회전하는 부재들과 연관된다는 점을 이해해야 한다. 역으로, "비회전(non-rotary)"이라는 용어는 로터의 구동 카스트와 함께 회전을 행하지 않는 부재들과 연관된다.

그러므로, 회전 케이싱과 연관된 부재들은 회전축 둘레에서 회전 운동을 행하고, 비회전 케이싱은 회전축에 대해 정지되어 있다.

그러한 상황 하에서는, 폴이 비회전 컨버터(converter)를 가진다. 이러한 비회전 컨버터는 교류 또는 직류(DC)일 수 있는 전기에 의해 그것의 유입구를 통해 전력이 공급될 수 있다. 이렇게 유입구에 공급된 전기는 항공기에 탑재된 전기 네트워크로부터 나올 수 있다.

비회전 컨버터는 그것에 공급되는 전기를 1㎑보다 큰 주파수의 교류로 전환한다.

이러한 교류가 변압기에 전달된다. 놀랍게도, 폴 내부에 변압기가 배치될 수 있고, 따라서 그것 내부에 폴을 수용하는 마스트 내부에 변압기가 배치될 수 있다는 것이 발견된다. 그러한 폴은 심지어 비교적 작은 직경을 지닌 마스트를 가질지라도, 항공기의 회전익의 리프트 로터에 맞추기에 특히 적합하다.

높은 주파수의 교류를 사용함으로써, 폴 내에 삽입될 수 있는 변압기를 구현하는 것이 가능하다.

변압기의 1차 부재는 정지되어 있는 것인데, 즉 비회전 케이싱에 고정되고 교류를 받기 위해 비회전 컨버터에 연결된다. 이와는 대조적으로, 2차 부재는 회전 케이싱에 고정된다.

이후 비회전 컨버터로부터 나오는 교류는 변압기를 통과한 후 변환된 교류가 된다. 변환된 교류는 변압기에 공급된 교류와 동일한 특징들을 가질 수 있음이 주목되어야 한다.

또한, 변압기는 정지 기준 프레임, 즉 비회전 컨버터로부터 로터와 연관된 회전 기준 프레임까지 전기가 전달될 수 있게 한다.

이후 변압기를 떠난 전기는 로터의 전기 장비에 직접적으로 또는 간접적으로 전송될 수 있다.

그러한 상황 하에서는, 본 발명의 폴은 전기가 정지 기준 프레임으로부터 제거 가능한 장치를 거쳐 회전 기준 프레임까지 전달되는 것을 허용한다. 본 발명의 장치의 제거 가능한 성질은 특히 회전익항공기의 좁은 기술 분야에서 본 발명의 장치의 적용을 특히 유리하게 한다. 더 나아가, 그러한 장치의 유지 보수 작용은 그러한 장치가 이러한 목적을 위해 로터로부터 제거될 수 있는 한 비교적 쉽다.

또한, 본 발명의 장치는 임의의 브러시를 가지지 않지만 회전 변압기를 이용한다. 따라서, 마찰로 인한 마모의 임의의 위험을 최소화하는 경향이 있다.

또 다른 양태에서는, 변압기가 발전기를 의미하지 않는다. 따라서, 회전 케이싱과 비회전 케이싱은 반드시 회전 속도의 큰 차이를 나타낼 필요가 없다. 이러한 특징은 폴의 배치 및 제작을 최적화하는 경향이 있다.

또한, 폴은 그것의 비회전 부분과 그것의 회전 부분 사이에 임의의 기계적인 에너지가 전달될 것을 필요로 하지 않는다. 그러므로, 그것의 부품들은 장치의 무게를 최소화하도록 치수가 정해질 수 있다.

더 나아가, 전력 공급 장치의 고장을 검출하는 것이 때때로 어려울 수 있다. 폴은 구조적으로 별개인 변압기와 비회전 컨버터를 가진다. 그러한 상황 하에서는, 컨버터가 만약 있다면 고장 위치를 찾는 것을 용이하게 하기 위한 통합된 시험 수단을 나타낼 수 있다.

그러므로 수반된 수단의 시너지(synergy)는 비교적 신뢰할 수 있고, 유지 관점으로부터 최적화된 제거 가능한 장치를 얻는 것을 가능하게 한다.

이러한 장치는 또한 후속하는 추가적인 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

링크(link) 수단은 폴과 기준 부재 사이의 오정렬을 허용하는 결합 수단과, 기준 부재에 고정시키기 위한 조오 클러치(jaw clutch)와 같은 자기-잠금(self-locking) 결합을 모두 포함할 수 있다.

이후, 그러한 조오 클러치는 기준 부재와의 고정을 쉽고, 빠르게, 그리고 맹목적으로(blind) 수행할 수 있게 한다. 이후 조오 클러치는 그러한 폴 및 특히 항공기의 정지 부분에 대한 비회전 케이싱에 관한 기계적인 인덱싱(indexing)을 제공하는 역할을 한다.

결합 수단은 회전 케이싱과 기준 부재 사이의 오정렬을 수용하는 것을 가능하게 한다. 이후 결합 수단의 특별한 기능은 만약 있다면 비행시 마스트의 변형을 보상하는 것이다.

임의의 알려진 결합 수단도 구상될 수 있다. 예를 들면, 결합 수단은 다이아프램들을 가지는 수단을 포함할 수 있다.

또한, 폴이 상부 튜브를 마스트에 임시로 고정하기 위한 돌출하는 고정기 이음 고리를 가지기 때문에, 장치는 그 이음 고리에 고정되는 탄성 중합체 그룹으로부터 선택된 유연성 있는 재료의 휠(wheel)을 임의로 포함하고, 이러한 휠에는 로터의 회전 부재와의 간섭하는 모양들에 의해 협력하기에 적합한 주변 나삿니(peripheral teeth)가 제공된다.

휠의 특정 기능은 변압기 재밍(jamming)의 경우에 마스트가 재밍되는 것을 회피하는 것이다.

또한, 회전 케이싱과 비회전 케이싱은 롤링 베어링 수단을 통해 협력할 수 있다. 예를 들면, 이들 케이싱 중 하나는 나머지 케이싱에서 적어도 부분적으로 관통할 수 있고, 이 경우 적어도 2개의 롤링 베어링 수단이 이들 2개의 케이싱 사이에 개재된다.

일 실시예에서, 비회전 케이싱은 회전 케이싱 내부로 부분적으로 관통하는 하부의(lower) 속이 빈 튜브이고, 회전 케이싱은 상부의(upper) 속이 빈 튜브이다.

또한, 비회전 컨버터는 비회전 케이싱 내부에 유리하게 배치된다.

제 1 실시예에서, 2차 부재는 유선 또는 무선 전기 연결에 의해, 로터의 적어도 하나의 장비에 연결된다.

이와는 대조적으로, 제 2 실시예에서는, 폴이 회전 케이싱에 고정된 회전 컨버터를 구비하고, 이 경우 회전 컨버터는 변압기에 연결되며, 로터의 전력 공급 장비에 관한 적어도 하나의 배출구를 구비한다.

회전 컨버터는 폴을 통해 로터의 장비에 전달되는 전기의 양을 제어하는 것을 가능하게 한다.

회전 컨버터는 특히 교류 또는 직률 형태로 전기를 출력하는 역할을 할 수 있다.

또한, 회전 컨버터는 전압, 전류, 및/또는 전력 조절기(regulator)일 수 있다.

회전 컨버터는 로터의 전기 장비를 제어하기 위한 소자들을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 회전 컨버터는 장비의 상이한 부분들이 제작자에 의해 규정된 순서대로 동작하게 하기 위한 시퀀서를 포함할 수 있다.

회전 컨버터는 회전 케이싱 내부에 임의로 배치될 수 있어, 회전 케이싱으로 회전하도록 강제된다.

제 1 변형예에서, 1차 부재와 2차 부재는 동축이고, 2차 부재는 1차 부재를 적어도 부분적으로 둘러싸고, 고리 모양의 공극(airgap)이 1차 부재로부터 2차 부재를 분리시킨다. 이후 1차 부재는 중앙 위치에 있고, 2차 부재는 1차 부재의 주변부에 있다.

변압기의 공극은 만약 있다면 특히 잔여 슬랙(residual slack)을 보상하는 것을 가능하게 한다.

제 2 변형예에서는, 1차 부재와 상기 2차 부재는 동축이고, 1차 부재가 2차 부재를 적어도 부분적으로 둘러싸며, 고리 모양의 공극이 상기 1차 부재로부터 상기 2차 부재를 분리시킨다. 그러한 상황에서는, 이후 2차 부재가 중앙 위치에 있고, 1차 부재가 2차 부재의 주변부에 있게 된다.

제 3 변형예에서는, 1차 부재와 2차 부재가 회전 케이싱의 회전축을 따라 차례로 잇달아 배치되고, 면 공극(plane airgap)이 1차 부재로부터 2차 부재를 분리시킨다.

더 나아가, 변압기는 중복 방식으로 제공된 1차 부재와 2차 부재를 포하마할 수 있다.

또한, 적절한 방식으로, 2개의 비회전 컨버터와 2개의 회전 컨버터를 제공하는 것이 가능하다.

더 나아가, 변압기는 그것의 전반적인 크기를 최소화하고, 마스트 내에 그것을 배치하는 것을 더 용이하게 하기 위해 단상 변압기일 수 있다.

또한, 변압기는 1㎑ 내지 500㎑의 범위의 주파수에 걸쳐 동작하는 고주파 변압기일 수 있다. 주파수가 높을수록, 특정 부재들, 특히 변압기가 작게 만들어질 수 있는 정도가 커진다.

또한, 폴은 신호들이 양 방향으로 송신될 수 있게 하기 위해, 전압 또는 전류의 진폭 변조에 의해 전기 신호들을 송신하기 위한 단일 송신 수단을 포함할 수 있다.

폴은 신호들이 양 방향으로 송신될 수 있게 하기 위해, 변압기를 통해, 또는 임의의 다른 송신 기술(예를 들면, 유도성, 용량성, 또는 광학)을 사용하는 신호 변조(진폭, 주파수, 고주파(HF) 중첩(superposition), 또는 기타)에 의해 전기 신호들을 송신하기 위한 신호 송신 수단을 포함할 수 있다.

신호 송신 수단은 변압기로부터 위로 배치되고 비회전 인터페이스와 협력하는 비회전 변조기와 비회전 복조기와, 변압기로부터 아래로 배치되고 회전 인터페이스와 협력하는 회전 변조기와 회전 복조기를 포함할 수 있다.

본 발명은 또한 기체 및 비회전 기준 부재를 가지는 항공기를 제공하고, 그러한 경우 기체는 마스트에 의해 회전 구동되는 로터를 운반하고, 상기 로터는 적어도 하나의 전기 장비를 포함한다.

그러한 항공기는 또한 상기 장비에 동력을 공급하기 위해 전술한 바와 같은 전력 공급 장치를 포함한다.

본 발명과 그것의 장점은 첨부된 도면들을 참조하고 예시를 통해 주어진 후속하는 실시예들의 설명을 통해 나타난다.

도 1은 전력 공급 장치를 구비한 항공기의 도면.
도 2는 전력 공급 장치의 제 1 실시예의 도면.
도 3은 회전 케이싱과 로터의 마스트 사이에 배치된 유연성이 있는 휠을 도시하는 도면.
도 4는 상부(top) 컨버터를 구비한 전력 공급 장치의 제 2 실시예를 도시하는 도면.
도 5 내지 도 7은 변압기의 변형예들을 설명하기 위한 도면들.
도 8은 신호 변조에 의해 전기 신호들을 송신하기 위한 신호 송신 수단을 가지는 일 실시예를 설명하는 블록도.

도면들 중 하나 이상에 존재하는 요소들은 그들 각각에 동일한 참조 번호가 주어진다.

도 1은 마스트(5)를 통해 로터(2)를 구동하는 메인 기어박스(6)를 운반하는 기체(7)를 가지는 항공기(1)를 도시한다. 로터(2)는 양력 또는 실제로 추진력을 헬리콥터나 그와 유사한 것에 제공하기 위한 로터이다.

마스트(5)는 복수의 블레이드(3)를 가지는 로터의 허브(4)를 가지고 회전하도록 강제되고, "스와시플레이트(swashplate)"들로도 알려져 있고 개략적으로 도시된 2개의 제어 플레이트(3')의 세트의 도움으로, 서보-제어들(servo-controls)(3")에 의해 블레이드들(3)의 피치를 변화를 주는 것이 가능하다.

더 나아가, 로터는 예를 들면 디-아이싱 부재와 같은 전기 장비(100)를 포함할 수 있다. 그러한 상황 하에서는, 항공기(1)가 제거 가능한 전력 공급 장치(10)를 포함한다.

이러한 전력 공급 장치(10)는 마스트(5) 내부에 적어도 부분적으로 삽입되기에 적합한 폴(11)을 포함한다. 전력 공급 장치(10)는 이후 로터의 장비에 전기를 송신하고, 그러한 전기는 항공기의 전기 네트워크(8)로부터 취해진다.

도 2는 제 1 실시예에서의 전력 공급 장치(10)를 도시한다.

이 실시예와는 무관하게, 폴(11)은 고정기 수단(14)을 통해 마스트(5)에 고정되기에 적합한 회전 케이싱(12)을 포함한다.

고정기 수단은 예를 들면 마스트(5)의 숄더(shoulder)에 나사로 고정된 돌출하는 이음 고리(14"')를 포함한다. 또한, 이 이음 고리(14"')는 리프팅 후크(lifting hook)(14")가 달린 리프팅 수단(14')을 포함할 수 있다.

도 3을 참조하면, 장치(10)는 폴(11)의 이음 고리(14"')와 마스트(5) 사이에 개재된 휠(40)을 포함하는 상부 퓨즈(fuse) 수단을 포함할 수 있다. 이 휠은 특히, 폴(11)의 적어도 하나의 부재가 재밍되는(jamming) 경우, 로터 재밍의 위험을 최소화하는 기능을 가진다. 따라서 이 휠(40)은 이음 고리에 고정되고 로터의 회전 부재와 모양들을 간섭함으로써 협력한다.

예를 들면, 휠(40)은 마스트(5)에서 속이 빈 공간들에 수용된 복수의 톱니(teeth)를 가진다. 또한, 휠(40)은 탄성중합체(elastomer)들을 포함하는 그룹으로부터 선택된 유연성이 있는 재료로 만들어진다.

정상적인 동작에서는, 마스트(5)가 휠(40)을 통해 회전 케이싱(12)을 회전 구동한다. 하지만, 폴(11)의 회전 부재가 재밍이 생기면, 휠의 유연성이 톱니(41)로 하여금 변형할 수 있게 하여, 로터의 회전이 재밍되는 것을 회피한다.

따라서, 휠(40)은 전력 공급 장치(10)가 재밍되는 경우 사용하기 위한 기계적인 디클러칭(declutching) 수단을 구성한다. 더 나아가, 휠(40)은 제작 간격(manufacturing clearance)들을 흡수하는 역할을 하거나 실제로는 특정 비행 단계 동안 마스트의 가능한 변형을 보상하는 역할을 하는 것으로 이해될 수 있다.

도 2를 참조하면, 그리고 대안적인 방식으로, 이음 고리(14)를 마스트(5)에 고정하기 위한 수단은, 예를 들면 퓨즈-형성 섹션, 핀들 또는 그 등가물을 포함하는 고정기 수단을 포함할 수 있다.

회전 케이싱 외에, 폴(11)은 비회전 케이싱(15)을 포함한다.

회전 케이싱(12)과 비회전 케이싱(15)은, 예를 들면 로터의 회전축(AX)을 따라 연장하는 혹이 빈 튜브(tube)들로 이루어진다.

케이싱들 중 하나는 또한 적어도 부분적으로 다른 케이싱을 관통할 수 있다. 폴(11)에는 가이드(guide), 센터링(centering), 및 회전 케이싱(12)과 비회전 케이싱(15) 사이에 개재된 적어도 하나의 회전하는(rolling) 베어링 수단(50)을 가지는 고정 수단이 제공될 수 있다.

도시된 예에서, 비회전 케이싱은 부분적으로 회전 케이싱을 관통하고, 이 경우 2개의 볼(ball) 또는 롤러 베어링 수단(50)이 회전 케이싱(12)과 비회전 케이싱(15) 사이에 개재된다.

그러므로 회전 케이싱과 비회전 케이싱은 회전축(AX)을 따라 함께 평행 이동하도록 강제되지만, 회전축(AX)에 대해 서로 자유롭게 회전 이동한다. 기능상 간격들을 무시하면, 장치는 비회전 케이싱을 가지는 그것의 비회전 바닥 부분과 회전 케이싱을 가지는 그것의 회전 상부(top) 부분 사이에서 회전축(AX)에 대하여 자유도가 1인 회전 이동을 나타낸다.

더 나아가, 폴(11)은 비회전 케이싱을 항공기의 비회전 기준 부재(9)에 연결하기 위한 자기-잠금(self-locking) 링크 수단(16)을 포함한다.

그러므로 회전 케이싱(12)은 고정기 수단(14)을 통해 마스트(5)에 의해 회전축(AX)에 대해 회전하도록 설정되는데 반해, 비회전 케이싱은 링크 수단(16)을 통해 작용하는 기준 부재(9)에 의해 회전축(AX)에 대해 회전 운동하는 것이 방지된다.

링크 수단(16)은, 예를 들면 기어박스(6)의 바닥부에 고정된 고정기 핀과 같은, 정지 기준 부재(9)와 맞물리기에 적합한 조오 클러치 타입(18)의 자기-잠금 결합을 포함한다. 조오 클러치(18)는 정지 기준 부재(9)의 돌출부(9')와 협력하는 비탈면(18")으로 개방되는 슬롯(18')들을 가질 수 있다.

링크 수단(16)은 또한, 비회전 케이싱(15)과 조오 클러치(18) 사이의 오정렬을 수용하기 위해, 조오 클러치(18)와 비회전 케이싱(15) 사이에 배치된 결합 수단(17)을 포함할 수 있다.

링크 수단은 또한 장치의 회전 부재가 재밍되는 경우에 동작하는 기계적인 디클러칭 수단을 나타내는 퓨즈 존(fuse zone)을 포함할 수 있다.

로터에 장치(10)를 설치하기 위해, 조작자는 폴(11)을 마스트(5) 내부에서 미끄러지게 한 다음, 이음 고리(14"')를 마스트(5)의 숄더에 나사 고정시킨다. 조작자는 폴(11)을 다루기 위한 리프팅 후크(lifting hook)를 사용할 수 있다.

이러한 조작은 가역적인데, 로터가 전기적으로 동력을 공급하기 위한 임의의 전기 장비(100)를 가지지 않을 때, 또는 예를 들면 유지 동작들을 수행할 때, 장치(10)가 제거되는 것이 가능하다.

그러한 전기 장비(100)에 전기적으로 동력을 공급하기 위해, 폴(11)은 비회전 컨버터(20)를 가진다.

이 비회전 컨버터(20)는 이후 비회전 케이싱(15)에 종래의 수단에 의해 고정된다. 더 정확하게는, 비회전 컨버터(20)가 비회전 케이싱(15)의 내부 벽에 대해 고정되는 비회전 케이싱(15)의 내부에 배치될 수 있다.

이후, 비회전 컨버터는 항공기의 전기 네트워크(8)로부터 나오는 전기를 수신하기 위해 적어도 하나의 유입구(21)를 구비한다. 그러므로, 비회전 컨버터는 유선 연결 또는 무선 연결(22)을 통해 전기 네트워크(8)와 통신할 수 있다.

비회전 컨버터는 전기 네트워크에 매칭된다. 예를 들면, 비회전 컨버터는 270V에서, 또는 실제로는 200V에서, 400㎐의 주파수로 교류를 전달하는 전기 네트워크에 매칭될 수 있다.

비회전 컨버터는 이후 그것이 수신하는 전기로부터 1㎑보다 높은 고주파수로 교류를 발생시키는 전기 컨버터이다. 예를 들면, 비회전 컨버터는 단상 교류를 전달할 수 있다.

더 나아가, 폴(11)은 정지 기준 프레임으로부터 회전 기준 프레임까지 전기를 전송하기 위해, 종래의 연결들(미도시)에 의해 비회전 컨버터에 연결된 변압기(25)를 포함한다. 예를 들면, 변압기(25)는 단상 변압기 및/또는 1㎑로부터 500㎑까지의 주파수 범위에 걸쳐 동작하기에 적합한 변압기이다.

변압기(25)는 폴에 통합되고 자기 회로 및 권선을 포함하는 회전 변압기이다.

특히, 변압기(25)는 정지 1차 부재(26)와, 회전축(AX)에 대해 회전하는 회전 2차 부재(27)를 가진다. 공극은 1차 부재(26)와 2차 부재(27)를 분리하여, 회전시 자유도를 허용하고, 또한 만약 있다면 잔여 슬랙을 보상한다.

그러한 상황에서는, 1차 부재(26)가 비회전 컨버터(20)에 연결된다.

또한, 1차 부재(26)는 종래의 수단에 의해 비회전 케이싱(15)에 고정된다. 예를 들면, 1차 부재는 비회전 케이싱(15)의 내부 벽에 고정된다.

이와는 대조적으로, 제 2 부재(27)는 회전 케이싱(12)에 의해 종래의 수단에 의해 고정된다. 예를 들면, 2차 부재(27)는 회전 케이싱(12)의 내부 벽에 고정된다.

이후, 변압기는 비회전 컨버터에 의해 전기적으로 동력이 공급되고, 그것의 2차 부재를 통해 교류를 전달한다.

도 2의 제 1 실시예에서, 이후 2차 부재(27)가 유선 또는 무선 연결(35)을 통해 로터의 전기 장비(100)에 직접 동력을 전달할 수 있다.

그렇지만, 도 4의 제 2 실시예에서는 폴(11)이 변압기의 2차 부재(27)에 의해 전기적으로 동력이 공급되는 회전 컨버터(30)를 가진다.

회전 컨버터(30)는 이후 회전 케이싱(12)에 고정된다. 예를 들면, 회전 컨버터는 회전 케이싱(12)의 내부에 배치되고, 가능하게는 회전 케이싱의 내부 벽에 고정된다.

이후, 회전 컨버터는 로터의 전기 장비(100)에 연결되기에 적합한 배출구(31)를 구비한다.

그러한 회전 컨버터(30)는 특히, 변압기(25)로부터의 교류를 직류로 전환하기 위해 사용될 수 있다.

또한, 도 2 및 도 4에 도시된 제 1 변형예에서는, 1차 부재 및 2차 부재는 동축이고, 하나가 나머지 하나 내부에서 맞물린다.

이 변형예에서는, 2차 부재(27)가 적어도 부분적으로 1차 부재(26)를 둘러싸고, 이 경우 고리 모양의 공극(e1)이 2차 부재(27)와 1차 부재(26) 사이에 놓인다.

도 5의 제 2 변형예에서는, 1차 부재와 2차 부재가 동축이고, 마찬가지로 하나가 나머지 하나 내에서 맞물린다. 그렇지만, 적어도 부분적으로 2차 부재(27)를 둘러싸는 것은 1차 부재이고, 마찬가지로 고리 모양의 공극(e1)이 1차 부재(26)와 2차 부재(27)를 분리시킨다.

이 변형예에서, 회전 케이싱은 비회전 케이싱 내로 관통할 수 있다.

도 6의 제 3 변형예에서는, 1차 부재(26)와 2차 부재(27)를 서로 마주본다. 그러므로, 1차 부재(26)와 2차 부재(27)는 회전 케이싱(12)의 회전축(AX)을 따라 잇달아 배치되고, 2차 부재(27)와 1차 부재(26) 사이에는 면 공극(e2)이 존재한다. 그러므로, 2차 부재(27)는 1차 부재(26) 위에 있다.

도 7의 변형예에서는, 변압기(25)가 중복 방식으로 제공되는 1차 부재(26)와 2차 부재(27)를 가진다. 비회전 컨버터와 아마도 또한 회전 컨버터가 또한 중복 방식으로 제공될 수 있다.

또한, 도 8의 실시예에서는, 폴(11)이 또한 신호 변조에 의해 전기 신호들을 송신하기 위한 신호 송신 수단(70)을 구비한다.

신호 송신 수단(70)은 변압기로부터 위로 배치된 비회전 복조기(72)와 비회전 변조기(71)를 포함할 수 있다. 비회전 변조기(71)와 비회전 복조기(72)는 비회전 케이싱(15)에 고정될 수 있어, 비회전 컨버터(20)와 변압기(25) 사이에서 경계를 이루게 된다.

더 나아가, 비회전 변조기(71)와 비회전 복조기(72)는 아마도 장비(100)와 신호들을 교환하거나 제어하기 위한 수단이 되는, 항공기의 부재(8')와 관련하여 비회전 인터페이스(73)에 연결된다.

전기 신호 송신 수단(70)은 또한, 변압기로부터 아래로 배치된 회전 복조기(75)와 회전 변조기(74)를 포함할 수 있다.

회전 변조기(74)와 비회전 복조기(75)는, 예를 들면 회전 케이싱(12)에 고정될 수 있어, 회전 컨버터(30)와 변압기(25) 사이에서 경계를 이루게 된다.

또한, 회전 변조기(74)와 회전 복조기(75)는 항공기의 로터의 장비(100)에 연결되는 회전 인터페이스(76)에 연결된다. 이 회전 인터페이스(76)는 또한 장비(100)를 제어하기 위한 수단으로서의 역할을 수 있다.

일 변형예(미도시)에서, 신호 송신은 어딘가 다른 곳에서 알려진 수단에 의해 수행될 수 있다.

물론, 본 발명은 그것의 구현에 있어 다수의 변형예를 가질 수 있다. 비록 여러 실시예가 위에서 설명되었지만, 모든 가능한 실시예를 남김없이 확인하는 것을 생각할 수 없다. 물론, 본 발명의 영역을 넘지 않으면서 등가 수단으로 설명된 임의의 수단을 대체하는 것을 예상할 수 있다.

Claims (14)

1. 마스트(5)에 의해 구동된 항공기 로터(2)의 적어도 하나의 장비(100)에 동력을 공급하기 위한 전력 공급 장치(10)로서,
   상기 장치(10)는 상기 마스트(5)에 가역적으로 고정되기에 적합하고, 상기 마스트에 고정하기 위한 고정기(fastener) 수단(14)이 제공된 회전 케이싱(12)을 가지는, 제거 가능한 폴(pole)(11)과, 상기 항공기(1)의 기준 부재(9)에 고정되기에 적합한 링크(link) 수단(16)에 고정된 비회전 케이싱(15)을 포함하고,
   상기 폴(11)은
   ·상기 비회전 케이싱(15)에 고정되고, 상기 항공기(1)의 전기 네트워크(8)로부터 나오는 전기가 공급되기에 적합한 유입구(inlet)(21)가 제공되며, 상기 유입구에 공급된 상기 전기로부터 1㎑보다 큰 주파수로 교류(AC)를 발생시키는 전기 컨버터인 비회전 컨버터(20)와,
   ·상기 폴(11) 내에 통합되고, 상기 비회전 케이싱(15)에 고정된 1차 부재(26)와, 상기 회전 케이싱(12)에 고정된 2차 부재를 가지는 회전 변압기(transformer)(25)로서, 상기 1차 부재(26)는 상기 교류를 수신하기 위해 상기 비회전 컨버터(20)에 연결되고, 상기 2차 부재(27)는 로터(2)의 전력 공급 장비(100)용으로 적합한, 회전 변압기(25)를 포함하는, 전력 공급 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 링크 수단(16)은 첫 번째로는 상기 폴(11)과 상기 기준 부재(9) 사이의 오정렬(misalignment)을 허용하는 결합 수단(17)을 포함하고, 두 번째로는 상기 기준 부재(9)에 상기 폴(11)을 고정시키기 위한 조오 클러치(jaw clutch)(18)를 포함하는, 전력 공급 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 비회전 컨버터(20)는 상기 비회전 케이싱(15) 내부에 배치되는, 전력 공급 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 폴(11)은 상기 회전 케이싱(12)에 고정된 회전 컨버터(30)를 구비하고, 상기 회전 컨버터(30)는 상기 변압기(25)에 연결되며 로터의 전력 공급 장비용의 적어도 하나의 배출구(outlet)(31)를 구비하는, 전력 공급 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 회전 컨버터(30)는 상기 회전 케이싱(12) 내부에 배치되는, 전력 공급 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 1차 부재(26)와 상기 2차 부재(27)는 동축이고, 상기 2차 부재(27)는 상기 1차 부재(26)를 적어도 부분적으로 둘러싸며, 고리 모양의 공극(airgap)(e1)이 상기 2차 부재(27)와 상기 1차 부재(26)를 분리시키는, 전력 공급 장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 1차 부재(26)와 상기 2차 부재(27)는 동축이고, 상기 1차 부재(26)는 상기 2차 부재(27)를 적어도 부분적으로 둘러싸고, 고리 모양의 공극(e1)이 상기 2차 부재(27)와 상기 1차 부재(26)를 분리시키는, 전력 공급 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 1차 부재(26)와 상기 2차 부재(27)는 상기 회전 케이싱(12)의 회전축(AX)을 따라 잇달아 연속해서 배치되고, 면(plane) 공극(e2)이 상기 2차 부재(27)와 상기 1차 부재(26)를 분리시키는, 전력 공급 장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 변압기(25)는 중복 방식으로(in redundant manner) 제공된 1차 부재(26)와 2차 부재(27)를 가지는, 전력 공급 장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 변압기(25)는 단상 변압기인, 전력 공급 장치.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 변압기(25)는 1㎑ 내지 500㎑의 주파수 범위에 걸쳐 동작하는 고주파 변압기인, 전력 공급 장치.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴(11)은 신호 변조에 의해 전기 신호들을 송신하기 위한 송신 수단(70)을 포함하는, 전력 공급 장치.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 송신 수단(70)은 상기 변압기의 위로(upstream) 배치되고, 비회전형 인터페이스(73)와 협력하는 비회전 복조기(72) 및 비회전 변조기(71)와, 상기 변압기로부터 아래로(downstream) 배치되고 회전 인터페이스(76)와 협력하는 회전 복조기(75) 및 회전 변조기(74)를 가지는, 전력 공급 장치.
14. 기체(7)와 비회전 기준 부재(9)를 가지는 항공기(1)로서,
    상기 기체(7)는 마스트(5)에 의해 구동된 회전 로터(2)를 운반하고, 상기 로터(2)는 적어도 하나의 전기 장비(100)를 가지며, 상기 항공기(1)는 상기 장비(100)에 전력을 공급하기 위해 제 1 항에 따른 전력 공급 장치(10)를 포함하는, 항공기.
    

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