JP7723626B2 - Rotating electric machine system and hybrid power system equipped with the same - Google Patents
Rotating electric machine system and hybrid power system equipped with the sameInfo
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Description
本発明は、回転電機システムに関する。また、本発明は、回転電機システムと内燃機関とが一体的に構成された複合動力システムに関する。 The present invention relates to a rotating electric machine system. The present invention also relates to a hybrid power system in which a rotating electric machine system and an internal combustion engine are integrated.
複合動力システムは、回転電機システムと、内燃機関とを備える。特許文献1に記載されるように、複合動力システムにおいては、回転電機システムの回転シャフトと、内燃機関の出力シャフトとが同一軸線上に連結される。従って、回転シャフトと出力シャフトとが一体的に回転する。回転電機システムは、出力シャフトと一体的に回転シャフトが回転することに伴い、例えば、発電機として機能する。 A combined power system includes a rotating electric machine system and an internal combustion engine. As described in Patent Document 1, in a combined power system, the rotating shaft of the rotating electric machine system and the output shaft of the internal combustion engine are connected on the same axis. Therefore, the rotating shaft and the output shaft rotate integrally. As the rotating shaft rotates integrally with the output shaft, the rotating electric machine system functions, for example, as a generator.
複合動力システムは、例えば、飛翔体の推進の動力機関として利用される。ここで、飛翔体では、動力機関がガスエンジンであるか複合動力システムであるかに拘わらず、動力機関の周囲に防火構造を設ける必要がある。複合動力システムに設けられる防火構造としては、特許文献1に記載された構造が知られている。この場合、複合動力システムは、二酸化炭素供給設備を有するエンクロージャで囲まれる。火災報知器が作動したとき、エンクロージャ内に二酸化炭素が供給される。この二酸化炭素により、消火が行われる。 Combined power systems are used, for example, as the power engine for propelling a flying vehicle. Regardless of whether the power engine of a flying vehicle is a gas engine or a combined power system, a fire prevention structure must be installed around the power engine. A known example of a fire prevention structure installed in a combined power system is the structure described in Patent Document 1. In this case, the combined power system is surrounded by an enclosure equipped with a carbon dioxide supply system. When a fire alarm is activated, carbon dioxide is supplied into the enclosure. This carbon dioxide extinguishes the fire.
回転電機システムは、電気端子部を備える。電気端子部は、外部機器(外部抵抗又は外部電源)を回転電機に電気的に接続するための端子部である。複合動力システムをエンクロージャで囲む場合、特許文献2に記載されるように、エンクロージャに中継コネクタを設ける必要がある。すなわち、電気端子部と中継コネクタとを予め電気的に接続しておく。複合動力システムを実使用するとき、中継コネクタに外部機器を電気的に接続する。 The rotating electric machine system includes an electrical terminal unit. The electrical terminal unit is used to electrically connect external equipment (external resistors or external power sources) to the rotating electric machine. When the combined power system is enclosed in an enclosure, as described in Patent Document 2, it is necessary to provide a relay connector in the enclosure. In other words, the electrical terminal unit and relay connector are electrically connected in advance. When the combined power system is actually used, the external equipment is electrically connected to the relay connector.
特許文献2に記載されるように中継コネクタを設けた場合、部品点数が多くなる。そこで、エンクロージャに貫通孔を形成し、該貫通孔に、電気端子部又は電気配線を通すことが考えられる。しかしながら、この場合、貫通孔のために遮炎能力又は遮熱能力が低下する懸念がある。 Providing a relay connector as described in Patent Document 2 increases the number of parts. Therefore, it is possible to form through-holes in the enclosure and pass electrical terminals or electrical wiring through the through-holes. However, in this case, there is a concern that the through-holes may reduce the flame-blocking or heat-blocking capabilities.
本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。 The present invention aims to solve the above-mentioned problems.
本発明の一実施形態によれば、回転電機と、前記回転電機の回転シャフトを回転可能に支持した回転電機ハウジングとを有する回転電機システムにおいて、
前記回転シャフトは、第1端部及び第2端部を有し、前記回転電機ハウジングと前記第1端部との間に第1ベアリングが設けられ、且つ前記回転電機ハウジングと前記第2端部との間に第2ベアリングが設けられることで、前記回転シャフトが前記第1ベアリング及び前記第2ベアリングを介して前記回転電機ハウジングに回転可能に支持され、
前記第1端部は、前記第1ベアリングを通過して前記回転電機ハウジングの外部に突出する突出先端を含み、
保持部材を介して前記突出先端に設けられ、前記回転シャフトの回転パラメータを検知する回転パラメータ検出器と、
前記回転電機に電気的に接続された電気端子部と、
前記回転電機ハウジングの一端部に設けられ、前記電気端子部を収容した端子ケーシングと、
少なくとも前記回転電機ハウジングの前記一端部を覆い、前記回転電機ハウジングが位置する第1領域と、前記回転電機ハウジングが位置せず且つ防火領域である第2領域とに区分する防火部材と、
を備え、
前記回転電機システムにおいて、該回転電機システムの軸線方向である第1方向に沿った側面を見たとき、前記電気端子部と前記回転パラメータ検出器とが平行に並んで配置され、
前記防火部材に第1挿通孔が形成され、前記端子ケーシングが前記第1挿通孔を閉塞した回転電機システムが提供される。
According to one embodiment of the present invention, in a rotating electric machine system having a rotating electric machine and a rotating electric machine housing that rotatably supports a rotating shaft of the rotating electric machine,
the rotating shaft has a first end and a second end, a first bearing is provided between the rotating electric machine housing and the first end, and a second bearing is provided between the rotating electric machine housing and the second end, so that the rotating shaft is rotatably supported by the rotating electric machine housing via the first bearing and the second bearing;
the first end includes a protruding tip that passes through the first bearing and protrudes to the outside of the rotating electric machine housing,
a rotation parameter detector that is provided at the protruding tip via a holding member and detects a rotation parameter of the rotating shaft;
an electrical terminal portion electrically connected to the rotating electric machine;
a terminal casing provided at one end of the rotary electric machine housing and accommodating the electrical terminal portion;
a fire prevention member that covers at least the one end of the rotating electric machine housing and divides the rotating electric machine housing into a first area where the rotating electric machine housing is located and a second area where the rotating electric machine housing is not located and is a fire prevention area;
Equipped with
In the rotating electric machine system, when viewed from a side surface along a first direction that is an axial direction of the rotating electric machine system, the electrical terminal portion and the rotation parameter detector are arranged side by side in parallel,
A rotating electrical machine system is provided in which a first insertion hole is formed in the fire prevention member, and the terminal casing closes the first insertion hole.
本発明の別の一実施形態によれば、上記した回転電機システムと、内燃機関とを含んで構成される複合動力システムが提供される。ここで、内燃機関は、回転電機システムの回転シャフトと一体的に回転する出力シャフトを有する。出力シャフトは、回転シャフトの第2端部に連結される。内燃機関は第1領域に位置する。 According to another embodiment of the present invention, there is provided a hybrid power system including the above-described rotating electric machine system and an internal combustion engine. Here, the internal combustion engine has an output shaft that rotates integrally with the rotating shaft of the rotating electric machine system. The output shaft is connected to a second end of the rotating shaft. The internal combustion engine is located in the first region.
本発明においては、回転電機ハウジングに防火部材を設けることで、該防火部材を境に、回転電機ハウジングが位置する第1領域と、回転電機ハウジングが位置しない第2領域とに区分している。第1領域においてたとえ火花又は過度の熱が生じたとしても、防火部材が火花又は熱を堰き止めるので、第2領域が火花又は熱等から保護される。 In this invention, a fire prevention member is provided on the rotating electrical housing, dividing the area into a first area where the rotating electrical housing is located and a second area where the rotating electrical housing is not located, with the fire prevention member as the boundary. Even if a spark or excessive heat occurs in the first area, the fire prevention member blocks the spark or heat, protecting the second area from the spark or heat.
防火部材には、第1挿通孔が形成されている。電気端子部を収容した端子ケーシングは、第1挿通孔に係合される。従って、防火部材に中継コネクタを設ける必要はない。このため、部品点数が増加することが回避される。 A first insertion hole is formed in the fire-resistant member. A terminal casing housing an electrical terminal is engaged with the first insertion hole. Therefore, there is no need to provide a relay connector in the fire-resistant member. This avoids an increase in the number of parts.
第1挿通孔には、端子ケーシングが係合している。換言すれば、第1挿通孔は端子ケーシングで閉塞されている。これにより、防火部材に第1挿通孔を形成したことに起因して該防火部材の遮炎能力及び遮熱能力が低下することが回避される。 The terminal casing engages with the first insertion hole. In other words, the first insertion hole is blocked by the terminal casing. This prevents a reduction in the flame and heat blocking capabilities of the fire protection member due to the formation of the first insertion hole in the fire protection member.
以下における「左」、「右」、「下」及び「上」のそれぞれは、特に図3~図5及び図8における左方、右方、下方及び上方を指す。しかしながら、これらの方向は、説明を簡素化して理解を容易にするための便宜的な方向付けである。すなわち、明細書に記載した方向が、複合動力システムを実使用するときの方向であるとは限らない。 In the following, "left," "right," "bottom," and "top" refer to the left, right, bottom, and top directions, respectively, particularly in Figures 3 to 5 and 8. However, these directions are merely used for convenience to simplify the explanation and make it easier to understand. In other words, the directions described in the specification are not necessarily the directions when the combined power system is actually used.
図1は、飛翔体500の模式図である。飛翔体500の内部には、第1区画壁502及び第2区画壁503が設けられている。飛翔体500の内部では、第1区画壁502により乗員室504と電機設備室506とが仕切られ、且つ第2区画壁503により電機設備室506と機関室508とが仕切られている。乗員室504には乗員が搭乗する。電機設備室506には、制御装置510が設けられる。制御装置510は、複合動力システム400及びモータ512を制御する。 Figure 1 is a schematic diagram of a flying vehicle 500. A first partition wall 502 and a second partition wall 503 are provided inside the flying vehicle 500. Inside the flying vehicle 500, the first partition wall 502 separates the crew compartment 504 from the electrical equipment compartment 506, and the second partition wall 503 separates the electrical equipment compartment 506 from the engine room 508. The crew resides in the crew compartment 504. A control device 510 is provided in the electrical equipment compartment 506. The control device 510 controls the combined power system 400 and the motor 512.
機関室508には、本実施形態に係る複合動力システム400が搭載される。複合動力システム400は、例えば、モータ512を介してプロップ又はダクテッドファン(いずれも図示せず)等を回転させる動力機関として利用される。すなわち、複合動力システム400は、飛翔体500の推進の動力機関である。飛翔体500の好適な具体例としては、マルチコプタ等が挙げられる。飛翔体500の別の例としては、ドローンが挙げられる。乗員室504を荷物室に代替することも可能である。 The engine room 508 is equipped with the combined power system 400 according to this embodiment. The combined power system 400 is used, for example, as a power engine that rotates a propeller or ducted fan (neither of which are shown) via a motor 512. In other words, the combined power system 400 is the power engine that propels the flying object 500. A suitable example of the flying object 500 is a multicopters. Another example of the flying object 500 is a drone. The crew compartment 504 can also be replaced with a luggage compartment.
図2は、複合動力システム400の概略全体斜視図である。複合動力システム400は、回転電機システム10と、ガスタービンエンジン200とを備える。回転電機システム10の直径中心を通り長手方向(軸線方向)に沿って延在する軸線と、ガスタービンエンジン200の直径中心を通り長手方向(軸線方向)に沿って延在する軸線とは一致する。換言すれば、回転電機システム10及びガスタービンエンジン200は、同一軸線上に配置される。 Figure 2 is a schematic overall perspective view of the combined power system 400. The combined power system 400 comprises a rotating electric machine system 10 and a gas turbine engine 200. An axis passing through the diameter center of the rotating electric machine system 10 and extending along the longitudinal direction (axial direction) coincides with an axis passing through the diameter center of the gas turbine engine 200 and extending along the longitudinal direction (axial direction). In other words, the rotating electric machine system 10 and the gas turbine engine 200 are arranged on the same axis.
以下、回転電機システム10及びガスタービンエンジン200のそれぞれの軸線方向の左端を、第1端と表記することもある。同様に、回転電機システム10及びガスタービンエンジン200のそれぞれの軸線方向の右端を、第2端と表記することもある。すなわち、回転電機システム10において、ガスタービンエンジン200から離間する左端部は第1端である。回転電機システム10において、ガスタービンエンジン200に近接する右端部は第2端である。また、ガスタービンエンジン200において、回転電機システム10に近接する左端部は第1端である。ガスタービンエンジン200において、回転電機システム10から離間する右端部は第2端である。この定義に従えば、図示例では、ガスタービンエンジン200は、回転電機システム10の第2端に配設されている。回転電機システム10は、ガスタービンエンジン200の第1端に配設されている。 Hereinafter, the left axial end of each of the rotating electric machine system 10 and the gas turbine engine 200 may be referred to as the first end. Similarly, the right axial end of each of the rotating electric machine system 10 and the gas turbine engine 200 may be referred to as the second end. That is, in the rotating electric machine system 10, the left end away from the gas turbine engine 200 is the first end. In the rotating electric machine system 10, the right end close to the gas turbine engine 200 is the second end. Also, in the gas turbine engine 200, the left end close to the rotating electric machine system 10 is the first end. In the gas turbine engine 200, the right end away from the rotating electric machine system 10 is the second end. According to this definition, in the illustrated example, the gas turbine engine 200 is disposed at the second end of the rotating electric machine system 10. The rotating electric machine system 10 is disposed at the first end of the gas turbine engine 200.
後述するように、ガスタービンエンジン200は内燃機関である。また、ガスタービンエンジン200は、圧縮エアを供給するガス供給装置である。 As described below, the gas turbine engine 200 is an internal combustion engine. The gas turbine engine 200 is also a gas supply device that supplies compressed air.
先ず、回転電機システム10につき説明する。図3は、回転電機システム10の概略側面断面図である。ここで、図3中の矢印Xは、回転電機システム10の軸線方向(第1方向)を表す。すなわち、図3は、回転電機システム10における第1方向に沿った側面を示している。 First, the rotating electric machine system 10 will be described. Figure 3 is a schematic side cross-sectional view of the rotating electric machine system 10. Here, arrow X in Figure 3 represents the axial direction (first direction) of the rotating electric machine system 10. In other words, Figure 3 shows a side view of the rotating electric machine system 10 along the first direction.
回転電機システム10は、回転電機12(例えば、発電機)と、該回転電機12を収納した回転電機ハウジング14とを備える。 The rotating electric machine system 10 comprises a rotating electric machine 12 (e.g., a generator) and a rotating electric machine housing 14 that houses the rotating electric machine 12.
回転電機ハウジング14は、メインハウジング16と、第1サブハウジング18と、第2サブハウジング20とを有する。メインハウジング16は略円筒形状をなし、第1端及び第2端の双方が開放端である。第1サブハウジング18は、メインハウジング16の第1端(左開放端)に連結される。第2サブハウジング20は、メインハウジング16の第2端(右開放端)に連結される。以上により、メインハウジング16の第1端及び第2端が閉塞される。 The rotating electrical machine housing 14 has a main housing 16, a first sub-housing 18, and a second sub-housing 20. The main housing 16 is generally cylindrical, with both its first and second ends open. The first sub-housing 18 is connected to the first end (left open end) of the main housing 16. The second sub-housing 20 is connected to the second end (right open end) of the main housing 16. As a result, the first and second ends of the main housing 16 are closed.
メインハウジング16は、左右方向に沿って延在する厚肉の側壁を有する。側壁の内部には、収納室22が形成されている。回転電機12の大部分は、収納室22に収容されている。 The main housing 16 has thick side walls extending in the left-right direction. A storage chamber 22 is formed inside the side walls. Most of the rotating electric machine 12 is housed in the storage chamber 22.
メインハウジング16の側壁の内部には、螺旋状の冷却ジャケット24が形成されている。冷却ジャケット24には、冷却媒体が流通する。冷却媒体の具体例としては、冷却水が挙げられる。この場合、冷却ジャケット24はウォータジャケットである。 A spiral cooling jacket 24 is formed inside the side wall of the main housing 16. A cooling medium flows through the cooling jacket 24. A specific example of the cooling medium is cooling water. In this case, the cooling jacket 24 is a water jacket.
第1サブハウジング18における第1端(左端)には、第1ケーシング26及び第2ケーシング28が設けられている。第1ケーシング26及び第2ケーシング28は、第1サブハウジング18の一部位である。すなわち、第1ケーシング26及び第2ケーシング28は、第1サブハウジング18と一体的に設けられている。第1ケーシング26及び第2ケーシング28は、これにより、回転電機ハウジング14に支持されている。後述するように、第1ケーシング26は端子ケーシングである。第2ケーシング28は、測定器ケーシングである。第1ケーシング26、第2ケーシング28及び第1サブハウジング18の素材は、耐火物であることが好ましい。 A first casing 26 and a second casing 28 are provided at the first end (left end) of the first sub-housing 18. The first casing 26 and the second casing 28 are part of the first sub-housing 18. That is, the first casing 26 and the second casing 28 are provided integrally with the first sub-housing 18. The first casing 26 and the second casing 28 are thereby supported by the rotating electrical machine housing 14. As described below, the first casing 26 is a terminal casing. The second casing 28 is a measuring device casing. The first casing 26, the second casing 28, and the first sub-housing 18 are preferably made of a refractory material.
第1サブハウジング18には、回転パラメータ検出器を保持する保持部材が連結される。本実施形態では、回転パラメータ検出器としてレゾルバ132を例示する。従って、以降は、回転パラメータ検出器の保持部材を「レゾルバホルダ30」と表記する。後述するように、レゾルバホルダ30には、ネジを介してキャップカバー32が連結される。 A holding member that holds the rotational parameter detector is connected to the first sub-housing 18. In this embodiment, a resolver 132 is used as an example of the rotational parameter detector. Therefore, hereafter, the holding member for the rotational parameter detector will be referred to as the "resolver holder 30." As described below, a cap cover 32 is connected to the resolver holder 30 via screws.
回転電機12は、ロータ34と、該ロータ34の外周を囲むステータ36とを備える。 The rotating electric machine 12 comprises a rotor 34 and a stator 36 that surrounds the outer periphery of the rotor 34.
ロータ34は、回転シャフト40を含む。回転シャフト40は、内シャフト42と、中空筒状の外シャフト44とを有する。外シャフト44の両端は、開放端である。すなわち、外シャフト44は、左開口端441(図4参照)と、右開口端442(図5参照)とを有する。内シャフト42は、外シャフト44の内部に挿抜可能に挿入される。 The rotor 34 includes a rotating shaft 40. The rotating shaft 40 has an inner shaft 42 and a hollow cylindrical outer shaft 44. Both ends of the outer shaft 44 are open. That is, the outer shaft 44 has a left open end 441 (see Figure 4) and a right open end 442 (see Figure 5). The inner shaft 42 is removably inserted into the outer shaft 44.
内シャフト42は、外シャフト44に比して長尺である。内シャフト42は、円柱部421と、左端部422(図4参照)と、右端部423(図5参照)とを有する。左端部422は、円柱部421の左方に連なる。従って、左端部422は、内シャフト42において、ガスタービンエンジン200から離間する端部(第1端)である。右端部423は、円柱部421の右方に連なる。従って、右端部423は、内シャフト42において、ガスタービンエンジン200に近接する端部(第2端)である。円柱部421の直径は、左端部422及び右端部423よりも小さい。また、右端部423の直径は、左端部422よりも小さい。 The inner shaft 42 is longer than the outer shaft 44. The inner shaft 42 has a cylindrical portion 421, a left end 422 (see FIG. 4), and a right end 423 (see FIG. 5). The left end 422 connects to the left of the cylindrical portion 421. Therefore, the left end 422 is the end (first end) of the inner shaft 42 that is away from the gas turbine engine 200. The right end 423 connects to the right of the cylindrical portion 421. Therefore, the right end 423 is the end (second end) of the inner shaft 42 that is closest to the gas turbine engine 200. The diameter of the cylindrical portion 421 is smaller than the left end 422 and the right end 423. The diameter of the right end 423 is also smaller than the left end 422.
左端部422の一部は、外シャフト44の左開口端441から露出する。左開口端441から露出した部分は、後述する突出先端46を構成する。なお、図示例では、内シャフト42の右端部423と、外シャフト44の右開口端442とが面一となっている。しかしながら、右端部423が、右開口端442から第2端に向かって若干寄った位置であってもよい。 A portion of the left end 422 is exposed from the left open end 441 of the outer shaft 44. The portion exposed from the left open end 441 forms the protruding tip 46, which will be described later. In the illustrated example, the right end 423 of the inner shaft 42 and the right open end 442 of the outer shaft 44 are flush with each other. However, the right end 423 may be positioned slightly closer to the second end than the right open end 442.
図4に詳細を示すように、内シャフト42の左端部422には、第1外ネジ部48、鍔部50、ストッパ部52及び第2外ネジ部54が右方に向かってこの順序で設けられている。第1外ネジ部48、鍔部50、ストッパ部52及び第2外ネジ部54の外径は、この順序で大きくなる。第2外ネジ部54の外径は外シャフト44の内径に比して大きい。このため、第2外ネジ部54の右端は、外シャフト44の左開口端441の縁部によって停止される。従って、内シャフト42において、第2外ネジ部54よりも左方の部分が、外シャフト44内に挿入されることはない。 As shown in detail in Figure 4, the left end 422 of the inner shaft 42 is provided with a first external thread portion 48, a flange portion 50, a stopper portion 52, and a second external thread portion 54, in this order, toward the right. The outer diameters of the first external thread portion 48, the flange portion 50, the stopper portion 52, and the second external thread portion 54 increase in this order. The outer diameter of the second external thread portion 54 is larger than the inner diameter of the outer shaft 44. Therefore, the right end of the second external thread portion 54 is stopped by the edge of the left open end 441 of the outer shaft 44. Therefore, the portion of the inner shaft 42 to the left of the second external thread portion 54 cannot be inserted into the outer shaft 44.
鍔部50には、レゾルバロータ56が装着される。また、第1外ネジ部48には小キャップナット58がネジ止めされる。レゾルバロータ56の右端は、ストッパ部52によって停止される。レゾルバロータ56の左端は、小キャップナット58で押圧される。以上により、レゾルバロータ56が鍔部50に位置決め固定される。 A resolver rotor 56 is attached to the flange 50. A small cap nut 58 is screwed onto the first externally threaded portion 48. The right end of the resolver rotor 56 is stopped by the stopper portion 52. The left end of the resolver rotor 56 is pressed by the small cap nut 58. As a result, the resolver rotor 56 is positioned and fixed to the flange 50.
また、第2外ネジ部54には大キャップナット60が螺合される。大キャップナット60の右端は、外シャフト44の左開口端441の外周壁を覆う。これにより、内シャフト42の左端部422が、外シャフト44の左開口端441に拘束される。なお、第1外ネジ部48及び第2外ネジ部54は、いわゆる逆ネジである。従って、小キャップナット58及び大キャップナット60は、螺合時に反時計回りに回転される。螺合の後、小キャップナット58及び大キャップナット60のネジ山の一部を変形させることが好ましい。これにより、小キャップナット58及び大キャップナット60が弛緩することが防止される。 A large cap nut 60 is threaded onto the second external thread portion 54. The right end of the large cap nut 60 covers the outer peripheral wall of the left open end 441 of the outer shaft 44. This restrains the left end 422 of the inner shaft 42 to the left open end 441 of the outer shaft 44. The first external thread portion 48 and the second external thread portion 54 are reverse-threaded. Therefore, the small cap nut 58 and the large cap nut 60 are rotated counterclockwise when threaded. After threading, it is preferable to deform part of the threads of the small cap nut 58 and the large cap nut 60. This prevents the small cap nut 58 and the large cap nut 60 from loosening.
図5に示すように、内シャフト42の第2端である右端部423には、連結孔62が形成される。連結孔62は、第1端である左端部422に向かって延在する。連結孔62の内周壁には、雌ネジ部64が刻設されている。連結孔62には、出力シャフト204の左端が挿入される。出力シャフト204の左端は、雌ネジ部64に螺合されることで内シャフト42に結合される。出力シャフト204は、コンプレッサホイール222及びタービンホイール224を保持している(図8参照)。 As shown in FIG. 5, a connecting hole 62 is formed in the right end 423, which is the second end of the inner shaft 42. The connecting hole 62 extends toward the left end 422, which is the first end. A female thread 64 is formed in the inner peripheral wall of the connecting hole 62. The left end of the output shaft 204 is inserted into the connecting hole 62. The left end of the output shaft 204 is connected to the inner shaft 42 by threading into the female thread 64. The output shaft 204 holds a compressor wheel 222 and a turbine wheel 224 (see FIG. 8).
また、外シャフト44の右開口端442の外周壁には、第1内スプライン66が形成されている。第1内スプライン66は、回転電機システム10の軸線方向(左右方向)に沿って延在する。 A first internal spline 66 is formed on the outer peripheral wall of the right open end 442 of the outer shaft 44. The first internal spline 66 extends along the axial direction (left-right direction) of the rotating electrical machine system 10.
図3に示すように、外シャフト44の外径は、長手方向略中間部で最大である。この大径な中間部には、磁石ホルダ70を介して複数個の永久磁石72が保持されている。隣接する永久磁石72同士では、互いに異なる極性が外方を向いている。永久磁石72は、回転シャフト40が回転することに伴って、回転シャフト40の回転中心を中心として、所定の仮想円の円周上を移動する。 As shown in Figure 3, the outer diameter of the outer shaft 44 is greatest at approximately the middle portion in the longitudinal direction. Multiple permanent magnets 72 are held in this large-diameter middle portion via magnet holders 70. Adjacent permanent magnets 72 have opposite polarities facing outward. As the rotating shaft 40 rotates, the permanent magnets 72 move around the circumference of a predetermined imaginary circle centered on the center of rotation of the rotating shaft 40.
回転シャフト40の左端(第1端部)は、第1ベアリング74を介して第1サブハウジング18に回転可能に支持される。図3に示すように、第1ベアリング74は、外シャフト44と第1サブハウジング18との間に挿入される。具体的には、第1サブハウジング18は、メインハウジング16に向かって突出した円柱状突部76を有する。円柱状突部76には、第1挿入孔78が形成されている。第1挿入孔78には、第1ベアリング74を保持した第1ベアリングホルダ80が挿入される。従って、第1ベアリング74が第1挿入孔78に配置される。 The left end (first end) of the rotating shaft 40 is rotatably supported in the first sub-housing 18 via a first bearing 74. As shown in FIG. 3, the first bearing 74 is inserted between the outer shaft 44 and the first sub-housing 18. Specifically, the first sub-housing 18 has a cylindrical protrusion 76 that protrudes toward the main housing 16. A first insertion hole 78 is formed in the cylindrical protrusion 76. A first bearing holder 80 that holds the first bearing 74 is inserted into the first insertion hole 78. Thus, the first bearing 74 is positioned in the first insertion hole 78.
第1挿入孔78は、左右方向に沿って延在している。第1挿入孔78の左端は、該第1挿入孔78の右端よりも出力シャフト204から離間する。以下、第1挿入孔78の左端を「第1遠位端781」とも表記する。その一方で、第1挿入孔78の右端は、該第1挿入孔78の左端(第1遠位端781)よりも出力シャフト204に近接する。以下、第1挿入孔78の右端を「第1近位端782」とも表記する。 The first insertion hole 78 extends in the left-right direction. The left end of the first insertion hole 78 is farther from the output shaft 204 than the right end of the first insertion hole 78. Hereinafter, the left end of the first insertion hole 78 will also be referred to as the "first distal end 781." On the other hand, the right end of the first insertion hole 78 is closer to the output shaft 204 than the left end of the first insertion hole 78 (first distal end 781). Hereinafter, the right end of the first insertion hole 78 will also be referred to as the "first proximal end 782."
外シャフト44の小径な左端には、第1遠位端781に位置する第1外ストッパ81と、第1近位端782に位置する第1内ストッパ82とが装着される。第1ベアリング74は、第1外ストッパ81と第1内ストッパ82とで挟持されている。この挟持に基づき、第1ベアリング74が位置決め固定されている。第1外ストッパ81と円柱状突部76との間には、クリアランスが形成されている。 A first outer stopper 81 located at the first distal end 781 and a first inner stopper 82 located at the first proximal end 782 are attached to the small-diameter left end of the outer shaft 44. The first bearing 74 is sandwiched between the first outer stopper 81 and the first inner stopper 82. This clamping positioning fixes the first bearing 74. A clearance is formed between the first outer stopper 81 and the cylindrical protrusion 76.
回転シャフト40の左端部の先端は、第1ベアリング74の内孔に通された後、第1挿入孔78を通過する。回転シャフト40の左端部の先端は、さらに、円柱状突部76の外方(中空凹部118)に露出する。以下、回転シャフト40において、第1ベアリング74の左端から突出した部位を「突出先端46」と表記する。突出先端46には、内シャフト42の左端部422のうち、第1外ネジ部48、鍔部50、ストッパ部52及び第2外ネジ部54が含まれる(図4参照)。 The tip of the left end of the rotating shaft 40 passes through the inner hole of the first bearing 74 and then through the first insertion hole 78. The tip of the left end of the rotating shaft 40 is further exposed outside the cylindrical protrusion 76 (hollow recess 118). Hereinafter, the portion of the rotating shaft 40 that protrudes from the left end of the first bearing 74 will be referred to as the "protruding tip 46." The protruding tip 46 includes the first externally threaded portion 48, flange portion 50, stopper portion 52, and second externally threaded portion 54 of the left end 422 of the inner shaft 42 (see Figure 4).
回転シャフト40の右端部(第2端部)は、第2ベアリング84を介して第2サブハウジング20に回転可能に支持される。図5に示すように、第2ベアリング84は、外シャフト44と、略円板形状をなす第2サブハウジング20との間に挿入される。 The right end (second end) of the rotating shaft 40 is rotatably supported in the second sub-housing 20 via a second bearing 84. As shown in Figure 5, the second bearing 84 is inserted between the outer shaft 44 and the second sub-housing 20, which has a generally circular disk shape.
第2サブハウジング20は、図示しないボルトを介してメインハウジング16に連結される。該第2サブハウジング20の中心は、厚肉の円筒形状部となっている。該円筒形状部には、第2挿入孔86が形成されている。第2挿入孔86は、左右方向に沿って延在している。第2挿入孔86の左端は、該第2挿入孔86の右端よりも出力シャフト204から離間する。以下、第2挿入孔86の左端を「第2遠位端861」とも表記する。その一方で、第2挿入孔86の右端は、該第2挿入孔86の左端(第2遠位端861)よりも出力シャフト204に近接する。以下、第2挿入孔86の右端を「第2近位端862」とも表記する。 The second sub-housing 20 is connected to the main housing 16 via bolts (not shown). The center of the second sub-housing 20 is a thick-walled cylindrical portion. A second insertion hole 86 is formed in this cylindrical portion. The second insertion hole 86 extends in the left-right direction. The left end of the second insertion hole 86 is farther from the output shaft 204 than the right end of the second insertion hole 86. Hereinafter, the left end of the second insertion hole 86 will also be referred to as the "second distal end 861." On the other hand, the right end of the second insertion hole 86 is closer to the output shaft 204 than the left end of the second insertion hole 86 (second distal end 861). Hereinafter, the right end of the second insertion hole 86 will also be referred to as the "second proximal end 862."
第2挿入孔86には、第2ベアリング84を保持した第2ベアリングホルダ88が挿入される。従って、第2ベアリング84が第2挿入孔86に配置される。第2ベアリング84は、第2遠位端861に位置する第2内ストッパ90と、第2近位端862に位置する第2外ストッパ92とで挟持される。この挟持に基づいて、第2ベアリング84が位置決め固定される。 A second bearing holder 88 holding a second bearing 84 is inserted into the second insertion hole 86. Thus, the second bearing 84 is positioned in the second insertion hole 86. The second bearing 84 is clamped between a second inner stopper 90 located at the second distal end 861 and a second outer stopper 92 located at the second proximal end 862. Based on this clamping, the second bearing 84 is positioned and fixed.
また、第2遠位端861では、第2内ストッパ90と第2ベアリングホルダ88との間にクリアランスが形成される。このクリアランスは、第1サブ分岐路941である。 Furthermore, at the second distal end 861, a clearance is formed between the second inner stopper 90 and the second bearing holder 88. This clearance is the first sub-branch path 941.
第2サブハウジング20において、ガスタービンエンジン200を向く端面には、整流部材96が連結される。整流部材96は、裾部98と、縮径部100と、頂部102とを有する。第2サブハウジング20を向く裾部98は、大径且つ薄肉の円筒板形状である。ガスタービンエンジン200を向く頂部102は、小径且つ比較的長尺な円筒板形状である。裾部98と頂部102との間の縮径部100では、直径が漸次的に小さくなる。従って、整流部材96は、山形形状体又は無底カップ形状体である。縮径部100の外表面は、表面粗さが小さい平滑面とされている。 A flow straightening member 96 is connected to the end face of the second sub-housing 20 facing the gas turbine engine 200. The flow straightening member 96 has a bottom portion 98, a reduced diameter portion 100, and a top portion 102. The bottom portion 98 facing the second sub-housing 20 is a large-diameter, thin-walled cylindrical plate. The top portion 102 facing the gas turbine engine 200 is a small-diameter, relatively long cylindrical plate. The reduced diameter portion 100 between the bottom portion 98 and the top portion 102 has a gradually decreasing diameter. Therefore, the flow straightening member 96 has a mountain-shaped or bottomless cup-shaped body. The outer surface of the reduced diameter portion 100 is a smooth surface with low surface roughness.
裾部98において、第2サブハウジング20を向く端面には、導入口104が形成されている。また、縮径部100は中空である。すなわち、縮径部100の内部には中継室106が形成されている。導入口104は、圧縮エアの中継室106への入力口である。 An inlet 104 is formed on the end surface of the bottom portion 98 facing the second sub-housing 20. The reduced diameter portion 100 is hollow. That is, a relay chamber 106 is formed inside the reduced diameter portion 100. The inlet 104 is an input port for compressed air into the relay chamber 106.
頂部102には、左右方向に沿って挿通孔108が形成されている。挿通孔108の直径(開口径)は、第2外ストッパ92において、回転シャフト40に沿って延在する部位の外径よりも大きい。このため、第2外ストッパ92において、挿通孔108内に進入した部位及び外周壁は、挿通孔108の内壁から離間する。換言すれば、第2外ストッパ92の外周壁と、挿通孔108の内壁との間にはクリアランスが形成されている。このクリアランスは、第2サブ分岐路942である。中継室106は、挿通孔108及び第2サブ分岐路942に接近するに従って幅広となる。 A through hole 108 is formed in the top portion 102 along the left-right direction. The diameter (opening diameter) of the through hole 108 is larger than the outer diameter of the portion of the second outer stopper 92 that extends along the rotating shaft 40. Therefore, the portion of the second outer stopper 92 that has entered the through hole 108 and its outer peripheral wall are spaced apart from the inner wall of the through hole 108. In other words, a clearance is formed between the outer peripheral wall of the second outer stopper 92 and the inner wall of the through hole 108. This clearance is the second sub-branch passage 942. The relay chamber 106 becomes wider as it approaches the through hole 108 and the second sub-branch passage 942.
また、挿通孔108の直径(開口径)は、コンプレッサホイール222において、比較的小径な左端(小径円筒部242)の外径よりも大きい。このため、挿通孔108内に進入した小径円筒部242も、挿通孔108の内壁から離間する。換言すれば、小径円筒部242の外周壁と、挿通孔108の内壁との間にはクリアランスが形成されている。このクリアランスは、出口路943である。 The diameter (opening diameter) of the insertion hole 108 is larger than the outer diameter of the relatively small-diameter left end (small-diameter cylindrical portion 242) of the compressor wheel 222. Therefore, the small-diameter cylindrical portion 242 that enters the insertion hole 108 also moves away from the inner wall of the insertion hole 108. In other words, a clearance is formed between the outer peripheral wall of the small-diameter cylindrical portion 242 and the inner wall of the insertion hole 108. This clearance is the outlet passage 943.
図3に示すように、第1挿入孔78と、第1サブ分岐路941とは、収納室22に連通する。このため、第1ベアリング74及び第2ベアリング84は、収納室22に曝されている。 As shown in FIG. 3, the first insertion hole 78 and the first sub-branch passage 941 communicate with the storage chamber 22. Therefore, the first bearing 74 and the second bearing 84 are exposed to the storage chamber 22.
ステータ36は、上記のロータ34とともに回転電機12を構成する。ステータ36は、電磁コイル110と、複数個の絶縁基材112とを有する。電磁コイル110は、U相コイル、V相コイル、W相コイルの3種類を有し、絶縁基材112に巻回される。回転電機12が発電機である場合、該回転電機12はいわゆる三相電源である。複数個の絶縁基材112は、円環形状に配列されている。この配列により、ステータ36に内孔が形成される。 The stator 36, together with the rotor 34, constitutes the rotating electric machine 12. The stator 36 has an electromagnetic coil 110 and multiple insulating substrates 112. The electromagnetic coils 110 include three types of coils: a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil, which are wound around the insulating substrates 112. When the rotating electric machine 12 is a generator, the rotating electric machine 12 is a so-called three-phase power supply. The multiple insulating substrates 112 are arranged in a circular ring shape. This arrangement forms an inner hole in the stator 36.
ステータ36は、収納室22に収納される。ここで、第2サブハウジング20はステータホルダとしての役割を果たす。すなわち、第2サブハウジング20には、円環状凹部114が形成される。該円環状凹部114に、ステータ36に含まれる絶縁基材112が係合される。この係合により、ステータ36が位置決め固定される。さらに、ステータ36の内孔の左開口には、円柱状突部76が進入する。 The stator 36 is stored in the storage chamber 22. Here, the second sub-housing 20 serves as a stator holder. That is, an annular recess 114 is formed in the second sub-housing 20. The insulating substrate 112 included in the stator 36 engages with this annular recess 114. This engagement positions and fixes the stator 36. Furthermore, the cylindrical protrusion 76 enters the left opening of the inner hole of the stator 36.
収納室22の内壁と電磁コイル110とは、互いに若干離間している。この離間により、メインハウジング16と電磁コイル110が電気的に絶縁される。 The inner wall of the storage chamber 22 and the electromagnetic coil 110 are spaced slightly apart from each other. This space electrically insulates the main housing 16 and the electromagnetic coil 110.
円柱状突部76の外周壁と絶縁基材112との間には、クリアランスが形成されている。永久磁石72の外壁と電磁コイル110の内壁との間にも、クリアランスが形成されている。後述するように、これらのクリアランスには、ガスである圧縮エアが流通する。換言すれば、これらのクリアランスは、圧縮エア流路の一部である。 A clearance is formed between the outer wall of the cylindrical protrusion 76 and the insulating substrate 112. A clearance is also formed between the outer wall of the permanent magnet 72 and the inner wall of the electromagnetic coil 110. As described below, compressed air, which is a gas, flows through these clearances. In other words, these clearances are part of the compressed air flow path.
図3に示すように、第1サブハウジング18は、円環形状に突出する円環状凸部116を有する。円環状凸部116の内方は、中空凹部118となっている。内シャフト42の左端部422の一部である突出先端46は、中空凹部118に進入している。 As shown in FIG. 3, the first sub-housing 18 has an annular protrusion 116 that protrudes in an annular shape. Inside the annular protrusion 116 is a hollow recess 118. The protruding tip 46, which is part of the left end 422 of the inner shaft 42, extends into the hollow recess 118.
円環状凸部116には、レゾルバホルダ30が設けられる。レゾルバホルダ30は、直径方向外方に向かって突出したフランジ状ストッパ120を有する。フランジ状ストッパ120は、円環状凸部116の内径よりも大径である。従って、フランジ状ストッパ120は、円環状凸部116に当接する。この当接により、レゾルバホルダ30が位置決めされる。レゾルバホルダ30は、この状態で、例えば、取付ボルト(図示せず)等を介して第1サブハウジング18に連結される。 A resolver holder 30 is mounted on the annular protrusion 116. The resolver holder 30 has a flange-shaped stopper 120 that protrudes radially outward. The flange-shaped stopper 120 has a diameter larger than the inner diameter of the annular protrusion 116. Therefore, the flange-shaped stopper 120 abuts against the annular protrusion 116. This abutment positions the resolver holder 30. In this state, the resolver holder 30 is connected to the first sub-housing 18, for example, via a mounting bolt (not shown).
レゾルバホルダ30において、フランジ状ストッパ120の左方には、小円筒部122が設けられる。また、フランジ状ストッパ120の右方には、大円筒部124が設けられる。大円筒部124は、小円筒部122に比べて大径である。レゾルバホルダ30には、保持孔126が形成されている。保持孔126には、レゾルバステータ130の大部分が嵌合される。この嵌合により、レゾルバステータ130がレゾルバホルダ30に保持されている。 In the resolver holder 30, a small cylindrical portion 122 is provided to the left of the flange-shaped stopper 120. Furthermore, a large cylindrical portion 124 is provided to the right of the flange-shaped stopper 120. The large cylindrical portion 124 has a larger diameter than the small cylindrical portion 122. A retaining hole 126 is formed in the resolver holder 30. Most of the resolver stator 130 is fitted into the retaining hole 126. This fit holds the resolver stator 130 in the resolver holder 30.
大円筒部124が中空凹部118に進入し且つフランジ状ストッパ120が円環状凸部116に当接したとき、レゾルバステータ130の内孔に、レゾルバロータ56が位置する。レゾルバステータ130と、レゾルバロータ56と、後述する送信コネクタ136とで、レゾルバ132が構成される。レゾルバ132は、回転パラメータ検出器である。本実施形態では、レゾルバ132は、内シャフト42の回転角度を検出する。なお、上記したように、レゾルバロータ56は、内シャフト42の左端部422の鍔部50に保持されている。 When the large cylindrical portion 124 enters the hollow recess 118 and the flange-shaped stopper 120 abuts against the annular protrusion 116, the resolver rotor 56 is positioned in the inner hole of the resolver stator 130. The resolver stator 130, the resolver rotor 56, and the transmitting connector 136 (described below) constitute the resolver 132. The resolver 132 is a rotation parameter detector. In this embodiment, the resolver 132 detects the rotation angle of the inner shaft 42. As described above, the resolver rotor 56 is held by the flange 50 on the left end 422 of the inner shaft 42.
フランジ状ストッパ120には、係合孔134が形成されている。係合孔134には、送信コネクタ136が係合される。レゾルバステータ130と送信コネクタ136とは、信号線138を介して電気的に接続される。なお、送信コネクタ136の第1端は、係合孔134から露出している。この第1端の端面には、コネクタ孔(図示せず)が設けられている。該コネクタ孔には、受信器(図示せず)の受信コネクタが挿入される。すなわち、送信コネクタ136の第1端は、コネクタ接続部である。コネクタ孔に受信コネクタが挿入される結果、送信コネクタ136と受信コネクタとを介して、レゾルバ132と受信器が電気的に接続される。受信器は、レゾルバ132が発した信号を受信する。 An engagement hole 134 is formed in the flange-shaped stopper 120. A transmitting connector 136 engages with the engagement hole 134. The resolver stator 130 and the transmitting connector 136 are electrically connected via a signal line 138. The first end of the transmitting connector 136 is exposed from the engagement hole 134. A connector hole (not shown) is provided on the end face of this first end. A receiving connector of a receiver (not shown) is inserted into this connector hole. In other words, the first end of the transmitting connector 136 is a connector connection portion. As a result of inserting the receiving connector into the connector hole, the resolver 132 and the receiver are electrically connected via the transmitting connector 136 and the receiving connector. The receiver receives the signal emitted by the resolver 132.
小円筒部122には、複数個のタブ部140が設けられている。図3には、1個のタブ部140が示されている。なお、図2ではタブ部140は省略されている。さらに、小円筒部122には、キャップカバー32が被せられる。キャップカバー32は、小円筒部122の左開口を閉塞し、且つ内シャフト42の左端部422を遮蔽する。なお、キャップカバー32は、連結ボルト142を介してタブ部140に連結される。 The small cylindrical portion 122 has multiple tab portions 140. One tab portion 140 is shown in Figure 3. Note that the tab portion 140 is omitted from Figure 2. Furthermore, a cap cover 32 is placed over the small cylindrical portion 122. The cap cover 32 closes the left opening of the small cylindrical portion 122 and shields the left end portion 422 of the inner shaft 42. Note that the cap cover 32 is connected to the tab portion 140 via a connecting bolt 142.
上記したように、第1サブハウジング18における第1端には、第1ケーシング26及び第2ケーシング28が一体的に設けられている(図2参照)。第1ケーシング26には、U相端子1441、V相端子1442及びW相端子1443が収納される。U相端子1441は、電磁コイル110のうちのU相コイルに電気的に接続される。V相端子1442は、電磁コイル110のうちのV相コイルに電気的に接続される。W相端子1443は、電磁コイル110のうちのW相コイルに電気的に接続される。U相端子1441、V相端子1442及びW相端子1443は、外部機器(外部負荷又は外部電源)が電気的に接続される電気端子部である。回転電機12で発生した電力は、外部機器に供給される。外部負荷としては、例えば、モータ512が挙げられる。また、外部機器としては、例えば、図6に示すバッテリ146が挙げられる。 As described above, the first casing 26 and the second casing 28 are integrally provided at the first end of the first sub-housing 18 (see FIG. 2). The first casing 26 houses the U-phase terminal 1441, the V-phase terminal 1442, and the W-phase terminal 1443. The U-phase terminal 1441 is electrically connected to the U-phase coil of the electromagnetic coil 110. The V-phase terminal 1442 is electrically connected to the V-phase coil of the electromagnetic coil 110. The W-phase terminal 1443 is electrically connected to the W-phase coil of the electromagnetic coil 110. The U-phase terminal 1441, the V-phase terminal 1442, and the W-phase terminal 1443 are electrical terminals to which external devices (external loads or external power sources) are electrically connected. Power generated by the rotating electric machine 12 is supplied to the external devices. An example of an external load is the motor 512. An example of an external device is the battery 146 shown in FIG. 6.
第2ケーシング28は、第1ケーシング26に隣接する。第2ケーシング28には、温度測定器であるサーミスタ148が収納されている。特に図示はしていないが、サーミスタ148の測定端子は、第2ケーシング28から引き出された後、電磁コイル110に接続されている。サーミスタ148は、電磁コイル110の温度を検出(測定)する。温度は、回転パラメータ以外のパラメータである。サーミスタ148には、ハーネス149が電気的に接続される。ハーネス149は、第1サブハウジング18の内部において、レゾルバ132を構成する送信コネクタ136に接続されている。 The second casing 28 is adjacent to the first casing 26. The second casing 28 houses a thermistor 148, which is a temperature measuring device. Although not specifically shown, the measurement terminal of the thermistor 148 is pulled out from the second casing 28 and then connected to the electromagnetic coil 110. The thermistor 148 detects (measures) the temperature of the electromagnetic coil 110. The temperature is a parameter other than a rotation parameter. A harness 149 is electrically connected to the thermistor 148. The harness 149 is connected to the transmitting connector 136, which constitutes the resolver 132, inside the first sub-housing 18.
第1ケーシング26の内部空間(第2流通路)は、連絡通路196を介して収納室22に連通している。また、第2ケーシング28の内部空間と第1ケーシング26の内部空間とを、不図示の相互連通孔を介して連通させてもよい。 The internal space (second flow passage) of the first casing 26 is connected to the storage chamber 22 via a communication passage 196. The internal space of the second casing 28 and the internal space of the first casing 26 may also be connected via an interconnecting hole (not shown).
図2に示すように、メインハウジング16の外周壁には電流変換器150が設けられる。電流変換器150は、第1ケーシング26よりもガスタービンエンジン200に寄っている。図6に示すように、電流変換器150は、変換回路152と、コンデンサ154と、制御回路156とを有する。これら変換回路152、コンデンサ154及び制御回路156は、機器ケース158内に収容される。該機器ケース158は、例えば、メインハウジング16の外周壁において、第1中空管部1601、第2中空管部1602及び第3中空管部1603に干渉しない箇所に配置される(図2参照)。 As shown in FIG. 2, a current converter 150 is provided on the outer peripheral wall of the main housing 16. The current converter 150 is closer to the gas turbine engine 200 than the first casing 26. As shown in FIG. 6, the current converter 150 has a conversion circuit 152, a capacitor 154, and a control circuit 156. The conversion circuit 152, capacitor 154, and control circuit 156 are housed in an equipment case 158. The equipment case 158 is disposed, for example, on the outer peripheral wall of the main housing 16 at a location that does not interfere with the first hollow tube portion 1601, the second hollow tube portion 1602, and the third hollow tube portion 1603 (see FIG. 2).
第1中空管部1601、第2中空管部1602及び第3中空管部1603の中空内部は、圧縮エアが流通する中継連通路である。すなわち、本実施形態では、回転電機ハウジング14に3個の中継連通路が形成されている。 The hollow interiors of the first hollow pipe section 1601, the second hollow pipe section 1602, and the third hollow pipe section 1603 are relay communication passages through which compressed air flows. In other words, in this embodiment, three relay communication passages are formed in the rotating electrical machine housing 14.
変換回路152は、パワーモジュール161を含む。変換回路152は、電磁コイル110に生じた交流電流を直流電流に変換する。このとき、コンデンサ154は、変換回路152によって変換された直流電流を電荷として一時的に蓄電する。変換回路152は、バッテリ146から送られた直流電流を交流電流に変換する機能も併せ持つ。この場合、コンデンサ154は、電磁コイル110に向けてバッテリ146から送られた直流電流を電荷として一時的に蓄電する。 The conversion circuit 152 includes a power module 161. The conversion circuit 152 converts the AC current generated in the electromagnetic coil 110 into DC current. At this time, the capacitor 154 temporarily stores the DC current converted by the conversion circuit 152 as an electric charge. The conversion circuit 152 also has the function of converting DC current sent from the battery 146 into AC current. In this case, the capacitor 154 temporarily stores the DC current sent from the battery 146 to the electromagnetic coil 110 as an electric charge.
制御回路156は、コンデンサ154からバッテリ146に向かう直流電流、又は、その逆方向に向かう直流電流の電流密度等を制御する。なお、バッテリ146からの直流電流は、例えば、交流-直流変換器(図示せず)を介してモータ512に供給される。 The control circuit 156 controls the current density of the DC current flowing from the capacitor 154 to the battery 146, or the DC current flowing in the opposite direction. The DC current from the battery 146 is supplied to the motor 512, for example, via an AC-DC converter (not shown).
以上のように構成される回転電機システム10には、圧縮エア流路が設けられる。この圧縮エア流路について説明する。 The rotating electrical machine system 10 configured as described above is provided with a compressed air flow path. This compressed air flow path will now be described.
図7に示すように、第2サブハウジング20において、ガスタービンエンジン200を向く端面には、環状凹部からなる環状の集合流路162が形成される。後述するように、集合流路162には、ガスタービンエンジン200で生じた圧縮エアの一部が流通する。集合流路162(環状凹部)の底壁には、上流連通孔164が3箇所に形成される。上流連通孔164は、圧縮エアの入力口である。 As shown in FIG. 7 , the second sub-housing 20 has an annular collecting passage 162 formed as an annular recess on its end surface facing the gas turbine engine 200. As described below, part of the compressed air generated by the gas turbine engine 200 flows through the collecting passage 162. Three upstream communication holes 164 are formed in the bottom wall of the collecting passage 162 (annular recess). The upstream communication holes 164 are input ports for compressed air.
第2サブハウジング20の内部には、エア中継路166が設けられる。エア中継路166は、第2サブハウジング20の直径方向に沿って放射状に延在する。エア中継路166は、直径方向外方において、上流連通孔164を介して集合流路162に連通する。また、第2サブハウジング20において、回転電機12に向く端面には、3個の第1下流連通孔1681~1683が形成される。第1下流連通孔1681~1683は、エア中継路166の第1の出力口である。集合流路162とエア中継路166とにより、分配路が形成される。 Air relay paths 166 are provided inside the second sub-housing 20. The air relay paths 166 extend radially along the diameter of the second sub-housing 20. The air relay paths 166 communicate with the collecting flow path 162 on the outer diameter side via the upstream communication holes 164. In addition, three first downstream communication holes 1681-1683 are formed on the end face of the second sub-housing 20 facing the rotating electric machine 12. The first downstream communication holes 1681-1683 are first output ports of the air relay paths 166. The collecting flow path 162 and the air relay paths 166 form a distribution path.
第2サブハウジング20において、ガスタービンエンジン200に向く端面には、3個の第2下流連通孔1701~1703が形成される。第2下流連通孔1701~1703は、エア中継路166の第2の出力口である。第2下流連通孔1701~1703は、第1下流連通孔1681~1683よりも直径方向の内方に位置する。従って、エア中継路166を流通した圧縮エアは、第1下流連通孔1681~1683に進入する圧縮エアと、第2下流連通孔1701~1703に進入する圧縮エアとに分かれる。 Three second downstream communication holes 1701-1703 are formed on the end face of the second sub-housing 20 facing the gas turbine engine 200. The second downstream communication holes 1701-1703 are second output ports of the air relay path 166. The second downstream communication holes 1701-1703 are located radially inward of the first downstream communication holes 1681-1683. Therefore, the compressed air that flows through the air relay path 166 is divided into compressed air that enters the first downstream communication holes 1681-1683 and compressed air that enters the second downstream communication holes 1701-1703.
図2に示すように、メインハウジング16の側壁外面には、第1中空管部1601~第3中空管部1603が設けられている。第1下流連通孔1681~1683は、第1中空管部1601~第3中空管部1603にそれぞれ個別に開口する。このことから分かるように、エア中継路166は、集合流路162と、第1中空管部1601~第3中空管部1603の中空内部とを連通する。図3に示すように、第1中空管部1601~第3中空管部1603は、メインハウジング16の側壁内部に形成された冷却ジャケット24の直径方向外方に位置する。 As shown in FIG. 2, first to third hollow pipes 1601 to 1603 are provided on the outer surface of the side wall of the main housing 16. The first downstream communication holes 1681 to 1683 open individually into the first to third hollow pipes 1601 to 1603, respectively. As can be seen from this, the air relay path 166 connects the collecting flow path 162 to the hollow interiors of the first to third hollow pipes 1601 to 1603. As shown in FIG. 3, the first to third hollow pipes 1601 to 1603 are located diametrically outward of the cooling jacket 24 formed inside the side wall of the main housing 16.
第1中空管部1601~第3中空管部1603は、メインハウジング16の軸線方向に沿って延在する。第1中空管部1601~第3中空管部1603の中空内部は、メインハウジング16の収納室22にそれぞれ連通する。従って、第1中空管部1601~第3中空管部1603の中空内部を流通した圧縮エアは、メインハウジング16の収納室22にそれぞれ流入する。収納室22は、第1流通路の一部である。 The first hollow tube section 1601 to the third hollow tube section 1603 extend along the axial direction of the main housing 16. The hollow interiors of the first hollow tube section 1601 to the third hollow tube section 1603 each communicate with the storage chamber 22 of the main housing 16. Therefore, compressed air that flows through the hollow interiors of the first hollow tube section 1601 to the third hollow tube section 1603 each flows into the storage chamber 22 of the main housing 16. The storage chamber 22 is part of the first flow passage.
上記したように、収納室22と、第1ケーシング26の内部空間とは、連絡通路196を介して連通している(特に図4参照)。従って、収納室22(第1流通路の一部)に流入した圧縮エアの一部は、連絡通路196を経由して第1ケーシング26の内部空間(第2流通路)に流入する。また、第1ケーシング26の内部空間と第2ケーシング28の内部空間とが相互連通孔を介して連通している場合、第1ケーシング26の内部空間に流入した圧縮エアは、相互連通孔を経由して第2ケーシング28に流入する。 As described above, the storage chamber 22 and the internal space of the first casing 26 are in communication with each other via the communication passage 196 (see Figure 4 in particular). Therefore, a portion of the compressed air that flows into the storage chamber 22 (part of the first flow passage) flows into the internal space of the first casing 26 (second flow passage) via the communication passage 196. Furthermore, if the internal spaces of the first casing 26 and the second casing 28 are in communication with each other via an interconnecting hole, the compressed air that flows into the internal space of the first casing 26 flows into the second casing 28 via the interconnecting hole.
本実施形態では、第1中空管部1601~第3中空管部1603を設ける場合を例示しているが、中空管部の個数は、圧縮エアから形成されるエアカーテンに必要とされる流量又は流速等に応じて適宜決定される。すなわち、中空管部の個数は3個に限定されない。また、中空管部の断面積も同様に、エアカーテンに必要とされる流量又は流速等に応じて適宜決定される。 In this embodiment, an example is shown in which first hollow tube section 1601 to third hollow tube section 1603 are provided, but the number of hollow tube sections is determined appropriately depending on the flow rate or flow speed required for the air curtain formed from compressed air. In other words, the number of hollow tube sections is not limited to three. Similarly, the cross-sectional area of the hollow tube sections is also determined appropriately depending on the flow rate or flow speed required for the air curtain.
収納室22に流入した圧縮エアは、その後、第1挿入孔78に向かう圧縮エアと、第2挿入孔86に向かう圧縮エアとに分かれる。具体的には、圧縮エアの一部は、第1サブハウジング18とロータ34との間のクリアランスを流通して第1挿入孔78に向かう。このように、第1サブハウジング18とロータ34との間のクリアランスは、第1分岐路Lである。一方、圧縮エアの残りの一部は、主に、永久磁石72の外壁と電磁コイル110の内壁との間のクリアランスを流通して第2挿入孔86に向かう。このように、永久磁石72の外壁と電磁コイル110の内壁との間のクリアランスは、第2分岐路Mである。第1分岐路L、第2分岐路M及び第1サブ分岐路941は、第1流通路を形成する。 The compressed air that flows into the storage chamber 22 is then divided into compressed air heading toward the first insertion hole 78 and compressed air heading toward the second insertion hole 86. Specifically, a portion of the compressed air flows through the clearance between the first sub-housing 18 and the rotor 34 toward the first insertion hole 78. In this way, the clearance between the first sub-housing 18 and the rotor 34 is the first branch path L. Meanwhile, the remaining portion of the compressed air flows mainly through the clearance between the outer wall of the permanent magnet 72 and the inner wall of the electromagnetic coil 110 toward the second insertion hole 86. In this way, the clearance between the outer wall of the permanent magnet 72 and the inner wall of the electromagnetic coil 110 is the second branch path M. The first branch path L, the second branch path M, and the first sub-branch path 941 form a first flow passage.
第1分岐路Lに到達した圧縮エアは、第1ベアリング74に供給された潤滑油をシールするエアカーテンを形成する。また、第2分岐路Mから第1サブ分岐路941(第2挿入孔86の第2遠位端861)に到達した圧縮エアは、第2ベアリング84に供給された潤滑油をシールするエアカーテンを形成する。このように、収納室22に流入した圧縮エアは、エアカーテンとして機能する。 The compressed air that reaches the first branch path L forms an air curtain that seals in the lubricating oil supplied to the first bearing 74. Furthermore, the compressed air that reaches the first sub-branch path 941 (the second distal end 861 of the second insertion hole 86) from the second branch path M forms an air curtain that seals in the lubricating oil supplied to the second bearing 84. In this way, the compressed air that flows into the storage chamber 22 functions as an air curtain.
図5に示すように、整流部材96の裾部98には、3個の導入口104が形成されている。図5には、その中の1個が示されている。1個の導入口104は、第2下流連通孔1701に連なる(不図示)。別の1個の導入口104は、第2下流連通孔1702に連なる(図示)。また別の1個の導入口104は、第2下流連通孔1703に連なる(不図示)。従って、第2下流連通孔1701~1703から出力された圧縮エアは、導入口104を介して整流部材96の縮径部100の中継室106に進入する。 As shown in FIG. 5, three inlets 104 are formed in the bottom portion 98 of the flow straightening member 96. FIG. 5 shows only one of these. One inlet 104 is connected to the second downstream communication hole 1701 (not shown). Another inlet 104 is connected to the second downstream communication hole 1702 (shown). Another inlet 104 is connected to the second downstream communication hole 1703 (not shown). Therefore, compressed air output from the second downstream communication holes 1701-1703 enters the relay chamber 106 of the reduced diameter portion 100 of the flow straightening member 96 via the inlets 104.
中継室106は、頂部102に形成された挿通孔108に連なる。ここで、中継室106は、挿通孔108及び第2サブ分岐路942に接近するにつれて幅広となっている。このため、圧縮エアが中継室106を流通するにつれて該圧縮エアの圧力が低下する。 The relay chamber 106 is connected to the insertion hole 108 formed in the top portion 102. The width of the relay chamber 106 increases as it approaches the insertion hole 108 and the second sub-branch path 942. As a result, the pressure of the compressed air decreases as it flows through the relay chamber 106.
中継室106の出口は、コンプレッサホイール222の小径円筒部242に対面する。従って、中継室106に進入した圧縮エアは、コンプレッサホイール222の小径円筒部242に接触する。圧縮エアは、その後、第2サブ分岐路942に向かう圧縮エアと、出口路943に向かう圧縮エアとに分かれる。その結果、第2サブ分岐路942に沿って第2挿入孔86の第2近位端862に向かう圧縮エアの圧力が低下する。 The outlet of the relay chamber 106 faces the small-diameter cylindrical portion 242 of the compressor wheel 222. Therefore, the compressed air that enters the relay chamber 106 comes into contact with the small-diameter cylindrical portion 242 of the compressor wheel 222. The compressed air is then divided into compressed air that flows toward the second sub-branch path 942 and compressed air that flows toward the outlet path 943. As a result, the pressure of the compressed air that flows along the second sub-branch path 942 toward the second proximal end 862 of the second insertion hole 86 decreases.
第2サブ分岐路942から第2挿入孔86の第2近位端862に到達した圧縮エアは、第2ベアリング84に供給された潤滑油をシールするエアカーテンを形成する。また、出口路943に流入した圧縮エアは、シュラウドケース220における第1端(開口端)の内方に導出される。この圧縮エアは、コンプレッサホイール222に再吸引される。 The compressed air that reaches the second proximal end 862 of the second insertion hole 86 from the second sub-branch passage 942 forms an air curtain that seals the lubricating oil supplied to the second bearing 84. Furthermore, the compressed air that flows into the outlet passage 943 is directed toward the inside of the first end (open end) of the shroud case 220. This compressed air is then sucked back into the compressor wheel 222.
メインハウジング16には、排気路172(第1排出路)が形成されている。第1分岐路Lに到達した圧縮エアと、第2分岐路Mに到達した圧縮エアとは、排気路172を経てメインハウジング16の外方に排気される。 An exhaust path 172 (first exhaust path) is formed in the main housing 16. Compressed air that reaches the first branch path L and the second branch path M is exhausted to the outside of the main housing 16 via the exhaust path 172.
ここで、図2及び図3に示すように、第1サブハウジング18が設けられた第1端において、第1方向(回転電機システム10の軸線方向/矢印X方向)に沿って最も突出した部分は、送信コネクタ136である。図3に示すように、この送信コネクタ136の左端から、第2方向に向かって第1仮想外挿線Aを引く。なお、第2方向は、第1方向に直交する方向であり、本実施形態では、回転電機システム10の直径方向である。図2~図4では、第2方向は矢印Yで表されている。 As shown in Figures 2 and 3, at the first end where the first sub-housing 18 is provided, the portion that protrudes most in the first direction (axial direction of the rotating electrical machine system 10/direction of arrow X) is the transmitting connector 136. As shown in Figure 3, a first imaginary extrapolation line A is drawn from the left end of this transmitting connector 136 toward the second direction. Note that the second direction is a direction perpendicular to the first direction, and in this embodiment, is the diameter direction of the rotating electrical machine system 10. In Figures 2 to 4, the second direction is represented by arrow Y.
その一方で、メインハウジング16において、第2方向(回転電機システム10の直径方向)に沿って最も突出した部分は、第1中空管部1601~第3中空管部1603である。図3に示すように、第1仮想外挿線Aが第2中空管部1602に向かって延びているときには、第2中空管部1602に沿って、第1仮想外挿線Aに向かって延びる第2仮想外挿線Bを引く。 On the other hand, the parts of the main housing 16 that protrude most in the second direction (diameter direction of the rotating electrical machine system 10) are the first hollow tube section 1601 to the third hollow tube section 1603. As shown in FIG. 3, when the first imaginary extrapolation line A extends toward the second hollow tube section 1602, a second imaginary extrapolation line B is drawn along the second hollow tube section 1602, extending toward the first imaginary extrapolation line A.
以上により、図3に示すように、第1仮想外挿線Aと、第2仮想外挿線Bと、メインハウジング16とで囲まれる空間SPが形成される。本実施形態では、第1ケーシング26は、空間SP内に位置する。また、回転電機システム10の側面を見たとき、第1ケーシング26と、該第1ケーシング26内のU相端子1441、V相端子1442及びW相端子1443とは、平行に並んで配置されている。 As a result, as shown in FIG. 3 , a space SP is formed that is surrounded by the first imaginary extrapolation line A, the second imaginary extrapolation line B, and the main housing 16. In this embodiment, the first casing 26 is located within the space SP. Furthermore, when viewing the side of the rotating electrical machine system 10, the first casing 26 and the U-phase terminal 1441, V-phase terminal 1442, and W-phase terminal 1443 within the first casing 26 are arranged in parallel.
図2~図4に示すように、回転電機システム10は防火部材180を備える。本実施形態において、防火部材180は耐火材からなる壁部である。防火部材180は、図示しない支持柱を介して回転電機ハウジング14に支持されている。又は、防火部材180は、図示しない支持部材を介して機関室508の内壁に支持されている。 As shown in Figures 2 to 4, the rotating electric machine system 10 includes a fire protection member 180. In this embodiment, the fire protection member 180 is a wall made of fire-resistant material. The fire protection member 180 is supported on the rotating electric machine housing 14 via support columns (not shown). Alternatively, the fire protection member 180 is supported on the inner wall of the engine room 508 via support members (not shown).
防火部材180により、機関室508が、複合動力システム400(回転電機システム10及びガスタービンエンジン200)が位置する第1領域AR1と、複合動力システム400が位置しない第2領域AR2とに区分される。上記したように防火部材180は耐火材からなる。従って、第2領域AR2が防火領域として保護される。 The fire protection member 180 divides the engine room 508 into a first area AR1 where the combined power system 400 (rotating electric machine system 10 and gas turbine engine 200) is located, and a second area AR2 where the combined power system 400 is not located. As described above, the fire protection member 180 is made of fire-resistant material. Therefore, the second area AR2 is protected as a fire-prevention area.
防火部材180は、第1縦部181aと、水平部181bと、第2縦部181cとを有する。図2及び図3に示すように、水平部181bには第1挿通孔182が形成され、且つ第1縦部181aには第2挿通孔184が形成されている。 The fire protection member 180 has a first vertical portion 181a, a horizontal portion 181b, and a second vertical portion 181c. As shown in Figures 2 and 3, a first insertion hole 182 is formed in the horizontal portion 181b, and a second insertion hole 184 is formed in the first vertical portion 181a.
第1縦部181aは、レゾルバホルダ30及び第1サブハウジング18の近傍で、下方から上方に向かって延在する縦壁である。第1縦部181aは、回転電機ハウジング14の第1端に位置する第1サブハウジング18を覆う。このことから理解されるように、防火部材180は、回転電機システム10の第1端を遮蔽する。 The first vertical portion 181a is a vertical wall extending from below toward above near the resolver holder 30 and the first sub-housing 18. The first vertical portion 181a covers the first sub-housing 18 located at the first end of the rotating electric machine housing 14. As can be seen from this, the fire protection member 180 shields the first end of the rotating electric machine system 10.
第1縦部181aに形成された第2挿通孔184には、送信コネクタ136の第1端が通される。具体的に、送信コネクタ136の第1端は、第2挿通孔184に通されて第2領域AR2に露出する。送信コネクタ136において、例えば、中間部(又は第2端)等の任意の部位は、第2挿通孔184内に位置する。従って、第2挿通孔184に送信コネクタ136が係合する。第2挿通孔184の開口寸法は、送信コネクタ136の外寸と略同等である。このため、第2挿通孔184と送信コネクタ136との間の間隙は1mm以下程度であり、無視し得る程度に極小である。換言すれば、第2挿通孔184は送信コネクタ136で閉塞されている。 The first end of the transmitting connector 136 passes through the second insertion hole 184 formed in the first vertical portion 181a. Specifically, the first end of the transmitting connector 136 passes through the second insertion hole 184 and is exposed in the second area AR2. Any portion of the transmitting connector 136, such as the middle portion (or second end), is located within the second insertion hole 184. Therefore, the transmitting connector 136 engages with the second insertion hole 184. The opening dimensions of the second insertion hole 184 are approximately the same as the outer dimensions of the transmitting connector 136. Therefore, the gap between the second insertion hole 184 and the transmitting connector 136 is approximately 1 mm or less, which is so small that it can be ignored. In other words, the second insertion hole 184 is blocked by the transmitting connector 136.
信号線138及びハーネス149には、送信コネクタ136を介した信号が流れる。すなわち、本実施形態によれば、第1サブハウジング18内で信号線138及びハーネス149を保護しながら、レゾルバ132及びサーミスタ148と、制御装置510との間で信号を授受することができる。 Signals flow through the signal line 138 and harness 149 via the transmitting connector 136. In other words, according to this embodiment, signals can be exchanged between the resolver 132 and thermistor 148 and the control device 510 while protecting the signal line 138 and harness 149 within the first sub-housing 18.
水平部181bは、第1縦部181aに対して略垂直に折曲し、回転電機ハウジング14の第1端から第2端に向かって若干延びる。第2縦部181cは、水平部181bに対して略垂直に折曲し、下方から上方に向かって延びる。 The horizontal portion 181b is bent approximately perpendicular to the first vertical portion 181a and extends slightly from the first end toward the second end of the rotating electrical machine housing 14. The second vertical portion 181c is bent approximately perpendicular to the horizontal portion 181b and extends from below toward above.
水平部181bに形成された第1挿通孔182には、第1ケーシング26が通される。具体的に、第1ケーシング26の第1端は、第1挿通孔182を通って第2領域AR2に露出する。第1ケーシング26は、第1挿通孔182から上方に突出する。第1ケーシング26において、例えば、中間部(又は第2端)等の任意の部位は、第1挿通孔182内に位置する。従って、第1挿通孔182に第1ケーシング26が係合する。第1挿通孔182の幅方向寸法(X方向及びY方向と直交する方向の寸法)は、第1ケーシング26の外寸と略同等である。このため、第1挿通孔182と第1ケーシング26との間の間隙は1mm以下程度であり、無視し得る程度に極小である。換言すれば、第1挿通孔182は第1ケーシング26で閉塞されている。 The first casing 26 passes through the first insertion hole 182 formed in the horizontal portion 181b. Specifically, the first end of the first casing 26 passes through the first insertion hole 182 and is exposed to the second area AR2. The first casing 26 protrudes upward from the first insertion hole 182. Any portion of the first casing 26, such as the middle portion (or the second end), is located within the first insertion hole 182. Therefore, the first casing 26 engages with the first insertion hole 182. The width dimension of the first insertion hole 182 (the dimension perpendicular to the X and Y directions) is approximately equal to the outer dimension of the first casing 26. Therefore, the gap between the first insertion hole 182 and the first casing 26 is approximately 1 mm or less, which is negligibly small. In other words, the first insertion hole 182 is blocked by the first casing 26.
次に、ガスタービンエンジン200につき説明する。図8に示すように、ガスタービンエンジン200は、エンジンハウジング202と、エンジンハウジング202内で回転する出力シャフト204とを備える。エンジンハウジング202は、インナハウジング2021と、アウタハウジング2022とを含む。インナハウジング2021は、回転電機システム10の第2サブハウジング20に連結される。アウタハウジング2022は、インナハウジング2021に連結される。アウタハウジング2022は、ハウジング本体である。 Next, the gas turbine engine 200 will be described. As shown in FIG. 8 , the gas turbine engine 200 includes an engine housing 202 and an output shaft 204 that rotates within the engine housing 202. The engine housing 202 includes an inner housing 2021 and an outer housing 2022. The inner housing 2021 is connected to the second sub-housing 20 of the rotating electrical machine system 10. The outer housing 2022 is connected to the inner housing 2021. The outer housing 2022 is the housing body.
図2及び図7に示すように、インナハウジング2021は、第1円環部206と、第2円環部208と、複数個の脚部210とを有する。第1円環部206は、第2サブハウジング20に連結される。第2円環部208の直径は、第1円環部206の直径よりも大きい。脚部210は、第1円環部206と第2円環部208とを連結する。図示例では、脚部210の個数は6個である。しかしながら、脚部210の個数は、ガスタービンエンジン200と回転電機システム10との間で要求される結合強度に応じて決定される。すなわち、脚部210の個数は、図示例の6個に限定されない。 As shown in Figures 2 and 7, the inner housing 2021 has a first annular portion 206, a second annular portion 208, and a plurality of legs 210. The first annular portion 206 is connected to the second sub-housing 20. The diameter of the second annular portion 208 is larger than the diameter of the first annular portion 206. The legs 210 connect the first annular portion 206 and the second annular portion 208. In the illustrated example, the number of legs 210 is six. However, the number of legs 210 is determined depending on the connection strength required between the gas turbine engine 200 and the rotating electrical system 10. In other words, the number of legs 210 is not limited to six as shown in the illustrated example.
第2円環部208の中央開口からは、回転電機システム10に向かって円筒状カバー部212が突出する。脚部210の右端は、円筒状カバー部212の双方に連なっている。脚部210同士の間には、吸気空間214が形成される。 A cylindrical cover portion 212 protrudes from the central opening of the second annular portion 208 toward the rotating electrical machine system 10. The right ends of the legs 210 are connected to both cylindrical cover portions 212. An air intake space 214 is formed between the legs 210.
図7及び図8に示すように、6個の脚部210の内部には、抽気通路216が個別に形成されている。抽気通路216の入口は、脚部210において、円筒状カバー部212との連結箇所に個別に形成される。抽気通路216の出口は、第1円環部206において、第2サブハウジング20を向く端面に、個別に形成される。抽気通路216の全ての出口は、仮想円の円周上に位置する。従って、抽気通路216の全ての出口は、円環形状に形成された集合流路162に重なる。すなわち、複数個の抽気通路216は全て、集合流路162に連通している。このように、集合流路162では、複数個の抽気通路216からの圧縮エアが流入して集合する。 As shown in Figures 7 and 8, bleed passages 216 are individually formed inside the six leg portions 210. The inlets of the bleed passages 216 are individually formed in the leg portions 210 at the connection points with the cylindrical cover portion 212. The outlets of the bleed passages 216 are individually formed in the end faces of the first annular portion 206 facing the second sub-housing 20. All of the outlets of the bleed passages 216 are located on the circumference of an imaginary circle. Therefore, all of the outlets of the bleed passages 216 overlap with the annular-shaped collecting passage 162. In other words, all of the multiple bleed passages 216 are connected to the collecting passage 162. In this way, compressed air from the multiple bleed passages 216 flows into and collects in the collecting passage 162.
脚部210には、エア抜孔217が形成される。エア抜孔217は、円筒状カバー部212の内壁から外壁にわたって直線状に延在する。エア抜孔217は、円筒状カバー部212の内壁から脚部210の外壁にわたって延在することも可能である。エア抜孔217は、1個であってもよいし複数個であってもよい。また、エア抜孔217を形成することは必須ではない。 An air vent hole 217 is formed in the leg portion 210. The air vent hole 217 extends linearly from the inner wall to the outer wall of the cylindrical cover portion 212. The air vent hole 217 can also extend from the inner wall of the cylindrical cover portion 212 to the outer wall of the leg portion 210. There may be one or more air vent holes 217. Furthermore, it is not necessary to form an air vent hole 217.
図8に示すように、第2円環部208の右端面には、環状の係合凹部218が形成される。係合凹部218により、シュラウドケース220と、ディフューザ226とが位置決め固定される(後述)。 As shown in Figure 8, an annular engagement recess 218 is formed on the right end surface of the second annular portion 208. The engagement recess 218 positions and fixes the shroud case 220 and the diffuser 226 (described below).
図8に示すように、ガスタービンエンジン200は、シュラウドケース220、コンプレッサホイール222、タービンホイール224、ディフューザ226、燃焼器228及びノズル230をさらに備える。 As shown in FIG. 8, the gas turbine engine 200 further includes a shroud case 220, a compressor wheel 222, a turbine wheel 224, a diffuser 226, a combustor 228, and a nozzle 230.
シュラウドケース220は中空体であり、整流部材96に比して大型である。シュラウドケース220の小径な左端は、整流部材96を向く。シュラウドケース220の大径な右端は、インナハウジング2021において、円筒状カバー部212内に挿入される。シュラウドケース220は、右端から左端に向かうに従って漸次的に縮径するが、左端先端は、直径方向外方に向かって拡開するように湾曲する。 The shroud case 220 is hollow and larger than the airflow straightening member 96. The small-diameter left end of the shroud case 220 faces the airflow straightening member 96. The large-diameter right end of the shroud case 220 is inserted into the cylindrical cover portion 212 of the inner housing 2021. The shroud case 220 gradually narrows in diameter from the right end to the left end, but the tip of the left end curves so that it widens outward in the diametrical direction.
シュラウドケース220の左端は、吸気空間214に露出する。シュラウドケース220の左端の内部には、整流部材96の頂部102が進入している。シュラウドケース220において、湾曲した側周壁には、環状の閉塞フランジ部232が設けられる。閉塞フランジ部232の外縁は、円筒状カバー部212及び脚部210の内壁に当接する。 The left end of the shroud case 220 is exposed to the intake space 214. The top 102 of the flow straightening member 96 extends into the interior of the left end of the shroud case 220. The curved side peripheral wall of the shroud case 220 is provided with an annular blocking flange portion 232. The outer edge of the blocking flange portion 232 abuts against the inner walls of the cylindrical cover portion 212 and the leg portion 210.
シュラウドケース220の側壁において、閉塞フランジ部232と、第1係合凸部238との間には、抽気口234が形成されている。抽気口234は、シュラウドケース220の側壁の内面から外面にわたって延在する。抽気口234は、圧縮エアがチャンバ236に進入するときの該チャンバ236への入口である。 An air bleed port 234 is formed in the side wall of the shroud case 220 between the blocking flange portion 232 and the first engaging protrusion 238. The air bleed port 234 extends from the inner surface to the outer surface of the side wall of the shroud case 220. The air bleed port 234 is the entrance to the chamber 236 through which compressed air enters the chamber 236.
チャンバ236は、抽気口234と抽気通路216との間に介在する。すなわち、チャンバ236は、抽気口234と抽気通路216とを連通させる。また、チャンバ236は、エア抜孔217を介して大気に開放されている。 The chamber 236 is located between the bleed port 234 and the bleed passage 216. That is, the chamber 236 connects the bleed port 234 and the bleed passage 216. The chamber 236 is also open to the atmosphere via the air vent hole 217.
シュラウドケース220の右端からは、第2円環部208に向かって第1係合凸部238が突出する。第1係合凸部238は、第2円環部208の係合凹部218に係合している。この係合と、閉塞フランジ部232の外縁が円筒状カバー部212及び脚部210の内壁に当接することとによって、シュラウドケース220がインナハウジング2021に位置決め固定される。同時に、脚部210、円筒状カバー部212及び第2円環部208と、シュラウドケース220の閉塞フランジ部232、側周壁及び第1係合凸部238とで囲まれるチャンバ236が形成される。チャンバ236は、シュラウドケース220を囲む環状をなす。 A first engagement protrusion 238 protrudes from the right end of the shroud case 220 toward the second annular portion 208. The first engagement protrusion 238 engages with the engagement recess 218 of the second annular portion 208. This engagement, together with the outer edge of the blocking flange portion 232 abutting against the inner walls of the cylindrical cover portion 212 and the leg portion 210, positions and fixes the shroud case 220 to the inner housing 2021. At the same time, a chamber 236 is formed, surrounded by the leg portion 210, the cylindrical cover portion 212, the second annular portion 208, the blocking flange portion 232 of the shroud case 220, the side peripheral wall, and the first engagement protrusion 238. The chamber 236 forms a ring shape surrounding the shroud case 220.
コンプレッサホイール222及びタービンホイール224は、回転シャフト40及び出力シャフト204と一体的に回転することが可能である。すなわち、図5に詳細を示すように、コンプレッサホイール222は、左端に小径円筒部242を有する。該小径円筒部242は、整流部材96に形成された挿通孔108に進入する。小径円筒部242の内壁には、第1外スプライン239が形成されている。該第1外スプライン239は、外シャフト44の右開口端442に形成された第1内スプライン66に噛合する。 The compressor wheel 222 and turbine wheel 224 can rotate integrally with the rotating shaft 40 and the output shaft 204. Specifically, as shown in detail in Figure 5, the compressor wheel 222 has a small-diameter cylindrical portion 242 at its left end. This small-diameter cylindrical portion 242 enters the insertion hole 108 formed in the flow straightening member 96. A first external spline 239 is formed on the inner wall of the small-diameter cylindrical portion 242. This first external spline 239 meshes with the first internal spline 66 formed on the right open end 442 of the outer shaft 44.
外シャフト44の右開口端442は、小径円筒部242の中空内部に圧入されている。このため、小径円筒部242の左開口の内周壁は、外シャフト44の右開口端442の外周壁を、直径方向内方に向かって押圧している。コンプレッサホイール222は、上記の噛合及び圧入により、外シャフト44(回転シャフト40)に連結される。 The right open end 442 of the outer shaft 44 is press-fit into the hollow interior of the small diameter cylindrical portion 242. As a result, the inner peripheral wall of the left opening of the small diameter cylindrical portion 242 presses the outer peripheral wall of the right open end 442 of the outer shaft 44 radially inward. The compressor wheel 222 is connected to the outer shaft 44 (rotating shaft 40) by the above-mentioned meshing and press-fitting.
コンプレッサホイール222の直径中心には、左右方向に沿って延在する貫通孔240が形成されている。この貫通孔240において、左端の内壁には、第2外スプライン246が刻設される。また、貫通孔240において、小径円筒部242の中空内部に連なる箇所の孔径は、他の箇所に比して若干小さい。このため、コンプレッサホイール222において、貫通孔240の小径円筒部242側の開口の近傍に、内フランジ部248が設けられる。内フランジ部248が設けられた部位では、貫通孔240の孔径(直径)は最小である。 A through hole 240 extending in the left-right direction is formed at the diametric center of the compressor wheel 222. A second external spline 246 is engraved on the inner wall of the left end of this through hole 240. Furthermore, the diameter of the through hole 240 at the point where it connects to the hollow interior of the small-diameter cylindrical portion 242 is slightly smaller than other points. For this reason, an inner flange portion 248 is provided on the compressor wheel 222 near the opening of the through hole 240 on the small-diameter cylindrical portion 242 side. The diameter of the through hole 240 is smallest at the location where the inner flange portion 248 is provided.
貫通孔240には、タービンホイール224に設けられた出力シャフト204が挿入される。出力シャフト204の左端先端は、コンプレッサホイール222の小径円筒部242の左端先端と略同位置まで延出する。上記したように、外シャフト44の右開口端442の外周壁は、小径円筒部242の中空内部に挿入されている。このため、出力シャフト204において、貫通孔240から突出した左端は、回転シャフト40の連結孔62に進入する。出力シャフト204の左端には、雄ネジ252が刻設されている。雄ネジ252は、連結孔62の内壁に形成された雌ネジ部64に螺合される。この螺合により、回転シャフト40と出力シャフト204とが連結される。 The output shaft 204 attached to the turbine wheel 224 is inserted into the through-hole 240. The left end of the output shaft 204 extends to approximately the same position as the left end of the small-diameter cylindrical portion 242 of the compressor wheel 222. As described above, the outer peripheral wall of the right open end 442 of the outer shaft 44 is inserted into the hollow interior of the small-diameter cylindrical portion 242. Therefore, the left end of the output shaft 204 protruding from the through-hole 240 enters the connecting hole 62 of the rotating shaft 40. A male thread 252 is formed on the left end of the output shaft 204. The male thread 252 is threaded into the female thread 64 formed on the inner wall of the connecting hole 62. This threading connects the rotating shaft 40 and the output shaft 204.
出力シャフト204の左端近傍には、第2内スプライン254が形成されている。第2内スプライン254は、貫通孔240の内周壁に形成された第2外スプライン246に噛合する。また、出力シャフト204の左端部は、内フランジ部248に圧入される。 A second internal spline 254 is formed near the left end of the output shaft 204. The second internal spline 254 meshes with a second external spline 246 formed on the inner circumferential wall of the through-hole 240. The left end of the output shaft 204 is press-fit into the inner flange portion 248.
図8に示すように、コンプレッサホイール222と、タービンホイール224との間には、リング部材256が介装される。換言すれば、リング部材256は、コンプレッサホイール222とタービンホイール224とに挟持され、両ホイール222、224の間をシールする。リング部材256は、例えば、ニッケル基合金等の耐熱性金属材からなる。 As shown in FIG. 8, a ring member 256 is interposed between the compressor wheel 222 and the turbine wheel 224. In other words, the ring member 256 is sandwiched between the compressor wheel 222 and the turbine wheel 224, and seals the gap between the two wheels 222, 224. The ring member 256 is made of a heat-resistant metal material, such as a nickel-based alloy.
アウタハウジング2022の中空内部では、シュラウドケース220及びコンプレッサホイール222の各一部と、中間プレート266とがディフューザ226に囲繞される。ディフューザ226の左端には、第2係合凸部273が形成されている。第2係合凸部273は、シュラウドケース220の第1係合凸部238と一緒に、係合凹部218に係合される。この係合により、ディフューザ226がインナハウジング2021に位置決め固定される。 In the hollow interior of the outer housing 2022, portions of the shroud case 220 and compressor wheel 222, as well as the intermediate plate 266, are surrounded by the diffuser 226. A second engagement protrusion 273 is formed on the left end of the diffuser 226. The second engagement protrusion 273, together with the first engagement protrusion 238 of the shroud case 220, engages with the engagement recess 218. This engagement positions and fixes the diffuser 226 to the inner housing 2021.
アウタハウジング2022の中空内部では、タービンホイール224がノズル230に囲まれ、且つノズル230が燃焼器228に囲まれる。燃焼器228とアウタハウジング2022との間には、環状の燃焼エア流通路274が形成される。燃焼エア流通路274は、燃焼エアが流通する通路である。アウタハウジング2022の右端面には、燃料供給ノズル275が位置決め固定される。燃料供給ノズル275は、燃焼器228に燃料を供給する。 In the hollow interior of the outer housing 2022, the turbine wheel 224 is surrounded by a nozzle 230, which is in turn surrounded by a combustor 228. An annular combustion air flow passage 274 is formed between the combustor 228 and the outer housing 2022. The combustion air flow passage 274 is a passage through which combustion air flows. A fuel supply nozzle 275 is positioned and fixed to the right end face of the outer housing 2022. The fuel supply nozzle 275 supplies fuel to the combustor 228.
燃焼器228には、燃焼エア流通路274と燃焼器228の内部とを連通させるための中継孔276が形成されている。後述するように、コンプレッサホイール222によって圧縮された燃焼エアは、ディフューザ226、燃焼エア流通路274及び中継孔276を経由して、燃焼器228の内部に到達する。燃焼器228には、図示しない微細孔も形成されている。微細孔から排出されたエアは、燃焼器228の内部を冷却するエアカーテンを形成する。 The combustor 228 is formed with a relay hole 276 that connects the combustion air flow passage 274 with the interior of the combustor 228. As described below, combustion air compressed by the compressor wheel 222 passes through the diffuser 226, the combustion air flow passage 274, and the relay hole 276 and reaches the interior of the combustor 228. The combustor 228 also has micropores (not shown). The air discharged from the micropores forms an air curtain that cools the interior of the combustor 228.
ノズル230は、タービンホイール224の最も大径な部位を囲む部位を有する。この部位には、燃焼エアと一緒に燃焼した燃料をタービンホイール224に供給するための図示しない送出孔が形成されている。なお、以下では、燃焼した燃料を「燃焼済燃料」とも表記する。「燃焼済燃料」は、「燃焼ガス」又は「燃焼後の排気ガス」と同義である。 The nozzle 230 has a section that surrounds the largest diameter portion of the turbine wheel 224. This section has a delivery hole (not shown) formed in it for supplying combusted fuel together with combustion air to the turbine wheel 224. Hereinafter, combusted fuel will also be referred to as "burned fuel." "Burned fuel" is synonymous with "combustion gas" or "exhaust gas after combustion."
アウタハウジング2022及びノズル230の右端では、排出口280が開口している。燃焼済燃料は、前記送出孔を通過してノズル230内に進行した後、回転するタービンホイール224によって、排出口280を介してアウタハウジング2022外に吹き出される。なお、特に図示はしていないが、排出口280には、燃焼済燃料を排出する排出管が設けられている。 An exhaust port 280 opens at the right end of the outer housing 2022 and the nozzle 230. After passing through the discharge holes and entering the nozzle 230, the burned fuel is blown out of the outer housing 2022 through the exhaust port 280 by the rotating turbine wheel 224. Although not specifically shown, the exhaust port 280 is provided with an exhaust pipe for discharging the burned fuel.
特に図示していないが、ガスタービンエンジン200には、防火部材180とは別の防火部材(図示せず)が設けられる。すなわち、別の防火部材は第1領域AR1に位置し、ガスタービンエンジン200で生じた熱等から回転電機システム10を保護する。 Although not specifically shown, the gas turbine engine 200 is provided with a fire protection member (not shown) separate from the fire protection member 180. That is, the separate fire protection member is located in the first area AR1 and protects the rotating electrical system 10 from heat generated by the gas turbine engine 200, etc.
本実施形態に係る複合動力システム400は、基本的には以上のように構成される。次に、複合動力システム400の作用効果について説明する。 The combined power system 400 according to this embodiment is basically configured as described above. Next, the effects of the combined power system 400 will be explained.
上記したように、回転電機システム10において、回転電機システム10の側面を見たとき、第1ケーシング26と、該第1ケーシング26内のU相端子1441、V相端子1442及びW相端子1443とは、平行に並んで配置されている。また、第1ケーシング26は、図3に示される空間SP内に位置する。空間SPを形成する第1仮想外挿線Aは、回転電機システム10の第1端において軸線方向に最も突出した送信コネクタ136の端部を通る。また、空間SPを形成する第2仮想外挿線Bは、メインハウジング16の直径方向において最も突出した第2中空管部1602を通る。従って、第1ケーシング26が、送信コネクタ136又は第2中空管部1602を越える位置に突出することが回避される。 As described above, when viewing the side of the rotating electric machine system 10, the first casing 26 and the U-phase terminal 1441, V-phase terminal 1442, and W-phase terminal 1443 within the first casing 26 are arranged in parallel. The first casing 26 is located within the space SP shown in FIG. 3. The first imaginary extrapolation line A defining the space SP passes through the end of the transmitting connector 136 that protrudes most axially at the first end of the rotating electric machine system 10. The second imaginary extrapolation line B defining the space SP passes through the second hollow tube portion 1602 that protrudes most diametrically from the main housing 16. This prevents the first casing 26 from protruding beyond the transmitting connector 136 or the second hollow tube portion 1602.
すなわち、本実施形態によれば、第1ケーシング26を設けたことに伴って回転電機システム10の直径方向の寸法及び軸線方向の寸法が大きくなることが回避される。これにより、回転電機システム10の小型化を図ることができる。 In other words, according to this embodiment, the increase in the diameter and axial dimensions of the rotating electrical machine system 10 that would occur due to the provision of the first casing 26 is avoided. This allows the rotating electrical machine system 10 to be made more compact.
複合動力システム400の動作を開始するためには、はじめに、図示しない公知のスタータによって回転シャフト40を回転させる。代替的に、バッテリ146から電力を供給して回転シャフト40を回転させてもよい。 To start operation of the combined power system 400, the rotating shaft 40 is first rotated by a known starter (not shown). Alternatively, the rotating shaft 40 may be rotated by supplying power from the battery 146.
後者の場合について説明する。この場合、バッテリ146から直流電流が供給される。図2及び図6に示す電流変換器150の変換回路152は、この直流電流を交流電流に変換する。交流電流は、U相端子1441、V相端子1442及びW相端子1443を介して、電磁コイル110(U相コイル、V相コイル及びW相コイル)に供給される。交流電流が電磁コイル110を流れることで、ステータ36に交番磁界が生じる。このため、電磁コイル110と、ロータ34の永久磁石72との間に、吸引力と反発力とが交互に作用する。その結果、回転シャフト40が回転を開始する。 The latter case will be described. In this case, DC current is supplied from the battery 146. The conversion circuit 152 of the current converter 150 shown in Figures 2 and 6 converts this DC current into AC current. The AC current is supplied to the electromagnetic coils 110 (U-phase coil, V-phase coil, and W-phase coil) via the U-phase terminal 1441, V-phase terminal 1442, and W-phase terminal 1443. When the AC current flows through the electromagnetic coils 110, an alternating magnetic field is generated in the stator 36. As a result, attractive and repulsive forces act alternately between the electromagnetic coil 110 and the permanent magnets 72 of the rotor 34. As a result, the rotating shaft 40 begins to rotate.
ここで、図5に示すように、外シャフト44の右開口端442の外周壁に第1内スプライン66が形成され、且つコンプレッサホイール222の小径円筒部242の内壁に第1外スプライン239が形成されている。第1内スプライン66と第1外スプライン239とは、互いに噛合している。また、出力シャフト204に第2内スプライン254が形成され、且つコンプレッサホイール222の貫通孔240の内壁に第2外スプライン246が形成されている。第2内スプライン254と第2外スプライン246とは、互いに噛合している。このため、回転シャフト40の回転トルクが、コンプレッサホイール222を介して出力シャフト204に速やかに伝達される。 As shown in FIG. 5 , a first internal spline 66 is formed on the outer peripheral wall of the right open end 442 of the outer shaft 44, and a first external spline 239 is formed on the inner wall of the small-diameter cylindrical portion 242 of the compressor wheel 222. The first internal spline 66 and the first external spline 239 mesh with each other. Furthermore, a second internal spline 254 is formed on the output shaft 204, and a second external spline 246 is formed on the inner wall of the through hole 240 of the compressor wheel 222. The second internal spline 254 and the second external spline 246 mesh with each other. Therefore, the rotational torque of the rotating shaft 40 is quickly transmitted to the output shaft 204 via the compressor wheel 222.
すなわち、回転シャフト40が回転を開始すると、該回転シャフト40と一体的に出力シャフト204も回転を開始する。これに伴い、出力シャフト204に支持されたコンプレッサホイール222及びタービンホイール224が出力シャフト204と一体的に回転する。以上のように、第1内スプライン66と第1外スプライン239とを噛合させ、且つ第2内スプライン254と第2外スプライン246とを噛合させることにより、回転シャフト40の回転トルクを出力シャフト204に十分に伝達することができる。 In other words, when the rotating shaft 40 starts to rotate, the output shaft 204 also starts to rotate integrally with the rotating shaft 40. Accordingly, the compressor wheel 222 and turbine wheel 224 supported on the output shaft 204 rotate integrally with the output shaft 204. As described above, by meshing the first internal spline 66 with the first external spline 239 and meshing the second internal spline 254 with the second external spline 246, the rotational torque of the rotating shaft 40 can be sufficiently transmitted to the output shaft 204.
しかも、回転シャフト40の右端部が、コンプレッサホイール222の小径円筒部242の中空内部に圧入されている。また、出力シャフト204の左端部が、コンプレッサホイール222の内フランジ部248に圧入されている。このため、回転シャフト40の軸線と、出力シャフト204の軸線とが精度よく一致する。これにより、出力シャフト204が偏心しながら又は振動しながら回転することが十分に抑制される。 Furthermore, the right end of the rotating shaft 40 is press-fitted into the hollow interior of the small-diameter cylindrical portion 242 of the compressor wheel 222. Furthermore, the left end of the output shaft 204 is press-fitted into the inner flange portion 248 of the compressor wheel 222. Therefore, the axis of the rotating shaft 40 and the axis of the output shaft 204 are precisely aligned. This sufficiently prevents the output shaft 204 from rotating eccentrically or vibrating.
さらに、コンプレッサホイール222の右端面と、リング部材256の左端面との間に摩擦力が発生する。リング部材256の右端面と、タービンホイール224の左端面との間にも、摩擦力が発生する。この摩擦力により、コンプレッサホイール222、リング部材256及びタービンホイール224が相互に密着する。従って、両ホイール222、224が回転ズレを起こすことが回避される。 Furthermore, a frictional force is generated between the right end face of the compressor wheel 222 and the left end face of the ring member 256. A frictional force is also generated between the right end face of the ring member 256 and the left end face of the turbine wheel 224. This frictional force causes the compressor wheel 222, ring member 256, and turbine wheel 224 to adhere to one another. This prevents the wheels 222, 224 from rotating out of alignment.
上記の回転により、図8に示すように、インナハウジング2021の脚部210同士の間の吸気空間214を介して、シュラウドケース220内に大気が吸引される。ここで、インナハウジング2021の直径中心には、整流部材96が位置している。上記したように、整流部材96は、シュラウドケース220に向かうに従って縮径するような山形形状をなす。しかも、縮径部100の表面が平滑である。このため、吸引される大気は、整流部材96によってシュラウドケース220に向かうように整流される。整流部材96の右端がシュラウドケース220の左端開口から進入しているので、大気がシュラウドケース220内に効率よく導かれる。このように、整流部材96を上記のような形状とし、且つ頂部102をシュラウドケース220内に進入させたことにより、大気をシュラウドケース220で効率よく捕集することができる。 As a result of the above rotation, as shown in FIG. 8, air is drawn into the shroud case 220 through the intake space 214 between the legs 210 of the inner housing 2021. Here, the rectifying member 96 is located at the diametric center of the inner housing 2021. As described above, the rectifying member 96 has a mountain-shaped configuration that narrows in diameter toward the shroud case 220. Furthermore, the surface of the narrowing portion 100 is smooth. Therefore, the suctioned air is rectified by the rectifying member 96 so that it flows toward the shroud case 220. Because the right end of the rectifying member 96 enters the left end opening of the shroud case 220, air is efficiently guided into the shroud case 220. Thus, by giving the rectifying member 96 the above-described shape and having the top portion 102 enter the shroud case 220, air can be efficiently captured by the shroud case 220.
シュラウドケース220内に吸引された大気は、コンプレッサホイール222とシュラウドケース220との間を流通する。シュラウドケース220の左開口に比べ、コンプレッサホイール222とシュラウドケース220との間が十分に狭小であるので、この流通に伴って大気が圧縮される。すなわち、圧縮エアが生じる。 Air drawn into the shroud case 220 flows between the compressor wheel 222 and the shroud case 220. Because the gap between the compressor wheel 222 and the shroud case 220 is sufficiently narrow compared to the left opening of the shroud case 220, the air is compressed as it flows through the gap. In other words, compressed air is generated.
シュラウドケース220には、抽気口234が形成されている。このため、圧縮エアの一部が抽気口234からカーテンエアとして分流し、チャンバ236に流入する。チャンバ236は環状であり、抽気口234の容積に比べて大きな容積を有する。このため、チャンバ236に流入したカーテンエアは、チャンバ236に一時的に貯留される。 An air bleed port 234 is formed in the shroud case 220. As a result, a portion of the compressed air is diverted from the air bleed port 234 as curtain air and flows into the chamber 236. The chamber 236 is annular and has a volume larger than the volume of the air bleed port 234. As a result, the curtain air that flows into the chamber 236 is temporarily stored in the chamber 236.
抽気通路216が複数個形成されているので、チャンバ236から各抽気通路216に圧縮エアが分配される。この場合において、分配されたカーテンエア同士で圧力が相違していることがあり得る。しかしながら、本実施形態では、抽気口234を通過した圧縮エア(カーテンエア)が、環状をなす単一個のチャンバ236に流入する。これにより、チャンバ236内のカーテンエアの圧力が揃う。換言すれば、カーテンエアの圧力が均一化される。このように、チャンバ236は、カーテンエアの圧力を略一定に調整する圧力調整室である。 Since multiple bleed passages 216 are formed, compressed air is distributed from chamber 236 to each bleed passage 216. In this case, the pressure of the distributed curtain air may differ. However, in this embodiment, the compressed air (curtain air) that passes through bleed port 234 flows into a single annular chamber 236. This makes the pressure of the curtain air within chamber 236 uniform. In other words, the pressure of the curtain air is made uniform. In this way, chamber 236 is a pressure adjustment chamber that adjusts the pressure of the curtain air to a substantially constant level.
抽気口234から流入したカーテンエアは、上記したように圧縮エアの一部であり、高圧である。ここで、チャンバ236の容積が抽気口234の容積よりも大きいので、カーテンエアは、チャンバ236に流入することで拡散する。このため、カーテンエアの圧力が低下する。このことから理解されるように、チャンバ236は、圧縮エアの圧力を低下させるバッファ室を兼ねる。 As mentioned above, the curtain air flowing in from the bleed port 234 is part of the compressed air and is under high pressure. Here, because the volume of the chamber 236 is larger than the volume of the bleed port 234, the curtain air diffuses as it flows into the chamber 236. This reduces the pressure of the curtain air. As can be seen from this, the chamber 236 also serves as a buffer chamber that reduces the pressure of the compressed air.
インナハウジング2021には、抽気通路216の他、エア抜孔217が形成されている。過剰の圧縮エアは、エア抜孔217を介してガスタービンエンジン200の外方(大気)に放出される。このため、チャンバ236内のカーテンエアの圧力が過度に上昇することが回避される。すなわち、エア抜孔217により、チャンバ236内の圧力を容易に調節することができる。 In addition to the bleed passage 216, the inner housing 2021 is also formed with an air vent hole 217. Excess compressed air is released outside the gas turbine engine 200 (to the atmosphere) through the air vent hole 217. This prevents the curtain air pressure in the chamber 236 from rising excessively. In other words, the air vent hole 217 makes it easy to adjust the pressure in the chamber 236.
チャンバ236内では、6個の脚部210の各々に個別に形成された抽気通路216の入口が開口している。このため、チャンバ236内のカーテンエアは、次に、6個の抽気通路216を個別に流通し、これにより第2サブハウジング20に向かって進行する。上記したように、この時点でカーテンエアの圧力は略一定である。 In the chamber 236, the inlets of the bleed passages 216 formed individually in each of the six legs 210 open. Therefore, the curtain air in the chamber 236 then flows individually through the six bleed passages 216, thereby traveling toward the second sub-housing 20. As described above, the pressure of the curtain air at this point is approximately constant.
図7に示すように、6個の抽気通路216の出口は全て、集合流路162に重なっている。従って、6個の抽気通路216を流通したカーテンエアは、集合流路162に流入して集合し、且つ該集合流路162に沿って円環状に拡散する。この過程で、カーテンエアの圧力がさらに均一化される。 As shown in Figure 7, the outlets of the six bleed passages 216 all overlap the collecting passage 162. Therefore, the curtain air that has flowed through the six bleed passages 216 flows into the collecting passage 162, where it collects and then diffuses in a circular pattern along the collecting passage 162. In this process, the pressure of the curtain air is further equalized.
カーテンエアは、さらに、集合流路162から3個の上流連通孔164に個別に流入し、3個のエア中継路166に沿って個別に流通する。その後、カーテンエアの一部が、第1下流連通孔1681~1683から排出される。また、カーテンエアの残部が、第2下流連通孔1701~1703から排出される。以下、第1下流連通孔1681~1683から排出されるカーテンエアを「第1分流エア」と表記する。第2下流連通孔1701~1703から排出されるカーテンエアを「第2分流エア」と表記する。 The curtain air then flows from the collecting flow path 162 into three upstream communication holes 164, and then flows separately along three air relay paths 166. A portion of the curtain air is then discharged from the first downstream communication holes 1681-1683. The remainder of the curtain air is discharged from the second downstream communication holes 1701-1703. Hereinafter, the curtain air discharged from the first downstream communication holes 1681-1683 will be referred to as "first diverted air." The curtain air discharged from the second downstream communication holes 1701-1703 will be referred to as "second diverted air."
第1分流エアの経路について説明する。第1下流連通孔1681は、第1中空管部1601の中空内部に連通している。第1下流連通孔1682は、第2中空管部1602の中空内部に連通している。第1下流連通孔1683は、第3中空管部1603の中空内部に連通している。従って、第1分流エアは、図2等に示す第1中空管部1601~第3中空管部1603の中空内部を流通し、回転電機ハウジング14の第2端から第1端に向かう。 The path of the first diverted air will now be explained. The first downstream communication hole 1681 is connected to the hollow interior of the first hollow pipe section 1601. The first downstream communication hole 1682 is connected to the hollow interior of the second hollow pipe section 1602. The first downstream communication hole 1683 is connected to the hollow interior of the third hollow pipe section 1603. Therefore, the first diverted air flows through the hollow interiors of the first hollow pipe section 1601 to the third hollow pipe section 1603 shown in Figure 2, etc., and flows from the second end to the first end of the rotating electric machine housing 14.
第1中空管部1601~第3中空管部1603は、冷却ジャケット24の外周部に位置する。冷却ジャケット24には、冷却媒体が予め流通されている。従って、第1分流エアが第1中空管部1601~第3中空管部1603に沿って流通する過程で、第1分流エアの熱が冷却媒体に十分に伝導する。これにより、第1分流エアが比較的低温となる。すなわち、本実施形態では、回転電機12及び電流変換器150等を冷却するための冷却ジャケット24により、第1分流エアを降温することができる。このため、ガスタービンエンジン200又は回転電機システム10に、カーテンエアを冷却するための冷却設備を別途に設ける必要がない。従って、複合動力システム400の小型化を図ることができる。 The first hollow pipe section 1601 to the third hollow pipe section 1603 are located on the outer periphery of the cooling jacket 24. A cooling medium is already flowing through the cooling jacket 24. Therefore, as the first diverted air flows along the first hollow pipe section 1601 to the third hollow pipe section 1603, the heat of the first diverted air is sufficiently conducted to the cooling medium. This results in the first diverted air having a relatively low temperature. In other words, in this embodiment, the first diverted air can be lowered in temperature by the cooling jacket 24, which cools the rotating electric machine 12, the current converter 150, etc. Therefore, there is no need to provide separate cooling equipment for cooling the curtain air in the gas turbine engine 200 or the rotating electric machine system 10. This eliminates the need to provide separate cooling equipment for cooling the curtain air in the gas turbine engine 200 or the rotating electric machine system 10. This allows the combined power system 400 to be more compact.
第1中空管部1601~第3中空管部1603を流通した第1分流エアは、メインハウジング16の第1端において、第1流通路の一部である収納室22に流入する。第1分流エアの一部は、連絡通路196を経由して、第1ケーシング26の内部空間(第2流通路)に流入する。これにより、第1ケーシング26内にエアカーテンが形成される。第1ケーシング26と第2ケーシング28との間に相互連通孔が形成されている場合、第1ケーシング26を通過した第1分流エアは、相互連通孔を経由して第2ケーシング28内に流入する。その結果、第2ケーシング28内にエアカーテンが形成される。 The first diverted air that has flowed through the first hollow tube section 1601 to the third hollow tube section 1603 flows into the storage chamber 22, which is part of the first flow passage, at the first end of the main housing 16. A portion of the first diverted air flows into the internal space (second flow passage) of the first casing 26 via the communication passage 196. This forms an air curtain within the first casing 26. If an interconnecting hole is formed between the first casing 26 and the second casing 28, the first diverted air that has passed through the first casing 26 flows into the second casing 28 via the interconnecting hole. As a result, an air curtain is formed within the second casing 28.
第1分流エアの残部は、図3に示すように、メインハウジング16に形成された収納室22を流通する。このことから理解されるように、メインハウジング16の収納室22(第1流通路)は、第1分流エアの流通経路における上流である。第1ケーシング26の内部空間(及び第2ケーシング28の内部空間)は、第1分流エアの流通経路における下流である。 As shown in FIG. 3, the remainder of the first diverted air flows through the storage chamber 22 formed in the main housing 16. As can be seen from this, the storage chamber 22 (first flow passage) of the main housing 16 is upstream in the flow path of the first diverted air. The internal space of the first casing 26 (and the internal space of the second casing 28) is downstream in the flow path of the first diverted air.
収納室22の左端から流入した第1分流エアの大部分は、円柱状突部76の外周壁と、絶縁基材112との間のクリアランスに進入する。このクリアランスは、ステータ36の内孔である。 Most of the first diverted air that flows in from the left end of the storage chamber 22 enters the clearance between the outer wall of the cylindrical protrusion 76 and the insulating substrate 112. This clearance is the inner hole of the stator 36.
ステータ36の内孔に流入した第1分流エアは、第1分岐路Lを流通する第1支流と、第2分岐路Mを流通する第2支流とに分流する。第1支流は、第1分岐路Lを介して、第1挿入孔78に向かって流通する。第2支流は、第2分岐路Mを介して、永久磁石72の外壁と電磁コイル110の内壁との間のクリアランスに沿って、第2挿入孔86に向かって流通する。このように、第1分流エアは、左端(第1端)の第1挿入孔78に向かう第1支流と、右端(第2端)の第2挿入孔86に向かう第2支流とに分かれる。 The first diverged air that flows into the inner hole of the stator 36 is diverged into a first branch flow that flows through the first branch path L and a second branch flow that flows through the second branch path M. The first branch flow flows toward the first insertion hole 78 via the first branch path L. The second branch flow flows toward the second insertion hole 86 via the second branch path M, along the clearance between the outer wall of the permanent magnet 72 and the inner wall of the electromagnetic coil 110. In this way, the first diverged air is divided into a first branch flow that flows toward the first insertion hole 78 at the left end (first end) and a second branch flow that flows toward the second insertion hole 86 at the right end (second end).
第1挿入孔78に向かって流通した第1支流は、第1挿入孔78の第1近位端782に到達する。第1支流は、この第1近位端782において、第1ベアリング74のエアカーテンとなる。一方、第2挿入孔86に向かって流通した第2支流は、第1サブ分岐路941を経て第2挿入孔86の第2遠位端861に到達する。第2支流は、この第2遠位端861において、第2ベアリング84のエアカーテンとなる。 The first branch flowing toward the first insertion hole 78 reaches the first proximal end 782 of the first insertion hole 78. At this first proximal end 782, the first branch flow becomes an air curtain for the first bearing 74. Meanwhile, the second branch flowing toward the second insertion hole 86 passes through the first sub-branch path 941 and reaches the second distal end 861 of the second insertion hole 86. At this second distal end 861, the second branch flow becomes an air curtain for the second bearing 84.
第2分流エアの経路について説明する。第2下流連通孔1701~1703は、整流部材96の裾部98に形成された3個の導入口104にそれぞれ個別に重なっている。従って、第2分流エアは、導入口104を介して中継室106(整流部材96の中空内部)に流入する。 The path of the second diverted air will now be explained. The second downstream communication holes 1701-1703 overlap with three inlets 104 formed in the bottom portion 98 of the straightening member 96. Therefore, the second diverted air flows into the relay chamber 106 (the hollow interior of the straightening member 96) through the inlets 104.
上記したように、中継室106の出口は、コンプレッサホイール222の小径円筒部242に対面する位置で開口している。従って、中継室106に流入した第2分流エアは、小径円筒部242に接触する。第2分流エアの一部は、その後、第2サブ分岐路942に向かって流通する。第2分流エアの残部は、出口路943に向かって流通する。 As described above, the outlet of the relay chamber 106 opens at a position facing the small diameter cylindrical portion 242 of the compressor wheel 222. Therefore, the second diverted air that flows into the relay chamber 106 comes into contact with the small diameter cylindrical portion 242. A portion of the second diverted air then flows toward the second sub-branch path 942. The remainder of the second diverted air flows toward the outlet path 943.
第2分流エアの一部は、第2サブ分岐路942を介して第2挿入孔86の第2近位端862に到達する。第2分流エアの一部は、この第2近位端862において、第2ベアリング84のエアカーテンとなる。このように、第2ベアリング84は、第2近位端862に到達した第2分流エアの残部と、第2遠位端861に到達した第2支流(第1分流エアの一部)とで挟まれる。 A portion of the second diverted air reaches the second proximal end 862 of the second insertion hole 86 via the second sub-branch passage 942. At this second proximal end 862, this portion forms an air curtain around the second bearing 84. In this way, the second bearing 84 is sandwiched between the remainder of the second diverted air that has reached the second proximal end 862 and the second branch (a portion of the first diverted air) that has reached the second distal end 861.
第2分流エアの残部は、出口路943を経てシュラウドケース220の左端内部に排出される。シュラウドケース220の左端開口では、上記したように吸気が行われている。従って、第2分流エアの残部は、吸引された大気と一緒にコンプレッサホイール222によって圧縮される。 The remainder of the second diverted air is discharged through outlet passage 943 into the interior of the left end of shroud case 220. As described above, air is being drawn into the left end opening of shroud case 220. Therefore, the remainder of the second diverted air is compressed by compressor wheel 222 together with the drawn-in atmospheric air.
以上のように、第2分岐路M、第1サブ分岐路941及び第2サブ分岐路942には、エアカーテンが形成されている。このエアカーテンによって、潤滑油が第1ケーシング26及び第2ケーシング28の内部空間に進入することが遮られる。すなわち、カーテンエア(第1分流エア及び第2分流エア)は、第1ベアリング74及び第2ベアリング84から潤滑油が飛散すること等を防止する。従って、永久磁石72又は電磁コイル110等に潤滑油が付着することが抑制される。換言すれば、メインハウジング16内に収容された部材等が潤滑油で汚れることを回避することができる。 As described above, air curtains are formed in the second branch path M, the first sub-branch path 941, and the second sub-branch path 942. These air curtains prevent lubricating oil from entering the internal spaces of the first casing 26 and the second casing 28. In other words, the curtain air (first diverted air and second diverted air) prevents lubricating oil from scattering from the first bearing 74 and the second bearing 84. This prevents lubricating oil from adhering to the permanent magnet 72, the electromagnetic coil 110, etc. In other words, it is possible to prevent components housed within the main housing 16 from being contaminated with lubricating oil.
余剰の第1分流エアは、収納室22を経て排気路172に到達する。余剰の第2分流エアは、例えば、収納室22の内壁と電磁コイル110との間のクリアランスを介して、メインハウジング16の第2端から第1端に流通する。その後、余剰の第2分流エアは、排気路172に到達する。排気路172に到達した第1分流エア及び第2分流エアは、不図示の回収装置に回収される。 The excess first diverted air passes through the storage chamber 22 and reaches the exhaust path 172. The excess second diverted air flows from the second end to the first end of the main housing 16, for example, via the clearance between the inner wall of the storage chamber 22 and the electromagnetic coil 110. The excess second diverted air then reaches the exhaust path 172. The first diverted air and second diverted air that reach the exhaust path 172 are collected by a collection device (not shown).
上記したように、インナハウジング2021とシュラウドケース220との間に設けられたチャンバ236によって、カーテンエアの圧力が均一化されている。従って、カーテンエアに圧力分布が生じることが回避される。また、カーテンエアにサージングが起こることも回避される。このため、カーテンエアの圧力を略一定に維持しながら、該カーテンエアを第1ベアリング74及び第2ベアリング84の周囲に供給することが可能である。 As described above, the chamber 236 provided between the inner housing 2021 and the shroud case 220 equalizes the pressure of the curtain air. This prevents pressure distribution in the curtain air. It also prevents surging of the curtain air. This makes it possible to supply the curtain air around the first bearing 74 and the second bearing 84 while maintaining a substantially constant pressure.
上記したように、中継室106が第2サブ分岐路942に接近するに従って幅広となっている。しかも、中継室106から流出した第2分流エアは、第2サブ分岐路942に向かう一部と、出口路943に向かう残部とに分かれる。従って、第2近位端862に到達した第2分流エアの圧力は、中継室106に流入する前の第2分流エアの圧力よりも小さい。その結果、第2遠位端861に到達した第1分流エアの圧力と、第2近位端862に到達した第2分流エアの圧力とが均衡する。 As described above, the relay chamber 106 becomes wider as it approaches the second sub-branch path 942. Furthermore, the second diverted air flowing out of the relay chamber 106 is divided into a portion that flows toward the second sub-branch path 942 and a portion that flows toward the outlet path 943. Therefore, the pressure of the second diverted air that reaches the second proximal end 862 is lower than the pressure of the second diverted air before it flows into the relay chamber 106. As a result, the pressure of the first diverted air that reaches the second distal end 861 and the pressure of the second diverted air that reaches the second proximal end 862 are balanced.
抽気口234に進入することなく、シュラウドケース220とコンプレッサホイール222の間を通過した圧縮エアは、燃焼エアとなる。図8に示すように、燃焼エアは、ディフューザ226内に流入する。燃焼エアは、ディフューザ226の壁部に形成された出口孔から、燃焼器228とアウタハウジング2022との間の燃焼エア流通路274に流出する。燃焼エアは、さらに、燃焼器228に形成された中継孔276、前記微細孔、及び燃焼器228と燃料供給ノズル275との間のクリアランス等を介して、燃焼室(燃焼器228の中空内部)に流入する。 Compressed air that passes between the shroud case 220 and the compressor wheel 222 without entering the bleed port 234 becomes combustion air. As shown in FIG. 8 , the combustion air flows into the diffuser 226. The combustion air flows from an outlet hole formed in the wall of the diffuser 226 into the combustion air flow passage 274 between the combustor 228 and the outer housing 2022. The combustion air then flows into the combustion chamber (the hollow interior of the combustor 228) via the relay hole 276 formed in the combustor 228, the fine holes, and the clearance between the combustor 228 and the fuel supply nozzle 275.
燃焼器228は、予め加熱状態とされている。従って、燃焼室も高温となっている。高温の燃焼室に、燃料供給ノズル275から燃料が供給される。燃料は燃焼エアと一緒に燃焼し、高温の燃焼済燃料となる。この燃焼済燃料は、前記送出孔からノズル230内に供給されたとき、ノズル230内で膨張する。これにより、タービンホイール224が高速で回転し始める。 The combustor 228 is preheated. Therefore, the combustion chamber is also at a high temperature. Fuel is supplied to the high-temperature combustion chamber from the fuel supply nozzle 275. The fuel burns together with the combustion air, becoming high-temperature burned fuel. When this burned fuel is supplied into the nozzle 230 from the delivery hole, it expands within the nozzle 230. This causes the turbine wheel 224 to begin rotating at high speed.
出力シャフト204は、タービンホイール224を保持している。また、該出力シャフト204には、コンプレッサホイール222が設けられている。従って、タービンホイール224が高速回転することに伴って、出力シャフト204及びコンプレッサホイール222が一体的に高速回転する。同時に、回転シャフト40も高速回転する。なお、燃焼済燃料は、排出口280に設けられた図示しない排出管を介して、アウタハウジング2022外に排出される。 The output shaft 204 holds a turbine wheel 224. A compressor wheel 222 is also provided on the output shaft 204. Therefore, as the turbine wheel 224 rotates at high speed, the output shaft 204 and the compressor wheel 222 rotate together at high speed. At the same time, the rotating shaft 40 also rotates at high speed. The burned fuel is discharged outside the outer housing 2022 via an exhaust pipe (not shown) provided at the exhaust port 280.
出力シャフト204が高速回転を開始すると、バッテリ146(図6参照)から電磁コイル110への電流供給が停止される。しかしながら、上記したようにタービンホイール224が既に高速回転しているので、回転シャフト40がタービンホイール224及び出力シャフト204と一体的に高速回転する。このときにも、上記と同様の理由から、出力シャフト204から回転シャフト40に対して十分な回転トルクが伝達される。 When the output shaft 204 begins to rotate at high speed, the supply of current from the battery 146 (see Figure 6) to the electromagnetic coil 110 is stopped. However, because the turbine wheel 224 is already rotating at high speed as described above, the rotating shaft 40 rotates at high speed integrally with the turbine wheel 224 and output shaft 204. Even at this time, for the same reasons as described above, sufficient rotational torque is transmitted from the output shaft 204 to the rotating shaft 40.
図3において、出力シャフト204及び回転シャフト40の回転方向は、小キャップナット58、大キャップナット60及び雄ネジ252の螺合時の回転方向と逆方向であることが好ましい。この場合、回転シャフト40の回転中に小キャップナット58、大キャップナット60及び雄ネジ252が弛緩することが回避されるからである。なお、小キャップナット58、大キャップナット60又は雄ネジ252に、弛緩を防止するための機構を設けるようにしてもよい。 In FIG. 3, it is preferable that the rotation direction of the output shaft 204 and the rotating shaft 40 be opposite to the rotation direction of the small cap nut 58, large cap nut 60, and male thread 252 when they are threaded together. This is because loosening of the small cap nut 58, large cap nut 60, and male thread 252 during rotation of the rotating shaft 40 is prevented. Note that a mechanism to prevent loosening may be provided on the small cap nut 58, large cap nut 60, or male thread 252.
回転シャフト40が永久磁石72を保持しているので、永久磁石72を囲む電磁コイル110に交流電流が生じる。交流電流は、U相端子1441、V相端子1442及びW相端子1443を介して、図2及び図6に示す電流変換器150に送られる。電流変換器150の変換回路152は、この交流電流を直流電流に変換する。電流変換器150の制御回路156は、バッテリ146に対して電気的に接続された外部負荷(例えば、モータ512)の出力が低下したと判断されたとき、コンデンサ154を介して直流電流をバッテリ146(図6参照)に供給する。これにより、バッテリ146に充電がなされる。 Since the rotating shaft 40 holds the permanent magnet 72, an AC current is generated in the electromagnetic coil 110 surrounding the permanent magnet 72. The AC current is sent to the current converter 150 shown in Figures 2 and 6 via the U-phase terminal 1441, V-phase terminal 1442, and W-phase terminal 1443. The conversion circuit 152 of the current converter 150 converts this AC current into DC current. When the control circuit 156 of the current converter 150 determines that the output of an external load (e.g., motor 512) electrically connected to the battery 146 has decreased, it supplies DC current to the battery 146 (see Figure 6) via the capacitor 154. This charges the battery 146.
電磁コイル110は、電流が流れることに伴って発熱する。ここで、ステータ36の左端には、第1分流エアの一部が接触する。また、ステータ36の外壁及び内壁には、収納室22を経て第2挿入孔86に向かう第1分流エアの残部が接触する。このため、ステータ36は、第1分流エアによって冷却される。また、メインハウジング16に設けられた冷却ジャケット24に、冷却媒体が流通している。回転電機12は、この冷却媒体によって速やかに冷却される。 The electromagnetic coil 110 generates heat as current flows through it. Here, a portion of the first diverted air comes into contact with the left end of the stator 36. Furthermore, the remainder of the first diverted air, which passes through the storage chamber 22 and heads toward the second insertion hole 86, comes into contact with the outer and inner walls of the stator 36. Therefore, the stator 36 is cooled by the first diverted air. A cooling medium also flows through the cooling jacket 24 provided on the main housing 16. The rotating electrical machine 12 is quickly cooled by this cooling medium.
ここで、第1ケーシング26及び第2ケーシング28をメインハウジング16に設けたとき、第1ケーシング26及び第2ケーシング28の直下に冷却ジャケット24を形成すると、メインハウジング16に十分な剛性が得られない懸念がある。しかしながら、本実施形態では、第1ケーシング26及び第2ケーシング28が第1サブハウジング18に設けられており、メインハウジング16には設けられていない。このため、冷却ジャケット24を、メインハウジング16の第1端から第2端まで延在させることができる(図6参照)。これにより、回転電機12に対する冷却効率が向上する。 Here, when the first casing 26 and the second casing 28 are mounted on the main housing 16, forming the cooling jacket 24 directly below the first casing 26 and the second casing 28 raises concerns that the main housing 16 may not have sufficient rigidity. However, in this embodiment, the first casing 26 and the second casing 28 are mounted on the first sub-housing 18, not on the main housing 16. This allows the cooling jacket 24 to extend from the first end to the second end of the main housing 16 (see Figure 6). This improves the cooling efficiency for the rotating electrical machine 12.
本実施形態では、回転電機12を収納する回転電機ハウジング14(メインハウジング16)と、U相端子1441、V相端子1442及びW相端子1443を収納する第1ケーシング26とを個別に設けている。このため、メインハウジング16内のステータ36に発生した熱の影響が、第1ケーシング26内のU相端子1441、V相端子1442及びW相端子1443に及び難い。また、第1ケーシング26がガスタービンエンジン200から大きく離間している。このため、ガスタービンエンジン200に発生した熱の影響も、第1ケーシング26内のU相端子1441、V相端子1442及びW相端子1443に及び難い。 In this embodiment, the rotating electric machine housing 14 (main housing 16) that houses the rotating electric machine 12 and the first casing 26 that houses the U-phase terminal 1441, V-phase terminal 1442, and W-phase terminal 1443 are provided separately. Therefore, the heat generated in the stator 36 in the main housing 16 is unlikely to affect the U-phase terminal 1441, V-phase terminal 1442, and W-phase terminal 1443 in the first casing 26. In addition, the first casing 26 is far away from the gas turbine engine 200. Therefore, the heat generated in the gas turbine engine 200 is unlikely to affect the U-phase terminal 1441, V-phase terminal 1442, and W-phase terminal 1443 in the first casing 26.
通電に伴い、U相端子1441、V相端子1442及びW相端子1443も発熱する。しかしながら、U相端子1441、V相端子1442及びW相端子1443は、第1ケーシング26に供給された第1分流エアの一部によって速やかに冷却される。 When current is applied, the U-phase terminal 1441, V-phase terminal 1442, and W-phase terminal 1443 also generate heat. However, the U-phase terminal 1441, V-phase terminal 1442, and W-phase terminal 1443 are quickly cooled by a portion of the first diverted air supplied to the first casing 26.
このように、第1分流エアは、回転電機システム10における発熱箇所を冷却する役割も兼ねる。電気端子部(U相端子1441、V相端子1442及びW相端子1443)、電磁コイル110及び永久磁石72等が冷却されるので、回転電機システム10の出力制御等に熱の影響が及ぶことが回避される。また、電磁コイル110及び永久磁石72等の励磁が熱によって低下すること等も回避される。その結果として、回転電機システム10の信頼性が向上する。 In this way, the first diverted air also serves to cool heat-generating locations in the rotating electric machine system 10. Because the electrical terminals (U-phase terminal 1441, V-phase terminal 1442, and W-phase terminal 1443), electromagnetic coil 110, permanent magnet 72, etc. are cooled, the effects of heat on the output control of the rotating electric machine system 10, etc., are prevented. Furthermore, a reduction in the excitation of the electromagnetic coil 110, permanent magnet 72, etc. due to heat is also prevented. As a result, the reliability of the rotating electric machine system 10 is improved.
上記したように、回転電機システム10及びガスタービンエンジン200は圧縮エアによって冷却されている。しかしながら、何らかの原因によって回転電機システム10及びガスタービンエンジン200の冷却が不十分となる可能性が考えられる。その結果、例えば、回転電機12において火花が生じることが想定される。又は、ガスタービンエンジン200において異常燃焼が生じることが想定される。 As described above, the rotating electric machine system 10 and the gas turbine engine 200 are cooled by compressed air. However, it is possible that the rotating electric machine system 10 and the gas turbine engine 200 may not be sufficiently cooled for some reason. As a result, for example, sparks may occur in the rotating electric machine 12. Or, abnormal combustion may occur in the gas turbine engine 200.
本実施形態では、回転電機システム10に、耐火材からなる防火部材180(特に図2~図4参照)を設けている。このため、第1領域AR1において火花又は異常燃焼がたとえ生じた場合であっても、火又は熱等が防火部材180によって遮蔽される。これにより、第2領域AR2及び乗員室504が火花又は熱等から保護される。 In this embodiment, the rotating electrical machine system 10 is provided with a fire-resistant member 180 (see Figures 2 to 4 in particular) made of a fire-resistant material. Therefore, even if a spark or abnormal combustion occurs in the first area AR1, the fire or heat is blocked by the fire-resistant member 180. This protects the second area AR2 and the passenger compartment 504 from sparks, heat, etc.
防火部材180には、第1挿通孔182及び第2挿通孔184が形成されている。第1挿通孔182からは第1ケーシング26の第1端が露出し、且つ第2挿通孔184からは送信コネクタ136の第1端が露出している。従って、防火部材180に、U相端子1441、V相端子1442及びW相端子1443と外部機器との電気的接続を中継する中継コネクタを設ける必要がない。同様に、送信コネクタ136と受信コネクタとを電気的に接続するための中継コネクタも不要である。サーミスタ148のハーネス149と制御装置510(図1参照)とを電気的に接続するための中継コネクタも不要である。これにより、部品点数が増加することが回避される。 The fire-prevention member 180 has a first insertion hole 182 and a second insertion hole 184. The first end of the first casing 26 is exposed through the first insertion hole 182, and the first end of the transmitting connector 136 is exposed through the second insertion hole 184. Therefore, there is no need to provide the fire-prevention member 180 with relay connectors that relay the electrical connections between the U-phase terminal 1441, the V-phase terminal 1442, and the W-phase terminal 1443 and external devices. Similarly, there is no need for a relay connector to electrically connect the transmitting connector 136 and the receiving connector. There is also no need for a relay connector to electrically connect the harness 149 of the thermistor 148 and the control device 510 (see Figure 1). This avoids an increase in the number of parts.
また、第1挿通孔182の内壁と第1ケーシング26の第1端との間の間隙は、無視し得る程度に極小である。同様に、第2挿通孔184の内壁と送信コネクタ136との間の間隙も無視し得る程度に極小である。このように、第1挿通孔182及び第2挿通孔184は、第1ケーシング26及び送信コネクタ136によってそれぞれ閉塞されている。従って、第1領域AR1で発生した火花等が、第1挿通孔182又は第2挿通孔184を通過して第2領域AR2に到達することが防止される。すなわち、第1挿通孔182及び第2挿通孔184を形成したことで防火部材180の遮炎能力及び遮熱能力が低下することが回避される。 Furthermore, the gap between the inner wall of the first insertion hole 182 and the first end of the first casing 26 is so small that it can be ignored. Similarly, the gap between the inner wall of the second insertion hole 184 and the transmitting connector 136 is also so small that it can be ignored. In this way, the first insertion hole 182 and the second insertion hole 184 are blocked by the first casing 26 and the transmitting connector 136, respectively. Therefore, sparks and the like generated in the first area AR1 are prevented from passing through the first insertion hole 182 or the second insertion hole 184 and reaching the second area AR2. In other words, the formation of the first insertion hole 182 and the second insertion hole 184 avoids a decrease in the flame-blocking and heat-blocking capabilities of the fire prevention member 180.
本実施形態において、防火部材180は壁部として設けられている。すなわち、防火部材180は、複合動力システム400の全体を覆う大型のエンクロージャを形成していない。このため、防火部材180の小型化及び軽量化を図ることができる。また、複合動力システム400を搭載する機関室508(図1参照)を大容積にする必要がない。しかも、エンクロージャの内部に二酸化炭素を供給するための設備が不要である。以上のような理由から、飛翔体500の小型化及び軽量化を図ることもできる。 In this embodiment, the fire protection member 180 is provided as a wall. In other words, the fire protection member 180 does not form a large enclosure that covers the entire combined power system 400. This allows the fire protection member 180 to be made smaller and lighter. Furthermore, the engine room 508 (see Figure 1) that houses the combined power system 400 does not need to be large in volume. Moreover, there is no need for equipment to supply carbon dioxide to the inside of the enclosure. For these reasons, the flying vehicle 500 can also be made smaller and lighter.
なお、防火部材180に代替し、図9に示す防火部材190を設けてもよい。この場合、防火部材190は、回転電機ハウジングを内部に収容可能な中空の筒体である。防火部材190の長手方向寸法は、第1サブハウジング18及びメインハウジング16の各長手寸法の合計と略同程度である。従って、防火部材190は、第1サブハウジング18及びメインハウジング16の外周を覆う。 In addition, the fire protection member 180 may be replaced with a fire protection member 190 shown in Figure 9. In this case, the fire protection member 190 is a hollow cylinder capable of housing the rotating electrical machine housing inside. The longitudinal dimension of the fire protection member 190 is approximately the same as the sum of the longitudinal dimensions of the first sub-housing 18 and the main housing 16. Therefore, the fire protection member 190 covers the outer periphery of the first sub-housing 18 and the main housing 16.
防火部材190の第2端は開口端である。防火部材190の直径は第2サブハウジング20の直径よりも小さい。従って、防火部材190の第2端は、第2サブハウジング20において、メインハウジング16を向く外面に当接する。 The second end of the fire protection member 190 is an open end. The diameter of the fire protection member 190 is smaller than the diameter of the second sub-housing 20. Therefore, the second end of the fire protection member 190 abuts against the outer surface of the second sub-housing 20 that faces the main housing 16.
防火部材190には、第1挿通孔182及び第2挿通孔184が形成される。第1挿通孔182及び第2挿通孔184は、防火部材190における内周壁から外周壁に向かって貫通する。この場合においても、第1挿通孔182及び第2挿通孔184は、第1ケーシング26及び送信コネクタ136によってそれぞれ閉塞される。 A first insertion hole 182 and a second insertion hole 184 are formed in the fire protection member 190. The first insertion hole 182 and the second insertion hole 184 penetrate from the inner peripheral wall to the outer peripheral wall of the fire protection member 190. Even in this case, the first insertion hole 182 and the second insertion hole 184 are blocked by the first casing 26 and the transmitting connector 136, respectively.
回転シャフト40が回転する最中、該回転シャフト40の回転角度(回転パラメータ)がレゾルバ132によって検出される。具体的には、回転シャフト40と一体的に、内シャフト42の左端部422に装着されたレゾルバロータ56が回転する。これにより、レゾルバステータ130に発生した電気信号が、送信コネクタ136を介して受信器に伝達される。電気信号を読み取った受信器は、該電気信号に基づいて回転シャフト40の回転角度を算出する。受信器は、算出結果を制御装置510に送る。制御装置510は、この回転角度に基づき、演算によって回転数を求める。 As the rotating shaft 40 rotates, the rotation angle (rotation parameter) of the rotating shaft 40 is detected by the resolver 132. Specifically, the resolver rotor 56 attached to the left end 422 of the inner shaft 42 rotates integrally with the rotating shaft 40. As a result, an electrical signal generated in the resolver stator 130 is transmitted to the receiver via the transmission connector 136. The receiver reads the electrical signal and calculates the rotation angle of the rotating shaft 40 based on the electrical signal. The receiver sends the calculation result to the control device 510. The control device 510 calculates the rotation speed based on this rotation angle.
本実施形態では、レゾルバ132は、回転電機ハウジング14から露出した突出先端46に配設されている。従って、レゾルバ132には、回転電機ハウジング14内の電磁コイル110に発生した熱の影響が及び難い。このため、レゾルバ132は、回転シャフト40の回転角度を正確に算出することが可能である。換言すれば、レゾルバ132による回転角度の検出結果が正確となる。また、レゾルバ132の寿命も長期化する。 In this embodiment, the resolver 132 is disposed at the protruding tip 46 exposed from the rotating electrical machine housing 14. Therefore, the resolver 132 is less susceptible to the effects of heat generated in the electromagnetic coil 110 inside the rotating electrical machine housing 14. This allows the resolver 132 to accurately calculate the rotation angle of the rotating shaft 40. In other words, the rotation angle detected by the resolver 132 is accurate. The life of the resolver 132 is also extended.
以上のような理由から、回転シャフト40の直径が小さい場合であっても、該回転シャフト40の回転パラメータを正確に算出することができる。従って、回転電機システム10及び複合動力システム400の小型化を図ることができる。 For the reasons described above, even if the diameter of the rotating shaft 40 is small, the rotational parameters of the rotating shaft 40 can be accurately calculated. This allows for the miniaturization of the rotating electric machine system 10 and the combined power system 400.
回転電機システム10に対してメンテナンスを施すことがあり得る。本実施形態では、U相端子1441、V相端子1442、W相端子1443、及びレゾルバ132の送信コネクタ136等の電気系統が、防火部材180から第2領域AR2に露出し且つ集中している。従って、第2領域AR2から電気系統のメンテナンスを施すことが容易である。 Maintenance may be required for the rotating electrical machine system 10. In this embodiment, the electrical system, including the U-phase terminal 1441, V-phase terminal 1442, W-phase terminal 1443, and the transmit connector 136 of the resolver 132, is exposed and concentrated in the second area AR2 from the fire protection member 180. Therefore, maintenance of the electrical system can be easily performed from the second area AR2.
また、電気系統のメンテナンスを施すとき、回転電機システム10をガスタービンエンジン200から切り離す必要は特にない。このため、メンテナンスの作業効率が向上する。 Furthermore, when performing maintenance on the electrical system, there is no particular need to disconnect the rotating electrical machine system 10 from the gas turbine engine 200. This improves the efficiency of maintenance work.
以上のように、本実施形態は、回転電機(12)と、前記回転電機の回転シャフト(40)を回転可能に支持した回転電機ハウジング(14)とを有する回転電機システム(10)において、
前記回転シャフトは、第1端部(441)及び第2端部(442)を有し、前記回転電機ハウジングと前記第1端部との間に第1ベアリング(74)が設けられ、且つ前記回転電機ハウジングと前記第2端部との間に第2ベアリング(84)が設けられることで、前記回転シャフトが前記第1ベアリング及び前記第2ベアリングを介して前記回転電機ハウジングに回転可能に支持され、
前記第1端部は、前記第1ベアリングを通過して前記回転電機ハウジングの外部に突出する突出先端(46)を含み、
保持部材(30)を介して前記突出先端に設けられ、前記回転シャフトの回転パラメータを検知する回転パラメータ検出器(132)と、
前記回転電機に電気的に接続された電気端子部(1441、1442、1443)と、
前記回転電機ハウジングの一端部に設けられ、前記電気端子部を収容した端子ケーシング(26)と、
少なくとも前記回転電機ハウジングの前記一端部を覆い、前記回転電機ハウジングが位置する第1領域(AR1)と、前記回転電機ハウジングが位置せず且つ防火領域である第2領域(AR2)とに区分する防火部材(180)と、
を備え、
前記回転電機システムにおいて、該回転電機システムの軸線方向である第1方向に沿った側面を見たとき、前記端子ケーシングと前記回転パラメータ検出器とが平行に並んで配置され、
前記防火部材に第1挿通孔(182)が形成され、前記端子ケーシングが前記第1挿通孔を閉塞した回転電機システムを開示する。
As described above, the present embodiment provides a rotating electric machine system (10) having a rotating electric machine (12) and a rotating electric machine housing (14) that rotatably supports a rotating shaft (40) of the rotating electric machine,
the rotating shaft has a first end (441) and a second end (442), a first bearing (74) is provided between the rotating electric machine housing and the first end, and a second bearing (84) is provided between the rotating electric machine housing and the second end, so that the rotating shaft is rotatably supported by the rotating electric machine housing via the first bearing and the second bearing;
the first end includes a protruding tip (46) that passes through the first bearing and protrudes to the outside of the rotating electric machine housing,
a rotation parameter detector (132) that is provided at the protruding tip via a holding member (30) and detects a rotation parameter of the rotating shaft;
Electrical terminal portions (1441, 1442, 1443) electrically connected to the rotating electric machine;
a terminal casing (26) provided at one end of the rotary electric machine housing and accommodating the electrical terminal portion;
a fire-prevention member (180) that covers at least the one end of the rotating electric machine housing and divides the rotating electric machine housing into a first area (AR1) where the rotating electric machine housing is located and a second area (AR2) where the rotating electric machine housing is not located and is a fire-prevention area;
Equipped with
In the rotating electric machine system, when viewed from a side surface along a first direction that is an axial direction of the rotating electric machine system, the terminal casing and the rotation parameter detector are arranged side by side in parallel,
The rotating electrical machine system is disclosed in which a first insertion hole (182) is formed in the fire protection member, and the terminal casing closes the first insertion hole.
防火部材を境に、回転電機ハウジングが位置する第1領域と、回転電機ハウジングが位置しない第2領域とが区分される。第1領域においてたとえ火花又は過度の熱が生じたとしても、防火部材が火花又は熱を堰き止めるので、第2領域が火花又は熱等から保護される。 The fire-prevention member separates a first area where the rotating electrical machine housing is located from a second area where the rotating electrical machine housing is not located. Even if a spark or excessive heat occurs in the first area, the fire-prevention member blocks the spark or heat, protecting the second area from the spark or heat.
防火部材には、第1挿通孔が形成されている。電気端子部を収容した端子ケーシングは、例えば、第1挿通孔から第2領域に露出する。従って、防火部材に中継コネクタを設ける必要はない。このため、部品点数が増加することが回避される。 A first insertion hole is formed in the fire-resistant member. The terminal casing housing the electrical terminal is exposed to the second region through the first insertion hole. Therefore, there is no need to provide a relay connector in the fire-resistant member. This avoids an increase in the number of parts.
第1挿通孔には、端子ケーシングが係合している。換言すれば、第1挿通孔の大部分は端子ケーシングで閉塞されている。これにより、防火部材に第1挿通孔を形成したことに起因して該防火部材の遮炎能力及び遮熱能力が低下することが回避される。 A terminal casing engages with the first insertion hole. In other words, most of the first insertion hole is blocked by the terminal casing. This prevents a reduction in the flame and heat blocking capabilities of the fire protection member due to the formation of the first insertion hole in the fire protection member.
また、上記の構成では、端子ケーシングが回転電機システムの軸線方向(第1方向)に沿って回転パラメータ検出器よりも突出することが回避される。従って、回転電機システムの軸線方向の寸法が大きくなることが回避される。その結果として、回転電機システムの軸線方向の小型化を図ることができる。また、回転電機ハウジングの一端部に電気端子部を配置するので、電気端子部と回転パラメータ検出器とが近接する。このため、回転電機システムにおける軸線方向に直交する方向(第2方向)の小型化を図ることもできる。さらに、電気系統のメンテナンスを施すことが容易である。 Furthermore, with the above configuration, the terminal casing is prevented from protruding beyond the rotation parameter detector in the axial direction (first direction) of the rotating electric machine system. Therefore, the axial dimension of the rotating electric machine system is prevented from increasing. As a result, the rotating electric machine system can be made more compact in the axial direction. Furthermore, because the electrical terminal portion is located at one end of the rotating electric machine housing, the electrical terminal portion and the rotation parameter detector are in close proximity. This also allows for the rotating electric machine system to be made more compact in the direction perpendicular to the axial direction (second direction). Furthermore, maintenance of the electrical system is easier.
本実施形態は、前記回転パラメータ検出器は、回転パラメータに関する情報信号を送信する送信コネクタ(136)を有し、
前記防火部材に第2挿通孔(184)が形成され、前記送信コネクタが前記第2挿通孔を閉塞した回転電機システムを開示する。
In this embodiment, the rotation parameter detector has a transmitting connector (136) for transmitting an information signal relating to the rotation parameter;
The rotating electrical machine system has a second insertion hole (184) formed in the fire protection member, and the transmitting connector closes the second insertion hole.
この場合、防火部材に、送信コネクタを電気的に接続するための中継コネクタを設ける必要がない。このため、部品点数が増加することが回避される。また、第2挿通孔の大部分が送信コネクタで閉塞されているので、防火部材に第2挿通孔を形成したことに起因して該防火部材の遮炎能力及び遮熱能力が低下することが回避される。 In this case, there is no need to provide a relay connector in the fire protection member to electrically connect the transmitting connector. This avoids an increase in the number of parts. Furthermore, because the majority of the second insertion hole is blocked by the transmitting connector, a reduction in the fire protection member's flame and heat blocking capabilities due to the formation of the second insertion hole in the fire protection member is avoided.
本実施形態は、前記回転電機ハウジングは、両端が開放端である中空のメインハウジング(16)と、前記メインハウジングの一方の開放端を閉塞する第1サブハウジング(18)と、前記メインハウジングの他方の開放端を閉塞する第2サブハウジング(20)とを有し、
前記回転電機システムの前記第1サブハウジングが設けられた端部において前記第1方向に沿って最も突出した部分(136)から、前記第1方向に直交する第2方向に延びる第1仮想外挿線(A)を引き、且つ前記メインハウジングにおいて前記第2方向に沿って最も突出した部分(1602)から前記第1仮想外挿線に向かって延びる第2仮想外挿線(B)を引いたとき、前記端子ケーシングは、前記第1仮想外挿線と、前記第2仮想外挿線と、前記メインハウジングとで囲まれる空間(SP)に配置される回転電機システムを開示する。
In this embodiment, the rotating electric machine housing includes a hollow main housing (16) having both open ends, a first sub-housing (18) that closes one open end of the main housing, and a second sub-housing (20) that closes the other open end of the main housing,
This discloses a rotating electric system in which, when a first imaginary extrapolation line (A) extending in a second direction perpendicular to the first direction is drawn from the most protruding portion (136) along the first direction at the end of the rotating electric system where the first sub-housing is provided, and a second imaginary extrapolation line (B) extending toward the first imaginary extrapolation line is drawn from the most protruding portion (1602) along the second direction in the main housing, the terminal casing is placed in a space (SP) surrounded by the first imaginary extrapolation line, the second imaginary extrapolation line, and the main housing.
この場合、該回転電機システムの側面を見たとき、端子ケーシング及び電気端子部が、メインハウジングにおける第2方向の端部よりも突出することが回避される。従って、回転電機システムにおいて、第2方向に沿った寸法が大きくなることが回避される。これにより、回転電機システムの一層の小型化を図ることができる。 In this case, when the rotating electrical machine system is viewed from the side, the terminal casing and electrical terminal portion do not protrude beyond the end of the main housing in the second direction. This prevents the rotating electrical machine system from becoming too large in size along the second direction. This allows the rotating electrical machine system to be made even more compact.
本実施形態は、前記端子ケーシング(26)の素材が耐火物である回転電機システムを開示する。 This embodiment discloses a rotating electrical machine system in which the terminal casing (26) is made of a refractory material.
この場合、端子ケーシングの一部が第1領域に位置している場合であっても、該端子ケーシングによって電気端子部が火花又は熱等から保護される。 In this case, even if part of the terminal casing is located in the first region, the terminal casing protects the electrical terminal portion from sparks, heat, etc.
防火部材は、壁形状とすることができる。すなわち、本実施形態は、前記防火部材が壁形状である回転電機システムを開示する。 The fire-prevention member can be wall-shaped. That is, this embodiment discloses a rotating electric machine system in which the fire-prevention member is wall-shaped.
防火部材は、中空体とすることもできる。すなわち、本実施形態は、前記防火部材(190)が、前記回転電機ハウジングを収容する中空体である回転電機システムを開示する。 The fire-prevention member may also be a hollow body. That is, this embodiment discloses a rotating electric machine system in which the fire-prevention member (190) is a hollow body that accommodates the rotating electric machine housing.
本実施形態は、上記したように構成された回転電機システム(10)と、内燃機関(200)とを備える複合動力システム(400)を開示する。ここで、内燃機関は、回転電機の回転シャフトと一体的に回転する出力シャフト(204)を有する。出力シャフトは、回転シャフトの前記第2端部に連結され、内燃機関が前記第1領域に位置する。 This embodiment discloses a combined power system (400) including a rotating electric machine system (10) configured as described above and an internal combustion engine (200). Here, the internal combustion engine has an output shaft (204) that rotates integrally with the rotating shaft of the rotating electric machine. The output shaft is connected to the second end of the rotating shaft, and the internal combustion engine is located in the first region.
回転電機システムが小型化されることに伴い、複合動力システムも小型化される。また、小型化された複合動力システムは軽量である。 As rotating electrical machine systems become smaller, combined power systems also become smaller. Furthermore, smaller combined power systems are lighter.
なお、本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を取り得る。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations are possible without departing from the spirit of the present invention.
複合動力システム400を、船舶又は自動車等に搭載することもできる。複合動力システム400は、船舶に搭載されたときには、スクリューの回転力発生装置とされる。複合動力システム400は、自動車に搭載されたときには、モータを回転付勢する動力機関とされる。複合動力システム400は、航空機、船舶又は建物等において、補助電源の動力機関として利用することもできる。この他、複合動力システム400をガスタービン発電設備として利用することも可能である。 The combined power system 400 can also be installed on a ship, automobile, etc. When installed on a ship, the combined power system 400 serves as a screw torque generating device. When installed on an automobile, the combined power system 400 serves as a power engine that rotates a motor. The combined power system 400 can also be used as an auxiliary power source power engine in aircraft, ships, buildings, etc. In addition, the combined power system 400 can also be used as a gas turbine power generation facility.
この実施形態では、回転パラメータ検出器としてレゾルバ132を採用しているが、ホール素子を含む検出器を採用することも可能である。 In this embodiment, a resolver 132 is used as the rotation parameter detector, but it is also possible to use a detector that includes a Hall element.
図3において、回転電機システム10を構成する回転電機12は、電磁コイル110に通電がなされることによって回転シャフト40が回転するモータであってもよい。この場合、U相端子1441、V相端子1442、W相端子1443は、バッテリ146から電力を受領する電気端子部となる。 In FIG. 3, the rotating electric machine 12 constituting the rotating electric machine system 10 may be a motor in which the rotating shaft 40 rotates when current is applied to the electromagnetic coil 110. In this case, the U-phase terminal 1441, the V-phase terminal 1442, and the W-phase terminal 1443 are electrical terminals that receive power from the battery 146.
回転電機システム10をガスタービンエンジン200から切り離し、単独で用いることも可能である。回転電機システム10に圧縮エアを供給することが必要な場合、回転電機ハウジング14の外部に圧縮ポンプを設け、この圧縮ポンプを気体供給源としてもよい。 The rotating electrical machine system 10 can also be separated from the gas turbine engine 200 and used independently. If it is necessary to supply compressed air to the rotating electrical machine system 10, a compression pump can be provided outside the rotating electrical machine housing 14 and used as the gas supply source.
ガスタービンエンジン200では、コンプレッサホイール222とタービンホイール224を、図8とは逆の配置とすることも可能である。この場合、タービンホイール224に貫通孔240を形成し、且つコンプレッサホイール222に出力シャフト204を設ければよい。この他、コンプレッサホイール222及びタービンホイール224の形式を遠心式又は軸流式にしてもよい。コンプレッサホイール222とタービンホイール224とを同一軸線上に配置しているのであれば、遠心式と軸流式とを組み合わせた多段コンプレッサホイール及び多段タービンホイールの組み合わせであってもよい。 In the gas turbine engine 200, the compressor wheel 222 and turbine wheel 224 can also be arranged in the reverse order to that shown in Figure 8. In this case, a through hole 240 can be formed in the turbine wheel 224, and the compressor wheel 222 can be provided with an output shaft 204. Alternatively, the compressor wheel 222 and turbine wheel 224 can be centrifugal or axial flow types. As long as the compressor wheel 222 and turbine wheel 224 are arranged on the same axis, a multi-stage compressor wheel and multi-stage turbine wheel that combines centrifugal and axial flow types can also be used.
10…回転電機システム 12…回転電機
14…回転電機ハウジング 16…メインハウジング
18…第1サブハウジング 20…第2サブハウジング
22…収納室 24…冷却ジャケット
26…第1ケーシング 28…第2ケーシング
30…レゾルバホルダ 34…ロータ
36…ステータ 40…回転シャフト
42…内シャフト 44…外シャフト
46…突出先端 56…レゾルバロータ
72…永久磁石 74…第1ベアリング
84…第2ベアリング 96…整流部材
110…電磁コイル 130…レゾルバステータ
132…レゾルバ 136…送信コネクタ
146…バッテリ 148…サーミスタ
149…ハーネス 162…集合流路
164…上流連通孔 166…エア中継路
172…排気路 180、190…防火部材
182…第1挿通孔 184…第2挿通孔
196…連絡通路 200…ガスタービンエンジン
202…エンジンハウジング 204…出力シャフト
210…脚部 214…吸気空間
216…抽気通路 222…コンプレッサホイール
224…タービンホイール 226…ディフューザ
228…燃焼器 230…ノズル
234…抽気口 256…リング部材
400…複合動力システム 422…内シャフトの第1端
423…内シャフトの第2端 441…外シャフトの第1開口端
442…外シャフトの第2開口端 500…飛翔体
502…区画壁 504…乗員室
506…機関室 943…出口路
1441…U相端子 1442…V相端子
1443…W相端子
10...Rotating electric machine system 12...Rotating electric machine 14...Rotating electric machine housing 16...Main housing 18...First sub-housing 20...Second sub-housing 22...Storage chamber 24...Cooling jacket 26...First casing 28...Second casing 30...Resolver holder 34...Rotor 36...Stator 40...Rotating shaft 42...Inner shaft 44...Outer shaft 46...Protruding tip 56...Resolver rotor 72...Permanent magnet 74...First bearing 84...Second bearing 96...Rectifying member 110...Electromagnetic coil 130...Resolver stator 132...Resolver 136...Transmitting connector 146...Battery 148...Thermistor 149...Harness 162...Collecting flow path 164...Upstream communicating hole 166...Air relay path 172...Exhaust path 180, 190...Fire prevention member 182...First insertion hole 184...Second insertion hole 196...Communication passage 200...Gas turbine engine 202...Engine housing 204...Output shaft 210...Leg 214...Intake space 216...Bleed passage 222...Compressor wheel 224...Turbine wheel 226...Diffuser 228...Combustor 230...Nozzle 234...Bleed port 256...Ring member 400...Compound power system 422...First end of inner shaft 423...Second end of inner shaft 441...First open end of outer shaft 442...Second open end of outer shaft 500...Projectile 502...Partition wall 504...Crew compartment 506...Engine room 943...Outlet passage 1441...U-phase terminal 1442...V-phase terminal 1443...W-phase terminal
Claims (7)
前記回転シャフトは、第1端部及び第2端部を有し、前記回転電機ハウジングと前記第1端部との間に第1ベアリングが設けられ、且つ前記回転電機ハウジングと前記第2端部との間に第2ベアリングが設けられることで、前記回転シャフトが前記第1ベアリング及び前記第2ベアリングを介して前記回転電機ハウジングに回転可能に支持され、
前記第1端部は、前記第1ベアリングを通過して前記回転電機ハウジングの外部に突出する突出先端を含み、
保持部材を介して前記突出先端に設けられ、前記回転シャフトの回転パラメータを検知する回転パラメータ検出器と、
前記回転電機に電気的に接続された電気端子部と、
前記回転電機ハウジングの一端部に設けられ、前記電気端子部を収容した端子ケーシングと、
少なくとも前記回転電機ハウジングの前記一端部を覆い、前記回転電機ハウジングが位置する第1領域と、前記回転電機ハウジングが位置せず且つ防火領域である第2領域とに区分する防火部材と、
を備え、
前記回転電機システムにおいて、該回転電機システムの軸線方向である第1方向に沿った側面を見たとき、前記端子ケーシングと前記回転パラメータ検出器とが平行に並んで配置され、
前記防火部材に第1挿通孔が形成され、前記端子ケーシングが前記第1挿通孔を閉塞した回転電機システム。 A rotating electric machine system including a rotating electric machine and a rotating electric machine housing that rotatably supports a rotating shaft of the rotating electric machine,
the rotating shaft has a first end and a second end, a first bearing is provided between the rotating electric machine housing and the first end, and a second bearing is provided between the rotating electric machine housing and the second end, so that the rotating shaft is rotatably supported by the rotating electric machine housing via the first bearing and the second bearing;
the first end includes a protruding tip that passes through the first bearing and protrudes to the outside of the rotating electric machine housing,
a rotation parameter detector that is provided at the protruding tip via a holding member and detects a rotation parameter of the rotating shaft;
an electrical terminal portion electrically connected to the rotating electric machine;
a terminal casing provided at one end of the rotary electric machine housing and accommodating the electrical terminal portion;
a fire prevention member that covers at least the one end of the rotating electric machine housing and divides the rotating electric machine housing into a first area where the rotating electric machine housing is located and a second area where the rotating electric machine housing is not located and is a fire prevention area;
Equipped with
In the rotating electric machine system, when viewed from a side surface along a first direction that is an axial direction of the rotating electric machine system, the terminal casing and the rotation parameter detector are arranged side by side in parallel,
A rotating electrical system in which a first insertion hole is formed in the fireproof member, and the terminal casing closes the first insertion hole.
前記回転パラメータ検出器は、回転パラメータに関する情報信号を送信する送信コネクタを有し、
前記防火部材に第2挿通孔が形成され、前記送信コネクタが前記第2挿通孔を閉塞した回転電機システム。 2. The rotating electrical machine system according to claim 1,
the rotation parameter detector has a transmitting connector for transmitting an information signal relating to the rotation parameter;
A rotating electrical system in which a second insertion hole is formed in the fire prevention member, and the transmitting connector closes the second insertion hole.
前記回転電機ハウジングは、両端が開放端である中空のメインハウジングと、前記メインハウジングの一方の開放端を閉塞する第1サブハウジングと、前記メインハウジングの他方の開放端を閉塞する第2サブハウジングとを有し、
前記回転電機システムの前記第1サブハウジングが設けられた端部において前記第1方向に沿って最も突出した部分から、前記第1方向に直交する第2方向に延びる第1仮想外挿線を引き、且つ前記メインハウジングにおいて前記第2方向に沿って最も突出した部分から前記第1仮想外挿線に向かって延びる第2仮想外挿線を引いたとき、前記端子ケーシングは、前記第1仮想外挿線と、前記第2仮想外挿線と、前記メインハウジングとで囲まれる空間に配置される回転電機システム。 3. The rotating electrical machine system according to claim 1,
the rotating electric machine housing includes a hollow main housing having both open ends, a first sub-housing that closes one open end of the main housing, and a second sub-housing that closes the other open end of the main housing;
When a first imaginary extrapolation line is drawn extending in a second direction perpendicular to the first direction from the most protruding portion along the first direction at the end of the rotating electric system where the first sub-housing is provided, and a second imaginary extrapolation line is drawn extending from the most protruding portion along the second direction at the main housing toward the first imaginary extrapolation line, the terminal casing is arranged in a space surrounded by the first imaginary extrapolation line, the second imaginary extrapolation line, and the main housing.
前記端子ケーシングの素材が耐火物である回転電機システム。 The rotating electrical machine system according to any one of claims 1 to 3,
A rotating electrical machine system in which the terminal casing is made of a refractory material.
前記防火部材が壁形状である回転電機システム。 The rotating electrical machine system according to any one of claims 1 to 4,
A rotating electric machine system, wherein the fire-prevention member is wall-shaped.
前記防火部材が、前記回転電機ハウジングを収容する中空体である回転電機システム。 The rotating electrical machine system according to any one of claims 1 to 4,
The rotating electric machine system, wherein the fire-prevention member is a hollow body that accommodates the rotating electric machine housing.
前記回転シャフトと一体的に回転する出力シャフトを有する内燃機関と、
を備え、
前記出力シャフトは、前記回転シャフトの前記第2端部に連結され、
前記内燃機関が前記第1領域に位置する複合動力システム。 A rotating electrical machine system according to any one of claims 1 to 6;
an internal combustion engine having an output shaft that rotates integrally with the rotary shaft;
Equipped with
the output shaft is coupled to the second end of the rotating shaft;
A combined power system in which the internal combustion engine is located in the first region.
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