特開 2024-20679 垂直離着陸航空機の電力供給システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024020679

(43)【公開日】2024-02-15

(54)【発明の名称】垂直離着陸航空機の電力供給システム

(51)【国際特許分類】

   B64C 29/00 20060101AFI20240207BHJP

   B64D 27/24 20240101ALI20240207BHJP

   H02P 27/06 20060101ALI20240207BHJP

【ＦＩ】

B64C29/00 A

B64D27/24

H02P27/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022123032

(22)【出願日】2022-08-02

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】吉村 介作

(72)【発明者】

【氏名】相澤 凡

(72)【発明者】

【氏名】内田 健太

(72)【発明者】

【氏名】加藤 雅士

(72)【発明者】

【氏名】塚本 宗紀

【テーマコード（参考）】

5H505

【Ｆターム（参考）】

5H505AA30

5H505BB06

5H505CC04

5H505DD03

5H505DD08

5H505HA07

5H505HB01

5H505JJ03

5H505JJ17

5H505JJ28

5H505LL22

5H505LL41

5H505LL44

5H505MM06

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ＶＴＯＬロータを備える垂直離着陸航空機の電力供給システムに関する。
【解決手段】垂直離着陸航空機の電力供給システム３０のコントローラ（制御部６４）は、翼（前翼、後翼）による揚力が発生した後に、ＶＴＯＬロータ２０の回転が停止し続けるようにモータ４０に供給する電力を制御する停止制御を行い、停止制御中に、温度検出部（温度センサ５８）によって検出されるいずれか１つのスイッチング素子の温度が温度閾値以上になることに応じて、停止制御を一時解除し、停止制御の一時解除後に停止制御を再開する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉛直方向の推力を発生させるＶＴＯＬロータと、
前記ＶＴＯＬロータを回転させるモータと、
電源と、
複数のスイッチング素子によって前記電源から前記モータに多相交流の電力を供給するインバータ装置と、
複数の前記スイッチング素子を制御して前記モータに供給する電力を制御するコントローラと、
を備える垂直離着陸航空機の電力供給システムであって、
各々の前記スイッチング素子の温度を検出する温度検出部を更に備え、
前記コントローラは、
翼による揚力が発生した後に、前記ＶＴＯＬロータの回転が停止し続けるように前記モータに供給する電力を制御する停止制御を行い、
前記停止制御中に、前記温度検出部によって検出されるいずれか１つの前記スイッチング素子の温度が温度閾値以上になることに応じて、前記停止制御を一時解除し、
前記停止制御の一時解除後に、前記停止制御を再開する、垂直離着陸航空機の電力供給システム。

【請求項2】

請求項１に記載の垂直離着陸航空機の電力供給システムであって、
前記コントローラは、前記モータに供給する電力を一時停止させることによって前記停止制御を一時解除する、垂直離着陸航空機の電力供給システム。

【請求項3】

請求項１に記載の垂直離着陸航空機の電力供給システムであって、
前記コントローラは、前記モータのトルクを、前記スイッチング素子の温度が前記温度閾値以上になる前よりも小さくすることによって前記停止制御を一時解除する、垂直離着陸航空機の電力供給システム。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の垂直離着陸航空機の電力供給システムであって、
前記ＶＴＯＬロータの回転角度を検出する角度検出部を更に備え、
前記コントローラは、前記停止制御の一時解除後に、前記角度検出部によって検出される回転角度が所定角度範囲内になることに応じて、前記停止制御を再開する、垂直離着陸航空機の電力供給システム。

【請求項5】

請求項１に記載の垂直離着陸航空機の電力供給システムであって、
前記ＶＴＯＬロータの回転角度を検出する角度検出部を更に備え、
前記コントローラは、
前記停止制御の一時解除後に、前記ＶＴＯＬロータを回転させるように、前記モータに電力を供給し、
前記角度検出部によって検出される回転角度が所定角度範囲内になることに応じて、前記停止制御を再開する、垂直離着陸航空機の電力供給システム。

【請求項6】

請求項５に記載の垂直離着陸航空機の電力供給システムであって、
前記コントローラは、前記ＶＴＯＬロータの２つの回転方向のうち、前記ＶＴＯＬロータの最新の回転角度から前記所定角度範囲までの角度が小さい回転方向に前記ＶＴＯＬロータを回転させるように、前記モータに電力を供給する、垂直離着陸航空機の電力供給システム。

【請求項7】

請求項５に記載の垂直離着陸航空機の電力供給システムであって、
前記コントローラは、前記ＶＴＯＬロータの２つの回転方向のうち、前記モータの消費電力が小さくなる回転方向に前記ＶＴＯＬロータを回転させるように、前記モータに電力を供給する、垂直離着陸航空機の電力供給システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＶＴＯＬロータを備える垂直離着陸航空機の電力供給システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、垂直離着陸航空機、所謂ＶＴＯＬ機が開発されている。一部のタイプのＶＴＯＬ機は、複数のＶＴＯＬロータと１以上のクルーズロータとを備える。ＶＴＯＬロータは、鉛直方向の推力を発生させる。ＶＴＯＬロータは、主にＶＴＯＬ機の離着陸工程で使用される。クルーズロータは、水平方向の推力を発生させる。クルーズロータは、主にＶＴＯＬ機の巡航工程で使用される。

【0003】

ＶＴＯＬロータの各々のブレードは、ＶＴＯＬ機の巡航中に空気抵抗を受ける。つまり、ＶＴＯＬロータは、ＶＴＯＬ機の巡航中に抗力を発生させる。ＶＴＯＬ機の巡航中には、ＶＴＯＬロータに起因する抗力を小さくすることが好ましい。特許文献１には、ＶＴＯＬ機の巡航中に各々のＶＴＯＬロータの回転を停止させることで抗力を低減する技術が示される。この技術は、機械的な停止機構によってＶＴＯＬロータの回転を停止させる。しかし、機械的な停止機構は、ＶＴＯＬ機の重量増加を招く。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特願２０１５－１４７５７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

コントローラが行う電力制御によってＶＴＯＬロータの回転を停止させることも可能である。ＶＴＯＬロータは、モータの回転軸に連結される。モータと電源との間にはインバータ装置が介在する。コントローラは、インバータ装置のスイッチング素子を制御してモータに供給する電力を制御することによって、ＶＴＯＬロータの回転を停止させることができる。この技術によれば、ＶＴＯＬ機の重量増加は発生しない。その一方で、この技術によると、一部のスイッチング素子に電力が集中するため、スイッチング素子が発熱する。これによりスイッチング素子が破損する虞がある。又は、スイッチング素子の寿命が短くなる虞がある。

【0006】

本発明は上述した課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の態様は、鉛直方向の推力を発生させるＶＴＯＬロータと、前記ＶＴＯＬロータを回転させるモータと、電源と、複数のスイッチング素子によって前記電源から前記モータに多相交流の電力を供給するインバータ装置と、複数の前記スイッチング素子を制御して前記モータに供給する電力を制御するコントローラと、を備える垂直離着陸航空機の電力供給システムであって、各々の前記スイッチング素子の温度を検出する温度検出部を更に備え、前記コントローラは、翼による揚力が発生した後に、前記ＶＴＯＬロータの回転が停止し続けるように前記モータに供給する電力を制御する停止制御を行い、前記停止制御中に、前記温度検出部によって検出されるいずれか１つの前記スイッチング素子の温度が温度閾値以上になることに応じて、前記停止制御を一時解除し、前記停止制御の一時解除後に、前記停止制御を再開する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、スイッチング素子の短寿命化や破損等、熱による諸問題を回避することができ、結果として、停止制御を実現又は維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、垂直離着陸航空機の上面図である。

【図2】図２は、垂直離着陸航空機の電力供給システムのブロック図である。

【図3】図３は、停止しているＶＴＯＬロータの上面図である。

【図4】図４は、第１実施形態の停止処理のフローチャートである。

【図5】図５Ａは、モータによってＶＴＯＬロータに発生するトルクの時間変化を示すグラフである。図５Ｂは、モータの電気角の時間変化を示すグラフである。図５Ｃは、モータに流れる３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電流の時間変化を示すグラフである。図５Ｄは、モータに流れる３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電流を流すスイッチング素子の温度の時間変化を示すグラフである。

【図6】図６は、第２実施形態の停止処理のフローチャートである。

【図7】図７は、第３実施形態の停止処理のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［１ 垂直離着陸航空機１０の構成］
図１は、垂直離着陸航空機１０の上面図である。以下では、垂直離着陸航空機１０をＶＴＯＬ機１０とも称する。ＶＴＯＬ機１０は、例えば電動垂直離着陸航空機、所謂ｅＶＴＯＬ機である。ＶＴＯＬ機１０は、胴体１２と、前翼１４と、後翼１６と、２つのブーム１８と、８つのＶＴＯＬロータ２０と、２つのクルーズロータ２２とを備える。

【0011】

図１で示されるＶＴＯＬ機１０は、本発明を使用する航空機の一例である。本発明は、前進に伴い固定翼による揚力が発生する状態で複数のＶＴＯＬロータ２０を停止させる航空機の全般に使用可能である。

【0012】

前翼１４は、胴体１２の前部に接続される。後翼１６は、胴体１２の後部に接続される。前翼１４及び後翼１６は、ＶＴＯＬ機１０の前方への移動に伴い揚力を発生させる。

【0013】

２つのブーム１８のうちのブーム１８Ｒは、胴体１２の右方に配置される。２つのブーム１８のうちのブーム１８Ｌは、胴体１２の左方に配置される。各々のブーム１８は、前後方向に延びる。

【0014】

ブーム１８Ｌには、後方に向かって順番に４つのモータ４０（図２）が配置される。同様に、ブーム１８Ｒには、後方に向かって順番に４つのモータ４０が配置される。各々のモータ４０の回転軸は、各々のモータ４０に対応するＶＴＯＬロータ２０に連結される。モータ４０の回転軸とＶＴＯＬロータ２０との間には１つ以上のギヤが介在されてもよい。ＶＴＯＬロータ２０の軸線は、鉛直方向と略平行である。又は、ＶＴＯＬロータ２０の軸線は、鉛直方向に対して所定角度傾いてもよい。各々のＶＴＯＬロータ２０は、垂直方向の離陸工程、離陸及び上昇から巡航への移行工程、巡航から下降及び着陸への移行工程、垂直方向の着陸工程、及び、停止飛行工程で、鉛直方向の推力を発生させるように回転制御される。各々のＶＴＯＬロータ２０は、プロペラの回転によって鉛直方向の推力を発生させる。

【0015】

胴体１２には、左右に並ぶ２つのモータ４０（図２）が配置される。各々のモータ４０の回転軸は、各々のモータ４０に対応するクルーズロータ２２に連結される。モータ４０の回転軸とクルーズロータ２２との間には複数のギヤが介在されてもよい。クルーズロータ２２の軸線は、水平方向と略平行である。各々のクルーズロータ２２は、巡航工程、離陸及び上昇から巡航への移行工程、及び、巡航から下降及び着陸への移行工程で、水平方向の推力を発生させるように回転制御される。各々のクルーズロータ２２は、プロペラの回転によって水平方向の推力を発生させる。

【0016】

［２ 電力供給システム３０の構成］
ＶＴＯＬ機１０は、図２で示される電力供給システム３０を有する。図２は、垂直離着陸航空機１０の電力供給システム３０のブロック図である。電力供給システム３０は、蓄電装置３２と、発電装置３４と、コンバータ装置３６と、インバータ装置３８と、モータ４０と、センサ群４２と、制御装置４４とを備える。図２において、実線の矢印は電力供給線を示し、破線は信号線を示す。なお、本明細書では発電装置３４を備える電力供給システム３０について説明するが、電力供給システム３０は、発電装置３４を備えなくてもよい。

【0017】

インバータ装置３８とモータ４０とは、１つのロータ（ＶＴＯＬロータ２０又はクルーズロータ２２）に対して１つずつ設けられる。一方、蓄電装置３２と発電装置３４とコンバータ装置３６とは、複数のロータ（ＶＴＯＬロータ２０又はクルーズロータ２２）に対して１つずつ設けられる。言い換えると、蓄電装置３２と発電装置３４とコンバータ装置３６とは、複数の電力供給システム３０で共用される。例えば、互いにトルクを打ち消しあう一対のＶＴＯＬロータ２０に対して、同じ蓄電装置３２が設けられてもよい。

【0018】

蓄電装置３２は、例えば高電圧のバッテリを有する。発電装置３４は、発電機を有する。発電機の回転軸は、例えばガスタービンエンジンの回転軸に接続される。コンバータ装置３６は、コンバータ回路を有する。１つの発電装置３４に対して、１つのコンバータ装置３６が設けられる。コンバータ回路の一次端子は、発電装置３４に接続される。コンバータ回路の二次端子は、蓄電装置３２とインバータ装置３８とに接続される。コンバータ装置３６は、発電装置３４から出力される交流電力を直流電力に変換して、蓄電装置３２とインバータ装置３８とに出力することができる。また、コンバータ装置３６は、発電装置３４から出力される電力の電圧を変圧して、蓄電装置３２とインバータ装置３８とに出力することができる。

【0019】

インバータ装置３８は、例えば三相のインバータ回路を有する。インバータ回路は、複数のスイッチング素子を有する。インバータ回路の一次端子は、蓄電装置３２とコンバータ装置３６とに接続される。インバータ回路の二次端子は、モータ４０に接続される。インバータ装置３８は、蓄電装置３２とコンバータ装置３６の少なくとも一方から出力される直流電力を交流電力に変換して、モータ４０に出力することができる。

【0020】

モータ４０は、例えば三相モータである。上述したように、モータ４０の回転軸は、直接又は１つ以上のギヤを介して１つのロータ（ＶＴＯＬロータ２０又はクルーズロータ２２）のハブに接続される。

【0021】

センサ群４２は、ＶＴＯＬ機１０が備えるセンサを含む。例えば、センサ群４２は、複数の温度センサ５８と１つの角度センサ６０と複数の電流センサ６２とを含む。温度センサ５８は、インバータ装置３８の１つのスイッチング素子に対して１つ設けられる。温度センサ５８は、スイッチング素子の温度（スイッチ温度）を検出する。なお、温度センサ５８の代わりに、後述する制御部６４が電流値等に基づいて各々のスイッチ温度を推定してもよい。角度センサ６０は、ＶＴＯＬロータ２０の回転角度を検出する。各々の電流センサ６２は、モータ４０に供給される１相の電流を検出する。各々のセンサは、検出した情報を示す信号を制御装置４４に出力する。

【0022】

制御装置４４は、電力供給システム３０を制御する。制御装置４４は、例えばＶＴＯＬ機１０のフライトコントローラであってもよいし、フライトコントローラによって管理されるスレーブコントローラであってもよい。制御装置４４は、制御部６４と、記憶部６６と、ドライバ６８とを有する。

【0023】

制御部６４は、処理回路を有する。処理回路は、ＣＰＵ等のプロセッサであってもよい。処理回路は、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等の集積回路であってもよい。プロセッサは、記憶部６６に記憶されるプログラムを実行することによって各種の処理を実行可能である。複数の処理のうちの少なくとも一部が、ディスクリートデバイスを含む電子回路によって実行されてもよい。

【0024】

制御部６４は、各々のモータ４０を制御するために、ドライバ６８に制御信号を出力する。これにより、制御部６４は、各々のモータ４０に電力を供給することができ、また、各々のモータ４０に対する電力の供給を停止することができる。制御部６４は、インバータ装置３８を制御することによって、ＶＴＯＬロータ２０の回転を停止させることができる。ＶＴＯＬロータ２０の回転を停止させるために制御部６４が行うインバータ装置３８の制御を停止制御という。更に、制御部６４は、ＶＴＯＬロータ２０の回転角度を所定角度に固定してもよい。また、制御部６４は、インバータ装置３８を制御することによって、モータ４０のトルクを変化させることができる。

【0025】

記憶部６６は、揮発性メモリと不揮発性メモリとを有する。揮発性メモリとしては、例えばＲＡＭ等が挙げられる。揮発性メモリは、プロセッサのワーキングメモリとして使用される。揮発性メモリは、処理又は演算に必要なデータ等を一時的に記憶する。不揮発性メモリとしては、例えばＲＯＭ、フラッシュメモリ等が挙げられる。不揮発性メモリは、保存用のメモリとして使用される。不揮発性メモリは、プログラム、テーブル、マップ等を記憶する。記憶部６６の少なくとも一部が、上述したようなプロセッサ、集積回路等に備えられてもよい。

【0026】

不揮発性メモリは、ＶＴＯＬロータ２０の回転角度の変化量と、モータ４０の電気角の変化量との関係を記憶する。ＶＴＯＬロータ２０の回転角度の変化量と、モータ４０の電気角の変化量とは、モータ４０の磁極数に応じて決まる。また、ＶＴＯＬロータ２０とモータ４０との間にギヤが介在する場合、ＶＴＯＬロータ２０の回転角度の変化量と、モータ４０の電気角の変化量とは、ギヤ比に応じて決まる。

【0027】

ドライバ６８は、ゲートドライバ回路を有する。ドライバ６８は、制御部６４から出力される制御信号に応じて、インバータ装置３８のインバータ回路が有する各々のスイッチング素子にオンオフ信号を出力する。また、コンバータ装置３６がスイッチング素子を有する場合、ドライバ６８は、コンバータ装置３６の各々のスイッチング素子にオンオフ信号を出力する。

【0028】

［３ 停止制御におけるブレード７０の状態］
図３は、停止しているＶＴＯＬロータ２０の上面図である。図３で示されるように、制御部６４は、１つのブレード７０が前方に向かって概ね真っすぐ延びる状態でＶＴＯＬロータ２０を停止させる。ブレード７０が受ける空気抵抗は、ブレード７０の形状、大きさ等によって変わる。本明細書では、図３で示される姿勢により、各々のブレード７０が受ける空気抵抗の合計値は最小になるものと想定する。つまり、図３で示される姿勢により、ＶＴＯＬロータ２０に起因する抗力を最小にすることができる。

【0029】

なお、図３は、３つのブレード７０を有するＶＴＯＬロータ２０を示す。しかし、ブレード７０の数は関係ない。ブレード７０の数にかかわらず、１つのブレード７０が前方に向かって概ね真っすぐ延びる状態でＶＴＯＬロータ２０を停止させることによって、ＶＴＯＬロータ２０に起因する抗力を最小にすることができる。なお、前後方向に対するブレード７０の角度が０°±ａ°以内であれば、抗力を最小にすることができる。ａ°は、ブレード７０の形状等によって決まる。本明細書では、０°±ａ°の角度範囲を、「停止角度範囲」と称する。

【0030】

記憶部６６は、ブレード７０の角度が停止角度範囲になるようなＶＴＯＬロータ２０の回転角度範囲を所定角度範囲として記憶する。制御部６４は、ＶＴＯＬ機１０の巡航状態において、ＶＴＯＬロータ２０の回転角度を所定角度範囲内で固定することが好ましい。

【0031】

［４ 制御部６４が行う停止処理］
［４－１ 第１実施形態］
図４は、第１実施形態の停止処理のフローチャートである。制御部６４は、ＶＴＯＬ機１０が離陸工程から巡航工程に移行した後に、図４で示される処理を所定時間毎に実行する。例えば、ＶＴＯＬ機１０が所定速度以上で前進している状態で、翼（前翼１４及び後翼１６）は十分な揚力を発生させる。このため、制御部６４は、クルーズロータ２２を動作させた後に、前進速度が所定速度以上になることに応じて、各々のＶＴＯＬロータ２０の回転を停止させてもよい。

【0032】

ステップＳ１において、制御部６４は、停止制御を行う。ここでは、制御部６４は、ＶＴＯＬロータ２０を停止させるためにインバータ装置３８を制御し、モータ４０への電力供給を行う。蓄電装置３２又は発電装置３４は、適当な電力をインバータ装置３８に供給する。インバータ装置３８は、オンにされたスイッチング素子を通じてモータ４０に電力を供給する。これにより、モータ４０及びＶＴＯＬロータ２０は停止状態を維持することができる。ステップＳ１の処理が終了すると、処理はステップＳ２に移行する。

【0033】

ステップＳ２において、制御部６４は、各々の温度センサ５８によって検出されるスイッチ温度と温度閾値とを比較する。温度閾値は、記憶部６６に予め記憶される。いずれかのスイッチ温度が温度閾値以上である場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、処理はステップＳ３に移行する。一方、全てのスイッチ温度が温度閾値未満である場合（ステップＳ２：ＮＯ）、このタイミングでの停止処理は終了する。この場合、制御部６４は、停止制御を継続する。結果として、モータ４０及びＶＴＯＬロータ２０は、停止状態を維持する。

【0034】

ステップＳ２からステップＳ３に移行すると、制御部６４は、停止制御を一時解除する。例えば、制御部６４は、インバータ装置３８の各々のスイッチング素子をオフ状態にして、モータ４０への電力供給を一時的に停止する。電力供給の停止時間は任意に設定可能である。なお、制御部６４は、電力供給を停止させる代わりにモータ４０のトルクを小さくしてもよい。ステップＳ３の処理が終了すると、処理はステップＳ４に移行する。

【0035】

ステップＳ４において、制御部６４は、停止制御を再開する。ステップＳ３で電力を停止した場合には、制御部６４は、ＶＴＯＬロータ２０を停止させるためにモータ４０への電力供給を再開する。ステップＳ３でトルクを小さくした場合、制御部６４は、トルクを大きくする。ステップＳ４の処理が終了すると、停止処理は一旦終了する。

【0036】

図５Ａで示されるように、モータ４０のトルクは、停止制御の一時解除によって一時的に低下し、停止制御の再開によって回復する。図５Ｂで示されるように、電気角（モータ４０の電流の位相）は、停止制御の一時解除と再開とによって変化する。図５Ｃで示されるように、三相電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各々の電流値は、停止制御の一時解除と再開とによって変化する。図５Ｄで示されるように、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）電流を流すスイッチング素子のうち、最も高温のスイッチング素子の温度は、停止制御の一時解除後に低下する。

【0037】

なお、図５Ａでは、停止制御の一時解除によって、モータ４０のトルクがゼロになっている。しかし、制御部６４は、モータ４０のトルクをゼロにしなくてもよい。例えば、制御部６４は、ＶＴＯＬロータ２０のプロペラに作用する外力に対してモータ４０のトルクが小さくなるように、モータ４０を制御すればよい。

【0038】

第１実施形態においては、インバータ装置３８の１つのスイッチング素子が温度閾値以上になると、ステップ３の処理が行われる。例えば、制御部６４は、モータ４０への電力供給を一時的に停止する。これにより、発熱したスイッチング素子がオフ状態にされる。すると、スイッチング素子の温度は低下する。又は、制御部６４は、モータ４０のトルクを小さくする。これにより、モータ４０に供給される三相電流の位相が変わる。すると、発熱したスイッチング素子の通電状態が変わり、スイッチング素子の温度は低下する。このため、第１実施形態によれば、スイッチング素子の破損を防止することができる。第１実施形態によれば、結果として、スイッチング素子の寿命を延ばすことができる。

【0039】

［４－２ 第２実施形態］
図６は、第２実施形態の停止処理のフローチャートである。第２実施形態は、第１実施形態の応用例である。図６で示されるステップＳ１１～Ｓ１３、ステップＳ１５の処理は、図４で示されるステップＳ１～Ｓ４の処理と同じである。以下では、ステップＳ１１～Ｓ１３、ステップＳ１５の説明を省略し、ステップＳ１４の説明をする。

【0040】

ステップＳ１３において、モータ４０への電力供給が停止される。このため、ＶＴＯＬロータ２０にはモータ４０によって付加されるトルクがなくなる。この状態で、ＶＴＯＬロータ２０は、外力によって回転し得る。

【0041】

ステップＳ１４において、制御部６４は、角度センサ６０によって検出されるＶＴＯＬロータ２０の回転角度が所定角度範囲内か否かを判定する。上述したように、所定角度範囲は、記憶部６６に予め記憶される。ＶＴＯＬロータ２０の回転角度が所定角度範囲内となった場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、処理はステップＳ１５に移行する。この場合、制御部６４は、停止制御を再開する。一方、ＶＴＯＬロータ２０の回転角度が所定角度範囲内でない場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、制御部６４はステップＳ１４の判定を継続する。

【0042】

なお、ステップＳ１４において、制御部６４は、ＶＴＯＬロータ２０の回転角度が、停止角度範囲±ｂ°の範囲内になった時点で、モータ４０のトルクを徐々に大きくしてもよい。

【0043】

第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、スイッチング素子の破損を防止することができる。第２実施形態によれば、結果として、スイッチング素子の寿命を延ばすことができる。また、第２実施形態によれば、ＶＴＯＬロータ２０のいずれかのブレード７０を停止角度範囲内で確実に停止させることができる。

【0044】

［４－３ 第３実施形態］
図７は、第３実施形態の停止処理のフローチャートである。第３実施形態は、第２実施形態の応用例である。上述した第２実施形態では、外力がＶＴＯＬロータ２０を回転させる。第３実施形態では、モータ４０がＶＴＯＬロータ２０を回転させる。図７で示されるステップＳ２１～Ｓ２４、ステップＳ２６の処理は、図６で示されるステップＳ１１～Ｓ１５の処理と同じである。以下では、ステップＳ２１～Ｓ２４、ステップＳ２６の説明を省略し、ステップＳ２５の説明をする。

【0045】

ステップＳ２４において、ＶＴＯＬロータ２０の回転角度が所定角度範囲内でない場合（ステップＳ２４：ＮＯ）、処理はステップＳ２５に移行する。ステップＳ２５において、制御部６４は、ＶＴＯＬロータ２０を回転させるためにモータ４０への電力供給を行う。制御部６４は、インバータ装置３８の各々のスイッチング素子のオンオフを切り換えて、モータ４０に電力を供給する。モータ４０は、電力供給に応じて回転する。モータ４０の回転に応じてＶＴＯＬロータ２０は回転する。制御部６４は、ステップＳ２５の処理を、ＶＴＯＬロータ２０の回転角度が所定角度範囲内になるまで継続して行う（ステップＳ２４：ＮＯ）。

【0046】

第３実施形態によれば、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、スイッチング素子の破損を防止することができる。第３実施形態によれば、結果として、スイッチング素子の寿命を延ばすことができる。また、第３実施形態によれば、ＶＴＯＬロータ２０のいずれかのブレード７０を停止角度範囲で確実に停止させることができる。また、第３実施形態によれば、ＶＴＯＬロータ２０のいずれかのブレード７０を停止角度範囲まで迅速に回転移動させることができる。結果として、抗力を最小にすることができる。

【0047】

なお、制御部６４は、ステップ２５において、ＶＴＯＬロータ２０の回転方向を制御してもよい。モータ４０は、正方向と逆方向との２方向に回転可能である。例えば、制御部６４は、ＶＴＯＬロータ２０の最新の回転角度を取得する。制御部６４は、正方向における最新の回転角度から所定角度範囲までの角度差と、逆方向における最新の回転角度から所定角度範囲までの角度差とを比較する。制御部６４は、角度差が小さい方向を選択し、モータ４０を回転させる。これにより、ＶＴＯＬロータ２０のいずれかのブレード７０を停止角度範囲までより迅速に回転移動させることができる。結果として、抗力を最小にすることができる。

【0048】

第３実施形態は、変形が可能である。上述した実施形態では、制御部６４は、ＶＴＯＬロータ２０の回転方向を回転角度で判定する。これに代わり、制御部６４は、ＶＴＯＬロータ２０の回転方向をモータ４０の消費電力で判定してもよい。例えば、制御部６４は、各々の電流センサ６２で検出される電流値に基づいて、ＶＴＯＬロータ２０を２方向に回転させる場合の各々の消費電力を算出する。制御部６４は、モータ４０の消費電力が小さくなる回転方向にＶＴＯＬロータ２０を回転させるように、モータ４０に電力を供給してもよい。

【0049】

［５ 実施形態から得られる発明］
上記実施形態から把握しうる発明について、以下に記載する。

【0050】

本発明の態様は、鉛直方向の推力を発生させるＶＴＯＬロータ（２０）と、前記ＶＴＯＬロータを回転させるモータ（４０）と、電源（３２、３４）と、複数のスイッチング素子によって前記電源から前記モータに多相交流の電力を供給するインバータ装置（３８）と、複数の前記スイッチング素子を制御して前記モータに供給する電力を制御するコントローラ（６４）と、を備える垂直離着陸航空機（１０）の電力供給システム（３０）であって、各々の前記スイッチング素子の温度を検出する温度検出部（５８）を更に備え、前記コントローラは、翼（１４、１６）による揚力が発生した後に、前記ＶＴＯＬロータの回転が停止し続けるように前記モータに供給する電力を制御する停止制御を行い、前記停止制御中に、前記温度検出部によって検出されるいずれか１つの前記スイッチング素子の温度が温度閾値以上になることに応じて、前記停止制御を一時解除し、前記停止制御の一時解除後に、前記停止制御を再開する。

【0051】

上記構成においては、停止制御が一時解除される。停止制御が解除されることによって、発熱したスイッチング素子の温度は低下する。従って、上記構成によれば、スイッチング素子の破損を防止することができる。上記構成によれば、結果として、発熱によるスイッチング素子の寿命を延ばすことができる。

【0052】

上記態様において、前記コントローラは、前記モータに供給する電力を一時停止させることによって前記停止制御を一時解除してもよい。

【0053】

上記構成によれば、発熱したスイッチング素子がオフにされることによって、発熱したスイッチング素子の温度は低下する。従って、上記構成によれば、スイッチング素子の破損を防止することができる。上記構成によれば、結果として、発熱によるスイッチング素子の寿命を延ばすことができる。

【0054】

上記態様において、前記コントローラは、前記モータのトルクを、前記スイッチング素子の温度が前記温度閾値以上になる前よりも小さくすることによって前記停止制御を一時解除してもよい。

【0055】

上記構成によれば、前記モータのトルクが小さくされることによって、外力とトルクとのつり合いが崩れる。これにより、モータが回転し、モータに供給される電流の位相が変わる。すると、発熱したスイッチング素子の温度は低下する。従って、上記構成によれば、スイッチング素子の破損を防止することができる。上記構成によれば、結果として、発熱によるスイッチング素子の寿命を延ばすことができる。

【0056】

上記態様において、前記ＶＴＯＬロータの回転角度を検出する角度検出部（６０）を更に備え、前記コントローラは、前記停止制御の一時解除後に、前記角度検出部によって検出される回転角度が所定角度範囲内になることに応じて、前記停止制御を再開してもよい。

【0057】

上記構成によれば、ＶＴＯＬロータのいずれかのブレードを停止角度範囲で確実に停止させることができる。

【0058】

上記態様において前記ＶＴＯＬロータの回転角度を検出する角度検出部を更に備え、前記コントローラは、前記停止制御の一時解除後に、前記ＶＴＯＬロータを回転させるように、前記モータに電力を供給し、前記角度検出部によって検出される回転角度が所定角度範囲内になることに応じて、前記停止制御を再開してもよい。

【0059】

上記構成によれば、ＶＴＯＬロータのいずれかのブレードを停止角度範囲で確実に停止させることができる。また、上記構成によれば、ＶＴＯＬロータのいずれかのブレードを停止角度範囲まで迅速に回転移動させることができる。

【0060】

上記態様において、前記コントローラは、前記ＶＴＯＬロータの２つの回転方向のうち、前記ＶＴＯＬロータの最新の回転角度から前記所定角度範囲までの角度が小さい回転方向に前記ＶＴＯＬロータを回転させるように、前記モータに電力を供給してもよい。

【0061】

上記構成によれば、ＶＴＯＬロータのいずれかのブレードを停止角度範囲までより迅速に回転移動させることができる。

【0062】

上記態様において、前記コントローラは、前記ＶＴＯＬロータの２つの回転方向のうち、前記モータの消費電力が小さくなる回転方向に前記ＶＴＯＬロータを回転させるように、前記モータに電力を供給してもよい。

【0063】

なお、本発明は、上述した開示に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得る。

【符号の説明】

【0064】

１０…ＶＴＯＬ機（垂直離着陸航空機） １４…前翼（翼）
１６…後翼（翼） ２０…ＶＴＯＬロータ
３０…電力供給システム ３２…蓄電装置（電源）
３４…発電装置（電源） ３８…インバータ装置
４０…モータ ５８…温度センサ（温度検出部）
６０…角度センサ（角度検出部） ６４…制御部（コントローラ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】