特許 7108708 航空機用の発電制御装置及びそれを備えた発電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-20

(45)【発行日】2022-07-28

(54)【発明の名称】航空機用の発電制御装置及びそれを備えた発電装置

(51)【国際特許分類】

   F02C 7/36 20060101AFI20220721BHJP

   B64D 41/00 20060101ALI20220721BHJP

   H02K 7/18 20060101ALI20220721BHJP

【ＦＩ】

F02C7/36

B64D41/00

H02K7/18 B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020557035

(86)(22)【出願日】2018-11-19

(86)【国際出願番号】 JP2018042643

(87)【国際公開番号】W WO2020105083

(87)【国際公開日】2020-05-28

【審査請求日】2021-05-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松田 吉平

(72)【発明者】

【氏名】今井 秀幸

(72)【発明者】

【氏名】田中 謙一郎

【審査官】北村 一

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００８／０２００２９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開昭６０－１９０１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３０９０７７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００７－１６２６８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ７／００－ ７／２０

Ｆ１６Ｈ １３／００－１５／５６

Ｆ０１Ｄ １５／１０

Ｆ０２Ｃ ７／００－ ７／３６

Ｂ６４Ｄ ４１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

航空機エンジンの回転動力を変速して発電機に伝達し、アクチュエータで押圧される摩擦クラッチにより変速段を切り換える有段変速機を備えた発電装置の制御装置であって、
前記有段変速機を制御する有段変速制御部を備え、
前記有段変速制御部は、
前記有段変速機の前記変速段を切り換えるシフト信号を出力するシフト指令部と、
前記有段変速機の前記変速段が切り換えられるときに、前記摩擦クラッチが半クラッチ状態になるように前記アクチュエータのクラッチ圧を制御するクラッチ制御部と、
前記発電機の発電負荷を受信する発電負荷受信部と、を有し、
前記クラッチ制御部は、前記摩擦クラッチが前記半クラッチ状態であるときに、前記発電負荷が大きくなるにつれて前記摩擦クラッチのクラッチ圧が大きくなるように前記アクチュエータを制御する、航空機用の発電制御装置。

【請求項2】

航空機エンジンの回転動力を変速して発電機に伝達し、アクチュエータで押圧される摩擦クラッチにより変速段を切り換える有段変速機を備えた発電装置の制御装置であって、
前記有段変速機を制御する有段変速制御部と、
前記有段変速機の出力側の回転数を受信する回転数受信部と、を備え、
前記有段変速制御部は、
前記有段変速機の前記変速段を切り換えるシフト信号を出力するシフト指令部と、
前記有段変速機の前記変速段が切り換えられるときに、前記摩擦クラッチが半クラッチ状態になるように前記アクチュエータのクラッチ圧を制御するクラッチ制御部と、を有し、
前記クラッチ制御部は、前記摩擦クラッチが前記半クラッチ状態であるときに、前記有段変速機の出力側の回転数が小さくなるにつれて前記摩擦クラッチのクラッチ圧が大きくなるように前記アクチュエータを制御する、航空機用の発電制御装置。

【請求項3】

前記有段変速機と前記発電機との間の動力伝達経路には無段変速機が介設されており、
前記発電制御装置は、前記発電機に入力される回転数が一定になるように前記無段変速機の入力回転数に基づいて前記無段変速機を制御する無段変速制御部を更に備える、請求項１又は２に記載の航空機用の発電制御装置。

【請求項4】

前記有段変速機では、前記摩擦クラッチが接続状態又は切断状態のいずれか一方の第１状態のときに第１変速段となり、前記摩擦クラッチが接続状態又は切断状態のいずれか他方の第２状態のときに第２変速段となり、
前記シフト信号は、変速比を減少させるシフトダウン信号と、変速比を増加させるシフトアップ信号と、を含み、
前記クラッチ制御部は、
前記有段変速機が変速比を減少させるよう前記変速段が切り換えられるときに、前記摩擦クラッチが半クラッチ状態になるように前記アクチュエータのクラッチ圧を制御した後に、前記摩擦クラッチが前記第２状態になるように前記アクチュエータのクラッチ圧を制御し、
前記有段変速機の変速比を増加させるよう前記変速段が切り換えられるときに、前記摩擦クラッチが半クラッチ状態になるように前記アクチュエータのクラッチ圧を制御した後に、前記摩擦クラッチが前記第１状態になるように前記アクチュエータのクラッチ圧を制御する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の航空機用の発電制御装置。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発電制御装置と、
航空機エンジンの回転動力を変速し、複数の変速段を有する有段変速機と、
前記有段変速機で変速された動力が伝達される発電機と、を備える、航空機用の発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、航空機エンジンの回転動力を変速して発電機に伝達し、アクチュエータで押圧される摩擦クラッチにより変速段を切り換える有段変速機を備えた発電装置の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

航空機の多くは、飛行用エンジンで駆動される発電装置を主電源として備える。当該発電装置の一例としては、駆動機構一体型発電装置（Integrated Drive Generator：IDG）が挙げられ、この発電装置では、発電機と、当該発電機の上流側に配置された無段変速機とを一体に備える（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００１－１５８４００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、エンジンから取り出す動力に大きな回転数変動が生じる場合を想定し、当該動力の回転数変動レンジが大きくなっても、適切な回転数に調整して発電機に動力伝達できる構成を考える必要がある。その対策として、発電装置の無段変速機の変速レンジを大きくしようとすると、無段変速機を大径化する必要があり、装置全体が大型化してしまうので好ましくない。発電装置の大型化を抑えたまま大きな回転数変動に対応する方策としては、発電装置の上流側に小型の有段変速機（例えば、２段式の有段変速機）を設け、その有段変速機の変速動作により発電装置に入力される動力の回転数変動レンジを狭めることが考えられる。

【0005】

しかし、有段変速機では、シフトアップ時に出力回転数が瞬間的に急低下し、シフトダウン時には出力回転数が瞬間的に急増加する。有段変速機の出力回転数が緩やかに変化する場合には、有段変速機の下流側にある無段変速機が変速動作を行うことで、発電機に入力される回転数が適切な範囲に調整されるが、無段変速機の応答能力を超えて有段変速機の出力回転数が瞬間的に急変する場合には、発電装置に入力される動力の回転数が瞬間的に大きく変動し、発電周波数が不安定になる。

【0006】

そこで本発明は、発電機の上流側に有段変速機を備えた発電装置において、発電機に入力される動力の瞬間的な回転数変動を防止して発電を安定させる制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る航空機用の発電制御装置は、航空機エンジンの回転動力を変速して発電機に伝達し、アクチュエータで押圧される摩擦クラッチにより変速段を切り換える有段変速機を備えた発電装置の制御装置であって、前記有段変速機を制御する有段変速制御部を備え、前記有段変速制御部は、前記有段変速機の前記変速段を切り換えるシフト信号を出力するシフト指令部と、前記有段変速制御部は、前記有段変速機の前記変速段が切り換えられるときに、前記摩擦クラッチが半クラッチ状態になるように前記アクチュエータのクラッチ圧を制御するクラッチ制御部と、を有する。

【0008】

前記構成によれば、有段変速機が摩擦クラッチを接続状態にした第１変速段と摩擦クラッチを切断状態にした第２変速段との間で変速位置を切り替える際には、摩擦クラッチが半クラッチ状態を経由して変速されるので、有段変速機の出力回転数を緩やかに変動させることができる。よって、発電機の上流側に有段変速機を備えた発電装置において、発電機に入力される動力の瞬間的な回転数変動を防止して発電を安定させることができる。

【0009】

前記発電機の発電負荷を受信する発電負荷受信部を更に備え、前記クラッチ制御部は、前記摩擦クラッチが前記半クラッチ状態であるときに、前記発電負荷が大きくなるにつれて前記摩擦クラッチのクラッチ圧が大きくなるように前記アクチュエータを制御する構成としてもよい。

【0010】

前記構成によれば、有段変速機の変速時に有段変速機の出力トルクが変化することで、発電負荷に応じて変速時の有段変速機の出力回転数が変化しても、発電負荷を参照しながらクラッチ圧を制御することで、変速時の有段変速機の出力回転数の変化を的確に制御することが可能となる。

【0011】

前記有段変速機の出力側の回転数を受信する回転数受信部を更に備え、前記摩擦クラッチが前記半クラッチ状態であるときに、前記有段変速機の出力側の回転数が小さくなるにつれて前記摩擦クラッチのクラッチ圧が大きくなるように前記アクチュエータを制御する構成としてもよい。

【0012】

前記構成によれば、有段変速機の変速時に有段変速機の出力回転数を参照しながらクラッチ圧を制御することで、変速時の有段変速機の出力回転数の変化を的確に制御することが可能となる。

【0013】

前記有段変速機と前記発電機との間の動力伝達経路には無段変速機が介設されており、前記発電制御装置は、前記発電機に入力される回転数が一定になるように前記無段変速機の入力回転数に基づいて前記無段変速機を制御する無段変速制御部を更に備える構成としてもよい。

【0014】

前記構成によれば、エンジンから取り出される動力の回転数変動レンジが大きくても、有段変速機と無段変速機との組み合わせにより当該回転数変動レンジを狭めて発電機に入力される回転数を一定に保つことが可能となる。

【0015】

前記有段変速機では、前記摩擦クラッチが接続状態又は切断状態のいずれか一方の第１状態のときに第１変速段となり、前記摩擦クラッチが接続状態又は切断状態のいずれか他方の第２状態のときに第２変速段となり、前記シフト信号は、変速比を増加させるシフトアップ信号と、変速比を減少させるシフトダウン信号とを含み、前記クラッチ制御部は、前記有段変速機が変速比を減少させるよう前記変速段が切り換えられるときに、前記摩擦クラッチが半クラッチ状態になるように前記アクチュエータのクラッチ圧を制御した後に、前記摩擦クラッチが前記第１状態になるように前記アクチュエータのクラッチ圧を制御し、前記有段変速機が変速比を増加させるよう前記変速段が切り換えられるときに、前記摩擦クラッチが半クラッチ状態になるように前記アクチュエータのクラッチ圧を制御した後に、前記摩擦クラッチが前記第２状態になるように前記アクチュエータのクラッチ圧を制御する構成としてもよい。

【0016】

前記構成によれば、有段変速機がシフトアップ又はシフトダウンする際に、摩擦クラッチが半クラッチ状態を経由して変速されるので、有段変速機の出力回転数を緩やかに変動させることができる。

【0017】

本発明の一態様に係る航空機用の発電装置は、前述した発電制御装置と、航空機エンジンの回転動力を変速し、複数の変速段を有する有段変速機と、前記有段変速機で変速された動力が伝達される発電機と、を備える。

【0018】

前記構成によれば、有段変速機の変速に起因して、発電機に入力される動力の回転数が瞬間的に変動することを防止して発電を安定させることができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、発電機の上流側に有段変速機を備えた発電装置において、発電機に入力される動力の瞬間的な回転数変動を防止して発電を安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施形態に係る航空機エンジン及び発電装置を示す模式図である。

【図2】図１に示す発電装置のブロック図である。

【図3】図２に示す発電制御装置の有段変速制御部のブロック図である。

【図4】図２に示す有段変速機の断面図である。

【図5】（Ａ）（Ｂ）は図４に示す有段変速機の動作原理を説明する模式図である。

【図6】比較例における有段変速機の入力回転数及び出力回転数と無段変速機の出力回転数との関係を示すグラフである。

【図7】図２に示す有段変速機の入力回転数及び出力回転数と無段変速機の出力回転数との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

【0022】

図１は、実施形態に係る航空機エンジン１及び発電装置１３を示す模式図である。図１に示すように、航空機エンジン１は、２軸ガスタービンエンジンであって、ファン２、圧縮機３、燃焼器４、タービン５、高圧軸６及び低圧軸７を備える。ファン２は、航空機エンジン１の前部に配置され、その周囲がファンケースで覆われている。タービン５は、前段側の高圧タービン８及び後段側の低圧タービン９を有する。高圧タービン８は、高圧軸６を介して圧縮機３と連結されている。高圧軸６は、内部に中空空間を有する筒状の軸体である。低圧タービン９は、低圧軸７を介してファン２と連結されている。低圧軸７は、高圧軸６の中空空間に挿通されている。

【0023】

低圧軸７には、径方向外方に延びた連結軸１１が動力伝達可能に接続されている。連結軸１１には、ギヤボックス１２が動力伝達可能に接続されている。ギヤボックス１２には、発電装置１３が動力伝達可能に接続されている。即ち、低圧軸７の回転動力が、連結軸１１及びギヤボックス１２を介して発電装置１３に伝達される。低圧軸７の回転数変動は、高圧軸６の回転数変動よりも大きいため、発電装置１３に入力される動力の回転数変動レンジは大きくなる。なお、発電装置１３に伝達するための動力は、低圧軸７の代わりに高圧軸６から取り出されてもよい。

【0024】

図２は、図１に示す発電装置１３のブロック図である。図２に示すように、発電装置１３は、有段変速機２１、無段変速機２２、発電機２３及び発電制御装置２８を備える。また、発電装置１３は、センサとして、第１～第３回転数センサ２４～２６及び負荷センサ２７を備える。航空機エンジン１の低圧軸７から取り出した回転動力は、有段変速機２１及び無段変速機２２によって夫々変速されてから発電機２３に入力され、発電機２３で発電された電力が航空機の電気機器（図示せず）に供給される。即ち、エンジン１から取り出す動力に大きな回転数変動が生じる場合を想定し、発電機２３に入力される動力の回転数が安定するように有段変速機２１及び無段変速機２２により回転数が調整される。

【0025】

有段変速機２１には、航空機エンジン１から取り出した回転動力が入力される。有段変速機２１は、複数のギヤ列から動力伝達させるギヤ列を選択して変速を行う変速機であり、動力伝達させるギヤ列を切り替える際には出力回転数に変動が生じる。本実施形態では、有段変速機２１は、一例として２段変速式であり、数に変動が生じる。本実施形態では、有段変速機２１は、一例として２段変速式であり、下位段（等速段）と、下位段よりも増速比が大きい（減速比が小さい）上位段（増速段）とを有する。有段変速機２１では、下位段から上位段にシフトアップするときや上位段から下位段にシフトダウンするときには、一のギヤ列が選択された状態からディスエンゲージ状態（ニュートラル状態）を経て他のギヤ列が選択された状態へと切り替わる。なお、本実施形態では、有段変速機２１の変速段が２段のみの構成を例示したが、２段よりも多くてもよい。

【0026】

無段変速機２２には、有段変速機２１が変速して出力する回転動力が入力される。無段変速機２２には、例えば、トロイダル式の無段変速機を用いることができる。トロイダル式の無段変速機は、入力ディスク及び出力ディスクに挟まれたパワーローラの位置をアクチュエータにより変化させることで、パワーローラを傾転させて変速比を変更するものである。トロイダル式の無段変速機は、公知であるためその詳細構造の説明は省略する。なお、無段変速機は、他の形式のものでもよく、例えば、油圧式変速機（Hydro Static Transmission）でもよい。

【0027】

発電機２３には、無段変速機２２が変速して出力する回転動力が入力される。発電機２３は、交流発電機である。発電機２３は、一定回転数の動力が入力されることで一定周波数の交流を発電する。第１回転数センサ２４は、有段変速機２１の入力回転数Ｎ１を検出する。第２回転数センサ２５は、有段変速機２１の出力回転数Ｎ２（即ち、無段変速機２２の入力回転数）を検出する。第３回転数センサ２６は、無段変速機２２の出力回転数Ｎ３を検出する。負荷センサ２７は、発電機２３の負荷を検出し、例えば発電機２３の電流及び電圧を検出するセンサを用い得る。なお、有段変速機２１と無段変速機２２との間に歯車を介在させ、有段変速機２１の出力回転数Ｎ２が、無段変速機２２の入力回転数と一致しない構成としてもよい。

【0028】

発電制御装置２８は、無段変速制御部３０及び有段変速制御部３１を備える。無段変速制御部３０は、第２及び第３回転数センサ２５，２６で検出された回転数Ｎ２，Ｎ３を参照し、発電機２３に入力される回転数Ｎ３が一定になるように無段変速機２２の変速動作を制御する。有段変速制御部３１は、第１回転数センサ２４（又は第２回転数センサ２５）で検出される回転数Ｎ１（又はＮ２）を参照し、無段変速機２２に入力される回転数の帯域が狭まるように有段変速機２１の変速動作を制御する。

【0029】

図３は、図２に示す発電制御装置２８の有段変速制御部３１のブロック図である。図３に示すように、有段変速制御部３１は、ハードウェア面においては、発電制御装置２８のプロセッサ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ及びＩ／Ｏインターフェース等を用いて実現される。発電制御装置２８は、機能面においては、第１回転数受信部３２、第２回転数受信部３３、発電負荷受信部３４、シフト指令部３５及びクラッチ制御部３６を備える。各受信部３２～３４は、Ｉ／Ｏインターフェースにより実現される。シフト指令部３５及びクラッチ制御部３６は、不揮発性メモリに保存されたプログラムに基づいてプロセッサが揮発性メモリを用いて演算処理することで実現される。

【0030】

第１回転数受信部３２は、第１回転数センサ２４から有段変速機２１の入力回転数Ｎ１を受信する。第２回転数受信部３３は、第２回転数センサ２５が有段変速機２１の出力回転数Ｎ２を受信する。発電負荷受信部３４は、負荷センサ２７から発電機２３の負荷を受信する。シフト指令部３５は、所定のシフト条件が成立したときに、有段変速機２１の変速段を切り換えるシフト信号を出力する。前記シフト条件は、シフトダウン条件及びシフトアップ条件を含む。

【0031】

具体的には、シフト指令部３５は、所定のシフトダウン条件が成立するとシフトダウン信号を出力し、所定のシフトアップ条件が成立するとシフトアップ信号を出力する。クラッチ制御部３６は、前記シフト条件が成立すると、有段変速機２１において後述のブレーキ５６の摩擦クラッチ６１（図４参照）が半クラッチ状態になるように摩擦クラッチ６１に圧着力を付与するピストン６２（アクチュエータ）のクラッチ圧を制御する。なお、クラッチ制御部３６は、摩擦クラッチ６１（図４参照）を半クラッチ状態にするクラッチ圧の制御の開始は、シフト信号の出力の前でも、シフト信号の出力と同時でも、シフト信号の出力の後でもよい。

【0032】

図４は、図２に示す有段変速機２１の断面図である。図４に示すように、有段変速機２１は、摩擦クラッチ６１を備えたブレーキ５６により低速段及び高速段を互いに切り替えるように構成されている。有段変速機２１は、半クラッチ状態を用いて伝達動力の大きさを連続的に変化させることが可能な摩擦クラッチ６１により変速段を切り替えるものであれば、その具体的構成は特に限定されない。本実施形態では、その一例として、遊星歯車機構４０、入力軸４１、出力軸４２及びケーシング４３を備えた有段変速機２１を例示する。

【0033】

遊星歯車機構４０は、サンギヤ５１、リングギヤ５２、プラネタリギヤ５３、キャリア５４、ワンウェイクラッチ５５、及び、ブレーキ５６を備える。遊星歯車機構４０のプラネタリギヤ５３を保持するキャリア５４には、入力軸４１が接続されている。遊星歯車機構４０のサンギヤ５１には、出力軸４２が接続されている。リングギヤ５２には、ケーシング４３に支持されたブレーキ５６が接続されている。入力軸４１及び出力軸４２は、互いに同じ軸線Ｘ１上に配置されている。

【0034】

入力軸４１は、ケーシング４３から入力側に突出している第１軸部４１ａと、ケーシング４３に収容された第２軸部４１ｂとを有する。第２軸部４１ｂは、キャリア５４に接続されている。第２軸部４１ｂは、筒状であり、出力軸４２に向けて開放された内部空間を有する。

【0035】

出力軸４２は、筒状の第２軸部４１ｂの内部空間に挿入される先端部４２ａを有する。出力軸４２の先端部４２ａは、軸受（図示せず）を介して入力軸４１の第２軸部４１ｂに回転自在に支持されている。出力軸４２のうち先端部４２ａよりも出力側（下流側）には、サンギヤ５１が接続されている。

【0036】

ワンウェイクラッチ５５は、入力軸４１と出力軸４２との間に挟まれている。具体的には、ワンウェイクラッチ５５は、環状であり、入力軸４１の第２軸部４１ｂの内周面と出力軸４２の先端部４２ａの外周面との間に挟まれている。ワンウェイクラッチ５５は、一方向回転のみを動力伝達して逆回転を動力伝達しないものであり、入力軸４１から出力軸４２に回転動力を伝達し、出力軸４２から入力軸４１には回転動力を伝達しない。

【0037】

リングギヤ５２は、プラネタリギヤ５３に噛み合う内歯を有する。ブレーキ５６は、ケーシング４３に支持された状態でリングギヤ５２の外周面に接続されている。ブレーキ５６は、リングギヤ５２をケーシング４３に対して固定する作動状態と、リングギヤ５２をケーシング４３に対して相対回転自在にする非作動状態との間で動作する。具体的には、ブレーキ５６は、摩擦クラッチ６１と、摩擦クラッチ６１に圧着力を付与するピストン６２（アクチュエータ）とを有する。

【0038】

摩擦クラッチ６１は、ケーシング４３の内周面とリングギヤ５２の外周面との間に介設されている。摩擦クラッチ６１は、例えば多板クラッチである。具体的には、摩擦クラッチ６１は、リングギヤ５２に対して共回転不能で且つ軸線Ｘ１方向に移動可能に接続された摩擦板６５と、ケーシング４３に対して共回転不能で且つ軸線Ｘ１方向に移動可能に接続された相手板６６とを有する。

【0039】

ピストン６２は、摩擦クラッチ６１に対向している。ピストン６２は、ケーシング４３に摺動自在に支持されている。ケーシング４３には、ピストン６２に油圧を付与するための油圧流路４３ａが形成されている。油圧流路４３ｂには、航空機エンジン１の動力で駆動される油圧ポンプ（図示せず）により圧油が供給される。

【0040】

油圧流路４３ａから供給される圧油がピストン６２を押すことで、ピストン６２が摩擦クラッチ６１を押圧し、摩擦クラッチ６１が接続状態（ブレーキ５６の作動状態）になる。油圧回路４３ａからピストン６２に付与される油圧が低下してピストン６２が後退すると、摩擦クラッチ６１が切断状態（ブレーキ５６の非作動状態）になる。なお、摩擦クラッチ６１を押圧するアクチュエータは、ピストン６２のような油圧式のものに限られず、他の態様（例えば、電磁式アクチュエータ等）でもよい。

【0041】

図５（Ａ）（Ｂ）は、図４に示す有段変速機２１の動作原理を説明する模式図である。図５（Ａ）に示すように、有段変速機２１では、ブレーキ５６が作動状態となることで、リングギヤ５２がケーシング４３に対して固定され、入力軸４１の回転動力がキャリア５４、プラネタリギヤ５３及びサンギヤ５１を介して出力軸４２に伝達されて増速される（Ｎ１＜Ｎ２）。他方、図５（Ｂ）に示すように、有段変速機２１では、ブレーキ５６が非作動状態となることで、リングギヤ５２がケーシング４３に対して相対回転自在となり、入力軸４１の回転動力がワンウェイクラッチ５５を介して出力軸４２に等速で伝達される（Ｎ１＝Ｎ２）。

【0042】

即ち、ブレーキ５６が作動状態となると、有段変速機２１が高速段（増速）となり、ブレーキ５６が非作動状態となると、有段変速機２１が低速段（等速）となる。なお、有段変速機２１の２段の変速段（高速段及び低速段）の組合せは、増速段及び等速段の組合せでなくてもよく、例えば、増速段及び減速段の組合せや等速段及び減速段の組合せであってもよい。

【0043】

図６は、比較例における有段変速機の入力回転数及び出力回転数と無段変速機の出力回転数との関係を示すグラフである。図７は、図２に示す有段変速機２１の入力回転数及び出力回転数と無段変速機の出力回転数との関係を示すグラフである。なお、図６及び７では、下位段（低速段）が等速であり且つ上位段（高速段）が増速である二段変速の例を示すが、上位段が下位段よりも変速比が大きい（減速比が小さい）構成であればこれに限られない。

【0044】

図６に示す比較例では、有段変速機２１の入力回転数が第１閾値Ａ１を上回るシフトダウン条件が成立すると、シフトダウン信号が出力されて有段変速機２１が高速段から低速段に変速されるため、有段変速機２１の出力回転数が減少側に急変動し、無段変速機２２の出力回転数も主に減少側に急変動する。また、有段変速機２１の入力回転数が第２閾値Ａ２を下回るシフトアップ条件が成立すると、シフトアップ信号が出力されて有段変速機２１が高速段から低速段に変速されるため、有段変速機２１の出力回転数が増加側に急変動し、無段変速機２２の出力回転数も主に増加側に急変動する。

【0045】

これに対し、図７に示す本実施形態の例では、有段変速機２１の入力回転数が第１閾値Ａ１を上回るシフトダウン条件が成立すると、シフト指令部３５がシフトダウン信号をクラッチ制御部３６（図３参照）に出力する。クラッチ制御部３６は、シフトダウン信号が出力されると、摩擦クラッチ６１（図４参照）が半クラッチ状態になるようにピストン６２のクラッチ圧を制御した後に、摩擦クラッチ６１が切断状態になるようにピストン６２のクラッチ圧を制御する。

【0046】

有段変速機２１の入力回転数が第２閾値Ａ２を下回るシフトアップ条件が成立すると、シフト指令部３５がシフトアップ信号をクラッチ制御部３６（図３参照）に出力する。クラッチ制御部３６は、シフトアップ信号が出力されると、摩擦クラッチ６１（図４参照）が半クラッチ状態になるようにピストン６２のクラッチ圧を制御した後に、摩擦クラッチ６１が接続状態になるようにピストン６２のクラッチ圧を制御する。そのため、無段変速機２２の出力回転数の増加側への変動量が抑制される。なお、半クラッチ状態に保つ時間は、予め設定されているとよい。

【0047】

クラッチ制御部３６は、シフト信号が出力されると、発電負荷受信部３４で受信した発電負荷や第２回転数受信部３３で受信した有段変速機２１の出力回転数Ｎ２に応じて、半クラッチ状態におけるピストン６２のクラッチ圧を制御する。具体的には、クラッチ制御部３６は、シフト信号が出力されると、発電負荷が大きくなるにつれて半クラッチ状態におけるクラッチ圧が大きくなるように摩擦クラッチ６１を制御する。クラッチ制御部３６は、シフト信号が出力されると、有段変速機２１の出力回転数Ｎ２が小さくなるにつれて半クラッチ状態におけるクラッチ圧が大きくなるように摩擦クラッチ６１を制御する。

【0048】

有段変速機２１の摩擦クラッチ６１の切断時におけるサンギヤ５１のトルクＴ_sは、以下の数式（１）で求められる。ここで、Ｐは発電機２３の負荷、Ｎ２は有段変速機２１の出力回転数、Ｌは発電機２３から有段変速機２１までの動力伝達の機械的ロスである。

【0049】

Ｔ_s＝Ｐ／Ｎ２＋Ｌ ・・・・・・（１）
そして、リングギヤ５２を固定するための必要トルクＴ_rは、以下の数式（２）で求められる。ここで、Ｄ１はサンギヤ５１の外径、Ｄ２はリングギヤ５２の外径である。

【0050】

Ｔ_r＝Ｔ_s・Ｄ２／Ｄ１ ・・・・・（２）
そこで、クラッチ制御部３６は、摩擦クラッチ６１によるリングギヤ５２の把持トルクＴ_cを必要トルクＴ_rに基づいて決定する。具体的には、クラッチ制御部３６は、有段変速機２１のシフトダウン時には把持トルクＴ_cが以下の数式（３）を満たすようにピストン６２の押圧力（クラッチ圧）を制御し、有段変速機２１のシフトアップ時には把持トルクＴ_cが以下の数式（４）を満たすようにピストン６２の押圧力（クラッチ圧）を制御する。

【0051】

Ｔ_c＝Ｔ_r－ΔＴ ・・・・・（３）
Ｔ_c＝Ｔ_r＋ΔＴ ・・・・・（４）

【0052】

ΔＴは、ゼロ又は正の値であり、一定値でも可変値でもよい。一例として、最大トルクをＴ_maxとすると、ΔＴは以下の数式（５）のように決めることができ、好ましくは以下の数式（６）のように決めるとよい。
０．００１Ｔ_max＜ΔＴ＜０．５Ｔ_max ・・・・・（５）
０．０５Ｔ_max＜ΔＴ＜０．２Ｔ_max ・・・・・（６）
但し、シフトダウン時にＴ_r＞ΔＴとなる場合は、Ｔ_c＝０とする。

【0053】

即ち、有段変速機２１のシフト時の半クラッチ状態では、摩擦クラッチ６１によりリングギヤ５２が完全固定されない程度にピストン６２が制御される。よって、図７に示すように、シフト時の半クラッチ状態において、発電機２３の負荷が一定の場合には、クラッチ圧が有段変速機２１の出力回転数に反比例して変化することになる。その結果、有段変速機２１の出力回転数の急変動が抑制され、無段変速機２２の出力回転数の変動量が抑制される。

【0054】

以上のように、有段変速機２１が摩擦クラッチ６１を接続状態にした高速段と摩擦クラッチ６１を切断状態にした低速段との間で変速位置を切り替える際には、摩擦クラッチ６１が半クラッチ状態を経由して変速されるので、有段変速機２１の出力回転数を緩やかに変動させることができる。特に、有段変速機２１の下流側には無段変速機２２があるため、航空機エンジン１から取り出される動力の回転数変動レンジが大きくても、有段変速機２１と無段変速機２２との組み合わせにより回転数変動レンジを狭めて発電機２３に入力される回転数を略一定に保つことが可能となる。よって、有段変速機２１を備えた発電装置１３において、発電機２３に入力される動力の瞬間的な回転数変動を防止して発電を安定させることができる。

【符号の説明】

【0055】

１ 航空機エンジン
１３ 発電装置
２１ 有段変速機
２２ 無段変速機
２３ 発電機
２８ 発電制御装置
３０ 無段変速制御部
３１ 有段変速制御部
３２ 第１回転数受信部
３３ 第２回転数受信部
３４ 発電負荷受信部
３５ シフト指令部
３６ クラッチ制御部
６１ 摩擦クラッチ
６２ ピストン（アクチュエータ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】