特表 2024-507254 航空機エンジン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-16

(54)【発明の名称】航空機エンジン

(51)【国際特許分類】

   B64D 27/34 20240101AFI20240208BHJP

【ＦＩ】

B64D27/34

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023550554

(86)(22)【出願日】2022-02-15

(85)【翻訳文提出日】2023-09-20

(86)【国際出願番号】 EP2022053593

(87)【国際公開番号】W WO2022175230

(87)【国際公開日】2022-08-25

(31)【優先権主張番号】21158167.3

(32)【優先日】2021-02-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523315441

【氏名又は名称】リリウム ゲーエムベーハー

【氏名又は名称原語表記】ＬＩＬＩＵＭ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100213333

【弁理士】

【氏名又は名称】鹿山 昌代

(72)【発明者】

【氏名】セバスチャン ヴェルメイレン

(57)【要約】

ロータと、ロータの回転を作動させる電気モータと、電気モータを制御するＥＣＵと、を備える航空機用のエンジンが提示される。ロータの回転は、エンジンの推力を引き起こす空気の主流を提供する。ＥＣＵは、主流によって画定される体積内に位置する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

航空機用のエンジン（１００）であって、ロータ（１０１）と、前記ロータ（１０１）の回転を作動させる電気モータ（１０３）と、前記電気モータ（１０３）を制御するＥＣＵ（１０４）と、を備え、前記ロータ（１０１）の回転は、前記エンジン（１００）の推力を引き起こす空気の主流を提供するエンジン（１００）において、
前記ＥＣＵ（１０４）は、前記主流によって画定される体積内に位置することを特徴とする、エンジン（１００）。

【請求項2】

請求項１に記載のエンジン（１００）であって、前記ロータ（１０１）を収容するダクト（１０７）を更に備え、その結果、空気の前記主流が前記ダクト（１０７）内を流れる、エンジン（１００）。

【請求項3】

請求項１または２に記載のエンジン（１００）であって、前記ＥＣＵ（１０４）は、前記エンジン（１００）の中心線または回転軸の周りに配置される、エンジン（１００）。

【請求項4】

請求項１～３の何れか一項に記載のエンジン（１００）であって、前記ＥＣＵ（１０４）は軸対称の形状を有し、例えば前記ＥＣＵ（１０４）が円形または正多角形である断面を有する、エンジン（１００）。

【請求項5】

請求項４に記載のエンジン（１００）であって、前記ＥＣＵ（１０４）の対称軸は、前記エンジン（１００）の中心線または回転軸と一致する、エンジン（１００）。

【請求項6】

請求項１～５の何れか一項に記載のエンジン（１００）であって、前記ＥＣＵは複数のＰＣＢを備え、前記ＰＣＢは前記ＥＣＵの全体の体積を画定するように積み重ねられる、エンジン（１００）。

【請求項7】

請求項１～６の何れか一項に記載のエンジン（１００）であって、前記エンジン（１００）はハブを更に備え、前記ＥＣＵ（１０４）は前記ハブに位置する、エンジン（１００）。

【請求項8】

請求項７に記載のエンジン（１００）であって、前記ＥＣＵは複数のＰＣＢを備え、前記ＰＣＢの１つまたは複数は前記ハブの内面の上に配置される、エンジン（１００）。

【請求項9】

請求項７または８に記載のエンジン（１００）であって、前記ＥＣＵ（１０４）および前記ハブの少なくとも一部分は、エンジンのプラグアンドプレイコンポーネントとして構成される、エンジン（１００）。

【請求項10】

請求項９に記載のエンジン（１００）であって、前記ハブの前記部分は、雌コネクタおよび／または雄コネクタを備え、前記ＥＣＵ（１０４）は前記ハブの前記部分の前記コネクタと嵌合する雄コネクタおよび／または雌コネクタを備え、前記コネクタは、好適には中心線の周りに軸方向に配置される、エンジン（１００）。

【請求項11】

請求項１０に記載のエンジン（１００）であって、前記ハブの前記部分は雌コネクタのみを備え、前記ＥＣＵ（１０４）は前記ハブの前記部分の前記コネクタと嵌合する雄コネクタのみを備える、エンジン（１００）。

【請求項12】

請求項１０に記載のエンジン（１００）であって、前記ハブの前記部分は雄コネクタのみを備え、前記ＥＣＵ（１０４）は前記ハブの前記部分の前記コネクタと嵌合する雌コネクタのみを備える、エンジン（１００）。

【請求項13】

請求項７～１２の何れか一項に記載のエンジン（１００）であって、前記ハブは１つまたは複数のフィン（１１２）を備え、前記１つまたは複数のフィン（１１２）は、例えば強制対流によって、および／または前記主流の少なくとも一部を前記ＥＣＵ（１０４）に向けることによって、前記ＥＣＵ（１０４）を冷却するように構成される、エンジン（１００）。

【請求項14】

請求項１３に記載のエンジン（１００）であって、前記フィン（１１２）は前記ハブの全周に周方向に配置される、エンジン（１００）。

【請求項15】

請求項１～１４の何れか一項に記載のエンジン（１００）であって、前記エンジン（１００）は１つまたは複数の中空の出口ガイドベーンを備え、前記中空の出口ガイドベーンは、前記ＥＣＵ（１０４）のケーブル配線（１１０）の少なくとも一部または全部を収容する、エンジン（１００）。

【請求項16】

請求項１～１５の何れか一項に記載のエンジン（１００）であって、前記エンジン（１００）は１つまたは複数の中空のパイロン（１１１）を備え、前記中空のパイロン（１１１）は前記ＥＣＵのケーブル配線（１１０）の少なくとも一部または全部を収容する、エンジン（１１０）。

【請求項17】

請求項１～１６の何れか一項に記載のエンジン（１００）であって、前記エンジンは空気流圧縮部を備え、前記ＥＣＵ（１０４）は、前記空気流圧縮部に対応して、または前記空気流圧縮部の下流に位置する、エンジン（１００）。

【請求項18】

請求項１～１７の何れか一項に記載のエンジン（１００）であって、前記エンジン（１００）は更にバックコーン（１０５）を備え、前記ＥＣＵ（１０４）は前記バックコーン（１０５）に位置する、エンジン（１００）。

【請求項19】

請求項１～１６の何れか一項に記載のエンジン（１００）であって、前記エンジン（１００）はスピナ（１０６）を更に備え、前記ＥＣＵ（１０４）は前記スピナ（１０６）に位置する、エンジン（１００）。

【請求項20】

請求項１～１９の何れか一項に記載の１つまたは複数のエンジンを備える、航空機。

【請求項21】

請求項２０に記載の航空機であって、前記航空機は垂直離着陸（ｖｔｏｌ）航空機である、航空機。

【請求項22】

請求項２１に記載の航空機であって、請求項１～１９の何れか一項に記載の複数の、例えば３６個のエンジンを備える、航空機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はエンジンの分野に関する。特に、本発明は航空機エンジンの分野に関する。更により詳細には、本発明は電動航空機エンジンの分野に関する。

【背景技術】

【0002】

電動航空機エンジンは、現在、航空機の推進のために使用されている。例えば、ＵＳ２０２０／０１９８７９２Ａ１、ＵＳ２０１９／０２０３７３５Ａ１、およびＷＯ２０１９／２４３７６７Ａ１は、電動プロパルサを備える航空機を記載する。さらに、そのような電動エンジンは、垂直離着陸（ｖｔｏｌ：vertical take-off and landing）航空機にも使用される。電動エンジンは、航空機を推進するとともに、航空機の垂直離着陸を動作させるように構成される。そのようなｖｔｏｌ航空機の例は、ＵＳ２０１６／００２３７５４Ａ１、ＵＳ１０，５９７，１３３Ｂ２、およびＵＳ１０，２９３，９１４Ｂ２に開示される。

【0003】

このような電動エンジンには、エンジンによって生成される推力を最終的に制御し、最適なエンジン性能を保証するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ：Engine Control Unit）が設けられている。ＥＣＵは、電気モータと、除氷システムなどのエンジンの他のシステムおよび装置と、を制御するエンジンの多様なパラメータを制御することができる。ＥＣＵによって制御されるパラメータの例は、エンジン回転速度、ブレードピッチ角、ＤＣ電流のＡＣ電流への変換などである。ＥＣＵは、多様な入力パラメータに基づいてこれらのパラメータを制御することができる。例えば、ＥＣＵは、航空機の速度および方位に関する入力コマンドとしてだけでなく、位置センサ、温度センサなどからも入力信号を受信することができる。

【0004】

ＥＣＵは、所定の位置に安全に保持され、周囲の状況（雨、氷、塵など）から保護され、場合によっては冷却される必要がある。さらに、ＥＣＵは、電磁干渉（ＥＭＩ：Electromagnetic Interferences）を最小限にするために、ＥＣＵが制御する電気モータの可及的近くに配置されるべきである。理想的には、これらの要件が、質量、体積、および空気力学的な効率の点で最小限のペナルティで満たされるべきである。

【0005】

最新技術によれば、ＥＣＵはケーシングに収容される。ケーシングは、エンジンの側部の上に、例えばファンケースの外面の上に、または近くの翼もしくは胴体の上に取り付けられる。

【0006】

この解決策は、いくつかの欠点を有する。第一に、この解決策は、ＥＣＵから電動モータへの長いケーブル配線を必要とし、したがってＥＭＩを増大させる。これによって、これらの影響を軽減すべく、ケーブルシールド、ＥＭＩフィルタなどのより大きな質量が必要となる。さらに、複数の構成要素および複数のプリント回路基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Boards）を備える大型ＥＣＵの場合には、エンジンの側で利用可能な体積によって、フォームファクタが複雑になり、したがって、ケーシングがより重くなり、組み立て手順が複雑になる可能性がある。さらに、エンジンの側で利用可能な冷却能力が、制限される場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】ＵＳ２０２０／０１９８７９２Ａ１

【特許文献2】ＵＳ２０１９／０２０３７３５Ａ１

【特許文献3】ＷＯ２０１９／２４３７６７Ａ１

【特許文献4】ＵＳ２０１６／００２３７５４Ａ１

【特許文献5】ＵＳ１０，５９７，１３３Ｂ２

【特許文献6】ＵＳ１０，２９３，９１４Ｂ２

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

したがって、本発明の課題は、従来技術の問題の１つまたは複数を克服または少なくとも軽減する電動航空機エンジンを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、電動航空機エンジンのＥＣＵを、エンジンの推力を引き起こす空気の主流によって画定される体積内に配置するという着想に基づく。エンジンの推力を引き起こす空気の主流は、エンジン吸気側を通ってエンジンに衝突して進入し、エンジン空気流圧縮部を通って流れ、エンジン排気側からエンジンを出る流れを含み、したがって推力を提供する。空気の主流は、空気が流れない体積を囲む。そこには、軸受、支持体、シャフトなどのエンジンの空気流圧縮部の多様な機械的要素が収容される。本発明の一実施形態によれば、ＥＣＵは、空気の主流が流れないこの体積内に位置する。

【0010】

本発明の一実施形態によれば、航空機用のエンジンが提供される。エンジンは、ロータと、ロータの回転を作動させる電気モータと、電気モータを制御するＥＣＵと、を備える。ロータの回転は、エンジンの推力を引き起こす空気の主流を提供する。ＥＣＵは、空気の主流によって画定される体積内に位置する。エンジンの空気の主流によって画定される体積内にＥＣＵを配置することによって、ＥＣＵと電気モータとの間の距離を減少させることができ、したがってＥＭＩを最小限にすることができる。したがって、非常にコンパクトなエンジン設計を達成することができる。さらに、ＥＭＩ保護の必要性が低減され、したがって、必要とされる重量および材料が低減される。ＡＣケーブル、モータコイル、ＥＣＵの間の共振も、最小限にされる。エンジンは、エンジンの圧縮部においてロータと共に動作するステータを更に備えることができる。特定の実施形態によれば、ＥＣＵは、エンジンの中心線または回転軸の周りに一体化することができる。したがって、ＥＣＵは、エンジンの回転軸を囲むことができる。例えば、ＥＣＵは軸対称の形状を有することができる。ＥＣＵの対称軸は、エンジンの回転軸と一致することができる。エンジンは、空気の主流を囲むファンケースを更に備えることができる。したがって、この実施形態によるＥＣＵは、ファンケースの外面の上に配置されず、むしろ、ファンケースによって画定される体積内に、したがって、ＥＣＵが制御する電気モータの近くに配置される。本発明によるエンジンには、スピナおよび／またはバックコーンを備えるハブを設けることができる。スピナは、エンジン吸気側の一部である。バックコーンは、エンジン排気側の一部である。ハブは、スピナとバックコーンとの間に配置された中間体積を更に備えることができる。この中間体積は、エンジンの圧縮部を画定することができる。ＥＣＵは、ハブの体積内に配置することができる。

【0011】

本発明の更なる実施形態によれば、ロータを収容するダクトを更に備え、その結果、空気の主流がダクト内を流れるエンジンが提供される。したがって、この実施形態によれば、エンジンはダクテッドファンエンジンである。空気の主流はダクト内を流れる。そしてＥＣＵは、主流によって画定される体積内に配置される。例えば、ＥＣＵは、空気の主流に直接当たるように、空気の主流内に直接に位置することができる。代替的に、ダクトは、空気が流れない体積、例えばハブ体積を収容することができる。ＥＣＵがこの体積内に位置する場合もある。ダクトは、空気入口部と、中間部と、排気部と、を備えることができる。中間部は、エンジンの圧縮部を収容することができる。エンジンの長手方向に対して、ＥＣＵを、例えばダクトの中間部および／または排気部に収容されるように、配置することができる。例えば、ＥＣＵの少なくとも一部が中間部に収容され、他の部分が排気部に収容されるように、ＥＣＵを配置することができる。

【0012】

本発明の更なる実施形態によれば、ＥＣＵが円形または正多角形、例えば五角形、六角形、または八角形である断面を有するエンジンが提供される。このようなＥＣＵをエンジンの中心線または回転軸の周りに一体化することが、特に有利である。例えば、ＥＣＵは、円筒形、円錐台形、又は円錐形であってもよい。好適には、ＥＣＵは複数のＰＣＢを備えることができる。各ＰＣＢは、円形の、または中心対称の形状を有し、円筒形または実質的に円筒形の形状のＥＣＵを形成するようにＰＣＢが積み重ねられる。ＥＣＵは、軸対称の形状を有することができる。ＥＣＵの対称軸は、エンジンの回転軸と一致することができる。ＰＣＢのスタックは、特に容易かつ迅速に組み立てることができる。

【0013】

本発明の更なる実施形態によれば、ハブを更に備え、ＥＣＵはエンジンのハブ内に位置するエンジンが提供される。好適には、ハブの少なくとも一部分は、ＥＣＵと共に、エンジンのプラグアンドプレイコンポーネントとして構成される。プラグアンドプレイコンポーネントまたは列線交換可能ユニット（ＬＲＵ：line replaceable unit）コンポーネントは、エンジンから、例えばそのコアセクションから、容易に接続または離脱することができる。したがって、組立／分解時間が短縮されるので、設置およびメンテナンスが最適化される。一例によれば、プラグアンドプレイは、エンジンを組み立てるときに手で接続されるケーブル、コネクタ、およびねじなどの機械的締結手段を備える嵌合型プラグアンドプレイ部分を提供することによって達成される。代替的かつ有利な実施形態によれば、嵌合型プラグアンドプレイ部分に接続されるケーブルは存在しない。例えば、電気モータに向かって配置された嵌合部分は、コネクタの雌部品のみを収容するインターフェースＰＣＢを備えることができる。他の嵌合部分、例えば、バックコーン側の部分は、対応するコネクタの雄部品のみを備えることができる。したがって、バックコーンを容易に差し込んで、すべてのコネクタを結合することができる。ねじのような機械的な締結手段を、最終的に固定してもよい。この実施形態は、容易に組み立てることができるので、特に有利である。好適には、組み立てプロセスを更に簡素化するために、すべてのコネクタは、システムの中心線の周りに軸方向に配置される。

【0014】

例えば、ＥＣＵと共にプラグアンドプレイコンポーネントとして構成されるハブの部分は、雌コネクタおよび／または雄コネクタを備える。ＥＣＵは、ハブの部分のコネクタと嵌合する雄コネクタおよび／または雌コネクタを備える。「ハブの部分」という用語は、ハブの体積を画定するハブの表面の部分を指すだけでなく、ハブによって囲まれた体積内に位置する可能性のある内壁および／または表面をも指す。したがって、ハブのコネクタは、必ずしもハブの体積を画定するハブの表面の上に位置する必要はない。しかしながら、これらは、好適にはハブによって囲まれた体積内に収容された内壁および／または表面の上に位置してよく、好適にはＥＣＵの領域に面する。

【0015】

代替的な実施形態によれば、ハブの部分は雌コネクタのみを備え、ＥＣＵはハブの雌コネクタと嵌合する雄コネクタのみを備える。代替的に、ハブの部分は雄コネクタのみを備え、ＥＣＵはハブの雄コネクタと嵌合する雌コネクタのみを備える。

【0016】

本発明の更なる実施形態によれば、ＥＣＵは複数のＰＣＢを備え、これらＰＣＢの１つまたは複数はハブの内面の上に配置されるエンジンが提供される。例えば、ＥＣＵの複数のＰＣＢは、ハブの内周全体に沿って周方向に配置することができる。例えば、ＰＣＢは、ハブの内周に沿って、すなわちハブの内面の円周に沿って分布させることができる。ハブの内面は、多角形の、例えば六角形または八角形に断面を有することができる。多角形の側面に対応する面の１つまたは複数は、ＥＣＵのＰＣＢの１つまたは複数を担持することができる。例えば、多角形の側面に対応する表面の各々は、少なくとも１つのＰＣＢまたは１つのＰＣＢのみを担持することができる。

【0017】

本発明の更なる実施形態によれば、例えば強制対流によって、および／または主流の少なくとも一部をＥＣＵに向けることによってＥＣＵを冷却するように構成された１つまたは複数のフィンをハブが備えるエンジンが提供される。フィンは、ＥＣＵが位置する内部体積から、空気の主流が流れる領域に向かう熱伝導を改善する強制対流によって、ＥＣＵを冷却することができる。代替的または追加的に、フィンは、空気の主流の少なくとも一部をＥＣＵに向けるように成形することができる。これらの実施形態によれば、ＥＣＵは、冷却流への直接のアクセスを有する。その結果、ＥＣＵの冷却が最適化される。特に、この実施形態によれば、エンジンの主流は、有利には、ＥＣＵを冷却するためにも使用される。好適には、より高い冷却を必要とするＥＣＵの電子部品は、フィンに直接に面するように配置される。例えば、これらは、ＥＣＵの外周に沿って配置することができる。更なる実施形態によれば、より高い冷却を必要とするＥＣＵの電子部品は、例えば熱伝導性材料またはヒートパイプを介して、ヒートシンクとして作用する主空気流に接続することができる。１つまたは複数のＰＣＢがハブの内面の上に配置される場合、それらをフィンに直接に配置することもできる。

【0018】

本発明の更なる実施形態によれば、フィンはハブの全周に周方向に配置され、例えばフィンはハブの全周に均一に分布されるエンジンが提供される。したがって、ＥＣＵの冷却が更に最適化される。

【0019】

本発明の更なる実施形態によれば、ロータの下流に空気流圧縮部を備え、ＥＣＵは、圧縮部に対応して、および／または圧縮部の下流に位置するエンジンが提供される。圧縮部の下流にＥＣＵが位置させることは、冷却を目的として有利である。特に、空気の主流が、例えば流れの少なくとも一部をＥＣＵに向けるフィンによって、ＥＣＵを冷却するために使用される場合、圧縮部の下流で得られる高い流速によって、冷却が向上して促進される。例えば、ＥＣＵの一部は圧縮部に対応して位置してもよく、ＥＣＵの別の部分は圧縮部の下流に位置してもよい。例えば、圧縮部の下流に位置するＥＣＵの部分は、より高い冷却を必要とするＥＣＵの構成要素を含むことができる。

【0020】

本発明の更なる実施形態によれば、バックコーンを更に備え、ＥＣＵはバックコーンに位置するエンジンが提供される。エンジンのバックコーンは、エンジンの排気領域においてエンジンの空気力学的な中央部分を形成することができる。バックコーンは、固定されてもよいし、回転してもよい。回転するバックコーンの場合、ＥＣＵは、同様に回転するようにバックコーンと一体化することができる。この場合、スリップリング接続は、ＥＣＵをエンジンの他の構成要素と接続するケーブル配線のために使用することができる。好適には、バックコーンは出口ガイドベーンを備えることができ、ＥＣＵは、出口ガイドベーンに対応して、またはそこから下流に、配置することができる。例えば、特定の実施形態によれば、出口ガイドベーンは、ＥＣＵを冷却するためのフィンとして作用するように構成することができる。好適な実施形態によれば、バックコーンおよびＥＣＵは、エンジンのプラグアンドプレイコンポーネントとして構成される。また更なる実施形態によれば、バックコーンは、主流の少なくとも一部をＥＣＵに向けることによってＥＣＵを冷却するように構成された１つまたは複数のフィンを備える。この実施形態によれば、ＥＣＵは、冷却流への直接のアクセスを有する。その結果、ＥＣＵの冷却が最適化される。好適には、フィンはバックコーンの全周に周方向に配置され、例えばフィンはバックコーンの全周に均一に分布される。したがって、ＥＣＵの冷却が更に最適化される。好適には、より高い冷却を必要とするＥＣＵの電子部品は、バックコーンのフィンに直接に面するように配置される。例えば、これらは、ＥＣＵの外周に沿って配置することができる。

【0021】

本発明の更なる実施形態によれば、スピナを更に備え、ＥＣＵはスピナに配置されるエンジンが提供される。スピナは、エンジン吸気側の一部である。したがって、この実施形態によれば、ＥＣＵは、エンジンの流れ入口領域において、エンジンの正面端部に向かって配置される。スピナは、固定されてもよい、すなわち固定されたノーズコーンであってもよく、または回転してもよい。回転するスピナの場合、ＥＣＵは、同様に回転するようにスピナと一体化することができる。この場合、スリップリング接続は、ＥＣＵをエンジンの他の構成要素と接続するケーブル配線のために使用することができる。好適な実施形態によれば、スピナおよびＥＣＵは、エンジンのプラグアンドプレイコンポーネントとして構成される。スピナは、主流の少なくとも一部をＥＣＵに向けることによってＥＣＵを冷却するように構成された１つまたは複数のフィンを備えることができる。この実施形態によれば、ＥＣＵは、冷却流への直接のアクセスを有する。その結果、ＥＣＵの冷却が最適化される。好適には、フィンはスピナの全周に周方向に配置され、例えばフィンはスピナの全周に均一に分布される。したがって、ＥＣＵの冷却がさらに最適化される。好適には、より高い冷却を必要とするＥＣＵの電子部品がスピナのフィンに直接に面するように配置される。例えば、これらは、ＥＣＵの外周に沿って配置することができる。

【0022】

本発明によるエンジンは、ＥＣＵを接続するためのケーブル配線を備える。一般に、このケーブル配線は、ＥＣＵのすべての入力信号および出力信号を管理するために必要なすべてのワイヤおよびケーブルを含むことができる。例えば、このケーブル配線は、例えばＤＣまたはＡＣ電源ケーブルなどの電源ケーブル、ＣＡＮまたは通信ワイヤ、氷結防止ワイヤ、センサワイヤなどを含むことができる。

【0023】

本発明の更なる実施形態によれば、１つまたは複数の中空の出口ガイドベーンを備え、中空の出口ガイドベーンはＥＣＵのケーブル配線の少なくとも一部または全部を収容するエンジンが提供される。出口ガイドベーンは、ＥＣＵのケーブル配線を収容するための１つまたは複数のハウジングまたはチャネルを備えることができる。例えば、ＥＣＵのケーブル配線全体は、単一の中空の出口ガイドベーンに収容することができる。代替的に、ＥＣＵのケーブル配線は、エンジンの２つ以上の専用の中空の出口ガイドベーンに収容されるように分割することができる。

【0024】

本発明の更なる実施形態によれば、１つまたは複数の中空パイロンを備え、中空のパイロンはＥＣＵのケーブル配線の少なくとも一部または全部を収容するエンジンが提供される。１つまたは複数の中空パイロンは、エンジンのハブをエンジンのファンケーシングのエリアと接続することができる。１つまたは複数の中空のパイロンは、円形断面を有することができる。好適には、１つまたは複数の中空のパイロンは、システムの空気力学的な損失を最小限するために、翼形断面を有することができる。パイロンの翼形断面は、揚力または空気流の偏向を引き起こさないようにニュートラルであってもよく、または空気流を偏向させるために使用されてもよい。特に、ハブとケーシングとの間のパイロンの部分は、翼形断面が特に有利であるように、主空気流の内側に存在してもよい。本発明の一実施形態によれば、ＥＣＵのケーブル配線全体は、単一のパイロンに収容される。代替的に、ＥＣＵのケーブル配線は、２つ以上の専用の中空のパイロンに収容されるように分割することができる。また本発明の更なる実施形態によれば、ＥＣＵのケーブル配線は、ケーブル配線の一部が１つまたは複数の専用の中空のパイロンに収容されるように分割することができ、別の部分はエンジンの１つまたは複数の専用の中空の出口ガイドベーンに収容される。

【0025】

本発明の更なる実施形態によれば、上述の実施形態の何れかによる１つまたは複数のエンジンを備える航空機が提供される。１つまたは複数のエンジンは、航空機を推進するように構成することができる。更なる実施形態によれば、航空機には複数の同一のエンジンを設けることができる。これらのエンジンは、上述の実施形態の１つに従って構成することができる。

【0026】

本発明の更なる実施形態によれば、航空機が提供される。航空機は、垂直離着陸（ｖｔｏｌ）航空機である。上述の１つまたは複数の実施形態による１つまたは複数のエンジンは、航空機を推進するだけでなく、航空機の垂直離陸および／または垂直着陸を動作させるように構成することができる。上述の実施形態の何れかによる１つまたは複数のエンジンを備えることができるｖｔｏｌ航空機の例は、ＵＳ２０１６／００２３７５４Ａ１、ＵＳ１０，５９７，１３３Ｂ２、およびＵＳ１０，２９３，９１４Ｂ２に記載される。例えば、ＵＳ１０，５９７，１３３Ｂ２またはＵＳ１０，２９３，９１４Ｂ２において参照番号２８で示されるエンジンの１つまたは複数は、上述の実施形態の１つまたは複数に従って構成することができる。

【0027】

本発明の更なる実施形態によれば、上述の実施形態の何れかによる複数の、例えば３６個のエンジンを備える航空機が提供される。例えば、ＵＳ１０，５９７，１３３Ｂ２またはＵＳ１０，２９３，９１４Ｂ２において参照番号２８で示されるすべてのエンジンは、上述の実施形態の１つまたは複数に従って構成することができる。

【0028】

本発明は、添付の図面を参照して説明される。図面において、同じ参照番号は、システムの、同じ部分および／または類似の部分および／または対応する部分を示す。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の一実施形態によるエンジンの分解図である。

【図2】本発明の一実施形態によるエンジンの断面の概略図である。

【図3】本発明の一実施形態の詳細の３次元ビューの概略図である。

【図4】本発明の更なる実施形態の詳細の３次元ビューの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、添付の図面に示されるように、特定の実施形態を参照して本発明を説明する。しかしながら、本発明は以下の詳細な説明に記載され、図に表される特定の実施形態に限定されない。むしろ、記載される実施形態は、本発明の多様な態様を単に例示するものである。本発明の目的は、特許請求の範囲によって定義される。本発明の更なる修正およびバリエーションは、当業者にとって明らかである。

【0031】

図１は、本発明の一実施形態によるエンジン１００の分解図を概略的に示す。

【0032】

エンジン１００は、ロータ１０１およびステータ１０２を備える。ロータ１０１の回転は、エンジン１００の推力を引き起こす空気の主流を提供する。エンジン１００は、ロータ１０１の回転を作動させる電気モータ１０３を更に備える。電気モータ１０３は、当業者に既知の任意の方法で、磁石およびコイルに基づいて動作することができる。エンジン１００は、電気モータ１０３を制御するように構成されたＥＣＵ１０４を更に備える。

【0033】

例えば、ＥＣＵ１０４は、ロータ１０１の回転速度を調整するために電気モータ１０３の出力を制御することができる。ＥＣＵ１０４は、多様な入力パラメータに基づいてこの制御を実行することができる。例えば、ＥＣＵは、航空機の速度および方位に関する入力コマンドとしてだけでなく、位置センサ、温度センサなどからも入力信号を受信することができる。したがって、最終的には、ＥＣＵ１０４が、エンジン１００によって生成される推力を制御し、最適なエンジン性能を保証する。

【0034】

図から分かるように、ＥＣＵ１０４は、空気の主流によって画定される体積内に収容される。この空気の主流は、エンジンの推力を引き起こし、ロータ１０１の回転によって得られるものである。

【0035】

特に、図示の実施形態において、ＥＣＵ１４０は、エンジン１００の回転軸の周りに配置されている。

【0036】

更により詳細には、図１のエンジン１００は、吸気側にスピナ１０６を備え、排気部位にバックコーン１０５を備える。ＥＣＵ１４０は、バックコーン１０５に配置されている。

【0037】

図に概略的に示されるＥＣＵ１０４は、バックコーン１０５の体積内に適切に嵌合するように、実質的に円筒形の形状を有する。代替的に、ＥＣＵは、バックコーン１０５における空間占有を最適化するように、円錐形または円錐台形の形状を有することができる。一般に、ＥＣＵは、ＥＣＵの対称軸がエンジンの回転軸または中心線と一致するように、軸対称の形状を有することができる。

【0038】

例えば、ＥＣＵ１０４は、ＰＣＢのスタックを備えることができる。ＰＣＢは、それぞれ、例えば、円筒形、円錐形、または円錐台形である軸対称の形状を有するように構成されている。

【0039】

図１は、エンジン１００が、エンジン１００の多様な構成要素を収容する格納構成要素またはダクト１０７を備えることを、概略的に更に示す。エンジン１００の推力を引き起こす空気の主流は、ダクト１０７によって画定される体積の内部を流れる。したがって、図１のエンジン１００は、ダクテッドファンエンジンである。

【0040】

図２は、エンジンの断面を概略的に示す。図は、ダクト１０７が、空気入口部１１３、中間部１１４、および排気部１１５を備えることを示す。ダクト１０７の空気入口部１１３は、スピナ１０６を収容する。中間部１１４は、エンジンの圧縮部を収容する。特に、中間部１１４は、ロータ１０１およびステータ１０２を収容する。排気部１１５は、バックコーン１０５の少なくとも一部を収容する。特に、図２に示される例において、バックコーンの一部は、ダクト１０７の排気部１１５の下流に更に突出している。

【0041】

図２に概略的に示される実施例において、ＥＣＵ１０４の一部は、ダクト１０７の中間部１１４に収容されている。別の部分は、ダクト１０７の排気部１１５に収容されている。

【0042】

本発明によるエンジンは、ＥＣＵを接続するためのケーブル配線を更に備える。一般に、このケーブル配線は、ＥＣＵのすべての入力信号および出力信号を管理するために必要なすべてのワイヤおよびケーブルを含むことができる。例えば、このケーブル配線は、例えばＤＣまたはＡＣ電源ケーブルなどの電源ケーブル、ＣＡＮまたは通信ワイヤ、氷結防止ワイヤ、センサワイヤなどを含むことができる。

【0043】

本発明の一実施形態によれば、ＥＣＵを接続するためのケーブル配線の少なくとも一部は、エンジンの１つまたは複数の中空の出口ガイドベーンに収容される。

【0044】

図３は、そのような実施形態の詳細を概略的に示す。エンジンの出口ガイドベーン１０８の一部分が示される。出口ガイドベーン１０８は、中空である。特に、出口ガイドベーン１０８は、ＥＣＵ１０４のケーブル配線１１０を収容するように構成されたハウジングまたはチャネル１０９を備える。図は、ケーブル配線１１０が４本のケーブルを含むことを概略的に示している。しかしながら、チャネル１０９に収容されるケーブル配線１１０のケーブルの数は、これに限定されない。さらに、図が出口ガイドベーンは単一のチャネル１０９を備えることを概略的に示す場合でも、出口ガイドベーンは、複数のハウジングまたはチャネルを備えることができる。

【0045】

この実施形態によれば、ケーブル配線１１０のケーブルは、エンジンの外部から、すなわち、例えばダクト１０７によって画定されるエンジンの外径を越えて、ＥＣＵ１０４が位置するエンジンの内側コアまたはハブまでもってくることができる。

【0046】

エンジン１００は、２つ以上の中空の出口ガイドベーンを備えることができる。ＥＣＵのケーブル配線１１０は、２つ以上の中空の出口ガイドベーンに収容されるように分割することができる。

【0047】

本発明の更なる実施形態によれば、ＥＣＵを接続するためのケーブル配線の少なくとも一部は、中空のパイロンに、例えばエンジンのハブを格納構成要素と接続するパイロンに収容される。例えば、パイロンは、ＥＣＵのケーブル配線を収容するように構成された１つまたは複数のハウジングまたはチャネルを備えることができる。パイロンは、例えば、エンジンの出口ガイドベーンの列の下流に配置することができる。

【0048】

図４は、そのような実施形態の詳細を概略的に示す。中空のパイロン１１１は、エンジンのハブからダクト１０７まで延在する。パイロン１１１は、ＥＣＵ１０４のケーブル配線１１０を収容する。

【0049】

パイロン１１１は、円形断面を有することができる。好適には、パイロン１１１は、システムの空気力学的な損失を最小限にするために、翼形断面を有することができる。パイロン１１１の翼形断面は、揚力または空気流の偏向を引き起こさないようにニュートラルであってもよく、または空気流を偏向させるために使用されてもよい。

【0050】

また、この実施形態によれば、ケーブル配線１１０のケーブルは、エンジンの外部から、すなわち、例えばダクト１０７によって画定されるエンジンの外径を越えて、ＥＣＵ１０４が位置するエンジンの内側コアまたはハブまでもってくることができる。

【0051】

エンジン１００は、２つ以上の中空のパイロンを備えることができる。ＥＣＵのケーブル配線１１０は、２つ以上の中空のパイロンに収容されるように分割することができる。

【0052】

さらに、本発明の更なる実施形態によれば、エンジンは、１つまたは複数の中空の出口ガイドベーンと、１つまたは複数の中空のパイロンと、を備えることができる。ＥＣＵのケーブル配線は分割することができる。その結果、ケーブル配線の一部は中空の出口ガイドベーンの１つまたは複数に収容され、別の部分は中空のパイロンの１つまたは複数に収容される。

【0053】

また、図４は、エンジンの主流の少なくとも一部をＥＣＵ１０４に向けることによってＥＣＵ１０４を冷却するように構成された複数のフィン１１２を概略的に示す。フィン１１２は、冷却効果を最大にするように、ハブの全周に周方向に配置されている。特に、フィン１１２は、ハブの周囲に均一に分布されている。フィン１１２は、流れの一部をＥＣＵ１０４に向けるように、エンジンの主空気流に突出する。

【0054】

本発明は、上述の実施形態を参照して説明されてきた。しかしながら、当業者には、上述の教示および添付の特許請求の範囲に照らして、本発明の課題および本発明の保護の範囲から逸脱することなく、本発明の異なる修正、バリエーション、および改良を行うことが可能であることが明らかである。

【0055】

例えば、図３がパイロン１１１およびフィン１１２の両方を示していても、これらの特徴は互いに独立しており、これらが、本発明の同一の実施形態において必ずしも組み合わされる必要はない。

【0056】

さらに、図がステータを示す場合でも、これは、本発明によるエンジンの必須の構成要素ではない。

【0057】

最後に、記載される本発明を不必要に曖昧にすることを避けるために、当業者に既知であると考えられる態様は記載されていない。

【0058】

例えば、電動航空機エンジンの設計および機能原理の詳細は提供されていない。なぜなら、これらは当業者に既知であると考えられるためであり、また、本発明が、エンジンの実際の特定の構造的および／または電子的アーキテクチャとは無関係に、多様なタイプの電動航空機エンジンにおいて実施され得るためである。

【0059】

さらに、ＥＣＵのアーキテクチャの詳細も、そのＰＣＢの詳細も記載されていない。なぜなら、これらは当業者に既知であると考えられるためであり、また、本発明が、実際のそのＥＣＵの電子的アーキテクチャとは無関係に、多様なタイプのＥＣＵで実装され得るためである。

【0060】

したがって、本発明は、上述の実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲の保護の範囲によってのみ限定される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2023-09-20

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

航空機用のエンジン（１００）であって、ロータ（１０１）と、前記ロータ（１０１）の回転を作動させる電気モータ（１０３）と、前記電気モータ（１０３）を制御するＥＣＵ（１０４）と、を備え、前記ロータ（１０１）の回転は、前記エンジン（１００）の推力を引き起こす空気の主流を提供するエンジン（１００）において、
前記ＥＣＵ（１０４）は、前記主流によって画定される体積内に位置することを特徴とする、エンジン（１００）。

【請求項2】

請求項１に記載のエンジン（１００）であって、前記ロータ（１０１）を収容するダクト（１０７）を更に備え、その結果、空気の前記主流が前記ダクト（１０７）内を流れる、エンジン（１００）。

【請求項3】

請求項１に記載のエンジン（１００）であって、前記ＥＣＵ（１０４）は、前記エンジン（１００）の中心線または回転軸の周りに配置される、エンジン（１００）。

【請求項4】

請求項１に記載のエンジン（１００）であって、前記ＥＣＵ（１０４）は軸対称の形状を有し、例えば前記ＥＣＵ（１０４）が円形または正多角形である断面を有する、エンジン（１００）。

【請求項5】

請求項４に記載のエンジン（１００）であって、前記ＥＣＵ（１０４）の対称軸は、前記エンジン（１００）の中心線または回転軸と一致する、エンジン（１００）。

【請求項6】

請求項１に記載のエンジン（１００）であって、前記ＥＣＵは複数のＰＣＢを備え、前記ＰＣＢは前記ＥＣＵの全体の体積を画定するように積み重ねられる、エンジン（１００）。

【請求項7】

請求項１に記載のエンジン（１００）であって、前記エンジン（１００）はハブを更に備え、前記ＥＣＵ（１０４）は前記ハブに位置する、エンジン（１００）。

【請求項8】

請求項７に記載のエンジン（１００）であって、前記ＥＣＵは複数のＰＣＢを備え、前記ＰＣＢの１つまたは複数は前記ハブの内面の上に配置される、エンジン（１００）。

【請求項9】

請求項７に記載のエンジン（１００）であって、前記ＥＣＵ（１０４）および前記ハブの少なくとも一部分は、エンジンのプラグアンドプレイコンポーネントとして構成される、エンジン（１００）。

【請求項10】

請求項９に記載のエンジン（１００）であって、前記ハブの前記部分は、雌コネクタおよび／または雄コネクタを備え、前記ＥＣＵ（１０４）は前記ハブの前記部分の前記コネクタと嵌合する雄コネクタおよび／または雌コネクタを備え、前記コネクタは、好適には中心線の周りに軸方向に配置される、エンジン（１００）。

【請求項11】

請求項１０に記載のエンジン（１００）であって、前記ハブの前記部分は雌コネクタのみを備え、前記ＥＣＵ（１０４）は前記ハブの前記部分の前記コネクタと嵌合する雄コネクタのみを備える、エンジン（１００）。

【請求項12】

請求項１０に記載のエンジン（１００）であって、前記ハブの前記部分は雄コネクタのみを備え、前記ＥＣＵ（１０４）は前記ハブの前記部分の前記コネクタと嵌合する雌コネクタのみを備える、エンジン（１００）。

【請求項13】

請求項７に記載のエンジン（１００）であって、前記ハブは１つまたは複数のフィン（１１２）を備え、前記１つまたは複数のフィン（１１２）は、例えば強制対流によって、および／または前記主流の少なくとも一部を前記ＥＣＵ（１０４）に向けることによって、前記ＥＣＵ（１０４）を冷却するように構成される、エンジン（１００）。

【請求項14】

請求項１３に記載のエンジン（１００）であって、前記フィン（１１２）は前記ハブの全周に周方向に配置される、エンジン（１００）。

【請求項15】

請求項１に記載のエンジン（１００）であって、前記エンジン（１００）は１つまたは複数の中空の出口ガイドベーンを備え、前記中空の出口ガイドベーンは、前記ＥＣＵ（１０４）のケーブル配線（１１０）の少なくとも一部または全部を収容する、エンジン（１００）。

【請求項16】

請求項１に記載のエンジン（１００）であって、前記エンジン（１００）は１つまたは複数の中空のパイロン（１１１）を備え、前記中空のパイロン（１１１）は前記ＥＣＵのケーブル配線（１１０）の少なくとも一部または全部を収容する、エンジン（１１０）。

【請求項17】

請求項１に記載のエンジン（１００）であって、前記エンジンは空気流圧縮部を備え、前記ＥＣＵ（１０４）は、前記空気流圧縮部に対応して、または前記空気流圧縮部の下流に位置する、エンジン（１００）。

【請求項18】

請求項１に記載のエンジン（１００）であって、前記エンジン（１００）は更にバックコーン（１０５）を備え、前記ＥＣＵ（１０４）は前記バックコーン（１０５）に位置する、エンジン（１００）。

【請求項19】

請求項１に記載のエンジン（１００）であって、前記エンジン（１００）はスピナ（１０６）を更に備え、前記ＥＣＵ（１０４）は前記スピナ（１０６）に位置する、エンジン（１００）。

【請求項20】

請求項１に記載の１つまたは複数のエンジンを備える、航空機。

【請求項21】

請求項２０に記載の航空機であって、前記航空機は垂直離着陸（ｖｔｏｌ）航空機である、航空機。

【請求項22】

請求項２１に記載の航空機であって、請求項１に記載の複数の、例えば３６個のエンジンを備える、航空機。

【国際調査報告】