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▶ デュクシオン モーターズ インコーポレイティドの特許一覧
(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】2024-11-06
(54)【発明の名称】ハイブリッド推進システム
(51)【国際特許分類】
F02C 7/268 20060101AFI20241029BHJP
F02C 6/00 20060101ALI20241029BHJP
B64D 27/10 20060101ALI20241029BHJP
B64D 35/025 20240101ALI20241029BHJP
B64D 35/00 20060101ALI20241029BHJP
B64D 27/33 20240101ALI20241029BHJP
F02K 3/06 20060101ALI20241029BHJP
F02C 7/26 20060101ALI20241029BHJP
【ＦＩ】
F02C7/268
F02C6/00 B
B64D27/10
B64D35/025
B64D35/00
B64D27/33
F02K3/06
F02C7/26 B
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024523824
(86)(22)【出願日】2022-10-19
(85)【翻訳文提出日】2024-06-18
(86)【国際出願番号】 IB2022060067
(87)【国際公開番号】W WO2023067527
(87)【国際公開日】2023-04-27
(31)【優先権主張番号】63/257,378
(32)【優先日】2021-10-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/312,803
(32)【優先日】2022-02-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521502654
【氏名又は名称】デュクシオン モーターズ インコーポレイティド
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(72)【発明者】
【氏名】リック ラルフ ピルグリム
(72)【発明者】
【氏名】シェイク ファズル ラッビ
(72)【発明者】
【氏名】リチャード ロバート ローパー
(57)【要約】
システムは、作動時にエンジンのファンステージに回転を付与する第１の電気モータを含む。システムは、また、作動時に燃料及び圧縮空気の点火を通じて燃焼ガスを生成する燃焼器を備えるエンジンの燃焼セクションを含む。システムは、エンジンのシャフトに接続されたエンジンのタービンを更に含み、タービンは、作動時に燃焼ガスを燃焼セクションから受け取って、燃焼ガスを使用してシャフトに回転を付与する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
作動時にエンジンのファンステージに回転を付与する第１の電気モータと、作動時に燃料及び圧縮空気の点火を通じて燃焼ガスを生成する燃焼器を備える前記エンジンの燃焼セクションと、
前記エンジンのシャフトに接続された前記エンジンのタービンと、
を備え、前記タービンは、作動時に前記燃焼ガスを前記燃焼セクションから受け取って、前記燃焼ガスを使用して前記シャフトに回転を付与する、システム。
【請求項2】
前記ファンステージは、一体化ファンブレードを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記第１の電気モータは、前記一体化ファンブレードに対して直接的にトルクを提供するように前記一体化ファンブレードの周りに配置されている、請求項２に記載のシステム。
【請求項4】
作動時に前記エンジンの第２のファンステージに回転を付与する第２の電気モータを備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項5】
前記第２のファンステージは、第２の一体化ファンブレードを備える、請求項４に記載のシステム。
【請求項6】
前記第２の電気モータは、前記第２の一体化ファンブレードに対して直接的にトルクを提供するように前記第２の一体化ファンブレードの周りに配置されている、請求項５に記載のシステム。
【請求項7】
前記一体化ファンブレード及び前記第２の一体化ファンブレードに接続された第２のシャフトを備え、前記一体化ファンブレード及び前記第２の一体化ファンブレードに提供される前記トルクは、前記第２のシャフトに付与される、請求項６に記載のシステム。
【請求項8】
前記一体化ファンブレードに接続された第２のシャフトであって、前記一体化ファンブレードに提供される前記トルクは、該第２のシャフトに付与される、第２のシャフトと、前記第２の一体化ファンブレードに接続された第３のシャフトであって、前記一体化ファンブレードに提供される前記トルクは、該第３のシャフトに付与される、第３のシャフトと、
を備える、請求項６に記載のシステム。
【請求項9】
前記シャフトは、前記第１の電気モータ及び前記ファンステージに対して直接的に接続されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項10】
前記第１の電気モータは、作動時に、前記ファンステージのインペラを回転させるように前記シャフトに回転を付与することによって前記ファンステージに回転を付与する、請求項９に記載のシステム。
【請求項11】
前記シャフトは、歯車列を介して前記第１の電気モータに接続されており、前記シャフトは、前記ファンステージに接続されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項12】
作動時に前記エンジンのプロペラに回転を付与する第２の電気モータを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項13】
前記第１の電気モータは、複数の電気モータを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項14】
前記第１の電気モータは、ステータと１つ又は複数のロータとを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項15】
プロペラを備えるプロペラアセンブリと、前記プロペラアセンブリに接続された駆動シャフトであって、該駆動シャフトは、作動時に前記プロペラの回転を生成する、駆動シャフトと、
前記駆動シャフトに接続された減速ギアボックスであって、該減速ギアボックスは、作動時に、動力タービンシャフトと前記駆動シャフトとの間の回転速度を変更する、減速ギアボックスと、
前記プロペラアセンブリと前記減速ギアボックスとの間に配置された電気モータであって、該電気モータは、前記駆動シャフトに接続されており、該電気モータは、作動時に、少なくとも部分的に前記駆動シャフトを回転させるようにトルクを付与する、電気モータと、
を備える、システム。
【請求項16】
前記電気モータは、作動時に、前記プロペラの電動作動を提供するために、専ら前記駆動シャフトを回転させるようにトルクを付与する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項17】
作動時に前記システムのファンステージに回転を付与する第２の電気モータを備える、請求項１５に記載のシステム。
【請求項18】
前記電気モータ及び前記第２の電気モータに接続されたコントローラを備え、前記コントローラは、作動時に、前記電気モータ及び前記第２の電気モータの各々に送られる電力量を制御する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項19】
作動時にエンジンのファンステージに回転を付与する電気モータと、作動時に燃料及び圧縮空気の点火を通じて燃焼ガスを生成する燃焼器を備える前記エンジンの燃焼セクションと、
前記エンジンのシャフトに接続された前記エンジンのタービンであって、該タービンは、作動時に前記燃焼ガスを前記燃焼セクションから受け取って、前記燃焼ガスを使用して前記シャフトに回転を付与するタービンと、
前記電気モータに接続されたコントローラであって、該コントローラは、作動時に、前記電気モータに送られる電力量を制御する、コントローラと、
を備える、システム。
【請求項20】
前記コントローラは、前記エンジンの前記タービンに接続されており、前記コントローラは、作動時に、前記エンジンのハイブリッド作動を容易にするために、前記電気モータに送られる前記電力量の制御と共に、前記燃焼セクションに提供される燃料量を制御する、請求項１９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、２０２２年２月２２日に出願され「ハイブリッド推進システム」と題する米国仮特許出願第６３／３１２，８０３号、及び２０２１年１０月１９日に出願され「ハイブリッド推進システム」と題する米国仮出願第６３／２５７，３７８号の優先権を主張する非仮出願であって、その内容は参照によって本明細書に援用される。
本出願は、２０２２年２月２２日に出願され「ハイブリッド推進システム」と題する米国仮特許出願第６３／３１２，８０３号、及び２０２１年１０月１９日に出願され「ハイブリッド推進システム」と題する米国仮出願第６３／２５７，３７８号の優先権を主張する非仮出願であって、その内容は参照によって本明細書に援用される。
【背景技術】
【0002】
ここでは、以下に記載及び／又は主張される本開示の様々な態様に関連し得る技術の様々な態様を読者に紹介することを意図したものである。本説明は、本開示の様々な態様のより充分な理解を容易にするように背景技術情報を読者に提供するのに役立つと考えられる。したがって、これらの記述は、この観点で解釈されると理解されるべきであって、従来技術の認定と解釈されるべきではない。
【0003】
自動車産業において展開される発展及び技術は、使用されているガソリン－電気ハイブリッド自動車の数の増加を可能にしている。ハイブリッド自動車は、燃料消費及びそれに関連付けられる排出の低減を可能にする。対照的に、航空機についての推進システムは通常、従来のガスタービンエンジンを利用し続けている。
【図面の簡単な説明】
【0004】
【発明を実施するための形態】
【0005】
１つ又は複数の特定の実施形態が以下に記載される。当該実施形態の簡潔な説明を提供するために、実際の実装態様に関する全ての特徴は明細書に記載されていない場合がある。任意のエンジニアリング又は設計の計画のような任意の当該実際の実装態様の開発において、ある実装態様から別の実装態様まで変わり得る開発者の特定の目標、例えば、システム関連及びビジネス関連の制約に関する遵守を達成するために多くの実装態様固有の決定が行われる必要があると理解されるべきである。更に、このような開発努力は、複雑で時間を要するものであり得るが、それにも関わらず、本開示の恩恵を受ける当業者にとって、設計、製作、及び製造に関する日常的な業務であると理解されるべきである。
【0006】
様々な実施形態の要素を導入するときに、冠詞「ある（ａ）」、「ある（ａｎ）」、「当該（ｔｈｅ）」、及び「前記（ｓａｉｄ）」は、１つ又は複数の要素が存在することを意味するように意図される。「備える」、「含む」、及び「有する」という用語は、包含的であることを意図したものであって、列挙された要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味する。
【0007】
新しい航空機推進システム及び／又は既存の航空機推進システム、例えば、ターボプロップエンジン、ターボシャフトエンジン、及び同種のものについてのハイブリッド化に関して大きな好機がある。本明細書に記載されるシステムを利用する新しい航空機推進システムが実装され得るが、本ハイブリッド推進システム（すなわち、ガスによる推進及び電気による推進の両方を可能にするもの）は、また、例えば、ガスのみによる既存の航空機推進システムに対して効率の増加を可能にするように既存の航空機推進システムに後付けされ得る。同様の技術は、例えば、ターボファンエンジン又はターボジェットエンジンなどのジェットエンジンに適用され得る。
【0008】
以上のことを考慮して、図１は、例えば、航空機に関連して使用され得る推進システム１０の側面図を示す。いくつかの実施形態では、推進システム１０は、ガス動力エンジンであるターボプロップ航空機エンジンである。推進システム１０は、ターボプロップエンジンとして示されているが、推進システム１０は代わりに、ターボシャフトエンジン、ターボファンエンジン、又は他のタイプの航空機エンジンであってもよいと理解されるべきである。推進システム１０は、タービン１２と、減速ギアボックス１４と、プロペラアセンブリ１６と、補助ギアボックス１８と、を含む。タービン１２は概して、シャフトを回転させて（減速ギアボックス１４を介して）プロペラアセンブリ１６の回転を付与するように作動する。回転すると、プロペラアセンブリ１６のブレード２０は、機械的な推力を生成する。
【0009】
示されているように、タービン１２は、２つのセクション、コールドセクション２２及びホットセクション２４に分けられている。タービン１２のコールドセクション２２は、例えば、タービン１２の周囲で円周方向に配置され得る１つ又は複数の空気入口２６（例えば、空気吸入口）を含む。タービン１２のコールドセクション２２は、また、ガス生成器セクション２８を含む。ガス生成器セクション２８は、作動時に、１つ又は複数の空気入口２６から受け取った空気（すなわち、周囲空気）を圧縮する。ガス生成器セクション２８によって生成される圧縮（すなわち、加圧）空気は、タービンの第２のセクション、すなわち、ホットセクション２４に伝達される。
【0010】
タービン１２のホットセクション２４は、コールドセクション２２から圧縮空気を受け取って、圧縮空気を燃料と混合し、混合物を点火して燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスは、複数のタービンに動力を供給するために利用され得る。例えば、燃焼ガスは、圧縮空気を生成するようにタービン１２のコールドセクション２２内の１つ又は複数のタービンを駆動するために利用され得る。更に、燃焼ガスは、（減速ギアボックス１４を介して）プロペラアセンブリ１６に回転を付与するように１つ又は複数の動力タービンを駆動するために利用され得る。
【0011】
補助ギアボックス１８（例えば、アクセサリギアボックス）は、推進システム１０のアクセサリ、例えば、発電機、油圧ポンプ、オイルポンプなどを駆動するように作動する。推進システム１０を始動する際、例えば、ガス生成器セクション２８内のタービンの回転を始動する際に利用され得るスタータも補助ギアボックスに含まれる（又は接続される）。示されているように、補助ギアボックス１８は、例えば、推進システム１０の外部にあるスタータに接続され得るスタータジェネレータ取り付け面３０を含み得る。同様に、補助ギアボックス１８は、例えば、推進システム１０の外部にあるオイルポンプに接続され得るオイルポンプ取り付け面３２を含み得る。
【0012】
上述の推進システム１０の作動に関連して、図２は、内部の要素をより充分に示すために切断された推進システム１０の断面側面図を示す。示されているように、推進システム１０のコールドセクション２２は、各ステージでディフューザを作動させるように固定ブレードを有するステータ、及び空気を押し進めるブレードを有するロータとして作動するコンプレッサを含み得る１つ又は複数のコンプレッサステータステージ３４を含む。コンプレッサの回転は、コンプレッサステータステージ３４を通じて空気を流して気流の速度を増加させる。コールドセクション２２は、また、１つ又は複数のコンプレッサステータステージ３４の下流にコンプレッサインペラ３６を含む。コンプレッサインペラ３６は、ブレードを回転させることによって、１つ又は複数のコンプレッサステータステージ３４から受け取った空気を圧縮空気としてホットセクション２４に向けて押し進めるように作動する。
【0013】
圧縮空気は、１つ又は複数の燃焼チャンバ３８に送られ、ここで、当該圧縮空気が燃料と混合されて、混合物が点火され、（加熱）燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスは、コンプレッサタービン４０を超えて送られ、コンプレッサタービン４０は、燃焼ガスがコンプレッサタービン４０のブレードを通過すると回転して、コンプレッサタービン４０に接続されたコンプレッサシャフトに回転をもたらす。このコンプレッサシャフトは、また、コンプレッサシャフトの回転がコンプレッサインペラ３６（及び１つ又は複数のコンプレッサステータステージ３４のコンプレッサ）の追加の回転をもたらすように、コンプレッサインペラ３６（及び、例えば、１つ又は複数のコンプレッサステータステージ３４のコンプレッサ）に接続されている。
【0014】
燃焼ガスは、また、コンプレッサタービン４０の回転の後、１つ又は複数の動力タービン４２を通過する。１つ又は複数の動力タービン４２は、ブレードを含み、当該ブレードは、燃焼ガスがブレードを通過すると１つ又は複数の動力タービン４２の回転をもたらす。１つ又は複数の動力タービン４２は、また、１つ又は複数の動力タービン４２の回転に基づいて回転する動力タービンシャフト４４に接続されている。この動力タービンシャフトは、減速ギアボックス１４に接続されており、減速ギアボックス１４は、動力タービンシャフト４４から、プロペラアセンブリ１６のハブ４８に接続されたプロペラ駆動シャフト４６へ回転を伝達するように作動し得る。減速ギアボックス１４は、動力タービンシャフト４４とプロペラ駆動シャフト４６との間の回転速度を変更するギア機構として作動し得る。
【0015】
補助ギアボックス１８内の補助ギアボックスメインシャフト５０及びスタータモータスパーギア５２も図２に示されている。補助ギアボックス１８の補助ギアボックスメインシャフト５０は、コンプレッサシャフトに接続され得るか又はコンプレッサシャフトを含み得、コンプレッサインペラ３６に回転を付与するように作動し得、及び／又は推進システム１０のアクセサリ、例えば、発電機、油圧ポンプ、オイルポンプなどを駆動するように作動し得る。スタータモータスパーギア５２は、補助ギアボックスメインシャフト５０の追加の回転がコンプレッサインペラ３６の圧縮、及び、例えば、１つ又は複数のコンプレッサステータステージ３４のコンプレッサの回転を増加させるために使用されるように、例えば、航空機の始動中にスタータジェネレータと補助ギアボックスメインシャフト５０との間の回転速度を変更するギア機構として作動するスタータ歯車列の一部である（及び／又は当該スタータ歯車列を表す）。
【0016】
このように、図１及び図２は、ガスタービンエンジンの例を表す。しかしながら、いくつかの実施形態では、推進システム１０の効率を増加させることが有益であり得る。したがって、図３は、ハイブリッドガスタービン推進システムである推進システム５４の例を示す。例えば、推進システム５４は、図１及び図２に関して上述した推進システム１０の要素に加えて電気モータ５６を含み得る。電気モータ５６は、単一の電気モータ５６であり得るか、又は、例えば、複数の電気モータ５６（例えば、縦に並んだ２つ以上のモータ）であり得ることに留意されたい。更に、電気モータ５６は、例えば、１つのステータと１つ又は複数のロータとを含み得る。示されているように、電気モータ５６は、例えば、スタータジェネレータ取り付け面３０を介して補助ギアボックス１８に接続され得、そうでない場合にスタータジェネレータ取り付け面３０に接続されるスタータに取って代わり得る。補助ギアボックス１８と電気モータ５６との間の接続に関して他の場所が利用され得ることに留意されたい。
【0017】
内部の要素をより充分に示すために切断された推進システム５４の断面側面図を示す図４において更に示されるように、電気モータ５６は、モータシャフト５８に接続されており、モータシャフト５８を回転させるように作動する。電気モータ５６は、モータシャフト５８に対して直接的に接続され得るか、又はギアのセットを通じて、若しくは機械的なカプラ、例えば、チェーン、１つ又は複数のベルト、１つ又は複数のプーリ、及び同種のものを介してモータシャフト５８に接続され得る。モータシャフト５８は、例えば、航空機の始動中に電気モータ５６によって駆動されるモータシャフト５８と補助ギアボックスメインシャフト５０との間の回転速度を変更するために、例えば、スタータジェネレータ取り付け面３０を介してスタータモータスパーギア５２に接続されている。上述のように、従来のスタータの代わりに、電気モータ５６は、コンプレッサインペラ３６（及び、例えば、１つ又は複数のコンプレッサステータステージ３４のコンプレッサ）の毎分回転数（ＲＰＭ）を、自己推進が行われる所定のレベルにまで持っていくために使用される。
【0018】
加えて、置き換えられるスタータモータとは対照的に、電気モータ５６は更に、エンジン動力／コンプレッサ回転を（すなわち、推進システム５４の始動に加えて推進システム５４の他の作動状態の間に）増大させることができ、当該エンジン動力／コンプレッサ回転を増大させるために利用される。いくつかの実施形態では、トルクは、モータシャフト５８からスタータモータスパーギア５２へ、次いで、補助ギアボックスメインシャフト５０へ伝達される。補助ギアボックスメインシャフト５０は、例えば、コンプレッサインペラ３６、及び、例えば、１つ又は複数のコンプレッサステータステージ３４のコンプレッサと共に回転する。電気モータ５６によって生成されるトルクは、前述の経路を使用して伝達されて、コンプレッサ３６及びコンプレッサステータステージ３４に動力を供給し、それによって、推進システム５４に動力を供給するハイブリッド効果をもたらす。推進システム５４の残りのセクション（例えば、ホットセクション２４、減速ギアボックス１４、プロペラアセンブリ１６など）は、元のままであって、図１及び図２に関して上述したように機能する。図３及び図４の推進システム５４における示された構成に関して、電気モータ５６は、電気モータ５６の最大作動温度よりも充分低い温度を有する周囲環境で適応する。すなわち、電気モータ５６の場所は、好適な周囲温度環境における作動を可能にする。加えて、電気モータ５６は、高ＲＰＭコンプレッサ（例えば、コンプレッサインペラ３６）に接続されているため、電気モータ５６の全体的なフットプリントは、コールドセクション２２の低トルク高ＲＰＭ要件により、より小さく維持され得る。
【0019】
図４で更に示されるように、電源６０は、電気モータ５６に接続され得る。電源６０は、例えば、１つ又は複数のバッテリ、１つ又は複数の燃料電池、１つ又は複数の補助動力装置（ＡＰＵ）、及び／又は同様の電力源のうちの１つ又は複数を含み得る。１つ又は複数のＡＰＵは、発電機であり得、当該発電機は、例えば、コールドセクション２２、ホットセクション２４、又は推進システム５４の別の場所のうちの１つ又は複数に配置されており、上述の推進システム５４のシャフトのうちの１つ又は複数から受け取った回転トルクを電力に変換するように作動する。更に、コントローラ６２は、推進システム５４の特定の作動に関連して電気モータに送られる電力量を制御するために含まれ得る。例えば、始動作動中に、コントローラは、航空機が安定した対気速度である場合の巡航作動に対して、電源６０から電気モータに送られる電力量の増加を可能にするように作動し得る（すなわち、コントローラは、推進システム５４の特定の作動に合致する、電気モータ５６に提供される様々なレベルの電力を決定し得る）。
【0020】
コントローラ６２は、より大規模な計算システム若しくは制御システム、又はスタンドアロンユニット電力コントローラの一部であり得る。いくつかの実施形態では、コントローラ６２は、メイン制御システム、例えば、推進システム５４の１つ又は複数の部分に集中制御システムを提供し得る航空機のコックピット内の制御システムに対して通信可能に接続され得る。コントローラ６２及び／又はそれに関連付けられる任意の計算若しくは制御システムは、メモリ、ハードディスクドライブ、又は他の短期及び／若しくは長期のストレージなどの（有体の）非一時的機械可読媒体に記憶されたコンピュータ実行可能命令として実装されるソフトウェアシステムに関連して作動し得る。特に、推進システム５４の電源及び／又は他の構成要素の態様における制御に関して以下に記載される技術は、例えば、非一時的機械可読媒体に記憶されたコード又は命令を使用して達成され得、例えば、コントローラ６２によって、及び電気モータ５６の作動とは別である推進システム５４の作動の態様を制御する追加の別々のコントローラによって実行され得る。
【0021】
コントローラ６２は、本明細書に記載される方法及び作動を行うようにコントローラ６２によって実行可能な命令をまとめて記憶する１つ又は複数の有体の非一時的機械可読媒体（例えば、機械可読媒体）とやり取りする、１つ又は複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、１つ又は複数のプロセッサ、又は別の処理デバイスなどの汎用又は専用の処理デバイスであり得る。例として、当該機械可読媒体は、機械実行可能命令又はデータ構造の形態で所望のプログラムコードを搬送又は記憶するために使用され得、且つコントローラ６２によってアクセスされ得る、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、若しくは他の光学ディスクストレージ、磁気ディスクストレージ、若しくは他の磁気ストレージデバイス、又は任意の他の媒体を備え得る。いくつかの実施形態では、代わりに、コントローラ６２によって実行可能な命令が、計算システムの別々の処理デバイスを介して生成されコントローラ６２に送信されて、電源及び／又は電気モータ５６の制御をもたらすように、例えば、制御信号又は入力信号を生成するために使用される。
【0022】
コントローラ６２又はコントローラ６２を含む制御システムを制御する任意の計算システムは、また、例えば、計算システム上で実行中のグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）若しくはアプリケーションを開始するか、制御するか、若しくは作動させるように、及び／又は、例えば、特定の推進システム５４の作動において利用される構成要素を開始するか、制御するか、若しくは作動させるように、ユーザが計算システムとやり取りするのを可能にする１つ又は複数の入力構造（例えば、キーパッド、マウス、タッチパッド、タッチスクリーン、１つ又は複数のスイッチ、ボタン、又は同種のもののうちの１つ又は複数）を含み得る。代替的に、コントローラ６２を作動させる計算システムの制御システムは代わりに、ユーザからの入力、又は所定の作動に対応する推進システム５４の測定入力の何れかに基づいてコントローラ６２の作動を自動的に制御し得る。
【0023】
図３及び図４は、図１及び図２のガスタービンエンジンのハイブリッド化を提供するための一技術及びシステムを示すが、代わりに選択される他の構成が存在し得る。例えば、図５及び図６は、電気モータ５６を補助ギアボックス１８に接続するために異なる方法を利用する推進システム６４を表す。電気モータ５６は、単一の電気モータ５６であり得るか、又は、例えば、複数の電気モータ５６（例えば、縦に並んだ２つ以上のモータ）であり得ることに留意されたい。更に、電気モータ５６は、例えば、１つのステータと１つ又は複数のロータとを含み得る。図５において、及び図６の内部の要素をより充分に示すために切断された推進システム６４の断面側面図において示されるように、電気モータ５６は、モータシャフト５８を介して補助ギアボックスメインシャフト５０に対して直接的に接続されている（又は他の場合には、補助ギアボックスメインシャフト５０と一体化されている）。このように、補助ギアボックスメインシャフト５０は、１つ又は複数のコンプレッサステータステージ３４のコンプレッサ及び、例えば、コンプレッサインペラ３６と、補助ギアボックス１８内に存在する任意の補助スパーギアとの間のブリッジとして作動する。更に、電気モータ５６は、モータシャフト５８に対して直接的に接続され得るか、又はギアのセットを通じて、若しくは機械的なカプラ、例えば、チェーン、１つ又は複数のベルト、１つ又は複数のプーリ、及び同種のものを介してモータシャフト５８に接続され得る。
【0024】
いくつかの実施形態では、補助ギアボックスメインシャフト５０は、コンプレッサセクション（すなわち、１つ又は複数のコンプレッサステータステージ３４、及び、例えば、コンプレッサインペラ３６）を駆動するために使用され得るか、又はコンプレッサセクションによって駆動され得る。更に、いくつかの実施形態では、電気モータ５６は、補助ギアボックス１８の筐体カバーに取り付けられ得、例えば、新しい開口部は、補助ギアボックスメインシャフト５０に対するモータシャフト５８の直接的なインターフェースを可能にするように筐体カバーに形成され得る。このように、トルクは、モータシャフト５８から補助ギアボックスメインシャフト５０へ直接的に伝達される。次いで、これは、１つ又は複数のコンプレッサステータステージ３４のコンプレッサ、及び、例えば、コンプレッサインペラ３６を回転させる。更に、電気モータ５６によって伝達されるトルクは、コンプレッサの動力供給を増大させ、それによって、推進システム６４に動力を供給するハイブリッド効果をもたらし得る。推進システム６４の残りのセクション（例えば、ホットセクション２４、減速ギアボックス１４、プロペラアセンブリ１６など）は、元のままであって、図１及び図２に関して上述したように機能する。
【0025】
図５及び図６の推進システム６４における示された構成に関して、電気モータ５６は、電気モータ５６の最大作動温度よりも充分低い温度を有する周囲環境で適応する。すなわち、電気モータ５６の場所は、好適な周囲温度環境における作動を可能にする。更に、電気モータ５６は、高ＲＰＭコンプレッサ（例えば、コンプレッサインペラ３６）に接続されているため、電気モータ５６の全体的なフットプリントは、コールドセクション２２の低トルク高ＲＰＭ要件により、より小さく維持され得る。また、図５及び図６における電気モータ５６の直接的な接続により、示された構成は、また、図３及び図４に示される構成に対して、推進システム６４へのより高い電力投入を可能にし、したがって、追加の燃料消費を低減し得る。
【0026】
図７及び図８は、図１及び図２のガスタービンエンジンのハイブリッド化を提供するための別の技術及びシステムを表し、特に、プロペラアセンブリ１６に対する電気モータ５６の接続を含む推進システム６６を表す。電気モータ５６は、単一の電気モータ５６であり得るか、又は、例えば、複数の電気モータ５６（例えば、縦に並んだ２つ以上のモータ）であり得ることに留意されたい。更に、電気モータ５６は、例えば、１つのステータと１つ又は複数のロータとを含み得る。図７において、及び図８の内部の要素をより充分に示すために切断された推進システム６６の断面側面図において示されるように、電気モータ５６は、プロペラアセンブリ１６のモータシャフト６８に対して直接的に接続されている（又は他の場合には、モータシャフト６８と一体化されている）。モータシャフト６８は、例えば、プロペラ駆動シャフト４６の一部であり得る。したがって、図８に示されるように、電気モータは、（例えば、プロペラ駆動シャフト４６を介して）減速ギアボックス１４に取り付けられており、モータシャフト６８は、例えば、プロペラハブ取り付けフランジ７０を介してプロペラアセンブリ１６のハブ４９に接続されている。
【0027】
したがって、プロペラアセンブリ１６が、例えば、ハブ取り付けフランジを介して減速ギアボックス１４に対して直接的に取り付けられている、図１から図６に示される実施形態とは対照的に、図７及び図８に示される推進システム６６は、プロペラアセンブリ１６とハブ取り付けフランジとの間に電気モータ５６の挿入を提供する。モータシャフト６８は、プロペラアセンブリ１６に対して直接的に取り付けられており、モータシャフト６８は、また、例えば、プロペラハブ取り付けフランジ７０を使用して動力タービンシャフト４４に（例えば、プロペラ駆動シャフト４６を動力タービンシャフト４４として、又はプロペラ駆動シャフト４６を介して）取り付けられている。図７及び図８における電気モータ５６の場所によって、電気モータ５６は、大きい直径対長さ比を有する高トルク－低ＲＰＭモータであり得る。
【0028】
電気モータ５６によって生成されるトルクは、動力タービン４２によって生成されるシャフト仕事に加えて、プロペラアセンブリ１６のプロペラに動力を供給する（例えば、当該プロペラを回転させる）ように作動する。この動力生成の増大は、推進システム６６においてハイブリッド効果をもたらす。推進システム６６の残りのセクション（例えば、ホットセクション２４、減速ギアボックス１４、プロペラアセンブリ１６など）は、元のままであって、図１及び図２に関して上述したように機能する。更に、電気モータ５６が、電気モータ５６の最大作動温度よりも充分低い温度を有する周囲環境にあるため、図７及び図８における示された適応は魅力的である。電気モータ５６が充分な部分に取り付けられているため、推進システム６６の適応は、また、モータトルクにより任意のＯＥＭ構成要素を変更する必要性を回避する。いくつかの実施形態では、図７及び図８における適応は、空気圧又は流れの生成に関連する構成要素が修正されていないため、より単純なエンジン拡張を提供し得る。更に、燃やされる燃料を少なくすることができ、電気モータ５６は、失われる動力を補うことができる。そして、図３及び図４並びに図５及び図６における適応と比較して、図７及び図８における構成は、ハイブリッドモードの作動に加えて、エンジンの純粋な電動作動を可能にし得る。
【0029】
図９及び図１０は、図１及び図２のガスタービンエンジンのハイブリッド化を提供するための別の技術及びシステムを表し、特に、プロペラアセンブリ１６及び補助ギアボックス１８に対する電気モータ５６の接続を含む推進システム７２を表す。当該方法において、推進システム７２は、推進システム５４（又は推進システム６４）の電気モータ５６を推進システム６６の電気モータ５６と組み合わせている。したがって、図９及び図１０における推進システムの電気モータ５６は概して、推進システム５４（又は推進システム６４）及び推進システム６６に関して上述したように作動する。推進システム５４及び推進システム６４に関して、（少なくとも部分的に）補助ギアボックス１８に接続された電気モータ５６によってコンプレッサタービン４０に動力が供給されているため、動力タービン４２が利用可能な火力が低減され得、この結果、ホットセクション２４の燃焼プロセスにおいて消費される燃料量が低減される。プロペラアセンブリ１６に提供されるのに充分な動力を維持するために、第２の電気モータ５６は、（推進システム６６に関連して前述したように、減速ギアボックス１４とプロペラアセンブリ１６との間に取り付けられている。推進システム７２における（すなわち、コンプレッサセクション及びプロペラセクションにおける）電気モータ５６の各々は、単一の電気モータ５６であり得るか、又は、例えば、複数の電気モータ５６（例えば、縦に並んだ２つ以上のモータ）であり得ることに留意されたい。更に、電気モータ５６の各々は、例えば、１つのステータと１つ又は複数のロータとを含み得る。更に、コンプレッサセクションにおける電気モータ５６（例えば、推進システム５４及び推進システム６４に関連して前で示した電気モータ５６）は、モータシャフト５８に対して直接的に接続され得るか、又はギアのセットを通じて、若しくは機械的なカプラ、例えば、チェーン、１つ又は複数のベルト、１つ又は複数のプーリ、及び同種のものを介してモータシャフト５８に接続され得る。
【0030】
推進システム７２における電気モータ配置が、推進システム５４（又は推進システム６４）及び推進システム６６におけるものと同じであると想定すると、取り付けポイント及びトルク伝達経路も同じである。推進システム７２の残りのセクション（例えば、ホットセクション２４、減速ギアボックス１４、プロペラアセンブリ１６など）は、元のままであって、図１及び図２に関して上述したように機能する。更に、それぞれの電気モータ５６の特定の配置に関する、推進システム５４（又は推進システム６４）及び推進システム６６に関して上述した利点は依然、推進システム７２に適用される。前方及び後方の両方の電気モータ５６構成を利用することによって、特定の燃料消費に関する最高の節減と共にエンジンに関するハイブリッド作動の効率の増加を達成することができる。
【0031】
図１０は、電気モータ５６の単一の電源６０及び単一のコントローラ６２を示すことにも留意されたい。代わりに、１つのコントローラ６２が、それぞれの電気モータに各々接続された別々の電源６０に接続されてもよく、当該別々の電源６０を制御してもよいことに留意されたい。同様に、いくつかの実施形態では、別々のコントローラ６２は、それぞれの（例えば、別々の）電源６０に接続されてもよく、各コントローラ６２は、各電源からそのそれぞれの電気モータへの電力を制御してもよい。
【0032】
図１１及び図１２は、図１及び図２のガスタービンエンジンのハイブリッド化を提供するための更なる技術及びシステムを表し、特に、（例えば、動力タービンシャフト筐体の内側であって、動力タービン４２と減速ギアボックス１４との間に配置された）動力タービンシャフト４４に対する電気モータ５６の接続を含む推進システム７４を表す。推進システム７４における電気モータ５６は、単一の電気モータ５６であり得るか、又は、例えば、複数の電気モータ５６（例えば、縦に並んだ２つ以上のモータ）であり得ることに留意されたい。更に、電気モータ５６は、動力タービンシャフト４４に対して直接的に接続され得るか、又はギアのセットを通じて、若しくは機械的なカプラ、例えば、チェーン、１つ又は複数のベルト、１つ又は複数のプーリ、及び同種のものを介して動力タービンシャフト４４に接続され得る。
【0033】
図１１において、及び図１２の内部の要素をより充分に示すために切断された推進システム７４の断面側面図において示されるように、電気モータ５６は、動力タービンシャフト４４に対して直接的に接続されている。一実施形態では、図１２に示されるように、電気モータ５６は、ロータ７７を円周方向に取り囲んでいる（例えば、２つの別々のステータセグメントが相互に接続されたものとしてではなく、単一の要素として形成された）単一のステータ７５を含む。更に、電気モータ５６は、例えば、単一のステータ７５と１つ又は複数のロータ７７とを含み得る。電気モータ５６は、モータシャフト５８に対して直接的に接続され得るか、又はギアのセットを通じて、若しくは機械的なカプラ、例えば、チェーン、１つ又は複数のベルト、１つ又は複数のプーリ、及び同種のものを介してモータシャフト５８に接続され得る。電気モータ５６によって生成されるトルクは、動力タービンシャフト４４に対して直接的に付与される。当該トルクは、減速ギアボックス１４、次いで、プロペラアセンブリ１６に伝達される。動力タービンからの動力が電気モータ５６によって増大されることにより、ハイブリッド効果がもたらされる。
【0034】
推進システム７４の残りのセクション（例えば、ホットセクション２４、減速ギアボックス１４、プロペラアセンブリ１６など）は、元のままであって、図１及び図２に関して上述したように機能する。更に、推進システム７４における電気モータ５６の当該適応は、少なくとも部分的に推進システム７４の電気モータに関する低トルク高ＲＰＭの位置及び作動により、推進システム５４、６４、６６、及び７２における電気モータ５６に対する電気モータ５６のサイズの低減を可能にする。更に、推進システム７４における電気モータ５６の適応は、また、電気モータ５６によって出力されるトルクレベルに関して任意のＯＥＭ構成要素を変更する必要性を回避する。更に、推進システム７４における電気モータ５６の統合は、空気圧又は流れの生成に関連する構成要素が修正されていないため簡略化され得る。そして、推進システム７４における電気モータ５６の適応は、燃やされる燃料を少なくすることを可能にし、失われる動力は、電気モータ５６を使用して補われる。
【0035】
図１３を参照すると、フローチャート７６が示されている。フローチャート７６は、推進システム７２に関連して使用される制御システムフローチャートを表し得る。しかしながら、フローチャート７６の特定の分岐は、推進システム５４及び６４並びに推進システム６６及び７４についての制御作動も表す。更に、フローチャート７６は概して、単一のコントローラ６２の使用を表すが、単一のコントローラ６２がそれぞれの電源６０若しくは単一の電源６０を制御してもよく、及び／又は別々のコントローラ６２がフローチャート７６のステップを実装してもよいことに留意されたい。
【0036】
ステップ７８で、コントローラ６２は、コンプレッサタービン４０からの測定値（例えば、圧縮空気圧、シャフトＲＰＭなど）、燃焼プロセスからの測定値（例えば、温度）、及びプロペラアセンブリ１６からの測定値（例えば、シャフトトルク）を受信する。これらの測定値は、測定される作動パラメータに関する測定場所に近い場所で推進システム７２に配置されたセンサから記録及び／又は送信され得る。ステップ７８で、コントローラ６２は、入力データを処理し、ステップ８０において、コントローラは、燃焼用の燃料インジェクタ、及び電気モータ５６のＲＰＭを管理する電気モータ５６用のモータコントローラにコマンドを送信する。ステップ８２に示されるように、コントローラ６２は、電源６０から電気モータ５６へ送られる電力量を制御し得る。コールドセクション２２の要素に動力を供給する電気モータ５６（例えば、コンプレッサの電気モータ５６）は、ステップ８６においてコンプレッサによって必要とされる総必要シャフト仕事の一部をステップ８４において提供する。特定の作動に必要とされる残りの動力は、例えば、圧縮空気と混合された後に燃焼される燃料量を通じて、同様にコントローラ６２によって制御されるステップ８８における燃焼動力によって提供される。
【0037】
ステップ８２で更に示されるように、コントローラ６２は、電源６０から電気モータ５６へ送られる電力量を制御し得る。補助ギアボックス１８とプロペラアセンブリ１６との間のプロペラモータに動力を供給する電気モータ５６（例えば、プロペラアセンブリ１６の電気モータ５６）は、ステップ９２においてプロペラアセンブリ１６によって必要とされる総必要シャフト仕事の一部をステップ９０において提供する。特定の作動に必要とされる残りの動力は、例えば、圧縮空気と混合された後に燃焼される燃料量を通じて、同様にコントローラ６２によって制御されるステップ９４での燃焼動力によって提供される。更に、ステップ８４、８６、及び８８のうちの１つ又は複数は、推進システム５４及び６４についての作動を制御するときに省略され得る一方、ステップ９０、９２、及び９４のうちの１つ又は複数は、推進システム６６及び７４についての作動を制御するときに省略され得る。更に、いくつかの実施形態では、推進システム６６及び７４は、約２７０ボルトと約１０００ボルトとの間、約２７０ボルトと８００ボルトとの間、約５００ボルトと１０００ボルトとの間、約５００ボルトと８００ボルトとの間、約８００ボルト未満、約１０００ボルト未満、又は別の値若しくは範囲の電圧をプロペラアセンブリに提供するように作動し得ることに留意されたい。
【0038】
上記で提供される技術及びシステムは、図１及び図２のガスタービンエンジンのハイブリッド化を示す。しかしながら、ハイブリッド化は更に、例えば、追加のガスタービンエンジン、例えば、ターボジェットエンジン又はターボファンエンジンなどのジェットエンジンに適用され得る。ジェットエンジンのハイブリッド化に関する技術及びシステムのハイブリッド化の例が以下に記載される。
【0039】
図１４は、例えば、航空機に関連して使用され得る推進システム９６を示す。いくつかの実施形態では、推進システム９６は、ガス動力エンジンである航空機用のジェットエンジンである。推進システム９６は、推進システム９６における流体流路を示すエンジン入口９８及びエンジン出口１００を含む。空気は、ファンステージ１０２を通過し得、推進システム９６の低圧コンプレッサステージ１０４に向けて流れ得る。作動時に、ファンステージ１０２は、推進システム９６内に空気を吸い込み及び／又は方向づけて、当該空気を低圧コンプレッサステージ１０４に向けて下流に通すように作動する回転ファンブレードを有する。更に、いくつかの実施形態では、ガイド翼１０３は、ファンステージ１０２の下流においてファンステージ１０２に隣接して配置され得る。ガイド翼１０３は、それぞれのファンステージ１０２を、例えば、低圧コンプレッサステージ１０４に向かって下流に通過した空気をガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。
【0040】
低圧コンプレッサステージ１０４は、ファンステージ１０２から受け取った空気を最初に圧縮するように作動し得る。低圧コンプレッサステージ１０４は、例えば、回転ファンブレードを各々有するファンステージ１０６及びファンステージ１０８を含み得、当該回転ファンブレードは、受け取った空気がファンステージ１０６及びファンステージ１０８を通過するときに、受け取った空気を圧縮するように作動する。したがって、ファンステージ１０６及びファンステージ１０８は、回転ファンブレードを各々含む一連のファンを表し、当該回転ファンブレードは各々、回転ファンブレードが受け取った空気がファンステージ１０６及びファンステージ１０８（例えば、圧縮の各ステージ）を通過するときに、回転ファンブレードが受け取った空気を圧縮するように作動する。更に、ファンステージ１０６及びファンステージ１０８に対応するガイド翼１１０及びガイド翼１１２がそれぞれ、低圧コンプレッサステージ１０４に存在するように示されている。ガイド翼１１０及びガイド翼１１２は、それぞれのファンステージ１０６及びファンステージ１０８を通過した空気をガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。示されているように、ファンステージ１０６及びファンステージ１０８は、ファンステージ１０６及びファンステージ１０８に回転を付与するように作動する共通のシャフト、低圧シャフト１１４に対して直接的に接続されている。更に示されているように、低圧シャフト１１４は更に、ファンステージ１０２に接続され得る。
【0041】
低圧コンプレッサステージ１０４の後に（例えば、下流に）、高圧コンプレッサステージ１１６がある。高圧コンプレッサステージ１１６は更に、低圧コンプレッサステージ１０４から受け取った低圧圧縮空気を、増加した（より高い）圧力レベルまで圧縮するように作動し得る。高圧コンプレッサステージ１１６は、例えば、回転ファンブレードを各々有するファンステージ１１８及びファンステージ１２０を含み得、当該回転ファンブレードは、受け取った空気がファンステージ１１８及びファンステージ１２０を通過するときに、受け取った空気を圧縮するように作動する。したがって、ファンステージ１１８及びファンステージ１２０は、回転ファンブレードを各々含む（ファンステージ１０６及びファンステージ１０８と同様の）一連のファンを表し、当該回転ファンブレードは各々、回転ファンブレードが受け取った空気がファンステージ１０６及びファンステージ１０８の各々（例えば、圧縮の各ステージ）を通過するときに、回転ファンブレードが受け取った空気を圧縮するように作動する。更に、ファンステージ１１８及びファンステージ１２０の各々に対応するガイド翼１２２及びガイド翼１２４がそれぞれ、高圧コンプレッサステージ１１６に存在するように示されている。ガイド翼１２２及びガイド翼１２４は各々、それぞれのファンステージ１１８及びファンステージ１２０を通過した空気をガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。示されているように、ファンステージ１１８及びファンステージ１２０は、ファンステージ１１８及びファンステージ１２０に回転を付与するように作動する共通のシャフト、高圧シャフト１２６に対して直接的に接続されている。いくつかの実施形態では、高圧シャフト１２６は、低圧シャフト１１４よりも高速で回転し、これにより、例えば、高圧コンプレッサステージ１１６は、低圧シャフト１１４によって駆動される低圧コンプレッサステージ１０４が可能である圧力よりも高い圧力まで、受け取った空気を圧縮することができる。
【0042】
推進システム９６は、燃焼セクション１２８を更に含み、燃焼セクション１２８は、圧縮空気を高圧コンプレッサステージ１１６から受け取って、圧縮空気を燃料と混合し、混合物を点火して燃焼器を利用して燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスは、燃焼セクション１２８の下流にある複数のタービンに動力を供給するために利用され得、エンジン出口１００の外に排気ガスとして通過する。
【0043】
示されているように、燃焼セクション１２８の下流に高圧タービンステージ１３０がある。高圧タービンステージ１３０は、高圧シャフト１２６に回転を付与するように作動し得る。高圧タービンステージ１３０は、例えば、回転ファンブレードを各々有するタービンステージ１３２及びタービンステージ１３４を含み得、当該回転ファンブレードは、燃焼ガスがタービンステージ１３２及びタービンステージ１３４の各々（例えば、各タービンステージ）を通過するときにエネルギーを受け取るように作動する。更に、タービンステージ１３２及びタービンステージ１３４の各々に対応するガイド翼１３６及びガイド翼１３８がそれぞれ、高圧タービンステージ１３０に存在するように示されている。ガイド翼１３６及びガイド翼１３８は各々、それぞれのタービンステージ１３２及びタービンステージ１３４を通過した燃焼ガスをガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。示されているように、タービンステージ１３２及びタービンステージ１３４は、共通のシャフト、高圧シャフト１２６に対して直接的に接続されており、タービンステージ１３２及びタービンステージ１３４は、高圧シャフト１２６に回転を付与するように作動する。
【0044】
燃焼ガスは、高圧タービンステージ１３０を出て行き得、低圧タービンステージ１４０に流れ得る。低圧タービンステージ１４０は、低圧シャフト１１４に回転を付与するように作動し得る。低圧タービンステージ１４０は、例えば、回転ファンブレードを各々有するタービンステージ１４２及びタービンステージ１４４を含み得、当該回転ファンブレードは、燃焼ガスがタービンステージ１４２及びタービンステージ１４４（例えば、各タービンステージ）を通過するときにエネルギーを受け取るように作動する。更に、タービンステージ１４２及びタービンステージ１４４の各々に対応するガイド翼１４６及びガイド翼１４８がそれぞれ、低圧タービンステージ１４０に存在するように示されている。ガイド翼１４６及びガイド翼１４８は、それぞれのタービンステージ１４２及びタービンステージ１４４を通過した燃焼ガスをガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。示されているように、タービンステージ１４２及びタービンステージ１４４は、共通のシャフト、低圧シャフト１１４に対して直接的に接続されており、タービンステージ１４２及びタービンステージ１４４は、例えば、高圧タービンステージ１３０に対して低圧タービンステージ１４０にあるときに、燃焼ガスに存在しているエネルギーがより少ないことによって（燃焼ガスの温度が低下することによって）、高圧シャフト１２６に付与される回転速度よりも低い回転速度で低圧シャフト１１４に回転を付与するように作動する。
【0045】
上述のように、本実施形態は、推進システム９６のハイブリッド化に関する技術を含む。例えば、推進システム９６は、推進システム９６の上述の要素に関連して作動する電気モータ１５０を含み得る。例えば、電気モータ１５０は、ファンステージ１０２に隣接して配置された前方のファン一体化モータであり得る。示されているように、電気モータ１５０は、モータステータ１５４を取り囲んでいるモータ筐体１５２を含む。エアギャップ１５６は、冷却流体（例えば、空気）を提供するためにモータステータ１５４に隣接して提供され得、モータロータ１５８も電気モータ１５０に含まれ得る。
【0046】
作動時に、モータステータ１５４は、巻線を含み得る一方、モータロータ１５８は、１つ又は複数の磁石を含む。モータステータ１５４及びモータロータ１５８は、電気モータとして作動し得、ここで、電力は、ファンステージ１０２のファンブレードを回転させるために印加される。代替的に、モータステータ１５４及びモータロータ１５８は、発電機として作動し得る。例えば、航空機の降下又は着陸中に、モータステータ１５４は、ファンステージ１０２の回転に対して抵抗を生成するように作動し得る。これは、推進システム９６によって提供される正味の推力の低減をもたらし、航空機の速度の低減につながり得る。これは、また、例えば、航空機に搭載された１つ又は複数の電源（例えば、電気化学バッテリ）を充電するために使用され得る電力の生成をもたらし得る。
【0047】
いくつかの実施形態では、ファンステージ１０２は、一体化ファンブレードであって、これによって、モータロータ１５８は、圧縮スリーブを介して、（いくつかの実施形態では）所定位置に保持され得る、ファンステージを取り囲んでいるファンシュラウドの周りに配置されたモータロータ１５８のロータ磁石を有する。したがって、電気モータ１５０は、モータロータ１５８を通じて、一体化ファンブレードに対して直接的にトルクを提供し、したがって、ハイブリッドの電動作動及び／又は完全な電動作動を可能にする。すなわち、ハイブリッドモードにおいて、電気モータ１５０は、低圧シャフト１１４によって提供される回転を補い得るか、又は電気モードにおいて、低圧シャフト１１４は、ファンステージ１０２から分離され得、電気モータ１５０は専ら、ファンステージ１０２のファンブレードに回転を提供し得る。
【0048】
同様に、電気モータ１５０は、推進システム９６によって使用される完全な動力を提供して、ファンステージ（例えば、上述の例として提供されるようなロータ一体化ファンブレード）を通じて低圧シャフト１１４にトルクを伝達することによって任意の所与の推力を生成し得る。電気モータ１５０は、また、任意の所与の推力を生成するために必要とされる部分的な動力を提供し得る一方、残りの動力は、燃焼セクション１２８において生成される燃焼から生じる。他の実施形態では、電気モータ１５０は、また、ファンステージ１０２を通じて（例えば、ロータ一体化ファンブレードを通じて）低圧シャフト１１４から動力を取り込むことによって発電機として作動し得る。同様に、（図１３に関して概説したものと同様の）モータ作動／生成作動の組み合わせを通じて、電気モータ１５０は、エンジン（例えば、推進システム９６）の全体の作動効率を増加させ得る。
【0049】
図１５は、例えば、航空機に関連して使用され得る推進システム９６の第２の実施形態を示す。図１４に関して上述した要素に加えて、推進システム９６の第２の実施形態は、減速ギアボックス１６０及び駆動シャフト１６２を更に含む。作動時に、低圧シャフト１１４は、減速ギアボックス１６０に接続されており、減速ギアボックス１６０は、低圧シャフト１１４から、ファンステージ１０２に接続された駆動シャフト１６２へ回転を伝達するように作動し得る。減速ギアボックス１６０は、低圧シャフト１１４と駆動シャフト１６２との間の回転速度を変更するギア機構として作動し得る。更に、低圧シャフト１１４及び駆動シャフト１６２を分離することによって、電気モータ１５０は、（電気モータとして機能しているときに）ファンステージ１０２に回転を付与し得るか、又は低圧シャフト１１４の作動に影響を与えることなく（発電機として機能しているときに）ファンステージ１０２からエネルギーを取り去り得る。
【0050】
図１６は、例えば、航空機に関連して使用され得る推進システム１６４を示す。いくつかの実施形態では、推進システム１６４は、ガス動力エンジンである航空機用のジェットエンジンである。推進システム１６４は、推進システム１６４における流体流路を示すエンジン入口９８及びエンジン出口１００を含む。空気は、ファンステージ１０２を通過し得、推進システム１６４の低圧コンプレッサステージ１０４に向けて流れ得る。作動時に、ファンステージ１０２は、推進システム１６４内に空気を吸い込み及び／又は方向づけて、当該空気を低圧コンプレッサステージ１０４に向けて下流に通すように作動する回転ファンブレードを有する。更に、いくつかの実施形態では、ガイド翼１０３は、ファンステージ１０２の下流においてファンステージ１０２に隣接して配置され得る。ガイド翼１０３は、それぞれのファンステージ１０２を、例えば、低圧コンプレッサステージ１０４に向かって下流に通過した空気をガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。
【0051】
低圧コンプレッサステージ１０４は、ファンステージ１０２から受け取った空気を最初に圧縮するように作動し得る。低圧コンプレッサステージ１０４は、例えば、回転ファンブレードを各々有するファンステージ１０６及びファンステージ１０８を含み得、当該回転ファンブレードは、受け取った空気がファンステージ１０６及びファンステージ１０８を通過するときに、受け取った空気を圧縮するように作動する。したがって、ファンステージ１０６及びファンステージ１０８は、回転ファンブレードを各々含む一連のファンを表し、当該回転ファンブレードは、回転ファンブレードが受け取った空気がファンステージ１０６及びファンステージ１０８（例えば、圧縮の各ステージ）を通過するときに、回転ファンブレードが受け取った空気を圧縮するように作動する。更に、ファンステージ１０６及びファンステージ１０８の各々に対応するガイド翼１１０及びガイド翼１１２がそれぞれ、低圧コンプレッサステージ１０４に存在するように示されている。ガイド翼１１０及びガイド翼１１２は、それぞれのファンステージ１０６及びファンステージ１０８を通過した空気をガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。示されているように、ファンステージ１０６及びファンステージ１０８は、ファンステージ１０６及びファンステージ１０８に回転を付与するように作動する共通のシャフト、低圧シャフト１１４に対して直接的に接続されている。更に示されているように、低圧シャフト１１４は更に、ファンステージ１０２に接続され得る。
【0052】
低圧コンプレッサステージ１０４の後に（例えば、下流に）、高圧コンプレッサステージ１１６がある。高圧コンプレッサステージ１１６は更に、低圧コンプレッサステージ１０４から受け取った低圧圧縮空気を、増加した（より高い）圧力レベルまで圧縮するように作動し得る。高圧コンプレッサステージ１１６は、例えば、回転ファンブレードを各々有するファンステージ１１８及びファンステージ１２０を含み得、当該回転ファンブレードは、受け取った空気がファンステージ１１８及びファンステージ１２０を通過するときに、受け取った空気を圧縮するように作動する。したがって、ファンステージ１１８及びファンステージ１２０は、回転ファンブレードを各々含む（ファンステージ１０６及びファンステージ１０８と同様の）一連のファンを表し、当該回転ファンブレードは、回転ファンブレードが受け取った空気がファンステージ１１８及びファンステージ１２０の各々（例えば、圧縮の各ステージ）を通過するときに、回転ファンブレードが受け取った空気を圧縮するように作動する。更に、ファンステージ１１８及びファンステージ１２０の各々に対応するガイド翼１２２及びガイド翼１２４がそれぞれ、高圧コンプレッサステージ１１６に存在するように示されている。ガイド翼１２２及びガイド翼１２４は、それぞれのファンステージ１１８及びファンステージ１２０を通過した空気をガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。示されているように、ファンステージ１１８及びファンステージ１２０は、ファンステージ１１８及びファンステージ１２０に回転を付与するように作動する共通のシャフト、高圧シャフト１２６に対して直接的に接続されている。いくつかの実施形態では、高圧シャフト１２６は、低圧シャフト１１４よりも高速で回転し、これにより、例えば、高圧コンプレッサステージ１１６は、低圧シャフト１１４によって駆動される低圧コンプレッサステージ１０４が可能である圧力よりも高い圧力まで、受け取った空気を圧縮することができる。
【0053】
推進システム９６は、燃焼セクション１２８を更に含み、燃焼セクション１２８は、圧縮空気を高圧コンプレッサステージ１１６から受け取って、圧縮空気を燃料と混合し、混合物を点火して燃焼器を利用して燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスは、燃焼セクション１２８の下流にある複数のタービンに動力を供給するために利用され得、エンジン出口１００の外に排気ガスとして通過する。
【0054】
示されているように、燃焼セクション１２８の下流に高圧タービンステージ１３０がある。高圧タービンステージ１３０は、高圧シャフト１２６に回転を付与するように作動し得る。高圧タービンステージ１３０は、例えば、回転ファンブレードを各々有するタービンステージ１３２及びタービンステージ１３４を含み得、当該回転ファンブレードは、燃焼ガスがタービンステージ１３２及びタービンステージ１３４の各々（例えば、各タービンステージ）を通過するときにエネルギーを受け取るように作動する。更に、タービンステージ１３２及びタービンステージ１３４に対応するガイド翼１３６及びガイド翼１３８が、高圧タービンステージ１３０に存在するように示されている。ガイド翼１３６及びガイド翼１３８は、それぞれのタービンステージ１３２及びタービンステージ１３４を通過した燃焼ガスをガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。示されているように、タービンステージ１３２及びタービンステージ１３４は、共通のシャフト、高圧シャフト１２６に対して直接的に接続されており、タービンステージ１３２及びタービンステージ１３４は、高圧シャフト１２６に回転を付与するように作動する。
【0055】
燃焼ガスは、高圧タービンステージ１３０を出て行き得、低圧タービンステージ１４０に流れ得る。低圧タービンステージ１４０は、低圧シャフト１１４に回転を付与するように作動し得る。低圧タービンステージ１４０は、例えば、回転ファンブレードを各々有するタービンステージ１４２及びタービンステージ１４４を含み得、当該回転ファンブレードは、燃焼ガスがタービンステージ１４２及びタービンステージ１４４の各々（例えば、各タービンステージ）を通過するときにエネルギーを受け取るように作動する。更に、タービンステージ１４２及びタービンステージ１４４の各々に対応するガイド翼１４６及びガイド翼１４８がそれぞれ、低圧タービンステージ１４０に存在するように示されている。ガイド翼１４６及びガイド翼１４８は、それぞれのタービンステージ１４２及びタービンステージ１４４を通過した燃焼ガスをガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。示されているように、タービンステージ１４２及びタービンステージ１４４は、共通のシャフト、低圧シャフト１１４に対して直接的に接続されており、タービンステージ１４２及びタービンステージ１４４は、例えば、高圧タービンステージ１３０に対して低圧タービンステージ１４０にあるときに、燃焼ガスに存在しているエネルギーがより少ないことにより（燃焼ガスの温度が低下することにより）、高圧シャフト１２６に付与される回転速度よりも低い回転速度で低圧シャフト１１４に回転を付与するように作動する。
【0056】
上述のように、本実施形態は、推進システム１６４のハイブリッド化に関する技術を含む。例えば、推進システム１６４は、推進システム１６４の上述の要素に関連して作動する電気モータ１６６を含み得る。例えば、電気モータ１６６は、ファンステージ１０６に隣接して配置された前方のファン一体化モータであり得る。示されているように、電気モータ１６６は、モータステータ１５４を取り囲んでいるモータ筐体１５２を含む。エアギャップ１５６は、冷却流体（例えば、空気）を提供するためにモータステータ１５４に隣接して提供され得、モータロータ１５８も電気モータ１６６に含まれ得る。
【0057】
作動時に、モータステータ１５４は、巻線を含み得る一方、モータロータ１５８は、１つ又は複数の磁石を含む。モータステータ１５４及びモータロータ１５８は、電気モータとして作動し得、ここで、電力は、ファンステージ１０６のファンブレードを回転させるために印加される。代替的に、モータステータ１５４及びモータロータ１５８は、発電機として作動し得る。例えば、航空機の降下又は着陸中に、モータステータ１５４は、ファンステージ１０６の回転に対して抵抗を生成するように作動し得る。これは、推進システム１６４によって提供される正味の推力の低減をもたらし、航空機の速度の低減につながり得る。これは、また、例えば、航空機に搭載された１つ又は複数の電源（例えば、電気化学バッテリ）を充電するために使用され得る電力の生成をもたらし得る。
【0058】
いくつかの実施形態では、ファンステージ１０６は、一体化ファンブレードであって、これによって、モータロータ１５８は、圧縮スリーブを介して、（いくつかの実施形態では）所定位置に保持され得る、ファンステージ１０２を取り囲んでいるファンシュラウドの周りに配置されたモータロータ１５８のロータ磁石を有する。したがって、電気モータ１６６は、モータロータ１５８を通じて、一体化ファンブレードに対して直接的にトルクを提供し、それによって、ハイブリッドの電動作動及び／又は完全な電動作動を可能にする。すなわち、ハイブリッドモードにおいて、電気モータ１６６は、低圧シャフト１１４によって提供される回転を補い得るか、又は電気モードにおいて、低圧シャフト１１４は、ファンステージ１０２から分離され得、電気モータ１６６は専ら、ファンステージ１０２のファンブレードに回転を提供し得る。
【0059】
同様に、電気モータ１６６は、推進システム９６によって使用される完全な動力を提供して、ファンステージ１０６（例えば、上述の例として提供されるようなロータ一体化ファンブレード）を通じて低圧シャフト１１４にトルクを伝達することによって任意の所与の推力を生成し得る。電気モータ１６６は、また、任意の所与の推力を生成するために必要とされる部分的な動力を提供し得る一方、残りの動力は、燃焼セクション１２８において生成される燃焼から生じる。他の実施形態では、電気モータ１６６は、また、ファンステージ１０２を通じて（例えば、ロータ一体化ファンブレードを通じて）低圧シャフト１１４から動力を取り込むことによって発電機として作動し得る。同様に、（図１３に関して概説したものと同様の）モータ作動／生成作動の組み合わせを通じて、電気モータ１６６は、エンジン（例えば、推進システム１６４）の全体の作動効率を増加させ得る。
【0060】
図１７は、例えば、航空機に関連して使用され得る推進システム１６４の第２の実施形態を示す。図１６に関して上述した要素に加えて、推進システム１６４の第２の実施形態は、減速ギアボックス１６０及び駆動シャフト１６２を更に含む。作動時に、低圧シャフト１１４は、減速ギアボックス１６０に接続されており、減速ギアボックス１６０は、低圧シャフト１１４から、ファンステージ１０２に接続された駆動シャフト１６２へ回転を伝達するように作動し得る。減速ギアボックス１６０は、低圧シャフト１１４と駆動シャフト１６２との間の回転速度を変更するギア機構として作動し得る。
【0061】
図１８は、例えば、航空機に関連して使用され得る推進システム１６８を示す。いくつかの実施形態では、推進システム１６８は、ガス動力エンジンである航空機用のジェットエンジンである。推進システム１６８は、推進システム１６８における流体流路を示すエンジン入口９８及びエンジン出口１００を含む。空気は、ファンステージ１０２を通過し得、推進システム１６８の低圧コンプレッサステージ１０４に向けて流れ得る。作動時に、ファンステージ１０２は、推進システム１６８内に空気を吸い込み及び／又は方向づけて、当該空気を低圧コンプレッサステージ１０４に向けて下流に通すように作動する回転ファンブレードを有する。更に、いくつかの実施形態では、ガイド翼１０３は、ファンステージ１０２の下流においてファンステージ１０２に隣接して配置され得る。ガイド翼１０３は、それぞれのファンステージ１０２を、例えば、低圧コンプレッサステージ１０４に向かって下流に通過した空気をガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。
【0062】
低圧コンプレッサステージ１０４は、ファンステージ１０２から受け取った空気を最初に圧縮するように作動し得る。低圧コンプレッサステージ１０４は、例えば、回転ファンブレードを各々有するファンステージ１０６及びファンステージ１０８を含み得、当該回転ファンブレードは、受け取った空気がファンステージ１０６及びファンステージ１０８を通過するときに、受け取った空気を圧縮するように作動する。したがって、ファンステージ１０６及びファンステージ１０８は、回転ファンブレードを各々含む一連のファンを表し、当該回転ファンブレードは各々、回転ファンブレードが受け取った空気がファンステージ１０６及びファンステージ１０８（例えば、圧縮の各ステージ）を通過するときに、回転ファンブレードが受け取った空気を圧縮するように作動する。更に、ファンステージ１０６及びファンステージ１０８の各々に対応するガイド翼１１０及びガイド翼１１２がそれぞれ、低圧コンプレッサステージ１０４に存在するように示されている。ガイド翼１１０及びガイド翼１１２は、それぞれのファンステージ１０６及びファンステージ１０８を通過した空気をガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。示されているように、ファンステージ１０６及びファンステージ１０８は、ファンステージ１０６及びファンステージ１０８に回転を付与するように作動する共通のシャフト、低圧シャフト１１４に対して直接的に接続されている。更に示されているように、低圧シャフト１１４は更に、ファンステージ１０２に接続され得る。
【0063】
低圧コンプレッサステージ１０４の後に（例えば、下流に）、高圧コンプレッサステージ１１６がある。高圧コンプレッサステージ１１６は更に、低圧コンプレッサステージ１０４から受け取った低圧圧縮空気を、増加した（より高い）圧力レベルまで圧縮するように作動し得る。高圧コンプレッサステージ１１６は、例えば、回転ファンブレードを各々有するファンステージ１１８及びファンステージ１２０を含み得、当該回転ファンブレードは、受け取った空気がファンステージ１１８及びファンステージ１２０を通過するときに、受け取った空気を圧縮するように作動する。したがって、ファンステージ１１８及びファンステージ１２０は、回転ファンブレードを各々含む（ファンステージ１０６及びファンステージ１０８と同様の）一連のファンを表し、当該回転ファンブレードは各々、回転ファンブレードが受け取った空気がファンステージ１１８及びファンステージ１２０の各々（例えば、圧縮の各ステージ）を通過するときに、回転ファンブレードが受け取った空気を圧縮するように作動する。更に、ファンステージ１１８及びファンステージ１２０の各々に対応するガイド翼１２２及びガイド翼１２４が、高圧コンプレッサステージ１１６に存在するように示されている。ガイド翼１２２及びガイド翼１２４は各々、それぞれのファンステージ１１８及びファンステージ１２０を通過した空気をガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。示されているように、ファンステージ１１８及びファンステージ１２０は、ファンステージ１１８及びファンステージ１２０に回転を付与するように作動する共通のシャフト、高圧シャフト１２６に対して直接的に接続されている。いくつかの実施形態では、高圧シャフト１２６は、低圧シャフト１１４よりも高速で回転し、これにより、例えば、高圧コンプレッサステージ１１６は、低圧シャフト１１４によって駆動される低圧コンプレッサステージ１０４が可能である圧力よりも高い圧力まで、受け取った空気を圧縮することができる。
【0064】
推進システム１６８は、燃焼セクション１２８を更に含み、燃焼セクション１２８は、圧縮空気を高圧コンプレッサステージ１１６から受け取って、圧縮空気を燃料と混合し、混合物を点火して燃焼器を利用して燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスは、燃焼セクション１２８の下流にある複数のタービンに動力を供給するために利用され得、エンジン出口１００の外に排気ガスとして通過する。
【0065】
示されているように、燃焼セクション１２８の下流に高圧タービンステージ１３０がある。高圧タービンステージ１３０は、高圧シャフト１２６に回転を付与するように作動し得る。高圧タービンステージ１３０は、例えば、回転ファンブレードを各々有するタービンステージ１３２及びタービンステージ１３４を含み得、当該回転ファンブレードは、燃焼ガスがタービンステージ１３２及びタービンステージ１３４（例えば、各タービンステージ）を通過するときにエネルギーを受け取るように作動する。更に、タービンステージ１３２及びタービンステージ１３４の各々に対応するガイド翼１３６及びガイド翼１３８がそれぞれ、高圧タービンステージ１３０に存在するように示されている。ガイド翼１３６及びガイド翼１３８は、それぞれのタービンステージ１３２及びタービンステージ１３４を通過した燃焼ガスをガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。示されているように、タービンステージ１３２及びタービンステージ１３４は、共通のシャフト、高圧シャフト１２６に対して直接的に接続されており、タービンステージ１３２及びタービンステージ１３４は、高圧シャフト１２６に回転を付与するように作動する。
【0066】
燃焼ガスは、高圧タービンステージ１３０を出て行き得、低圧タービンステージ１４０に流れ得る。低圧タービンステージ１４０は、低圧シャフト１１４に回転を付与するように作動し得る。低圧タービンステージ１４０は、例えば、回転ファンブレードを各々有するタービンステージ１４２及びタービンステージ１４４を含み得、当該回転ファンブレードは、燃焼ガスがタービンステージ１４２及びタービンステージ１４４（例えば、各タービンステージ）を通過するときにエネルギーを受け取るように作動する。更に、タービンステージ１４２及びタービンステージ１４４の各々に対応するガイド翼１４６及びガイド翼１４８がそれぞれ、低圧タービンステージ１４０に存在するように示されている。ガイド翼１４６及びガイド翼１４８は、それぞれのタービンステージ１４２及びタービンステージ１４４を通過した燃焼ガスをガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。示されているように、タービンステージ１４２及びタービンステージ１４４は、共通のシャフト、低圧シャフト１１４に対して直接的に接続されており、タービンステージ１４２及びタービンステージ１４４は、例えば、高圧タービンステージ１３０に対して低圧タービンステージ１４０にあるときに、燃焼ガスに存在しているエネルギーがより少ないことにより（燃焼ガスの温度が低下することにより）、高圧シャフト１２６に付与される回転速度よりも低い回転速度で低圧シャフト１１４に回転を付与するように作動する。
【0067】
上述のように、本実施形態は、推進システム１６８のハイブリッド化に関する技術を含む。例えば、推進システム１６８は、推進システム１６８の上述の要素に関連して作動する電気モータ１６６を含み得る。いくつかの実施形態では、電気モータ１６６は、電気モータ１５０と同様であり得る。更に、例えば、電気モータ１６６は、低圧コンプレッサステージ１０４に隣接して配置された低圧コンプレッサブレード一体化モータであり得る。より具体的には、電気モータ１６６は、ファンステージ１０６又は、例えば、ファンステージ１０６内のブレード若しくはファンに接続され得る。示されているように、電気モータ１６６は、モータステータ１５４を取り囲んでいるモータ筐体１５２を含む。エアギャップ１５６は、冷却流体（例えば、空気）を提供するためにモータステータ１５４に隣接して提供され得、モータロータ１５８も電気モータ１５０に含まれ得る。
【0068】
作動時に、モータステータ１５４は、巻線を含み得る一方、モータロータ１５８は、１つ又は複数の磁石を含む。モータステータ１５４及びモータロータ１５８は、電気モータとして作動し得、ここで、電力は、ファンステージ１０６のファンブレードを回転させるために印加される。代替的に、モータステータ１５４及びモータロータ１５８は、発電機として作動し得る。例えば、航空機の降下又は着陸中に、モータステータ１５４は、ファンステージ１０６の回転に対して抵抗を生成するように作動し得る。これは、推進システム１６８によって提供される正味の推力の低減をもたらし、航空機の速度の低減につながり得る。これは、また、例えば、航空機に搭載された１つ又は複数の電源（例えば、電気化学バッテリ）を充電するために使用され得る電力の生成をもたらし得る。
【0069】
いくつかの実施形態では、ファンステージ１０６は、一体化ファンブレードであって、これによって、モータロータ１５８は、圧縮スリーブを介して、（いくつかの実施形態では）所定位置に保持され得る、ファンステージ１０６を取り囲んでいるファンシュラウドの周りに配置されたモータロータ１５８のロータ磁石を有する。したがって、電気モータ１６６は、モータロータ１５８を通じて、一体化ファンブレードに対して直接的にトルクを提供し、それによって、ハイブリッドの電動作動及び／又は完全な電動作動を可能にする。すなわち、ハイブリッドモードにおいて、電気モータ１６６は、低圧シャフト１１４によって提供される回転を補い得るか、又は電気モードにおいて、低圧シャフト１１４は、ファンステージ１０６から分離され得、電気モータ１６６は専ら、ファンステージ１０６のファンブレードに回転を提供し得る。
【0070】
同様に、電気モータ１６６は、推進システム１６８によって使用される完全な動力を提供して、ファンステージ１０６（例えば、上述の例として提供されるようなロータ一体化ファンブレード）を通じて低圧シャフト１１４にトルクを伝達することによって任意の所与の推力を生成し得る。電気モータ１６６は、また、任意の所与の推力を生成するために必要とされる部分的な動力を提供し得る一方、残りの動力は、燃焼セクション１２８において生成される燃焼から生じる。他の実施形態では、電気モータ１６６は、また、ファンステージ１０６を通じて（例えば、ロータ一体化ファンブレードを通じて）低圧シャフト１１４から動力を取り込むことによって発電機として作動し得る。同様に、（図１３に関して概説したものと同様の）モータ作動／生成作動の組み合わせを通じて、電気モータ１６６は、エンジン（例えば、推進システム１６８）の全体の作動効率を増加させ得る。
【0071】
更に、推進システム１６８は、推進システム１６８の上述の要素に関連して作動する追加の電気モータ１７０を含み得る。いくつかの実施形態では、電気モータ１７０は、電気モータ１５０又は電気モータ１６６と同様であり得る。例えば、電気モータ１７０は、低圧コンプレッサステージ１０４に隣接して配置された低圧コンプレッサブレード一体化モータであり得る。より具体的には、電気モータ１７０は、ファンステージ１０８又は、例えば、ファンステージ１０８内のブレード若しくはファンに接続され得る。示されているように、電気モータ１７０は、モータステータ１５４を取り囲んでいるモータ筐体１５２を含む。エアギャップ１５６は、冷却流体（例えば、空気）を提供するためにモータステータ１５４に隣接して提供され得、モータロータ１５８も電気モータ１５０に含まれ得る。
【0072】
作動時に、モータステータ１５４は、巻線を含み得る一方、モータロータ１５８は、１つ又は複数の磁石を含む。モータステータ１５４及びモータロータ１５８は、電気モータとして作動し得、ここで、電力は、ファンステージ１０８のファンブレードを回転させるために印加される。代替的に、モータステータ１５４及びモータロータ１５８は、発電機として作動し得る。例えば、航空機の降下又は着陸中に、モータステータ１５４は、ファンステージ１０８の回転に対して抵抗を生成するように作動し得る。これは、推進システム１６８によって提供される正味の推力の低減をもたらし、航空機の速度の低減につながり得る。これはまた、例えば、航空機に搭載された１つ又は複数の電源（例えば、電気化学バッテリ）を充電するために使用され得る電力の生成をもたらし得る。
【0073】
いくつかの実施形態では、ファンステージ１０８は、一体化ファンブレードであって、これによって、モータロータ１５８は、圧縮スリーブを介して、（いくつかの実施形態では）所定位置に保持され得る、ファンステージ１０８を取り囲んでいるファンシュラウドの周りに配置されたモータロータ１５８のロータ磁石を有する。したがって、電気モータ１７０は、モータロータ１５８を通じて、一体化ファンブレードに対して直接的にトルクを提供し、それによって、ハイブリッドの電動作動及び／又は完全な電動作動を可能にする。すなわち、ハイブリッドモードにおいて、電気モータ１７０は、低圧シャフト１１４によって提供される回転を補い得るか、又は電気モードにおいて、低圧シャフト１１４は、ファンステージ１０８から分離され得、電気モータ１７０は専ら、ファンステージ１０８のファンブレードに回転を提供し得る。
【0074】
同様に、電気モータ１７０は、推進システム１６８によって使用される完全な動力を提供して、ファンステージ１０８（例えば、上述の例として提供されるようなロータ一体化ファンブレード）を通じて低圧シャフト１１４にトルクを伝達することによって任意の所与の推力を生成し得る。電気モータ１７０はまた、任意の所与の推力を生成するために必要とされる部分的な動力を提供し得る一方、残りの動力は、燃焼セクション１２８において生成される燃焼から生じる。他の実施形態では、電気モータ１７０は、また、ファンステージ１０８を通じて（例えば、ロータ一体化ファンブレードを通じて）低圧シャフト１１４から動力を取り込むことによって発電機として作動し得る。同様に、（図１３に関して概説したものと同様の）モータ作動／生成作動の組み合わせを通じて、電気モータ１７０は、エンジン（例えば、推進システム１６８）の全体の作動効率を増加させ得る。
【0075】
更に、ハイブリッドモードにおいて、電気モータ１６６及び電気モータ１７０は、低圧シャフト１１４によって提供される回転を補うように連携して作動し得るか、又は電気モードにおいて、低圧シャフト１１４は、ファンステージ１０６及びファンステージ１０８の何れか若しくは両方から分離され得、電気モータ１６６及び電気モータ１７０は共に、ファンステージ１０６のファンブレード及びファンステージ１０８のファンブレードそれぞれに回転を提供し得ることに留意されたい。
【0076】
同様に、縦に並んだ電気モータ１６６及び電気モータ１７０は、推進システム１６８によって使用される完全な動力を提供して、ファンステージ１０６及びファンステージ１０８（例えば、上述の例として提供されるようなロータ一体化ファンブレード）を通じて低圧シャフト１１４にトルクを伝達することによって任意の所与の推力を生成し得る。電気モータ１６６及び電気モータ１７０は、また、任意の所与の推力を生成するために必要とされる部分的な動力を提供し得る一方、残りの動力は、燃焼セクション１２８において生成される燃焼から生じる。他の実施形態では、電気モータ１６６及び電気モータ１７０は、また、ファンステージ１０６及びファンステージ１０８それぞれを通じて（例えば、ロータ一体化ファンブレードを通じて）低圧シャフト１１４から動力を取り込むことによって発電機として作動し得る。同様に、（図１３に関して概説したものと同様の）モータ作動／生成作動の組み合わせを通じて、電気モータ１６６及び電気モータ１７０は、エンジン（例えば、推進システム１６８）の全体の作動効率を増加させ得る。
【0077】
図１９は、例えば、航空機に関連して使用され得る推進システム１６８の第２の実施形態を示す。図１８に関して上述した要素に加えて、推進システム１６８の第２の実施形態は、減速ギアボックス１６０及び駆動シャフト１６２を更に含む。作動時に、低圧シャフト１１４は、減速ギアボックス１６０に接続されており、減速ギアボックス１６０は、低圧シャフト１１４から、ファンステージ１０２に接続された駆動シャフト１６２へ回転を伝達するように作動し得る。減速ギアボックス１６０は、低圧シャフト１１４と駆動シャフト１６２との間の回転速度を変更するギア機構として作動し得る。
【0078】
図２０は、例えば、航空機に関連して使用され得る推進システム１７２を示す。いくつかの実施形態では、推進システム１７２は、ガス動力エンジンである航空機用のジェットエンジンである。推進システム１７２は、推進システム１７２における流体流路を示すエンジン入口９８及びエンジン出口１００を含む。空気は、ファンステージ１０２を通過し得、推進システム１７２の低圧コンプレッサステージ１０４に向けて流れ得る。作動時に、ファンステージ１０２は、推進システム１７２内に空気を吸い込み及び／又は方向づけて、当該空気を低圧コンプレッサステージ１０４に向けて下流に通すように作動する回転ファンブレードを有する。更に、いくつかの実施形態では、ガイド翼１０３は、ファンステージ１０２の下流においてファンステージ１０２に隣接して配置され得る。ガイド翼１０３は、それぞれのファンステージ１０２を、例えば、低圧コンプレッサステージ１０４に向かって下流に通過した空気をガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。
【0079】
低圧コンプレッサステージ１０４は、ファンステージ１０２から受け取った空気を最初に圧縮するように作動し得る。低圧コンプレッサステージ１０４は、例えば、回転ファンブレードを各々有するファンステージ１０６及びファンステージ１０８を含み得、当該回転ファンブレードは、受け取った空気がファンステージ１０６及びファンステージ１０８を通過するときに、受け取った空気を圧縮するように作動する。したがって、ファンステージ１０６及びファンステージ１０８は、回転ファンブレードを各々含む一連のファンを表し、当該回転ファンブレードは各々、回転ファンブレードが受け取った空気がファンステージ１０６及びファンステージ１０８（例えば、圧縮の各ステージ）を通過するときに、回転ファンブレードが受け取った空気を圧縮するように作動する。更に、ファンステージ１０６及びファンステージ１０８の各々に対応するガイド翼１１０及びガイド翼１１２がそれぞれ、低圧コンプレッサステージ１０４に存在するように示されている。ガイド翼１１０及びガイド翼１１２は、それぞれのファンステージ１０６及びファンステージ１０８を通過した空気をガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。示されているように、ファンステージ１０６及びファンステージ１０８は、ファンステージ１０６及びファンステージ１０８に回転を付与するように作動する共通のシャフト、低圧シャフト１１４に対して直接的に接続されている。更に示されているように、低圧シャフト１１４は更に、ファンステージ１０２に接続され得る。
【0080】
低圧コンプレッサステージ１０４の後に（例えば、下流に）、高圧コンプレッサステージ１１６がある。高圧コンプレッサステージ１１６は更に、低圧コンプレッサステージ１０４から受け取った低圧圧縮空気を、増加した（より高い）圧力レベルまで圧縮するように作動し得る。高圧コンプレッサステージ１１６は、例えば、回転ファンブレードを各々有するファンステージ１１８及びファンステージ１２０を含み得、当該回転ファンブレードは、受け取った空気がファンステージ１１８及びファンステージ１２０を通過するときに、受け取った空気を圧縮するように作動する。したがって、ファンステージ１１８及びファンステージ１２０は、回転ファンブレードを各々含む（ファンステージ１０６及びファンステージ１０８と同様の）一連のファンを表し、当該回転ファンブレードは各々、回転ファンブレードが受け取った空気がファンステージ１１８及びファンステージ１２０（例えば、圧縮の各ステージ）を通過するときに、回転ファンブレードが受け取った空気を圧縮するように作動する。更に、ファンステージ１１８及びファンステージ１２０の各々に対応するガイド翼１２２及びガイド翼１２４がそれぞれ、高圧コンプレッサステージ１１６に存在するように示されている。ガイド翼１２２及びガイド翼１２４は、それぞれのファンステージ１１８及びファンステージ１２０を通過した空気をガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。示されているように、ファンステージ１１８及びファンステージ１２０は、ファンステージ１１８及びファンステージ１２０に回転を付与するように作動する共通のシャフト、高圧シャフト１２６に対して直接的に接続されている。いくつかの実施形態では、高圧シャフト１２６は、低圧シャフト１１４よりも高速で回転し、これにより、例えば、高圧コンプレッサステージ１１６は、低圧シャフト１１４によって駆動される低圧コンプレッサステージ１０４が可能である圧力よりも高い圧力まで、受け取った空気を圧縮することができる。
【0081】
推進システム１７２は、燃焼セクション１２８を更に含み、燃焼セクション１２８は、圧縮空気を高圧コンプレッサステージ１１６から受け取って、圧縮空気を燃料と混合し、混合物を点火して燃焼器を利用して燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスは、燃焼セクション１２８の下流にある複数のタービンに動力を供給するために利用され得、エンジン出口１００の外に排気ガスとして通過する。
【0082】
示されているように、燃焼セクション１２８の下流に高圧タービンステージ１３０がある。高圧タービンステージ１３０は、高圧シャフト１２６に回転を付与するように作動し得る。高圧タービンステージ１３０は、例えば、回転ファンブレードを各々有するタービンステージ１３２及びタービンステージ１３４を含み得、当該回転ファンブレードは、燃焼ガスがタービンステージ１３２及びタービンステージ１３４（例えば、各タービンステージ）を通過するときにエネルギーを受け取るように作動する。更に、タービンステージ１３２及びタービンステージ１３４の各々に対応するガイド翼１３６及びガイド翼１３８がそれぞれ、高圧タービンステージ１３０に存在するように示されている。ガイド翼１３６及びガイド翼１３８は、それぞれのタービンステージ１３２及びタービンステージ１３４を通過した燃焼ガスをガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。示されているように、タービンステージ１３２及びタービンステージ１３４は、共通のシャフト、高圧シャフト１２６に対して直接的に接続されており、タービンステージ１３２及びタービンステージ１３４は、高圧シャフト１２６に回転を付与するように作動する。
【0083】
燃焼ガスは、高圧タービンステージ１３０を出て行き得、低圧タービンステージ１４０に流れ得る。低圧タービンステージ１４０は、低圧シャフト１１４に回転を付与するように作動し得る。低圧タービンステージ１４０は、例えば、回転ファンブレードを各々有するタービンステージ１４２及びタービンステージ１４４を含み得、当該回転ファンブレードは、燃焼ガスがタービンステージ１４２及びタービンステージ１４４（例えば、各タービンステージ）を通過するときにエネルギーを受け取るように作動する。更に、タービンステージ１４２及びタービンステージ１４４の各々に対応するガイド翼１４６及びガイド翼１４８がそれぞれ、低圧タービンステージ１４０に存在するように示されている。ガイド翼１４６及びガイド翼１４８は、それぞれのタービンステージ１４２及びタービンステージ１４４を通過した燃焼ガスをガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。示されているように、タービンステージ１４２及びタービンステージ１４４は、共通のシャフト、低圧シャフト１１４に対して直接的に接続されており、タービンステージ１４２及びタービンステージ１４４は、例えば、高圧タービンステージ１３０に対して低圧タービンステージ１４０にあるときに、燃焼ガスに存在しているエネルギーがより少ないことによって（燃焼ガスの温度が低下することによって）、高圧シャフト１２６に付与される回転速度よりも低い回転速度で低圧シャフト１１４に回転を付与するように作動する。
【0084】
上述のように、本実施形態は、推進システム１７２のハイブリッド化に関する技術を含む。例えば、推進システム１７２は、推進システム１７２の上述の要素に関連して作動する電気モータ１５０を含み得る。例えば、電気モータ１５０は、ファンステージ１０２に隣接して配置された前方のファン一体化モータであり得る。示されているように、電気モータ１５０は、モータステータ１５４を取り囲んでいるモータ筐体１５２を含む。エアギャップ１５６は、冷却流体（例えば、空気）を提供するためにモータステータ１５４に隣接して提供され得、モータロータ１５８も電気モータ１５０に含まれ得る。
【0085】
作動時に、モータステータ１５４は、巻線を含み得る一方、モータロータ１５８は、１つ又は複数の磁石を含む。モータステータ１５４及びモータロータ１５８は、電気モータとして作動し得、ここで、電力は、ファンステージ１０２のファンブレードを回転させるために印加される。代替的に、モータステータ１５４及びモータロータ１５８は、発電機として作動し得る。例えば、航空機の降下又は着陸中に、モータステータ１５４は、ファンステージ１０２の回転に対して抵抗を生成するように作動し得る。これは、推進システム１７２によって提供される正味の推力の低減をもたらし、航空機の速度の低減につながり得る。これは、また、例えば、航空機に搭載された１つ又は複数の電源（例えば、電気化学バッテリ）を充電するために使用され得る電力の生成をもたらし得る。
【0086】
いくつかの実施形態では、ファンステージ１０２は、一体化ファンブレードであって、これによって、モータロータ１５８は、圧縮スリーブを介して、（いくつかの実施形態では）所定位置に保持され得る、ファンステージ１０２を取り囲んでいるファンシュラウドの周りに配置されたモータロータ１５８のロータ磁石を有する。したがって、電気モータ１５０は、モータロータ１５８を通じて、一体化ファンブレードに対して直接的にトルクを提供し、それによって、ハイブリッドの電動作動及び／又は完全な電動作動を可能にする。すなわち、ハイブリッドモードにおいて、電気モータ１５０は、低圧シャフト１１４によって提供される回転を補い得るか、又は電気モードにおいて、低圧シャフト１１４は、ファンステージ１０２から分離され得、電気モータ１５０は専ら、ファンステージ１０２のファンブレードに回転を提供し得る。
【0087】
同様に、電気モータ１５０は、推進システム１７２によって使用される完全な動力を提供して、ファンステージ１０２（例えば、上述の例として提供されるようなロータ一体化ファンブレード）を通じて低圧シャフト１１４にトルクを伝達することによって任意の所与の推力を生成し得る。電気モータ１５０は、また、任意の所与の推力を生成するために必要とされる部分的な動力を提供し得る一方、残りの動力は、燃焼セクション１２８において生成される燃焼から生じる。他の実施形態では、電気モータ１５０は、また、ファンステージ１０２を通じて（例えば、ロータ一体化ファンブレードを通じて）低圧シャフト１１４から動力を取り込むことによって発電機として作動し得る。同様に、（図１３に関して概説したものと同様の）モータ作動／生成作動の組み合わせを通じて、電気モータ１５０は、エンジン（例えば、推進システム１７２）の全体の作動効率を増加させ得る。
【0088】
更に、推進システム１７２は、推進システム１７２の上述の要素に関連して作動する追加の電気モータ１６６を含み得る。いくつかの実施形態では、電気モータ１６６は、電気モータ１５０と同様であり得る。更に、例えば、電気モータ１６６は、低圧コンプレッサステージ１０４に隣接して配置された低圧コンプレッサブレード一体化モータであり得る。より具体的には、電気モータ１６６は、ファンステージ１０６又は、例えば、ファンステージ１０６内のブレード若しくはファンに接続され得る。示されているように、電気モータ１６６は、モータステータ１５４を取り囲んでいるモータ筐体１５２を含む。エアギャップ１５６は、冷却流体（例えば、空気）を提供するためにモータステータ１５４に隣接して提供され得、モータロータ１５８も電気モータ１５０に含まれ得る。
【0089】
作動時に、モータステータ１５４は、巻線を含み得る一方、モータロータ１５８は、１つ又は複数の磁石を含む。モータステータ１５４及びモータロータ１５８は、電気モータとして作動し得、ここで、電力は、ファンステージ１０６のファンブレードを回転させるために印加される。代替的に、モータステータ１５４及びモータロータ１５８は、発電機として作動し得る。例えば、航空機の降下又は着陸中に、モータステータ１５４は、ファンステージ１０６の回転に対して抵抗を生成するように作動し得る。これは、推進システム１７２によって提供される正味の推力の低減をもたらし、航空機の速度の低減につながり得る。これは、また、例えば、航空機に搭載された１つ又は複数の電源（例えば、電気化学バッテリ）を充電するために使用され得る電力の生成をもたらし得る。
【0090】
いくつかの実施形態では、ファンステージ１０６は、一体化ファンブレードであって、これによって、モータロータ１５８は、圧縮スリーブを介して、（いくつかの実施形態では）所定位置に保持され得る、ファンステージ１０６を取り囲んでいるファンシュラウドの周りに配置されたモータロータ１５８のロータ磁石を有する。したがって、電気モータ１６６は、モータロータ１５８を通じて、一体化ファンブレードに対して直接的にトルクを提供し、それによって、ハイブリッドの電動作動及び／又は完全な電動作動を可能にする。すなわち、ハイブリッドモードにおいて、電気モータ１６６は、低圧シャフト１１４によって提供される回転を補い得るか、又は電気モードにおいて、低圧シャフト１１４は、ファンステージ１０６から分離され得、電気モータ１６６は専ら、ファンステージ１０６のファンブレードに回転を提供し得る。
【0091】
同様に、電気モータ１６６は、推進システム１７２によって使用される完全な動力を提供して、ファンステージ１０６（例えば、上述の例として提供されるようなロータ一体化ファンブレード）を通じて低圧シャフト１１４にトルクを伝達することによって任意の所与の推力を生成し得る。電気モータ１６６は、また、任意の所与の推力を生成するために必要とされる部分的な動力を提供し得る一方、残りの動力は、燃焼セクション１２８において生成される燃焼から生じる。他の実施形態では、電気モータ１６６は、また、ファンステージ１０６を通じて（例えば、ロータ一体化ファンブレードを通じて）低圧シャフト１１４から動力を取り込むことによって発電機として作動し得る。同様に、（図１３に関して概説したものと同様の）モータ作動／生成作動の組み合わせを通じて、電気モータ１６６は、エンジン（例えば、推進システム１７２）の全体の作動効率を増加させ得る。
【0092】
更に、ハイブリッドモードにおいて、電気モータ１５０及び電気モータ１６６は、低圧シャフト１１４によって提供される回転を補うように連携して作動し得るか、又は電気モードにおいて、低圧シャフト１１４は、ファンステージ１０２及びファンステージ１０６の何れか若しくは両方から分離され得、電気モータ１５０及び電気モータ１６６は共に、ファンステージ１０２のファンブレード及びファンステージ１０６のファンブレードそれぞれに回転を提供し得ることに留意されたい。
【0093】
同様に、縦に並んだ電気モータ１５０及び電気モータ１６６は、推進システム１７２によって使用される完全な動力を提供して、ファンステージ１０２及びファンステージ１０６（例えば、上述の例として提供されるようなロータ一体化ファンブレード）を通じて低圧シャフト１１４にトルクを伝達することによって任意の所与の推力を生成し得る。電気モータ１５０及び電気モータ１６６は、また、任意の所与の推力を生成するために必要とされる部分的な動力を提供し得る一方、残りの動力は、燃焼セクション１２８において生成される燃焼から生じる。他の実施形態では、電気モータ１５０及び電気モータ１６６は、また、ファンステージ１０２及びファンステージ１０６それぞれを通じて（例えば、ロータ一体化ファンブレードを通じて）低圧シャフト１１４から動力を取り込むことによって発電機として作動し得る。同様に、（図１３に関して概説したものと同様の）モータ作動／生成作動の組み合わせを通じて、電気モータ１５０及び電気モータ１６６は、エンジン（例えば、推進システム１７２）の全体の作動効率を増加させ得る。
【0094】
図２１は、例えば、航空機に関連して使用され得る推進システム１７２の第２の実施形態を示す。図２０に関して上述した要素に加えて、推進システム１７２の第２の実施形態は、減速ギアボックス１６０及び駆動シャフト１６２を更に含む。作動時に、低圧シャフト１１４は、減速ギアボックス１６０に接続されており、減速ギアボックス１６０は、低圧シャフト１１４から、ファンステージ１０２に接続された駆動シャフト１６２へ回転を伝達するように作動し得る。減速ギアボックス１６０は、低圧シャフト１１４と駆動シャフト１６２との間の回転速度を変更するギア機構として作動し得る。
【0095】
図２２は、例えば、航空機に関連して使用され得る推進システム１７４を示す。いくつかの実施形態では、推進システム１７４は、ガス動力エンジンである航空機用のジェットエンジンである。推進システム１７４は、推進システム１７４における流体流路を示すエンジン入口９８及びエンジン出口１００を含む。空気は、ファンステージ１０２を通過し得、推進システム１７４の低圧コンプレッサステージ１０４に向けて流れ得る。作動時に、ファンステージ１０２は、推進システム１７４内に空気を吸い込み及び／又は方向づけて、当該空気を低圧コンプレッサステージ１０４に向けて下流に通すように作動する回転ファンブレードを有する。更に、いくつかの実施形態では、ガイド翼１０３は、ファンステージ１０２の下流においてファンステージ１０２に隣接して配置され得る。ガイド翼１０３は、それぞれのファンステージ１０２を、例えば、低圧コンプレッサステージ１０４に向かって下流に通過した空気をガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。
【0096】
低圧コンプレッサステージ１０４は、ファンステージ１０２から受け取った空気を最初に圧縮するように作動し得る。低圧コンプレッサステージ１０４は、例えば、回転ファンブレードを各々有するファンステージ１０６及びファンステージ１０８を含み得、当該回転ファンブレードは、受け取った空気がファンステージ１０６及びファンステージ１０８を通過するときに、受け取った空気を圧縮するように作動する。したがって、ファンステージ１０６及びファンステージ１０８は、回転ファンブレードを各々含む一連のファンを表し、当該回転ファンブレードは各々、回転ファンブレードが受け取った空気がファンステージ１０６及びファンステージ１０８の各々（例えば、圧縮の各ステージ）を通過するときに、回転ファンブレードが受け取った空気を圧縮するように作動する。更に、ファンステージ１０６及びファンステージ１０８の各々に対応するガイド翼１１０及びガイド翼１１２がそれぞれ、低圧コンプレッサステージ１０４に存在するように示されている。ガイド翼１１０及びガイド翼１１２は、それぞれのファンステージ１０６及びファンステージ１０８を通過した空気をガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。示されているように、ファンステージ１０６及びファンステージ１０８は、ファンステージ１０６及びファンステージ１０８に回転を付与するように作動する共通のシャフト、低圧シャフト１１４に対して直接的に接続されている。更に示されているように、低圧シャフト１１４は、更に、ファンステージ１０２に接続され得る。
【0097】
低圧コンプレッサステージ１０４の後に（例えば、下流に）、高圧コンプレッサステージ１１６がある。高圧コンプレッサステージ１１６は、更に、低圧コンプレッサステージ１０４から受け取った低圧圧縮空気を、増加した（より高い）圧力レベルまで圧縮するように作動し得る。高圧コンプレッサステージ１１６は、例えば、回転ファンブレードを各々有するファンステージ１１８及びファンステージ１２０を含み得、当該回転ファンブレードは、受け取った空気がファンステージ１１８及びファンステージ１２０を通過するときに、受け取った空気を圧縮するように作動する。したがって、ファンステージ１１８及びファンステージ１２０は、回転ファンブレードを各々含む（ファンステージ１０６及びファンステージ１０８と同様の）一連のファンを表し、当該回転ファンブレードは各々、回転ファンブレードが受け取った空気がファンステージ１１８及びファンステージ１２０（例えば、圧縮の各ステージ）を通過するときに、回転ファンブレードが受け取った空気を圧縮するように作動する。更に、ファンステージ１１８及びファンステージ１２０の各々に対応するガイド翼１２２及びガイド翼１２４がそれぞれ、高圧コンプレッサステージ１１６に存在するように示されている。ガイド翼１２２及びガイド翼１２４は、それぞれのファンステージ１１８及びファンステージ１２０を通過した空気をガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。示されているように、ファンステージ１１８及びファンステージ１２０は、ファンステージ１１８及びファンステージ１２０に回転を付与するように作動する共通のシャフト、高圧シャフト１２６に対して直接的に接続されている。いくつかの実施形態では、高圧シャフト１２６は、低圧シャフト１１４よりも高速で回転し、これにより、例えば、高圧コンプレッサステージ１１６は、低圧シャフト１１４によって駆動される低圧コンプレッサステージ１０４が可能である圧力よりも高い圧力まで、受け取った空気を圧縮することができる。
【0098】
推進システム１７４は、燃焼セクション１２８を更に含み、燃焼セクション１２８は、圧縮空気を高圧コンプレッサステージ１１６から受け取って、圧縮空気を燃料と混合し、混合物を点火して燃焼器を利用して燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスは、燃焼セクション１２８の下流にある複数のタービンに動力を供給するために利用され得、エンジン出口１００の外に排気ガスとして通過する。
【0099】
示されているように、燃焼セクション１２８の下流に高圧タービンステージ１３０がある。高圧タービンステージ１３０は、高圧シャフト１２６に回転を付与するように作動し得る。高圧タービンステージ１３０は、例えば、回転ファンブレードを各々有するタービンステージ１３２及びタービンステージ１３４を含み得、当該回転ファンブレードは、燃焼ガスがタービンステージ１３２及びタービンステージ１３４（例えば、各タービンステージ）を通過するときにエネルギーを受け取るように作動する。更に、タービンステージ１３２及びタービンステージ１３４の各々に対応するガイド翼１３６及びガイド翼１３８がそれぞれ、高圧タービンステージ１３０に存在するように示されている。ガイド翼１３６及びガイド翼１３８は、それぞれのタービンステージ１３２及びタービンステージ１３４を通過した燃焼ガスをガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。示されているように、タービンステージ１３２及びタービンステージ１３４は、共通のシャフト、高圧シャフト１２６に対して直接的に接続されており、タービンステージ１３２及びタービンステージ１３４は、高圧シャフト１２６に回転を付与するように作動する。
【0100】
燃焼ガスは、高圧タービンステージ１３０を出て行き得、低圧タービンステージ１４０に流れ得る。低圧タービンステージ１４０は、低圧シャフト１１４に回転を付与するように作動し得る。低圧タービンステージ１４０は、例えば、回転ファンブレードを各々有するタービンステージ１４２及びタービンステージ１４４を含み得、当該回転ファンブレードは、燃焼ガスがタービンステージ１４２及びタービンステージ１４４（例えば、各タービンステージ）を通過するときにエネルギーを受け取るように作動する。更に、タービンステージ１４２及びタービンステージ１４４の各々に対応するガイド翼１４６及びガイド翼１４８がそれぞれ、低圧タービンステージ１４０に存在するように示されている。ガイド翼１４６及びガイド翼１４８は、それぞれのタービンステージ１４２及びタービンステージ１４４を通過した燃焼ガスをガイドするか又は他の場合には、ある方向に向けるように作動する。示されているように、タービンステージ１４２及びタービンステージ１４４は、共通のシャフト、低圧シャフト１１４に対して直接的に接続されており、タービンステージ１４２及びタービンステージ１４４は、例えば、高圧タービンステージ１３０に対して低圧タービンステージ１４０にあるときに、燃焼ガスに存在しているエネルギーがより少ないことによって（燃焼ガスの温度が低下することによって）、高圧シャフト１２６に付与される回転速度よりも低い回転速度で低圧シャフト１１４に回転を付与するように作動する。
【0101】
上述のように、本実施形態は、推進システム１７４のハイブリッド化に関する技術を含む。例えば、推進システム１７４は、推進システム１７４の上述の要素に関連して作動する電気モータ１５０を含み得る。例えば、電気モータ１５０は、ファンステージ１０２に隣接して配置された前方のファン一体化モータであり得る。示されているように、電気モータ１５０は、モータステータ１５４を取り囲んでいるモータ筐体１５２を含む。エアギャップ１５６は、冷却流体（例えば、空気）を提供するためにモータステータ１５４に隣接して提供され得、モータロータ１５８も電気モータ１５０に含まれ得る。
【0102】
作動時に、モータステータ１５４は、巻線を含み得る一方、モータロータ１５８は、１つ又は複数の磁石を含む。モータステータ１５４及びモータロータ１５８は、電気モータとして作動し得、ここで、電力は、ファンステージ１０２のファンブレードを回転させるために印加される。代替的に、モータステータ１５４及びモータロータ１５８は、発電機として作動し得る。例えば、航空機の降下又は着陸中に、モータステータ１５４は、ファンステージ１０２の回転に対して抵抗を生成するように作動し得る。これは、推進システム１７４によって提供される正味の推力の低減をもたらし、航空機の速度の低減につながり得る。これは、また、例えば、航空機に搭載された１つ又は複数の電源（例えば、電気化学バッテリ）を充電するために使用され得る電力の生成をもたらし得る。
【0103】
いくつかの実施形態では、ファンステージ１０２は、一体化ファンブレードであって、これによって、モータロータ１５８は、圧縮スリーブを介して、（いくつかの実施形態では）所定位置に保持され得る、ファンステージ１０２を取り囲んでいるファンシュラウドの周りに配置されたモータロータ１５８のロータ磁石を有する。したがって、電気モータ１５０は、モータロータ１５８を通じて、一体化ファンブレードに対して直接的にトルクを提供し、それによって、ハイブリッドの電動作動及び／又は完全な電動作動を可能にする。すなわち、ハイブリッドモードにおいて、電気モータ１５０は、低圧シャフト１１４によって提供される回転を補い得るか、又は電気モードにおいて、低圧シャフト１１４は、ファンステージ１０２から分離され得、電気モータ１５０は専ら、ファンステージ１０２のファンブレードに回転を提供し得る。
【0104】
同様に、電気モータ１５０は、推進システム１７４によって使用される完全な動力を提供して、ファンステージ１０２（例えば、上述の例として提供されるようなロータ一体化ファンブレード）を通じて低圧シャフト１１４にトルクを伝達することによって任意の所与の推力を生成し得る。電気モータ１５０は、また、任意の所与の推力を生成するために必要とされる部分的な動力を提供し得る一方、残りの動力は、燃焼セクション１２８において生成される燃焼から生じる。他の実施形態では、電気モータ１５０は、また、ファンステージ１０２を通じて（例えば、ロータ一体化ファンブレードを通じて）低圧シャフト１１４から動力を取り込むことによって発電機として作動し得る。同様に、（図１３に関して概説したものと同様の）モータ作動／生成作動の組み合わせを通じて、電気モータ１５０は、エンジン（例えば、推進システム１７４）の全体の作動効率を増加させ得る。
【0105】
更に、推進システム１７４は、推進システム１７４の上述の要素に関連して作動する、電気モータ１６６及び電気モータ１７０を更に含み得る。いくつかの実施形態では、電気モータ１６６及び電気モータ１７０のうちの一方又は両方は、電気モータ１５０と同様であり得る。更に、例えば、電気モータ１６６は、低圧コンプレッサステージ１０４に隣接して配置された低圧コンプレッサブレード一体化モータであり得る。より具体的には、電気モータ１６６は、ファンステージ１０６又は、例えば、ファンステージ１０６内のブレード若しくはファンに接続され得る。同様に、例えば、電気モータ１７０は、低圧コンプレッサステージ１０４に隣接して配置された低圧コンプレッサブレード一体化モータであり得る。より具体的には、電気モータ１７０は、ファンステージ１０８又は、例えば、ファンステージ１０８内のブレード若しくはファンに接続され得る。示されているように、電気モータ１６６及び電気モータ１７０の各々は、モータステータ１５４を取り囲んでいるモータ筐体１５２を含む。エアギャップ１５６は、冷却流体（例えば、空気）を提供するためにモータステータ１５４に隣接して提供され得、モータロータ１５８も電気モータ１５０に含まれ得る。
【0106】
作動時に、モータステータ１５４は、巻線を含み得る一方、モータロータ１５８は、１つ又は複数の磁石を含む。モータステータ１５４及びモータロータ１５８は、電気モータとして作動し得、ここで、電力は、ファンステージ１０６又はファンステージ１０８それぞれのファンブレードを回転させるために印加される。代替的に、モータステータ１５４及びモータロータ１５８は、発電機として作動し得る。例えば、航空機の降下又は着陸中に、モータステータ１５４は、ファンステージ１０６及び／又はファンステージ１０８それぞれの回転に対して抵抗を生成するように作動し得る。これは、推進システム１７４によって提供される正味の推力の低減をもたらし、航空機の速度の低減につながり得る。これは、また、例えば、航空機に搭載された１つ又は複数の電源（例えば、電気化学バッテリ）を充電するために使用され得る電力の生成をもたらし得る。
【0107】
いくつかの実施形態では、ファンステージ１０６は、一体化ファンブレードであって、これによって、モータロータ１５８は、圧縮スリーブを介して、（いくつかの実施形態では）所定位置に保持され得る、ファンステージ１０６を取り囲んでいるファンシュラウドの周りに配置されたモータロータ１５８のロータ磁石を有する。したがって、電気モータ１６６は、モータロータ１５８を通じて、一体化ファンブレードに対して直接的にトルクを提供し、それによって、ハイブリッドの電動作動及び／又は完全な電動作動を可能にする。すなわち、ハイブリッドモードにおいて、電気モータ１６６は、低圧シャフト１１４によって提供される回転を補い得るか、又は電気モードにおいて、低圧シャフト１１４は、ファンステージ１０６から分離され得、電気モータ１６６は専ら、ファンステージ１０６のファンブレードに回転を提供し得る。
【0108】
同様に、いくつかの実施形態では、ファンステージ１０８は、一体化ファンブレードであって、これによって、モータロータ１５８は、圧縮スリーブを介して、（いくつかの実施形態では）所定位置に保持され得る、ファンステージ１０８を取り囲んでいるファンシュラウドの周りに配置されたモータロータ１５８のロータ磁石を有する。したがって、電気モータ１７０は、モータロータ１５８を通じて、一体化ファンブレードに対して直接的にトルクを提供し、それによって、ハイブリッドの電動作動及び／又は完全な電動作動を可能にする。すなわち、ハイブリッドモードにおいて、電気モータ１７０は、低圧シャフト１１４によって提供される回転を補い得るか、又は電気モードにおいて、低圧シャフト１１４は、ファンステージ１０８から分離され得、電気モータ１７０は専ら、ファンステージ１０８のファンブレードに回転を提供し得る。
【0109】
更に、電気モータ１６６及び／又は電気モータ１７０は、推進システム１７４によって使用される完全な動力を提供して、ファンステージ１０６又はファンステージ１０８（例えば、上述の例として提供されるようなロータ一体化ファンブレード）を通じて低圧シャフト１１４にトルクを伝達することによって任意の所与の推力を生成し得る。電気モータ１６６及び／又は電気モータ１７０は、また、任意の所与の推力を生成するために必要とされる部分的な動力を提供し得る一方、残りの動力は、燃焼セクション１２８において生成される燃焼から生じる。他の実施形態では、電気モータ１６６及び／又は電気モータ１７０は、また、ファンステージ１０６又はファンステージ１０８を通じて（例えば、ロータ一体化ファンブレードを通じて）低圧シャフト１１４から動力を取り込むことによって発電機として作動し得る。同様に、（図１３に関して概説したものと同様の）モータ作動／生成作動の組み合わせを通じて、電気モータ１６６及び／又は電気モータ１７０は、エンジン（例えば、推進システム１７４）の全体の作動効率を増加させ得る。
【0110】
更に、ハイブリッドモードにおいて、電気モータ１５０、電気モータ１６６、及び／又は電気モータ１７０のうちの２つ以上は、低圧シャフト１１４によって提供される回転を補うように連携して作動し得るか、又は電気モードにおいて、低圧シャフト１１４は、ファンステージ１０２、ファンステージ１０６、及びファンステージ１０８の何れか、両方、若しくは全てから分離され得、電気モータ１５０、電気モータ１６６、及び／又は電気モータ１７０のうちの２つ以上は共に、ファンステージ１０２のファンブレード、ファンステージ１０６のファンブレード、及びファンステージ１０８のファンブレードそれぞれに回転を提供し得ることに留意されたい。
【0111】
同様に、電気モータ１５０、電気モータ１６６、及び／又は電気モータ１７０のうちの２つ以上は、連携して作動して、推進システム１７４によって使用される完全な動力を提供して、ファンステージ１０２、ファンステージ１０６、及びファンステージ１０８（例えば、上述の例として提供されるようなロータ一体化ファンブレード）を通じて低圧シャフト１１４にトルクを伝達することによって任意の所与の推力を生成し得る。電気モータ１５０、電気モータ１６６、及び／又は電気モータ１７０のうちの２つ以上は、また、任意の所与の推力を生成するために必要とされる部分的な動力を提供し得る一方、残りの動力は、燃焼セクション１２８において生成される燃焼から生じる。他の実施形態では、電気モータ１５０、電気モータ１６６、及び／又は電気モータ１７０のうちの２つ以上は、また、ファンステージ１０２、ファンステージ１０６、及びファンステージ１０８それぞれを通じて（例えば、ロータ一体化ファンブレードを通じて）低圧シャフト１１４から動力を取り込むことによって発電機として作動し得る。同様に、（図１３に関して概説したものと同様の）モータ作動／生成作動の組み合わせを通じて、電気モータ１５０、電気モータ１６６、及び／又は電気モータ１７０のうちの２つ以上は、エンジン（例えば、推進システム１７４）の全体の作動効率を増加させ得る。
【0112】
図２３は、例えば、航空機に関連して使用され得る推進システム１７４の第２の実施形態を示す。図２２に関して上述した要素に加えて、推進システム１７４の第２の実施形態は、減速ギアボックス１６０及び駆動シャフト１６２を更に含む。作動時に、低圧シャフト１１４は、減速ギアボックス１６０に接続されており、減速ギアボックス１６０は、低圧シャフト１１４から、ファンステージ１０２に接続された駆動シャフト１６２へ回転を伝達するように作動し得る。減速ギアボックス１６０は、低圧シャフト１１４と駆動シャフト１６２との間の回転速度を変更するギア機構として作動し得る。
【0113】
更に、電気モータ１５０、電気モータ１６６、及び電気モータ１７０の各々は、図４、図６、図８、図１０、及び図１２に示される電源６０及びコントローラ６２と同様に、コントローラ６２に接続された電源６０に接続され得ることに留意されたい。更に、電気モータ１５０、電気モータ１６６、及び電気モータ１７０のうちの１つよりも多くのものが（例えば、推進システム１６８、推進システム１７２、及び／又は推進システム１７４に）存在する場合、推進システム１６８、推進システム１７２、及び／又は推進システム１７４に存在するそれぞれの電気モータ１５０、電気モータ１６６、及び電気モータ１７０は、それ自体の電源６０及びそれ自体のコントローラ６２に接続され得る。代替的に、電気モータ１５０、電気モータ１６６、及び電気モータ１７０のうちの１つよりも多くのものが（例えば、推進システム１６８、推進システム１７２、及び／又は推進システム１７４に）存在する場合、推進システム１６８、推進システム１７２、及び／又は推進システム１７４に存在する電気モータ１５０、電気モータ１６６、及び電気モータ１７０のうちの２つ以上は、共通の電源６０及び共通のコントローラ６２に接続され得る。
【0114】
記載されているこの説明は、例を使用して、任意のデバイス又はシステムを作製及び使用すること並びに組み込まれた任意の方法を行うことを含む本開示を任意の当業者が実施することを可能にするように上記説明を開示する。本開示の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者が思い付く他の例を含み得る。当該他の例が、特許請求の範囲の文字通りの用語と異なっていない構造的な要素を有する場合、又は当該他の例が、特許請求の範囲の文字通りの用語との僅かな違いを有する同等の構造的な要素を含む場合、当該他の例は特許請求の範囲内にあると意図される。したがって、上記の本開示の実施形態は、様々な修正及び代替的な形態が可能であり得るが、特定の実施形態が、図面において例として示されており、本明細書で詳細に記載されている。しかしながら、実施形態は、開示される特定の形態に限定されることを意図したものではないと理解されるべきである。むしろ、本開示の実施形態は、以下の添付の特許請求の範囲によって定められるような実施形態の趣旨及び範囲内に入る全ての修正、均等物、及び改変を包含する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【国際調査報告】