川崎重工、神鋼電機と共同で航空機用一定周波数発電装置「Ｔ－ＩＤＧ」を開発
航空機用一定周波数発電装置「Ｔ－ＩＤＧ(Ｒ)」を新開発
川崎重工は神鋼電機と共同で、世界で初めて大型航空機にトラクションドライブ※１無段変速機を適用した一定周波数発電装置「Ｔ－ＩＤＧ(Ｒ)（Ｔｒａｃｔｉｏｎ Ｄｒｉｖｅ ＩＤＧ）」※２を新開発しました。
ＩＤＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｄｒｉｖｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）とは、航空機の主電源供給装置で、発電機（交流）と、発電機を一定回転数で駆動する定速駆動機構を組み合わせ一体化したもので、ジェットエンジンに搭載・駆動されます。この定速駆動機構の働きにより、航空機はエンジン回転数に拘わらず一定周波数の安定した電力を得ることが可能になります。
当社が新開発した「Ｔ－ＩＤＧ(Ｒ)」は、定速駆動機構として従来用いられてきた油圧式無段変速機に替わり、高速トラクションドライブ無段変速機を大型航空機用に初めて適用したもので、従来型に比べ大幅な効率・耐久性を向上するとともに、高い制御性により良好な電源品質を実現し、航空機の燃費・信頼性向上に大きく貢献できます。「Ｔ－ＩＤＧ(Ｒ)」の開発において、当社はトラクションドライブ無段変速機とＩＤＧ全体のとりまとめを、神鋼電機は発電機および発電機の制御部分について担当しました。
「Ｔ－ＩＤＧ(Ｒ)」に適用したトラクションドライブ無段変速機は「ハーフトロイダル型」と称されるもので、向かい合った富士山型ディスクに挟まれたローラーの角度を変えることで無段階に速度制御することができます。当社は、トラクションドライブ無段変速機を航空機に適用するに当たり、次の技術開発により実用化に成功しました。
１）軽量化
ロスの少ない表面形状、セラミック軸受の適用、トラクションドライブの高速回転（１５，０００ｒｐｍ、自動車用の２倍）を制御する技術等を確立し、高速化によりトルクを低減することで軽量化を達成しています。
２）高効率化・高信頼性化
動力をトラクションドライブだけでなく、ギヤにも分担させる「パワー・スプリット機構」、トラクションドライブをバーチャルに制御する「センサー・レス」制御採用により、全体動力伝達効率・信頼性を大幅に向上しています。
３）耐環境性
航空機に求められる厳しい環境条件を克服するため、マイナスＧ対応オイルシステム、低温流動性の高いトラクションオイル、差圧対応型シール等を開発しています。
４）高応答性
トラクションドライブ速度制御に電気油圧サーボ機構を使用しており、高い応答性により良好な電源品質を得るとともに、電源間を瞬断なく切り替えられる「無瞬断切替」を可能にしています。
新開発の「Ｔ－ＩＤＧ(Ｒ)」では、変動するエンジンからの駆動回転数（約５，０００～１０，０００ｒｐｍ）をトラクションドライブ無段変速機で調速し、発電機を一定速度で回転させることにより、常に一定周波数（４００Ｈｚ）の交流電力を航空機に供給します。今般開発した「Ｔ－ＩＤＧ(Ｒ)」の発電容量は９０ｋＶＡであり、今後は２５０ｋＶＡまで大容量化が可能です。
当社は、今後「Ｔ－ＩＤＧ(Ｒ)」を世界の航空機に適用すべく製品化を図っていく予定です。
※１ トラクションドライブ無段変速機：トラクションドライブは、油膜の粘性抵抗を利用して動力を伝達する方法で、平滑な物体どうしでの動力伝達が可能である。従って、例えば富士山型ディスクを向かい合わせた中間にローラーを挟み、それを傾けることで入・出力間の速度を無段階に調節することができ、この形式を「ハーフトロイダル型」と称する。
※２ 「Ｔ－ＩＤＧ(Ｒ)」は川崎重工の登録商標です。