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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein elektrisches Gebläse und ein elektrisches senkrecht startendes/landendes Luftfahrzeug mit einer Antriebseinheit an der Außenumfangsseite.
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Stand der Technik
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In den letzten Jahren wurde, als ein fliegendes Auto, ein elektrisches senkrecht startendes/landendes Luftfahrzeug entwickelt, das senkrecht starten und landen kann. Beispielsweise umfasst das elektrische senkrecht startende/landende Luftfahrzeug eine Mehrzahl von elektrischen Gebläsen an einem Flugwerk, und der Winkel der elektrischen Gebläse kann in Bezug auf das Flugwerk eingestellt werden. Das heißt, während des Startens und der Landung des elektrischen senkrecht startenden/landenden Luftfahrzeugs sind die elektrischen Gebläse in einer Aufwärts-/Abwärtsrichtung gerichtet, und während des Flugs sind die elektrischen Gebläse in einer Vorwärts-/Rückwärtsrichtung gerichtet. Als ein elektrisches Gebläse für das elektrische senkrecht startende/landende Luftfahrzeug wird ein Außenumfangsantriebsgebläse verwendet, bei dem eine Antriebseinheit an dem Außenumfangsteil angeordnet ist. Beispielsweise ist ein solches elektrisches Gebläse für das elektrische senkrecht startende/landende Luftfahrzeug in
JP 2020 - 93 705 A und
WO 2021 / 131 196 A1 offenbart.
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Ferner zeigt
JP 2005 - 10 494 A einen Axialventilator mit einem speziell geformten Leitgitter zu einer Geräuschreduktion.
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In
US 2007 / 0 034 738 A1 wird ein senkrecht startendes/landendes Luftkissenfahrzeug offenbart, welches induktiv angetriebene Gebläse umfasst. Ein Schirmblech der Antriebe der Gebläse ist derart ausgestaltet, dass Geräuschemissionen während eines Betriebs im Wesentlichen nach oben gerichtet sind.
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In
US 2019 / 0 023 376 A1 wird eine geräuscharme Schubdüse offenbart, welche ein Rotorgehäuse in Form eines stromlinienförmigen Zylinders mit unterschiedlichen Durchmessern sowie Rotorblätter, deren Hauptkörper parallel zur Axialrichtung ausgerichtet sind, umfasst.
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Überblick über die Erfindung
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Technisches Problem
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Das Außenumfangsantriebsgebläse wird verwendet, wenn die Reisegeschwindigkeit des Flugwerks relativ langsam ist. Eine Mehrzahl der Außenumfangsantriebsgebläse sind nebeneinander in der Nähe eines Flügels angeordnet. Bei dem Außenumfangsantriebsgebläse ist ein Rotorblatt auf der stromaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung der Luft angeordnet, und ein Statorblatt ist auf der stromabwärtigen Seite angeordnet. Bei dem Außenumfangsantriebsgebläse wird, wenn das Rotorblatt zu einer Rotation angetrieben wird, die Umgebungsluft nach innen aufgenommen und durch das Statorblatt ausgerichtet. Bei diesem Prozess kann das Außenumfangsantriebsgebläse möglicherweise nicht in der Lage sein, eine ausreichende Menge an Umgebungsluft aufzunehmen, da der nahe gelegene Flügel, ein weiteres dazu benachbartes Außenumfangsantriebsgebläse oder dergleichen möglicherweise zum Hindernis werden kann. In diesem Fall ist das Einströmen von Luft reduziert. Um die maximale Schubkraft zu erhalten, ist es außerdem vorzuziehen, das Außenumfangsantriebsgebläse so zu gestalten, dass es ein kleines Nabenverhältnis aufweist. Danach werden, insbesondere in einem Bereich des Rotorblatts, in dem das Einströmen von Luft reduziert ist, die Strömungsgeschwindigkeit und der Druck auf der Innendurchmesserseite im Vergleich zur Außendurchmesserseite reduziert, und der Druck der Luft mit reduzierter Strömungsgeschwindigkeit wird durch das Statorblatt wiederhergestellt. Daher steigt der Druck der Luft, die zu dem Statorblatt geströmt ist, auf der Innendurchmesserseite stark an. Daher wird die Luft von der Fläche des Statorblatts abgetrennt und verursacht einen Druckverlust.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen und ein elektrisches Gebläse und ein elektrisches senkrecht startendes/landendes Luftfahrzeug bereitzustellen, welche das Abtrennen von Luft von dem Statorblatt und den Druckverlust verhindern.
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Lösung für das Problem
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Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, umfasst ein elektrisches Gebläse gemäß der vorliegenden Offenbarung: ein Nabenteil; ein Außenumfangsteil, das um das Nabenteil herum angeordnet ist; ein Rotorblatt, das zwischen dem Nabenteil und dem Außenumfangsteil angeordnet ist und drehbar um das Nabenteil gelagert ist; eine Antriebseinheit, die an dem Außenumfangsteil vorgesehen ist, um das Rotorblatt zu drehen; und ein Statorblatt, das an einer stromabwärtigen Seite des Rotorblatts in einer Strömungsrichtung des Fluids zwischen dem Nabenteil und dem Außenumfangsteil angeordnet ist. Das Statorblatt umfasst eine Mehrzahl von Statorblattgrundkörpern, die in einer Umfangsrichtung beabstandet angeordnet sind; wobei von den Statorblattgrundkörpern derjenige Statorblattgrundkörper, der sich in einem Bereich befindet, in dem ein Hindernis auf einer radialen Außenseite angeordnet ist, mit einem Führungsteil versehen ist, der Fluid zu einer Innendurchmesserseite, und zwar an einem Anströmkantenteil auf einer stromaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Fluids oder einem Endabschnitt auf einer Ansaugflächenseite auf der Innendurchmesserseite, führt. Der Führungsteil umfasst einen Verlängerungsteil, der sich von dem Anströmkantenteil zu der stromaufwärtigen Seite in Strömungsrichtung des Fluids erstreckt.
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Ferner umfasst ein elektrisches Gebläse gemäß der vorliegenden Offenbarung: ein Nabenteil; ein Außenumfangsteil, das um das Nabenteil herum angeordnet ist; ein Rotorblatt, das zwischen dem Nabenteil und dem Außenumfangsteil angeordnet ist und drehbar um das Nabenteil gelagert ist; eine Antriebseinheit, die an dem Außenumfangsteil vorgesehen ist, um das Rotorblatt zu drehen; und ein Statorblatt, das an einer stromabwärtigen Seite des Rotorblatts in einer Strömungsrichtung des Fluids zwischen dem Nabenteil und dem Außenumfangsteil angeordnet ist. Das Statorblatt umfasst eine Mehrzahl von Statorblattgrundkörpern, die in einer Umfangsrichtung beabstandet angeordnet sind, wobei unter den Statorblattgrundkörpern ein Randbereich der Statorblattgrundkörper, die sich in einem Bereich befinden, in dem ein Hindernis auf einer radialen Außenseite angeordnet ist, kleiner ist als ein Randbereich der Statorblattgrundkörper, die sich nicht in dem Bereich befinden.
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Ferner umfasst ein elektrisches senkrecht startendes/landendes Luftfahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung das oben beschriebene elektrische Gebläse.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Mit dem elektrischen Gebläse und dem elektrischen senkrecht startenden/landenden Luftfahrzeug der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, die Abtrennung von Luft von dem Statorblatt zu und den Druckverlust zu verhindern.
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Kurze Figurenbeschreibung
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- 1 ist eine Seitenansicht, die ein elektrisches senkrecht startendes/landendes Luftfahrzeug darstellt.
- 2 ist eine Vorderansicht, die einen Teil einer vorderen elektrischen Gebläseeinheit in dem elektrischen senkrecht startenden/landenden Luftfahrzeug darstellt.
- 3 ist eine Schnittansicht, die ein elektrisches Gebläse in einem ersten Ausführungsbeispiel darstellt.
- 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in 3, die ein Statorblatt des elektrischen Gebläses darstellt.
- 5 ist eine Seitenansicht, die einen Statorblattgrundkörper darstellt.
- 6 ist eine Vorderansicht, die den Statorblattgrundkörper von der stromaufwärtigen Seite in Strömungsrichtung des Fluids gesehen darstellt.
- 7 ist eine Vorderansicht, die ein Statorblatt eines elektrischen Gebläses in einem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es ist anzumerken, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt ist, und in dem Fall, in dem es mehrere Ausführungsbeispiele gibt, umfasst die vorliegende Offenbarung auch solche, die durch Kombinieren der Ausführungsbeispiele konfiguriert sind. Darüber hinaus umfassen die Komponenten in den Ausführungsbeispielen Komponenten, die vom Fachmann leicht angenommen werden können, Komponenten, die im Wesentlichen gleich sind, und Komponenten, die in den sogenannten Bereich von Gleichteilen fallen.
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1 ist eine Seitenansicht, die ein elektrisches senkrecht startendes/landendes Luftfahrzeug darstellt.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel, wie in 1 dargestellt, umfasst ein elektrisches senkrecht startendes/landendes Luftfahrzeug 10 ein Flugwerk 11, einen Fahrersitz 12, einen vorderen Flügel 13, einen hinteren Flügel 14, eine vordere elektrische Gebläseeinheit 15, eine hintere elektrische Gebläseeinheit 16 und Laufräder 17.
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Der Fahrersitz 12 ist am oberen Teil des Flugwerks 11 vorgesehen. Ein Paar von vorderen Flügeln 13, die sich nach links und rechts erstrecken, ist an dem Flugwerk 11 am vorderen Teil in der Bewegungsrichtung vorgesehen, und ein Paar von hinteren Flügeln 14, die sich nach links und rechts erstrecken, ist am hinteren Teil in der Bewegungsrichtung vorgesehen. Die vordere elektrische Gebläseeinheit 15 ist an jedem des Paars von vorderen Flügeln 13 vorgesehen, und die hintere elektrische Gebläseeinheit 16 ist an jedem des Paars von hinteren Flügeln 14 vorgesehen. Die vordere elektrische Gebläseeinheit 15 umfasst eine Mehrzahl von elektrischen Gebläsen, die in der horizontalen Richtung nebeneinander angeordnet sind. Die hintere elektrische Gebläseeinheit 16 umfasst eine Mehrzahl von elektrischen Gebläsen, die in der horizontalen Richtung nebeneinander angeordnet sind. Darüber hinaus ist eine Mehrzahl von Laufrädern 17 am unteren Teil des Flugwerks 11 befestigt.
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Die vordere elektrische Gebläseeinheit 15 ist an dem vorderen Flügel 13 drehbar um eine Lagerwelle 15a entlang der horizontalen Richtung gelagert. Die vordere elektrische Gebläseeinheit 15 kann in die erhöhte Position entlang der vertikalen Richtung (Position dargestellt mit zweipunktiger Punkt-Strich-Linie in 1) und in die Flugposition entlang der Vorwärts-/Rückwärtsrichtung (Position dargestellt mit durchgezogener Linie in 1) bewegt werden, indem sie durch eine (nicht dargestellte) Antriebsvorrichtung gedreht wird. Darüber hinaus ist die hintere elektrische Gebläseeinheit 16 an dem hinteren Flügel 14 drehbar um eine Lagerwelle 16a entlang der horizontalen Richtung gelagert. Die hintere elektrische Gebläseeinheit 16 kann in die erhöhte Position entlang der vertikalen Richtung (Position dargestellt mit zweipunktiger Punkt-Strich-Linie in 1) und in die Flugposition entlang der Vorwärts-/Rückwärtsrichtung (Position dargestellt mit durchgezogener Linie in 1) bewegt werden, indem sie durch eine (nicht dargestellte) Antriebsvorrichtung gedreht wird.
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Daher werden in einem Zustand, in dem das elektrische senkrecht startende/landende Luftfahrzeug 10 am Boden angehalten ist, die vordere elektrische Gebläseeinheit 15 und die hintere elektrische Gebläseeinheit 16 in der erhöhten Position angetrieben. Anschließend wird durch die vordere elektrische Gebläseeinheit 15 und die hintere elektrische Gebläseeinheit 16 Auftrieb erzeugt, um das Flugwerk 11 anzuheben. Dann werden in einem Zustand, in dem sich das elektrische senkrecht startende/landende Luftfahrzeug 10 in der Luft befindet, die vordere elektrische Gebläseeinheit 15 und die hintere elektrische Gebläseeinheit 16 in die Flugposition versetzt. Danach wird durch die vordere elektrische Gebläseeinheit 15 und die hintere elektrische Gebläseeinheit 16 Schub erzeugt, um das Flugwerk 11 in der Luft vorwärtszubewegen.
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Im Folgenden werden die vordere elektrische Gebläseeinheit 15 und die hintere elektrische Gebläseeinheit 16 beschrieben. Da jedoch die Konfigurationen der vorderen elektrischen Gebläseeinheit 15 und der hinteren elektrischen Gebläseeinheit 16 im Wesentlichen gleich sind, wird nur die vordere elektrische Gebläseeinheit 15 beschrieben. 2 ist eine Vorderansicht, die einen Teil einer vorderen elektrischen Gebläseeinheit in dem elektrischen senkrecht startenden/landenden Luftfahrzeug darstellt.
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Wie in 2 dargestellt, ist die vordere elektrische Gebläseeinheit 15 an dem oberen Teil des vorderen Flügels 13 angeordnet. Die vordere elektrische Gebläseeinheit 15 umfasst eine Mehrzahl von elektrischen Gebläsen 21, die in der horizontalen Richtung beabstandet angeordnet sind. Das heißt, ein Rahmen 22 ist einstückig an dem oberen Teil des vorderen Flügels 13 angeordnet. In dem Rahmen 22 ist eine Mehrzahl von Gehäuseteilen 22a, die den Rahmen 22 in der Vorwärts-/Rückwärtsrichtung durchdringen, in der Links- und Rechtsrichtung beabstandet angeordnet. Die elektrischen Gebläse 21 sind jeweils in den Gehäuseteilen 22a des Rahmens 22 installiert. Jedes der elektrischen Gebläse 21 saugt Luft von der vorderen Ansaugöffnung an, verdichtet die Luft im Inneren, erzeugt Druckluft und gibt die Druckluft aus einer hinteren Auslassöffnung ab.
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Das elektrische Gebläse 21 ist bei dem elektrischen senkrecht startenden/landenden Luftfahrzeug 10 verwendbar, bei dem die Fluggeschwindigkeit des Flugwerks 11 relativ langsam ist. Beispielsweise ist die Reisegeschwindigkeit des Flugwerks 11 größer als Mach 0 und gleich oder kleiner als Mach 0,2. Dann ist die Strömungsgeschwindigkeit der Druckluft, die im Inneren des elektrischen Gebläses 21 verdichtet wird, gleich oder kleiner als Mach 0,5. Das elektrische Gebläse 21 ist in der Nähe des vorderen Flügels 13 (im vorliegenden Ausführungsbeispiel oben) angeordnet, und ein weiteres elektrisches Gebläse 21 ist benachbart zu dem elektrischen Gebläse 21 in der horizontalen Richtung angeordnet. Wie unten beschrieben wird, sind bei dem elektrischen Gebläse 21 das Rotorblatt und das Statorblatt in der Bewegungsrichtung des Flugwerks angeordnet. Daher wird bei dem elektrischen Gebläse 21, wenn das Rotorblatt zu einer Rotation angetrieben wird, die vordere Umgebungsluft im Inneren aufgenommen, verdichtet und durch das Statorblatt ausgerichtet. Bei diesem Prozess wird der vordere Flügel 13 oder das weitere elektrische Gebläse 21 in der Nähe zum Hindernis, und eine Aufnahme von Umgebungsluft durch das elektrische Gebläse 21 wird erschwert. Daher ist das Einströmen von Luft reduziert. Das elektrische Gebläse 21 des vorliegenden Ausführungsbeispiels löst dieses Problem.
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3 ist eine Schnittansicht, die das elektrische Gebläse des ersten Ausführungsbeispiels darstellt. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in 3, die ein Statorblatt des elektrischen Gebläses darstellt.
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Wie in 3 und 4 dargestellt, ist das elektrische Gebläse 21 ein Außenumfangsantriebsgebläse. Das elektrische Gebläse 21 umfasst ein Nabenteil 31, ein Außenumfangsteil 32, ein Rotorblatt 33, eine Antriebseinheit 34 und ein Statorblatt 35.
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Das Nabenteil 31 ist auf einer Mittelachse 0 des elektrischen Gebläses 21 entlang der Längsrichtung der Mittelachse 0 angeordnet. Das Nabenteil 31 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet. Das Außenumfangsteil 32 ist um das Nabenteil 31 herum angeordnet. Das Außenumfangsteil 32 ist in einer zylindrischen Form um die Mittelachse 0 herum ausgebildet. Das Außenumfangsteil 32 ist in einer hohlen Form ausgebildet.
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Das Rotorblatt 33 ist zwischen dem Nabenteil 31 und dem Außenumfangsteil 32 angeordnet und ist drehbar um die Mittelachse O gelagert. Das Rotorblatt 33 umfasst eine Mehrzahl (im vorliegenden Ausführungsbeispiel acht Stück) von Rotorblattgrundkörpern 41, die in der Umfangsrichtung beabstandet angeordnet sind. Die Rotorblattgrundkörper 41 sind radial mit der Mittelachse O als Drehpunkt angeordnet. Ein Endabschnitt auf der radial inneren Seite jedes der Rotorblattgrundkörper 41 ist mit einem ersten Rotator 42 verbunden. Der erste Rotator 42 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet und ist drehbar auf dem Außenumfangsteil des Nabenteils 31 gelagert. Ein Endabschnitt auf der radial äußeren Seite jedes der Rotorblattgrundkörper 41 ist mit einem zweiten Rotator 43 verbunden. Der zweite Rotator 43 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet und ist drehbar auf dem inneren Umfangsteil des Außenumfangsteils 32 gelagert.
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Die Antriebseinheit 34 ist an dem Außenumfangsteil 32 vorgesehen und kann das Rotorblatt 33 drehen. Die Antriebseinheit 34 umfasst eine Spule (Elektromagnet) 44, die als statorseitiger Magnet dient, und einen Permanentmagneten 45, der als rotorseitiger Magnet dient. Die Spule 44 ist in einer Ringform ausgebildet und ist im Inneren des Außenumfangsteils 32 angeordnet. Der Permanentmagnet 45 ist auf der äußeren Umfangsfläche des zweiten Rotators 43 des Rotorblatts 33 angeordnet. Der Permanentmagnet 45 ist so angeordnet, dass die positiven Elektroden und die negativen Elektroden in der Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind. Die Spule 44 und der Permanentmagnet 45 sind in der radialen Richtung einander gegenüberliegend angeordnet.
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Das Statorblatt 35 ist zwischen dem Nabenteil 31 und dem Außenumfangsteil 32 angeordnet. Das Statorblatt 35 ist konzentrisch mit dem Rotorblatt 33 angeordnet und ist auf der stromabwärtigen Seite des Rotorblatts 33 in der Strömungsrichtung der Luft angeordnet. Das Statorblatt 35 umfasst eine Mehrzahl (im vorliegenden Ausführungsbeispiel acht Stück) von Statorblattgrundkörpern 46, die in der Umfangsrichtung beabstandet angeordnet sind. Die Statorblattgrundkörper 46 sind radial mit der Mittelachse O als Drehpunkt angeordnet. Ein Endabschnitt auf der radial inneren Seite jedes der Statorblattgrundkörper 46 ist mit dem äußeren Umfangsteil des Nabenteils 31 verbunden. Ein Endabschnitt auf der radial äußeren Seite jedes der Statorblattgrundkörper 46 ist mit dem inneren Umfangsteil des Außenumfangsteils 32 verbunden.
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Bei dem elektrischen Gebläse 21 sind das Rotorblatt 33 und das Statorblatt 35 zwischen dem Nabenteil 31 und dem Außenumfangsteil 32 angeordnet, und die Antriebseinheit 34 ist an dem Außenumfangsteil 32 angeordnet. Bei dem elektrischen Gebläse 21 ist ein Strömungskanal 47, der in einer zylindrischen Form ausgebildet ist und parallel zu der Mittelachse O ist, zwischen dem Nabenteil 31 und dem Außenumfangsteil 32 ausgebildet. In dem Strömungskanal 47 ist eine Ansaugöffnung 48 auf der Seite des Rotorblatts 33 vorgesehen, und eine Auslassöffnung 49 ist auf der Seite des Statorblatts 35 vorgesehen.
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Daher wird, wenn die Spule 44 der Antriebseinheit 34 unter Spannung steht, ein Magnetfeld von dem Außenumfangsteil 32 zu dem Nabenteil 31 erzeugt, und eine Drehkraft wird an den Permanentmagneten 45 angelegt. Infolgedessen wird die Drehkraft des Permanentmagneten 45 über den zweiten Rotator 43 an die Rotorblattgrundkörper 41, das heißt an das Rotorblatt 33, übertragen, und das Rotorblatt 33 wird zu einer Rotation angetrieben. Wenn sich das Rotorblatt 33 dreht, werden die Luft vor dem Nabenteil 31 und dem Außenumfangsteil 32 und die Luft auf der äußeren Umfangsseite des Außenumfangsteils 32 von der Ansaugöffnung 48 zu dem Rotorblatt 33 angesaugt. Das sich drehende Rotorblatt 33 verdichtet die Luft, und die Druckluft strömt durch den Strömungskanal 47 und wird durch das Statorblatt 35 ausgerichtet. Bei diesem Prozess wird Schub erzeugt, wenn die Druckluft durch den Strömungskanal 47 strömt.
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Da, wie oben beschrieben, die Strömungsgeschwindigkeit der Luft, die in dem bei dem elektrischen senkrecht startenden/landenden Luftfahrzeug 10 verwendeten elektrischen Gebläse 21 strömt, gering ist, kann das elektrische Gebläse 21, wenn sich ein Hindernis in der Nähe befindet, keine ausreichende Luftmenge ansaugen. Um die maximale Schubkraft zu erhalten, ist außerdem das Nabenverhältnis (Nabendurchmesser/Rotorblattdurchmesser) in dem elektrischen Gebläse 21 klein. Daher sind in dem Rotorblatt 33 die Strömungsgeschwindigkeit und der Luftdruck auf der Innendurchmesserseite im Vergleich zur Außendurchmesserseite reduziert und sie werden durch das Statorblatt 35 wiederhergestellt. Danach nimmt der Druck der Luft, die zu dem Statorblatt 35 geströmt ist, auf der Innendurchmesserseite stark zu. Daher wird die Hochdruckluft von der Oberfläche des Statorblattgrundkörpers 46 abgetrennt und verursacht einen Druckverlust.
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Somit ist in dem elektrischen Gebläse 21 des ersten Ausführungsbeispiels von den Statorblattgrundkörpern 46 derjenige Statorblattgrundkörper 46, der sich in einem Bereich α befindet, wo ein Hindernis auf der radialen Außenseite angeordnet ist, mit einem Führungsteil versehen, der Luft zu der Innendurchmesserseite auf dem Anströmkantenteil 46a auf der stromaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung der Luft oder dem Endabschnitt auf der Ansaugflächenseite auf der Innendurchmesserseite führt.
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Das elektrische Gebläse 21 umfasst das Rotorblatt 33 und das Statorblatt 35, und das Statorblatt 35 umfasst die Statorblattgrundkörper 46. Das elektrische Gebläse 21 weist den Bereich α auf, in dem das Rotorblatt 33 keine ausreichende Menge an Luft aufnehmen kann, da ein Hindernis auf der radialen Außenseite angeordnet ist. Im ersten Ausführungsbeispiel wird die Form der Innendurchmesserseite desjenigen Statorblattgrundkörpers 46, der in dem Bereich α angeordnet ist, verändert.
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5 ist eine Seitenansicht, die den Statorblattgrundkörper darstellt. 6 ist eine Vorderansicht, die den Statorblattgrundkörper von der stromaufwärtigen Seite in Strömungsrichtung des Fluids gesehen darstellt.
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Wie in 5 dargestellt, weist der Führungsteil einen Verlängerungsteil 51 auf, der sich von dem Anströmkantenteil 46a auf der Innendurchmesserseite des Statorblattgrundkörpers 46 zu der stromaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung der Luft erstreckt. Das heißt, der Statorblattgrundkörper 46 ist entlang der radialen Richtung zwischen dem Nabenteil 31 und dem Außenumfangsteil 32 angeordnet und umfasst einen Anströmkantenteil 46a und einen Ablaufkantenteil 46b. In 5 sind der Anströmkantenteil 46a und der Ablaufkantenteil 46b parallel zueinander. Der Anströmkantenteil 46a und der Ablaufkantenteil 46b müssen jedoch nicht notwendigerweise parallel zueinander sein. Das Anströmkantenteil 46a umfasst einen geradlinigen Teil 46a1 und einen abgewinkelten Teil 46a2. Der geradlinige Teil 46a1 ist in einer geradlinigen Form entlang der radialen Richtung von der Außendurchmesserseite zu der Innendurchmesserseite in der radialen Richtung ausgebildet. Der abgewinkelte Teil 46a2 ist in einer geradlinigen Form ausgebildet, die von einem Ende auf der Innendurchmesserseite des geradlinigen Teils 46a1 in Richtung der stromaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung der Luft abgewinkelt ist. Der Verlängerungsteil 51 ist durch den abgewinkelten Teil 46a2 ausgebildet.
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Darüber hinaus umfasst der Ablaufkantenteil 46b einen geradlinigen Teil 46b1 und einen abgewinkelten Teil 46b2. Der geradlinige Teil 46b1 ist in einer geradlinigen Form entlang der radialen Richtung von der Außendurchmesserseite zu der Innendurchmesserseite in der radialen Richtung ausgebildet. Der abgewinkelte Teil 46b2 ist in einer geradlinigen Form ausgebildet, die von einem Ende auf der Innendurchmesserseite des geradlinigen Teils 46b1 in Richtung der stromaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung der Luft abgewinkelt ist. In dem Ablaufkantenteil 46b ist ein Kerbenteil 52 ausgebildet, da der Endabschnitt auf der Innendurchmesserseite des geradlinigen Teils 46b1 in Richtung der stromaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung der Luft durch den abgewinkelten Teil 46b2 abgewinkelt ist.
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In diesem Beispiel sind in 5 der geradlinige Teil 46a1 und der geradlinige Teil 46b1 parallel zueinander, und der abgewinkelte Teil 46a2 und der abgewinkelte Teil 46b2 sind parallel zueinander. Wenn die Neigungswinkel der abgewinkelten Teile 46a2 und 46b2 in Bezug auf die geradlinigen Teile 46a1 und 46b1 zu groß werden, kann sich die Strömung der Druckluft A möglicherweise abrupt ändern und kann möglicherweise zu einer Verringerung des Wirkungsgrads führen. Daher beträgt der Neigungswinkel beispielsweise vorzugsweise zwischen 3 Grad und 45 Grad.
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Die Neigungswinkel des abgewinkelten Teils 46a2 und des abgewinkelten Teils 46b2 können jedoch voneinander verschieden sein. Darüber hinaus kann der Ablaufkantenteil 46b nur den geradlinigen Teil 46b1 umfassen und muss nicht den abgewinkelten Teil 46b2 umfassen. Ferner erstrecken sich in 5 der abgewinkelte Teil 46a2 des Verlängerungsteils 51 und der abgewinkelte Teil 46b2 des Kerbenteils 52 zu der stromaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung der Luft zu der Innendurchmesserseite mit einer konstanten Rate und sind in einer geradlinigen Form ausgebildet. Der abgewinkelte Teil 46a2 des Verlängerungsteils 51 und der abgewinkelte Teil 46b2 des Kerbenteils 52 können jedoch auch in einer gebogenen Form ausgebildet sein, in der ein Verlängerungsbetrag zu der stromaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung der Luft zu der Innendurchmesserseite hin allmählich zunimmt oder allmählich abnimmt.
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Darüber hinaus umfasst der Führungsteil, wie in 6 dargestellt, einen Biegeabschnitt 53, in dem der Endabschnitt des Statorblattgrundkörpers 46 auf der Ansaugflächenseite zu der stromabwärtigen Seite in einer Drehrichtung R des Rotorblatts 33 gekrümmt ist. Das heißt, der Statorblattgrundkörper 46 ist entlang der radialen Richtung zwischen dem Nabenteil 31 und dem Außenumfangsteil 32 angeordnet und weist eine Ansaugfläche 46c, die die Rückseite ist, und eine Druckfläche 46d, die die Vorderseite ist, auf. Die Ansaugfläche 46c und die Druckfläche 46d sind parallel zueinander. Die Ansaugfläche 46c und die Druckfläche 46d müssen jedoch nicht notwendigerweise parallel zueinander sein. Die Ansaugfläche 46c umfasst einen geradlinigen Teil 46c1 und einen abgewinkelten Teil 46c2. Der geradlinige Teil 46c1 ist in einer geradlinigen Form entlang der radialen Richtung von der Außendurchmesserseite zu der Innendurchmesserseite in der radialen Richtung ausgebildet. Der abgewinkelte Teil 46c2 ist in einer geradlinigen Form ausgebildet, die von einem Ende auf der Innendurchmesserseite des geradlinigen Teils 46c1 zu der stromabwärtigen Seite in der Drehrichtung R des Rotorblatts 33 abgewinkelt ist.
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Darüber hinaus umfasst die Druckfläche 46d einen geradlinigen Teil 46d1 und einen abgewinkelten Teil 46d2. Der geradlinige Teil 46d1 ist in einer geradlinigen Form entlang der radialen Richtung von der Außendurchmesserseite zu der Innendurchmesserseite in der radialen Richtung ausgebildet. Der abgewinkelte Teil 46d2 ist in einer geradlinigen Form ausgebildet, die von einem Ende auf der Innendurchmesserseite des geradlinigen Teils 46d1 zu der stromabwärtigen Seite in der Drehrichtung R des Rotorblatts 33 abgewinkelt ist. Der Biegeabschnitt 53 ist durch die abgewinkelten Teile 46c2 und 46d2 ausgebildet.
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In diesem Beispiel sind der geradlinige Teil 46c1 und der geradlinige Teil 46d1 parallel zueinander, und der abgewinkelte Teil 46c2 und der abgewinkelte Teil 46d2 sind parallel zueinander. Daher ist die Dicke des Statorblattgrundkörpers 46 zumindest entlang der radialen Richtung konstant. Wenn die Neigungswinkel der abgewinkelten Teile 46c2 und 46d2 in Bezug auf die geradlinigen Teile 46c1 und 46d1 zu groß werden, kann sich die Strömung der Druckluft A (siehe 5) möglicherweise abrupt ändern und kann möglicherweise zu einer Verringerung des Wirkungsgrads führen. Daher beträgt der Neigungswinkel beispielsweise vorzugsweise zwischen 3 Grad und 45 Grad.
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Die Neigungswinkel des abgewinkelten Teils 46c2 und des abgewinkelten Teils 46d2 können jedoch voneinander verschieden sein. Darüber hinaus kann die Druckfläche 46d nur den geradlinigen Teil 46d1 umfassen und muss nicht den abgewinkelten Teil 46d2 umfassen. Darüber hinaus ist der Biegeabschnitt 53 in 6 in einer geradlinigen Form ausgebildet, in der der Biegebetrag zu der stromabwärtigen Seite in der Drehrichtung R des Rotorblatts 33 konstant ist. Der Biegeabschnitt 53 kann jedoch auch in einer gebogenen Form ausgebildet sein, in der der Biegebetrag zu der stromabwärtigen Seite in der Drehrichtung R des Rotorblatts 33 zu der Innendurchmesserseite hin allmählich zunimmt oder allmählich abnimmt.
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Im ersten Ausführungsbeispiel sind der Verlängerungsteil 51, der Kerbenteil 52 und der Biegeabschnitt 53 jeweils als ein Führungsteil vorgesehen. In diesem Beispiel kann der Kerbenteil 52 als ein Führungsteil weggelassen werden. Darüber hinaus kann mindestens eines von dem Verlängerungsteil 51 und dem Biegeabschnitt 53 bereitgestellt werden.
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Daher wird die Luft, die von der Ansaugöffnung 48 aufgrund der Drehung des Rotorblatts 33 aufgenommen wird, durch das sich drehende Rotorblatt 33 verdichtet, strömt durch den Strömungskanal 47 als Druckluft und gelangt zu dem Statorblatt 35. In diesem Beispiel ist der Verlängerungsteil 51 auf der Innendurchmesserseite des Statorblattgrundkörpers 46 vorgesehen. Daher wird die Druckluft A, die durch den Strömungskanal 47 strömt, zu der Seite des Nabenteils 31, in dem Fall zu der Seite des Verlängerungsteils 51, geführt und wird nahe an die Oberfläche auf der Innendurchmesserseite des Statorblattgrundkörpers 46 gebracht. Dementsprechend wird die Strömung der Druckluft A, die entlang des Statorblattgrundkörpers 46 strömt, erhöht. Infolgedessen ist es weniger wahrscheinlich, dass sich die Hochdruckluft von der Oberfläche des Statorblattgrundkörpers 46 trennt, selbst wenn der Druck der Luft, die von dem Rotorblatt 33 zu dem Statorblatt 35 geströmt ist, auf der Innendurchmesserseite steigt.
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Darüber hinaus ist die Innendurchmesserseite des Statorblattgrundkörpers 46 mit dem Biegeabschnitt 53 versehen. Daher wird die Druckluft A, die durch den Strömungskanal 47 strömt, zu der Seite des Nabenteils 31, das heißt zu der Seite des Verlängerungsteils 51, geführt und wird nahe an die Oberfläche auf der Innendurchmesserseite des Statorblattgrundkörpers 46 gebracht. Dementsprechend wird die Strömung der Druckluft A, die entlang des Statorblattgrundkörpers 46 strömt, erhöht. Dann ist es weniger wahrscheinlich, dass sich die Hochdruckluft von der Oberfläche des Statorblattgrundkörpers 46 trennt, selbst wenn der Druck der Luft, die von dem Rotorblatt 33 zu dem Statorblatt 35 geströmt ist, auf der Innendurchmesserseite steigt.
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Das Phänomen der Trennung der Hochdruckluft, die durch den Strömungskanal 47 strömt, von der Oberfläche des Statorblattgrundkörpers 46 neigt dazu, in dem Statorblattgrundkörper 46 in dem Bereich α aufzutreten, in dem eine Aufnahme einer ausreichenden Menge an Luft erschwert ist, da ein Hindernis auf der radialen Außenseite des elektrischen Gebläses 21 angeordnet ist. Daher ist es durch Verhindern der Abtrennung von Luft an dem Statorblattgrundkörper 46, der in dem Bereich α angeordnet ist, möglich, den Druckverlust zu reduzieren.
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7 ist eine Vorderansicht, die ein Statorblatt eines elektrischen Gebläses eines zweiten Ausführungsbeispiels darstellt. Die Grundausgestaltung des zweiten Ausführungsbeispiels ist die gleiche wie die des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels und wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Elemente, die die gleichen Funktionen wie die des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels aufweisen, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und auf eine ausführliche Beschreibung dieser Elemente wird verzichtet.
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Im zweiten Ausführungsbeispiel, wie in 3 und 7 dargestellt, umfasst ein elektrisches Gebläse 21A das Nabenteil 31, das Außenumfangsteil 32, das Rotorblatt 33, die Antriebseinheit 34 und ein Statorblatt 35A. In diesem Beispiel sind das Nabenteil 31, das Außenumfangsteil 32, das Rotorblatt 33 und die Antriebseinheit 34 die gleichen wie im ersten Ausführungsbeispiel.
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Das Statorblatt 35A umfasst eine Mehrzahl von Statorblattgrundkörpern 46 (im vorliegenden Ausführungsbeispiel neun Statorblattgrundkörper), die in der Umfangsrichtung beabstandet angeordnet sind. Das elektrische Gebläse 21A weist den Bereich α auf, in dem ein Hindernis auf der radialen Außenseite angeordnet ist. Bei dem Statorblatt 35A ist bei den Statorblattgrundkörpern 46 der Randbereich der Statorblattgrundkörper 46, die sich in dem Bereich α befinden, schmaler als der Randbereich der Statorblattgrundkörper 46, die sich nicht in dem Bereich α befinden.
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Das heißt, die Statorblattgrundkörper 46, die sich nicht in dem Bereich α befinden, sind in Abständen von 22,5 Grad in der Umfangsrichtung angeordnet. Andererseits sind die Statorblattgrundkörper 46, die sich in dem Bereich α befinden, in Abständen von 15 Grad in der Umfangsrichtung angeordnet. Die Dichte der Statorblattgrundkörper 46 in der Umfangsrichtung, die sich in dem Bereich α befinden, ist höher als die Dichte der Statorblattgrundkörper 46 in der Umfangsrichtung, die sich nicht in dem Bereich α befinden.
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Daher wird die Luft, die von der Ansaugöffnung 48 aufgrund der Drehung des Rotorblatts 33 aufgenommen wird, durch das sich drehende Rotorblatt 33 verdichtet, strömt durch den Strömungskanal 47 als Druckluft und gelangt zu dem Statorblatt 35. In diesem Beispiel ist der Randbereich der Statorblattgrundkörper 46, die sich in dem Bereich α befinden, schmal. Daher wird, selbst wenn der Druck der Druckluft, die durch den Strömungskanal 47 strömt, auf der Innendurchmesserseite des Statorblatts 35 erhöht wird, der Druckanstieg pro Statorblattgrundkörper 46 reduziert. Folglich ist es möglich, die Abtrennung von Hochdruckluft von der Oberfläche des Statorblattgrundkörpers 46 zu verhindern.
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Die Anzahl der Statorblattgrundkörper 46 in dem Statorblatt 35A ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.
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Das elektrische Gebläse gemäß einem ersten Aspekt umfasst das Nabenteil 31, das Außenumfangsteil 32, das um das Nabenteil 31 herum angeordnet ist, das Rotorblatt 33, das zwischen dem Nabenteil 31 und dem Außenumfangsteil 32 angeordnet ist und das drehbar um das Nabenteil 31 gelagert ist, die Antriebseinheit 34, die an dem Außenumfangsteil 32 vorgesehen ist und die das Rotorblatt 33 drehen kann, und das Statorblatt 35, das auf der stromabwärtigen Seite des Rotorblatts 33 in der Strömungsrichtung der Luft zwischen dem Nabenteil 31 und dem Außenumfangsteil 32 angeordnet ist. Das Statorblatt 35 umfasst die Statorblattgrundkörper 46, die in der Umfangsrichtung beabstandet angeordnet sind, wobei von den Statorblattgrundkörpern 46 derjenige Statorblattgrundkörper 46, der sich in dem Bereich α befindet, in dem ein Hindernis auf der radialen Außenseite angeordnet ist, mit dem Führungsteil versehen ist, der Luft zu der Innendurchmesserseite auf dem Anströmkantenteil 46a auf der stromaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung der Luft oder dem Endabschnitt auf der Ansaugflächenseite auf der Innendurchmesserseite führt.
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Wenn bei dem elektrischen Gebläse gemäß dem ersten Aspekt die Druckluft, die durch das Rotorblatt 33 verdichtet wird, zu dem Statorblatt 35 strömt, wird die Druckluft zu der Innendurchmesserseite des Statorblattgrundkörpers 46 durch den Führungsteil geführt. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass sich die Hochdruckluft von der Oberfläche des Statorblattgrundkörpers 46 trennt, selbst wenn der Druck der Luft, die von dem Rotorblatt 33 zu dem Statorblatt 35 geströmt ist, auf der Innendurchmesserseite steigt. Infolgedessen ist es möglich, die Abtrennung von Luft von dem Statorblatt 35 und den Druckverlust zu verhindern.
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Das elektrische Gebläse gemäß einem zweiten Aspekt umfasst den Verlängerungsteil 51, der sich von dem Anströmkantenteil 46a zu der stromaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung der Luft erstreckt, als einen Führungsteil. Infolgedessen wird die Druckluft zu der Innendurchmesserseite des Statorblattgrundkörpers 46 durch den Verlängerungsteil 51 geführt, und es ist möglich, die Abtrennung von Luft von der Oberfläche des Statorblattgrundkörpers 46 mit einer einfachen Ausgestaltung zu verhindern.
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Bei dem elektrischen Gebläse gemäß einem dritten Aspekt nimmt ein Verlängerungsbetrag des Verlängerungsteils 51, der sich in Richtung der stromaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Fluids erstreckt, zu der Innendurchmesserseite hin zu. Infolgedessen ist es möglich, die Druckluft richtig zu der Innendurchmesserseite des Statorblattgrundkörpers 46 zu führen.
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Bei dem elektrischen Gebläse gemäß einem vierten Aspekt weist der Statorblattgrundkörper 46 das Ablaufkantenteil 46b auf der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung der Luft auf, das zu der stromaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung der Luft auf der Innendurchmesserseite gekrümmt ist. Infolgedessen wird die Druckluft zu der Innendurchmesserseite des Statorblattgrundkörpers 46 geführt. Folglich ist es möglich, die Abtrennung von Luft von der Oberfläche des Statorblattgrundkörpers 46 mit einer einfachen Ausgestaltung zu verhindern.
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Das elektrische Gebläse gemäß einem fünften Aspekt umfasst den Biegeabschnitt 53, in dem der Endabschnitt auf der Ansaugflächenseite in Richtung der stromabwärtigen Seite in der Drehrichtung des Rotorblatts 33 als ein Führungsteil gekrümmt ist. Infolgedessen wird die Druckluft zu der Innendurchmesserseite des Statorblattgrundkörpers 46 durch den Biegeabschnitt 53 geführt. Folglich ist es möglich, die Abtrennung von Luft von der Oberfläche des Statorblattgrundkörpers 46 mit einer einfachen Ausgestaltung zu verhindern.
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Bei dem elektrischen Gebläse gemäß einem sechsten Aspekt ist die Dicke des Statorblattgrundkörpers 46 entlang der radialen Richtung konstant. Infolgedessen ist es möglich, eine Erhöhung des Gewichts aufgrund einer Erhöhung der Dicke des Statorblattgrundkörpers 46 zu vermeiden.
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Bei dem elektrischen Gebläse gemäß einem siebten Aspekt ist bei den Statorblattgrundkörpern 46 der Randbereich der Statorblattgrundkörper 46, die sich in dem Bereich α befinden, schmaler als der Randbereich der Statorblattgrundkörper 46, die sich nicht in dem Bereich α befinden. Infolgedessen ist der Druckanstieg pro Statorblattgrundkörper 46 reduziert. Folglich ist es möglich, die Abtrennung von Luft von der Oberfläche des Statorblattgrundkörpers 46 zu verhindern.
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Bei dem elektrischen Gebläse gemäß einem achten Aspekt ist die maximale Geschwindigkeit der Luft, die durch das Rotorblatt 33 und das Statorblatt 35 strömt, auf gleich oder kleiner als Mach 0,5 eingestellt. Infolgedessen kann, selbst wenn die Geschwindigkeit der im Inneren strömenden Luft gering ist und selbst wenn ein Hindernis in der Nähe vorhanden ist, ein ausreichender Schub bereitgestellt werden.
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Das elektrische Gebläse gemäß einem neunten Aspekt umfasst das Nabenteil 31, das Außenumfangsteil 32, das um das Nabenteil 31 herum angeordnet ist, das Rotorblatt 33, das zwischen dem Nabenteil 31 und dem Außenumfangsteil 32 angeordnet ist und das drehbar um das Nabenteil 31 gelagert ist, die Antriebseinheit 34, die an dem Außenumfangsteil 32 vorgesehen ist und die das Rotorblatt 33 drehen kann, und das Statorblatt 35, das auf der stromabwärtigen Seite des Rotorblatts 33 in der Strömungsrichtung der Luft zwischen dem Nabenteil 31 und dem Außenumfangsteil 32 angeordnet ist. Das Statorblatt 35 umfasst die Statorblattgrundkörper 46, die in der Umfangsrichtung beabstandet angeordnet sind. Bei den Statorblattgrundkörpern 46 ist der Randbereich der Statorblattgrundkörper 46, die sich in dem Bereich α befinden, in dem ein Hindernis auf der radialen Außenseite angeordnet ist, kleiner als der Randbereich der Statorblattgrundkörper 46, die sich nicht in dem Bereich α befinden.
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Wenn bei dem elektrischen Gebläse gemäß dem neunten Aspekt die Druckluft, die durch das Rotorblatt 33 verdichtet wird, zu dem Statorblatt 35 strömt und der Druck der Druckluft auf der Innendurchmesserseite des Statorblatts 35 erhöht wird, wird der Druckanstieg pro Statorblattgrundkörper 46 reduziert. Folglich ist es möglich, die Abtrennung von Hochdruckluft von der Oberfläche des Statorblattgrundkörpers 46 zu verhindern. Infolgedessen ist es möglich, die Abtrennung von Luft von dem Statorblatt 35 und den Druckverlust zu verhindern.
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Das elektrische senkrecht startende/landende Luftfahrzeug gemäß einem zehnten Aspekt umfasst die elektrischen Gebläse 21 und 21A. Infolgedessen ist es möglich, die Abtrennung von Luft von dem Statorblatt 35 in den elektrischen Gebläsen 21 und 21A und den Druckverlust zu verhindern. Folglich ist es möglich, eine Verringerung des Schubs zu verhindern.
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In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird das elektrische Gebläse der vorliegenden Erfindung in dem elektrischen senkrecht startenden/landenden Luftfahrzeug verwendet. Das elektrische Gebläse kann jedoch auch in einem Hubschrauber, einer Drohne, einem Luftkissenfahrzeug, wie etwa einem Hovercraft, einem Schiff und dergleichen verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Elektrisches senkrecht startendes/landendes Luftfahrzeug
- 11
- Flugwerk
- 12
- Fahrersitz
- 13
- Vorderer Flügel
- 14
- Hinterer Flügel
- 15
- Vordere elektrische Gebläseeinheit
- 15a
- Lagerwelle
- 16
- Hintere elektrische Gebläseeinheit
- 16a
- Lagerwelle
- 17
- Laufrad
- 21, 21A
- Elektrisches Gebläse
- 22
- Rahmen
- 31
- Nabenteil
- 32
- Außenumfangsteil
- 33
- Rotorblatt
- 34
- Antriebseinheit
- 35,
- 35A Statorblatt
- 41
- Rotorblattgrundkörper
- 42
- erster Rotator
- 43
- zweiter Rotator
- 44
- Spule
- 45
- Permanentmagnet
- 46
- Statorblattgrundkörper
- 46a
- Anströmkantenteil
- 46b
- Ablaufkantenteil
- 46c
- Ansaugfläche
- 46d
- Druckfläche
- 47
- Strömungskanal
- 48
- Ansaugöffnung
- 49
- Auslassöffnung
- 51
- Verlängerungsteil
- 52
- Kerbenteil
- 53
- Biegeabschnitt
