JP2012117373A - アキシャル方向に対向する界磁磁石と電機子との間隙を応力や荷重に抗して保持するためのカムフォロアを有するリニア風力発電装置やリニアモーターヘリコプターやインホイールモーター - Google Patents

Abstract

【課題】回転する羽根の翼端部に発電部を有するリニア風力発電装置や回転する羽根の翼端部に駆動部を有するリニアモーターヘリコプターや回転するタイヤとリムの接際部に駆動部を有するインホイールモーターでは、界磁磁石と電機子との間隙を保持するため間隙保持用ベアリングを使ったり滑走部を使ったりしたが、前者は堅牢だが高価で、後者は安価だがやや脆弱であって、堅牢でありながら安価である仕組みが求められていた。
【解決手段】電機子の回転軸に平行する方向の厚みをＴ、カムフォロアの回転軸に平行する方向の厚みをＤ、回転ダクトの回転軸に平行する方向の内腔の間隔をＷとしたとき、Ｔ＜Ｄ＜Ｗの関係が成り立つカムフォロアをシュラウドに３コ以上周回して配設すると、回転ダクトがアキシャル方向から応力を受けても、応力に抗して界磁磁石と電機子との間隙を一定に保持することができる。
【選択図】図１２

Description

本発明は、地形地物に対して回転する回転ダクトに配設した界磁磁石と地形地物に対して固定しているシュラウドに配設した電機子とを、アキシャル方向に対向させて構成した発電部を羽根の翼端部に有するリニア風力発電装置や、機体に対して回転する回転ダクトに配設した界磁磁石と機体に対して固定しているシュラウドに配設した電機子とを、アキシャル方向に対向させて構成した駆動部を羽根の翼端部に有するリニアモーターヘリコプターや、車体に対して回転する回転ダクトに配設した界磁磁石と車体に対して固定しているシュラウドに配設した電機子とを、アキシャル方向に対向させて構成した駆動部をタイヤとリムとの接際部に有するインホイールモーターにおいて、回転ダクトにアキシャル方向からの応力や荷重がかかって回転ダクト側の界磁磁石とシュラウド側の電機子との間隙（ギャップ）が衝突するほど狭める方向へ力が加わった場合に、シュラウドの電機子を配設した同じ側に少なくとも３コ以上配設したカムフォロアのカムが回転ダクトの内腔部に当接することによって、界磁磁石と電機子との間隙（ギャップ）を一定に保持する仕組みを有するリニア風力発電装置やリニアモーターヘリコプターやインホイールモーターに関する。

１９８０年９月５日に出願して１９８２年３月２０日に公開された特許文献６では、水力や風力や蒸気力を受けて回る羽根の翼端部において、界磁磁石と電機子との組合せによる発電部を設けて発電する仕組みが開示されている。また、１９９４年１月１３日に出願して１９９５年８月８日に公開された特許文献５には、ヘリコプターのテールローターにおいて、羽根の翼端部に界磁磁石と電機子との組合せによる駆動部の仕組みが開示されている。

中央部分に発電機を有するプロペラ型風力発電装置においては、直径の増加は、羽根の回転トルクを２乗倍で増加する。その代わり、羽根の強度は３乗倍で強化する必要があって、羽根の強化分は概ね重量増加となる。よって、羽根の中心部に発電機や増速機を設置したナセルを一本の支柱で支える方式のプロペラ型風力発電装置では、１００ｍを超えるような直径のものの建設は、羽根やナセルの重量が重くなり過ぎてナセルを支える支柱の強度計算からも作製が困難であった。これに対し、翼端部で発電する特許文献６のようなタイプでは羽根の取り付けを必ずしも回転する中央の回転軸に接続しなくても良い。例えば、特許文献２に記載されたように、回転する回転ダクトに羽根の翼端を接続して、回転軸には接続しない場合もある。すると、羽根の直径の増加は２乗倍でトルクの増加になるが、プロペラ型風力発電装置では羽根の強度を３乗倍で強化する必要から重量増加も３乗倍となったのに対して、羽根の翼端で発電する場合の重量増加は羽根の枚数増加分としてのほぼ比例で済む。このように翼端部に界磁磁石と電機子との組合せから発電部を構成する方式をリニア風力発電装置とすると、リニア風力発電装置は、大きな直径ほど有利である。

回転する羽根の中心軸を原動機で回す従来型のヘリコプターでは、羽根の直径を大きくすると、揚力は２乗倍で増加する。このとき、必要な原動機のエネルギーパワーは、３乗倍で増加させる必要がある。このことは、羽根の直径を大きくすることは、たちまち原動機の力の限界が出ることになって、羽根の直径が３０ｍを超えることは著しく困難となる。このようなときに、特許文献５の羽根の翼端部での駆動方式が、ヘリコプターのメインローターでも使えたとすると、羽根の直径を大きくすることは、揚力は２乗倍で増加するのは同じであるが、特許文献５のような翼端部での駆動の方での必要とするエネルギーパワーは、比例する分の増加で済む。このように翼端部に界磁磁石と電機子から駆動部を構成する方式をリニアモーターヘリコプターとすると、リニアモーターヘリコプターでは、直径が大きいほど効率が良い。

このようにリニア風力発電装置やリニアモーターヘリコプターでは、直径を大きくすることは有利である反面、羽根の翼端部に発電部や駆動部を設ける場合に直径を大きくすることは、応力や荷重を受けて翼端部が大きく動いて界磁磁石と電機子との衝突を起こし易い。その対策として、特許文献２や特許文献３には、界磁磁石と電機子との間に間隙保持用ベアリングを介在させることによって間隙を一定に保持する仕組みが開示されている。界磁磁石と電機子との間にある間隙保持用ベアリングは、羽根の翼端部にかかる応力や荷重に抗して、界磁磁石と電機子との間隙を常に一定に保持できるようになったので、どのような大きな直径の羽根の翼端部にも発電部や駆動部を構成することを可能にした。

特許文献２や特許文献３で開示された間隙保持用ベアリングは、界磁磁石と電機子との間隙を常に一定に保持するためには有効であるけれども、電機子と同程度の重量とかなりの厚みを有し、電機子及びその周辺装置を長大のものにした。また、回転ダクトに常時当接する間隙保持用ベアリングは、高い走行速度に対応できることが求められ、高価なものとなった。このため、特許文献１では、翼端部に応力や荷重が働かない場合には、界磁磁石の対向面と電機子の対向面との間は、接触することのない遊びの間隙を有し、応力や荷重が加わって遊びが零となったときのみ界磁磁石と電機子との間の間隙を一定に保持する滑走部を、界磁磁石と電機子との間に介在させた。これによって、界磁磁石と電機子との間隙の保持力は、特許文献２や特許文献３の間隙保持用ベアリング比較すると強度の上からは劣るものの、羽根の翼端部に構成する発電部や駆動部は、軽量化と小型化が可能となると共に、作製に用いる材料が比較的安価なものを利用できたので、巨大な直径を有する羽根の翼端部に発電部や駆動部を構成することを、これまで以上に容易にした。

自動車に用いられるインホイールモーターは、特許文献４のようなラジアルギャップ型や、特許文献１の図９２、図９３、図９４のようなアキシャルギャップ型がある。いずれの場合であっても、タイヤは地面からの激しい衝撃を受けながら回転するため、直径が小さくてもラジアル方向からもアキシャル方向からも激しい応力を受ける頻度が高い。したがって、界磁磁石と電機子との間隙を狭め衝突の危険がある対して対処する必要があり、アキシャルギャップ型のインホイールモーターは、これまで見てきたリニア風力発電装置やリニアモーターヘリコプター同様の問題がある。よって、アキシャル方向からの応力に抗して界磁磁石と電機子との間隙を維持する対策は、リニア風力発電装置やリニアモーターヘリコプターとインホイールモーターとは共通点を有する。

本発明は、アキシャル方向に対向した回転ダクトの界磁磁石とシュラウドの電機子との間隙の保持を、特許文献２や特許文献３の間隙保持用ベアリングのように強靱で、特許文献１のように安価かつ省スペースの実現を両立すべく企図されたものである。このためにカムフォロアを用い、アキシャル方向からの応力や荷重がない場合には、特許文献１と同様、カムフォロアのカムを回転ダクトの内腔に当接しない遊びを有し、アキシャル方向からの応力や荷重がかかった場合のみ、カムフォロアのカムを回転ダクトの内腔に当接させ、特許文献２や特許文献３同様に、応力や荷重に対し強靱に抗して間隙を保持する仕組みを開示する。その仕組みは、リニア風力発電装置やリニアモーターヘリコプターやインホイールモーターでは共通であるので、以下の説明においては、リニア風力発電装置の場合を主に述べて、他の場合には、差異があった部分を個別的に付加説明を行う。

特許第４２６４９６１号公報 特許第４０１５１７５号公報 特許第３９４６７５５号公報 特許第３８１６９３８号公報 特開平０７−２０５８９７公報 特開昭５７−０４９０７７公報 日本トムソン株式会社、"カムフォロア ローラーフォロア"、製品カタログ、日本トムソン株式会社、平成２１年９月発行、ｐ．３５、ｐ．３６

リニア風力発電装置では、風速が著しく高い場合や急激に風速が変動する場合に風圧としてアキシャル方向からの応力や荷重を受ける。また、風向きが急変してリニア風力発電装置が風向きに正対するために急激に向きを変える場合には、ジャイロ歳差が発生して９０°遅れのアキシャル方向からの応力や荷重を受ける。リニアモーターヘリコプターでは、飛行中時の方向変換や気流の変化でアキシャル方向からの応力や荷重が増加する。インホイールモーターでは、車輪の向きを切り替える場合や路面による衝撃からアキシャル方向の応力や荷重を受ける。これらの応力や荷重に抗して界磁磁石と電機子との間隙を一定に保つことは、特許文献２や特許文献３の間隙保持用ベアリングでは、重量が嵩み、また、常時ベアリング部が回転ダクトに当接するため、耐久性の高い素材によるベアリングである必要があって、高価となった。特許文献１は、応力のかからない場合には、遊びで界磁磁石と電機子との間隙を保持し、応力や荷重が加わった場合のみ、電機子に貼り付けて電機子を保護する滑走部の厚みでもって、応力や荷重に抗して界磁磁石と電機子との間隙を一定に維持し、軽量で安価な仕組みを提供できた。しかしながら、滑走部は、ベアリングに比べて脆弱であって、アキシャル方向からの応力や荷重が長時間かかった場合には不安がある。よって、間隙保持用ベアリングの持つ強靱性と、遊びと滑走部との組み合わせによる軽量化や省スペースや価格の低減化を両方満足できる新たな仕組みが求められていた。

本発明では、アキシャル方向からの応力や荷重が加わらない場合には、特許文献１同様、界磁磁石と電機子との間には遊びがあって、そのままでも間隙が維持され、アキシャル方向から応力や荷重があって、回転ダクト上の界磁磁石が電機子に衝突する方向へ間隙が狭められると、回転ダクトの内腔内に電機子の回転軸に平行する方向の厚みよりも大きく、回転ダクトの回転軸に平行する方向の内腔の間隔よりも薄い厚みのカムフォロアを、回転ダクトの内腔に入り込むように３コ以上設置していて、カムフォロアのカムが回転ダクトの内腔に当接して応力や荷重に抗し、界磁磁石と電機子との間隙を保持して衝突を確実の防止することができる。

アキシャル方向の応力や荷重が発生したときのみカムフォロアのカムを回転ダクトに当接させて界磁磁石と電機子との間隙を保持する本発明では、価格の安い汎用品のカムフォロアでありながらアキシャル方向からの応力や荷重が大きくかつ継続時間がかなりあっても、回転ダクト上の界磁磁石とシュラウド上の電機子との間隙を確実の保持できるので、リニア風力発電装置やリニアモーターヘリコプターやインホイールモーターを安価でありながら堅牢に作れて価格競争力を向上できる。

図１のリニア風力発電装置（１００）は、通常用いられるプロペラ型風力発電装置が高速回転であるがトルクの低い揚力羽根（５４）を用いるのに比べ、高トルクではあるが低速回転である抗力羽根（５３）を用いているが、発電部が羽根の翼端部にあることから回転する界磁磁石（５１）と固定している電機子（１１）との相対速度が大きくとれるので、十分な発電量を得ることができる。しかしながら、羽根の翼端部での発電部は、応力や荷重を受けやすいので、界磁磁石（５１）と電機子（１１）との間隙を保持するため、カムフォロア（１２）を利用することにした。

図２のリニアモーターヘリコプター（２００）は、揚力羽根（５４）の部分を水平にして使う。このため抗力羽根（５３）を垂直位置で使用するリニア風力発電装置（１００）と異なり、揚力羽根（５４）に発生した揚力の受け渡しをカムフォロア（１２）も分担することがある。その分担の度合いを低減するため、回転ダクト（５０）を複数段用いて、回転ダクト（５０）一つひとつに取り付けられている回転ダクト（５０）とスポーク（５２）と回転軸（５５）とスポーク（５２）とを４辺とする長方形の形状でもって、回転軸（５５）で全体の荷重を支え、カムフォロア（１２）にかかる荷重の低減を図っている。

図３のインホイールモーター（３００）は、リニア風力発電装置（１００）やリニアモーターヘリコプター（２００）に比べると回転ダクト（５０）の直径は小さいものの、路面から絶えず激しい衝撃を受ける。このための応力や荷重に耐えて界磁磁石（５１）と電機子（１１）との間隙を維持することは重要である。図３（Ｂ）は、リム（２０）に接続されたシュラウド（１０）の電機子（１１）を配設した側に、カムフォロア（１２）を配設した例を示している。

本発明にかかわる発電や駆動は、回転する羽根の翼端部やタイヤの直径方向の遠端部において、回転軸に平行したアキシャル方向で対向する界磁磁石（５１）と電機子（１１）との組み合わせによって実現する。したがって、リニア風力発電装置（１００）は発電であって、リニアモーターヘリコプター（２００）とインホイールモーター（３００）とは駆動ではあるが、界磁磁石（５１）と電機子（１１）との組み合わせ方は共通なので、リニア風力発電装置（１００）で代表して説明する。しかしながら、リニア風力発電装置（１００）とインホイールモーター（３００）とが、回転部分を垂直位置として使用するのに対して、リニアモーターヘリコプター（２００）は、回転部分を水平位置として使用する分、異なる部分を生じる。よって、差異を生じる荷重伝達に関する部分については、個別に記述する。

図４の本発明によるリニア風力発電装置（１００）は、抗力羽根（５３）の翼端を連接して周回する回転ダクト（５０）の鍔の部分に界磁磁石（５１）を配設してある。回転ダクト（５３）は、直径で断面をとると略コの字型をしている。断面が略コの字型した回転ダクト（５３）の外側には、シュラウド（１０）が円環状に周回している。シュラウド（１０）は、外枠（３０）に取り付ける。尾翼（４０）は、通常、シュラウド（１０）に取り付けて、装置全体を風上へ正対させるために用いるが、外枠（３０）に取り付けても良い。

図５は、リニア風力発電装置（１００）から外枠（３０）や尾羽（４０）を取り外して、風車本体のみとした正面図である。回転ダクト（５０）の鍔上を周回して配設した界磁磁石（５１）は見えるが、界磁磁石（５１）に対向する電機子（１１）やカムフォロア（１２）は、回転ダクト（５０）の略コの字型の内腔の中にあって鍔によって隠れているので、見ることはできない。

図６は、風車本体から抗力羽根（５３）を取り外して、回転する回転ダクト（５０）やスポーク（５２）を見やすく表示した正面図である。回転ダクト（５０）の鍔上を周回して配設した界磁磁石（５１）は見えるが、界磁磁石（５１）に対向する電機子（１１）やカムフォロア（１２）は、回転ダクト（５０）の略コの字型の内腔の中にあって鍔によって隠れているので、見ることはできない。

図７は、回転ダクト（５０）とシュラウド（１０）とを、直径を含む回転面で回転軸に直交して切断した部分断面図で、シュラウド（１０）には周回して電機子（１１）が配設してあって、シュラウド（１０）の電機子（１１）を配設した同じ側にカムフォロア（１２）が取り付けられているのが分かる。この図では、シュラウド（１０）側に周回して配設されたカムフォロア（１２）は２４コになっているが、最小限３コの配設があれば、界磁磁石（５１）と電機子（１１）との間隙を、アキシャル方向からの応力や荷重に抗して保持することができる。

図８は、荷重を支える回転軸（５５）をシュラウド（１０）が固定ビーム（１３）を介して支えていることを示す部分断面図である。

図９は、荷重を支える回転軸（５５）とともに回転する回転ダクト（５０）やスポーク（５２）を示す部分断面図である。

本発明を実現するためには、電機子（１０）の回転軸に平行する方向の厚みをＴ、カムフォロア（１２）の回転軸に平行する方向の厚みＤ、回転ダクト（５０）の回転軸に平行する方向の内腔の間隔をＷとすると、Ｔ＜Ｄ＜Ｗの関係が常に成り立つことが必要である。図１０〜図１２は、カムの直径が異なるカムフォロア（１２）を、シュラウド（１０）の電機子（１１）を配設した側に配設した例を示している。

図１０は、カムの直径が比較的小さな場合のカムフォロア（１２）をシュラウド（１０）の任意の一カ所に２コ取り付けた例を示している。２コあると、界磁磁石（５１）と電機子（１１）との間隙が１ｍｍ以下で非常に狭くて、温度変化やその他の条件によっては、界磁磁石（５１）が電機子（１１）方向に狭まって、カムフォロア（１２）に両側から当接するような事態が生じて際でも、対応可能である。しかしながら、カムの直径が小さくなると、カムと回転ダクト（５０）との接触面の面積が少なくなって、単位当たりの接触面の圧力が増大するし、カムフォロア（１２）のスタッドの径が細くなって、耐えられる圧力が下がる問題点を有する。

図１１は、カムの直径が中程度の場合のカムフォロア（１２）をシュラウド（１０）の任意の一カ所に２コ取り付けた例を示している。取り付け位置を少しずらして、図１０よりもカムの直径を大きくし、回転ダクト（５０）への当接面の圧力を低減し、スタッドの径もより大きなものの選択を可能にして、強靱性を高めている。

図１２は、カムの直径が比較的大きなカムフォロア（１２）をシュラウドの任意の一カ所に１コ取り付けた例を示している。カムフォロア（１２）が１コしかない場合には、万一両側からの当接が生じた場合は対処できないが、界磁磁石（５１）と電機子（１１）との間隙がよほど狭い場合を除き、両側に同時に当接することは生じない。特に、間隙長が１〜３ｍｍの通常の場合には、シュラウド（１１）上の任意の一カ所へのカムフォロア（１２）設置は１コで良い。カムフォロア（１２）が１コの場合は、カムの直径を大きくできるばかりか、スタッドも十分に太いものを選択できて、耐荷重が向上する。また、シュラウド（１０）上での取り付け加工も単純となって、界磁磁石（５１）と電機子（１１）との間隙をカムフォロア（１２）を用いて保持する本発明の中では、最も有利である。

図１３は、リニアモーターヘリコプター（２００）のように回転面を水平位置にして使用するため、翼端部でも荷重の受け渡しが起こる場合について、リニア風量発電装置（１００）やインホイールモーター（３００）の場合と異なる点を記載した。回転ダクト（５０）の段数の増加は、余積が乏しいインホイールモーター（３００）では、やや困難があるが、一方のリニア風力発電装置（１００）では、必要とする発電量にあわせ回転ダクト（５０）の段数を多くすることが可能である。他方のリニアモーターヘリコプター（２００）では、回転ダクト（５０）の段数の増加は、駆動力の増大だけではなく、複数のスポーク（５２）を用いることによって、回転軸（５５）と回転ダクト（５０）との間を強靱に結んで、回転ダクト（５０）のたわみの発生を抑えて、界磁磁石（５１）が電機子（１１）方向へ間隙を狭める動きを抑制する。図１３の場合には、回転ダクト（５０）の段数を３段にしたが、このようにすると回転ダクト（５０）−スポーク（５２）−回転軸（５５）−スポーク（５２）が４辺となる四角形を構成して、応力や荷重による回転ダクト（５０）の変動を押さえるので、回転ダクト（５０）に当接するカムフォロア（１２）の負担を低減することができる。

リニアモーターヘリコプター（２００）で回転ダクト（５０）を複数段用いると、図１４に示したように複数のスポーク（５２）となる。複数のスポーク（５２）は、図１４のように少しずつずらして配置できる。よって、スポーク（５２）を少しずつずらして、その周囲に、例えば、カーボングラファイトのような翼面を構成できる部材を貼り付けると、揚力羽根（５４）が構成できる。構成した揚力羽根（５４）は、回転軸（５５）の周辺では揚力を発生できないほどの大きな迎角であっても、翼端部では少しずつずらしたスポーク（５２）に沿って、例えば、７°程度の最大揚力を発揮できる迎角をもつ翼面を容易に構成できるので、大きな揚力のローターを作製することができる。

図１〜図３は、回転する羽根の翼端部やタイヤの直径方向の遠端部に界磁磁石と電機子とをアキシャル方向で対向させる発電部や駆動部を有するリニア風力発電装置やリニアモーターヘリコプターやインホイールモーターの実施例である。

図７は、シュラウドの電機子を配設した同じ側に周回するようにカムフォロアを３コ以上配設した実施例である。

図１０〜図１２は、（電機子の厚み）Ｔ＜（カムフォロアの厚み）Ｄ＜（回転ダクトの内腔の間隔）Ｗ、の関係が成り立つカムフォロアを、シュラウドの電機子側に配設した実施例である。

回転する羽根の翼端部やタイヤの直径方向の遠端部にアキシャル方向で界磁磁石と電機子とを対向させて発電部や駆動部を構成するリニア風力発電装置やリニアモーターヘリコプターやインホイールモーターは、回転する羽根の翼端部や直径の遠端部に影響を及ぼす応力や荷重に抗して界磁磁石と電機子との間隙を一定に保つための対策を必要とした。そのため、羽根の翼端部や回転体の遠端部分にベアリング等を設置していたが、ベアリングを設置するためにシュラウドの断面を凸状に作る等のシュラウドの形状を非常に複雑とし、多大な工数を必要とする欠点があった。これに対し、シュラウドに設置したカムフォロアで界磁磁石と電機子との間隙を保持する本発明では、シュラウドにカムフォロアのスタッドを取り付けるための穴をあけることができれば、取り付けのための工作が終了する。このためのシュラウドの形状は、ストレートで単純な円環で良い。よって、材料の選択の範囲が広がって安価な材料が使えるようになり、また、これまでとは格段に少ない手順の工数でリニア風力発電装置やリニアモーターヘリコプターやインホイールモーターの製造を可能にしたので、産業上の利用可能性を大幅に拡大した。

（Ａ）図は、リニア風力発電装置の正面図である。 （Ｂ）図は、リニア風力発電装置の翼端部の部分断面図である。回転ダクトの界磁磁石とシュラウドの電機子とはアキシャル方向で対向していることを示している。この場合の回転ダクトは、回転軸とスポークで接続されている。 （Ａ）図は、リニアモーターヘリコプターの平面図である。 （Ｂ）図は、リニアモーターヘリコプターの翼端部の部分断面図である。回転ダクトの界磁磁石と電機子とはアキシャル方向で対向していることを示している。この場合の回転ダクトは、回転軸と一カ所当たり３本のスポークで接続されている。 （Ａ）図は、インホイールモーターの側面図である。 （Ｂ）図は、インホイールモーターのタイヤとリムの接際部の部分断面図である。この場合の回転ダクトは、タイヤ側にあって、シュラウドがリムを介して車輪の中央部分を構成している。 図は、リニア風力発電装置の正面からの全体像の一例である。 図は、リニア風力発電装置から尾羽や外枠を外した正面図である。 図は、リニア風力発電装置の羽根部分を取り外した正面図である。 図は、リニア風力発電装置の回転ダクトとシュラウドを回転軸に直交する平面で切断して、電機子やカムフォロアの配置が見えるようにした正面図である。この図では、カムフォロアが電機子側に２４コ周回して配設されているが、最小限３コ配設すれば、界磁磁石と電機子との間隙保持に用いることができる。 図は、風力発電装置の中央部分を保持する回転軸やスポークや回転ダクトやシュラウドの関係を示した部分断面図である。 図は、リニア風力発電装置の回転部分となる回転軸やスポークや回転ダクトの部分断面図である。 （Ａ）図は、シュラウドの電機子を配設した側に周回して配設したカムフォロアの配置の一例を示している。界磁磁石と電機子との間隙を１ｍｍ以下の極めて微細な間隙とし、温度変化等の要因によって回転ダクトが電機子の両側同時に接触する可能性も考えられる場合の例である。この場合は、カムの直径が比較的小さなカムフォロアを用いて、２コ配設している。 （Ｂ）図は、リニア風力発電の場合を例にとって、翼端部分を直径方向で切った場合の部分断面図である。 （Ａ）図は、シュラウドの電機子を配設した側に周回して配設したカムフォロアの配置の一例を示している。界磁磁石と電機子との間隙を１ｍｍ以下の極めて微細な間隙とし、温度変化等の要因によって回転ダクトが電機子の両側同時に接触する可能性も考えられる場合の例である。この場合は、カムの直径が中程度のカムフォロアを取り付け位置を少しずらして、２コ配設している。 （Ｂ）図は、リニア風力発電の場合を例にとって、翼端部分を直径方向で切った場合の部分断面図である。 （Ａ）図は、シュラウドの電機子を配設した側に周回して配設したカムフォロアの配置の一例を示している。界磁磁石と電機子との間隙が１ｍｍから３ｍｍ程度の間隙である場合には、回転ダクトの内腔はカムフォロアのカムへ両方向から同時に当接することはない。よって、この場合は、カムの直径が比較的大きなカムフォロアを１コ配設している。 （Ｂ）図は、リニア風力発電の場合を例にとって、翼端部分を直径方向で切った場合の部分断面図である。 図は、リニアモーターヘリコプターの用いられる３段重ねの回転ダクトの部分断面図である。回転ダクトを３段重ねで用いると、それぞれを回転軸と接続しているスポークが複合されて、回転ダクトの回転軸に平行する筒部−スポーク−回転軸の筒部−スポーク、の４辺からなる長方形となって全体が剛性を発揮してアキシャル方向からの応力や荷重に抗するので、回転ダクトへのカムフォロアの当接頻度を低減し、カムフォロアにかかる荷重を減少することができる。 図は、主としてリニアモーターヘリコプターの用いられる３段重ねの回転ダクトの平面図である。図中の左の約半分は、羽根を構成する部材を剥いで、スポークの位置が分かるように記載してある。

１００ リニア風力発電装置
２００ リニアモーターヘリコプター
３００ インホイールモーター
１０ シュラウド
１１ 電機子
１２ カムフォロア
１３ 固定ビーム
２０ リム
３０ 外枠
４０ 尾羽
５０ 回転ダクト
５１ 界磁磁石
５２ スポーク
５３ 抗力羽根
５４ 揚力羽根
５５ 回転軸
６０ タイヤ

Claims (1)

1. 界磁磁石を配設して地形地物に対して回転する回転ダクトと電機子を配設して地形地物に対して固定しているシュラウドとを組み合わせ、回転ダクトの界磁磁石とシュラウドの電機子とを回転軸に平行するアキシャル方向に対向させて構成した発電部を羽根の翼端部に有するリニア風力発電装置や、界磁磁石を配設して機体に対して回転する回転ダクトと電機子を配設して機体に対して固定しているシュラウドとを組み合わせ、回転ダクトの界磁磁石とシュラウドの電機子とを回転軸に平行するアキシャル方向に対向させて構成した駆動部を羽根の翼端部に有するリニアモーターヘリコプターや、界磁磁石を配設して車体に対して回転する回転ダクトと電機子を配設して車体に対して固定しているシュラウドとを組み合わせ、回転ダクトの界磁磁石とシュラウドの電機子とを回転軸に平行するアキシャル方向に対向させて構成した駆動部をタイヤとリムとの接際部に有するインホイールモーターにおいて、
   シュラウドの電機子を配設した同じ側に周回して、直径で切断面をとった場合に略コの字型の断面を有する回転ダクトの内腔に少なくとも３コ以上のカムフォロアが入り込むように配設し、アキシャル方向からの応力や荷重がない場合には、カムフォロアのカムが回転ダクトの内腔の接することなく遊びを保っていて、アキシャル方向からの応力や荷重によって界磁磁石と電機子との間隙が狭まって衝突の恐れを生じた場合にのみカムフォロアのカムが回転ダクトの内腔に当接して応力や荷重に抗し、界磁磁石と電機子との間隙を一定に保持する仕組みを有することを特徴とするリニア風力発電装置やリニアモーターヘリコプターやインホイールモーター。
   

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