JP2022157533A - 流体機械及び水中航走体 - Google Patents

Abstract

【課題】効率を向上させながらコンパクト化を図ることができる流体機械及び水中航走体を提供する。【解決手段】軸部と、内周面が上流側から下流側に向かうにしたがって縮径するとともに、軸部との間で下流側に向かうにしたがって流路断面積が小さくなる流路を形成するシュラウドと、軸部とシュラウドとの間で軸線回りに回転可能に設けられて、上流側から下流側に向かって流体を圧送するプロペラと、プロペラに対応するように設けられて、プロペラの外周部に固定されたリング状をなしシュラウド内に収容されたロータ、及び、ロータを囲うリング状をなしシュラウド内に固定されたステータを有するモータと、を備え、プロペラは、軸線方向に離間して複数が設けられており、各プロペラに対応するように各プロペラと同数のモータが設けられており、複数のモータは下流側に位置するモータほどロータの平均外径が小さくなる。【選択図】図３

Description

本開示は、流体機械及び水中航走体に関する。

例えば特許文献１には、流体機械の一例として、外周駆動の推進装置が記載されている。推進装置は、軸線を中心とした円筒状をなすシュラウドと、該シュラウドの内側に同軸に配置されたプロペラと、を有している。プロペラは軸線方向に二つが配置されている。

シュラウド内には二つのプロペラに対応するように計二つのモータが収容されている。モータは、プロペラの外周部に設けられたロータと、ロータを外周側から取り囲むステータとを有している。モータ及びステータは、いずれも外周面及び内周面が軸線に対して平行な円筒状をなしている。また、二つのモータは、同一の径方向位置に並設されている。
このようなモータによりプロペラが外周駆動されることによって、流体がシュラウド内を軸線方向に圧送される。

米国特許第８０７４５９２号明細書

ところで、流体がプロペラによって圧送されると、当該流体の流速が加速される結果、流体の流れは径方向内側に絞られたものとなる。したがって、このような流体が流通する流路も下流側に向かって絞られた形状であること、即ち、流路断面積が下流側に向かうにしたがって小さくなることが好ましい。これに対して上記特許文献１に記載の推進装置では、シュラウドの内側の流路断面積は下流側に向かうにつれて大きい構成とされている。そのため、プロペラの効率上、好ましくない。

一方で複数のモータで外周駆動を行う場合、シュラウド内に複数のモータを配置する必要がある。複数のモータの配置構造によっては、これに合わせてシュラウドを大型化しなければならない場合がある。推進装置の外形をなすシュラウドが大型化すれば、推進装置全体の体積が大きくなるため好ましくない。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、効率を向上させながらコンパクト化を図ることができる流体機械及び水中航走体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係る流体機械は、軸線方向に延びる軸部と、前記軸部を囲うように設けられて、内周面が前記軸線方向一方側である上流側から前記軸線方向他方側である下流側に向かうにしたがって縮径するとともに、前記軸部との間で前記下流側に向かうにしたがって流路断面積が小さくなる流路を形成するシュラウドと、前記軸部と前記シュラウドとの間で軸線回りに回転可能に設けられて、前記上流側から前記下流側に向かって流体を圧送するプロペラと、前記プロペラに対応するように設けられて、前記プロペラの外周部に固定されたリング状をなし前記シュラウド内に収容されたロータ、及び、前記ロータを囲うリング状をなし前記シュラウド内に固定されたステータを有するモータと、を備え、前記プロペラは、軸線方向に離間して複数が設けられており、各前記プロペラに対応するように各前記プロペラと同数の前記モータが設けられており、複数の前記モータは、下流側に位置する前記モータほど前記ロータの平均外径が小さくなる。

本開示によれば、効率を向上させながらコンパクト化を図ることができる流体機械及び水中航走体を提供することができる。

本開示の実施形態に係る水中航走体の船尾の斜視図である。 本開示の実施形態に係る推進装置の縦断面図である。 図２の要部拡大図である。 実施形態に係る推進装置のプロペラにおける羽根の負圧面圧力分布を示す図であって、（ａ）は第一羽根の負圧面圧力分布を示す図、（ｂ）は第二羽根の負圧面圧力分布を示す図である。 シュラウドの外周面に配置された連結部の縦断面図である。 シュラウドの外周面に配置された連結部を径方向外側から見た模式的な図である。 図３のＶＩＩ－ＶＩＩ図であって、コニカルモータの軸線に直交する断面図である。 図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ図であって、コニカルモータの軸線を含む縦断面図である。 コニカルモータのコイルを構成するコイル層を径方向外側から見た図である。 図３の一部拡大図であって、コニカルステータの外周リングへの取り付け構造を説明する図である。 コニカルロータの永久磁石を示す二面図である。 第一変形例に係るコニカルステータの縦断面図である。 第二変形例に係るコニカルステータの縦断面図である。

＜水中航走体の全体構成＞
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１及び図２に示すように、水中航走体１は、航走体本体２及び推進装置８を有している。

＜航走体本体＞
航走体本体２は、軸線Ｏに沿って延びる耐圧性容器によって構成されている。航走体本体２内には、例えば水中航走に必要な各種機器、電源、通信設備、センサ等が収容されている。

＜推進装置＞
推進装置８は、航走体本体２の後部に該航走体本体２と一体に設けられている。推進装置８は、水中航走体１を水中で推進させるための装置である。
推進装置８は、軸部３、第一プロペラ１０Ａ、第二プロペラ１０Ｂ、軸受部４０、シュラウド５０、連結部７０、ストラット７８、円筒モータ８０及びコニカルモータ９０を有している。

＜軸部＞
図２に示すように、軸部３は航走体本体２の後部に一体に設けられている。軸部３は、航走体本体２の一部であってもよい。軸部３は軸線Ｏに沿って延びる棒状をなしている。本実施形態の軸部３は、軸線Ｏ方向一方側（航走体本体２の前方側）から軸線Ｏ方向他方側（航走体本体２の後方側）に向かうにしたがって縮径する円錐台形状をなしている。軸部３の径方向外側を向く面は、軸線Ｏ方向他方側に向かうにしたがって縮径するテーパ状をなす軸外周面３ａとされている。

軸部３には、軸外周面３ａから径方向内側に凹むとともに周方向にわたって環状に延びる収容溝５が形成されている。収容溝５は、軸線Ｏ方向に間隔をあけて二つが形成されている。
詳しくは図３に示すように、収容溝５の底となる径方向外側を向く面は、溝底面５ａとされている。溝底面５ａは軸線Ｏを中心とした円筒面状をなしている。

収容溝５を構成する軸線Ｏ方向一方側の面は、溝上流側面５ｂとされている。溝上流側面５ｂは、軸線Ｏに直交する平面状をなしており、軸線Ｏ方向他方側を向いている。溝上流側面５ｂは、軸線Ｏを中心とする環状に延びている。

収容溝５を構成する軸線Ｏ方向他方側の面は、溝下流側面５ｃとされている。溝下流側面５ｃは、軸線Ｏに直交する平面状をなしており、軸線Ｏ方向一方側を向いている。溝下流側面５ｃは、軸線Ｏを中心とする環状に延びている。溝下流側面５ｃは、溝上流側面５ｂと平行をなしている。

＜第一プロペラ、第二プロペラ＞
図２及び図３に示すように、第一プロペラ１０Ａ及び第二プロペラ１０Ｂは、軸部３の外周側に配置されており、軸部３に対して軸線Ｏ回りに相対回転可能とされている。第一プロペラ１０Ａは、内周リング１１、第一羽根２０Ａ及び外周リング３０から構成されている。第二プロペラ１０Ｂは、内周リング１１、第二羽根２０Ｂ及び外周リング３０から構成されている。

＜内周リング＞
内周リング１１は、軸線Ｏを中心とするリング状をなす部材である。第一プロペラ１０Ａの内周リング１１は、軸線Ｏ方向一方側の収容溝５内に収容されている。第二プロペラ１０Ｂの内周リング１１は、軸線Ｏ方向他方側の収容溝５内に収容されている。

図３に示すように、内周リング１１は、リング内面１２、上流端面１３、下流端面１４及び外周流路面１５を有している。
リング内面１２は、内周リング１１の内周面を構成している。リング内面１２は、周方向にわたって溝底面５ａと対向する円筒面状をなしている。リング内面１２の内径は溝底面５ａの外径よりも大きく設定されている。

上流端面１３は、内周リング１１における軸線Ｏ方向一方側を向く面であって、溝上流側面５ｂの軸線Ｏ方向他方側に間隔をあけて配置されている。
下流端面１４は、内周リング１１における軸線Ｏ方向他方側を向く面であって、溝下流側面５ｃの軸線Ｏ方向一方側に間隔をあけて配置されている。

外周流路面１５は、内周リング１１における径方向外側を向く外周面を構成している。外周流路面１５は、軸線Ｏ方向他方側に向かうにしたがって縮径するテーパ面状をなしている。外周流路面１５は、軸外周面３ａに連なるように延びている。

＜第一羽根２０Ａ、第二羽根２０Ｂ＞
第一羽根２０Ａは、第一プロペラ１０Ａの内周リング１１における外周流路面１５から径方向外側に延びるように設けられている。第二羽根２０Ｂは、第二プロペラ１０Ｂの内周リング１１における外周流路面１５から径方向外側に向かうように延びている。第一羽根２０Ａ及び第二羽根２０Ｂは、周方向に間隔をあけて複数が設けられている。第一羽根２０Ａ及び第二羽根２０Ｂの軸線Ｏ方向の寸法は、内周リング１１の軸線Ｏ方向の寸法よりも小さい。

第一羽根２０Ａ及び第二羽根２０Ｂは、径方向に交差する断面形状が翼型をなしている。第一羽根２０Ａ及び第二羽根２０Ｂの軸線Ｏ方向一方側の縁部は、上流側となる前縁とされている。第一羽根２０Ａ及び第二羽根２０Ｂの軸線Ｏ方向他方側の縁部は、下流側となる後縁とされている。以下では、軸線Ｏ方向一方側を単に「上流側」と称し、軸線Ｏ方向他方側を単に「下流側」と称する。

ここで、第一羽根２０Ａ及び第二羽根２０Ｂの詳細構造について図４を参照して説明する。図４は、第一羽根２０Ａ及び第二羽根２０Ｂを所定の速度で回転させた場合における負圧面の圧力分布を示している。

図４（ａ）に示すように、第一羽根２０Ａの負圧面の圧力分布は、前縁側かつ径方向外側に、最も圧力の高い領域、即ち、最も負荷の大きい領域が形成された分布とされている。また、径方向内側の部分には、負荷の高い部分は存在せず、軸線Ｏ方向にわたって低負荷とされている。

図４（ｂ）に示すように、第二羽根２０Ｂの負圧面の圧力分布は、前縁の径方向全域にわたって最も負荷の大きい部分が形成された分布とされている。特に前縁側かつ径方向外側の部分には局所的に高負荷となる部分が存在する。

以上のように、第二羽根２０Ｂの負圧面圧力分布は、負荷が前縁に偏った前縁負荷型とされている。一方で、第一羽根２０Ａの負圧面圧力分布は、第二羽根２０Ｂの負圧面圧力分布よりも負荷が軸線Ｏ方向に分散するとともに径方向内側の負荷が小さい負荷均一型とされている。

＜外周リング＞
図２及び図３に示すように、外周リング３０は、第一プロペラ１０Ａ及び第二プロペラ１０Ｂの外周部を構成する部材であって、軸線Ｏを中心としたリング状をなしている。第一プロペラ１０Ａの外周リング３０は、周方向に配列された複数の第一羽根２０Ａを周方向に接続している。第二プロペラ１０Ｂの外周リング３０は、周方向に配列された複数の第二羽根２０Ｂを周方向に接続している。第一プロペラ１０Ａの外周リング３０の軸線Ｏ方向の寸法は、第一羽根２０Ａの軸線Ｏ方向の寸法よりも大きい。第二プロペラ１０Ｂの外周リング３０の軸線Ｏ方向の寸法は、第二羽根２０Ｂの軸線Ｏ方向の寸法よりも大きい。

第一プロペラ１０Ａの外周リング３０は、内周流路面３１、円筒固定面３２、押さえ部３４及び下流端面３５を有している。第二プロペラ１０Ｂの外周リング３０は、内周流路面３１、テーパ固定面３３、押さえ部３４及び下流端面３５を有している。

内周流路面３１は、各外周リング３０の内周面を構成する面である。第一プロペラ１０Ａの外周リング３０の内周流路面３１は、周方向に配列された複数の第一羽根２０Ａの径方向外側の端部に一体に接続されている。第二プロペラ１０Ｂの外周リング３０の内周流路面３１は、周方向に配列された複数の第二羽根２０Ｂの径方向外側の端部に一体に接続されている。

円筒固定面３２は、第一プロペラ１０Ａの外周リング３０における外周面を構成する面である。円筒固定面３２は、軸線Ｏを中心とする円筒面状をなしており、軸線Ｏ方向に延びている。円筒固定面３２は、軸線Ｏを平行とされている。

テーパ固定面３３は、第二プロペラ１０Ｂの外周リング３０における外周面を構成する面である。テーパ固定面３３は、下流側に向かうにしたがって縮径するテーパ面状をなしている。テーパ固定面３３は一様のテーパ角度で、即ち、軸線Ｏに対して一様な傾斜角で軸線Ｏ方向に延びている。このようなテーパ固定面３３を有することで、第二プロペラ１０Ｂの外周リング３０の径方向の厚さは、下流側に向かうにしたがって小さくなっている。

ここでテーパ固定面３３の平均外径は、円筒固定面３２の平均外径よりも小さく設定されている。本実施形態ではテーパ固定面３３は、軸線Ｏ方向で一様なテーパ形状で延びている。そのため、テーパ固定面３３の平均外径は、テーパ固定面３３の軸線Ｏ方向の中央での外径と同一である。また、円筒固定面３２の平均外径は、円筒固定面３２の軸線Ｏ方向での任意の部分での外径と同一である。
本実施形態では、テーパ固定面３３の上流側の端部の外径は、円筒固定面３２の下流側の端部の外径と同一、又は該円筒固定面３２の下流側の端部の外径よりも小さく設定されている。

押さえ部３４は、各外周リング３０における円筒固定面３２の上流側の端部、及び、テーパ固定面３３の上流側の端部からそれぞれ径方向外側に張り出すとともに周方向にわたって延びている。

＜軸受部＞
軸受部４０は、第一プロペラ１０Ａ及び第二プロペラ１０Ｂを軸部３に対して回転可能に支持する。軸受部４０は、収容溝５内に設けられており、第一プロペラ１０Ａ及び第二プロペラ１０Ｂの内周リング１１を回転可能に支持している。軸受部４０は、ラジアル軸受４１、上流側スラスト軸受４２及び下流側スラスト軸受４３から構成されている。

ラジアル軸受４１は、収容溝５における溝底面５ａ上に周方向にわたって設けられている。ラジアル軸受４１として、本実施形態ではジャーナル軸受を採用している。ジャーナル軸受の外径は内周リング１１の内径よりも小さい。これにより、ジャーナル軸受と内周リング１１との間には周方向にわたってクリアランスが形成されている。

上流側スラスト軸受４２は、収容溝５における溝上流側面５ｂ上に周方向にわたって設けられている。上流側スラスト軸受４２は、内周リング１１の上流端面１３と軸線Ｏ方向にクリアランスを介して対向している。
下流側スラスト軸受４３は、収容溝５における溝下流側面５ｃ上に周方向にわたって設けられている。下流側スラスト軸受４３は、内周リング１１の下流端面１４と軸線Ｏ方向にクリアランスを介して対向している。

ラジアル軸受４１、上流側スラスト軸受４２及び下流側スラスト軸受４３と、内周リング１１と、の間には、収容溝５に流入する水が介在されている。これによって、ラジアル軸受４１、上流側スラスト軸受４２及び下流側スラスト軸受４３は、内周リング１１との間に形成される水膜を介して該内周リング１１を回転可能に支持している。

＜シュラウド＞
シュラウド５０は、軸部３、第一プロペラ１０Ａ及び第二プロペラ１０Ｂを外周側から囲うように設けられている。シュラウド５０は、軸線Ｏを中心とした環状をなしている。シュラウド５０は、軸部３の外周面から径方向に間隔をあけて配置されている。これによって、シュラウド５０と軸部３との間には、軸線Ｏ方向にわたって環状をなす流路が形成されている。流路内には、第一プロペラ１０Ａの第一羽根２０Ａ、第二プロペラ１０Ｂの第二羽根２０Ｂが位置しており、第一プロペラ１０Ａ及び第二プロペラ１０Ｂの外周リング３０は、シュラウド５０内に収容されている。

シュラウド５０における径方向内側を向く面は、シュラウド内周面５１とされている。該シュラウド内周面５１は、流路に面している。シュラウド５０における径方向外側を向く面は、シュラウド外周面５２とされている。
本実施形態のシュラウド５０は、軸線Ｏを含む断面形状が翼型をなしている。シュラウド内周面５１とシュラウド外周面５２との上流側の端部の接続箇所は、周方向にわたって環状に延びるシュラウド前縁５３とされている。シュラウド内周面５１とシュラウド外周面５２との下流側の端部での接続箇所は、周方向にわたって延びる環状をなすシュラウド後縁５４とされている。シュラウド後縁５４の軸線Ｏ方向位置は、軸部３の後端の軸線Ｏ方向位置と同一とされている。

シュラウド５０は、上流側から下流側に向かうにしたがって徐々に縮径する形状をなしている。本実施形態では、シュラウド５０の断面翼型におけるシュラウド内周面５１とシュラウド外周面５２からの距離が等しい翼中心線（キャンバーライン）が、上流側から下流側に向かうにしたがって徐々に径方向内側に傾斜している。これにより、シュラウド後縁５４はシュラウド前縁５３よりも径方向内側に位置している。

シュラウド外周面５２は、シュラウド前縁５３付近では下流側に向かうにしたがって一旦拡径し、その後さらに下流側に向かうにしたがって滑らかに縮径していく。シュラウド外周面５２は、径方向外側に向かって凸となる凸曲面状をなしている。

シュラウド内周面５１は、軸線Ｏ方向にわたって、下流側に向かうにしたがって径方向内側に縮径している。シュラウド内周面５１は、径方向内側に向かって凸となる凸曲面状をなしている。シュラウド内周面５１と軸部３の軸外周面３ａとの間に形成される環状の流路は、下流側に向かうにしたがって径方向内側に絞られていく。これによって、流路の流路断面積は、下流側に向かう程小さくなる。
なお、シュラウド内周面５１は、シュラウド前縁５３からシュラウド後縁５４までの全域で縮径している必要はなく、シュラウド前縁５３から少なくとも第二プロペラ１０Ｂにおける第二羽根２０Ｂの後縁の軸線Ｏ方向位置まで縮径していればよい。
これに伴って、シュラウド内周面５１と軸外周面３ａとによって形成される流路の流路断面積も、シュラウド５０の軸線Ｏ方向の全範囲で徐々に縮小する必要はなく、シュラウド前縁５３から少なくとも第二プロペラ１０Ｂにおける第二羽根２０Ｂの後縁軸線Ｏ方向位置まで徐々に縮小していればよい。

シュラウド５０には、シュラウド内周面５１から径方向外側に向かって凹む第一キャビティ５０Ａ及び第二キャビティ５０Ｂが形成されている。第一キャビティ５０Ａはシュラウド５０における上流側寄りの部分に形成されており、第二キャビティ５０Ｂはシュラウド５０における下流側寄りの部分に形成されている。即ち、第二キャビティ５０Ｂは第一キャビティ５０Ａよりも下流側に形成されている。

第一キャビティ５０Ａには、第一プロペラ１０Ａの外周リング３０が収容されている。第二キャビティ５０Ｂには第二プロペラ１０Ｂの外周リング３０が収容されている。それぞれの外周リング３０の内周流路面３１は、シュラウド内周面５１に軸線Ｏ方向に連なるようにして延びている。即ち、内周流路面３１は、シュラウド内周面５１の凸曲面の一部を構成するように延びている。

第一キャビティ５０Ａ内における径方向内側を向く面には、軸線Ｏを中心とする円筒面状をなす底部を有する円筒固定凹部５６が形成されている。円筒固定凹部５６は、第一プロペラ１０Ａの外周リング３０における円筒固定面３２と対応する軸線Ｏ方向位置に形成されている。

第二キャビティ５０Ｂにおける径方向内側を向く面には、下流側に向かうにしたがって一様のテーパ角度で縮径する底部を有するテーパ固定凹部５７が形成されている。テーパ固定凹部５７は、第二プロペラ１０Ｂの外周リング３０におけるテーパ固定面３３と対応する軸線Ｏ方向位置に形成されている。

ここで、テーパ固定凹部５７の底部の平均内径は、円筒固定凹部５６の底部の平均内径よりも小さく設定されている。テーパ固定凹部５７の底部は軸線Ｏ方向に一様なテーパ角度で延びている。そのため、テーパ固定凹部５７の底部の平均内径は、該テーパ固定凹部５７の底部の軸線Ｏ方向中央の内径と一致する。円筒固定凹部５６の底部は、軸線Ｏに平行な円筒面状をなすため、円筒固定凹部５６の平均内径は、円筒固定凹部５６の底部の軸線Ｏ方向の任意の箇所の内径と同一である。
なお、「平均内径」とは、軸線Ｏ方向での平均の内径を意味している。

ここで、本実施形態のシュラウド５０は、軸線Ｏ方向に分割された複数の分割体を連結することによって構成されている。即ち、分割体としてのシュラウド５０は、上流分割体６１、中間分割体６２及び下流分割体６３によって構成されている。

上流分割体６１は、シュラウド前縁５３を含む上流側の部分を構成している。
中間分割体６２は、シュラウド５０における上流分割体６１の下流側に連なる部分を構成している。上流分割体６１における径方向内側かつ下流側の部分を大きく切り欠いた箇所を、中間分割体６２が下流側から閉塞することによって第一キャビティ５０Ａが区画形成されている。
下流分割体６３は、中間分割体６２の下流側に連なる部分であって、シュラウド後縁５４を含む部分を構成している。下流分割体６３における径方向内側かつ上流側の部分を大きく切り欠いた箇所を、中間分割体６２が上流側から閉塞することによって第二キャビティ５０Ｂが区画形成されている。

＜連結部＞
図１に示すように、連結部７０は、シュラウド５０におけるシュラウド外周面５２から突出するように設けられている。連結部７０はシュラウド５０の複数の分割体を互いに連結する。
詳しくは図５に示すように、連結部７０は、上流凸部７１、中間凸部７２、下流凸部７３、連結ボルト７４、及び充填部７５を有している。

上流凸部７１は、シュラウド５０における上流分割体６１に一体に設けられており、該上流分割体６１の外周面から突出している。上流凸部７１には、下流側から上流側に向かって凹むようにして、ボルト固定孔７１ａが形成されている。
中間凸部７２は、シュラウド５０における中間分割体６２に一体に設けられており、該上流分割体６１の外周面から突出している。中間凸部７２には、該中間凸部７２を軸線Ｏ方向に貫通するボルト貫通孔７２ａが形成されている。

下流凸部７３は、シュラウド５０における下流分割体６３に一体に設けられており、該下流分割体６３の外周面から突出している。下流凸部７３には、下流側から上流側に凹むようにしてボルト用凹部７３ａが形成されている、ボルト用凹部７３ａの底部には、該底部と下流凸部７３における上流側を向く面とを貫通するボルト挿入孔７３ｂが形成されている。

連結ボルト７４は、上流凸部７１、中間凸部７２及び下流凸部７３を互いに連結している。連結部７０によって上流分割体６１、中間分割体６２及び下流分割体６３を連結する際には、上流凸部７１、中間凸部７２及び下流凸部７３が、上流側から下流側に順次当接するように位置決めする。この状態では、ボルト挿入孔７３ｂ、ボルト貫通孔７２ａ及びボルト固定孔７１ａが互いに軸線Ｏ方向に連通した状態となる。そして、このように連通したボルト挿入孔７３ｂ、ボルト貫通孔７２ａ及びボルト固定孔７１ａにボルト用凹部７３ａを介して連結ボルト７４が挿入、固定される。これによって、上流凸部７１、中間凸部７２及び下流凸部７３が一体に連結され、これら上流凸部７１、中間凸部７２及び下流凸部７３とそれぞれ一体をなす上流分割体６１、中間分割体６２及び下流分割体６３が軸線Ｏ方向に一体に連結される。

充填部７５は、ボルト用凹部７３ａに充填されるように設けられている。充填部７５は、例えば硬化した樹脂である。充填部７５は、連結ボルト７４を取り付けた後に、ボルト用凹部７３ａに液体の樹脂を流し込み、その後、該樹脂が硬化することで形成されている。充填部７５の一部は連結部７０の外面を形成している。

ここで上記のような連結部７０の外面形状について図５及び図６を用いて説明する。連結部７０の外面形状は、上流凸部７１、中間凸部７２、及び下流凸部７３に加えて充填部７５におけるボルト用凹部７３ａからの露出面によって形成されている。連結部７０は全体としてシュラウド外周面５２から突出する凸曲面状をなしている。連結部７０は、軸線Ｏ方向を長手方向とした凸曲面状をなしている。

さらに本実施形態の連結部７０は、図６に示すように、シュラウド外周面５２に沿う断面形状が上流側を前縁とし下流側を後縁とする翼型をなしている。連結部７０の前縁は凸部前縁７０ａとされている。連結部７０の後縁は凸部後縁７０ｂとされている。より詳細には、連結部７０は、シュラウド外周面５２の法線方向に離れるにしたがって順次小さくなる相似形状をなす翼型を、法線方向に積み重ねたような形状をしている。

＜ストラット＞
図１及び図２に示すように、ストラット７８は、シュラウド５０と軸部３とを連結することで、軸部３に対してシュラウド５０を支持する。ストラット７８は、周方向に間隔をあけて複数が設けられており、軸線Ｏ方向に延びている。ストラット７８における下流側の端部は、シュラウド５０に固定されている。ストラット７８の上流側の端部は軸部３の軸外周面３ａに固定されている。
ストラット７８の軸線Ｏに直交する断面形状は、径方向を長手方向として周方向を短手方向とした偏平矩形状をなしている。これによって、水中航走体１の推進の回転を抑制している。

＜円筒モータ＞
図２及び図３に示すように、円筒モータ８０は、シュラウド５０における第一キャビティ５０Ａ内に収容されている。円筒モータ８０は、第一プロペラ１０Ａを回転駆動する。円筒モータ８０は、円筒ステータ８１及び円筒ロータ８２を有している。

円筒ステータ８１は、軸線Ｏを中心として軸線Ｏ方向に延びる円筒状をなしている。円筒ステータ８１の内周面及び外周面は、軸線Ｏに平行とされている。円筒ステータ８１は、シュラウド５０の第一キャビティ５０Ａ内における円筒固定凹部５６に外周面が嵌め込まれている。即ち、円筒モータ８０は、シュラウド５０に固定一体化されている。円筒ステータ８１の外周面の外径は、円筒固定凹部５６の底面の内径と軸線Ｏ方向にわたって同一とされている。

円筒ロータ８２は、軸線Ｏを中心として軸線Ｏ方向に延びる円筒状をなしている。円筒ロータ８２の内周面及び外周面は、軸線Ｏに平行とされている。円筒ロータ８２の外径は円筒ステータ８１の内径よりも小さく設定されている。円筒ロータ８２の軸線Ｏ方向の寸法は、円筒ステータ８１と同一とされている。円筒ロータ８２は、第一プロペラ１０Ａの円筒固定面３２に外周側から一体に固定されている。したがって、円筒ロータ８２の内径は、円筒固定面３２の外径と軸線Ｏ方向にわたって同一とされている。円筒ロータ８２の外周面は、円筒ステータ８１の内周面に周方向及び軸線Ｏ方向にわたって対向している。円筒ロータ８２の外周面と円筒ステータ８１の外周面との間には、周方向及び軸線Ｏ方向にわたってクリアランスが形成されている。

円筒ロータ８２の上流側の端面は、第一プロペラ１０Ａの外周リング３０における押さえ部３４に下流側から当接している。
円筒ロータ８２の下流側の端面には第一押さえ板８３が当接している。第一押さえ板８３は、円筒ロータ８２の下流側の端面と第一プロペラ１０Ａの外周リング３０における下流端面３５との間にわたって設けられている。該第一押さえ板８３が図示しないボルトによって外周リング３０に固定されていることで、円筒ロータ８２は第一押さえ板８３によって下流側から固定されている。
このような円筒モータ８０では、円筒ステータ８１に通電されることで回転磁界が発生し、これによって円筒ロータ８２が軸線Ｏ回りに回転する。

＜コニカルモータ＞
図２及び図３に示すように、コニカルモータ９０は、シュラウド５０における第二キャビティ５０Ｂ内に収容されている。コニカルモータ９０は、第二プロペラ１０Ｂを駆動する。コニカルモータ９０は、コニカルステータ１００及びコニカルロータ１３０を有している。

＜コニカルステータ＞
コニカルステータ１００は、図２及び図３に示すように、シュラウド５０の第二キャビティ５０Ｂ内に固定されている。コニカルステータ１００は、図７及び図８に示すように、ステータコア１０１及びコイル１１０を備えている。

＜ステータコア＞
ステータコア１０１は、軸線Ｏを中心とする環状をなすバックヨーク１０４と、該バックヨーク１０４の内周面から突出するティース１０６を有している。

バックヨーク１０４は、内周面及び外周面が下流側に向かうにしたがって径方向内側に向かって傾斜するテーパ状をなしている。即ち、バックヨーク１０４は、全体として下流側に向かうにしたがって縮径する形状をなしている。バックヨーク１０４の径方向の厚さは軸線Ｏ方向及び周方向にわたって一定とされている。バックヨーク１０４の外周面は、ステータ外周面１０２とされている。ステータ外周面１０２は、図３に示すシュラウド５０の第二キャビティ５０Ｂにおけるテーパ固定凹部５７に嵌まり込むように固定されている。これによって、コニカルステータ１００がシュラウド５０の第二キャビティ５０Ｂ内に一体に固定されている。バックヨーク１０４の外周面であるステータ外周面１０２のテーパ角度とテーパ固定凹部５７の底面のテーパ角度は互いに等しく設定されている。また、ステータ外周面１０２の外径とテーパ固定凹部５７の底部の内径とは、軸線Ｏ方向のいずれの位置でも同一の径とされており、即ち、軸線Ｏ方向にわたって同一の径とされている。

＜ティース＞
図７に示すように、ティース１０６は、バックヨーク１０４の内周側に周方向に間隔をあけて複数が設けられている。ティース１０６は、バックヨーク１０４に接続されて径方向に延びるティース本体１０７と、該ティース本体１０７の径方向内側の端部に設けられてティース本体１０７から周方向両側に広がる部分であるティース先端部１０８とを有している。

図８に示すように、ティース１０６のバックヨーク１０４の内周面からの突出高さは軸線Ｏ方向で一定とされている。これにより、ティース１０６の径方向内側の端部であるステータ内周面１０３は、下流側に向かうにしたがって径方向内側に向かうように傾斜している。即ち、ステータ内周面１０３は、下流側に向かうにしたがって縮径している。隣り合うティース１０６同士の間の空間は、コイル１１０を収容するためのスロットとされている。

ステータ内周面１０３とステータ外周面１０２とのテーパ角度は、軸線О方向にわたって同一かつ一定とされている。これにより、軸線Ｏを含む断面では、ステータ内周面１０３とステータ外周面１０２とは平行をなしている。

また、ティース１０６の周方向の厚さは、下流側に向かうにしたがって小さくなるように構成されている。これによって、下流側に向かうにしたがって縮径するバックヨーク１０４の内側に複数のティース１０６が互いに干渉することなく配置できるようになっている。

＜コイル＞
コイル１１０は、径方向に延びる各ティース本体１０７の周囲を囲うように複数が設けられている。各コイル１１０は、図９に示すコイル層１２０が径方向に複数積層されることによって構成されている。各コイル層１２０がティース本体１０７の外面を囲うことで、コイル全体がティース本体１０７の外面に設けられた状態となる。

各コイル層１２０は、平角線によって構成されている。当該平角線の断面形状は、ティース本体１０７の延びる方向に潰れた形状をなしており、即ち、径方向を短手方向とした偏平状をなしている。

コイル層１２０は、ティース本体１０７の径方向に直交する断面形状に応じて、図９に示すように、ティース本体１０７の周囲を取り囲む矩形環状をなしている。コイル層１２０における上流側で周方向に延びる部分は、ティース本体１０７に上流側から接する上流片１２１とされている。
コイル層１２０における下流側で周方向に延びる部分は、ティース本体１０７に下流側から接する下流片１２２とされている。下流片１２２の周方向の寸法は上流片１２１の周方向の寸法よりも短い。
コイル層１２０におけるティース１０６の周方向両側で軸線Ｏ方向に延びる一対の部分は、それぞれ側方片１２３とされている。一対の側方片１２３は、ティース１０６に周方向両側から接しており、下流側に向かうにしたがって互い近づくように延びている。

各コイル１１０は、複数のコイル層１２０が径方向に積層されて互いに電気的に接続されることで、ティース本体１０７の周囲に螺旋状の巻線を構成している。
図８に示すようにティース１０６の周囲に設けられたコイル１１０における軸線Ｏ方向両端の部分、即ち、ティース１０６よりも上流側、下流側にそれぞれ突出する部分は、コイルエンド１１１とされている。コイル１１０におけるコイルエンド１１１以外の部分、即ち、ティース１０６に対して周方向両側から接する部分は、コイル主部１１２とされている。

本実施形態では、図８に示すように、コイル１１０におけるコイル主部１１２及び下流側のコイルエンド１１１を構成する部分は、下流側に向かうにしたがって径方向内側に傾斜するように延びている。即ち、各コイル層１２０の側方片１２３及び下流片１２２は、下流側に向かうにしたがって径方向内側に傾斜するように配置されている。

一方で、コイル１１０における上流側のコイルエンド１１１を構成する部分は、コイル主部１１２に対して折り曲げられるようにして、軸線Ｏ方向に平行に延びている。即ち、各コイル層１２０の上流片１２１は、該コイル層１２０の一対の側方片１２３に対して折り曲げられることで、軸線Ｏに平行に延びている。

ここで、本実施形態では、各コイル層１２０の下流側の端部の軸線Ｏ方向位置は、各コイル層１２０で互いに一致している。また、各コイル層１２０の上流側の端部の軸線Ｏ方向位置は、各コイル層１２０で互いに一致している。即ち、コイルエンド１１１の軸線Ｏ方向の端部は、各コイル層１２０同士で軸線Ｏ方向の位置が揃うように配置されている。

＜コニカルロータ＞
図２及び図３、詳しくは図１０に示すように、コニカルロータ１３０は、第二プロペラ１０Ｂの外周リング３０の外周側に固定されている。図７及び図８に示すように、コニカルロータ１３０は、ロータコア１３１と永久磁石１４０とを有している。

ロータコア１３１は、軸線Ｏを中心とする環状をなしており、軸線Ｏ方向に延びている。ロータコア１３１の内周面はロータ内周面１３２とされている。ロータコア１３１の外周面はロータ外周面１３３とされている。ロータコア１３１は、ロータ内周面１３２及びロータ外周面１３３が下流側に向かうにしたがって径方向内側に向かって傾斜するテーパ状をなしている。即ち、ロータコア１３１は全体として下流側に向かうにしたがって縮径する形状をなしている。ロータコア１３１の外形はコニカルロータ１３０の外形となる。ロータ内周面１３２とロータ外周面１３３とのテーパ角度は、軸線Ｏ方向にわたって同一かつ一定とされている。これにより、軸線Ｏを含む断面では、ロータ内周面１３２とロータ外周面１３３とは平行をなしている。

ロータ内周面１３２は、第二プロペラ１０Ｂの外周リング３０におけるテーパ固定面３３に外周側から嵌め込まれている。これによって、ロータコア１３１が第二プロペラ１０Ｂの外周リング３０に一体に固定されている。ロータ内周面１３２のテーパ角度とテーパ固定面３３のテーパ角度は同一とされている。また、ロータ内周面１３２の内径とテーパ固定面３３の外径とは、軸線Ｏ方向のいずれの位置でも同一の径とされており、即ち、軸線Ｏ方向にわたって同一の径とされている。

ロータコア１３１には、該ロータコア１３１の上流側の端面と下流側の端面とを連通させる挿入孔１３４が形成されている。挿入孔１３４は周方向に間隔をあけて複数が設けられている。ロータ内周面１３２及びロータ外周面１３３と平行に延びている。即ち、挿入孔１３４は、下流側に向かうにしたがって径方向内側に向かって傾斜するように延びている。挿入孔１３４の径方向の寸法は軸線Ｏ方向にわたって同一とされている。挿入孔１３４における周方向に対向する側面同士の間隔は、下流側に向かうにしたがって小さくなるように形成されている。

＜永久磁石＞
図７及び図８に示すように、永久磁石１４０は、ロータコア１３１に対して周方向に間隔をあけて複数が設けられている。各永久磁石１４０は、それぞれ対応するロータコア１３１の各挿入孔１３４に挿入されている。

図１１に示すように、永久磁石１４０は平板状をなしている。ロータコア１３１の挿入孔１３４に挿入された状態において、永久磁石１４０における径方向外側を向く面は磁石外周面１４１とされており、径方向内側を向く面は磁石内周面１４２とされている。磁石外周面１４１及び磁石内周面１４２は、互いに平行をなしており、それぞれ下流側に向かうにしたがって径方向内側に向かって傾斜するように延びている。磁石外周面１４１及び磁石内周面１４２は、径方向視にて、下流側に向かう程に周方向の寸法が小さくなる台形状をなしている。

永久磁石１４０における周方向を向く一対の面は、磁石側面１４３とされている。一対の磁石側面１４３は、磁石外周面１４１と磁石内周面１４２とを軸線Ｏ方向にわたって径方向に接続している。磁石側面１４３は、磁石外周面１４１及び磁石内周面１４２と同様に、下流側に向かうにしたがって径方向内側に向かって延びている。

永久磁石１４０における上流側を向く面は、磁石上流面１４４とされている。磁石上流面１４４は、軸線Ｏに直交する平面状をなしている。磁石上流面１４４は、磁石外周面１４１、磁石内周面１４２、及び一対の磁石側面１４３の上流側の端部に接続されている。

永久磁石１４０における下流側を向く面は、磁石下流面１４５とされている。磁石下流面１４５は、軸線Ｏに直交する平面状をなしており、磁石上流面１４４と平行をなしている。磁石下流面１４５は、磁石外周面１４１、磁石内周面１４２、及び一対の磁石側面１４３の下流側の端部に接続されている。

ここで、永久磁石１４０の着磁方向は、図１１の矢印で示すように、径方向外側に向かうにしたがって下流側に傾斜する方向とされている。より詳細には、着磁方向は、磁石内周面１４２及び磁石外周面１４１に直交するとともに磁石内周面１４２から磁石外周面１４１に向かう方向とされている。ここで、磁石内周面１４２及び磁石外周面１４１の軸線Ｏに対する傾斜角度は、ロータ外周面１３３のテーパ角度と同一とされている。したがって、永久磁石１４０の着磁方向は、ロータの外周面に対して垂直な方向となる。永久磁石１４０は、磁石内周面１４２及び磁石外周面１４１に沿う方向に一様に着磁されている。

コニカルモータ９０では、コニカルステータ１００の各コイル１１０に通電されることで生じる回転磁界によって、コニカルロータ１３０が軸線Ｏ回りに回転駆動する。コニカルモータ９０の回転方向は、円筒モータ８０の回転方向とは逆方向とされている。即ち、コニカルモータ９０と円筒モータ８０とは、回転方向が互いに反対とされている。

図１０に示すように、コニカルロータ１３０は、第二プロペラ１０Ｂの外周リング３０に固定された状態で、上流側の端部が押さえ部３４に対して下流側から当接している。
一方で、コニカルロータ１３０の下流側の端部は、第二押さえ板１５０によって下流側から押さえ込まれている。

コニカルロータ１３０の下流側の端部と外周リング３０の下流端面３５とはいずれも軸線Ｏに直交する平面状をなしており、互いに面一に配置されている。そして、このようなコニカルロータ１３０の下流側の端部と外周リング３０の下流端面３５とにわたって第二押さえ板１５０が当接している。第二押さえ板１５０は、コニカルロータ１３０の下流側端部と外周リング３０の下流端面３５との形状に応じて、周方向全域にわたって延びる板状をなしている。

このような第二押さえ板１５０は、押さえボルト１５１によって外周リング３０に固定されている。押さえボルト１５１は、第二押さえ板１５０を軸線Ｏ方向に貫通するボルト止め孔１５０ａに下流側から挿通された後、外周リング３０の下流端面３５から凹むように形成されたボルト止め孔１５０ａに締結されている。
ここで、図１０に加えて図９に示すように、ボルト止め孔１５０ａの開口部付近では、押さえボルト１５１の周方向の一部分は、ロータコア１３１の外周面から凹むようにして形成された切欠部１３５に収容されている。切欠部１３５は、ロータコア１３１における周方向に隣り合う永久磁石１４０の間の部分に形成されている。

ここで、コニカルモータ９０におけるコニカルロータ１３０の平均外径Ｒ２は、円筒モータ８０における円筒ロータ８２の平均外径Ｒ１よりも小さく設定されている。本実施形態では、コニカルロータ１３０の外周面（ロータ外周面１３３）は軸線Ｏ方向に一様のテーパ角度で延びている。そのため、コニカルロータ１３０の平均外径Ｒ２は、コニカルロータ１３０の軸線Ｏ方向の中央の外径と同一である。円筒ロータ８２の外径は軸線Ｏ方向に一様な径をなしているため、円筒ロータ８２の平均外径Ｒ１は、該円筒ロータ８２における軸線Ｏ方向の任意の箇所での外径と同一である。

さらに、コニカルモータ９０におけるコニカルステータ１００の平均内径は、円筒モータ８０における円筒ステータ８１の平均内径よりも小さく設定されている。本実施形態では、コニカルステータ１００の内周面は軸線Ｏ方向に一様のテーパ角度で延びている。そのため、コニカルステータ１００の平均内径は、コニカルステータ１００の軸線Ｏ方向の中央の内径と同一である。円筒ステータ８１の内径は軸線Ｏ方向に一様な径をなしているため、円筒ステータ８１の平均内径は、該円筒ステータ８１における軸線Ｏ方向の任意の箇所での内径と同一である。

また、コニカルモータ９０の平均内径（コニカルロータ１３０の平均内径：コニカルロータ１３０の軸線Ｏ方向中央の内径）は、円筒モータ８０（円筒ロータ８２）の平均内径（円筒ロータ８２の平均内径：円筒ロータ８２の軸線Ｏ方向の任意の箇所の内径）よりも小さく設定されている。
本実施形態では、コニカルモータ９０の内周面の上流側の端部の内径は、円筒モータ８０の内周面の下流側の端部の内径以下とされている。即ち、コニカルモータ９０の内周面の上流側の端部の内径は、円筒モータ８０の内周面の下流側の端部と同一に設定されており、又は、円筒モータ８０の内周面の下流側の端部の内径よりも小さく設定されている。

また、コニカルモータ９０の平均外径（コニカルステータ１００の平均外径：コニカルステータ１００の軸線Ｏ方向中央の外径）は、円筒モータ８０（円筒ステータ８１）の平均外径（円筒ステータ８１の平均外径：円筒ステータ８１の軸線Ｏ方向の任意の箇所の外径）よりも小さく設定されている。
本実施形態では、コニカルモータ９０の外周面の上流側の端部の外径は、円筒モータ８０の外周面の下流側の端部の外径以下とされている。即ち、コニカルモータ９０の外周面の上流側の端部の外径は、円筒モータ８０の外周面の下流側の端部の外径と同一に設定されており、又は、円筒モータ８０の内周面の下流側の端部の外径よりも小さく設定されている。

以上のように、本実施形態では、上流側のモータである円筒モータ８０の平均径よりも下流側のモータであるコニカルモータ９０の平均径が小さく設定されている。即ち、上流側のモータである円筒モータ８０よりも下流側のモータであるコニカルモータ９０が、径方向内側に偏った配置構造とされている。

＜作用効果＞
上記構成の水中航走体１は推進装置８が駆動されることで水中を航行することができる。即ち、シュラウド５０の第一キャビティ５０Ａ内の円筒モータ８０が駆動されると、該円筒モータ８０の円筒ロータ８２に一体に固定された第一プロペラ１０Ａが周方向一方側に向かって軸線Ｏ回りに回転する。これにより、流路内に位置する第一羽根２０Ａによって下流側に水が圧送される。また、円筒モータ８０の駆動と同時にコニカルモータ９０が駆動されると、該コニカルモータ９０のコニカルロータ１３０に一体に固定された第二プロペラ１０Ｂが周方向他方側に向かって軸線Ｏ回りに回転する。これにより、流路内に位置する第二羽根２０Ｂによって下流側に水が圧送される。

そして、第一プロペラ１０Ａ及び第二プロペラ１０Ｂには水を圧送する際の反力として、上流側に向かっての推進力が発生する。この推進力は、第一プロペラ１０Ａ及び第二プロペラ１０Ｂの内周リング１１から水膜及び上流側スラスト軸受４２を介して軸部３に伝達される。これによって、軸部３及びこれと一体とされた航走体本体２に推進力が作用し、水中航走体１が推進する。

本実施形態の推進装置８によれば、図２及び図３に示すように、シュラウド５０が下流側に向かって縮径し、さらに軸部３も下流側に向かって縮径している。そのため、これらシュラウド５０及び軸部３の間に形成される流路は、下流側に向かうにしたがって径方向内側に絞られた形状となり、即ち、流路断面積は下流側に向かうにしたがって小さくなる。
ここで、第一羽根２０Ａ及び第二羽根２０Ｂによって水が圧送されると該水の流速が加速される結果、水の流れは径方向内側に絞られたものとなる。本実施形態では、流路形状が水の流れに合った形状とされているため、水の圧送効率を向上させることができる。

また、シュラウド５０の内周面が下流側に向かうにしたがって縮径していることに伴って、下流側に位置するコニカルモータ９０の平均径が上流側に位置する円筒モータ８０の平均径よりも小さく設定されており、即ち、下流側のモータが上流側のモータに比べて径方向内側に偏った配置構造とされている。

仮に複数のモータの平均外径が同一とされている場合、即ち、同一の径をなすモータが単に軸線Ｏ方向に並設されている場合、シュラウド５０の内周面の縮径形状に反するように複数のモータが軸線Ｏ方向に配置されることになる。この場合、シュラウド５０の形状と複数のモータの配置構造が合っておらす、シュラウド５０をモータの配置構造に合わせる必要がある。そのため、シュラウド５０を不用意に大型しなければならなくなってしまう。

これに対して本態様では、上述の通り、下流側のモータであるコニカルロータ１３０が径方向内側に偏った配置構造とされているため、当該配置構造はシュラウド５０の縮径形状に合ったものとなる。したがって、そのため、シュラウド５０の形状をモータの配置に応じて大型化させる必要はなく、コンパクトな構成とすることができる。

また、本実施形態ではシュラウド５０が下流側に向かうにしたがって徐々に縮径する全体形状をなしており、即ち、下流側程縮径するテーパ形状をなしている。そして、当該シュラウド５０の形状に合わせてシュラウド５０内に収容されるコニカルモータ９０も下流側に向かうにしたがって縮径するテーパ状をなしている。そのため、シュラウド５０の形状に沿って外周駆動装置としてのコニカルモータ９０を配置することができる。したがって、シュラウド５０の形状をモータの構成に応じて不用意に大型化させる必要はなく、シュラウド５０自体の構成をコンパクトにすることができる。

本実施形態では、シュラウド５０がコンパクト化されることで、水中航走体１の推進時の水の抵抗が小さくなる。これにより、水中航走体１の速度を向上させることができるとともに、推進効率を向上させることができる。

さらに、本実施形態ではシュラウド５０の断面形状が上流側を前縁、下流側を後縁とする翼型をなすため、水の抵抗を最小限に抑えることができる。さらに、シュラウド５０の断面翼型の翼中心線が下流側に向かうにしたがって径方向内側に傾斜しているため、翼型をなすシュラウド５０全体として下流側に向かって縮径するテーパ形状とされている。これによって、シュラウド５０の形状は、圧送される水の流れ方向に沿った形状となるため、圧送効率をより向上させることができる。

また、シュラウド５０内に配置されるコニカルモータ９０はシュラウド５０の形状に応じたテーパ形状とされているため、シュラウド５０の翼型形状をコニカルモータ９０に合わせて不用意に大型化させる必要はない。したがって、シュラウド５０の形状を、翼型を維持しながらコンパクトなものとすることができる。よって、推進時の水の抵抗を最小限に抑えることができる。

ここで、水の吸込時には、上流側に位置する第一プロペラ１０Ａの第一羽根２０Ａと軸部３との間で圧力干渉が起こり、水の抵抗が増加する傾向がある。特に、プロペラ効率向上を図るために羽根の前縁の全域に負荷を集中させた場合には、当該水の抵抗は顕著なものとなる。
これに対して本実施形態では、図４に示すように、第一羽根２０Ａの負圧面負荷分布が、軸線Ｏ方向に負荷が分散するとともに径方向内側の負荷が小さい負荷均一型とされている。そのため、圧力干渉による流体抵抗の増加を最小限に抑えることができる。
一方で、軸部３との圧力干渉が起こりにくい下流側の第二プロペラ１０Ｂの第二羽根２０Ｂは、前縁に負荷が集中した前縁負荷型の負圧面圧力分布とされているため、プロペラ効率を向上させることができる。

また、図３に示すように、第一プロペラ１０Ａ及び第二プロペラ１０Ｂの推進力は上流側スラスト軸受４２を介して軸部３に伝達される。即ち、推進力は上流側スラスト軸受４２に荷重として伝達される。推進力が大きい場合、上流側スラスト軸受４２に伝達される荷重も大きくなり、即ち、上流側スラスト軸受４２の負荷は大きくなる。
ここで、本実施形態では、コニカルモータ９０の駆動時には、コニカルモータ９０のコニカルロータ１３０とコニカルステータ１００との対向方向（ギャップ方向）への電磁力が作用する。当該電磁力は、径方向外側かつ下流側に向かったものとなる。したがって、コニカロータ１３０には電磁力の軸線Ｏ方向の分力として下流側に向かっての力が付与される。

即ち、コニカルロータ１３０に対しては下流側に向かって引き込まれるような力が作用する。これによって、第二プロペラ１０Ｂから上流側スラスト軸受４２に付与される荷重が低減させるため、上流側スラスト軸受４２によるスラスト荷重の負担を低減することができる。

さらに、本実施形態では、図５に示す連結部７０による連結を解除することでシュラウド５０を複数の分割体（上流分割体６１、中間分割体６２、下流分割体６３）に分解することができる。これにより、図３に示す円筒モータ８０の円筒ステータ８１、コニカルモータ９０のコニカルステータ１００をシュラウド５０内に容易に取り付けることができる。

また、図５及び図６に示すように、連結部７０は、前記シュラウド５０の外周面から突出する凸曲面状をなし、シュラウド５０の外周面に沿う断面形状が上流側を凸部前縁７０ａとし下流側を凸部後縁７０ｂとする翼型をなしている。そのため、水中航走体１の推進時に連結部７０が抵抗となってしまうことを抑制することができる。

本実施形態のコニカルモータ９０のコニカルステータ１００は、第二キャビティ５０Ｂに収容されており、当該第二キャビティ５０Ｂを区画形成する中間分割体６２と下流分割体６３のうち、下流側の分割体である第二キャビティ５０Ｂのみに固定されている。
ここで、上述のようにコニカルロータ１３０には電磁力の分力として下流側に向かっての力が作用するのに対して、当該コニカルロータ１３０と対をなすコニカルステータ１００には、電磁力の分力として上流側に向かっての力が作用する。そのため、コニカルステータ１００が一体に取り付けられた下流分割体６３にも、上流側に向かって力が作用することになる。

そのため、当該力によって、下流分割体６３が中間分割体６２に押し付けられる。これによって、下流分割体６３と中間分割体６２をより強固に固定一体化することができるとともに、これらを連結する連結部７０の締結力を緩和することができる。したがって、締結部の締結ボルトの径を小さくすることができるとともに連結部７０のコンパクト化を図ることができ、連結部７０による水流に対する抵抗をより低減させることができる。

さらに、コニカルモータ９０のコニカルステータ１００は、シュラウド５０の形状に応じたテーパ形状とされている。これにより、モータのステータとしての機能を実現しながら、シュラウド５０のコンパクト化に寄与することができる。

また、図９に示すように、コイル１１０の各層を構成するコイル層１２０の形状がティース１０６の外面に合わせた構成、即ち、上流側に向かうにしたがって周方向の間隔が小さくなる矩形環状とされているため、コイル１１０をティース１０６に対して密度高く配置することができる。

さらに、図８に示すように、ティース１０６のテーパ形状に応じて、コイル１１０の各層を構成するコイル層１２０が下流側に向かうにしたがって径方向内側に傾斜している。そのため、コニカルステータ１００のステータコア１０１に対してコイル１１０を密度高く配置することができる。

また、コイルエンド１１１の上流側の端部及び下流側の端部の軸線Ｏ方向位置が、各コイル層１２０で互いに一致しているため、コイル１１０を密度高く、かつ、軸線Ｏ方向の寸法をコンパクトに配置することができる。
仮に同一の断面形状の平角線を用いた同形状のコイル層１２０を積層させながら、各コイル１１０の軸線Ｏ方向の端部の軸線Ｏ方向位置が揃っていないとすれば、各コイル層１２０とティース１０６との間に軸線Ｏ方向の隙間が生じている。このような場合、漏れ磁束が多くなり、モータ効率を低下させる。本実施形態では、ティース１０６に対して隙間を最小限に抑えながら密度高くコイル層１２０を配置することができる。そのため、モータ効率を向上させることができる。
さらに、コイル１１０全体としてのコイル１１０長を短くすることができるため、コイル１１０の銅損を低減させることができ、モータの高効率化を図ることができる。

さらに、本実施形態では、コイル１１０の各層を構成するコイル層１２０における上流側の端部が、軸線Ｏに対して平行となるように折り曲げられた構成とされている。これによって、コイルエンド１１１での各層の密度を高めながら、コイルエンド１１１での平角線とティース１０６との隙間を最小限に抑えることができる。

また、コニカルモータ９０のコニカルロータ１３０は、シュラウド５０のテーパ形状に応じたテーパ形状をされている。これにより、モータのロータとしての機能を実現しながら、シュラウド５０のコンパクト化に寄与することができる。

さらに本実施形態では、永久磁石１４０の着磁方向が単に径方向とされているのではなく、コニカルロータ１３０のロータ外周面１３３に対して垂直とされている。即ち、永久磁石１４０の着磁方向は、ロータとステータとの対向方向に一致している。そのため、永久磁石１４０によるトルクへの寄与を最大とすることができ、コニカルモータ９０のトルクを向上させることができる。

ここで、コニカルモータ９０のロータコア１３１には、径方向外側かつ下流側に向かっての電磁力が作用する。これに対して本実施形態では、ロータコア１３１が第二押さえ板１５０で下流側から抑え込まれていることで、該ロータコア１３１下流側への脱落を回避することができる。

さらに、第二プロペラ１０Ｂの外周リング３０は下流端の径方向の厚さが小さいため、外周リング３０の下流端の部分にボルト孔３６を形成することは困難な場合がある。当該部分に無理にボルト孔３６を形成すれば、外周リング３０の強度不足を招き好ましくない。これに対して、本実施形態では、ロータに押さえボルト１５１の外周面の一部が収容される切欠部１３５が形成されていることで、押さえボルト１５１は切欠部１３５に案内されるように挿通される。また、押さえボルト１５１からの荷重の一部は切欠部１３５で受け持つことができる。これにより、押さえボルト１５１を外周リング３０に対して適切に固定することができ、第二押さえ板１５０によるロータコア１３１の脱落をより一層回避することができる。

また、切欠部１３５によって、ロータコア１３１の外周リング３０に対する周方向の移動を規制することができる。これにより、ロータコア１３１が不用意に周方向にずれてしまうことを回避し、ロータコア１３１と外周リング３０との固定をより強固なものとすることができる。
さらに、切欠部１３５はロータコア１３１における隣り合う永久磁石１４０の間の部分に形成されている。仮に永久磁石１４０の径方向外側の部分に切欠部１３５を形成した場合、ロータコア１３１を通過する磁束の妨げとなり磁気抵抗の増加を招く。本実施形態のように隣り合う永久磁石１４０の間に切欠部１３５を形成することで、ロータコア１３１の磁路の浸食を最小限とすることができ、磁気抵抗の増加を低減できる。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

実施形態では、第一プロペラ１０Ａ、第二プロペラ１０Ｂの二つのプロペラのうち、第二プロペラ１０Ｂを駆動するモータのみをコニカルモータ９０とした例について説明した。しかしながらこれに限定されることはない。
即ち、複数のプロペラに対応するように当該プロペラと同数のモータが設けられていればよく、これらモータのそれぞれは円筒型であってもコニカル型のいずれであってもよい。

また、３つ以上の複数のモータが軸線Ｏ方向に並設されている場合には、下流側に向かうにしたがってモータの平均径が小さくなる配置構造であればよい。即ち、下流側に位置するモータ程、径方向内側に偏った配置構造であればよい。

なお、下流側のモータのロータにおける上流側の端部の外径が、上流側のモータのロータにおける下流側の端部の外径よりも大きくてもよい。この場合であっても。下流側のモータのロータの平均外径が、上流側のモータのロータの平均外径よりも小さければよい。これによっても、下流側のモータが上流側のモータに比べて径方向内側に偏った配置構造を実現できる。

また、下流側のモータのステータにおける上流側の端部の内径が、上流側のモータのステータにおける下流側の端部の内径よりも大きくてもよい。この場合であっても。下流側のモータのステータの平均内径が、上流側のモータのステータの平均内径よりも小さければよい。これによっても、下流側のモータが上流側のモータに比べて径方向内側に偏った配置構造を実現できる。

さらに、下流側のモータの上流側の端部の径（内径、外径）が、上流側のモータの下流側の端部の径（内径、外径）よりも大きくてもよい。この場合であっても、下流側のモータの平均径（内径の平均径、外径の平均径）が、上流側のモータの平均径（内径の平均径、外径の平均径）よりも小さければよい。）これによっても、下流側のモータが上流側のモータに比べて径方向内側に偏った配置構造を実現できる。

さらに実施形態では、シュラウド５０の断面形状を翼型にした例について説明したが、必ずしも翼型でなくてもよい。シュラウド５０の断面形状は流線形状であることが好ましいが、例えば、矩形状等の他の形状であってもよい。この場合であっても、シュラウド５０は下流側に向かって縮径することで、流路断面積が下流側程小さくなる流路を区画形成する。

また、シュラウド５０の形状は少なくともシュラウド内周面５１が下流側に向かうにしたがって縮径していればよい。即ち、シュラウド外周面５２の形状は下流側に向かうにしたがって縮径していなくてもよい。

また、実施形態では、モータの個数に応じてシュラウド５０を３つの分割体に分割する例について説明した。しかしながらこれに限定されることはなく、シュラウド５０を軸線Ｏ方向に二つに分割してその間にプロペラの外周リング３０及びモータを配置する構成としてもよい。また、シュラウド５０を軸線Ｏ方向に四つ以上に分割して互いに隣り合う分割体の間にプロペラの外周リング３０及びモータを配置する構成としてもよい。

さらに、実施形態では、コニカルモータ９０のコニカルステータ１００を中間分割体６２と下流分割体６３とのうち、下流分割体６３のみに固定する構成について説明したが、これに限定されることはない。コニカルステータ１００を、下流分割体６３のみならず中間分割体６２に固定してもよい。即ち、隣り合う分割体の双方にモータのステータを固定してもよい。
より好ましくは、隣り合う分割体のうち下流側の分割体のみにコニカルステータ１００を固定してもよい。これにより、実施形態同様、これら隣り合う分割体を軸線Ｏ方向により強固に固定することができる他、連結部７０のコンパクト化を図ることができる。

また、実施形態では、上流側及び下流側のコイルエンド１１１のうち上流側のコイルエンド１１１のみを軸線Ｏに平行となるように折り曲げた例について説明した。これに限定されることはなく、例えば第一変形例として、図１２に示すように、上流側及び下流側のコイルエンド１１１の双方を軸線Ｏに平行となるように折り曲げた形状であってもよい。また、第二変形例として図１３に示すように、下流側のコイルエンド１１１のみを軸線Ｏ方向に折り曲げた形状としてもよい。これによっても、実施形態同様の作用効果を奏する。

さらに、実施形態では、本発明に係る流体機械を水中航走体１の推進装置８に適用した例について説明した。しかしながらこれに限定されることはなく、例えば、水上を航行する船舶等の推進装置８に流体機械を適用してもよい。
また、本発明に係る流体機械は、推進装置８のみならず、ポンプ等の他の水中で用いられる流体機械に適用してもよい。また、水を圧送する流体機械のみならず、油等の他の液体を圧送する流体機械に本発明を適用してもよい。

＜付記＞
各実施形態に記載の推進装置（流体機械）８及び水中航走体１は、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る流体機械は、軸線Ｏ方向に延びる軸部３と、前記軸部３を囲うように設けられて、内周面が前記軸線Ｏ方向一方側である上流側から前記軸線Ｏ方向他方側である下流側に向かうにしたがって縮径するとともに、前記軸部３との間で下流側に向かうにしたがって流路断面積が小さくなる流路を形成するシュラウド５０と、前記軸部３と前記シュラウド５０との間で軸線Ｏ回りに回転可能に設けられて、前記上流側から前記下流側に向かって流体を圧送するプロペラと、前記プロペラに対応するように設けられて、前記プロペラの外周部に固定されたリング状をなし前記シュラウド５０内に収容されたロータ、及び、前記ロータを囲うリング状をなし前記シュラウド５０内に固定されたステータを有するモータと、を備え、前記プロペラは、軸線Ｏ方向に離間して複数が設けられており、各前記プロペラに対応するように各前記プロペラと同数の前記モータが設けられており、複数の前記モータは、下流側に位置する前記モータほど前記ロータの平均外径が小さくなる。

上記構成によれば、シュラウド５０の内周面が下流側に向かって縮径しており、その内側の流路の流路断面積が下流側程小さくなるため、流体の圧送効率を向上させることができる。
また、シュラウド５０の内周面が下流側に向かうにしたがって縮径していることに伴って、複数のモータにおけるロータの平均外径が下流側ほど小さくなる。これによって、下流側のモータ程、径方向内側に偏った配置構造となる。
仮に複数のモータにおける平均外径が同一とされていれば、シュラウド５０の内周面の縮径形状に対して、モータは同一の径方向位置に並設されることになる。この場合、シュラウド５０の形状と複数のモータの配置構造が合っていないため、シュラウド５０をモータの配置構造に合わせる必要があり、シュラウド５０の大型化を招く。
これに対して本態様では、上述の通り、下流側のモータが径方向内側に偏った配置構造とされているため、当該配置構造はシュラウド５０の縮径形状に合ったものとなる。したがって、そのため、シュラウド５０の形状をモータの配置に応じて大型化させる必要はなく、コンパクトな構成とすることができる。

（２）第２の態様に係る流体機械は、前記軸線方向に互いに隣り合う前記モータのうち、下流側に位置する前記モータの前記ステータの平均内径は、上流側に位置する前記モータの前記ステータの平均内径よりも小さく、かつ、下流側に位置する前記モータの前記ロータの平均外径は、上流側に位置する前記モータの前記ロータの平均外径よりも（１）の流体機械である。

これによって、複数のモータからなるモータ群の内径及び外径がシュラウド５０の縮径形状に沿ったものとなる。したがって、シュラウド５０をより一層コンパクトにすることができる。

（３）第３の態様に係る流体機械は、前記シュラウド５０は、前記軸線Ｏに直交する断面形状が、上流側の端部を前縁とし、下流側の端部を後縁とした翼型をなしている（１）又は（２）に記載の流体機械である。

シュラウド５０の断面形状が翼型をなすため、流体機械を水中に設けた場合における水流による抵抗を小さく抑えることができる。また、プロペラによって圧送される流体の流れ方向に沿った形状となるため、圧送効率をより向上させることができる。
一方で、内部に複数のモータを収容しながら翼型を維持するためには、シュラウド５０の形状を複数のモータの配置構造に合わせて必要以上に大型化させなればならない場合がある。これに対して、本態様では、複数のモータの配置構造がシュラウド５０の形状に合ったものとされているため、シュラウド５０の大きさを小さく抑えることができる。

（４）第４の態様に係る流体機械は、前記プロペラは、前記軸線方向に二つが設けられており、二つの前記プロペラの回転方向は互いに反対とされており、各前記プロペラは、周方向に複数が配置された羽根を有しており、下流側の前記プロペラの前記羽根における負圧面圧力分布は、負荷が前縁に偏った前縁負荷型とされており、上流側の前記プロペラの前記羽根における負圧面圧力分布は、下流側の前記羽根の負圧面圧力分布よりも負荷が前記軸線Ｏ方向に分散するとともに径方向内側の負荷が小さい負荷均一型とされている（１）から（３）のいずれかの流体機械である。

ここで上流側の羽根と軸部３との間では、水を吸い込む際の圧力干渉によって流体抵抗が増加する傾向がある。特に、プロペラ効率向上を図るために羽根の前縁の全域に負荷を集中させた場合には顕著となる。本態様では、上流側の羽根は、負荷均一型の負圧面圧力分布とされているため、圧力干渉による流体抵抗の増加を最小限に抑えることができる。
一方で、下流側の羽根は、前縁に負荷が集中した前縁負荷型の負圧面圧力分布とされているため、プロペラ効率を向上させることができる。

（５）第５の態様に係る流体機械は、前記プロペラは、前記軸部３の外周側にクリアランスを介して嵌め込まれた内周リング１１を有し、前記軸部３に固定されて、前記内周リング１１の上流側に周方向にわたって対向するスラスト軸受と、前記シュラウド５０を前記軸部３に対して支持するストラット７８と、をさらに備える（１）から（４）のいずれかの流体機械である。

プロペラの回転時には流体の圧送の反力としてプロペラ自身には上流側に向かっての荷重が作用する。当該プロペラの荷重はスラスト軸受によって支持される。一方、コニカルモータの駆動時には、コニカルロータ１３０に径方向外側かつ下流側に向かっての電磁力が生じる。即ち、コニカルロータ１３０は下流側に向かって引き込まれるように力が作用する。これによって、プロペラからスラスト軸受に付与される荷重が低減させるため、スラスト荷重の負担を低減することができる。

（６）第６の態様に係る流体機械は、前記シュラウド５０は、前記軸線Ｏ方向に複数に分割された複数の分割体から構成されており、これら複数の分割体を前記軸線Ｏ方向に連結する連結部７０をさらに備える（１）から（５）のいずれかの流体機械である。

連結部７０による連結を解除することでシュラウド５０を複数の分割体に分解することができる。これにより、モータのロータ及びステータをシュラウド５０内に取り付け易くすることができる。

（７）第７の態様に係る流体機械は、前記連結部７０は、前記シュラウド５０の外周面から突出する凸曲面状をなしているとともに、前記シュラウド５０の外周面に沿う断面形状が上流側を前縁とし下流側を後縁とする翼型をなしている（６）に記載の流体機械である。

これによって、シュラウド５０の外周面に水流がある場合に、連結部７０が抵抗となってしまうことを抑えることができる。

（８）第８の態様に係る流体機械は、複数の前記モータのうちの少なくとも一つは、前記ロータ及び前記ステータが、前記上流側から前記下流側に向かうにしたがって縮径しているコニカルモータ９０である（１）から（７）のいずれかの流体機械である。

モータとしてロータ及びステータが下流側に向かうにしたがって縮径するコニカルモータ９０を採用することで、個々のモータの形状をシュラウド５０の形状に沿ったものとすることができる。そのため、シュラウド５０の形状をモータの構成に応じて大型化させる必要はなく、コンパクトな構成とすることができる。

（９）第９の態様に係る流体機械は、前記ステータは、前記軸線Ｏを中心とする環状をなすとともに下流側に向かうにしたがって縮径するバックヨーク１０４、及び、該バックヨーク１０４の内周面から前記径方向内側に突出するとともに前記軸線Ｏ方向にわたって延びるように周方向に複数が設けられ、下流側に向かうにしたがって縮径しながら周方向の厚さが小さくなるティース１０６を有するステータコア１０１と、各前記ティース１０６を囲うように設けられた複数のコイル１１０と、を備える（８）の流体機械である。

これによって、ステータの構成をシュラウド５０の縮径形状に合ったコニカル形状をすることができる。

（１０）第１０の態様に係る流体機械は、各前記コイル１１０は、前記ティース１０６の周りで径方向に複数層が積層される偏平状をなす平角線から構成されており、前記コイル１１０の各層は、径方向視で下流側に向かうにしたがって周方向の間隔が小さくなる矩形状をなしている（８）の流体機械である。

コイル１１０の各層の形状をティース１０６に合わせた構成とすることで、コイル１１０をティース１０６に対して密度高く配置することができる。

（１１）第１１の態様に係る流体機械は、前記コイル１１０の各層は、下流側に向かうにしたがって径方向内側に向かうように傾斜している（１０）の流体機械である。

これによって、上流側に向かうにしたがって径方向内側に傾斜して延びるティース１０６に対して、効率よくコイル１１０を配置することができる。

（１２）第１１の態様に係る流体機械は、前記コイル１１０は、コイルエンド１１１の前記軸線Ｏ方向の端部の軸線Ｏ方向位置が、各層で互いに一致している（１１）の流体機械である。

これによって、コイル１１０を密度高く、かつ、軸線Ｏ方向の寸法をコンパクトに配置することができる。コイル１１０全体としてのコイル１１０長も短くなるため、モータの高効率化を図ることができる。

（１３）第１３の態様に係る流体機械は、前記コイル１１０の各層における前記コイルエンド１１１を構成する部分が、前記軸線Ｏに対して平行となるように折り曲げられている（１１）の流体機械である。

これによって、コイルエンド１１１での各層の密度を高めながら、コイルエンド１１１での平角線とティース１０６との隙間を最小限に抑えることができる。

（１４）第１３の態様に係る流体機械は、前記ロータは、前記軸線Ｏを中心とする円筒状をなすとともに下流側に向かうにしたがって縮径するロータコア１３１と、該ロータコア１３１に周方向に間隔をあけて複数が配置されて、前記軸線Ｏ方向にわたって延びる永久磁石１４０と、を有し、前記永久磁石１４０は、下流側に向かうにしたがって径方向内側に傾斜するように延びているとともに、周方向の幅が下流側に向かうにしたがって小さくなる（８）から（１３）のいずれかの流体機械である。

これによって、ロータの構成をシュラウド５０の縮径形状に合ったコニカル形状をすることができる。

（１５）第１４の態様に係る流体機械は、前記永久磁石１４０の着磁方向が、前記ロータの外周面に対して垂直である（１４）の流体機械である。

永久磁石１４０の着磁方向が単に径方向とされているのではなく、ロータとステータとの対向方向に一致しているため、モータのトルクを向上させることができる。

（１６）第１５の態様に係る流体機械は、前記プロペラは、該プロペラの外周部を構成するリング状をなす外周リング３０をさらに有し、前記ロータコア１３１は、前記外周リング３０の外周面に嵌め込まれており、前記外周リング３０と前記ロータコア１３１との下流側の端部に当接する押さえ板と、該押さえ板を前記軸線Ｏ方向に貫通するように設けられて、該押さえ板を前記外周リング３０に固定する押さえボルト１５１と、をさらに備える（１４）又は（１５）の流体機械である。

コニカルモータ９０のロータコア１３１には、径方向外側かつ下流側に向かっての電磁力が作用する。これに対してロータコア１３１が押さえ板で下流側から抑え込まれていることで、ロータコア１３１の脱落を抑制することができる。

（１７）第１７の態様に係る流体機械は、前記外周リング３０は、下流側に向かうにしたがって径方向の厚さが小さくなり、前記ロータコア１３１の下流側の端部における互いに隣り合う永久磁石１４０の間の部分に、前記押さえ板を挿通した押さえボルト１５１の外周面の一部を収容する切欠部１３５が形成されている（１５）の流体機械である。

外周リング３０は下流端の径方向の厚さが小さいため、ボルトの径によっては外周リング３０の下流端の部分にボルト孔３６を形成できない場合がある。これに対して、ロータに押さえボルト１５１の外周面の一部が収容される切欠部１３５があることで、押さえボルト１５１の挿通が許容され、当該押さえボルト１５１を外周リング３０に対して適切に固定することができる。
また、切欠部１３５によって、ロータコア１３１の外周リング３０に対する周方向の移動を規制することができる。
さらに、切欠部１３５はロータコア１３１における永久磁石１４０の間の部分に形成されているため、ロータコア１３１の磁路の浸食を最小限とすることができ、磁気抵抗の増加を低減できる。

（１８）第１８の態様に係る水中航走体１は、航走体本体２と、該航走体本体２に設けられた推進装置８と、を備え、前記推進装置８は、（１）から（１５）のいずれかの流体機械である水中航走体１である。

このような水中航走体１によれば、推進効率を向上させながら推進装置８のコンパクト化を図ることができる。

１…水中航走体 ２…航走体本体 ３…軸部 ３ａ…軸外周面 ５…収容溝 ５ａ…溝底面 ５ｂ…溝上流側面 ５ｃ…溝下流側面 ８…推進装置（流体機械） １０Ａ…第一プロペラ（プロペラ） １０Ｂ…第二プロペラ（プロペラ） １１…内周リング １２…リング内面 １３…上流端面 １４…下流端面 １５…外周流路面 ２０Ａ…第一羽根（羽根） ２０Ｂ…第二羽根（羽根） ３０…外周リング ３１…内周流路面 ３２…円筒固定面 ３３…テーパ固定面 ３４…押さえ部 ３５…下流端面 ３６…ボルト孔 ４０…軸受部 ４１…ラジアル軸受 ４２…上流側スラスト軸受 ４３…下流側スラスト軸受 ５０…シュラウド ５０Ａ…第一キャビティ ５０Ｂ…第二キャビティ ５１…シュラウド内周面 ５２…シュラウド外周面 ５３…シュラウド前縁 ５４…シュラウド後縁 ５６…円筒固定凹部 ５７…テーパ固定凹部 ６１…上流分割体（分割体） ６２…中間分割体（分割体） ６３…下流分割体（分割体） ７０…連結部 ７０ａ…凸部前縁 ７０ｂ…凸部後縁 ７１…上流凸部 ７１ａ…ボルト固定孔 ７２…中間凸部 ７２ａ…ボルト貫通孔 ７３…下流凸部 ７３ａ…ボルト用凹部 ７３ｂ…ボルト挿入孔 ７４…連結ボルト ７５…充填部 ７８…ストラット ８０…円筒モータ（モータ） ８１…円筒ステータ ８２…円筒ロータ ８３…第一押さえ板 ９０…コニカルモータ（モータ） １００…コニカルステータ（ステータ） １０１…ステータコア １０２…ステータ外周面 １０３…ステータ内周面 １０４…バックヨーク １０６…ティース １０７…ティース本体 １０８…ティース先端部 １１０…コイル １１１…コイルエンド １１２…コイル主部 １２０…コイル層 １２１…上流片 １２２…下流片 １２３…側方片 １３０…コニカルロータ（ロータ） １３１…ロータコア １３２…ロータ内周面 １３３…ロータ外周面 １３４…挿入孔 １３５…切欠部 １４０…永久磁石 １４１…磁石外周面 １４２…磁石内周面 １４３…磁石側面 １４４…磁石上流面 １４５…磁石下流面 １５０…第二押さえ板 １５０ａ…ボルト止め孔 １５１…押さえボルト Ｏ…軸線 Ｒ１…上流側のモータのロータの平均外径 Ｒ２…下流側のモータのロータの平均外径

Claims (18)

1. 軸線方向に延びる軸部と、
   前記軸部を囲うように設けられて、内周面が前記軸線方向一方側である上流側から前記軸線方向他方側である下流側に向かうにしたがって縮径するとともに、前記軸部との間で前記下流側に向かうにしたがって流路断面積が小さくなる流路を形成するシュラウドと、
   前記軸部と前記シュラウドとの間で軸線回りに回転可能に設けられて、前記上流側から前記下流側に向かって流体を圧送するプロペラと、
   前記プロペラに対応するように設けられて、前記プロペラの外周部に固定されたリング状をなし前記シュラウド内に収容されたロータ、及び、前記ロータを囲うリング状をなし前記シュラウド内に固定されたステータを有するモータと、
   を備え、
   前記プロペラは、前記軸線方向に離間して複数が設けられており、
   前記モータは、各前記プロペラに対応するように各前記プロペラと同数が設けられており、
   複数の前記モータは、前記下流側に位置する前記モータほど前記ロータの平均外径が小さくなる流体機械。
2. 前記軸線方向に互いに隣り合う前記モータのうち、前記下流側に位置する前記モータの前記ステータの平均内径は、前記上流側に位置する前記モータの前記ステータの平均内径よりも小さく、かつ、前記下流側に位置する前記モータの前記ロータの平均外径は、前記上流側に位置する前記モータの前記ロータの平均外径よりも小さい請求項１に記載の流体機械。
3. 前記シュラウドは、前記軸線に直交する断面形状が、前記上流側の端部を前縁とし、前記下流側の端部を後縁とした翼型をなしている請求項１又は２に記載の流体機械。
4. 前記プロペラは、前記軸線方向に二つが設けられており、
   二つの前記プロペラの回転方向は互いに反対とされており、
   各前記プロペラは、周方向に複数が配置された羽根を有しており、
   前記下流側の前記プロペラの前記羽根における負圧面圧力分布は、負荷が前縁に偏った前縁負荷型とされており、
   前記上流側の前記プロペラの前記羽根における負圧面圧力分布は、前記下流側の前記羽根の負圧面圧力分布よりも負荷が前記軸線方向に分散するとともに径方向内側の負荷が小さい負荷均一型とされている請求項１から３のいずれか一項に記載の流体機械。
5. 前記プロペラは、前記軸部の外周側にクリアランスを介して嵌め込まれた内周リングを有し、
   前記軸部に固定されて、前記内周リングの前記上流側に周方向にわたって対向するスラスト軸受と、
   前記シュラウドを前記軸部に対して支持するストラットと、
   をさらに備える請求項１から４のいずれか一項に記載の流体機械。
6. 前記シュラウドは、前記軸線方向に複数に分割された複数の分割体から構成されており、
   これら複数の分割体を前記軸線方向に連結する連結部をさらに備える請求項１から５のいずれか一項に記載の流体機械。
7. 前記連結部は、前記シュラウドの外周面から突出する凸曲面状をなしているとともに、前記シュラウドの外周面に沿う断面形状が前記上流側を前縁とし前記下流側を後縁とする翼型をなしている請求項６に記載の流体機械。
8. 複数の前記モータのうちの少なくとも一つは、前記ロータ及び前記ステータが、前記上流側から前記下流側に向かうにしたがって縮径しているコニカルモータである請求項１から７のいずれか一項に記載の流体機械。
9. 前記コニカルモータの前記ステータは、
   前記軸線を中心とする環状をなすとともに前記下流側に向かうにしたがって縮径するバックヨーク、及び、該バックヨークの内周面から径方向内側に突出するとともに前記軸線方向にわたって延びるように周方向に複数が設けられ、前記下流側に向かうにしたがって縮径しながら周方向の厚さが小さくなるティースを有するステータコアと、
   各前記ティースの外面を囲うように設けられた複数のコイルと、
   を備える請求項８に記載の流体機械。
10. 各前記コイルは、前記ティースの周りで径方向に複数層が積層された偏平状をなす平角線によって構成されており、
    前記コイルの各層は、径方向視で前記下流側に向かうにしたがって周方向の間隔が小さくなる矩形状をなしている請求項９に記載の流体機械。
11. 前記コイルの各層は、前記下流側に向かうにしたがって径方向内側に向かうように傾斜している請求項１０に記載の流体機械。
12. 前記コイルは、コイルエンドの前記軸線方向の端部の軸線方向位置が、各層で互いに一致している請求項１１に記載の流体機械。
13. 前記コイルの各層における前記コイルエンドを構成する部分が、前記軸線に対して平行となるように折り曲げられている請求項１２に記載の流体機械。
14. 前記コニカルモータの前記ロータは、
    前記軸線を中心とする環状をなすとともに前記下流側に向かうにしたがって縮径するロータコアと、
    該ロータコアに周方向に間隔をあけて複数が配置されて、前記軸線方向にわたって延びる永久磁石と、
    を有し、
    前記永久磁石は、前記下流側に向かうにしたがって径方向内側に傾斜するように延びているとともに、周方向の幅が前記下流側に向かうにしたがって小さくなる請求項８から１３のいずれか一項に記載の流体機械。
15. 前記永久磁石の着磁方向が、前記ロータの外周面に対して垂直である請求項１４に記載の流体機械。
16. 前記プロペラは、該プロペラの外周部を構成するリング状をなす外周リングをさらに有し、
    前記ロータコアは、前記外周リングの外周面に嵌め込まれており、
    前記外周リングと前記ロータコアとの前記下流側の端部に当接する押さえ板と、
    該押さえ板を前記軸線方向に貫通するように設けられて、該押さえ板を前記外周リングに固定する押さえボルトと、
    をさらに備える請求項１４又は１５に記載の流体機械。
17. 前記外周リングは、前記下流側に向かうにしたがって径方向の厚さが小さくなり、
    前記ロータコアの前記下流側の端部における互いに隣り合う前記永久磁石の間の部分に、前記押さえ板を挿通した押さえボルトの外周面の一部を収容する切欠部が形成されている請求項１６に記載の流体機械。
18. 航走体本体と、
    該航走体本体に設けられた推進装置と、を備え、
    前記推進装置は、請求項１から１７のいずれか一項に記載の流体機械である水中航走体。

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