JP7281911B2

JP7281911B2 - モータ一体型流体機械及び垂直離着陸機

Info

Publication number: JP7281911B2
Application number: JP2019014619A
Authority: JP
Inventors: 直昭藤原
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2023-05-26
Anticipated expiration: 2039-01-30
Also published as: EP3889035A4; JP2020124044A; US20220081109A1; EP3889035B1; US12024279B2; WO2020158361A1; EP3889035A1

Description

本発明は、モータ一体型流体機械及び垂直離着陸機に関するものである。

従来、固定子、回転子、及び複数のプロペラブレードを含むリングモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。固定子は、固定子支持リングと、固定支持リングの周方向に配置された複数の巻線とを有する。固定子支持リングには、複数のピッチブレードが結合されている。回転子は、回転子支持リングと、回転支持リングの周方向に配置され複数の磁極と、中心ハブとを有する。中心ハブは、固定子の一部分に結合されている。複数のプロペラブレードは、回転支持リングに結合されている。このため、回転子は、巻線及び磁極により、固定子に結合する中心ハブを中心に回転することで、複数のプロペラブレードが回転する。

特開２０１７－１０９７２６号公報

ところで、特許文献１のリングモータのようなモータ一体型流体機械において、ブレードを回転させて推力を生じさせると、発生した推力がブレードに作用する。このとき、複数のブレードがハブ等の軸部に支持されていることから、ブレードの先端側（自由端側）が推力により変位する。ブレードが変位すると、ブレードの変位に伴って、回転支持リングが回転軸の軸方向に変位し、回転支持リングに設けられる複数の磁極も、複数の巻線に対して位置ずれしてしまう。複数の磁極と複数の巻線との位置関係がずれることにより、例えば、磁極と巻線との隙間が広がってしまうと、モータの性能が低下してしまい、推力の低下を招いてしまう。

そこで、本発明は、ブレードの回転に伴うモータの性能低下を抑制することができるモータ一体型流体機械及び垂直離着陸機を提供することを課題とする。

本発明のモータ一体型流体機械は、吸込口から流体を吸い込み、吸い込んだ前記流体を吹出口から吹き出すモータ一体型流体機械において、回転軸の中心に設けられる軸部と、前記軸部を中心に回転する回転部と、前記軸部の外周に設けられる外周部と、前記回転部を回転させるモータと、を備え、前記回転部は、前記軸部に回転自在に支持されることで、前記軸部側が固定端側となる一方で、前記外周部側が自由端側となり、前記モータは、前記外周部から動力を与えて前記回転部を回転させる外周駆動のモータとなっており、前記回転部は、前記回転軸の周方向において並べて設けられる複数のブレードと、複数の前記ブレードの外周側に設けられる回転外周部と、を有し、前記モータは、前記回転外周部に設けられる回転子側磁石と、前記外周部に設けられ、前記回転子側磁石に対向して設けられる固定子側磁石と、を有し、前記回転軸の周方向に直交する面で切った断面において、前記回転外周部及び前記回転子側磁石の少なくともいずれかを含む自由端側部位の重心は、複数の前記ブレードに加わる推力の中心に対して、前記回転軸の軸方向の前記吸込口側に位置する。

この構成によれば、回転部が軸部を中心に回転すると、自由端側部位には遠心力が加わると共に、ブレードには推力が加わる。このとき、自由端側部位の重心は、複数のブレードの推力中心に対して吸込口側に位置することから、自由端側部位には、重心と推力中心との間の長さを腕の長さとした遠心力によるモーメントが発生する。遠心力によるモーメントは、推力によるモーメントに抗するモーメントとして作用する。このため、自由側端部位の位置が推力によって吸込口側へ変位することを抑制することができる。これにより、モータの回転子側磁石と固定子側磁石とが離れて隙間が広がってしまうことを抑制することができ、ブレードの回転に伴うモータの性能低下を抑制することができる。

また、前記回転子側磁石と前記固定子側磁石とは、前記回転軸の軸方向に対向して設けられることが、好ましい。

この構成によれば、回転子側磁石及び固定子側磁石が軸方向に対向して設けられる場合であっても、ブレードの回転に伴うモータの性能低下を抑制することができる。

また、前記回転子側磁石と前記固定子側磁石とは、前記回転軸の径方向に対向して設けられることが、好ましい。

この構成によれば、回転子側磁石及び固定子側磁石が径方向に対向して設けられる場合であっても、ブレードの回転に伴うモータの性能低下を抑制することができる。

また、前記自由端側部位は、前記回転子側磁石であることが、好ましい。

この構成によれば、回転子側磁石として、例えば、比重が重い永久磁石を用いる場合、永久磁石の位置を変えることで、重心を容易に調整することができる。

また、前記回転子側磁石は、複数の前記ブレードに対して前記吸込口側に位置を変位させることで、前記回転子側磁石の重心を、複数の前記ブレードに加わる推力の中心に対して、前記吸込口側に位置させることが、好ましい。

この構成によれば、ブレードと回転外周部との位置関係を変えることなく、回転子側磁石の位置を変えればよい。このため、推力に影響するブレードの位置変更を行うことがないため、推力に関する設計への影響を抑制できる。

また、前記ブレードは、複合材を用いた翼体であることが、好ましい。

この構成によれば、複合材を用いることでブレードの質量を軽量化できる。このため、ブレードの質量を軽量化できる分、推力を小さくすることができ、必要なトルクも小さくできるため、回転子側磁石及び固定子側磁石の重量を軽くすることができる。

本発明の垂直離着陸機は、上記のモータ一体型流体機械と、前記モータ一体型流体機械から発生する推力によって移動する機体と、を備える。

この構成によれば、ブレードの回転に伴うモータの性能低下が抑制されたモータ一体型流体機械を搭載することで、安定した推力となる垂直離着陸機を提供することができる。

図１は、本実施形態に係るモータ一体型ファンに関する断面図である。図２は、本実施形態に係るモータ一体型ファンのブレード周りを模式的に表した断面図である。図３は、本実施形態に係るモータ一体型ファンのブレードに加わる力を示す説明図である。図４は、本実施形態の変形例に係るモータ一体型ファンのブレード周りを模式的に表した断面図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。

［実施形態］
本実施形態に係るモータ一体型流体機械は、軸流の流体機械となっている。モータ一体型流体機械は、吸込口から空気を取り込み、吹出口から空気を吹き出すことで、推進力を発生させるモータ一体型ファン１（以下、単にファン１ともいう）である。なお、実施形態１では、モータ一体型流体機械として、モータ一体型ファン１に適用して説明するが、この構成に特に限定されない。モータ一体型流体機械は、例えば、吸込口から水または海水等の液体を取り込み、吹出口から液体を噴射することで、推進力を発生させるプロペラ等のモータ一体型推進器として適用してもよい。

モータ一体型ファン１は、例えば、ヘリコプタまたはドローン等の垂直離着陸機に設けられている。垂直離着陸機に設けられるモータ一体型ファン１は、機体を浮上させるための推進力を発生させたり、機体の姿勢を制御するための推進力を発生させたりする。なお、モータ一体型ファン１は、例えば、ホバークラフト等の空気クッション車両に適用してもよい。さらに、モータ一体型推進器として適用する場合には、船舶に適用してもよい。

図１を参照して、モータ一体型ファン１について説明する。図１は、本実施形態に係るモータ一体型ファンに関する断面図である。モータ一体型ファン１は、ダクト型プロペラ、または、ダクテッドファンと呼ばれるものである。このモータ一体型ファン１は、例えば、回転軸Ｉの軸方向を鉛直方向とする水平状態で使用され、鉛直方向の上方側から空気を取り込み、鉛直方向の下方側へ空気を吹き出すものとなっている。なお、モータ一体型ファン１は、回転軸Ｉの軸方向を水平方向とする鉛直状態で使用されてもよい。

モータ一体型ファン１は、回転軸Ｉの軸方向における長さが、回転軸Ｉの径方向における長さよりも短い扁平のファンとなっている。モータ一体型ファン１は、１つのモータが一体に設けられたファンであり、軸部１１と、回転部１２と、外周部１３と、モータ１４と、転がり軸受１５と、整流板１６とを備えている。

軸部１１は、回転軸Ｉの中心に設けられ、支持系（固定側）となっている。回転軸Ｉは、軸方向が図１の上下方向となっており、鉛直方向に沿った方向となっている。このため、空気の流れ方向は、回転軸Ｉの軸方向に沿った方向となっており、図１の上方側から下方側に向かって空気が流れる。軸部１１は、回転軸Ｉの軸方向において、その上流側に設けられる部位となる軸側嵌合部２５と、軸側嵌合部２５の下流側に設けられる部位となる軸本体２６とを有している。

軸側嵌合部２５は、後述する回転部１２のハブ３１が嵌め合わされる。軸側嵌合部２５は、円筒形状となっており、軸本体２６の上流側の端面から軸方向に突出して設けられている。軸側嵌合部２５は、回転軸Ｉの中心側に円柱形状の空間が形成されている。この空間には、回転部１２のハブ３１の一部が挿入される。また、軸側嵌合部２５の外周側は、回転部１２のハブ３１の一部によって取り囲まれている。

軸本体２６は、軸方向の上流側から下流側に向かって先細りとなる略円錐形状となっている。このため、軸本体２６は、その外周面が、軸方向の上流側から下流側に向かうにつれて、径方向の外側から内側に向かう面となっている。軸本体２６の内部には、機器を設置可能な内部空間が形成されている。機器としては、例えば、制御装置、カメラ等である。また、軸本体２６の外周面には、後述する整流板１６の径方向内側の端部が接続されている。

図１及び図２に示すように、回転部１２は、軸部１１を中心に回転する回転系（回転側）となっている。図２は、実施形態に係るモータ一体型ファンのブレード周りを模式的に表した断面図である。回転部１２は、回転軸Ｉの軸方向において、軸部１１に対して、空気が流入する流入側に設けられている。回転部１２は、ハブ３１と、複数のブレード３２と、回転支持リング（回転外周部）３３と、を有している。

ハブ３１は、軸部１１の軸方向の上流側に設けられ、軸側嵌合部２５に回転自在に嵌め合わされる。ハブ３１は、軸方向の上流側に設けられる部位となるハブ本体３５と、ハブ本体３５の下流側に設けられる部位となるハブ側嵌合部３６とを有している。ハブ本体３５は、上流側の端面が所定の曲率半径となる半球面に形成されている。ハブ側嵌合部３６は、軸側嵌合部２５と相補的な形状となっている。ハブ側嵌合部３６は、回転軸の中心に設けられる中心軸３６ａと、中心軸３６ａの外周側に設けられる円筒形状の円筒部３６ｂとを含んでいる。中心軸３６ａは、軸側嵌合部２５の回転軸の中心の空間に挿入される。円筒部３６ｂは、ハブ本体３５の下流側の端面から軸方向に突出して設けられている。円筒部３６ｂは、軸側嵌合部２５の外周を取り囲むように配置される。このとき、軸側嵌合部２５の内周面とハブ３１の中心軸３６ａの外周面との間には、転がり軸受１５が設けられる。

そして、ハブ本体３５の端面から、円筒部３６ｂの外周面を経て、軸本体２６の外周面に至る面は、段差のない滑らかな面となっている。

複数のブレード３２は、ハブ３１から径方向の外側へ向かって延在して設けられると共に、周方向に所定の間隔を空けて並べて設けられる。各ブレード３２は、翼形状となっている。複数のブレード３２は、複合材を用いて構成されている。なお、本実施形態において、複数のブレード３２は、複合材を用いて構成したが、特に限定されず、例えば、金属材料を用いて構成してもよい。

回転支持リング３３は、回転軸Ｉを中心とする円環形状に形成されている。回転支持リング３３は、回転軸Ｉの径方向において、複数のブレード３２の外周側に接続される。回転支持リング３３は、後述する外周部１３の内周面の一部を構成する部位である内環部３３ａと、内環部３３ａの径方向外側に突出して設けられる部位であるフランジ部３３ｂとを含んでいる。内環部３３ａは、径方向内側の内周面が、外周部１３の内周面の一部となっている。また、内環部３３ａの内周面には、各ブレード３２の径方向外側の端部が接続している。フランジ部３３ｂは、内環部３３ａの軸方向の上流側に設けられている。フランジ部３３ｂは、後述するモータ１４の永久磁石４５を保持している。フランジ部３３ｂは、永久磁石４５が軸方向の下流側を向くように、永久磁石４５を保持している。

上記の回転部１２は、ハブ３１と、複数のブレード３２と、回転支持リング３３とが一体となっており、ハブ３１を中心に回転する。このとき、回転部１２は、複合材を用いて構成する場合、その一部または全部を一体成型してもよい。例えば、回転部１２において、複数のブレード３２と回転支持リング３３とは、複合材を用いて一体に成型されたものであってもよいし、ハブ３１と複数のブレード３２と回転支持リング３３とは、複合材を用いて一体に成型されたものであってもよい。また、回転部１２は、金属材料を用いて構成してもよく、この場合においても、その一部または全部を一体としてもよい。

外周部１３は、軸部１１の径方向外側に設けられ、支持系（固定側）となっている。外周部１３は、円環形状に形成され、回転部１２の回転によって推力を生じさせるダクトとなっている。外周部１３（以下、ダクト１３という）は、回転軸Ｉの軸方向において、上流側の開口が吸込口３８となっており、下流側の開口が吹出口３９となっている。また、ダクト１３は、回転部１２が回転することによって、吸込口３８から空気を吸い込み、吸い込んだ空気を吹出口３９から吹き出すことで、推力を発生させる形状となっている。具体的に、ダクト１３は、回転部１２の下流側の内周面が、吸込口３８側から吹出口３９側に向かって広がる面となっている。

ダクト１３は、その内部に、回転部１２の回転支持リング３３のフランジ部３３ｂと、後述するモータ１４のコイル４６とを収容する環状の内部空間が形成されている。ダクト１３は、その内部において、回転部１２に保持される永久磁石４５と対向する位置に設けられるコイル４６を保持している。

モータ１４は、ダクト１３側から回転部１２へ向けて動力を与えることにより、回転部１２を回転させる外周駆動のモータとなっている。モータ１４は、回転部１２側に設けられる回転子側磁石と、ダクト１３側に設けられる固定子側磁石とを有している。実施形態１において、回転子側磁石は、永久磁石４５となっており、固定子側磁石は、電磁石となるコイル４６となっている。

永久磁石４５は、回転支持リング３３のフランジ部３３ｂに保持されて設けられ、周方向に円環状に配置されている。また、永久磁石４５は、周方向において所定の間隔ごとに正極及び負極が交互となるように構成されている。なお、永久磁石４５は、ハルバッハ配列としてもよい。永久磁石４５は、回転軸Ｉの軸方向においてコイル４６と対向する位置に設けられる。永久磁石４５は、回転軸Ｉの径方向における長さが、回転軸Ｉの軸方向における長さに比して長くなっている。なお、永久磁石４５の具体的な配置については後述する。

コイル４６は、ダクト１３の内部に保持されて設けられ、永久磁石４５の各極に対向して複数設けられると共に、周方向に並べて設けられる。コイル４６は、回転軸Ｉの軸方向において回転部１２に保持される永久磁石４５と対向する位置に設けられる。つまり、永久磁石４５及びコイル４６は、回転軸Ｉの軸方向に対向させて配置したアキシャル配置となっている。

転がり軸受１５は、軸部１１の軸側嵌合部２５の内周面と、回転部１２のハブ３１における中心軸３６ａの外周面との間に設けられている。転がり軸受１５は、軸部１１に対する回転部１２の回転を許容しつつ、軸部１１と回転部１２とを連結している。転がり軸受１５は、例えば、ボールベアリング等である。

整流板１６は、軸部１１とダクト１３とを連結して設けられている。整流板１６は、回転軸Ｉの軸方向において、回転部１２の下流側に設けられている。つまり、整流板１６は、軸方向において、ダクト１３の下流側部位４３の位置に設けられている。整流板１６は、回転軸Ｉの周方向に複数並べて設けられている。また、整流板１６は、翼形状等の流線形状となっており、回転部１２から流れ込む空気を整流し、推力を発生させている。なお、整流板１６の形状は、翼形状に限定されず、平板形状であってもよい。

このようなモータ一体型ファン１は、モータ１４により、ダクト１３側から回転部１２に磁界による動力を与えることで、回転部１２が回転する。モータ一体型ファン１は、回転部１２が回転すると、吸込口３８から空気を吸い込むと共に、吹出口３９へ向けて空気を吹き出す。回転部１２から吹き出された空気は、ダクト１３の内周面に沿って流れることで、推力を発生させる。このとき、整流板１６により空気の流れが整流されて、整流板１６においても推力を発生させる。

次に、図２及び図３を参照して、回転子側磁石となる永久磁石４５の配置について説明する。回転部１２が回転することにより推力が発生すると、発生した推力がブレード３２に作用して、ブレード３２の自由端側（ダクト１３側）の端部の位置が変位してしまう。ブレード３２のダクト１３側端部の位置変位は、推力の増加と共に大きくなる。この変位を抑制すべく、本実施形態では、永久磁石４５の配置を図２に示す配置としている。

ここで、図２に示すように、回転軸Ｉの周方向に直交する面で切った断面において、ブレードに加わる推力の中心の位置は点Ｐ１となる。点Ｐ１は、回転軸Ｉの径方向におけるブレード３２の長さをＲとすると、軸部１１側（固定端側）の端部から約０．７５Ｒの位置となっている。なお、本実施形態において点Ｐ１は、約０．７５Ｒとなっているが、この位置に特に限定されず、ブレード３２に加わる推力の中心として、例えば、ブレード３２の軸部１１側（固定端側）の端部からダクト１３側までの部位における重心としてもよい。

図２に示す点Ｐ１の位置に対して、永久磁石４５の重心の位置は点Ｐ２となる。点Ｐ２は、回転軸Ｉの周方向に直交する面で切った断面において、永久磁石４５の中央に位置する点となっている。なお、本実施形態において点Ｐ２は、永久磁石４５の中央の位置となっているが、この位置に特に限定されず、回転軸Ｉの周方向に直交する面で切った断面における永久磁石４５の重心の位置であればよい。そして、点Ｐ２は、回転軸Ｉの軸方向において、点Ｐ１に対して吸込口３８側に位置するように、永久磁石４５を回転支持リング３３のフランジ部３３ｂに配置している。回転軸Ｉの軸方向において、点Ｐ１と点Ｐ２との間の位置ずれした長さは、ｅとなっている。

なお、本実施形態では、点Ｐ２は、永久磁石４５の重心の位置としたが、永久磁石４５を含む、ブレード３２よりもダクト１３側の部位となる自由端側部位の重心の位置を、点Ｐ２としてもよい。すなわち、自由端側部位は、永久磁石４５と回転支持リング３３とを含む部位である。

永久磁石４５を図２に示す配置とし、回転部１２が回転することで、ブレード３２、永久磁石４５及び回転支持リング３３には、図３に示す力が発生する。図３に示す図では、ブレード３２の軸部１１側の端部が固定端となっており、ブレード３２のダクト１３側の端部が自由端となっている。また、ブレード３２のダクト１３側の端部に、永久磁石４５の質量ｍが接続されている。このとき、ブレード３２のダクト１３側の端部と、永久磁石４５の質量ｍとは、回転軸Ｉの軸方向に位置ずれした長さｅ分だけ離れている。

図３において、ブレード３２の点Ｐ１には推力Ｌが作用する。推力Ｌにより発生するモーメントをＭとすると、モーメントＭは、０．７５Ｒ×Ｌとなる（Ｍ＝０．７５Ｒ・Ｌ）。また、永久磁石４５の点Ｐ２には、回転部１２が回転することによる遠心力Ｃｆが作用する。遠心力Ｃｆにより発生するモーメントをＭ’とすると、モーメントＭ’は、Ｃｆ×ｅとなる（Ｍ’＝Ｃｆ・ｅ）。ここで、永久磁石４５に作用する遠心力Ｃｆは、「Ｃｆ＝ｍＲω^２／ｇ」となる。ωは、回転角速度、ｇは、重力加速度である。

そして、図３において、モーメントＭとモーメントＭ’とが釣り合う場合（Ｍ＝Ｍ’の場合）、ブレード３２のダクト１３側端部の位置の変位がゼロとなる。つまり、「０．７５Ｒ・Ｌ＝ｍＲω^２／ｇ・ｅ」となる。ここで、前述の式を、長さｅについて展開すると、「ｅ＝（０．７５Ｒ・Ｌ）／（ｍＲω^２／ｇ）」となり、この算出式に基づいて、長さｅを導出できる。

ここで、上記の算出式に基づいて導出された長さｅとなるような、点Ｐ１と点Ｐ２との位置関係とする場合、ブレード３２に対して、永久磁石４５を吸込口３８側に位置を変位させる。つまり、予め設計された複数のブレード３２と回転支持リング３３の内環部３３ａとの位置を変えずに、永久磁石４５及び回転支持リング３３のフランジ部３３ｂの位置を変位させて設計する。このため、図２に示すように、ブレード３２が、回転軸Ｉの軸方向において、内環部３３ａの中央に位置する場合、永久磁石４５及びフランジ部３３ｂは、回転軸Ｉの軸方向において、内環部３３ａの中央よりも吸込口３８側に位置している。また、永久磁石４５の位置の変位に応じて、コイル４６の位置も永久磁石４５と適切な位置関係となるように変位させる。

以上のように、本実施形態によれば、ブレード３２に対して推力によるモーメントＭが作用する場合であっても、永久磁石４５に対して遠心力によるモーメントＭ’が作用する。モーメントＭ’は、推力によるモーメントＭに抗するモーメントとして作用するため、永久磁石４５の位置が推力によって吸込口３８側へ変位することを抑制することができる。これにより、モータ１４の永久磁石４５とコイル４６とが離れて隙間が広がってしまうことを抑制することができ、ブレード３２の回転に伴うモータ１４の性能低下を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、比重が重い永久磁石４５の重心の位置を変えることで、点Ｐ２の位置、すなわち、長さｅを容易に調整することができる。

また、本実施形態によれば、ブレード３２と内環部３３ａとの位置関係を変えることなく、永久磁石４５の位置を変えればよいことから、推力に影響するブレード３２の位置変更を行うことがないため、推力に関する設計への影響を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、複合材を用いることでブレード３２の質量を軽量化できる。このため、ブレード３２の質量を軽量化できる分、推力を小さくすることができ、必要なトルクも小さくできるため、永久磁石４５及びコイル４６の重量を軽くすることができる。

また、本実施形態によれば、ブレード３２の回転に伴うモータ１４の性能低下が抑制されたモータ一体型ファン１を搭載することで、安定した推力となる垂直離着陸機を提供することができる。

なお、本実施形態に加え、永久磁石４５の周方向において質量ｍにばらつきが出た場合、永久磁石４５の質量ｍを調整する調整代としてのウェイトを追加してもよい。ウェイトを適宜追加して、永久磁石４５の質量ｍを調整することにより、回転部１２の回転時において、モータ１４の永久磁石４５とコイル４６との隙間を均一にすることができる。

また、本実施形態では、では、永久磁石４５及びコイル４６を、回転軸Ｉの軸方向に対向させて配置したアキシャル配置となっていたが、図４に示す変形例としてもよい。図４は、本実施形態の変形例に係るモータ一体型ファンのブレード周りを模式的に表した断面図である。図４に示す変形例では、永久磁石４５及びコイル４６を、回転軸Ｉの径方向に対向させて配置させたラジアル配置となっている。

永久磁石４５を保持する回転支持リング３３は、内環部３３ａの外周側に設けられるフランジ部３３ｂにおいて、永久磁石４５を保持している。フランジ部３３ｂは、回転軸Ｉの軸方向において、吸込口３８側に位置するように設けられる。

永久磁石４５は、回転支持リング３３の内環部３３ａの外周側に設けられると共に、フランジ部３３ｂに保持されることで、回転軸Ｉの軸方向において吸込口３８側に位置する。永久磁石４５は、周方向に円環状に配置されている。永久磁石４５は、回転軸Ｉの径方向においてコイル４６と対向する位置に設けられる。

コイル４６は、ダクト１３の内部に保持されて設けられ、永久磁石４５の各極に対向して複数設けられると共に、周方向に並べて設けられる。コイル４６は、回転軸Ｉの径方向において回転部１２に保持される永久磁石４５と対向する位置に設けられる。このように、永久磁石４５及びコイル４６は、回転軸Ｉの径方向に対向させて配置したラジアル配置としてもよい。

また、図４に示す配置であっても、永久磁石４５の重心の位置点Ｐ２は、図２に示す点Ｐ２と同じ位置関係となっている。つまり、図４に示す点Ｐ２は、回転軸Ｉの軸方向において、点Ｐ１に対して吸込口３８側に位置するように、永久磁石４５を回転支持リング３３のフランジ部３３ｂに配置している。

１モータ一体型ファン
１１軸部
１２回転部
１３ダクト
１４モータ
１５転がり軸受
１６整流板
３１ハブ
３２ブレード
３３回転支持リング
３８吸込口
３９吹出口
４５永久磁石
４６コイル

Claims

吸込口から流体を吸い込み、吸い込んだ前記流体を吹出口から吹き出すモータ一体型流体機械において、
回転軸の中心に設けられる軸部と、
前記軸部を中心に回転する回転部と、
前記軸部の外周に設けられる外周部と、
前記回転部を回転させるモータと、を備え、
前記回転部は、前記軸部に回転自在に支持されることで、前記軸部側が固定端側となる一方で、前記外周部側が自由端側となり、
前記モータは、前記外周部から動力を与えて前記回転部を回転させる外周駆動のモータとなっており、
前記回転部は、
前記回転軸の周方向において並べて設けられる複数のブレードと、
複数の前記ブレードの外周側に設けられる回転外周部と、を有し、
前記モータは、
前記回転外周部に設けられる回転子側磁石と、
前記外周部に設けられ、前記回転子側磁石に対向して設けられる固定子側磁石と、を有し、
前記回転軸の周方向に直交する面で切った断面において、前記回転外周部及び前記回転子側磁石の少なくともいずれかを含む自由端側部位の重心は、複数の前記ブレードに加わる推力の中心に対して、前記回転軸の軸方向の前記吸込口側に位置するモータ一体型流体機械。
前記回転子側磁石と前記固定子側磁石とは、前記回転軸の軸方向に対向して設けられる請求項１に記載のモータ一体型流体機械。
前記回転子側磁石と前記固定子側磁石とは、前記回転軸の径方向に対向して設けられる請求項１に記載のモータ一体型流体機械。
前記自由端側部位は、前記回転子側磁石である請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ一体型流体機械。
前記回転子側磁石は、複数の前記ブレードに対して前記吸込口側に位置を変位させることで、前記回転子側磁石の重心を、複数の前記ブレードに加わる推力の中心に対して、前記吸込口側に位置させる請求項４に記載のモータ一体型流体機械。
前記ブレードは、複合材を用いた翼体である請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ一体型流体機械。
請求項１から６のいずれか１項に記載のモータ一体型流体機械と、
前記モータ一体型流体機械から発生する推力によって移動する機体と、を備える垂直離着陸機。