JPH1077994A

JPH1077994A - 回転翼

Info

Publication number: JPH1077994A
Application number: JP8257794A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Nagano; 紳一郎永野
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 1996-09-05
Filing date: 1996-09-05
Publication date: 1998-03-24

Abstract

(57)【要約】【課題】耐久性、信頼性を高め、小型化、軽量化、低
コスト化を図る。【解決手段】回転軸３は軸受４により回転可能に支持
され、翼体６はこの回転軸３を中心にして放射状に配置
され、内端部が回転軸３に固着されている。回転軸３に
は電動機１４が連結されている。一方、翼体６のそれぞ
れの外端部は円環状の枠体８により連結され、枠体８
は、外側支持手段１０によりローラ２６、２８を介して
枠体８の周方向に移動可能に支持されている。そして枠
体８は電動機１４あるいは電動機３６により回転駆動さ
れる。この回転翼では翼体６が、中央の回転軸３と、外
側の枠体８の両方で支持されているので、回転軸３およ
び軸受４に掛かる負担は大幅に軽減され、小型化、軽量
化、低コスト化を図りつつ、耐久性および信頼性を向上
できる。また、従来の回転翼に、枠体８と外側支持手段
１０を付加する構成であるので、従来の回転翼に容易に
適用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ファン、ポンプ、
水車、風車、タービンなどを構成する回転翼に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ファン、ポンプ、水車、風車、タービン
などは回転翼を備え、その回転翼を回転させることで空
気や水といった流体を流動させたり、逆に、流動する流
体により回転翼を回転させエネルギを取り出している。
このような回転翼の構造は、従来より基本的に、回転可
能に支持された回転軸に対して翼体を放射状に取り付け
た構造となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そのため、従来の回転
翼では、回転軸によりすべての翼体が支持されているの
で、回転軸およびその軸受に過大な力が加わる結果とな
っている。特に回転翼が大型の場合には上記力は極めて
大きく、回転翼の耐久性を低下させる要因となってい
る。また、各翼体は回転軸側の基部においてのみ支持さ
れているので、各翼体と回転軸との連結部に強い力が加
わりこの箇所で変形や破損が起り易くなっている。さら
に、翼体は、その基部においてのみ回転軸により支持さ
れているので、回転軸から離れるにつれ変形や破損が起
り易くなっている。そして、このような問題に対処して
回転翼の耐久性や信頼性を向上させようとすると、回転
軸、軸受、翼体のいずれも強度を高めるために、大型化
し、重量が増し、さらに高価な材料を用いるので高コス
トとなってしまう。本発明はこのような問題を解決する
ためになされたもので、その目的は、小型軽量かつ低コ
ストを図りつつ耐久性および信頼性を高めることがで
き、しかも、従来の回転翼に容易に適用できる回転翼を
提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、回転軸と、前記回転軸を回転可能に支持する
回転軸支持手段と、前記回転軸を中心にして放射状に配
置され、内端部が前記回転軸に固着された複数の翼体
と、前記翼体のそれぞれの外端部を連結する円環状の枠
体と、前記枠体を、前記枠体の周方向に移動可能に支持
する外側支持手段とを備えたことを特徴とする。本発明
はまた、前記外側支持手段が前記枠体の外周部に沿って
配置された円環状の支持部材を備え、前記支持部材の内
周部には前記回転軸方向に開放状の凹溝が周方向に連続
して形成され、前記枠体の外周部はこの凹溝内に配設さ
れた複数のローラにより移動可能に支持されていること
を特徴とする。本発明はまた、前記回転軸を回転駆動す
る第１の駆動手段をさらに備えたことを特徴とする。

【０００５】本発明はまた、前記第１の駆動手段が電動
機であることを特徴とする。本発明はまた、前記枠体
を、前記枠体の周方向に駆動する第２の駆動手段をさら
に備えたことを特徴とする。本発明はまた、前記第２の
駆動手段が電動機により構成され、前記電動機は、前記
枠体により構成された電動機の回転子と、前記枠体との
間に所定の隙間を形成して配置された電動機の固定子鉄
心と、前記固定子鉄心に装着された巻線とを含んで構成
されていることを特徴とする。

【０００６】本発明はまた、前記回転軸には発電機が連
結されていることを特徴とする。本発明はまた、前記枠
体が動力伝達手段を介して発電機に連結されていること
を特徴とする。本発明はまた、前記枠体が発電機の回転
子を構成していることを特徴とする。

【０００７】本発明の回転翼では、複数の翼体のそれぞ
れは、内端部において回転軸に固着され、同時に、外周
部において円環状の枠体に連結され、枠体は外側支持手
段により支持されている。したがって、各翼体は中央の
回転軸だけでなく、外側の枠体によっても支持されてい
る。そのため、回転軸および回転軸支持手段に掛かる負
担は大幅に軽減され、また、翼体の変形や破損も起り難
くくなるので、小型化、軽量化、低コスト化を図りつつ
回転翼の耐久性および信頼性が向上する。さらに、既設
の回転翼に枠体と外側支持手段を付加する構成であるの
で、ファン、ポンプ、水車、風車、タービンなどの従来
の回転翼に容易に適用できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施例について説明
する。図１は本発明による回転翼の一例を示す断面側面
図、図２は同正面図である。図１、図２に示すように、
この回転翼２は、回転軸３、軸受４、回転軸３に固着さ
れた複数の翼体６、枠体８、外側支持手段１０などによ
り構成されている。本実施例では４枚の翼体６が回転軸
３を中心にして放射状に配置され、各翼体６の内端部は
回転軸３に固着されている。各翼体６は、例えば合成樹
脂や鋼材などにより形成されており、また、隣接するも
のどうしが約９０度の角度を成して配置されている。外
側支持手段１０は、前記枠体８の外周に沿って延在する
円環状の支持部材２２を備え、回転軸３は、支持部材２
２側で支持された軸受４により回転可能に支持されてい
る。軸受４は、例えば、支持部材２２の中心を十字状に
横切る４枚のステイ２２０２により支持され、本発明の
回転軸支持手段が軸受４とステイ２２０２により構成さ
れている。

【０００９】軸受４を挟んで翼体６と反対側の箇所には
支柱１２が設けられ、その上に第１の駆動手段である電
動機１４が配置され、前記回転軸３はこの電動機１４の
出力軸１６に連結されている。なお、電動機１４を支持
部材２２側で支持させる等は任意であり、ファン、ポン
プ、水車、風車、タービンなどの回転翼の種類に応じて
電動機１４や支持部材２２の支持構造は適宜決定され、
軸受４を省いて電動機１４により本発明の回転軸支持手
段を構成する等任意である。環板状に形成された枠体８
は、４枚の翼体６を内側に含み、各翼体６の外端部を連
結している。枠体８の外周部には周方向に連続する幅広
部１８が形成され、幅広部１８の外周面には歯部２０が
形成されている。

【００１０】支持部材２２の内周部には、内側に開放状
の凹溝２４が周方向に連続して形成されている。凹溝２
４内には、支軸を凹溝２４の幅方向に延在させたローラ
２６と、支軸を凹溝２４の深さ方向に延在させたローラ
２８とが、凹溝２４の周方向に間隔をおいて複数設けら
れている。枠体８の外周部は凹溝２４内に挿入され、ロ
ーラ２６が幅広部１８の内面に接触することで凹溝２４
の深さ方向における枠体８の動きが規制され、また、ロ
ーラ２８が枠体８の両側面に接触することで凹溝２４の
幅方向における枠体８の動きが規制され、これにより枠
体８は支持部材２２の周方向に移動可能となっている。

【００１１】また、支持部材２２の所定の箇所には、凹
溝２４の奥部の壁を除去して形成した開口３０が設けら
れており、この開口３０を通じて枠体８の歯部２０は露
出している。第２の駆動手段３２は、支持部材２２の外
側の所定箇所に配設され、枠体８の歯部２０に噛み合う
歯車３４、この歯車３４を回転駆動する電動機３６など
により構成されている。支持部材２２の上記開口３０の
箇所には膨出部３８が設けられ、この膨出部３８内に歯
車３４が回転可能に配設され、歯車３４の支軸は電動機
３６の出力軸に連結されている。

【００１２】このような構成において、電動機１４に通
電すると、その出力軸１６が回転し、出力軸１６に連結
された回転軸３が回転する結果、回転軸３に固着された
翼体６が回転軸３と共に回転し、周辺の流体が例えば矢
印Ａで示す方向に駆動され流動する。一方、電動機３６
へも同時に通電し、その回転方向および回転速度を、電
動機１４の回転方向および回転速度に応じて適切に設定
すると、電動機３６の出力軸が回転して歯車３４が回転
し、その結果、枠体８が回転して、翼体６は外周部にお
いても同時に回転駆動される。

【００１３】このように、本実施例の回転翼では、翼体
６は中心部では回転軸３に固着され、一方、外周部で
は、移動可能に支持された枠体８に連結されている。し
たがって、従来の回転翼と異なり、各翼体６は中心部だ
けでなく、外周部においても支持されており、回転軸３
および軸受４に掛かる負担は大幅に軽減され、また、翼
体６の変形や破損も起りにくくなる。そのため、この回
転翼２では耐久性および信頼性が大幅に向上する。さら
に、回転軸３、軸受４、ならびに翼体６の強度に対する
要求が緩和されるので、回転翼の小型化、軽量化、低コ
スト化を図ることができる。

【００１４】なお、枠体８の外周部に磁石を装着し、一
方、支持部材２２の凹溝２４内にも上記磁石との間に隙
間を保って磁石を装着し、これらの磁石間に働く反発力
により、枠体８を支持部材２２の凹溝２４内において非
接触で保持することも可能である。そのような構成で
は、摩擦によるロスがないので回転効率を高めることが
でき、また、騒音や振動を大幅に抑えることができる。
さらに、摩耗などによる故障をなくすことも可能とな
る。

【００１５】また、上記実施例では、支持部材２２の外
側に電動機を配置して駆動手段１０としたが、枠体８の
少なくとも外周部を導電材料により形成して誘導電動機
の回転子とし、一方、支持部材２２の凹溝２４内の壁部
に、枠体８との間に隙間を形成して固定子鉄心を配置
し、固定子鉄心に巻線を施すことにより、枠体８を駆動
することも可能である。この場合には、回転子としての
枠体８と、三相交流巻線が施された上記固定子鉄心とに
より誘導電動機が形成され、上記巻線に三相交流を供給
することにより枠体８を回転させることができる。ま
た、枠体８に磁石を装着して回転子とし、支持部材２２
には、巻線を施した固定子鉄心を配置して、電動機を形
成することも可能であり、巻線に流す電流を制御して枠
体８を回転させることができる。

【００１６】そして、上述のように磁石によって枠体８
を非接触で保持し、かつ、上述のように枠体８自体を回
転子として、枠体８を回転駆動した場合には、枠体８は
完全に非接触で支持され、駆動されるので、回転効率の
向上、低騒音低振動化、ならびに故障低減の点で一層有
利となる。

【００１７】また、上記実施例では、２台の電動機１
４、３６により翼体６を駆動したが、いずれか一方の電
動機によって翼体６を駆動する構成も無論可能である。
また、上記実施例では、電動機により翼体６を回転駆動
して流体を流動させるとしたが、電動機１４、３６を発
電機に置き換えれば、流動する流体によって翼体６を回
転させ、その力で発電機を駆動して発電することができ
る。この場合にも、発電機を回転軸３のみに連結する
か、または枠体８にのみ動力伝達手段を介して連結する
構成も無論可能である。なお、枠体８自体を発電機の回
転子として、発電機を構成することも可能であり、その
場合には動力伝達手段は不要となる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の回転翼で
は、複数の翼体のそれぞれは、内端部において回転軸に
固着され、同時に、外周部において円環状の枠体に連結
され、枠体は外側支持手段により支持されている。した
がって、各翼体は中央の回転軸だけでなく、外側の枠体
によっても支持されている。そのため、回転軸や回転軸
支持手段に掛かる負担は大幅に軽減され、また、翼体の
変形や破損も起り難くくなるので、小型化、軽量化、低
コスト化を図りつつ回転翼の耐久性および信頼性を高め
ることができる。さらに、既設の回転翼に枠体と外側支
持手段を付加する構成であるので、ファン、ポンプ、水
車、風車、タービンなどの種々の従来の回転翼に容易に
適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による回転翼の一例を示す断面側面図で
ある。

【図２】本発明による回転翼の一例を示す正面図であ
る。

【符号の説明】

２回転翼３回転軸４軸受６翼体８枠体１０外側支持手段１４電動機２２支持部材３２第２の駆動手段３６電動機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸と、前記回転軸を回転可能に支持する回転軸支持手段と、前記回転軸を中心にして放射状に配置され、内端部が前
記回転軸に固着された複数の翼体と、前記翼体のそれぞれの外端部を連結する円環状の枠体
と、前記枠体を、前記枠体の周方向に移動可能に支持する外
側支持手段と、を備えたことを特徴とする回転翼。
【請求項２】前記外側支持手段は前記枠体の外周部に
沿って配置された円環状の支持部材を備え、前記支持部
材の内周部には前記回転軸方向に開放状の凹溝が周方向
に連続して形成され、前記枠体の外周部はこの凹溝内に
配設された複数のローラにより移動可能に支持されてい
る請求項１記載の回転翼。
【請求項３】前記回転軸を回転駆動する第１の駆動手
段をさらに備えた請求項１記載の回転翼。
【請求項４】前記第１の駆動手段は電動機である請求
項３記載の回転翼。
【請求項５】前記枠体を、前記枠体の周方向に駆動す
る第２の駆動手段をさらに備えた請求項１記載の回転
翼。
【請求項６】前記第２の駆動手段は電動機により構成
され、前記電動機は、前記枠体により構成された電動機
の回転子と、前記枠体との間に所定の隙間を形成して配
置された電動機の固定子鉄心と、前記固定子鉄心に装着
された巻線とを含んで構成されている請求項５記載の回
転翼。
【請求項７】前記回転軸には発電機が連結されている
請求項１記載の回転翼。
【請求項８】前記枠体は動力伝達手段を介して発電機
に連結されている請求項１記載の回転翼。
【請求項９】前記枠体は発電機の回転子を構成してい
る請求項１記載の回転翼。