WO2021187541A1 - 推力発生装置 - Google Patents

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WO2021187541A1
WO2021187541A1 PCT/JP2021/010917 JP2021010917W WO2021187541A1 WO 2021187541 A1 WO2021187541 A1 WO 2021187541A1 JP 2021010917 W JP2021010917 W JP 2021010917W WO 2021187541 A1 WO2021187541 A1 WO 2021187541A1
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WO
WIPO (PCT)
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linear motion
motor
conversion unit
shaft
thrust
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/010917
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English (en)
French (fr)
Inventor
浩保 熊谷
大輔 郡司
Original Assignee
日本精工株式会社
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Publication date
Application filed by 日本精工株式会社 filed Critical 日本精工株式会社
Priority to EP21771360.1A priority Critical patent/EP4122822A4/en
Priority to JP2021534597A priority patent/JP6969711B1/ja
Priority to CN202180022151.5A priority patent/CN115298094A/zh
Priority to US17/606,791 priority patent/US11718387B2/en
Publication of WO2021187541A1 publication Critical patent/WO2021187541A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/54—Mechanisms for controlling blade adjustment or movement relative to rotor head, e.g. lag-lead movement
    • B64C27/58—Transmitting means, e.g. interrelated with initiating means or means acting on blades
    • B64C27/59—Transmitting means, e.g. interrelated with initiating means or means acting on blades mechanical
    • B64C27/605—Transmitting means, e.g. interrelated with initiating means or means acting on blades mechanical including swash plate, spider or cam mechanisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C11/00—Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
    • B64C11/30—Blade pitch-changing mechanisms
    • B64C11/44—Blade pitch-changing mechanisms electric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plant in aircraft; Aircraft characterised thereby
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plant
    • B64D27/24—Aircraft characterised by the type or position of power plant using steam, electricity, or spring force
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/40—Weight reduction

Definitions

  • the present invention relates to a thrust generator.
  • Patent Document 1 discloses a technique for electrically changing the pitch, which is the mounting angle of a propeller (rotor blade) with respect to a rotating shaft, without using hydraulic pressure.
  • the rotary spindle is formed in a hollow shape
  • the operating rods are concentrically arranged in the rotary spindle so as to be movable only in the axial direction
  • the arm fixed to the lower end of the operating rod is a link and a lever. It is connected to each support shaft of the blade via a mechanism. Then, by reciprocating the operating rod in the axial direction, the mounting angle of each blade is changed via the link and lever mechanism.
  • an object of the present invention is to provide a thrust generator capable of making the pitch angle of a rotary blade driven by a motor variable and making it compact in the axial direction of the rotary shaft of the motor.
  • the first motor that generates the thrust of the rotary blade and the second motor that generates the rotational motion that changes the pitch angle of the rotary blade.
  • the first is provided with a motor, a first conversion unit that converts the rotational motion of the second motor into a linear motion, and a second conversion unit that converts the linear motion converted by the first conversion unit into a rotary motion. At least a part of the conversion unit is housed in the first motor.
  • the amount of protrusion of the first conversion unit from the first motor can be reduced in the axial direction of the rotation shaft of the first motor. Therefore, even when the propulsive force of the rotary blade is generated by the first motor and the pitch angle of the rotary blade is variable by the second motor, the thrust generator is made compact in the axial direction of the rotary shaft of the first motor. It becomes possible.
  • the rotating shaft of the first motor includes a hollow portion along the axial direction of the rotating shaft, and at least a part of the first conversion portion is provided. It is characterized in that it is housed in the hollow portion.
  • the first conversion unit can be housed in the first motor without increasing the size of the first motor in the axial direction of the rotating shaft, and the thrust generator can be made compact in the axial direction of the rotating shaft. It becomes possible to change.
  • the thrust generator includes a rotation transmission unit that transmits the rotational motion generated by the second motor in a direction perpendicular to the axial direction of the rotation axis of the second motor. ..
  • the rotating shaft of the first motor and the rotating shaft of the second motor can be arranged in parallel, and at least a part of the second motor can be accommodated in the first motor.
  • a second conversion unit that converts linear motion converted by the first conversion unit into rotary motion, and a hub that supports the rotor blades are provided. At least a part of the second conversion unit is housed in the hub. As a result, the space required for storing the second conversion unit can be reduced, and the thrust generator can be made compact.
  • the second conversion unit has N surfaces corresponding to each of N (N is a positive integer) rotating blades, and the second conversion unit has the first.
  • a linear moving body capable of linear motion according to the linear motion converted by the conversion unit and N rack and pinions corresponding to each of the N rotary blades are provided, and the N racks of the N rack pinions are Each of the N planes is supported, and the N pinions of the N rack and pinions are supported on the support shaft side of the N rotary blades, respectively.
  • the first conversion unit includes a ball screw.
  • the first motor includes a stator and a rotor
  • the ball screw includes a ball screw shaft and a ball screw nut
  • the ball screw shaft rotates.
  • the stationary member of the first motor in a possible state, the ball screw nut is screwed to the ball screw shaft via a rolling element, and is linearly movable along the rotation axis. You will be guided. Thereby, the rotary motion of the ball screw shaft can be converted into the linear motion of the ball screw nut.
  • the linear motion transmission shaft is provided with a linear motion transmission shaft that transmits the linear motion converted by the first conversion unit to the second conversion unit, and the linear motion transmission shaft is the same.
  • the linear motion transmission shaft Fixed to the ball screw nut of the ball screw, the linear motion transmission shaft includes a regulating surface that regulates the motion of the linear motion transmission shaft in the direction of the linear motion.
  • the linear motion transmission shaft with a surface that regulates the motion of the linear motion transmission axis in the direction of linear motion, parts such as a linear guide that regulates the motion of the linear motion transmission axis in the direction of linear motion become unnecessary.
  • the first conversion unit can be housed in the hollow portion in the rotation shaft of the first motor.
  • the thrust generator can be made compact in the axial direction of the rotation axis of the motor while making the pitch angle of the rotary blade driven by the motor variable.
  • FIG. 1 (a) is a perspective view showing a state in which a rotary blade is attached to the thrust generator according to the first embodiment
  • FIGS. 1 (b) and 1 (c) are thrust generators according to the first embodiment. It is a side view which shows the state which changed the pitch angle of the rotary blade attached to.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the thrust generator of FIG. 1A when viewed from one end side of the rotating shaft in an exploded manner.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the thrust generator shown in FIG. 1A when viewed from the other end side of the rotating shaft in an exploded manner.
  • FIG. 4A is a perspective view showing the configuration of the thrust generator shown in FIG. 2 after assembly, and FIG.
  • FIG. 4B is a perspective view showing the configuration of the thrust generator shown in FIG. 3 after assembly.
  • 5 (a) is a plan view showing the configuration of the thrust generator according to the first embodiment
  • FIG. 5 (b) is a cross-sectional view cut along the line AA of FIG. 5 (a).
  • 6 (a) is a plan view showing the configuration of the thrust generator according to the first embodiment
  • FIG. 6 (b) is a cross-sectional view cut along the line BB of FIG. 6 (a).
  • FIG. 7 (a) is a plan view showing a configuration of a thrust generating motor of the thrust generator according to the first embodiment
  • FIG. 7 (b) is cut along the line CC of FIG. 7 (a). It is a cross-sectional view.
  • FIG. 8 (a) is a perspective view showing the configurations of the pitch variable motor, the rotation transmission unit, and the rotation linear motion conversion unit of FIG. 6, and FIG. 8 (b) shows the rotation linear motion conversion unit of FIG. 8 (a). It is a perspective view which shows the structure which removed the support member which supports and the linear motion guide part.
  • FIG. 9 is a plan view showing the configurations of the pitch variable motor, the rotation transmission unit, and the rotation linear motion conversion unit of FIG. 8A.
  • 10 (a) is a cross-sectional view cut along the DD line of FIG. 9, and FIG. 10 (b) is a cross-sectional view cut along the EE line of FIG.
  • FIG. 11 is a top view showing the positional relationship between the linear moving body to which the rack is attached and the pinion.
  • FIG. 12 (a) is a perspective view showing the position of the linear moving body corresponding to the pitch angle of the rotary blade of FIG. 1 (b), and FIG. 12 (b) corresponds to the pitch angle of the rotary blade of FIG. 1 (c). It is a perspective view which shows the position of the linear moving body.
  • FIG. 13 is a perspective view showing the configuration of the hub of FIG. 1 (b) in an exploded manner.
  • 14 (a) is a perspective view showing a state in which a rotary blade is attached to the thrust generator according to the second embodiment, and FIGS. 14 (b) and 14 (c) are thrust generators according to the second embodiment. It is a side view which shows the state which changed the pitch angle of the rotary blade attached to.
  • FIG. 14 (a) is a perspective view showing the position of the linear moving body corresponding to the pitch angle of the rotary blade of FIG. 1 (b), and FIG. 12 (b) corresponds to the pitch angle of the rotary blade of FIG. 1 (c). It is
  • FIG. 15 is a perspective view showing the configuration of the thrust generator of FIG. 14A when viewed from one end side of the rotating shaft in an exploded manner.
  • FIG. 16 is a perspective view showing the configuration of the thrust generator shown in FIG. 14A when viewed from the other end side of the rotating shaft in an exploded manner.
  • FIG. 17A is a perspective view showing the configuration of the thrust generator shown in FIG. 15 after assembly, and
  • FIG. 17B is a perspective view showing the configuration of the thrust generator shown in FIG. 16 after assembly.
  • FIG. 18A is a plan view showing the configuration of the thrust generator according to the second embodiment, and FIG. 18B is a cross-sectional view cut along the line AA of FIG. 18A.
  • FIG. 19 (a) is a plan view showing the configuration of the thrust generator according to the second embodiment
  • FIG. 19 (b) is a cross-sectional view cut along the line BB of FIG. 19 (a).
  • FIG. 20 is a perspective view showing the configuration of the hub and the extension of FIG. 14 (b) in an exploded manner.
  • FIG. 21 is a perspective view showing the configurations of the mounting portion, the case, and the extension shown in FIG. 14 (b) in an exploded manner.
  • FIG. 22 is a bottom view showing the configuration of the case of FIG. 21.
  • FIG. 1 (a) is a perspective view showing a state in which a rotary blade is attached to the thrust generator according to the first embodiment
  • FIGS. 1 (b) and 1 (c) are thrust generators according to the first embodiment
  • 2 and 3 are side views showing a state in which the pitch angle of the rotary blade attached to the rotary blade is changed
  • FIGS. 2 and 3 are perspective views showing the configuration of the thrust generator of FIG. 1 (a) in an exploded manner
  • FIG. 4B is a perspective view showing the assembled configuration of the thrust generators of FIGS. 2 and 3.
  • the thrust generator 1 electrically drives the rotor blades H1 to H3.
  • the rotary blades H1 to H3 are attached to the thrust generator 1 via the grips P1 to P3, respectively.
  • the grips P1 to P3 support the rotor blades H1 to H3 so as to extend horizontally radially from the thrust generator 1.
  • the thrust generator 1 is mounted on the projectile via the mounting surface 1A.
  • the flying object to which the thrust generator 1 is mounted is, for example, a flyable airframe or a vehicle body such as a multicopter flying by a motor, an airplane, a rotorcraft, and an automobile having a flight function.
  • the thrust generator 1 is a thrust generator motor.
  • (1st motor) 2 pitch variable motor (2nd motor) 5, rotation transmission unit 6, rotation linear motion conversion unit (1st conversion unit) 7, linear motion rotation conversion unit (2nd conversion unit) 8, extension 9 and hub 10 are provided.
  • the thrust generating motor 2 includes a stator 2A, a rotor 2B, an outer frame 2C, an inner diameter portion 2D, and an inner frame 2E. Further, the rotor 2B includes a rotor shaft 4 and hollow portions 3A and 3B on the inner diameter side. At the axial end of the rotor shaft 4, a mounting portion 4A for mounting the hub 10 via an extension 9 is provided.
  • the inner frame 2E is located on the radial outer side of the inner diameter portion 2D, and the outer frame 2C is located on the radial outer side of the inner frame 2E.
  • the inner diameter portion 2D is fixed to the outer frame 2C side.
  • the inner frame 2E is fixed to the rotor shaft 4 side and rotates together with the rotor shaft 4.
  • the rotor shaft 4 is housed in the inner diameter portion 2D.
  • the mounting portion 4A is located outside the inner diameter portion 2D in the axial direction.
  • the rotor 2B is located along the outer peripheral surface of the inner frame 2E.
  • the stator 2A is located along the inner peripheral surface of the outer frame 2C.
  • the rotor shaft 4, the inner diameter portion 2D, the inner frame 2E, the rotor 2B, the stator 2A, and the outer frame 2C are arranged concentrically from the rotation shaft S0 toward the outer side in the radial direction.
  • the thrust generation motor 2 generates the thrust F of the rotary blades H1 to H3.
  • the stator 2A is composed of an electromagnetic steel plate and windings, and is located outside the rotor 2B.
  • the stator 2A, the inner diameter portion 2D, and the mounting surface 1A are fixed to the outer frame 2C.
  • the mounting surface 1A can be fixed to the outer frame 2C via the support portion 1C.
  • the inner diameter portion 2D can be fixed to the back side of the mounting surface 1A via the spacer 2F.
  • the spacer 2F can secure a space for accommodating the rotation transmission unit 6 in the thrust generating motor 2.
  • the mounting surface 1A includes an opening 1B into which the rotation transmission portion 6 can be inserted into the outer frame 2C.
  • the support portion 1C extends radially inward from the outer frame of the outer frame 2C.
  • the inner diameter portion 2D has a cylindrical shape and rotatably supports the rotor shaft 4 via the bearing U1.
  • the inner frame 2E is annular and supports the rotor 2B.
  • the outer frame 2C is annular and supports the stator 2A.
  • the mounting surface 1A, the outer frame 2C, the inner diameter portion 2D, the inner frame 2E and the spacer 2F can be formed of, for example, an alloy such as duralumin.
  • the mounting surface 1A, the outer frame 2C, the inner diameter portion 2D, the inner frame 2E and the spacer 2F can be integrally formed by a method such as casting, forging or cutting.
  • the rotor 2B is composed of a magnet or the like and is located outside the rotor shaft 4.
  • the rotor 2B and the rotor shaft 4 are fixed to the inner frame 2E.
  • the rotor shaft 4 rotates about the axis of the rotating shaft S0 via the bearing U1.
  • the rotor shaft 4, the mounting portion 4A and the inner frame 2E can be formed of, for example, an alloy such as duralumin.
  • the rotor shaft 4, the mounting portion 4A, and the inner frame 2E can be integrally formed by, for example, a method such as casting, forging, or cutting.
  • the hollow portions 3A and 3B are located in the thrust generating motor 2. Further, the hollow portion 3A is located between the rotor 2B and the rotor shaft 4 along the circumferential direction of the rotor 2B. The hollow portion 3B is located on the inner diameter side of the rotor shaft 4 along the axial direction of the rotor shaft 4.
  • the pitch variable motor 5 generates a rotary motion that changes the pitch angles ⁇ 1 to ⁇ 3 of the rotary blades H1 to H3.
  • the pitch variable motor 5 is fixed to the inner diameter portion 2D. At least a part of the pitch variable motor 5 is housed in the thrust generating motor 2. At this time, the pitch variable motor 5 can be located in the hollow portion 3A.
  • the rotation shaft of the pitch variable motor 5 can be positioned in parallel with the rotation shaft S0 of the thrust generation motor 2.
  • the rotation transmission unit 6 transmits the rotational motion generated by the pitch variable motor 5 in the direction perpendicular to the rotation axis S0 of the thrust generation motor 2. That is, the rotation axis of the pitch variable motor 5 and the rotation axis S0 of the thrust generation motor 2 are parallel and different axes, and the rotational motion generated by the pitch variable motor 5 by the rotation transmission unit 6 is used for thrust generation. It is transmitted on the axis of the rotation axis S0 of the motor 2.
  • the rotation transmission portion 6 is fixed to the inner diameter portion 2D. At least a part of the rotation transmission unit 6 is housed in the thrust generating motor 2.
  • the rotation linear motion conversion unit 7 converts the rotational motion generated by the pitch variable motor 5 and transmitted via the rotation transmission unit 6 into a linear motion LM in the axial direction of the rotation axis S0. At least a part of the rotation linear motion conversion unit 7 is housed in the thrust generating motor 2. At this time, at least a part of the rotation linear motion conversion unit 7 can be located in the hollow portion 3B. In this case, at least a part of the rotation linear motion conversion unit 7 can be projected from the hollow portion 3B toward the rotary blades H1 to H3 along the axial direction of the rotation shaft S0. The rotation linear motion conversion unit 7 is fixed to the inner diameter portion 2D.
  • the linear motion rotation conversion unit 8 converts the linear motion LM converted by the rotary linear motion conversion unit 7 into rotational motion around the axes of the support axes M1 to M3.
  • the linear rotation conversion unit 8 is located outside the thrust generating motor 2.
  • the extension 9 is a spacer for maintaining a distance between the thrust generating motor 2 and the rotary blades H1 to H3 in the axial direction of the rotary shaft S0.
  • the extension 9 prevents the rotor blades H1 to H3 from colliding with the thrust generating motor 2.
  • the extension 9 is fixed to the rotor shaft 4 via the mounting portion 4A and rotates together with the rotor shaft 4.
  • the extension 9 can be cylindrical in order to pass the linear motion transmission shaft 7D in the axial direction of the rotor shaft 4.
  • the hub 10 accommodates the linear rotation conversion unit 8 and supports the grips P1 to P3 in a state where the grips P1 to P3 protrude from the hub 10.
  • the hub 10 is fixed to the rotor shaft 4 via the extension 9. That is, the hub 10 is supported by the outer frame 2C in a state of being rotatable around the rotation shaft S0 via the rotor shaft 4.
  • the hub 10 supports the rotary blades H1 to H3 in the direction perpendicular to the axial direction of the rotary shaft S0 via the grips P1 to P3.
  • the thrust generation motor 2 When the thrust generation motor 2 operates, the rotor 2B rotates around the rotation shaft S0, so that the rotor blades H1 to H3 rotate. Then, the thrust F of the rotary blades H1 to H3 is generated with the rotation R1 to R3 of the rotary blades H1 to H3.
  • the pitch variable motor 5, the rotation transmission unit 6, and the rotation linear motion conversion unit 7 are fixed to the outer frame 2C side. Therefore, even if the rotor 2B rotates, the pitch variable motor 5, the rotation transmission unit 6, and the rotation linear motion conversion unit 7 do not rotate around the rotation axis S0.
  • the pitch variable motor 5 when the pitch variable motor 5 operates, the rotary blades H1 to H3 rotate around the axes of the support shafts M1 to M3, and the pitch angles ⁇ 1 to ⁇ 3 of the rotary blades H1 to H3 change.
  • the rotational movement of the pitch variable motor 5 is transmitted to the rotation linear motion conversion unit 7 via the rotation transmission unit 6.
  • the rotary motion of the pitch variable motor 5 is converted into a linear motion LM in the axial direction of the rotary axis S0 by the rotary linear motion conversion unit 7.
  • the linear motion LM converted by the rotary linear motion conversion unit 7 is converted into three rotational motions around the axes of the support axes M1 to M3 by the linear motion rotation conversion unit 8.
  • the thrust generator 1 can change the thrust by changing the pitch angles ⁇ 1 to ⁇ 3 of the rotary blades H1 to H3. Further, the thrust generator 1 can improve the stability of the projectile by increasing the response speed of the thrust change by making the pitch angles ⁇ 1 to ⁇ 3 variable, and the blade length (rotor blade H1). It is possible to secure the thrust required for the flying object without lengthening the length), and it is possible to suppress the increase in size and weight of the thrust generator 1. Further, since the thrust required in each situation can be generated at a low rotation speed of the thrust generation motor 2 as compared with the fixed pitch, noise depending on the rotation speed can be suppressed.
  • the thrust generator 1 does not need to use flood control by electrically changing the pitch angles ⁇ 1 to ⁇ 3 of the rotary blades H1 to H3. Therefore, it is not necessary to provide a complicated rotary seal mechanism for oil-sealing the hydraulic control unit for controlling the supply and discharge of oil and the rotating body, and it is possible to suppress the increase in size of the thrust generator 1. At the same time, the maintainability of the thrust generator 1 can be improved.
  • the linear motion rotation conversion unit 8 converts one linear motion LM converted by the rotary linear motion conversion unit 7 into three rotational motions around the axes of the support axes M1 to M3, thereby rotating the linear motion linear motion.
  • the pitch angles ⁇ 1 to ⁇ 3 of the three rotary blades H1 to H3 can be adjusted based on one linear motion LM converted by the conversion unit 7, and the size of the thrust generator 1 can be suppressed. ..
  • the thrust generator 1 can be made compact in the axial direction.
  • the pitch variable motor 5 is accommodated in the hollow portion 3A, at least one of the pitch variable motors 5 is not enlarged in the axial direction of the rotation shaft S0.
  • the portion can be housed in the thrust generating motor 2, and the thrust generating device 1 can be made compact in the axial direction of the rotating shaft S0.
  • the rotary shaft S0 of the thrust generating motor 2 and the rotary shaft of the pitch variable motor 5 are arranged in parallel. This makes it possible to accommodate the pitch variable motor 5 in the thrust generating motor 2.
  • the thrust generator 1 can be made compact in the axial direction of the rotation axis S0, and the linear motion rotation conversion unit 8 is exposed to the outside. It is possible to prevent this from happening.
  • the rotor shaft 4, the inner diameter portion 2D, the inner frame 2E, the rotor 2B, the stator 2A, and the outer frame 2C are arranged concentrically in the axial direction of the rotary shaft S0.
  • the thrust generation motor 2 is possible to provide with a hollow portion 3A capable of accommodating the pitch variable motor 5, and while rotatably supporting the rotor 2B.
  • the stator 2A can be arranged adjacent to the rotor 2B, and the thrust generator 1 can be made compact in the axial direction of the rotating shaft S0.
  • centrifugal forces F1 to F3 are applied to the rotary blades H1 to H3, respectively.
  • Centrifugal forces F1 to F3 applied to the rotary blades H1 to H3 are transmitted to the support shafts M1 to M3 via the grips P1 to P3, respectively.
  • each of the support shafts M1 to M3 automatically adjusts the rotation shaft cores of the support shafts M1 to M3 based on the centrifugal forces F1 to F3 transmitted to the support shafts M1 to M3, and the support shafts M1 to M3.
  • the rotation accuracy around the axis of M3 can be improved.
  • FIG. 5 (a) and 6 (a) are plan views showing the configuration of the thrust generator according to the first embodiment, and FIG. 5 (b) is cut along the line AA of FIG. 5 (a).
  • 6 (b) is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 6 (a)
  • FIG. 7 (a) is a thrust generating motor of the thrust generator according to the first embodiment.
  • 7 (b) is a plan view showing the configuration of the above, and is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 7 (a).
  • the rotor 2B is supported by the outer frame 2C in a state of being rotatable around the rotation axis S0 via the bearing U1. Further, in the thrust generating motor 2, a hollow portion 3A is provided between the rotor 2B and the rotor shaft 4, and a hollow portion 3B is provided in the rotor shaft 4.
  • the rotation transmission unit 6 includes gears G1 to G3 and support members BJ1 to BJ3. Be prepared.
  • the gears G1 to G3 transmit the rotational motion of the pitch variable motor 5 to the rotary linear motion conversion unit 7.
  • the gear G1 is attached to one end of the ball screw shaft 7F.
  • the gear G3 is attached to the rotating shaft of the pitch variable motor 5.
  • the gear G2 is provided between the gear G1 and the gear G3 at a position where the gears G1 and G3 mesh with each other.
  • the outer frame 2C supports the gear G1 and the rotary linear motion converter 7 in a state where the gear G1 and the ball screw shaft 7F can rotate via the support member BJ1. Further, the outer frame 2C supports the gear G3 and the rotation shaft of the pitch variable motor 5 in a rotatable state via the support member BJ3. Further, the outer frame 2C supports the gear G2 in a rotatable state via the support members BJ1 and BJ2. At this time, the gear G2 is arranged at a position where it meshes with the gears G1 and G3 while being sandwiched between the support members BJ1 and BJ2.
  • the material of the gears G1 to G3 is, for example, carbon steel, and the material of the support members BJ1 to BJ3 is, for example, an aluminum alloy.
  • a belt may be used instead of the gear as the mechanism of the rotation transmission unit.
  • a ball screw can be used as the rotary linear motion conversion mechanism of the rotary linear motion conversion unit 7.
  • a sliding screw may be used as the rotation linear motion conversion mechanism of the rotation linear motion conversion unit 7.
  • the rotation linear motion conversion unit 7 includes a linear motion transmission shaft 7D, a linear motion guide portion 7E, a ball screw shaft 7F, and a ball screw nut 7G.
  • the linear motion guide unit 7E guides the ball screw nut 7G and the linear motion transmission shaft 7D in the direction of linear motion along the rotation axis S0. At this time, the linear motion guide portion 7E regulates the rotational movement of the ball screw nut 7G with the rotation of the ball screw shaft 7F.
  • the linear motion guide portion 7E has a shape protruding from the support member BJ1. The linear motion guide portion 7E can be provided integrally with the support member BJ1.
  • the ball screw shaft 7F is supported by the support member BJ1 in a rotatable state via the bearing U2.
  • the ball screw shaft 7F rotates together with the gear G1 in a state of being screwed with the ball screw nut 7G via the rolling element, and causes the ball screw nut 7G to move linearly.
  • the ball screw nut 7G makes a linear motion with the rotational motion of the ball screw shaft 7F, and transmits the linear motion LM to the linear motion transmission shaft 7D.
  • the linear motion transmission shaft 7D transmits the linear motion LM of the ball screw nut 7G to the linear motion rotation conversion unit 8.
  • the linear motion transmission shaft 7D is fixed to the ball screw nut 7G, and the tip of the linear motion transmission shaft 7D is inserted into the inner ring of the bearing U3.
  • the linear motion transmission shaft 7D has a shape that includes a part of the ball screw nut 7G and the ball screw shaft 7F.
  • a rack and pinion can be used as the linear rotation conversion mechanism of the linear rotation conversion unit 8.
  • the linear motion rotation conversion unit 8 includes a linear motion element 11, racks A1 to A3, a case 21, support shafts M1 to M3, bearings E1 to E3, adapters D1 to D3, and pinions B1 to B3.
  • the linear motion body 11 is supported in a state of being rotatable around the linear motion transmission shaft 7D via the bearing U3. At this time, the linear motion body 11 can move linearly along the axial direction of the rotation axis S0 together with the linear motion transmission shaft 7D.
  • Racks A1 to A3 are supported by the linear moving body 11.
  • the racks A1 to A3 linearly move together with the linear moving body 11 in a state of being meshed with the pinions B1 to B3, respectively, and rotate the pinions B1 to B3, respectively.
  • Each of the support shafts M1 to M3 supports the grips P1 to P3 so as to project horizontally radially from the thrust generator 1.
  • the support shafts M1 to M3 are held in the case 21 in a state of being rotatable around the axes of the support shafts M1 to M3 via bearings E1 to E3, respectively.
  • the grip P1 and the support shaft M1 can be provided integrally, the grip P2 and the support shaft M2 can be provided integrally, and the grip P3 and the support shaft M3 can be provided integrally.
  • the material of the grips P1 to P3 and the support shafts M1 to M3 is, for example, duralumin. In order to increase the durability of the grips P1 to P3 and the support shafts M1 to M3, for example, titanium may be used as the material of the grips P1 to P3 and the support shafts M1 to M3.
  • Each pinion B1 to B3 is fixed to each support shaft M1 to M3, respectively.
  • the pinions B1 to B3 rotate along with the linear motion LM of the racks A1 to A3, and the rotational motion is transmitted to the support shafts M1 to M3.
  • the material of the pinions B1 to B3 and the racks A1 to A3 is, for example, chrome molybdenum steel.
  • the case 21 can be used as a part of the hub 10.
  • the case 21 is, for example, a non-divided case having no joint surface.
  • the non-split case can be made by carving from an ingot. At this time, the non-divided case can be manufactured without joining the individual pieces with an adhesive or welding.
  • the non-split case may be a seamless case.
  • the case 21 accommodates a linear moving body 11, racks A1 to A3, support shafts M1 to M3, bearings E1 to E3, adapters D1 to D3, and pinions B1 to B3. At this time, the case 21 can accommodate the support shafts M1 to M3 at intervals of 120 ° in the circumferential direction of the rotor shaft 4.
  • the case 21 is fixed to the end face of the rotor 2B via the extension 9. Further, the case 21 can support each of the support shafts M1 to M3 against the centrifugal force applied to the rotary blades H1 to H3 when rotating around the rotation shaft S0.
  • the case 21 can be formed by cutting, for example, duralumin.
  • Each adapter D1 to D3 is provided between the support shafts M1 to M3 and the bearings E1 to E3, and is supported by the support shafts M1 to M3, respectively.
  • the inner peripheral surfaces of the adapters D1 to D3 are formed along the outer peripheral surfaces of the support shafts M1 to M3, and the outer peripheral surfaces of the adapters D1 to D3 are formed along the inner peripheral surfaces of the bearings E1 to E3.
  • NS the adapters D1 to D3 can support the support shafts M1 to M3 on the inner peripheral side of the bearings E1 to E3 while responding to changes in the diameters of the support shafts M1 to M3.
  • the material of the adapters D1 to D3 is, for example, duralumin.
  • a double row angular contact ball bearing can be used.
  • the single row angular contact ball bearings may be combined on the back surface and the outer ring may be integrated, or the single row angular contact ball bearings may be combined on the front surface and the inner rings may be integrated.
  • the double-row angular contact ball bearing can carry a radial load and an axial load in both directions, and can also carry a moment load in the rear combination.
  • the extension 9 is provided with a flange 9A.
  • the flange 9A can be provided integrally with the extension 9.
  • the extension 9 can be attached to the end face of the rotor shaft 4 via the flange 9A.
  • the material of the extension 9 and the flange 9A is, for example, duralumin.
  • the flange 9A is provided with a through hole 9K that penetrates the flange 9A in the axial direction of the rotor shaft 4.
  • Bolt J6 can be inserted into the through hole 9K.
  • the mounting portion 4A includes a female screw 4B into which the bolt J6 can be screwed.
  • the female screw 4B is located on the mounting surface side of the flange 9A.
  • the through hole 9K and the female screw 4B can be arranged so as to correspond to the insertion position of the bolt J6.
  • the extension 9 can be fixed to the rotor shaft 4 by screwing the bolt J6 into the female screw 4B through the through hole 9K and screwing the flange 9A to the mounting portion 4A with the bolt J6.
  • the linear motion LM of the linear motion transmission shaft 7D is transmitted to the linear motion body 11, and the racks A1 to A3 move linearly together with the linear motion body 11 along with the linear motion LM of the linear motion transmission shaft 7D.
  • the racks A1 to A3 linearly move in a state of being meshed with the pinions B1 to B3, respectively, and rotate the pinions B1 to B3.
  • the support shafts M1 to M3 rotate around their respective axes.
  • the ball screw as the rotary linear motion conversion mechanism of the rotary linear motion conversion unit 7, the drive torque required for pitch variable can be reduced as compared with the case where the sliding screw is used, and for pitch variable use.
  • the power saving of the motor 5 can be achieved.
  • the ball screw and the linear motion body 11 can be arranged apart from each other in the axial direction of the rotary shaft S0, and the ball screw can be arranged in the thrust generating motor 2
  • the linear moving body 11 can be housed in the hub 10 while being housed inside.
  • the linear rotation conversion mechanism of the linear motion conversion unit 8 it is possible to align the longitudinal direction of each rack A1 to A3 with the linear motion direction of the linear motion body 11, and each pinion. It is possible to align the circumferential directions of B1 to B3 with the circumferential directions of the support shafts M1 to M3. Therefore, the arrangement of the three rack and pinions can be compactly integrated, and even when the three rack and pinions are provided corresponding to the rotor blades H1 to H3, the hub 10 can be suppressed from being enlarged.
  • the linear rotation conversion unit 8 can be housed in the hub 10.
  • FIG. 8 (a) is a perspective view showing the configurations of the pitch variable motor, the rotation transmission unit, and the rotation linear motion conversion unit of FIG. 6, and FIG. 8 (b) shows the rotation linear motion conversion unit of FIG. 8 (a).
  • FIG. 9 is a plan view and a view showing the configurations of the pitch variable motor, the rotation transmission unit, and the rotation linear motion conversion unit in FIG. 8A.
  • 10 (a) is a cross-sectional view cut along the line DD of FIG. 9, and FIG. 10 (b) is a cross-sectional view cut along the line EE of FIG.
  • the support member BJ1 is an outer side which is one of the stationary members of the thrust generating motor 2 by the bolt J1. It can be fixed to the frame 2C.
  • the bolts J1 can be arranged at the four corners of the support member BJ1, for example.
  • the support member BJ2 is fixed to the support member BJ1 by the bolt J2 and the support column 31 in a state where the gear G2 is sandwiched between the support member BJ1 and the support member BJ1.
  • the bolts J2 can be arranged at both ends of the support member BJ2, for example. Both shaft ends of the gear G2 are rotatably supported by the support members BJ1 and BJ2 via bearings.
  • the support member BJ3 can be fixed to the outer frame 2C by bolts J3.
  • the bolts J3 can be arranged at two places, for example, at the ends of the support member BJ3. Further, the support member BJ3 can fix the pitch variable motor 5 by the bolt J4.
  • the ball screw nut 7G includes a flange 7A.
  • the flange 7A has a shape obtained by cutting a cylinder in two parallel planes, and a protruding portion of the flange 7A is arranged at an opening of the linear motion guide portion 7E.
  • the flange 7A can be provided integrally with the ball screw nut 7G.
  • the linear motion transmission shaft 7D includes a flange 7B and a guide surface 7C.
  • the guide surface 7C includes a sliding member 7H.
  • the flange 7B and the guide surface 7C have a shape obtained by cutting out a cylinder in two parallel planes, and the flange 7B is arranged in the opening of the linear motion guide portion 7E.
  • the flat surface of the flange 7B and the guide surface 7C may be an integral flat surface.
  • the flat surfaces may be two surfaces facing in opposite directions.
  • a region into which the bolt J5 can be inserted can be provided in the protruding portion of the flanges 7A and 7B.
  • the flat surface or the guide surface 7C of the flange 7B may be provided with a recess into which the sliding member 7H can be inserted. Then, the sliding member 7H can be inserted into the recess and fixed to the flange 7B with an adhesive or the like. At this time, the sliding member 7H protrudes from the flat surface.
  • the material of the sliding member 7H is, for example, a resin.
  • a flat surface facing the flat surfaces of the flanges 7A and 7B and the guide surface 7C can be provided inside the linear motion guide portion 7E. Then, the sliding member 7H slides on the plane of the linear motion guide portion 7E along with the linear motion LM of the linear motion transmission shaft 7D, thereby limiting the motion of the linear motion transmission shaft 7D in the axial direction of the rotation axis S0. be able to.
  • a flat surface is provided on a part of the outer peripheral portion of the flanges 7A and 7B and the guide surface 7C, a protruding portion into which the bolt J5 can be inserted is provided on the flanges 7A and 7B, and the protruding portion is an opening of the linear motion guide portion 7E.
  • the outer diameter of the linear motion guide portion 7E can be reduced by arranging the linear motion guide portion 7E, and the rotary linear motion conversion unit 7 can be moved to the rotor shaft while suppressing an increase in the diameter of the rotor shaft 4 in the thrust generating motor 2. It can be stored in 4.
  • FIG. 11 is a top view showing the positional relationship between the linear moving body to which the rack is attached and the pinion
  • FIG. 12 (a) is a perspective view showing the position of the linear moving body corresponding to the pitch angle of the rotary blade of FIG. 1 (b).
  • 12 (b) is a perspective view showing the position of the linear moving body corresponding to the pitch angle of the rotary blade of FIG. 1 (c)
  • FIG. 13 is an exploded view of the configuration of the hub of FIG. 1 (b). It is a perspective view.
  • the linear motion rotation converter 8 limits the range of movement in the linear motion direction, so that the base 13, the lift guides T1 to T3 and the nut S1 ⁇ S3 is provided.
  • the base 13 includes an opening 14 that can pass through the tip of the linear motion transmission shaft 7D.
  • the linear moving body 11 includes an opening 12, openings V1 to V3, and surfaces Z1 to Z3.
  • the hub 10 includes a case 21, an outer lid 22, and an inner lid 23.
  • the case 21 includes a housing portion 21A, hollow portions Q1 to Q3, openings 21B, and openings K1 to K3.
  • the inner lid 23 includes a through hole 23A.
  • the surfaces Z1 to Z3 are provided at positions where the linear moving body 11 is rotationally symmetric three times around the rotation axis S0. In the rotation symmetry of three times, the shape after rotation can be superimposed on the shape before rotation every time the linear moving body 11 is rotated by 120 ° around the axis of rotation axis S0.
  • Each surface Z1 to Z3 can support racks A1 to A3, respectively. At this time, the surfaces Z1 to Z3 support the racks A1 to A3 at positions where the teeth of the racks A1 to A3 face the teeth of the pinions B1 to B3.
  • the bearing U3 is inserted into the opening 12, and the linear motion transmission shaft 7D is further inserted into the inner ring of the bearing U3.
  • Lift guides T1 to T3 can be inserted into the openings V1 to V3, respectively.
  • the linear motion body 11 is supported by the outer ring of the bearing U3, and the tip of the linear motion transmission shaft 7D is fixed to the inner ring of the bearing U3 by the nut 15.
  • the outer ring of the bearing U3 can be attached to the linear moving body 11 by, for example, a C-shaped retaining ring 16.
  • the base 13 supports the lift guides T1 to T3 in an upright position.
  • the lift guides T1 to T3 can be provided integrally with the base 13.
  • the planar shape of the base 13 can be made equal to the planar shape of the linear moving body 11.
  • the positions of the openings V1 to V3 can correspond to the positions of the lift guides T1 to T3.
  • the opening 21B can insert the linear moving body 11 to which the racks A1 to A3 are attached into the accommodating portion 21A together with the base 13.
  • Each of the openings K1 to K3 allows the support shafts M1 to M3 to be inserted into the case 21.
  • the accommodating portion 21A accommodates the linear moving body 11 to which the racks A1 to A3 are attached in the case 21 together with the base 13.
  • the accommodating portion 21A is, for example, a hollow portion or a recess provided in the case 21.
  • the planar shape of the accommodating portion 21A can correspond to the planar shape of the base 13. At this time, the planar shape of the accommodating portion 21A can be rotationally symmetric three times around the axis of the rotation axis S0.
  • the openings K1 to K3 into which the support shafts M1 to M3 can be inserted can be arranged along the outer circumferential surface of the accommodating portion 21A.
  • a hollow portion Q3 into which the B3, the bearing E3 and the adapter D3 can be inserted can be provided in the case 21.
  • Support shafts M1 to M3, pinions B1 to B3, bearings E1 to E3, and adapters D1 to D3 can be inserted into the hollow portions Q1 to Q3, respectively, via openings 21B.
  • the tips of the lift guides T1 to T3 project to the outside of the inner lid 23 through the through hole 23A. Then, with the tips of the lift guides T1 to T3 protruding to the outside of the inner lid 23, the nuts S1 to S3 are attached to the tips of the lift guides T1 to T3, so that the base 13 is arranged in the accommodating portion 21A. can do.
  • the inner lid 23 is supported by the case 21.
  • the inner lid 23 can be fixed to the case 21 with bolts J7.
  • the outer lid 22 covers the inner lid 23.
  • the outer lid 22 can be fixed to the inner lid 23.
  • the material of the inner lid 23 is, for example, duralumin, and the material of the outer lid 22 is, for example, resin.
  • the linear moving body 11 to which the racks A1 to A3 are attached is stored in the accommodating portion 21A.
  • the support shafts M1 to M3 to which the pinions B1 to B3 are attached are housed in the hollow portions Q1 to Q3.
  • the support shafts M1 to M3 are arranged so that the rotation shafts JS1 to JS3 face the perpendicular directions JD1 to JD3 with respect to the surfaces Z1 to Z3 of the linear moving body 11. ..
  • the racks A1 to A3 are supported on the surfaces Z1 to Z3 at positions where they mesh with the pinions B1 to B3.
  • each rack A1 to A3 linearly motions together with the linear motion body 11.
  • the movement of the linear moving body 11 is guided by the lift guides T1 to T3, and the moving range of the linear moving body 11 in the linear motion direction is limited by the base 13 and the nuts S1 to S3.
  • the pinions B1 to B3 rotate along with the linear motion of the racks A1 to A3, and the support shafts M1 to M3 rotate around their respective axes with the rotary motion of the pinions B1 to B3.
  • the rotary blades H1 to H3 rotate with the rotational movement of the support shafts M1 to M3, and the pitch angles ⁇ 1 to ⁇ 3 of the rotary blades H1 to H3 are changed.
  • the pitch angles ⁇ 1 to ⁇ 3 of the rotary blades H1 to H3 are set as shown in FIG.
  • the pitch angles ⁇ 1 to ⁇ 3 of the rotary blades H1 to H3 are set as shown in FIG. 1 (c).
  • FIG. 14 (a) is a perspective view showing a state in which a rotary blade is attached to the thrust generator according to the second embodiment
  • FIGS. 14 (b) and 14 (c) are thrust generators according to the second embodiment.
  • 15 and 16 are side views showing a state in which the pitch angle of the rotary blade attached to the rotary blade is changed
  • FIGS. 15 and 16 are perspective views showing the configuration of the thrust generator of FIG. 14 (a) in an exploded manner
  • 17 (b) is a perspective view showing the assembled configuration of the thrust generators of FIGS. 15 and 16
  • FIGS. 18 (a) and 19 (a) show the thrust generator according to the second embodiment.
  • a plan view showing the configuration, FIG. 18 (b) is a cross-sectional view cut along line AA of FIG. 18 (a), and FIG. 19 (b) is along line BB of FIG. 19 (a). It is a cross-sectional view cut out.
  • the thrust generator 1' provides an extension 9'instead of the extension 9 of the thrust generator 1 of FIG. 1 (b).
  • Other configurations of the thrust generator 1' are the same as the configuration of the thrust generator 1 of FIG. 1 (b).
  • the extension 9' is a spacer for maintaining a distance between the thrust generating motor 2 and the rotary blades H1 to H3 in the axial direction of the rotary shaft S0.
  • the extension 9' is fixed to the rotor shaft 4 via the mounting portion 4A and rotates together with the rotor shaft 4. At this time, the hub 10 is fixed to the rotor shaft 4 via the extension 9'.
  • the extension 9' can be cylindrical in order to pass the linear motion transmission shaft 7D in the axial direction of the rotor shaft 4.
  • FIG. 20 is a perspective view showing the configuration of the hub and the extension shown in FIG. 14 (b) in an exploded manner
  • FIG. 21 is a perspective view showing the configuration of the mounting portion, the case and the extension shown in FIG. 14 (b) in an exploded manner
  • 22 is a bottom view showing the configuration of the case of FIG. 21.
  • the accommodating portion 21A of the case 21 includes a top surface 21D.
  • the top surface 21D is located on the mounting side of the extension 9'.
  • the top surface 21D is provided with a circular opening 21C and through holes WA1 to WA3.
  • the through holes WA1 to WA3 can be arranged at three locations around the opening 21C.
  • Bolts W1 to W3 can be inserted into the through holes WA1 to WA3.
  • the extension 9' provides a step 9B and through holes WB1 to WB3.
  • the step 9B projects in the axial direction of the rotor shaft 4 on the inner peripheral surface side of the extension 9'.
  • the step 9B can be inserted into the opening 21C.
  • the through holes WB1 to WB3 penetrate the extension 9'in the axial direction of the rotor shaft 4.
  • Bolts W1 to W3 can be inserted into the through holes WB1 to WB3.
  • the mounting portion 4A includes female screws WC1 to WC3.
  • the female threads WC1 to WC3 are located on the mounting surface side of the extension 9'.
  • the through holes WA1 to WA3, WB1 to WB3, and the female threads WC1 to WC3 can be arranged so as to correspond to the insertion positions of the bolts W1 to W3.
  • the inner lid 23 includes a through hole 23D into which a screw J7 can be inserted. At this time, the outer lid 22 can cover the inner lid 23 so as to close the through hole 23D.
  • the step 9B is inserted into the opening 21C, and the top surface 21D of the case 21 is abutted against the lower end side of the extension 9'.
  • the bolts W1 to W3 are inserted into the accommodating portion 21A, protruded from the case 21 through the through holes WA1 to WA3, and further protrude from the extension 9'through the through holes WB1 to WB3, respectively, and the female screws WC1 to WC1 to By screwing to WC3, the case 21 and the extension 9'can be fixed to the mounting portion 4A.
  • the case 21 and the extension 9' can be fixed to the mounting portion 4A with the bolts W1 to W3 housed in the case 21 and the extension 9'.
  • the knock pin 9E can be inserted into the facing surface of the case 21 and the extension 9', and the marker pin 9F can be inserted into the facing surface of the mounting portion 4A and the extension 9'.
  • three knock pins 9E and three marker pins 9F can be provided according to the number of bolts W1 to W3, respectively.
  • the knock pins 9E and the bolts W1 to W3 can be alternately arranged in the circumferential direction on the lower end surface side of the extension 9'.
  • the marker pins 9F and the bolts W1 to W3 can be alternately arranged in the circumferential direction.
  • the inner lid 23 is attached to the case 21 so as to close the opening 21B.
  • the inner lid 23 is fixed to the case 21 by screwing the screw J7 into the case 21.
  • the outer lid 22 is attached to the inner lid 23 so as to close the through hole 23D into which the screw J7 is inserted.
  • the case 21 and the mounting portion 4A are common to the thrust generator 1 of FIG. 1 (b) and the thrust generator 1 of FIG. 14 (b). Therefore, when the mounting strength of the extension 9'in FIG. 15 is insufficient, the case 21 and the mounting portion 4A can be replaced with the extension 9 of FIG. 2 without modification.
  • the rotor blades H1 to H3 are arranged directly under the thrust generator 1, and the thrust generator 1 is mounted on the lower part of the body of the flying object, but the rotor blades H1 to H3 generate thrust. It is arranged directly above the device 1, and the thrust generator 1 may be mounted on the upper part of the body of the projectile.
  • the extension 9 of FIG. 1 (b) or the extension 9'of FIG. 14 (b) is provided in order to maintain the distance between the thrust generating motor 2 and the rotor blades H1 to H3.
  • the extension 9 or the extension 9' is not required. good.
  • the flange 9A may be provided on the case 21.
  • Thrust generator H1 to H3 rotary blades, P1 to P3 grip
  • 2 Thrust generator motor 2A stator, 2B rotor, 2C frame, 3A, 3B hollow part, 4 rotor shaft, 5 pitch variable motor, 6 rotation transmission Unit, 7 rotary linear motion converter, 8 linear rotary rotary converter, 9 extension

Abstract

モータで駆動される回転翼のピッチ角を可変としつつ、モータの回転軸の軸方向に推力発生装置をコンパクト化する。　推力発生装置（１）は、回転翼（Ｈ１～Ｈ３）の推力を発生させる推力発生用モータ（２）と、回転翼（Ｈ１～Ｈ３）のピッチ角を変化させる回転運動を発生させるピッチ可変用モータ（５）と、ピッチ可変用モータ（５）の回転運動を直線運動に変換する回転直動変換部（７）と、回転直動変換部（７）で変換された直線運動を回転運動に変換する直動回転変換部（８）とを備え、回転直動変換部（７）の少なくとも一部は、推力発生用モータ（２）内に収容される。

Description

推力発生装置
　本発明は、推力発生装置に関する。
　油圧を用いることなく、電動でプロペラ(回転翼)の回転軸に対する取付角度であるピッチを可変にする技術としては、例えば、特許文献１に開示がある。この技術では、回転主軸が中空状に形成され、この回転主軸内に操作ロッドが軸線方向にのみ移動可能に同心状に配設され、その操作ロッドの下端に固着されたアームが、リンクおよびレバー機構を介して羽根の各支持軸に連結されている。そして、操作ロッドを軸線方向に往復移動させることによって、リンクおよびレバー機構を介して各羽根の取付角度が変化される。
特開平５－８７０３７号公報
　しかしながら、特許文献１に開示の技術では、操作ロッドの頂部に螺合されたねじ部と、作動機構への入力軸が連結された電動機が同一軸線上に直列に配置され、軸線方向でのコンパクト性に劣っていた。
　そこで、本発明は、モータで駆動される回転翼のピッチ角を可変としつつ、モータの回転軸の軸方向にコンパクト化を図ることが可能な推力発生装置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、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、回転翼の推力を発生させる第１モータと、前記回転翼のピッチ角を変化させる回転運動を発生させる第２モータと、前記第２モータの回転運動を直線運動に変換する第１変換部と、前記第１変換部で変換された直線運動を回転運動に変換する第２変換部とを備え、前記第１変換部の少なくとも一部は、前記第１モータ内に収容される。
　これにより、第１モータの回転軸の軸方向において第１モータからの第１変換部の突出量を減らすことができる。このため、第１モータで回転翼の推進力を発生させ、第２モータで回転翼のピッチ角を可変とした場合においても、第１モータの回転軸の軸方向に推力発生装置をコンパクト化することが可能となる。
　また、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、前記第１モータの回転軸は、前記回転軸の軸方向に沿って中空部を備え、前記第１変換部の少なくとも一部は、前記中空部内に収容されることを特徴とする。
　これにより、第１モータを回転軸の軸方向に大型化することなく、第１変換部の少なくとも一部を第１モータ内に収容することができ、回転軸の軸方向に推力発生装置をコンパクト化することが可能となる。
　また、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、前記第２モータで発生された回転運動を、前記第２モータの回転軸の軸方向に対して垂直方向に伝える回転伝達部を備える。
　これにより、第１モータの回転軸と第２モータの回転軸を並列に配置することが可能となり、第２モータの少なくとも一部を第１モータ内に収容することが可能となる。
　また、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、前記第１変換部で変換された直線運動を回転運動に変換する第２変換部と、前記回転翼を支持するハブを備え、前記第２変換部の少なくとも一部は、前記ハブ内に収容される。
　これにより、第２変換部の収納に必要なスペースを削減することができ、推力発生装置のコンパクト化を図ることができる。
　また、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、前記第２変換部は、Ｎ（Ｎは正の整数）枚の回転翼のそれぞれに対応したＮ個の面を有し、前記第２変換部で変換された直線運動に従って直線運動可能な直動体と、前記Ｎ枚の回転翼のそれぞれに対応したＮ個のラックピニオンを備え、前記Ｎ個のラックピニオンのＮ個のラックは、前記Ｎ個の面でそれぞれ支持され、前記Ｎ個のラックピニオンのＮ個のピニオンは、前記Ｎ枚の回転翼の支持軸側でそれぞれ支持される。
　これにより、１個の直動体を直線運動させることで、Ｎ枚の回転翼のそれぞれの支持軸を回転軸としたＮ個の回転運動を発生させることができる。このため、第２変換部をハブ内に収容することを可能としつつ、Ｎ枚の回転翼のピッチ角を可変とすることができる。
　また、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、前記第１変換部は、ボールねじを備える。
　これにより、すべりねじを用いた場合に比べて、駆動トルクを低減することができ、第２モータの省電力化を図ることができる。
　また、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、前記第１モータは、ステータとロータを備え、前記ボールねじは、ボールねじ軸とボールねじナットを備え、前記ボールねじ軸は、回転可能な状態で前記第１モータの静止部材に支持され、前記ボールねじナットは、前記ボールねじ軸に転動体を介して螺合しており、前記回転軸に沿って直線運動可能な状態に直線案内される。
　これにより、ボールねじ軸の回転運動をボールねじナットの直線運動に変換することができる。
　また、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、前記第１変換部で変換された直線運動を前記第２変換部に伝える直動伝達軸を備え、前記直動伝達軸は、前記ボールねじのボールねじナットに固定され、前記直動伝達軸は、前記直動伝達軸の運動を前記直線運動の方向に規制する規制面を備える。
　これにより、ボールねじの回転に伴ってボールねじナットが回転するのを防止することが可能となり、ボールねじ軸の回転運動をボールねじナットおよび直動伝達軸の直線運動に変換することができる。また、直動伝達軸の運動を直線運動の方向に規制する面を直動伝達軸に設けることにより、直動伝達軸の運動を直線運動の方向に規制するリニアガイドなどの部品が不要となり、第１モータの回転軸内の中空部に第１変換部を収納することが可能となる。
　本発明の一つの態様によれば、モータで駆動される回転翼のピッチ角を可変としつつ、モータの回転軸の軸方向に推力発生装置をコンパクト化することができる。
図１（ａ）は、第１実施形態に係る推力発生装置に回転翼を取り付けた状態を示す斜視図、図１（ｂ）および図１（ｃ）は、第１実施形態に係る推力発生装置に取り付けられた回転翼のピッチ角を変化させた状態を示す側面図である。 図２は、図１（ａ）の推力発生装置を回転軸の一端側から見たときの構成を分解して示す斜視図である。 図３は、図１（ａ）に示す推力発生装置を回転軸の他端側から見たときの構成を分解して示す斜視図である。 図４（ａ）は、図２に示す推力発生装置の組み立て後の構成を示す斜視図、図４（ｂ）は、図３に示す推力発生装置の組み立て後の構成を示す斜視図である。 図５（ａ）は、第１実施形態に係る推力発生装置の構成を示す平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ－Ａ線に沿って切断した断面図である。 図６（ａ）は、第１実施形態に係る推力発生装置の構成を示す平面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ－Ｂ線に沿って切断した断面図である。 図７（ａ）は、第１実施形態に係る推力発生装置の推力発生用モータの構成を示す平面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＣ－Ｃ線に沿って切断した断面図である。 図８（ａ）は、図６のピッチ可変用モータ、回転伝達部および回転直動変換部の構成を示す斜視図、図８（ｂ）は、図８（ａ）の回転直動変換部を支持する支持部材および直動案内部を除去した構成を示す斜視図である。 図９は、図８（ａ）のピッチ可変用モータ、回転伝達部および回転直動変換部の構成を示す平面図である。 図１０（ａ）は、図９のＤ－Ｄ線に沿って切断した断面図、図１０（ｂ）は、図９のＥ－Ｅ線に沿って切断した断面図である。 図１１は、ラックが取り付けられた直動体とピニオンとの位置関係を示す上面図である。 図１２（ａ）は、図１（ｂ）の回転翼のピッチ角に対応した直動体の位置を示す斜視図、図１２（ｂ）は、図１（ｃ）の回転翼のピッチ角に対応した直動体の位置を示す斜視図である。 図１３は、図１（ｂ）のハブの構成を分解して示す斜視図である。 図１４（ａ）は、第２実施形態に係る推力発生装置に回転翼を取り付けた状態を示す斜視図、図１４（ｂ）および図１４（ｃ）は、第２実施形態に係る推力発生装置に取り付けられた回転翼のピッチ角を変化させた状態を示す側面図である。 図１５は、図１４（ａ）の推力発生装置を回転軸の一端側から見たときの構成を分解して示す斜視図である。 図１６は、図１４（ａ）に示す推力発生装置を回転軸の他端側から見たときの構成を分解して示す斜視図である。 図１７（ａ）は、図１５に示す推力発生装置の組み立て後の構成を示す斜視図、図１７（ｂ）は、図１６に示す推力発生装置の組み立て後の構成を示す斜視図である。 図１８（ａ）は、第２実施形態に係る推力発生装置の構成を示す平面図、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のＡ－Ａ線に沿って切断した断面図である。 図１９（ａ）は、第２実施形態に係る推力発生装置の構成を示す平面図、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）のＢ－Ｂ線に沿って切断した断面図である。 図２０は、図１４（ｂ）のハブおよびエクステンションの構成を分解して示す斜視図である。 図２１は、図１４（ｂ）の装着部、ケースおよびエクステンションの構成を分解して示す斜視図である。 図２２は、図２１のケースの構成を示す下面図である。
　以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は本発明を限定するものではなく、実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の構成に必須のものとは限らない。実施形態の構成は、本発明が適用される装置の仕様や各種条件（使用条件、使用環境等）によって適宜修正または変更され得る。本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定され、以下の個別の実施形態によって限定されない。また、以下の説明に用いる図面は、各構成を分かり易くするため、実際の構造と縮尺および形状などを異ならせることがある。
　以下の説明では、推力発生装置で駆動される回転翼が３枚の場合を例にとるが、推力発生装置で駆動される回転翼は、必ずしも３枚に限定されることなく、Ｎ（Ｎは正の整数）枚であればよい。
　図１（ａ）は、第１実施形態に係る推力発生装置に回転翼を取り付けた状態を示す斜視図、図１（ｂ）および図１（ｃ）は、第１実施形態に係る推力発生装置に取り付けられた回転翼のピッチ角を変化させた状態を示す側面図、図２および図３は、図１（ａ）の推力発生装置の構成を分解して示す斜視図、図４（ａ）および図４（ｂ）は、図２および図３の推力発生装置の組み立て後の構成を示す斜視図である。
　図１（ａ）、図１（ｂ）および図１（ｃ）において、推力発生装置１は、回転翼Ｈ１～Ｈ３を電動で駆動する。回転翼Ｈ１～Ｈ３は、グリップＰ１～Ｐ３をそれぞれ介して推力発生装置１に装着される。グリップＰ１～Ｐ３は、推力発生装置１から水平方向に放射状に延びるように回転翼Ｈ１～Ｈ３を支持する。推力発生装置１は、装着面１Ａを介して飛翔体に装着される。推力発生装置１が装着された飛翔体は、例えば、モータで飛行するマルチコプター、飛行機、回転翼機および飛行機能を備える自動車などの飛行可能な機体または車体である。
　図１（ａ）、図１（ｂ）、図１（ｃ）、図２、図３、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、推力発生装置１は、推力発生用モータ（第１モータ）２、ピッチ可変用モータ（第２モータ）５、回転伝達部６、回転直動変換部（第１変換部）７、直動回転変換部（第２変換部）８、エクステンション９およびハブ１０を備える。推力発生用モータ２は、ステータ２Ａ、ロータ２Ｂ、外側フレーム２Ｃ、内径部２Ｄおよび内側フレーム２Ｅを備える。また、ロータ２Ｂは、内径側にロータ軸４および中空部３Ａ、３Ｂを備える。ロータ軸４の軸方向端部には、エクステンション９を介してハブ１０を装着する装着部４Ａが設けられる。
　内径部２Ｄの径方向外側には、内側フレーム２Ｅが位置し、内側フレーム２Ｅの径方向外側には、外側フレーム２Ｃが位置する。内径部２Ｄは、外側フレーム２Ｃ側に固定される。内側フレーム２Ｅは、ロータ軸４側に固定され、ロータ軸４とともに回転する。ロータ軸４は、内径部２Ｄ内に収容される。このとき、装着部４Ａは、内径部２Ｄの軸方向外側に位置する。内側フレーム２Ｅの外周面に沿ってロータ２Ｂが位置する。外側フレーム２Ｃの内周面に沿ってステータ２Ａが位置する。このとき、回転軸Ｓ０から径方向外側に向かって、ロータ軸４、内径部２Ｄ、内側フレーム２Ｅ、ロータ２Ｂ、ステータ２Ａおよび外側フレーム２Ｃは、同心円状に配置される。
　推力発生用モータ２は、回転翼Ｈ１～Ｈ３の推力Ｆを発生させる。ステータ２Ａは、電磁鋼鈑と巻線により構成され、ロータ２Ｂの外側に位置する。ステータ２Ａ、内径部２Ｄおよび装着面１Ａは、外側フレーム２Ｃに固定される。このとき、装着面１Ａは、支持部１Ｃを介して外側フレーム２Ｃに固定することができる。内径部２Ｄは、スペーサ２Ｆを介して装着面１Ａの裏側に固定することができる。スペーサ２Ｆは、推力発生用モータ２内に回転伝達部６を収容するための空間を確保することができる。
　装着面１Ａは、回転伝達部６を外側フレーム２Ｃ内に挿入可能な開口１Ｂを備える。支持部１Ｃは、外側フレーム２Ｃの外枠から内側に向かって放射状に延びる。内径部２Ｄは、円筒形状であり、軸受Ｕ１を介してロータ軸４を回転自在に支持する。内側フレーム２Ｅは、円環状であり、ロータ２Ｂを支持する。外側フレーム２Ｃは、円環状であり、ステータ２Ａを支持する。
　装着面１Ａ、外側フレーム２Ｃ、内径部２Ｄ、内側フレーム２Ｅおよびスペーサ２Ｆは、例えば、ジュラルミンなどの合金で形成することができる。装着面１Ａ、外側フレーム２Ｃ、内径部２Ｄ、内側フレーム２Ｅおよびスペーサ２Ｆは、例えば、鋳造、鍛造または切削加工などの方法で一体的に形成することができる。
　ロータ２Ｂは、磁石などにより構成され、ロータ軸４の外側に位置する。ロータ２Ｂおよびロータ軸４は、内側フレーム２Ｅに固定される。ロータ軸４は、軸受Ｕ１を介して、回転軸Ｓ０の軸回りに回転する。ロータ軸４の回転に伴ってロータ２Ｂおよび内側フレーム２Ｅも回転軸Ｓ０の軸回りに回転する。ロータ軸４、装着部４Ａおよび内側フレーム２Ｅは、例えば、ジュラルミンなどの合金で形成することができる。ロータ軸４、装着部４Ａおよび内側フレーム２Ｅは、例えば、鋳造、鍛造または切削加工などの方法で一体的に形成することができる。
　中空部３Ａ、３Ｂは、推力発生用モータ２内に位置する。また、中空部３Ａは、ロータ２Ｂの円周方向に沿ってロータ２Ｂとロータ軸４の間に位置する。中空部３Ｂは、ロータ軸４の軸方向に沿ってロータ軸４内径側に位置する。
　ピッチ可変用モータ５は、回転翼Ｈ１～Ｈ３のピッチ角θ１～θ３を変化させる回転運動を発生させる。ピッチ可変用モータ５は、内径部２Ｄに固定される。ピッチ可変用モータ５の少なくとも一部は、推力発生用モータ２内に収容される。このとき、ピッチ可変用モータ５は、中空部３Ａに位置することができる。ピッチ可変用モータ５の回転軸は、推力発生用モータ２の回転軸Ｓ０と並列に位置することができる。
　回転伝達部６は、ピッチ可変用モータ５で発生された回転運動を推力発生用モータ２の回転軸Ｓ０に対して垂直方向に伝える。すなわち、ピッチ可変用モータ５の回転軸と、推力発生用モータ２の回転軸Ｓ０は平行な異なる軸であり、回転伝達部６によりピッチ可変用モータ５で発生された回転運動を、推力発生用モータ２の回転軸Ｓ０の軸上に伝達する。回転伝達部６は、内径部２Ｄに固定される。回転伝達部６の少なくとも一部は、推力発生用モータ２内に収容される。
　回転直動変換部７は、ピッチ可変用モータ５で発生され、回転伝達部６を介して伝えられた回転運動を、回転軸Ｓ０の軸方向の直線運動ＬＭに変換する。回転直動変換部７の少なくとも一部は、推力発生用モータ２内に収容される。このとき、回転直動変換部７の少なくとも一部は、中空部３Ｂ内に位置することができる。この場合、回転直動変換部７の少なくとも一部は、回転軸Ｓ０の軸方向に沿って中空部３Ｂから回転翼Ｈ１～Ｈ３側に突出させることができる。回転直動変換部７は、内径部２Ｄに固定される。
　直動回転変換部８は、回転直動変換部７で変換された直線運動ＬＭを、各支持軸Ｍ１～Ｍ３の軸回りの回転運動に変換する。直動回転変換部８は、推力発生用モータ２の外部に位置する。
　エクステンション９は、回転軸Ｓ０の軸方向において、推力発生用モータ２と回転翼Ｈ１～Ｈ３との間の間隔を保つためのスペーサである。エクステンション９は、回転翼Ｈ１～Ｈ３が推力発生用モータ２に衝突するのを防止する。エクステンション９は、装着部４Ａを介してロータ軸４に固定され、ロータ軸４とともに回転する。エクステンション９は、ロータ軸４の軸方向に直動伝達軸７Ｄを通すために円筒状とすることができる。
　ハブ１０は、直動回転変換部８を収容するとともに、グリップＰ１～Ｐ３がハブ１０から突出した状態でグリップＰ１～Ｐ３を支持する。ハブ１０は、エクステンション９を介して、ロータ軸４に固定される。すなわち、ハブ１０は、ロータ軸４を介して回転軸Ｓ０の軸回りに回転可能な状態で外側フレーム２Ｃに支持される。ハブ１０は、グリップＰ１～Ｐ３を介し、回転軸Ｓ０の軸方向に対して垂直方向に回転翼Ｈ１～Ｈ３を支持する。
　推力発生用モータ２が動作すると、ロータ２Ｂが回転軸Ｓ０を中心に回転することで、回転翼Ｈ１～Ｈ３が回転する。そして、各回転翼Ｈ１～Ｈ３の回転Ｒ１～Ｒ３に伴って回転翼Ｈ１～Ｈ３の推力Ｆが発生する。
　ここで、ピッチ可変用モータ５、回転伝達部６および回転直動変換部７は、外側フレーム２Ｃ側に固定される。このため、ロータ２Ｂが回転しても、ピッチ可変用モータ５、回転伝達部６および回転直動変換部７は、回転軸Ｓ０の軸回りに回転しない。
　また、ピッチ可変用モータ５が動作すると、各回転翼Ｈ１～Ｈ３は、各支持軸Ｍ１～Ｍ３の軸回りに回転し、回転翼Ｈ１～Ｈ３のピッチ角θ１～θ３が変化する。このとき、ピッチ可変用モータ５の回転運動は、回転伝達部６を介して回転直動変換部７に伝えられる。そして、ピッチ可変用モータ５の回転運動は、回転直動変換部７によって、回転軸Ｓ０の軸方向の直線運動ＬＭに変換される。そして、回転直動変換部７で変換された直線運動ＬＭは、直動回転変換部８によって、各支持軸Ｍ１～Ｍ３の軸回りの３つの回転運動に変換される。そして、各支持軸Ｍ１～Ｍ３の回転運動は、グリップＰ１～Ｐ３をそれぞれ介し、各回転翼Ｈ１～Ｈ３に伝えられ、各回転翼Ｈ１～Ｈ３のピッチ角θ１～θ３が変化される。
　ここで、推力発生装置１は、回転翼Ｈ１～Ｈ３のピッチ角θ１～θ３を可変とすることにより、推力を変化させることができる。また、推力発生装置１は、ピッチ角θ１～θ３を可変とすることにより、推力変化の応答速度を早めることで飛翔体の安定性を向上させることが可能となるとともに、ブレード長（回転翼Ｈ１～Ｈ３の長さ）を長くすることなく、飛翔体に必要な推力を確保することができ、推力発生装置１の大型化および重量増を抑制することができる。また、各状況で必要な推力は固定ピッチと比較した場合、推力発生用モータ２の低い回転数で発生できるので、回転数に依存する騒音を抑制することができる。
　また、推力発生装置１は、回転翼Ｈ１～Ｈ３のピッチ角θ１～θ３を電動で可変とすることにより、油圧を用いる必要がなくなる。このため、油の給排を制御する油圧制御ユニットおよび回転体に対してオイルシールを行うための複雑な回転シール機構を設ける必要がなくなり、推力発生装置１の大型化を抑制することが可能となるとともに、推力発生装置１のメンテナンス性を向上させることができる。
　また、直動回転変換部８は、回転直動変換部７で変換された１つの直線運動ＬＭを、各支持軸Ｍ１～Ｍ３の軸回りの３つの回転運動に変換することにより、回転直動変換部７で変換された１つの直線運動ＬＭに基づいて、３枚の回転翼Ｈ１～Ｈ３のピッチ角θ１～θ３を調整することができ、推力発生装置１の大型化を抑制することができる。
　さらに、ピッチ可変用モータ５の少なくとも一部を、推力発生用モータ２内に収容することにより、回転軸Ｓ０の軸方向において推力発生用モータ２からのピッチ可変用モータ５の突出量を減らすことができる。このため、推力発生用モータ２で回転翼Ｈ１～Ｈ３の推進力を発生させ、ピッチ可変用モータ５で回転翼Ｈ１～Ｈ３のピッチ角θ１～θ３を可変とした場合においても、回転軸Ｓ０の軸方向に推力発生装置１をコンパクト化することが可能となる。
　さらに、ピッチ可変用モータ５の少なくとも一部を、中空部３Ａ内に収容することにより、推力発生用モータ２を回転軸Ｓ０の軸方向に大型化することなく、ピッチ可変用モータ５の少なくとも一部を推力発生用モータ２内に収容することができ、回転軸Ｓ０の軸方向に推力発生装置１をコンパクト化することが可能となる。
　さらに、ピッチ可変用モータ５で発生された回転運動を、回転伝達部６を介して伝えることにより、推力発生用モータ２の回転軸Ｓ０とピッチ可変用モータ５の回転軸を並列に配置することが可能となり、ピッチ可変用モータ５を推力発生用モータ２内に収容することが可能となる。
　さらに、直動回転変換部８をハブ１０内に収容することにより、回転軸Ｓ０の軸方向に推力発生装置１をコンパクト化することが可能となるとともに、直動回転変換部８が外部に露出するのを防止することが可能となる。
　さらに、回転軸Ｓ０から径方向外側に向かって、ロータ軸４、内径部２Ｄ、内側フレーム２Ｅ、ロータ２Ｂ、ステータ２Ａおよび外側フレーム２Ｃを同心円状に配置することにより、回転軸Ｓ０の軸方向への推力発生用モータ２の大型化を抑制しつつ、ピッチ可変用モータ５を収容可能な中空部３Ａを推力発生用モータ２に設けることが可能となるとともに、ロータ２Ｂを回転可能に支持しつつ、ロータ２Ｂの周囲にステータ２Ａを隣接して配置することができ、回転軸Ｓ０の軸方向に推力発生装置１をコンパクト化することが可能となる。
　ここで、回転翼Ｈ１～Ｈ３が回転軸４の軸回りに回転すると、各回転翼Ｈ１～Ｈ３には遠心力Ｆ１～Ｆ３がそれぞれかかる。各回転翼Ｈ１～Ｈ３にかかる遠心力Ｆ１～Ｆ３は、グリップＰ１～Ｐ３をそれぞれ介し、各支持軸Ｍ１～Ｍ３に伝わる。このとき、各支持軸Ｍ１～Ｍ３は、各支持軸Ｍ１～Ｍ３に伝わった各遠心力Ｆ１～Ｆ３に基づいて、各支持軸Ｍ１～Ｍ３の回転軸芯を自動調整し、各支持軸Ｍ１～Ｍ３の軸回りの回転精度を向上させることができる。
　以下、回転伝達部６、回転直動変換部７および直動回転変換部８の構成および動作について、より具体的に説明する。
　図５（ａ）および図６（ａ）は、第１実施形態に係る推力発生装置の構成を示す平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ－Ａ線に沿って切断した断面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ－Ｂ線に沿って切断した断面図、図７（ａ）は、第１実施形態に係る推力発生装置の推力発生用モータの構成を示す平面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＣ－Ｃ線に沿って切断した断面図である。
　図７（ａ）および図７（ｂ）において、ロータ２Ｂは、軸受Ｕ１を介し、回転軸Ｓ０の軸回りに回転可能な状態で外側フレーム２Ｃにて支持される。また、推力発生用モータ２内において、ロータ２Ｂとロータ軸４の間には中空部３Ａが設けられ、ロータ軸４内には中空部３Ｂが設けられている。
　また、図２、図３、図５（ａ）、図５（ｂ）、図６（ａ）および図６（ｂ）において、回転伝達部６は、歯車Ｇ１～Ｇ３および支持部材ＢＪ１～ＢＪ３を備える。歯車Ｇ１～Ｇ３は、ピッチ可変用モータ５の回転運動を回転直動変換部７に伝える。歯車Ｇ１は、ボールねじ軸７Ｆの一端に取り付けられる。歯車Ｇ３は、ピッチ可変用モータ５の回転軸に取り付けられる。歯車Ｇ２は、歯車Ｇ１と歯車Ｇ３の間で歯車Ｇ１、Ｇ３と噛み合う位置に設けられる。
　外側フレーム２Ｃは、支持部材ＢＪ１を介し、歯車Ｇ１およびボールねじ軸７Ｆが回転可能な状態で歯車Ｇ１および回転直動変換部７を支持する。また、外側フレーム２Ｃは、支持部材ＢＪ３を介し、歯車Ｇ３およびピッチ可変用モータ５の回転軸を回転可能な状態で支持する。また、外側フレーム２Ｃは、支持部材ＢＪ１、ＢＪ２を介し、歯車Ｇ２を回転可能な状態で支持する。このとき、歯車Ｇ２は、支持部材ＢＪ１、ＢＪ２で挟み込まれた状態で、歯車Ｇ１、Ｇ３と噛み合う位置に配置される。歯車Ｇ１～Ｇ３の材料は、例えば、炭素鋼であり、支持部材ＢＪ１～ＢＪ３の材料は、例えば、アルミ合金である。なお、回転伝達部の機構として、歯車の代わりにベルトを用いてもよい。
　回転直動変換部７の回転直動変換機構として、ボールねじを用いることができる。回転直動変換部７の回転直動変換機構として、すべりねじを用いるようにしてもよい。回転直動変換部７は、直動伝達軸７Ｄ、直動案内部７Ｅ、ボールねじ軸７Ｆおよびボールねじナット７Ｇを備える。
　直動案内部７Ｅは、回転軸Ｓ０に沿って直線運動する方向にボールねじナット７Ｇおよび直動伝達軸７Ｄを案内する。このとき、直動案内部７Ｅは、ボールねじ軸７Ｆの回転に伴ってボールねじナット７Ｇが回転運動するのを規制する。直動案内部７Ｅは、支持部材ＢＪ１から突出する形状である。直動案内部７Ｅは、支持部材ＢＪ１と一体的に設けることができる。
　ボールねじ軸７Ｆは、軸受Ｕ２を介し、回転可能な状態で支持部材ＢＪ１にて支持されている。ボールねじ軸７Ｆは、転動体を介してボールねじナット７Ｇと螺合した状態で歯車Ｇ１とともに回転し、ボールねじナット７Ｇを直線運動させる。
　ボールねじナット７Ｇは、ボールねじ軸７Ｆの回転運動に伴って直線運動し、その直線運動ＬＭを直動伝達軸７Ｄに伝える。
　直動伝達軸７Ｄは、ボールねじナット７Ｇの直線運動ＬＭを直動回転変換部８に伝える。直動伝達軸７Ｄは、ボールねじナット７Ｇに固定され、直動伝達軸７Ｄの先端は、軸受Ｕ３の内輪に挿入される。直動伝達軸７Ｄは、ボールねじナット７Ｇおよびボールねじ軸７Ｆの一部を内包する形状である。
　直動回転変換部８の直動回転変換機構として、ラックピニオンを用いることができる。直動回転変換部８は、直動体１１、ラックＡ１～Ａ３、ケース２１、支持軸Ｍ１～Ｍ３、軸受Ｅ１～Ｅ３、アダプタＤ１～Ｄ３およびピニオンＢ１～Ｂ３を備える。
　直動体１１は、軸受Ｕ３を介し、直動伝達軸７Ｄの軸回りに回転可能な状態で支持される。このとき、直動体１１は、直動伝達軸７Ｄとともに、回転軸Ｓ０の軸方向に沿って直線運動可能である。
　ラックＡ１～Ａ３は、直動体１１にて支持される。各ラックＡ１～Ａ３は、ピニオンＢ１～Ｂ３とそれぞれ噛み合った状態で直動体１１とともに直線運動し、ピニオンＢ１～Ｂ３をそれぞれ回転運動させる。
　各支持軸Ｍ１～Ｍ３は、推力発生装置１から水平方向に放射状に突出するようにグリップＰ１～Ｐ３をそれぞれ支持する。各支持軸Ｍ１～Ｍ３は、軸受Ｅ１～Ｅ３をそれぞれ介し、各支持軸Ｍ１～Ｍ３の軸回りに回転可能な状態でケース２１にて保持される。グリップＰ１と支持軸Ｍ１は一体的に設け、グリップＰ２と支持軸Ｍ２は一体的に設け、グリップＰ３と支持軸Ｍ３は一体的に設けることができる。グリップＰ１～Ｐ３と支持軸Ｍ１～Ｍ３の材料は、例えば、ジュラルミンである。グリップＰ１～Ｐ３と支持軸Ｍ１～Ｍ３の耐久性を増大させるため、グリップＰ１～Ｐ３と支持軸Ｍ１～Ｍ３の材料として、例えば、チタンを用いてもよい。
　各ピニオンＢ１～Ｂ３は、各支持軸Ｍ１～Ｍ３にそれぞれ固定される。各ピニオンＢ１～Ｂ３は、各ラックＡ１～Ａ３の直線運動ＬＭに伴って回転運動し、その回転運動を各支持軸Ｍ１～Ｍ３に伝える。ピニオンＢ１～Ｂ３およびラックＡ１～Ａ３の材料は、例えば、クロムモリブデン鋼である。
　ケース２１は、ハブ１０の一部として用いることができる。ケース２１は、例えば、接合面のない非分割ケースである。非分割ケースは、インゴットからの削り出しで作製することができる。このとき、非分割ケースは、接着剤または溶接などで個片を繋ぎ合わせることなく作製することができる。非分割ケースは、繋ぎ目のないシームレスケースであってもよい。ケース２１は、直動体１１、ラックＡ１～Ａ３、支持軸Ｍ１～Ｍ３、軸受Ｅ１～Ｅ３、アダプタＤ１～Ｄ３およびピニオンＢ１～Ｂ３を収容する。このとき、ケース２１は、ロータ軸４の円周方向に１２０°の間隔で支持軸Ｍ１～Ｍ３を収容することができる。ケース２１は、エクステンション９を介してロータ２Ｂの端面に固定される。また、ケース２１は、回転軸Ｓ０の軸回りの回転時に回転翼Ｈ１～Ｈ３にかかる遠心力に対抗して各支持軸Ｍ１～Ｍ３を支持することができる。ケース２１は、例えば、ジュラルミンなどの切削加工で形成することができる。
　各アダプタＤ１～Ｄ３は、支持軸Ｍ１～Ｍ３と軸受Ｅ１～Ｅ３との間に設けられ、支持軸Ｍ１～Ｍ３にてそれぞれ支持される。各アダプタＤ１～Ｄ３の内周面は、支持軸Ｍ１～Ｍ３の外周面に沿うように形成され、各アダプタＤ１～Ｄ３の外周面は、軸受Ｅ１～Ｅ３の内周面に沿うように形成される。これにより、各アダプタＤ１～Ｄ３は、各支持軸Ｍ１～Ｍ３の径の変化に対応しつつ、各軸受Ｅ１～Ｅ３の内周側で各支持軸Ｍ１～Ｍ３を支持させることができる。アダプタＤ１～Ｄ３の材料は、例えば、ジュラルミンである。
　各軸受Ｕ３、Ｅ１～Ｅ３は、例えば、複列アンギュラ玉軸受を用いることができる。複列アンギュラ玉軸受は、単列アンギュラ玉軸受を背面組合せにし、外輪を一体にしてもよいし、単列アンギュラ玉軸受を正面組合せにし、内輪を一体にしてもよい。複列アンギュラ玉軸受は、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重を負荷することができ、背面組合せではモーメント荷重も負荷できる。
　エクステンション９は、フランジ９Ａを備える。フランジ９Ａは、エクステンション９と一体的に設けることができる。エクステンション９は、フランジ９Ａを介し、ロータ軸４の端面に取り付け可能である。エクステンション９およびフランジ９Ａの材料は、例えば、ジュラルミンである。
　フランジ９Ａは、ロータ軸４の軸方向にフランジ９Ａを貫通する貫通孔９Ｋを備える。貫通孔９Ｋは、ボルトＪ６を挿入可能である。装着部４Ａは、ボルトＪ６をねじ込み可能な雌ねじ４Ｂを備える。雌ねじ４Ｂは、フランジ９Ａの装着面側に位置する。貫通孔９Ｋおよび雌ねじ４Ｂは、ボルトＪ６の挿入位置に対応させて配置することができる。ここで、貫通孔９Ｋを通してボルトＪ６を雌ねじ４Ｂにねじ込み、ボルトＪ６にてフランジ９Ａを装着部４Ａにねじ止めすることで、エクステンション９をロータ軸４に固定することができる。
　ピッチ可変用モータ５が回転すると、ピッチ可変用モータ５の回転運動に伴って歯車Ｇ１～Ｇ３が回転する。そして、歯車Ｇ１の回転運動に伴ってボールねじ軸７Ｆが回転し、ボールねじ軸７Ｆの回転運動に伴って、ボールねじナット７Ｇとともに直動伝達軸７Ｄが直線運動する。このとき、ボールねじナット７Ｇおよび直動伝達軸７Ｄの運動は、直動案内部７Ｅにて案内され、推力発生装置１内において、回転軸Ｓ０の軸方向に沿った直線運動に制限される。
　直動伝達軸７Ｄの直線運動ＬＭは、直動体１１に伝えられ、直動伝達軸７Ｄの直線運動ＬＭに伴って、直動体１１とともに各ラックＡ１～Ａ３が直線運動する。このとき、各ラックＡ１～Ａ３は、ピニオンＢ１～Ｂ３とそれぞれ噛み合った状態で直線運動し、各ピニオンＢ１～Ｂ３を回転させる。各ピニオンＢ１～Ｂ３の回転運動に伴って、各支持軸Ｍ１～Ｍ３がそれぞれの軸回りに回転する。そして、各支持軸Ｍ１～Ｍ３の回転運動は、グリップＰ１～Ｐ３をそれぞれ介し、各回転翼Ｈ１～Ｈ３に伝えられ、各回転翼Ｈ１～Ｈ３のピッチ角θ１～θ３が変化される。
　ここで、回転直動変換部７の回転直動変換機構としてボールねじを用いることにより、すべりねじを用いた場合に比べて、ピッチ可変に必要な駆動トルクを低減することができ、ピッチ可変用モータ５の省電力化を図ることができる。
　また、回転直動変換部７に直動伝達軸７Ｄを設けることにより、ボールねじと直動体１１を回転軸Ｓ０の軸方向に離間して配置することができ、ボールねじを推力発生用モータ２内に収容しつつ、直動体１１をハブ１０内に収容することができる。
　さらに、直動回転変換部８の直動回転変換機構として、ラックピニオンを用いることにより、各ラックＡ１～Ａ３の長手方向を直動体１１の直動方向に揃えることが可能となるとともに、各ピニオンＢ１～Ｂ３の円周方向を各支持軸Ｍ１～Ｍ３の円周方向に揃えることが可能となる。このため、３個のラックピニオンの配置をコンパクトにまとめることができ、各回転翼Ｈ１～Ｈ３に対応して３個のラックピニオンを設けた場合においても、ハブ１０の大型化を抑制しつつ、直動回転変換部８をハブ１０内に収容することが可能となる。
　以下、回転伝達部６および回転直動変換部７の構成および動作について、さらに具体的に説明する。
　図８（ａ）は、図６のピッチ可変用モータ、回転伝達部および回転直動変換部の構成を示す斜視図、図８（ｂ）は、図８（ａ）の回転直動変換部を支持する支持部材および直動案内部を除去した構成を示す斜視図、図９は、図８（ａ）のピッチ可変用モータ、回転伝達部および回転直動変換部の構成を示す平面図、図１０（ａ）は、図９のＤ－Ｄ線に沿って切断した断面図、図１０（ｂ）は、図９のＥ－Ｅ線に沿って切断した断面図である。
　図８（ａ）、図８（ｂ）、図９、図１０（ａ）および図１０（ｂ）において、支持部材ＢＪ１は、ボルトＪ１により推力発生用モータ２の静止部材の一つである外側フレーム２Ｃに固定することができる。ボルトＪ１は、例えば、支持部材ＢＪ１の四隅に配置することができる。支持部材ＢＪ２は、支持部材ＢＪ１との間に歯車Ｇ２を挟み込んだ状態で、ボルトＪ２と支柱３１により支持部材ＢＪ１に固定する。ボルトＪ２は、例えば、支持部材ＢＪ２の両端に配置することができる。歯車Ｇ２の両軸端は、軸受を介して支持部材ＢＪ１およびＢＪ２に対し回転自在に支持される。支持部材ＢＪ３は、ボルトＪ３により外側フレーム２Ｃに固定することができる。ボルトＪ３は、例えば、支持部材ＢＪ３の端部の２か所に配置することができる。また、支持部材ＢＪ３は、ボルトＪ４によりピッチ可変用モータ５を固定することができる。
　ボールねじナット７Ｇは、フランジ７Ａを備える。フランジ７Ａは、円筒を平行な二平面で切り取った形状であり、直動案内部７Ｅの開口部にフランジ７Ａの突出部が配置される。フランジ７Ａは、ボールねじナット７Ｇと一体的に設けることができる。
　直動伝達軸７Ｄは、フランジ７Ｂおよび案内面７Ｃを備える。案内面７Ｃは、摺動部材７Ｈを備える。フランジ７Ｂおよび案内面７Ｃは、円筒を平行な二平面で切り取った形状であり、直動案内部７Ｅの開口部にフランジ７Ｂが配置される。
　フランジ７Ｂの平坦面と案内面７Ｃは一体の平面であってもよい。この平坦面は、互いに反対方向を向く２つの面であってもよい。フランジ７Ａ、７Ｂの突出部には、ボルトＪ５を挿入可能な領域を設けることができる。フランジ７Ａ、７Ｂが重なった状態で、ボルトＪ５にてフランジ７Ａをフランジ７Ｂに固定することにより、直動伝達軸７Ｄをボールねじナット７Ｇに固定することができる。
　また、フランジ７Ｂの平坦面または案内面７Ｃには、摺動部材７Ｈを挿入可能な凹部を設けることができる。そして、その凹部に摺動部材７Ｈを挿入し、接着剤などでフランジ７Ｂに固定することができる。このとき、摺動部材７Ｈは、平坦面から突出する。摺動部材７Ｈの材料は、例えば、樹脂である。
　一方、直動案内部７Ｅの内側には、フランジ７Ａ、７Ｂおよび案内面７Ｃの平坦面と対向する平面を設けることができる。そして、直動伝達軸７Ｄの直線運動ＬＭに伴って摺動部材７Ｈが直動案内部７Ｅの平面を摺動することにより、直動伝達軸７Ｄの運動を回転軸Ｓ０の軸方向に制限することができる。
　ここで、フランジ７Ａ、７Ｂの外周部の一部および案内面７Ｃに平坦面を設けるとともに、ボルトＪ５を挿入可能な突出部をフランジ７Ａ、７Ｂに設け、突出部を直動案内部７Ｅの開口部に配置することにより、直動案内部７Ｅの外径を小さくすることができ、推力発生用モータ２内のロータ軸４の径の増大を抑制しつつ、回転直動変換部７をロータ軸４内に収納することが可能となる。
　以下、直動回転変換部８の構成および動作について、さらに具体的に説明する。
　図１１は、ラックが取り付けられた直動体とピニオンとの位置関係を示す上面図、図１２（ａ）は、図１（ｂ）の回転翼のピッチ角に対応した直動体の位置を示す斜視図、図１２（ｂ）は、図１（ｃ）の回転翼のピッチ角に対応した直動体の位置を示す斜視図、図１３は、図１（ｂ）のハブの構成を分解して示す斜視図である。
　図１１、図１２（ａ）、図１２（ｂ）および図１３において、直動回転変換部８は、その直動方向の移動範囲を制限するため、ベース１３、リフトガイドＴ１～Ｔ３およびナットＳ１～Ｓ３を備える。ベース１３は、直動伝達軸７Ｄの先端を通過可能な開口１４を備える。直動体１１は、開口１２、開口Ｖ１～Ｖ３および面Ｚ１～Ｚ３を備える。ハブ１０は、ケース２１、外蓋２２および中蓋２３を備える。ケース２１は、収容部２１Ａ、中空部Ｑ１～Ｑ３、開口２１Ｂおよび開口Ｋ１～Ｋ３を備える。中蓋２３は、貫通孔２３Ａを備える。
　各面Ｚ１～Ｚ３は、直動体１１が回転軸Ｓ０の軸回りに３回の回転対称となる位置に設けられる。３回の回転対称では、回転軸Ｓ０の軸回りに直動体１１を１２０°だけ回転させる度に、回転後の形状を回転前の形状に重ねることができる。各面Ｚ１～Ｚ３は、ラックＡ１～Ａ３をそれぞれ支持可能である。このとき、各面Ｚ１～Ｚ３は、各ラックＡ１～Ａ３の歯がピニオンＢ１～Ｂ３の歯の方向を向く位置で各ラックＡ１～Ａ３を支持する。
　開口１２には軸受Ｕ３が挿入され、さらに軸受Ｕ３の内輪には直動伝達軸７Ｄが挿入される。各開口Ｖ１～Ｖ３は、リフトガイドＴ１～Ｔ３をそれぞれ挿入可能である。
　直動体１１は、軸受Ｕ３の外輪で支持され、直動伝達軸７Ｄの先端はナット１５により軸受Ｕ３の内輪に固定される。軸受Ｕ３の外輪は、例えば、Ｃ型留め輪１６にて直動体１１に取り付けることができる。
　ベース１３は、リフトガイドＴ１～Ｔ３を直立した状態で支持する。リフトガイドＴ１～Ｔ３は、ベース１３と一体的に設けることができる。ベース１３の平面形状は、直動体１１の平面形状と等しくすることができる。各開口Ｖ１～Ｖ３の位置は、リフトガイドＴ１～Ｔ３の位置に対応させることができる。
　開口２１Ｂは、ラックＡ１～Ａ３が取り付けられた直動体１１をベース１３とともに収容部２１Ａに挿入可能である。各開口Ｋ１～Ｋ３は、各支持軸Ｍ１～Ｍ３をケース２１内に挿入可能である。
　収容部２１Ａは、ラックＡ１～Ａ３が取り付けられた直動体１１をベース１３とともにケース２１内に収容する。収容部２１Ａは、例えば、ケース２１内に設けられた中空部または凹部である。収容部２１Ａの平面形状は、ベース１３の平面形状に対応させることができる。このとき、収容部２１Ａの平面形状は、回転軸Ｓ０の軸回りに３回の回転対称とすることができる。
　一方、各支持軸Ｍ１～Ｍ３を挿入可能な開口Ｋ１～Ｋ３は、収容部２１Ａの外側の円周面に沿って配置することができる。このとき、支持軸Ｍ１、ピニオンＢ１、軸受Ｅ１およびアダプタＤ１を挿入可能な中空部Ｑ１と、支持軸Ｍ２、ピニオンＢ２、軸受Ｅ２およびアダプタＤ２を挿入可能な中空部Ｑ２と、支持軸Ｍ３、ピニオンＢ３、軸受Ｅ３およびアダプタＤ３を挿入可能な中空部Ｑ３をケース２１に設けることができる。各中空部Ｑ１～Ｑ３には、開口２１Ｂを介し、支持軸Ｍ１～Ｍ３、ピニオンＢ１～Ｂ３、軸受Ｅ１～Ｅ３およびアダプタＤ１～Ｄ３をそれぞれ挿入可能である。
　リフトガイドＴ１～Ｔ３の先端は、貫通孔２３Ａを介して中蓋２３の外側に突出する。そして、リフトガイドＴ１～Ｔ３の先端が中蓋２３の外側に突出した状態で、ナットＳ１～Ｓ３が各リフトガイドＴ１～Ｔ３の先端に装着されることで、収容部２１Ａ内にベース１３を配置することができる。
　中蓋２３は、ケース２１にて支持される。中蓋２３は、ボルトＪ７にてケース２１に固定することができる。外蓋２２は、中蓋２３をカバーする。外蓋２２は、中蓋２３に固定することができる。中蓋２３の材料は、例えば、ジュラルミン、外蓋２２の材料は、例えば、樹脂である。
　そして、ラックＡ１～Ａ３が取り付けられた直動体１１は、収容部２１Ａに収納される。各ピニオンＢ１～Ｂ３が取り付けられた各支持軸Ｍ１～Ｍ３は、各中空部Ｑ１～Ｑ３に収納される。このとき、図１１に示すように、各支持軸Ｍ１～Ｍ３は、それぞれの回転軸ＪＳ１～ＪＳ３が直動体１１の各面Ｚ１～Ｚ３に対して垂線方向ＪＤ１～ＪＤ３に向くように配置される。そして、各ラックＡ１～Ａ３は、各ピニオンＢ１～Ｂ３と噛み合う位置で各面Ｚ１～Ｚ３上にそれぞれ支持される。
　直動伝達軸７Ｄの直線運動に伴って、直動体１１とともに各ラックＡ１～Ａ３が直線運動する。このとき、直動体１１の運動は、リフトガイドＴ１～Ｔ３にて案内されるとともに、直動体１１の直動方向の移動範囲が、ベース１３およびナットＳ１～Ｓ３にて制限される。各ラックＡ１～Ａ３の直線運動に伴ってピニオンＢ１～Ｂ３がそれぞれ回転運動し、ピニオンＢ１～Ｂ３の回転運動に伴って、各支持軸Ｍ１～Ｍ３がそれぞれの軸回りに回転する。そして、各支持軸Ｍ１～Ｍ３の回転運動に伴って各回転翼Ｈ１～Ｈ３が回転し、各回転翼Ｈ１～Ｈ３のピッチ角θ１～θ３が変化される。例えば、直動体１１が図１２（ａ）の位置にあるときは、各回転翼Ｈ１～Ｈ３のピッチ角θ１～θ３が図１（ｂ）に示すように設定され、直動体１１が図１２（ｂ）の位置にあるときは、各回転翼Ｈ１～Ｈ３のピッチ角θ１～θ３が図１（ｃ）に示すように設定される。
　ここで、回転軸Ｓ０の軸回りに３回の回転対称となる位置に各面Ｚ１～Ｚ３を設け、ラックＡ１～Ａ３を各面Ｚ１～Ｚ３に配置することにより、１個の直動体１１を直線運動させることで、３個の各支持軸Ｍ１～Ｍ３の軸回りの３個の回転運動を発生させることができる。このため、直動回転変換部８をハブ１０内に収容することを可能としつつ、３枚の回転翼Ｈ１～Ｈ３のピッチを可変とすることができる。
　以下、第２実施形態に係る推力発生装置について説明する。上述した第１実施形態では、推力発生用モータ２と回転翼Ｈ１～Ｈ３との間の間隔を保つためのスペーサとして、フランジ９Ａを有するエクステンション９を用いた例について説明した。第２実施形態では、推力発生用モータ２と回転翼Ｈ１～Ｈ３との間の間隔を保つためのスペーサとして、フランジ９Ａがないエクステンション９´を用いる例について説明する。
　以下の説明では、第１実施形態の構成と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
　図１４（ａ）は、第２実施形態に係る推力発生装置に回転翼を取り付けた状態を示す斜視図、図１４（ｂ）および図１４（ｃ）は、第２実施形態に係る推力発生装置に取り付けられた回転翼のピッチ角を変化させた状態を示す側面図、図１５および図１６は、図１４（ａ）の推力発生装置の構成を分解して示す斜視図、図１７（ａ）および図１７（ｂ）は、図１５および図１６の推力発生装置の組み立て後の構成を示す斜視図、図１８（ａ）および図１９（ａ）は、第２実施形態に係る推力発生装置の構成を示す平面図、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のＡ－Ａ線に沿って切断した断面図、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）のＢ－Ｂ線に沿って切断した断面図である。
　図１４（ａ）、図１４（ｂ）、図１４（ｃ）、図１５、図１６、図１７（ａ）、図１７（ｂ）、図１８（ａ）、図１８（ｂ）、図１９（ａ）および図１９（ｂ）において、推力発生装置１´は、図１（ｂ）の推力発生装置１のエクステンション９の代わりにエクステンション９´を備える。推力発生装置１´のそれ以外の構成は図１（ｂ）の推力発生装置１の構成と同様である。
　エクステンション９´は、回転軸Ｓ０の軸方向において、推力発生用モータ２と回転翼Ｈ１～Ｈ３との間の間隔を保つためのスペーサである。エクステンション９´は、回転翼Ｈ１～Ｈ３が推力発生用モータ２に衝突するのを防止する。エクステンション９´は、装着部４Ａを介してロータ軸４に固定され、ロータ軸４とともに回転する。このとき、ハブ１０は、エクステンション９´を介して、ロータ軸４に固定される。エクステンション９´は、ロータ軸４の軸方向に直動伝達軸７Ｄを通すために円筒状とすることができる。エクステンション９´は、図２のエクステンション９のフランジ９Ａがないという点以外はエクステンション９と同様に構成することができる。
　以下、エクステンション９´を介したロータ軸４の端面側へのハブ１０の取り付け方法について具体的に説明する。
図２０は、図１４（ｂ）のハブおよびエクステンションの構成を分解して示す斜視図、図２１は、図１４（ｂ）の装着部、ケースおよびエクステンションの構成を分解して示す斜視図、図２２は、図２１のケースの構成を示す下面図である。
　図２０から図２２において、ケース２１の収容部２１Ａは、頂面２１Ｄを備える。頂面２１Ｄは、エクステンション９´の装着側に位置する。頂面２１Ｄには、円形状の開口２１Ｃおよび貫通孔ＷＡ１～ＷＡ３が設けられている。貫通孔ＷＡ１～ＷＡ３は、開口２１Ｃの周囲の３か所に配置することができる。各貫通孔ＷＡ１～ＷＡ３は、ボルトＷ１～Ｗ３の挿入可能である。エクステンション９´は、段差９Ｂおよび貫通孔ＷＢ１～ＷＢ３を備える。段差９Ｂは、エクステンション９´の内周面側でロータ軸４の軸方向に突出する。段差９Ｂは、開口２１Ｃに挿入可能である。貫通孔ＷＢ１～ＷＢ３は、ロータ軸４の軸方向にエクステンション９´を貫通する。各貫通孔ＷＢ１～ＷＢ３は、ボルトＷ１～Ｗ３の挿入可能である。装着部４Ａは、雌ねじＷＣ１～ＷＣ３を備える。雌ねじＷＣ１～ＷＣ３は、エクステンション９´の装着面側に位置する。各貫通孔ＷＡ１～ＷＡ３、ＷＢ１～ＷＢ３および各雌ねじＷＣ１～ＷＣ３は、各ボルトＷ１～Ｗ３の挿入位置に対応させて配置することができる。中蓋２３は、ねじＪ７を挿入可能な貫通孔２３Ｄを備える。このとき、外蓋２２は、貫通孔２３Ｄを塞ぐように中蓋２３をカバーすることができる。
　そして、段差９Ｂを開口２１Ｃに挿入し、ケース２１の頂面２１Ｄをエクステンション９´の下端側に突き合わせる。そして、ボルトＷ１～Ｗ３を収容部２１Ａ内に挿入し、貫通孔ＷＡ１～ＷＡ３をそれぞれ介してケース２１から突出させ、さらに貫通孔ＷＢ１～ＷＢ３をそれぞれ介してエクステンション９´から突出させ、雌ねじＷＣ１～ＷＣ３にねじ止めすることで、ケース２１およびエクステンション９´を装着部４Ａに固定することができる。このとき、ケース２１内およびエクステンション９´内にボルトＷ１～Ｗ３を収めた状態でケース２１およびエクステンション９´を装着部４Ａに固定することができる。このため、ボルトＷ１～Ｗ３が推力発生装置１´の外部に露出するのを防止することが可能となるとともに、図１（ａ）の推力発生装置１に比べて図１４（ａ）の推力発生装置１´の軽量化を図りつつ、推力発生装置１´からのボルトＷ１～Ｗ３の脱落を防止することができる。
　ここで、図２０に示すように、ケース２１とエクステンション９´の対向面にノックピン９Ｅを挿入し、装着部４Ａとエクステンション９´の対向面にマーカピン９Ｆを挿入することができる。なお、ノックピン９Ｅおよびマーカピン９Ｆはそれぞれ、ボルトＷ１～Ｗ３の個数に合わせて３個ずつ設けることができる。このとき、エクステンション９´の下端面側において、ノックピン９ＥとボルトＷ１～Ｗ３を円周方向に交互に配置することができる。また、装着部４Ａにおいて、マーカピン９ＦとボルトＷ１～Ｗ３を円周方向に交互に配置することができる。これにより、ケース２１およびエクステンション９´を装着部４Ａにねじ止めするためのクリアランスを確保しつつ、ケース２１およびエクステンション９´の位置決め精度を向上させることが可能となるとともに、ボルトＷ１～Ｗ３にかかる周方向のトルクを逃がすことができる。
　そして、直動体１１、ラックＡ１～Ａ３およびピニオンＢ１～Ｂ３が収容部２１Ａ内に配置された状態で、開口２１Ｂを塞ぐように中蓋２３がケース２１に装着される。そして、ねじＪ７が貫通孔２３Ｄに挿入された状態で、ねじＪ７がケース２１にねじ込まれることで中蓋２３がケース２１に固定される。そして、ねじＪ７が挿入された貫通孔２３Ｄを塞ぐように外蓋２２が中蓋２３に装着される。これにより、ねじＪ７が推力発生装置１´の外部に露出するのを防止することが可能となるとともに、ねじＪ７の脱落を防止することができる。
　なお、ケース２１と装着部４Ａは、図１（ｂ）の推力発生装置１と図１４（ｂ）の推力発生装置１とで共通である。このため、図１５のエクステンション９´では装着強度が不足する場合に、ケース２１および装着部４Ａを改変することなく、図２のエクステンション９に交換することができる。
　上記の実施形態においては、各回転翼Ｈ１～Ｈ３は推力発生装置１の真下に配置され、推力発生装置１は飛翔体の機体の下部に装着されるが、各回転翼Ｈ１～Ｈ３は推力発生装置１の真上に配置され、推力発生装置１は飛翔体の機体の上部に装着されてもよい。
　なお、上述した実施形態では、推力発生用モータ２と回転翼Ｈ１～Ｈ３との間の間隔を保つために、図１（ｂ）のエクステンション９または図１４（ｂ）のエクステンション９´を設けた構成について示したが、エクステンション９またはエクステンション９´がなくても、推力発生用モータ２と回転翼Ｈ１～Ｈ３との間の間隔を十分維持できる場合は、エクステンション９またはエクステンション９´がなくてもよい。図１（ｂ）のエクステンション９がない場合、フランジ９Ａをケース２１に設けてもよい。図１４（ｂ）のエクステンション９´がない場合、エクステンション９´による間隔分だけボルトＷ１～Ｗ３を短くし、ボルトＷ１～Ｗ３を用いてケース２１を装着部４Ａに直接固定することができる。
　１　推力発生装置、Ｈ１～Ｈ３　回転翼、Ｐ１～Ｐ３　グリップ、２　推力発生用モータ、２Ａ　ステータ、２Ｂ　ロータ、２Ｃ　フレーム、３Ａ、３Ｂ　中空部、４　ロータ軸、５　ピッチ可変用モータ、６　回転伝達部、７　回転直動変換部、８　直動回転変換部、９　エクステンション

Claims (8)

  1. 　回転翼の推力を発生させる第１モータと、
    　前記回転翼のピッチ角を変化させる回転運動を発生させる第２モータと、
    　前記第２モータの回転運動を直線運動に変換する第１変換部と、
    　前記第１変換部で変換された直線運動を回転運動に変換する第２変換部とを備え、
    　前記第１変換部の少なくとも一部は、前記第１モータ内に収容されることを特徴とする推力発生装置。
  2. 　前記第１モータの回転軸は、前記回転軸の軸方向に沿って中空部を備え、
    　前記第１変換部の少なくとも一部は、前記中空部内に収容されることを特徴とする請求項１に記載の推力発生装置。
  3. 　前記第２モータで発生された回転運動を、前記第２モータの回転軸の軸方向に対して垂直方向に伝える回転伝達部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の推力発生装置。
  4. 　前記回転翼を支持するハブを備え、
    　前記第２変換部の少なくとも一部は、前記ハブ内に収容されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の推力発生装置。
  5. 　前記第２変換部は、
    　Ｎ（Ｎは正の整数）枚の回転翼のそれぞれに対応したＮ個の面を有し、前記第１変換部で変換された直線運動に従って直線運動可能な直動体と、
    　前記Ｎ枚の回転翼のそれぞれに対応したＮ個のラックピニオンを備え、
    　前記Ｎ個のラックピニオンのＮ個のラックは、前記Ｎ個の面でそれぞれ支持され、
    　前記Ｎ個のラックピニオンのＮ個のピニオンは、前記Ｎ枚の回転翼の支持軸側でそれぞれ支持されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の推力発生装置。
  6. 　前記第１変換部は、ボールねじを備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の推力発生装置。
  7. 　前記第１モータは、ステータとロータを備え、
    　前記ボールねじは、ボールねじ軸とボールねじナットを備え、
    　前記ボールねじ軸は、回転可能な状態で前記第１モータの静止部材に支持され、
    　前記ボールねじナットは、前記ボールねじ軸に転動体を介して螺合しており、前記回転軸に沿って直線運動可能な状態に直線案内されることを特徴とする請求項６に記載の推力発生装置。
  8. 　前記第１変換部で変換された直線運動を前記第２変換部に伝える直動伝達軸を備え、
    　前記直動伝達軸は、前記ボールねじのボールねじナットに固定され、
    　前記直動伝達軸は、前記直動伝達軸の運動を前記直線運動の方向に規制する面を備えることを特徴とする請求項６または７に記載の推力発生装置。
     
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0587037A (ja) 1991-09-30 1993-04-06 Toshiba Eng Co Ltd 可変ピツチプロペラ駆動装置
JP2011521833A (ja) * 2008-05-30 2011-07-28 ジロ インダストリーズ リミテッド 対の二重反転垂直軸プロペラを備えるフライングマシン
JP2013230076A (ja) * 2012-02-08 2013-11-07 Nsk Ltd アクチュエータ、ステータ、モータ、回転直動変換機構及びリニアアクチュエータ
US20160167777A1 (en) * 2014-12-15 2016-06-16 The Boeing Company Rotor assembly apparatus

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100306208B1 (ko) * 1998-09-16 2001-12-20 조한원 회전체의날개각조절장치
DE102010021988A1 (de) * 2010-05-29 2011-12-01 Aktiebolaget Skf Verstelleinrichtung und Strömungsmaschine mit einer solchen Verstelleinrichtung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0587037A (ja) 1991-09-30 1993-04-06 Toshiba Eng Co Ltd 可変ピツチプロペラ駆動装置
JP2011521833A (ja) * 2008-05-30 2011-07-28 ジロ インダストリーズ リミテッド 対の二重反転垂直軸プロペラを備えるフライングマシン
JP2013230076A (ja) * 2012-02-08 2013-11-07 Nsk Ltd アクチュエータ、ステータ、モータ、回転直動変換機構及びリニアアクチュエータ
US20160167777A1 (en) * 2014-12-15 2016-06-16 The Boeing Company Rotor assembly apparatus

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