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JP7582006B2 - Thrust generating device - Google Patents
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JP7582006B2 - Thrust generating device - Google Patents

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JP7582006B2 JP2021050763A JP2021050763A JP7582006B2 JP 7582006 B2 JP7582006 B2 JP 7582006B2 JP 2021050763 A JP2021050763 A JP 2021050763A JP 2021050763 A JP2021050763 A JP 2021050763A JP 7582006 B2 JP7582006 B2 JP 7582006B2
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Description

本発明は、推力発生装置に関する。 The present invention relates to a thrust generating device.

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、例えば、特許文献1に開示がある。この技術では、回転主軸は水車軸と発電機軸とからなり、入力軸は発電機軸の先端に配置され、駆動源である電動機からの動力が減速機および作動装置を介して入力軸に伝達増幅される。 For example, Patent Document 1 discloses a technology for electrically varying the pitch, which is the mounting angle of the propeller (rotor blades) relative to the rotating shaft, without using hydraulics. In this technology, the main rotating shaft is made up of a water turbine shaft and a generator shaft, the input shaft is placed at the tip of the generator shaft, and the power from the electric motor, which is the driving source, is transmitted and amplified to the input shaft via a reduction gear and an actuator.

特開2010-138912号公報JP 2010-138912 A

飛翔体の推力を発生させるために、電動機が飛翔体に搭載されることがある。この場合、飛翔体の推力を向上させるために、電動機を軽量化するのが好ましいが、特許文献1には、電動機の軽量化に関する開示はない。
そこで、本発明は、回転翼の推力を受け止めつつ、推力を発生させるモータを軽量化す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。
An electric motor may be mounted on a flying object to generate thrust for the flying object. In this case, it is preferable to reduce the weight of the electric motor in order to improve the thrust of the flying object, but Patent Document 1 does not disclose anything about reducing the weight of the electric motor.
Therefore, an object of the present invention is to provide a thrust generating device that can receive the thrust of a rotor while reducing the weight of a motor that generates the thrust.

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モータは、ロータと、ステータと、前記ロータと対向する位置に前記ステータを収容可能なステータケースと、前記ロータのロータ軸を回転自在に支持する軸受とを備え、前記ステータケースは、前記軸受にかかるアキシアル荷重を受ける第1荷重受部を備え、前記第1荷重受部は、前記アキシアル荷重の方向に応じて耐荷重が異なる。 In order to solve the above problem, a thrust generating device according to one aspect of the present invention includes a first motor that generates a thrust for a rotor, a second motor that generates a rotational motion that changes the pitch angle of the rotor, a first conversion unit that converts the rotational motion of the second motor into linear motion, and a second conversion unit that converts the linear motion converted by the first conversion unit into rotational motion, the first motor includes a rotor, a stator, a stator case that can accommodate the stator in a position facing the rotor, and a bearing that rotatably supports the rotor shaft of the rotor, the stator case includes a first load receiving part that receives an axial load applied to the bearing, and the first load receiving part has a load capacity that differs depending on the direction of the axial load.

これにより、軸受にかかるアキシアル荷重をステータケース側で受ける場合、アキシアル荷重が大きい方向では耐荷重を大きくし、アキシアル荷重が小さい方向では耐荷重を小さくすることができる。このため、アキシアル荷重が大きい方向では第1荷重受部の強度を大きくし、アキシアル荷重が小さい方向では第1荷重受部の強度を小さくすることができ、回転翼の推力を受け止めつつ、推力を発生させる第1モータを軽量化することができる。 As a result, when the axial load on the bearing is received by the stator case, the load capacity can be increased in the direction where the axial load is large and decreased in the direction where the axial load is small. This makes it possible to increase the strength of the first load receiving portion in the direction where the axial load is large and decrease the strength of the first load receiving portion in the direction where the axial load is small, allowing the first motor that generates the thrust to be lighter while receiving the thrust of the rotor.

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荷重受部は、単方向のアキシアル荷重に対してのみ耐荷重を有する。 Furthermore, according to a thrust generating device according to one aspect of the present invention, the first load receiving portion has a load resistance only against a unidirectional axial load.

これにより、軸受にかかるアキシアル荷重をステータケース側で受ける場合、アキシアル荷重がかかる方向にのみ耐荷重を持たせることができ、アキシアル荷重がかからない方向では耐荷重を持たせるための構造を省略することができる。このため、双方向のアキシアル荷重に対して耐荷重を持たせた場合に比べて、ステータケースを軽量化することができ、回転翼の推力を受け止めつつ、推力を発生させる第1モータを軽量化することができる。 As a result, when the axial load on the bearing is received by the stator case, the stator case can withstand the load only in the direction in which the axial load is applied, and the structure for withstanding the load in directions in which the axial load is not applied can be omitted. This allows the stator case to be lighter than when the stator case is provided with load resistance against axial loads in both directions, and allows the first motor, which generates the thrust while receiving the thrust of the rotor, to be lighter.

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荷重受部は、前記ステータケースに設けられた第1段差を備え、前記第1段差は、前記軸受の外輪の軸方向端面に接触可能である。 Furthermore, according to a thrust generating device according to one aspect of the present invention, the first load receiving portion has a first step provided on the stator case, and the first step is capable of contacting the axial end face of the outer ring of the bearing.

これにより、軸受を介して回転自在にロータ軸を支持しつつ、軸受の外輪にかかるアキシアル荷重を第1段差で受け止めることができる。このため、ステータケースの構成の複雑化を抑制しつつ、回転翼の推力を受け止めることができ、推力を発生させる第1モータを軽量化することができる。 This allows the rotor shaft to be rotatably supported via the bearing, while the axial load on the outer ring of the bearing can be received by the first step. This makes it possible to receive the thrust of the rotor blades while preventing the stator case from becoming too complicated in configuration, and allows the first motor that generates the thrust to be made lighter.

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段差は、前記軸受の外輪の軸方向端面のうちの、飛翔体の装着面側にのみ設けられる。 In addition, according to a thrust generating device according to one aspect of the present invention, the first step is provided only on the axial end face of the outer ring of the bearing, on the side of the mounting surface of the flying object.

これにより、軸受の外輪の軸方向端面のうちの、飛翔体の装着面側にかかるアキシアル荷重を第1段差で受け止めることが可能となるとともに、軸受の外輪の軸方向端面の他方の側では段差を設ける必要がなくなり、ステータケースを薄肉化することができる。このため、回転翼の推力を受け止めつつ、推力を発生させる第1モータを軽量化することができる。 This allows the first step to receive the axial load on the axial end face of the outer ring of the bearing on the side where the flying object is attached, and eliminates the need to provide a step on the other side of the axial end face of the outer ring of the bearing, allowing the stator case to be made thinner. This allows the first motor, which generates the thrust, to be made lighter while receiving the thrust of the rotor.

また、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、前記軸受の外輪の軸方向端面のうちの、飛翔体の装着面の反対側に設けられ、前記ステータケースに装着可能なプレートを備える。 In addition, according to one aspect of the present invention, a thrust generating device includes a plate that is provided on the axial end face of the outer ring of the bearing opposite the mounting surface of the flying object and that can be attached to the stator case.

これにより、軸受の外輪の軸方向端面のうちの、飛翔体の装着面側にのみ第1段差が設けられている場合においても、第1モータの高重量化を抑制しつつ、軸受を位置決めすることができる。 This makes it possible to position the bearing while preventing the first motor from becoming too heavy, even if the first step is provided only on the axial end face of the outer ring of the bearing on the side where the flying object is attached.

また、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、前記ステータケースは、前記軸受を介して前記ロータ軸を支持する内径部と、前記内径部の径方向外側に設けられ、前記ロータと対向する位置で前記ステータを支持するフレームとを備える。 In addition, according to a thrust generating device according to one aspect of the present invention, the stator case includes an inner diameter portion that supports the rotor shaft via the bearing, and a frame that is provided radially outside the inner diameter portion and supports the stator at a position facing the rotor.

これにより、ロータ軸の径方向外側にロータが設けられている場合においても、ロータ軸を回転自在に支持させつつ、ステータとロータとを対向配置することができる。 This allows the stator and rotor to be positioned opposite each other while supporting the rotor shaft for free rotation, even when the rotor is located radially outward of the rotor shaft.

また、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、前記ロータ軸は、前記軸受にかかるアキシアル荷重を受ける第2荷重受部を備え、前記第2荷重受部は、前記アキシアル荷重の方向に応じて耐荷重が異なる。 In addition, according to a thrust generating device according to one aspect of the present invention, the rotor shaft has a second load receiving portion that receives the axial load applied to the bearing, and the second load receiving portion has a different load resistance depending on the direction of the axial load.

これにより、軸受にかかるアキシアル荷重をロータ軸側で受ける場合、アキシアル荷重が大きい方向では耐荷重を大きくし、アキシアル荷重が小さい方向では耐荷重を小さくすることができる。このため、アキシアル荷重が大きい方向では第2荷重受部の強度を大きくし、アキシアル荷重が小さい方向では第2荷重受部の強度を小さくすることができ、回転翼の推力を受け止めつつ、推力を発生させる第1モータを軽量化することができる。 As a result, when the axial load on the bearing is received by the rotor shaft, the load capacity can be increased in the direction where the axial load is large and decreased in the direction where the axial load is small. This makes it possible to increase the strength of the second load receiving portion in the direction where the axial load is large and decrease the strength of the second load receiving portion in the direction where the axial load is small, allowing the first motor that generates the thrust to be reduced in weight while receiving the thrust of the rotor.

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荷重受部は、単方向のアキシアル荷重に対してのみ耐荷重を有する。 Furthermore, according to a thrust generating device according to one aspect of the present invention, the second load receiving portion has a load resistance only against a unidirectional axial load.

これにより、軸受にかかるアキシアル荷重をロータ軸側で受ける場合、アキシアル荷重がかかる方向にのみ耐荷重を持たせることができ、アキシアル荷重がかからない方向では耐荷重を持たせるための構造を省略することができる。このため、双方向のアキシアル荷重に対して耐荷重を持たせた場合に比べて、ステータケースを軽量化することができ、回転翼の推力を受け止めつつ、推力を発生させる第1モータを軽量化することができる。 As a result, when the axial load on the bearing is received by the rotor shaft, the bearing can withstand the load only in the direction in which the axial load is applied, and the structure for withstanding the load in directions in which the axial load is not applied can be omitted. This allows the stator case to be lighter than when the stator case is provided with load resistance against axial loads in both directions, and allows the first motor, which generates the thrust while receiving the thrust of the rotor blades, to be lighter.

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荷重受部は、前記ロータ軸に設けられた第2段差を備え、前記第2段差は、前記軸受の内輪の軸方向端面に接触可能である。 In addition, according to a thrust generating device according to one aspect of the present invention, the second load receiving portion has a second step provided on the rotor shaft, and the second step is capable of contacting the axial end face of the inner ring of the bearing.

これにより、軸受を介して回転自在にロータ軸が支持されるのを可能としつつ、軸受の内輪にかかるアキシアル荷重を第2段差で受け止めることができる。このため、ステータケースの構成の複雑化を抑制しつつ、回転翼の推力を受け止めることができ、推力を発生させる第1モータを軽量化することができる。 This allows the rotor shaft to be supported rotatably via the bearing, while the axial load acting on the inner ring of the bearing can be received by the second step. This makes it possible to receive the thrust of the rotor blades while preventing the stator case from becoming too complicated in configuration, and allows the first motor that generates the thrust to be made lighter.

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段差は、前記軸受の内輪の軸方向端面のうちの、飛翔体の装着面の反対側にのみ設けられる。 In addition, according to a thrust generating device according to one aspect of the present invention, the second step is provided only on the axial end face of the inner ring of the bearing opposite the mounting surface of the flying object.

これにより、軸受の内輪の軸方向端面のうちの、飛翔体の装着面の反対側にかかるアキシアル荷重を第2段差で受け止めることが可能となるとともに、軸受の内輪の軸方向端面の他方の側では段差を設ける必要がなくなり、ロータ軸を薄肉化することができる。このため、回転翼の推力を受け止めつつ、推力を発生させる第1モータを軽量化することができる。 This allows the second step to receive the axial load on the axial end face of the inner ring of the bearing opposite the mounting surface of the flying object, and eliminates the need to provide a step on the other side of the axial end face of the inner ring of the bearing, allowing the rotor shaft to be made thinner. This allows the first motor that generates the thrust to be lighter while receiving the thrust of the rotor blades.

また、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、前記軸受の内輪の軸方向端面のうちの、飛翔体の装着面側に設けられ、前記ロータ軸に装着可能なスナップリングを備える。 In addition, according to one aspect of the present invention, a thrust generating device includes a snap ring that is provided on the axial end face of the inner ring of the bearing on the side of the mounting surface of the flying object and can be attached to the rotor shaft.

これにより、軸受の内輪の軸方向端面のうちの、飛翔体の装着面の反対側にのみ第2段差が設けられている場合においても、第1モータの高重量化を抑制しつつ、軸受を位置決めすることができる。 This makes it possible to position the bearing while preventing the first motor from becoming too heavy, even if the second step is provided only on the axial end face of the inner ring of the bearing opposite the mounting surface of the flying object.

本発明の一つの態様によれば、回転翼の推力を受け止めつつ、推力を発生させるモータを軽量化することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to reduce the weight of the motor that generates the thrust while receiving the thrust of the rotor.

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。FIG. 1( a ) is a perspective view showing a state in which rotors are attached to the thrust generating device according to the first embodiment, and FIGS. 1( b ) and 1 ( c ) are side views showing states in which the pitch angle of the rotors attached to the thrust generating device according to the first embodiment is changed. 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。FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the thrust generating device of FIG. 1(a) as viewed from one end side of the rotating shaft. 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。FIG. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the thrust generating device shown in FIG. 1(a) as viewed from the other end side of the rotating shaft. 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。4A is a perspective view showing the structure of the thrust generating device shown in FIG. 2 after assembly, and FIG. 4B is a perspective view showing the structure of the thrust generating device shown in FIG. 3 after assembly. 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。FIG. 5(a) is a plan view showing the configuration of the thrust generating device according to the first embodiment, and FIG. 5(b) is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 5(a). 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。FIG. 6(a) is a plan view showing the configuration of the thrust generating device according to the first embodiment, and FIG. 6(b) is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 6(a). 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。FIG. 7(a) is a plan view showing the configuration of a thrust generating motor of the thrust generating device according to the first embodiment, and FIG. 7(b) is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 7(a). 図8(a)は、図6のピッチ可変用モータ、垂直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)のピッチ可変用モータ、垂直伝達部および直動案内部を除去した構成を示す斜視図である。8(a) is a perspective view showing the configuration of the pitch variable motor, vertical transmission unit, and rotary-linear motion conversion unit in FIG. 6, and FIG. 8(b) is a perspective view showing the configuration with the pitch variable motor, vertical transmission unit, and linear motion guide unit in FIG. 8(a) removed. 図9は、図1(b)のハブの構成を分解して示す斜視図である。FIG. 9 is an exploded perspective view showing the configuration of the hub in FIG. 図10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。FIG. 10 is a top view showing the positional relationship between the linear motion body to which the rack is attached and the pinion. 図11(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11(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。FIG. 11(a) is a perspective view showing the position of a linear body corresponding to the pitch angle of the rotor in FIG. 1(b), and FIG. 11(b) is a perspective view showing the position of a linear body corresponding to the pitch angle of the rotor in FIG. 1(c). 図12は、図7(b)のEA部を拡大して示す断面図である。FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of the portion EA in FIG. 図13は、図1(a)の推力発生用モータを斜め上方から見たときの構成を分解して示す斜視図である。FIG. 13 is an exploded perspective view showing the configuration of the thrust generating motor in FIG. 1(a) when viewed obliquely from above. 図14は、図1(a)の推力発生用モータを斜め下方から見たときの構成を分解して示す斜視図である。FIG. 14 is an exploded perspective view showing the configuration of the thrust generating motor in FIG. 1(a) when viewed obliquely from below. 図15(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15(b)および図15(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。FIG. 15( a ) is a perspective view showing a state in which rotors are attached to the thrust generating device according to the second embodiment, and FIGS. 15 ( b ) and 15 ( c ) are side views showing states in which the pitch angle of the rotors attached to the thrust generating device according to the second embodiment is changed. 図16は、図15(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。FIG. 16 is an exploded perspective view showing the configuration of the thrust generating device of FIG. 15(a) as viewed from one end side of the rotating shaft. 図17は、図15(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。FIG. 17 is an exploded perspective view showing the configuration of the thrust generating device shown in FIG. 15(a) as viewed from the other end side of the rotating shaft. 図18(a)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、図18(b)は、図17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。18(a) is a perspective view showing the structure of the thrust generating device shown in FIG. 16 after assembly, and FIG. 18(b) is a perspective view showing the structure of the thrust generating device shown in FIG. 17 after assembly. 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A-A線に沿って切断した断面図である。FIG. 19(a) is a plan view showing the configuration of a thrust generating device according to a second embodiment, and FIG. 19(b) is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 19(a). 図20(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20(b)は、図20(a)のB-B線に沿って切断した断面図である。FIG. 20(a) is a plan view showing the configuration of a thrust generating device according to the second embodiment, and FIG. 20(b) is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 20(a). 図21は、図15(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。FIG. 21 is an exploded perspective view showing the configuration of the hub and the extension in FIG. 15(b). 図22は、図15(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。FIG. 22 is an exploded perspective view showing the configuration of the mounting portion, the case, and the extension in FIG. 15(b). 図23は、図22のケースの構成を示す下面図である。FIG. 23 is a bottom view showing the configuration of the case in FIG.

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。 Below, the embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Note that the following embodiments do not limit the present invention, and not all of the combinations of features described in the embodiments are necessarily essential to the configuration of the present invention. The configuration of the embodiments may be modified or changed as appropriate depending on the specifications of the device to which the present invention is applied and various conditions (conditions of use, environment of use, etc.). The technical scope of the present invention is determined by the claims, and is not limited by the individual embodiments below. Also, the drawings used in the following description may differ in scale and shape from the actual structure in order to make each configuration easier to understand.

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2以上の整数)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。
In the following explanation, an example will be taken of a rotor having three blades driven by a thrust generating device; however, the number of blades driven by a thrust generating device is not necessarily limited to three and may be N (N is an integer greater than or equal to 2).
FIG. 1(a) is a perspective view showing a state in which a rotor is attached to the thrust generating device according to the first embodiment, FIGS. 1(b) and 1(c) are side views showing a state in which the pitch angle of the rotor attached to the thrust generating device according to the first embodiment is changed, FIGS. 2 and 3 are perspective views showing an exploded configuration of the thrust generating device of FIG. 1(a), and FIGS. 4(a) and 4(b) are perspective views showing the configuration of the thrust generating device of FIGS. 2 and 3 after assembly.

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HSBに装着される。推力発生装置1が装着された飛翔体HSB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(b)および図1(c)に示すように、回転翼H1~H3が飛翔体HSBの下部に装着されている形式をプッシャ式と言う。プッシャ式では、飛翔体HSBは、推力発生装置1により下から押し上げられながら飛行する。 In Fig. 1(a), Fig. 1(b) and Fig. 1(c), the thrust generating device 1 drives the rotors H1 to H3 electrically. The rotors H1 to H3 are attached to the thrust generating device 1 via the grips P1 to P3, respectively. The grips P1 to P3 support the rotors H1 to H3 so that they extend horizontally radially from the thrust generating device 1. The thrust generating device 1 is attached to the flying object HSB via the attachment surface 1A. The flying object HSB to which the thrust generating device 1 is attached is, for example, a flying object or vehicle body such as a multicopter, airplane, rotorcraft, or automobile with flying function that flies with a motor. As shown in Fig. 1(b) and Fig. 1(c), the type in which the rotors H1 to H3 are attached to the bottom of the flying object HSB is called a pusher type. In the pusher type, the flying object HSB flies while being pushed up from below by the thrust generating device 1.

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。 As shown in Figures 1(a), 1(b), 1(c), 2, 3, 4(a) and 4(b), the thrust generating device 1 includes a thrust generating motor (first motor) 2, a pitch variable motor (second motor) 5, a rotation transmission section 6, a rotary-linear converter (first converter) 7, a linear-rotary converter (second converter) 8, an extension 9 and a hub 10. The thrust generating motor 2 includes a stator 2A, a rotor 2B, an outer frame 2C, an inner diameter section 2D and an inner frame 2E. The rotor 2B includes a rotor shaft 4 and hollow sections 3A and 3B on the inner diameter side. The axial end of the rotor shaft 4 is provided with a mounting section 4A for mounting the hub 10 via the extension 9.

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、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、回転軸S0から径方向外側に向かって同心円状に配置される。 The inner frame 2E is located radially outward of the inner diameter portion 2D, and the outer frame 2C is located radially outward of the inner frame 2E. The inner diameter portion 2D is fixed to the outer frame 2C. The inner frame 2E is fixed to the rotor shaft 4 and rotates together with the rotor shaft 4. The rotor shaft 4 is housed in the inner diameter portion 2D. At this time, the mounting portion 4A is located axially outward of the inner diameter portion 2D. 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. At this time, the rotor shaft 4, inner diameter portion 2D, inner frame 2E, rotor 2B, stator 2A, and outer frame 2C are concentrically arranged radially outward from the rotation axis S0.

推力発生用モータ2は、図1(b)の回転軸S0の軸回りに回転翼H1~H3を回転させ、回転翼H1~H3の推力Fを発生させる。ステータ2Aは、電磁鋼鈑と巻線を備え、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。 The thrust generating motor 2 rotates the rotors H1 to H3 around the rotation axis S0 in FIG. 1(b), generating a thrust F from the rotors H1 to H3. The stator 2A is made of electromagnetic steel and windings, and is located on the outside of the rotor 2B. The stator 2A, inner diameter portion 2D, and mounting surface 1A are fixed to the outer frame 2C. At this time, 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 ensure a space for accommodating the rotation transmission portion 6 within the thrust generating motor 2.

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、装着面1Aから外側フレーム2C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。 The mounting surface 1A has an opening 1B through which the rotation transmission part 6 can be inserted into the outer frame 2C. The support part 1C extends radially from the mounting surface 1A toward the outer frame 2C. The inner diameter part 2D is cylindrical 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.

装着面1A、外側フレーム2C、内径部2D、内側フレーム2E、スペーサ2Fおよび支持部1C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、スペーサ2Fおよび支持部1C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。 The mounting surface 1A, outer frame 2C, inner diameter portion 2D, inner frame 2E, spacer 2F, and support portion 1C can be formed, for example, from an alloy such as duralumin. The mounting surface 1A, outer frame 2C, inner diameter portion 2D, inner frame 2E, spacer 2F, and support portion 1C can be integrally formed, for example, by a method such as casting, forging, or cutting.

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。このとき、ロータ軸4は、支持部2Gを介して内側フレーム2Eに固定することができる。支持部2Gは、ロータ軸4から内側フレーム2Eに向かって放射状に延びる。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、内側フレーム2Eおよび支持部2G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、内側フレーム2Eおよび支持部2G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。 The rotor 2B is composed of magnets and 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. At this time, the rotor shaft 4 can be fixed to the inner frame 2E via the support 2G. The support 2G extends radially from the rotor shaft 4 toward the inner frame 2E. The rotor shaft 4 rotates around the axis of the rotation axis S0 via the bearing U1. As the rotor shaft 4 rotates, the rotor 2B and the inner frame 2E also rotate around the axis of the rotation axis S0. The rotor shaft 4, the mounting part 4A, the inner frame 2E, and the support 2G can be made of an alloy such as duralumin. The rotor shaft 4, the mounting part 4A, the inner frame 2E, and the support 2G can be integrally formed by a method such as casting, forging, or cutting.

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。 The hollow portions 3A and 3B are located inside the thrust generating motor 2. 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.

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。 The pitch variable motor 5 generates a rotational motion that changes the pitch angles θ1 to θ3 of the rotors H1 to H3. The pitch variable motor 5 is fixed to the inner diameter portion 2D. At least a portion of the pitch variable motor 5 is housed within the thrust generating motor 2. In this case, the pitch variable motor 5 can be located in the hollow portion 3A. The rotation axis of the pitch variable motor 5 can be located parallel to the rotation axis S0 of the thrust generating motor 2.

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。 The rotation transmission unit 6 transmits the rotational motion generated by the pitch variable motor 5 in a direction perpendicular to the rotation axis S0 of the thrust generating motor 2. In other words, the rotation axis of the pitch variable motor 5 and the rotation axis S0 of the thrust generating motor 2 are different parallel axes, and the rotation transmission unit 6 transmits the rotational motion generated by the pitch variable motor 5 onto the axis of the rotation axis S0 of the thrust generating motor 2. The rotation transmission unit 6 is fixed to the inner diameter portion 2D. At least a portion of the rotation transmission unit 6 is housed within the thrust generating motor 2.

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。 The rotary-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 linear motion LM in the axial direction of the rotation axis S0. At least a portion of the rotary-linear motion conversion unit 7 is housed within the thrust generating motor 2. At this time, at least a portion of the rotary-linear motion conversion unit 7 can be located within the hollow portion 3B. In this case, at least a portion of the rotary-linear motion conversion unit 7 can protrude from the hollow portion 3B toward the rotors H1-H3 along the axial direction of the rotation axis S0. The rotary-linear motion conversion unit 7 is fixed to the inner diameter portion 2D.

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。 The linear motion/rotation conversion unit 8 converts the linear motion LM converted by the rotation/linear motion conversion unit 7 into rotational motion around each of the support shafts M1 to M3. The linear motion/rotation conversion unit 8 is located outside the thrust generating motor 2.

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。 The extension 9 is a spacer that maintains a gap between the thrust generating motor 2 and the rotor blades H1 to H3 in the axial direction of the rotation 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.

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。 The hub 10 houses the linear motion rotation conversion unit 8 and supports the grips P1 to P3 with the grips P1 to P3 protruding from the hub 10. The hub 10 is fixed to the rotor shaft 4 via the extension 9. In other words, the hub 10 is supported by the outer frame 2C in a state in which it can rotate around the axis of the rotation shaft S0 via the rotor shaft 4. The hub 10 supports the rotor blades H1 to H3 in a direction perpendicular to the axial direction of the rotation shaft S0 via the grips P1 to P3.

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。 When the thrust generating motor 2 operates, the rotor 2B rotates about the rotation axis S0, causing the rotors H1 to H3 to rotate. Then, thrust F is generated by the rotors H1 to H3 in accordance with the rotations R1 to R3 of each of the rotors H1 to H3.

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。 Here, the pitch variable motor 5, the rotation transmission unit 6, and the rotary-to-linear conversion unit 7 are fixed to the outer frame 2C. Therefore, even if the rotor 2B rotates, the pitch variable motor 5, the rotation transmission unit 6, and the rotary-to-linear conversion unit 7 do not rotate around the rotation axis S0.

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1つの直線運動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。 When the pitch variable motor 5 operates, each rotor H1-H3 rotates around the axis of each support shaft M1-M3, and the pitch angles θ1-θ3 of the rotor H1-H3 change. At this time, the rotational motion of the pitch variable motor 5 is transmitted to the rotary-linear converter 7 via the rotation transmission unit 6. The rotational motion of the pitch variable motor 5 is then converted by the rotary-linear converter 7 into linear motion LM in the axial direction of the rotation shaft S0. The single linear motion LM converted by the rotary-linear converter 7 is then converted by the linear-rotation converter 8 into three rotational motions around the axes of the support shafts M1-M3. The rotational motion of each support shaft M1-M3 is then transmitted to each rotor H1-H3 via the grips P1-P3, respectively, and the pitch angles θ1-θ3 of each rotor H1-H3 change.

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速め、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。 The thrust generating device 1 can change the thrust by varying the pitch angles θ1 to θ3 of the rotors H1 to H3. Furthermore, by varying the pitch angles θ1 to θ3, the thrust generating device 1 can increase the response speed to thrust changes and improve the stability of the flying object, and can ensure the thrust required for the flying object without increasing the blade length (the length of the rotors H1 to H3), thereby preventing the thrust generating device 1 from becoming larger and heavier. Furthermore, compared to a fixed pitch, the thrust required in each situation can be generated at a lower rotation speed of the thrust generating motor 2, so noise that depends on the rotation speed can be suppressed.

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。 In addition, the thrust generating device 1 does not require hydraulics because the pitch angles θ1 to θ3 of the rotors H1 to H3 are electrically variable. This eliminates the need to provide a hydraulic control unit that controls the supply and discharge of oil, and a complex rotary seal mechanism for oil sealing the rotor, making it possible to prevent the thrust generating device 1 from becoming too large and improving the maintainability of the thrust generating device 1.

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。 In addition, the linear motion conversion unit 8 converts the single linear motion LM converted by the rotary-linear motion conversion unit 7 into three rotational motions around the axes of the support shafts M1 to M3, making it possible to adjust the pitch angles θ1 to θ3 of the three rotors H1 to H3 based on the single linear motion LM converted by the rotary-linear motion conversion unit 7, thereby preventing the thrust generating device 1 from becoming too large.

さらに、回転直動変換部7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からの回転直動変換部7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。 Furthermore, by housing at least a portion of the rotary-to-linear conversion unit 7 within the thrust generating motor 2, the amount of protrusion of the rotary-to-linear conversion unit 7 from the thrust generating motor 2 in the axial direction of the rotation axis S0 can be reduced. Therefore, even when the thrust generating motor 2 generates the thrust of the rotors H1 to H3 and the pitch angles θ1 to θ3 of the rotors H1 to H3 are varied by the pitch varying motor 5, it is possible to make the thrust generating device 1 more compact in the axial direction of the rotation axis S0.

さらに、回転直動変換部7の少なくとも一部を、中空部3B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、回転直動変換部7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。 Furthermore, by accommodating at least a portion of the rotary-linear motion conversion unit 7 within the hollow portion 3B, it is possible to accommodate at least a portion of the rotary-linear motion conversion unit 7 within the thrust generating motor 2 without increasing the size of the thrust generating motor 2 in the axial direction of the rotation axis S0, thereby making it possible to make the thrust generating device 1 compact in the axial direction of the rotation axis S0.

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。 Furthermore, by transmitting the rotational motion generated by the pitch variable motor 5 via the rotation transmission unit 6, it becomes possible to arrange the rotation axis S0 of the thrust generating motor 2 and the rotation axis of the pitch variable motor 5 in parallel, making it possible to house the pitch variable motor 5 within the thrust generating motor 2.

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。 Furthermore, by housing the linear motion rotation conversion unit 8 within the hub 10, it is possible to make the thrust generating device 1 more compact in the axial direction of the rotation axis S0, and to prevent the linear motion rotation conversion unit 8 from being exposed to the outside.

ここで、回転翼H1~H3がロータ軸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。 When the rotor blades H1 to H3 rotate around the axis of the rotor shaft 4, centrifugal forces F1 to F3 are respectively applied to the rotor blades H1 to H3. The centrifugal forces F1 to F3 applied to the rotor blades H1 to H3 are transmitted to the support shafts M1 to M3 via the grips P1 to P3, respectively. At this time, the support shafts M1 to M3 automatically adjust the rotation axis of each of the support shafts M1 to M3 based on the centrifugal forces F1 to F3 transmitted to each of the support shafts M1 to M3, thereby improving the rotation accuracy around the axis of each of the support shafts M1 to M3.

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。
The configurations and operations of the rotation transmission unit 6, the rotation-to-linear motion conversion unit 7, and the linear motion-to-rotation conversion unit 8 will be described in more detail below.
Figures 5(a) and 6(a) are plan views showing the configuration of the thrust generating device of the first embodiment, Figure 5(b) is a cross-sectional view taken along line A-A in Figure 5(a), Figure 6(b) is a cross-sectional view taken along line B-B in Figure 6(a), Figure 7(a) is a plan view showing the configuration of a thrust generating motor of the thrust generating device of the first embodiment, and Figure 7(b) is a cross-sectional view taken along line C-C in Figure 7(a).

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。 In Figures 7(a) and 7(b), the rotor 2B is supported by the outer frame 2C via a bearing U1 in a state in which it can rotate around the rotation axis S0. In addition, 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 within the rotor shaft 4.

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。 In addition, in Figures 2, 3, 5(a), 5(b), 6(a) and 6(b), the rotation transmission unit 6 includes gears G1 to G3 and support members BJ1 to BJ3. Gears G1 to G3 transmit the rotational motion of the pitch variable motor 5 to the rotary-linear motion conversion unit 7. Gear G1 is attached to one end of the ball screw shaft 7F. Gear G3 is attached to the rotation shaft of the pitch variable motor 5. Gear G2 is provided between gears G1 and G3 in a position where it meshes with gears G1 and G3.

内径部2D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、内径部2D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、内径部2D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。 The inner diameter portion 2D supports the gear G1 and the rotary-linear converter 7 via the support member BJ1 in a state in which the gear G1 and the ball screw shaft 7F can rotate. The inner diameter portion 2D also supports the gear G3 and the rotating shaft of the pitch variable motor 5 in a state in which they can rotate via the support member BJ3. The inner diameter portion 2D also supports the gear G2 in a state in which they can rotate via the support members BJ1 and BJ2. At this time, the gear G2 is sandwiched between the support members BJ1 and BJ2 and is positioned in a position in which it meshes with the gears G1 and G3. The gears G1 to G3 are made of a material such as carbon steel, and the support members BJ1 to BJ3 are made of a material such as an aluminum alloy. Note that a belt may be used instead of gears as the mechanism for the rotation transmission portion.

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。 A ball screw can be used as the rotary-linear motion conversion mechanism of the rotary-linear motion conversion unit 7. A sliding screw can also be used as the rotary-linear motion conversion mechanism of the rotary-linear motion conversion unit 7. The rotary-linear motion conversion unit 7 includes a linear motion transmission shaft 7D, a linear motion guide unit 7E, a ball screw shaft 7F, and a ball screw nut 7G.

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。 The linear guide portion 7E guides the ball screw nut 7G and the linear transmission shaft 7D in a direction of linear motion along the rotation axis S0. At this time, the linear guide portion 7E restricts the ball screw nut 7G from rotating in accordance with the rotation of the ball screw shaft 7F. The linear guide portion 7E is shaped to protrude from the support member BJ1. The linear guide portion 7E can be provided integrally with the support member BJ1.

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。
The ball screw shaft 7F is rotatably supported by the support member BJ1 via a bearing U2. The ball screw shaft 7F rotates together with the gear G1 while being screwed into the ball screw nut 7G via rolling elements, and causes the ball screw nut 7G to move linearly.
The ball screw nut 7G moves linearly in accordance with the rotational motion of the ball screw shaft 7F, and transmits the linear motion LM to the linear motion transmission shaft 7D.

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。 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 is shaped to include the ball screw nut 7G and a part of the ball screw shaft 7F.

直動回転変換部8の直動回転変換機構として、ラックアンド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。 A rack and pinion can be used as the linear motion rotation conversion mechanism of the linear motion rotation conversion unit 8. The linear motion rotation conversion unit 8 includes a linear body 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.

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。 The linear body 11 is supported via bearing U3 in a state in which it can rotate around the axis of the linear motion transmission shaft 7D. At this time, the linear body 11 can move linearly along the axial direction of the rotation axis S0 together with the linear motion transmission shaft 7D.

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。 The racks A1 to A3 are supported by a linear moving body 11. Each rack A1 to A3 moves linearly together with the linear moving body 11 while meshing with the pinions B1 to B3, respectively, and rotates the pinions B1 to B3, respectively.

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。 Each of the support shafts M1 to M3 supports the grips P1 to P3 so as to protrude radially in the horizontal direction from the thrust generating device 1. Each of the support shafts M1 to M3 is held in the case 21 in a state in which it can rotate around the axis of each of the support shafts M1 to M3 via the 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. To increase the durability of the grips P1 to P3 and the support shafts M1 to M3, the material of the grips P1 to P3 and the support shafts M1 to M3 may be, for example, titanium.

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。 Each of the pinions B1 to B3 is fixed to a corresponding one of the support shafts M1 to M3. Each of the pinions B1 to B3 rotates in accordance with the linear motion LM of each of the racks A1 to A3, and transmits the rotational motion to each of 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.

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各回転翼H1~H3にかかる遠心力F1~F3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一体的に形成することができる。 The case 21 can be used as a part of the hub 10. The case 21 is, for example, a non-split case without a joint surface. The non-split case can be produced by cutting out an ingot. In this case, the non-split case can be produced without joining individual pieces with adhesive or welding. The non-split case may be a seamless case without joints. The case 21 houses the linear body 11, racks A1 to A3, support shafts M1 to M3, bearings E1 to E3, adapters D1 to D3, and pinions B1 to B3. In this case, the case 21 can house 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 surface of the rotor 2B via the extension 9. In addition, the case 21 can support each of the support shafts M1 to M3 against the centrifugal forces F1 to F3 acting on each of the rotor blades H1 to H3 during rotation around the axis of the rotation shaft S0. The case 21 can be formed as a single unit, for example, by cutting duralumin or other materials.

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。 Each of the adapters 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. The inner circumferential surface of each of the adapters D1 to D3 is formed to fit along the outer circumferential surface of the support shafts M1 to M3, and the outer circumferential surface of each of the adapters D1 to D3 is formed to fit along the inner circumferential surface of the bearings E1 to E3. This allows each of the adapters D1 to D3 to support each of the support shafts M1 to M3 on the inner circumferential side of each of the bearings E1 to E3 while adapting to changes in the diameter of each of the support shafts M1 to M3. The material of the adapters D1 to D3 is, for example, duralumin.

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(スラスト荷重とも言う)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。 Each of the bearings U3, E1 to E3 can be, for example, a double-row angular ball bearing. A double-row angular ball bearing can be a back-to-back combination of single-row angular ball bearings with an integrated outer ring, or a face-to-face combination of single-row angular ball bearings with an integrated inner ring. A double-row angular ball bearing can withstand radial loads and axial loads in both directions (also known as thrust loads), and a back-to-back combination can also withstand moment loads.

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。ここで、ボルトJ6にてフランジ9Aをロータ軸4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。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。 The extension 9 includes 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. Here, the extension 9 can be fixed to the rotor shaft 4 by screwing the flange 9A to the rotor shaft 4 with a bolt J6. The material of the extension 9 and the flange 9A is, for example, duralumin.

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。 The flange 9A has a through hole 9K that penetrates the flange 9A in the axial direction of the rotor shaft 4. A bolt J6 can be inserted into the through hole 9K. The mounting portion 4A has a female thread 4B into which the bolt J6 can be screwed. The female thread 4B is located on the mounting surface side of the flange 9A. The through hole 9K and the female thread 4B can be positioned to correspond to the insertion position of the bolt J6. Here, the extension 9 can be fixed to the rotor shaft 4 by screwing the bolt J6 into the female thread 4B through the through hole 9K and screwing the flange 9A to the mounting portion 4A with the bolt J6.

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。 When the pitch variable motor 5 rotates, the gears G1 to G3 rotate in conjunction with the rotational motion of the pitch variable motor 5. The ball screw shaft 7F rotates in conjunction with the rotational motion of the gear G1, and the linear transmission shaft 7D moves linearly together with the ball screw nut 7G in conjunction with the rotational motion of the ball screw shaft 7F. At this time, the motion of the ball screw nut 7G and the linear transmission shaft 7D is guided by the linear guide section 7E, and is limited to linear motion along the axial direction of the rotation axis S0 within the thrust generating device 1.

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。 The linear motion LM of the linear transmission shaft 7D is transmitted to the linear body 11, and the racks A1 to A3 move linearly together with the linear body 11 in accordance with the linear motion LM of the linear transmission shaft 7D. At this time, the racks A1 to A3 move linearly while meshing with the pinions B1 to B3, respectively, and rotate the pinions B1 to B3. As the pinions B1 to B3 rotate, the support shafts M1 to M3 rotate around their respective axes. The rotational motion of the support shafts M1 to M3 is then transmitted to the rotors H1 to H3 via the grips P1 to P3, respectively, and the pitch angles θ1 to θ3 of the rotors H1 to H3 are changed.

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、ラックアンド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個のラックアンドピニオンの配置を直動体11の周囲で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個のラックアンド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。
Here, by using a ball screw as the rotary-linear motion conversion mechanism of the rotary-linear motion conversion unit 7, the driving torque required for pitch variation can be reduced compared to when a sliding screw is used, and power consumption of the pitch variation motor 5 can be reduced.
In addition, by providing a linear motion transmission shaft 7D in the rotary-linear motion conversion unit 7, the ball screw and the linear motion body 11 can be arranged at a distance in the axial direction of the rotation axis S0, and the ball screw can be accommodated in the thrust generating motor 2 while the linear motion body 11 can be accommodated in the hub 10.
Furthermore, by using a rack and pinion as the linear motion rotation conversion mechanism of the linear motion rotation conversion unit 8, it is possible to align the longitudinal direction of each of the racks A1 to A3 with the linear motion direction of the linear body 11, and also to align the circumferential direction of each of the pinions B1 to B3 with the circumferential direction of each of the support shafts M1 to M3. Therefore, the arrangement of the three rack and pinions can be compactly arranged around the linear motion body 11, and even when three rack and pinions are provided corresponding to each of the rotors H1 to H3, it is possible to accommodate the linear motion rotation conversion unit 8 within the hub 10 while preventing the hub 10 from becoming larger.

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である。
The configurations and operations of the rotation transmission unit 6 and the rotary-to-linear conversion unit 7 will be described in more detail below.
8(a) is a perspective view showing the configuration of the pitch variable motor, rotation transmission unit, and rotary-linear motion conversion unit of FIG. 6, and FIG. 8(b) is a perspective view showing the configuration after removing the support member and linear motion guide unit that support the rotary-linear motion conversion unit of FIG. 8(a).

図8(a)および図8(b)において、支持部材BJ1は、ボルトJ1により内径部2D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により内径部2D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。 8(a) and 8(b), the support member BJ1 can be fixed to the inner diameter portion 2D by the bolt J1. The bolt J1 can be arranged, for example, at the four corners of the support member BJ1. The support member BJ2 is fixed to the support member BJ1 by the bolt J2 and the support 31 with the gear G2 sandwiched between the support member BJ1 and the support member BJ2. The bolt J2 can be arranged, for example, at both ends of the support member BJ2. 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 inner diameter portion 2D by the bolt J3. The bolt J3 can be arranged, for example, at two locations at the ends of the support member BJ3. The pitch variable motor 5 can be fixed to the support member BJ3 by the bolt J4.

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。
The ball screw nut 7G includes a flange 7A. The flange 7A has a shape obtained by cutting a cylinder along two parallel planes, and a protruding portion of the flange 7A is disposed in an opening of the linear 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 are shaped like a cylinder cut by two parallel planes, and the flange 7B is disposed in the opening of the linear motion guide portion 7E.

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。 The flat surface of flange 7B and guide surface 7C may be an integral plane. This flat surface may be two surfaces facing in opposite directions. The protruding portions of flanges 7A and 7B may be provided with an area into which bolt J5 can be inserted. With flanges 7A and 7B overlapping, flange 7A can be fixed to flange 7B with bolt J5, thereby fixing linear motion transmission shaft 7D to ball screw nut 7G.

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。 A recess into which the sliding member 7H can be inserted can be provided on the flat surface or guide surface 7C of the flange 7B. The sliding member 7H can then be inserted into the recess and fixed to the flange 7B with 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, resin.

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。 On the other hand, a flat surface can be provided on the inside of the linear guide portion 7E, which faces the flat surfaces of the flanges 7A, 7B and the guide surface 7C. Then, the sliding member 7H slides on the flat surface of the linear guide portion 7E in accordance with the linear motion LM of the linear transmission shaft 7D, thereby restricting the motion of the linear transmission shaft 7D in the axial direction of the rotation axis S0.

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。 Here, by providing flat surfaces on parts of the outer periphery of the flanges 7A and 7B and on the guide surface 7C, and providing protrusions on the flanges 7A and 7B into which the bolt J5 can be inserted, and arranging the protrusions at the opening of the linear guide section 7E, the outer diameter of the linear guide section 7E can be reduced, and the rotary-to-linear conversion section 7 can be housed within the rotor shaft 4 while suppressing an increase in the diameter of the rotor shaft 4 in the thrust generating motor 2.

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9は、図1(b)のハブの構成を分解して示す斜視図、図10は、図3の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11(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11(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。
The configuration and operation of the linear motion/rotation conversion unit 8 will be described in more detail below.
Figure 9 is an exploded perspective view showing the configuration of the hub in Figure 1(b), Figure 10 is a top view showing the positional relationship between the linear body to which the rack in Figure 3 is attached and the pinion, Figure 11(a) is a perspective view showing the position of the linear body corresponding to the pitch angle of the rotor in Figure 1(b), and Figure 11(b) is a perspective view showing the position of the linear body corresponding to the pitch angle of the rotor in Figure 1(c).

図9、図10、図11(a)および図11(b)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、リフトガイド19およびナットS1~S3を備える。リフトガイド19は、ガイドベース13およびガイドピンT1~T3を備える。ガイドベース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。 In Figures 9, 10, 11(a) and 11(b), the linear motion rotation conversion unit 8 is provided with a lift guide 19 and nuts S1-S3 to limit the range of movement in the linear motion direction. The lift guide 19 is provided with a guide base 13 and guide pins T1-T3. The guide base 13 is provided with an opening 14 through which the tip of the linear motion transmission shaft 7D can pass. The linear body 11 is provided with an opening 12, openings V1-V3 and surfaces Z1-Z3. The hub 10 is provided with a case 21, an outer lid 22 and an inner lid 23. The case 21 is provided with a storage section 21A, hollow sections Q1-Q3, openings 21B and openings K1-K3. The inner lid 23 is provided with a through hole 23A.

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、ガイドピンT1~T3をそれぞれ挿入可能である。
Each of the faces Z1 to Z3 is provided at a position where the linear body 11 has three-fold rotational symmetry around the rotation axis S0. With three-fold rotational symmetry, the shape after rotation can be superimposed on the shape before rotation every time the linear body 11 is rotated by 120° around the rotation axis S0. Each of the faces Z1 to Z3 can support the racks A1 to A3, respectively. At this time, each of the faces Z1 to Z3 supports the racks A1 to A3 at a position where the teeth of the racks A1 to A3 face the direction of 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. The openings V1 to V3 can receive the guide pins T1 to T3, respectively.

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。 The linear body 11 is supported by the outer ring of the bearing U3, and the tip of the linear transmission shaft 7D is fixed to the inner ring of the bearing U3 by a nut 15. The outer ring of the bearing U3 can be attached to the linear body 11 by, for example, a C-shaped retaining ring 16.

ガイドベース13は、ガイドピンT1~T3を直立した状態で支持する。ガイドピンT1~T3は、ガイドベース13と一体的に設けることができる。ガイドベース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、ガイドピンT1~T3の位置に対応させることができる。 The guide base 13 supports the guide pins T1 to T3 in an upright position. The guide pins T1 to T3 can be provided integrally with the guide base 13. The planar shape of the guide base 13 can be made equal to the planar shape of the linear body 11. The positions of the openings V1 to V3 can correspond to the positions of the guide pins T1 to T3.

開口21Bは、ラックA1~A3が取り付けられた直動体11をガイドベース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。 Opening 21B allows the linear body 11, to which racks A1 to A3 are attached, to be inserted into storage section 21A together with guide base 13. Each opening K1 to K3 allows each support shaft M1 to M3 to be inserted into case 21.

収容部21Aは、ラックA1~A3が取り付けられた直動体11をガイドベース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、ガイドベース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。 The accommodation section 21A accommodates the linear body 11 to which the racks A1 to A3 are attached together with the guide base 13 in the case 21. The accommodation section 21A is, for example, a hollow section or a recess provided in the case 21. The planar shape of the accommodation section 21A can correspond to the planar shape of the guide base 13. In this case, the planar shape of the accommodation section 21A can be three-fold rotationally symmetric around the rotation axis S0.

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。 On the other hand, openings K1-K3 into which the support shafts M1-M3 can be inserted can be arranged along the outer circumferential surface of the housing 21A. In this case, the case 21 can be provided with a hollow portion Q1 into which the support shaft M1, pinion B1, bearing E1 and adapter D1 can be inserted, a hollow portion Q2 into which the support shaft M2, pinion B2, bearing E2 and adapter D2 can be inserted, and a hollow portion Q3 into which the support shaft M3, pinion B3, bearing E3 and adapter D3 can be inserted. The support shafts M1-M3, pinions B1-B3, bearings E1-E3 and adapters D1-D3 can be inserted into the hollow portions Q1-Q3, respectively, via the openings 21B.

ガイドピン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、ガイドピン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が各ガイドピンT1~T3の先端に装着されることで、収容部21A内にガイドベース13を配置することができる。 The tips of the guide pins T1 to T3 protrude outside the inner lid 23 through the through hole 23A. Then, with the tips of the guide pins T1 to T3 protruding outside the inner lid 23, nuts S1 to S3 are attached to the tips of the guide pins T1 to T3, allowing the guide base 13 to be positioned within the storage section 21A.

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。 The inner lid 23 is supported by the case 21. The inner lid 23 can be fixed to the case 21 with bolt 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.

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10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。 The linear body 11 with the racks A1 to A3 attached is then stored in the storage section 21A. The support shafts M1 to M3 with the pinions B1 to B3 attached are stored in the hollow sections Q1 to Q3. At this time, as shown in FIG. 10, the support shafts M1 to M3 are arranged so that their respective rotation axes JS1 to JS3 face in perpendicular directions JD1 to JD3 to the faces Z1 to Z3 of the linear body 11. The racks A1 to A3 are then supported on the faces Z1 to Z3 at positions where they mesh with the pinions B1 to B3.

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、ガイドピン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、ガイドベース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11(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11(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。 In association with the linear motion of the linear transmission shaft 7D, the racks A1 to A3 move linearly together with the linear body 11. At this time, the motion of the linear body 11 is guided by the guide pins T1 to T3, and the range of movement of the linear body 11 in the linear direction is limited by the guide base 13 and nuts S1 to S3. In association with the linear motion of the racks A1 to A3, the pinions B1 to B3 rotate, respectively, and in association with the rotation of the pinions B1 to B3, the support shafts M1 to M3 rotate about their respective axes. In addition, in association with the rotation of the support shafts M1 to M3, the rotors H1 to H3 rotate, and the pitch angles θ1 to θ3 of the rotors H1 to H3 are changed. For example, when the linear body 11 is in the position shown in FIG. 11(a), the pitch angles θ1 to θ3 of each of the rotors H1 to H3 are set as shown in FIG. 1(b), and when the linear body 11 is in the position shown in FIG. 11(b), the pitch angles θ1 to θ3 of each of the rotors H1 to H3 are set as shown in FIG. 1(c).

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に配置するようにしたので、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。 The faces Z1 to Z3 are provided at positions that are three times rotationally symmetric around the axis of rotation S0, and the racks A1 to A3 are arranged on the faces Z1 to Z3. Therefore, by linearly moving one linear body 11, three rotational movements can be generated around the axes of the three support shafts M1 to M3. This makes it possible to accommodate the linear motion rotation conversion unit 8 within the hub 10 while making it possible to vary the pitch of the three rotors H1 to H3.

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。このとき、推力発生用モータ2には、上方向に推力がかかる。このため、推力発生用モータ2にかかる推力の方向に応じて、推力発生用モータ2の耐荷重を異ならせることで、推力発生用モータ2を軽量化することができる。 In the above embodiment, each rotor H1 to H3 is disposed directly below the thrust generating device 1, and the thrust generating device 1 is attached to the bottom of the airframe. At this time, thrust is applied to the thrust generating motor 2 in the upward direction. Therefore, by varying the load capacity of the thrust generating motor 2 depending on the direction of thrust applied to the thrust generating motor 2, the thrust generating motor 2 can be made lighter.

以下、推力発生用モータ2の軸受の支持構造について具体的に説明する。
図12は、図7(b)のEA部を拡大して示す断面図、図13は、図1(a)の推力発生用モータを斜め上方から見たときの構成を分解して示す斜視図、図14は、図1(a)の推力発生用モータを斜め下方から見たときの構成を分解して示す斜視図である。
The support structure for the bearings of the thrust generating motor 2 will now be described in detail.
FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of the EA portion of FIG. 7(b), FIG. 13 is an exploded perspective view showing the configuration of the thrust generating motor of FIG. 1(a) when viewed diagonally from above, and FIG. 14 is an exploded perspective view showing the configuration of the thrust generating motor of FIG. 1(a) when viewed diagonally from below.

図12から図14において、推力発生用モータ2は、ステータケース40を備える。ステータケース40は、ロータ2Bと対向する位置にステータ2Aを収容可能である。ステータケース40は、軸受U1を介してロータ2Bのロータ軸4を回転自在に支持する。ステータケース40は、軸受U1にかかるアキシアル荷重を受ける。ここで、ステータケース40は、軸受U1にかかるアキシアル荷重の方向に応じて異なる耐荷重を有する。このとき、ステータケース40は、単方向(プッシャ専用の推力発生装置1では上方向)のアキシアル荷重に対してのみ耐荷重を有することができる。 In Figures 12 to 14, the thrust generating motor 2 includes a stator case 40. The stator case 40 can accommodate the stator 2A in a position facing the rotor 2B. The stator case 40 rotatably supports the rotor shaft 4 of the rotor 2B via the bearing U1. The stator case 40 receives the axial load applied to the bearing U1. Here, the stator case 40 has a different load capacity depending on the direction of the axial load applied to the bearing U1. At this time, the stator case 40 can only withstand the axial load in one direction (upward in the thrust generating device 1 dedicated to the pusher).

また、ロータ軸4は、軸受U1にかかるアキシアル荷重の方向に応じて異なる耐荷重を有する。このとき、ロータ軸4は、単方向(プッシャ専用の推力発生装置1では上方向)のアキシアル荷重に対してのみ耐荷重を有することができる。 The rotor shaft 4 also has different load resistances depending on the direction of the axial load applied to the bearing U1. In this case, the rotor shaft 4 can only withstand axial loads in one direction (upward in the case of the thrust generating device 1 dedicated to the pusher).

具体的には、ステータケース40は、外側フレーム2C、内径部2D、装着面1A、支持部1Cおよびスペーサ2Fを備える。軸受U1は、外輪U11および内輪U12を備える。 Specifically, the stator case 40 includes an outer frame 2C, an inner diameter portion 2D, a mounting surface 1A, a support portion 1C, and a spacer 2F. The bearing U1 includes an outer ring U11 and an inner ring U12.

内径部2Dの内周面には、外輪U11の外周面が接触可能である。内径部2Dの内周面には、外輪U11の軸方向端面に接触可能な段差DS1(第1荷重受部)が設けられる。このとき、段差DS1は、外輪U11の軸方向端面のうちの、飛翔体HSBの装着面側(プッシャ専用の推力発生装置1では上端面)にのみ設けることができる。 The inner peripheral surface of the inner diameter portion 2D can come into contact with the outer peripheral surface of the outer ring U11. A step DS1 (first load receiving portion) that can come into contact with the axial end surface of the outer ring U11 is provided on the inner peripheral surface of the inner diameter portion 2D. In this case, the step DS1 can only be provided on the axial end surface of the outer ring U11 that faces the mounting surface of the flying object HSB (the upper end surface in the case of a thrust generating device 1 dedicated to a pusher).

ロータ軸4の外周面には、内輪U12の内周面が接触可能である。ロータ軸4の外周面には、内輪U12の軸方向端面に接触可能な段差DS2(第2荷重受部)が設けられる。このとき、段差DS2は、内輪U12の軸方向端面のうちの、飛翔体HSBの装着面の反対側(プッシャ専用の推力発生装置1では下端面)にのみ設けることができる。 The inner peripheral surface of the inner ring U12 can come into contact with the outer peripheral surface of the rotor shaft 4. A step DS2 (second load receiving portion) that can come into contact with the axial end surface of the inner ring U12 is provided on the outer peripheral surface of the rotor shaft 4. In this case, the step DS2 can only be provided on the axial end surface of the inner ring U12 opposite the mounting surface of the flying object HSB (the lower end surface in the case of the thrust generating device 1 dedicated to the pusher).

ここで、プッシャ専用の推力発生装置1では、回転翼H1~H3の推力Fは、推力発生用モータ2が下から押されるように推力発生用モータ2にかかる。このとき、回転翼H1~H3の推力Fは、ロータ軸4の段差DS2を介して内輪U12の下端面にかかり、内輪U12の下端面にかかる推力Fの反作用としての荷重をロータ軸4の段差DS2で受け止めることができる。さらに、内輪U12の下端面にかかる推力Fは、外輪U11の上端面を介して内径部2Dの段差DS1にかかり、外輪U11の上端面を介してかかる荷重を内径部2Dの段差DS1で受け止めることができる。このため、軸受U1を介して回転自在にロータ軸4を支持しつつ、軸受U1にかかるアキシアル荷重を段差DS1、DS2で受け止めることができる。 Here, in the thrust generating device 1 dedicated to the pusher, the thrust F of the rotor blades H1 to H3 is applied to the thrust generating motor 2 so that the thrust generating motor 2 is pushed from below. At this time, the thrust F of the rotor blades H1 to H3 is applied to the lower end surface of the inner ring U12 via the step DS2 of the rotor shaft 4, and the load acting as a reaction to the thrust F applied to the lower end surface of the inner ring U12 can be received by the step DS2 of the rotor shaft 4. Furthermore, the thrust F applied to the lower end surface of the inner ring U12 is applied to the step DS1 of the inner diameter portion 2D via the upper end surface of the outer ring U11, and the load applied via the upper end surface of the outer ring U11 can be received by the step DS1 of the inner diameter portion 2D. Therefore, the axial load applied to the bearing U1 can be received by the steps DS1 and DS2 while the rotor shaft 4 is rotatably supported via the bearing U1.

ここで、内径部2Dの段差DS1は、外輪U11の上端面側のみに設けることで、外輪U11の下端面側に段差を設ける必要がなくなり、外輪U11の下端面側で内径部2Dを薄肉化することができる。ロータ軸4の段差DS2は、内輪U12の下端面側のみに設けることで、内輪U12の上端面側に段差を設ける必要がなくなり、内輪U12の上端面側でロータ軸4を薄肉化することができる。これにより、双方向のアキシアル荷重に対して耐荷重を持たせた場合に比べて、内径部2Dおよびロータ軸4を軽量化することができ、回転翼H1~H3の推力Fを受け止めつつ、推力発生用モータ2を軽量化することができる。 Here, by providing the step DS1 of the inner diameter portion 2D only on the upper end surface side of the outer ring U11, it is no longer necessary to provide a step on the lower end surface side of the outer ring U11, and the inner diameter portion 2D can be made thinner on the lower end surface side of the outer ring U11. By providing the step DS2 of the rotor shaft 4 only on the lower end surface side of the inner ring U12, it is no longer necessary to provide a step on the upper end surface side of the inner ring U12, and the rotor shaft 4 can be made thinner on the upper end surface side of the inner ring U12. This makes it possible to reduce the weight of the inner diameter portion 2D and the rotor shaft 4 compared to a case in which the load capacity is provided against axial loads in both directions, and it is possible to reduce the weight of the thrust generating motor 2 while receiving the thrust F of the rotor blades H1 to H3.

一方、外輪U11の軸方向端面の他方の側(プッシャ専用の推力発生装置1では外輪U11の下端面)には、プレート43が設けられる。プレート43は、外輪U11の軸方向端面の他方の側を支持する。プレート43は、ボルトJ8で内径部2Dに固定することができる。これにより、外輪U11の軸方向端面のうちの、飛翔体HSBの装着面側にのみ段差DS1が設けられている場合においても、推力発生用モータ2の高重量化を抑制しつつ、外輪U11を位置決めすることができる。 Meanwhile, a plate 43 is provided on the other side of the axial end face of the outer ring U11 (the lower end face of the outer ring U11 in the thrust generating device 1 dedicated to the pusher). The plate 43 supports the other side of the axial end face of the outer ring U11. The plate 43 can be fixed to the inner diameter portion 2D with a bolt J8. This makes it possible to position the outer ring U11 while preventing the thrust generating motor 2 from becoming heavy, even if a step DS1 is provided only on the mounting surface side of the flying object HSB of the axial end face of the outer ring U11.

また、内輪U12の軸方向端面の他方の側(プッシャ専用の推力発生装置1では内輪U12の上端面)には、スナップリング41が設けられる。スナップリング41は、内輪U12の軸方向端面の他方の側を支持する。スナップリング41は、ロータ軸4の外周面に固定することができる。これにより、内輪U12の軸方向端面のうちの、飛翔体HSBの装着面の反対側にのみ段差DS2が設けられている場合においても、推力発生用モータ2の高重量化を抑制しつつ、内輪U12を位置決めすることができる。 A snap ring 41 is provided on the other side of the axial end face of the inner ring U12 (the upper end face of the inner ring U12 in the thrust generating device 1 dedicated to the pusher). The snap ring 41 supports the other side of the axial end face of the inner ring U12. The snap ring 41 can be fixed to the outer peripheral surface of the rotor shaft 4. This makes it possible to position the inner ring U12 while preventing the thrust generating motor 2 from becoming heavy, even if a step DS2 is provided only on the side of the axial end face of the inner ring U12 opposite the mounting surface of the flying object HSB.

また、軸受U1上には、カバー42が設けられる。カバー42は、軸受U1の上端面を覆うことができる。このとき、カバー42は、軸受U1の上端面の平面形状に対応したリング状とすることができる。カバー42は、ボルトなどにより内径部2Dの内周面に固定することができる。 A cover 42 is provided on the bearing U1. The cover 42 can cover the upper end surface of the bearing U1. In this case, the cover 42 can be ring-shaped to correspond to the planar shape of the upper end surface of the bearing U1. The cover 42 can be fixed to the inner circumferential surface of the inner diameter portion 2D by bolts or the like.

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。
A thrust generating device according to the second embodiment will be described below. In the above-described first embodiment, an example was described in which an extension 9 having a flange 9A was used as a spacer for maintaining the distance between the thrust generating motor 2 and the rotors H1 to H3. In the second embodiment, an example is described in which an extension 9' without a flange 9A is used as a spacer for maintaining the distance between the thrust generating motor 2 and the rotors H1 to H3.
In the following description, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図15(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15(b)および図15(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16および図17は、図15(a)の推力発生装置の構成を分解して示す斜視図、図18(a)および図18(b)は、図16および図17の推力発生装置の組み立て後の構成を示す斜視図、図19(a)および図20(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A-A線に沿って切断した断面図、図20(b)は、図20(a)のB-B線に沿って切断した断面図である。 15(a) is a perspective view showing the state in which the rotor is attached to the thrust generating device according to the second embodiment, 15(b) and 15(c) are side views showing the state in which the pitch angle of the rotor attached to the thrust generating device according to the second embodiment is changed, 16 and 17 are perspective views showing the configuration of the thrust generating device of FIG. 15(a) in an exploded form, 18(a) and 18(b) are perspective views showing the configuration of the thrust generating device of FIG. 16 and 17 after assembly, 19(a) and 20(a) are plan views showing the configuration of the thrust generating device according to the second embodiment, 19(b) is a cross-sectional view taken along line A-A in FIG. 19(a), and 20(b) is a cross-sectional view taken along line B-B in FIG. 20(a).

図15(a)、図15(b)、図15(c)、図16、図17、図18(a)、図18(b)、図19(a)、図19(b)、図20(a)および図20(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。 In Figures 15(a), 15(b), 15(c), 16, 17, 18(a), 18(b), 19(a), 19(b), 20(a) and 20(b), the thrust generator 1' has an extension 9' instead of the extension 9 of the thrust generator 1 in Figure 1(b). The rest of the configuration of the thrust generator 1' is the same as that of the thrust generator 1 in Figure 1(b).

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。 The extension 9' is a spacer for maintaining a distance between the thrust generating motor 2 and the rotor blades H1 to H3 in the axial direction of the rotation 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. 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 transmission shaft 7D in the axial direction of the rotor shaft 4. The extension 9' can be configured in the same way as the extension 9, except that the extension 9 in FIG. 2 does not have the flange 9A.

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21は、図15(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22は、図15(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23は、図22のケースの構成を示す下面図である。
A method for attaching the hub 10 to the end face side of the rotor shaft 4 via the extension 9' will be specifically described below.
21 is an exploded perspective view showing the configuration of the hub and extension in FIG. 15(b), FIG. 22 is an exploded perspective view showing the configuration of the mounting portion, case and extension in FIG. 15(b), and FIG. 23 is a bottom view showing the configuration of the case in FIG. 22.

図21から図23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。 21 to 23, the accommodating section 21A of the case 21 has a top surface 21D. The top surface 21D is located on the side where the extension 9' is attached. 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 in three locations around the opening 21C. The through holes WA1 to WA3 can each be inserted with a bolt W1 to W3. The extension 9' has a step 9B and through holes WB1 to WB3. The step 9B protrudes in the axial direction of the rotor shaft 4 on the inner 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. The through holes WB1 to WB3 can each be inserted with a bolt W1 to W3. The mounting portion 4A has female threads WC1 to WC3. The female threads WC1 to WC3 are located on the mounting surface side of the extension 9'. Each of the through holes WA1 to WA3, WB1 to WB3 and each of the female threads WC1 to WC3 can be positioned to correspond to the insertion positions of each of the bolts W1 to W3. The inner lid 23 has a through hole 23D into which the screw J7 can be inserted. At this time, the outer lid 22 can cover the inner lid 23 so as to block the through hole 23D.

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15(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。 Then, the step 9B is inserted into the opening 21C, and the top surface 21D of the case 21 is butted against the lower end side of the extension 9'. Then, the bolts W1 to W3 are inserted into the housing portion 21A, protruded from the case 21 through the through holes WA1 to WA3, and further protruded from the extension 9' through the through holes WB1 to WB3, and screwed into the female threads WC1 to WC3, thereby fixing the case 21 and the extension 9' to the mounting portion 4A. At this time, 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'. This makes it possible to prevent the bolts W1 to W3 from being exposed to the outside of the thrust generator 1', and prevents the bolts W1 to W3 from falling off the thrust generator 1' while reducing the weight of the thrust generator 1' in FIG. 15(a) compared to the thrust generator 1 in FIG. 1(a).

ここで、図21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。 As shown in FIG. 21, a knock pin 9E can be inserted between the opposing surfaces of the case 21 and the extension 9', and a marker pin 9F can be inserted between the opposing surfaces of the mounting portion 4A and the extension 9'. Three knock pins 9E and three marker pins 9F can be provided, corresponding to the number of bolts W1 to W3. At this time, the knock pins 9E and the bolts W1 to W3 can be arranged alternately in the circumferential direction on the lower end surface side of the extension 9'. Also, the marker pins 9F and the bolts W1 to W3 can be arranged alternately in the circumferential direction on the mounting portion 4A. This makes it possible to improve the positioning accuracy of the case 21 and the extension 9' while ensuring a clearance for screwing the case 21 and the extension 9' to the mounting portion 4A, and to release the circumferential torque applied to the bolts W1 to W3.

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。 Then, with the linear body 11, racks A1-A3, and pinions B1-B3 arranged in the accommodation section 21A, the inner lid 23 is attached to the case 21 so as to close the opening 21B. Then, with the screw J7 inserted into the through hole 23D, the screw J7 is screwed into the case 21 to fix the inner lid 23 to the case 21. Then, the outer lid 22 is attached to the inner lid 23 so as to close the through hole 23D into which the screw J7 has been inserted. This makes it possible to prevent the screw J7 from being exposed to the outside of the thrust generating device 1' and also makes it possible to prevent the screw J7 from falling off.

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15(b)の推力発生装置1とで共通である。このため、図16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。 The case 21 and the mounting part 4A are common to the thrust generator 1 in FIG. 1(b) and the thrust generator 1 in FIG. 15(b). Therefore, if the extension 9' in FIG. 16 does not have sufficient mounting strength, it can be replaced with the extension 9 in FIG. 2 without modifying the case 21 and the mounting part 4A.

また、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15(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15(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。 In the above-described embodiment, the extension 9 in FIG. 1(b) or the extension 9' in FIG. 15(b) is provided to maintain the distance between the thrust generating motor 2 and the rotors H1 to H3. However, if the distance between the thrust generating motor 2 and the rotors H1 to H3 can be sufficiently maintained without the extension 9 or the extension 9', the extension 9 or the extension 9' may not be required. If the extension 9 in FIG. 1(b) is not provided, the flange 9A may be provided on the case 21. If the extension 9' in FIG. 15(b) is not provided, the bolts W1 to W3 can be shortened by the distance provided by the extension 9', and the case 21 can be directly fixed to the mounting portion 4A using the bolts W1 to W3.

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、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 1 Thrust generating device, H1-H3 rotor blades, P1-P3 grip, 2 thrust generating motor, 2A stator, 2B rotor, 3A, 3B hollow section, 4 rotor shaft, 5 pitch variable motor, 6 rotation transmission section, 7 rotation-linear conversion section, 8 linear-rotation conversion section, 9 extension

Claims (4)

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モータは、
ロータと、
ステータと、
前記ロータと対向する位置に前記ステータを収容可能なステータケースと、
前記ロータのロータ軸を回転自在に支持する軸受とを備え、
前記ステータケースは、前記軸受にかかるアキシアル荷重を受ける第1荷重受部を備え、
前記第1荷重受部は、前記アキシアル荷重の方向に応じて耐荷重が異なる一方、前記軸受の外輪の軸方向端面のうちの飛翔体の装着面側にのみ設けられ、かつ、前記軸受の外輪の当該装着面側の軸方向端面に接触可能な第1段差を備え、
前記ロータ軸は、当該ロータ軸に一体形成された前記軸受にかかるアキシアル荷重を受ける第2荷重受部を備え、
前記第2荷重受部は、前記アキシアル荷重の方向に応じて耐荷重が異なる一方、前記飛翔体の装着面の反対側にのみ設けられ、かつ、前記軸受の内輪の当該反対側の軸方向端面に接触可能な第2段差を備え、
前記回転翼の回転運動によって、前記第1モータを前記装着面の反対側から前記装着面側に押す推力を発生する推力発生装置。
A first motor that generates thrust for the rotor;
A second motor that generates a rotational motion that changes the pitch angle of the rotor;
a first conversion unit that converts the rotational motion of the second motor into a linear motion;
a second conversion unit that converts the linear motion converted by the first conversion unit into a rotational motion,
The first motor is
A rotor,
A stator;
a stator case capable of housing the stator at a position facing the rotor;
a bearing that rotatably supports a rotor shaft of the rotor,
The stator case includes a first load receiving portion that receives an axial load applied to the bearing,
The first load receiving portion has a different load capacity depending on the direction of the axial load, and is provided only on the mounting surface side of the flying object of the axial end surface of the outer ring of the bearing, and includes a first step that can contact the axial end surface of the outer ring of the bearing on the mounting surface side,
The rotor shaft includes a second load receiving portion that receives an axial load applied to the bearing that is integrally formed with the rotor shaft,
The second load receiving portion has a load capacity that varies depending on the direction of the axial load, and is provided only on the opposite side to the mounting surface of the flying object, and includes a second step that can contact the axial end surface of the inner ring of the bearing on the opposite side,
a thrust generating device that generates a thrust force that pushes the first motor from the opposite side to the mounting surface toward the mounting surface by the rotational motion of the rotor .
前記軸受の外輪の軸方向端面のうちの、飛翔体の装着面の反対側に設けられ、前記ステータケースに装着可能なプレートを備えることを特徴とする請求項に記載の推力発生装置。 2. The thrust generating device according to claim 1 , further comprising a plate that is provided on an axial end surface of the outer ring of the bearing opposite to a mounting surface for the flying object and that can be attached to the stator case. 前記ステータケースは、
前記軸受を介して前記ロータ軸を支持する内径部と、
前記内径部の径方向外側に設けられ、前記ロータと対向する位置で前記ステータを支持するフレームと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。
The stator case is
an inner diameter portion that supports the rotor shaft via the bearing;
3. The thrust generating device according to claim 1, further comprising a frame that is provided radially outside the inner diameter portion and supports the stator at a position facing the rotor.
前記軸受の内輪の軸方向端面のうちの、飛翔体の装着面側に設けられ、前記ロータ軸に装着可能なスナップリングを備え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。 4. The thrust generating device according to claim 1, further comprising a snap ring that is provided on an axial end surface of the inner ring of the bearing on a mounting surface side of the flying object and can be attached to the rotor shaft.
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