JPH0777242A

JPH0777242A - 回転体およびこれを用いた機械

Info

Publication number: JPH0777242A
Application number: JP6127008A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Suganuma; 則之菅沼
Original assignee: NIYUUSUTAIN KK
Current assignee: NIYUUSUTAIN KK
Priority date: 1993-07-14
Filing date: 1994-05-16
Publication date: 1995-03-20
Also published as: DE69432729T2; DE69432729D1; EP0634588A3; EP0634588B1; EP0634588A2; US5650684A; ES2197158T3; KR100310951B1

Abstract

(57)【要約】【目的】回転体および該回転体を少なくとも一つ備え
た機関を含む広義の機械において、該回転体の運動に伴
って生じる内力としての慣性力による動力損失は、熱効
率を悪化させるとともに、不要な発熱や不要な機構強
度、重量増加、原価増加などの原因となっていた。本発
明の目的は、前述した慣性力に起因する動力損失を実質
的に排除するか、または、軽減させて、より低損失な機
械を提供しようとするものである。【構成】本発明に係る回転体および該回転体を少なくと
も一つ備えた機械において、該回転体は、該回転体の質
量分布の不揃いに起因し、回転運動または揺動運動に伴
って生じる慣性力による動力損失を、実質的にゼロまた
は軽減させる質量配分を有する。尚、ここでの慣性力
は、遠心力を除外した新規な概念での内力である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転運動又は揺動運動
を行う回転体および前記回転体を少なくとも一つ用いた
機械に関する。尚、本願に定義する機械には、広義の意
味での機関、機械、機械装置なども包含する。

【０００２】

【従来の技術】回転運動または揺動運動を行う回転体お
よび前記回転体を少なくとも一つ用いた機械において、
運転中の動力損失を軽減させるための従来技術は、構成
部品の軽量化、機構の改善、熱損失の改善など多岐の技
術分野に亘っている。

【０００３】しかしながら、回転運動または揺動運動に
伴って生じる慣性力を原因とする回転体の動力損失改善
に関する技術の理論背景は、これまで空白のままの部分
があったものと考えられる。

【０００４】力学で定義する動力は、力とその力の作用
点の移動速度の二つのベクトル量の内積で示される。す
なわち、上記二つの物理量のベクトルが互いに直交する
場合には、物体の運動に必要な動力は消滅する。

【０００５】これまで、円運動や回転運動に伴って回転
体に生じる、遠心力を含む慣性力に関する動力は、前述
したように消滅すると考えられてきた。該慣性力とその
作用点の移動速度の二つのベクトルが直交するとの誤認
が原因となっていたようである。

【０００６】本発明は、これまで完全に解明されていな
かった技術領域に関するものであって、回転体の回転に
伴って生じる慣性力による動力損失を改善するものであ
る。よって、本願において参照すべき適当な従来技術は
見当たらなかった。

【発明が解決しようとする課題】

【０００７】従来の運転中の機械における回転体の無用
な動力損失は、有害な発熱の原因となっており、これに
対する冷却装置、あるいは、慣性力に対処するための不
要な機構強度、重量増加、原価増加などの不利益を伴う
ものであった。

【０００８】本発明の目的は、以上に述べた課題を部分
的に解決し、無用な動力損失を軽減させた回転体および
前記回転体を少なくとも一つ用いた機械を提供すること
にある。

【０００９】より詳細には、本発明は、回転体の回転運
動または揺動運動の中心軸をＸ軸とすると、前記回転体
の前記Ｘ軸に直交する回転体部分における部分重心軸と
部分慣性主軸との差異である偏慣性心を実質的にゼロま
たは減少させた回転体および前記回転体を少なくとも一
つ用いた機械を提供することを目的とする。

【００１０】尚、上記偏慣性心は、回転体の回転に伴う
無用な慣性力の原因であって、前記回転体の動力損失の
原因でもある。また、本発明が広く活用される段階に至
れば、エネルギーや環境汚染など人類が直面している問
題にも大きな貢献が期待できる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段を、本発明による回転体の５つの態様に対応して
説明すると以下の通り。

【００１２】本発明の第１の態様に係る回転運動または
揺動運動を行う回転体は、該回転体の回転運動または揺
動運動の中心軸をＸ軸としたとき、該回転体の該Ｘ軸に
沿った任意の点で該Ｘ軸に直交する微少厚さΔＸを有し
かつ該微少厚さΔＸにおける該Ｘ軸を交点とする微小中
心角の任意の扇形動径部分において、該Ｘ軸に平行な部
分重心軸と部分慣性主軸とを実質的に一致させる質量配
分を有することを特徴とする。

【００１３】このような回転体は、運動の中心のＸ軸に
沿った任意の点での前述任意の扇形動径部分において、
部分重心軸と部分慣性主軸との差異である偏慣性心を実
質的にゼロまたは後述するように軽減させた場合の態様
を示す。本願では以下、この第１の基本態様を理想型と
呼称する。

【００１４】理想型回転体の一例として、電動機の回転
子であって、シャフトとロータとを同一密度の素材で構
成した、後述のソリッド形インナーロータ回転子を示す
ことができる。この回転子は、回転運動の中心が回転シ
ャフトの中心であって、該回転運動の中心が複数の軸受
で一定の位置に保持される回転体である。

【００１５】他の一つの理想型回転体の例として、実施
例に示す多気筒レシプロエンジン用の理想型コネクティ
ングロッドをあげることができ、該理想型コネクティン
グロッドは、ピストンの動きに応じて上下運動をする小
端部中心を揺動運動の中心としている回転体である。

【００１６】なお、上記理想型コネクティングロッドに
おいて、偏慣性心を完全にゼロに成して実施できない場
合もある。その一例が、該コネクティングロッドの基本
構造を形成する材料と、大端部及び小端部又はいずれか
のベアリング材料との材料密度の差異があって、偏慣性
心を完全にゼロにできない場合である。

【００１７】そして、もう一つの例は、コネクティング
ロッドが運転中にシリンダーと接触しないために、偏慣
性心をゼロとする形状を選択できなくなる場合である。
例えば、該コネクティングロッドの大端部内径を、該シ
リンダー内径に対して比較的大きくする必要がある場合
である。

【００１８】上記二つの例に示す場合の理想型コネクテ
ィングロッドにおいては、扇形状部分を有し、かつ、本
願による後述の測定方法に基づいた偏慣性心を、従来技
術に基づくコネクティングロッドに比較して、たとえ完
全にゼロにできない場合でも、かなりの程度まで、例え
ば実質的に半分以下に軽減した場合も本願発明の範囲に
含まれる。

【００１９】したがって、本願では、上記二つの例に示
す理想型コネクティングロッドに関しては、部分重心軸
と部分慣性主軸とが実質的に一致する質量配分を有する
回転体とみなす。

【００２０】次に、本発明の第２の態様に係る回転運動
または揺動運動する回転体は、該回転体の回転運動また
は揺動運動の中心軸をＸ軸としたとき、該回転体の該Ｘ
軸に沿った総和の厚さにおける該Ｘ軸を交点とする微小
中心角の任意の扇形動径部分において、該Ｘ軸に平行な
部分重心軸と部分慣性主軸とを実質的に一致させる質量
配分を有することを特徴とする。

【００２１】このような回転体は、運動の中心のＸ軸に
沿った総和の厚さに対して前述した任意の扇形動径部分
において、部分重心軸と部分慣性主軸との差異である偏
慣性心を実質的にゼロまたは減少させた場合の態様を示
す。本願では以下、この第２の基本態様を実際型と呼称
する。

【００２２】実際型回転体の一例として、電動機の回転
子であって、シャフトとロータの材料密度が異なる素材
で構成した、後述のインナー形回転子を示すことができ
る。なお、この実際型回転子は、前述したＸ軸に沿った
総和の厚さに対して偏慣性心を実質的にゼロとする特徴
において、前述の理想型と異なる。

【００２３】他の一つの実際型回転体の例として、揺動
運動を行う単気筒レシプロエンジン用の実際型コネクテ
ィングロッドを実施例として後述する。但し、前述の理
想型コネクティングロッドと同様に、偏慣性心を完全に
ゼロにできない場合がある。

【００２４】よって、従来技術によるコネクティングロ
ッドに比較して、偏慣性心をかなりの程度まで、例えば
実質的に半分以下に軽減した場合の実際型コネクティン
グロッドも、本発明の範囲内に含まれる。したがって、
本願では、上記した実際型コネクティングロッドに関し
ても、部分重心軸と部分慣性主軸とが実質的に一致する
質量配分を有する回転体とみなす。

【００２５】そして、本発明の第３の態様に係る回転体
は、該回転体の回転運動の中心軸をＸ軸としたとき、該
回転体の該Ｘ軸に平行な偏心軸の回転体部分を有しかつ
該回転体部分の該偏心軸に直交する微少厚さΔＸにおけ
る該偏心軸を交点とする微小中心角の任意の扇形動径部
分において、該偏心軸に平行な部分重心軸と部分慣性主
軸とを実質的に一致させる質量配分を有することを特徴
とする。

【００２６】このような回転体は、回転シャフトである
回転体部分において、回転運動の中心であるＸ軸に対し
て理想型であり、偏心軸の回転体部分は該偏心軸に対し
て理想型である態様を示す。レシプロ型コンプレッサ用
のエキセントリックを実施例として後述する。

【００２７】また、本発明の第４の態様に係る回転体
は、該回転体の回転運動の中心軸をＸ軸としたとき、該
回転体の該Ｘ軸に沿って扇形回転体部分を有しかつ該扇
形回転体部分の該Ｘ軸に直交する微少厚さΔＸにおける
該Ｘ軸を交点とする微小中心角の任意の扇形動径部分に
おいて、該Ｘ軸に平行な部分重心軸と部分慣性主軸とを
実質的に一致させる質量配分を有することを特徴とす
る。

【００２８】このような回転体は、該回転体の回転軸と
してのＸ軸に沿って扇形回転体部分を有し、この扇形回
転体部分において理想型である回転体の態様を示す。具
体例として、多気筒レシプロエンジン用クランクシャフ
トを実施例として後述する。なお、上記扇形回転体部分
は、上記クランクシャフトのクランクアーム部分または
バランシングウエイト部分を含めた回転体部分を示す。

【００２９】次に、本発明の第５の態様に係る回転体
は、該回転体の回転運動の中心軸をＸ軸としたとき、該
回転体の該Ｘ軸に沿って扇形回転体部分を有しかつ該扇
形回転体部分の該Ｘ軸に直交する総和の厚さにおける該
Ｘ軸を交点とする微小中心角の任意の扇形動径部分にお
いて、該Ｘ軸に平行な部分重心軸と部分慣性主軸とを実
質的に一致させる質量配分を有することを特徴とする。

【００３０】このような回転体は、該回転体の回転軸と
してのＸ軸に沿って扇形回転体部分を有し、この扇形回
転体部分において実際型である回転体の態様を示す。具
体例として、単気筒レシプロエンジン用クランクシャフ
トを実施例として後述する。なお、上記扇形回転体部分
は、上記クランクシャフトのクランクアーム部分または
バランシングウエイト部分を含めた回転体部分を示す。

【００３１】以上に説明した本発明に係る５つの態様の
回転体は、少なくとも以下の６項目のいずれか１つの態
様に適合する。（イ）電気エネルギーと機械エネルギーの双方向のエネ
ルギー変換機能を有する回転体。（ロ）複数のベーンまたはブレードを具備する回転体で
あって、空気、蒸気、ガス、燃焼生成物、水、油などの
流体の移動、圧縮、力の変換または動力の変換に用いら
れる回転体。

【００３２】（ハ）回転体が、直線運動と回転運動との
運動態様の変換機構に用いられる回転体。（ニ）原動機または圧縮機の回転機構に用いられる回転
体。（ホ）回転体がシャフトの中心を回転軸とする回転体で
あって、前記回転体の前記シャフトが力の伝達機能を有
する回転体。（ヘ）回転体が複数の軸受に保持されて回転運動を行う
回転体。

【００３３】

【作用】上記のように構成された本発明による回転体
は、前述した偏慣性心に起因する動力損失を実質的にゼ
ロまたは軽減させ、回転運動又は揺動運動を維持するよ
うに働く。そして、上記回転体を少なくとも一つ用いた
機械において、該機械の運転中の偏慣性心に起因する動
力損失に関し、これを実質的にゼロまたは軽減させるよ
う作用する。

【００３４】本発明に係る回転体の５つの態様に対応す
る作用を、順次に説明すると以下の通り。本発明に係る
第１の態様の理想型回転体は、前述した運動の中心軸の
Ｘ軸に直交する任意の微少厚さである回転体部分におい
て、偏慣性心に起因する動力損失を実質的に伴わないか
又は軽減させるよう作用する。

【００３５】次に、本発明に係る第２の態様の実際型回
転体は、前述した運動の中心軸のＸ軸に直交する総和の
厚さに対して、偏慣性心に起因する動力損失を実質的に
伴わないか又は軽減させるよう作用する。

【００３６】このような実際型回転体は、後述するよう
に実質的に剛体とみなすことができる場合には、回転運
動又は揺動運動に伴う動力損失に関し、上記理想型回転
体と実質的に同様に作用する。

【００３７】そして、本発明に係る第３の態様の回転体
は、運動の中心のＸ軸に直交する任意の微少厚さである
回転体部分において、偏慣性心に起因する動力損失を実
質的に伴わない。

【００３８】このような回転体において、偏心軸の回転
体部分を含めて偏慣性心は実質的にゼロである。しかし
ながら、偏心軸の回転体部分での偏重心に起因する遠心
力または公知の偶力モーメントの作用を避け得ない。

【００３９】また、本発明に係る第４の態様の回転体
は、運動の中心のＸ軸に直交する任意の微少厚さである
回転体部分において、偏慣性心に起因する動力損失を実
質的に伴わない。

【００４０】このような回転体において、扇形回転体部
分を含めて偏慣性心は実質的にゼロである。しかしなが
ら、複数の該扇形回転体部分での偏重心に起因する偶力
モーメントの作用を避け得ない。

【００４１】次に、本発明に係る第５の態様の回転体
は、運動の中心のＸ軸に直交する総和の厚さに対して、
偏慣性心に起因する動力損失を実質的に伴わない。この
ような回転体において、扇形回転体部分を含めて偏慣性
心は実質的にゼロである。しかしながら、該扇形回転体
部分が単数の場合には遠心力が、また、複数の場合には
偶力モーメントの作用を避け得ない。

【００４２】

【実施例】本発明に係わる回転体及び該回転体を少なく
とも一つ用いた機械に関する実施例について、まず、該
回転体の機能原理に関連する力学的背景を主体として説
明する。力学では、力が物体に作用したことにより物体
が移動すれば、該力は仕事をしたと定義し、該仕事の速
さを動力と定義している。

【００４３】すなわち、動力は、力と該力の作用点の移
動速度のベクトル量の内積であってスカラ量で表され
る。本発明は、すでに説明したように、慣性力に起因す
る回転体に生じる動力損失を実質的にゼロまたは軽減さ
せようとするものである。

【００４４】従来の技術では、すべての物体の回転運動
に伴って該物体内部に生じる内力としての慣性力と、そ
の慣性力の作用点での移動速度の二つのベクトル量の内
積をゼロと考察する誤りがあったようである。

【００４５】この誤りによる論理的矛盾の一例として、
電動機や機関の回転体の回転運動に伴う機械振動は、動
力損失として考察されてこなかった点があげられる。ニ
ュートンの運動法則によれば、物体に作用する力と、該
力による物体の移動速度の二つのベクトルは一致するこ
とになっている。

【００４６】上記機械振動が遠心力の作用に起因すると
き、該機械振動と該遠心力とのベクトルは一致し、動力
損失を伴うものとみなさなければならない。もし仮に、
ここでこの動力損失を否定するのであれば、ニュートン
の運動法則をも同時に否定することになる。しかし、そ
の合理的根拠はなく、機械振動は、動力損失を伴うもの
と結論づけて差支えない。

【００４７】より詳細に、物体の円運動について説明す
る。無視できる重量である剛体棒の先端に固定させた質
点ｍを、半径ｒ、角速度ωで、静止する軸のまわりに強
制的に等速円運動させている事象を想定する。

【００４８】該質点ｍを円運動させるには、トルクＴ＝
ｒＮを付加しなければならない。つまり、接線ベクトル
の外力Ｎが該質点ｍに加えられたとき、接線ベクトルで
移動させられようとする該質点ｍの移動速度をｖとする
と、該質点ｍを直線運動させようとするために必要な付
加動力は、Ｐ＝Ｎｖ＝Ｔｖ／ｒと表される。

【００４９】該トルクＴによって接線方向に直線運動し
ようとする該質点ｍは、半径をｒとする円周上に、円運
動の中心に向かって剛体棒で引き戻される。このとき、
力学で定義する、物体の運動状態を変化させる原因とし
ての力である求心力が該質点ｍに作用する。

【００５０】この求心力Ｆは、Ｆ＝ｍｒω^２と表され、
該求心力Ｆによる該質点ｍの移動速度は、ｓ＝ｒωであ
って、いずれも円運動中心に向かう法線ベクトルの物理
量である。ここでの円運動は、該円運動の中心からみた
該質点ｍの慣性乗積がｍｒ^２であるか、偏重心をｒとす
る該質点ｍの等速円運動であって、いずれの場合におい
ても作用する力は該求心力Ｆとみなすことができる。

【００５１】よって、該質点ｍを角速度ωで等速円運動
を継続させるに必要な動力Ｐは、該質点ｍの等速円運動
に必要な動力Ｌと等価であり、Ｐ＝Ｌ＝ｍｒ^２ω^３と表
される。

【００５２】なお、上記動力に関する考察は、該質点ｍ
に固着する座標系での求心力に代えて、見掛けの力であ
る遠心力で考察することもできる。また、これまでに記
述した単一の該質点ｍに関する円運動解析を通して、次
に述べるような力学解釈ができる。

【００５３】第１に、角運動量保存の法則が成立する場
合の回転体の回転運動ならば、動力損失を伴わない。す
なわち、摩擦や空気抵抗などの損失を無視できる条件下
で、動力損失がなければ、ひとたび回転運動を始めた回
転体は、永遠に回転運動を継続するものと考察できる。

【００５４】そして第２に、回転体の内部に内力として
の、回転運動に伴って生じる慣性力が考察できる場合に
は、該回転体を強制的に回転させ続けるために、外部か
ら動力を付加させなければならない。

【００５５】あるいは、逆説的に、摩擦や空気抵抗など
の損失を無視できる条件下で、回転体を強制的に回転さ
せ続けるための動力が必要な場合には、該回転体に慣性
力としての内力が作用しているものと考察できる。

【００５６】以上に、単一の質点の場合の円運動を説明
したが、以下は、複数の質点を一組の質点系とし、この
質点系を構成する複数の質点の相対位置が不変である特
別な場合の剛体として、また、複数の質点間の相互作用
を含めて説明する。まず、図１を参照して、軸Ｏ１での
回転運動を考察する。

【００５７】この場合は、Ｍａ＝ＭｂおよびＲａ＝Ｒｂ
であって、軸Ｏ１が重心と一致する質点系として考察す
る。すなわち、該質点系は、慣性乗積がゼロとなる慣性
主軸の一つが該軸Ｏ１と一致する場合である。

【００５８】この場合の該質点系の該軸Ｏ１での回転運
動は、慣性乗積がゼロであって偏重心もゼロであるか
ら、いかなる遠心力も作用しないものとみなすことがで
きる。つまり、角速度をωとするＭａ・Ｒａ・ω^２とＭ
ｂ・Ｒｂ・ω^２の二つの遠心力が相殺し合っているわけ
ではない。

【００５９】このとき、該質点系は、遠心力も求心力も
作用しないので、角運動量が保存され、動力損失は生じ
ないと考察できるのである。具体例として、よくバラン
スの取れたコマが永い時間回り続ける事象を説明づける
ことができる。

【００６０】次に、Ｍａ＝ＭｂおよびＲａ＝Ｒｂの条件
を満たし、軸Ｏ１と重心が一致する図１の質点系であっ
て、回転軸を偏重心εに相当するＭｂ寄りの軸Ｏ２とし
た場合を説明する。

【００６１】該質点系の該軸Ｏ２での慣性乗積の値は、
−（Ｍａ＋Ｍｂ）ε^２であるから、回転軸を該軸Ｏ２と
したとき、角速度ωで等速円運動を強制的に継続させる
と、質点Ｍａ方向ベクトルの遠心力、Ｆａ＝−（Ｍａ＋
Ｍｂ）εω^２が該軸Ｏ１に生じて、回転に伴なって向き
を変化させながら該軸Ｏ２に作用すると考察できる。そ
して、このときの必要動力は、Ｐａ＝（Ｍａ＋Ｍｂ）ε
^２ω^３と表される。

【００６２】そして、Ｍａ・Ｒａ＝Ｍｂ・Ｒｂであっ
て、Ｍａ（Ｒａ＋κ）^２＝Ｍｂ（Ｒｂ−κ）^２の二つに
等価式を満たす場合の図１の質点系において、軸Ｏ１と
軸Ｏ３とを回転軸にした場合を以下にに説明する。

【００６３】回転軸を軸Ｏ３とした場合において、該質
点系の該軸Ｏ３での慣性乗積はゼロであって、偏重心ε
＝κとして考察できる。このときの遠心力は質点Ｍａ方
向のベクトルのＦｂ＝−（Ｍａ＋Ｍｂ）κω^２であっ
て、軸Ｏ１に生じて回転に伴って向きを変化させなが
ら、該軸Ｏ３に作用する。

【００６４】もう一方の回転軸を軸Ｏ１とした場合にお
いて、該質点系の該軸Ｏ１での慣性乗積の値は、−（Ｍ
ａ＋Ｍｂ）κ^２であって、偏重心はゼロである。円運動
に伴って該質点系に生じる、遠心力と異なる概念の慣性
力は、質点Ｍａ方向のベクトルのＦｃ＝−（Ｍａ＋Ｍ
ｂ）κω^２と表され、作用と反作用の原理に基づいて該
軸Ｏ１に生じ、回転に伴って向きを変化させながら該軸
Ｏ１に作用する。よって、前述した慣性力ＦｂまたはＦ
ｃに対応して、該質点系を等速円運動させるために必要
な付加動力は、Ｐｂ＝（Ｍａ＋Ｍｂ）κ^２ω^３と表わさ
れる。

【００６５】また、Ｆｂ＝Ｆｃであり、この場面で、回
転軸が軸Ｏ１から軸Ｏ３までの間とするならば、その回
転軸に作用する慣性力は、ＦｂまたはＦｃと同一値であ
る。尚、偏重心εに起因する遠心力と異なる概念である
慣性力Ｆｃは、偏慣性心κに起因する慣性力であって、
偏心力と呼称することもできる。

【００６６】この回転体の回転軸に対する振動の原因と
なる前述した慣性力Ｆａ、Ｆｂ及びＦｃは、後述する慣
性力Ｆｄを除いて、公知の回転体の不つり合いを調整す
る技術によって、軽減させることができる。又、回転体
の不つり合いを測定する「つり合い試験機」を用い、本
明細書に基づく該慣性力Ｆａ、Ｆｂ及びＦｃを実験的に
確認することができる。

【００６７】この「回転体のつり合い」技術は、回転に
伴う回転体の質量部分に生じる遠心力に起因する、有害
な機械振動を軽減させるために有効な手段として広く活
用されきている。より詳細には、ＪＩＳＢ０９０５
「回転機械のつり合い良さ」やＩＳＯ１９４０「Ｂａｌ
ａｎｃｅＱｕａｌｉｔｙｏｆＲｏｔａｔｉｎｇ
ＲｉｇｉｄＢｏｄｉｅｓ」などの規格が制定されてい
る。したがって、本願が目的とする回転体は、上記回転
体のつり合い技術が適用されている場合も包含するが、
必須要件ではない。

【００６８】次に、図２を参照して回転体内部の動力損
失に関する力学背景を説明する。ここでの質点系は、軸
Ｏ５に相対して左右対称に、距離Ｒｃに２つの質点Ｍｃ
が、そして、距離（Ｒｃ＋Ｒｄ）に２つの質点Ｍｄが、
それぞれ位置している。

【００６９】該質点ＭｃとＭｄが異なる質量値の場合に
おいて、該質点系を該軸Ｏ５で強制的に回転運動をさせ
たとき、該質点系は重心軸と慣性主軸が該軸Ｏ５で一致
しており、遠心力は作用しない。しかし、該質点系の片
側部分での部分重心軸Ｇｒと部分慣性主軸Ｆｒとの差異
である偏慣性心κに起因する、もう一方の慣性力を考察
しなければならない。

【００７０】該質量ＭｃとＭｄの質量値がＭｃ＞Ｍｄな
らば、部分重心軸Ｇｒの位置は、部分慣性主軸Ｆｒに対
して質点Ｍｃよりとなり、質量値がＭｃ＜Ｍｄであれ
ば、その逆となる。

【００７１】該軸Ｏ５で該質点系を角速度ωで等速回転
させ続けると、質量値がＭｃ＞Ｍｄならば、±Ｆｄ＝
（Ｍｃ＋Ｍｄ）κω^２と示される物理量の互いに逆ベク
トルである左右一対の慣性力が、回転軸である該軸Ｏ５
の振動を伴わずに、該質点系の内力として作用する。

【００７２】前述一対の慣性力は、回転に伴う該質点系
の質点相互作用に起因し、該軸Ｏ５に向かうベクトルで
の“内部引力”であって、該質点系に生じて回転に伴っ
て向きを変化させながら、内力として該質点系に作用す
る。

【００７３】そして、前述質量値がＭｃ＜Ｍｄならば、
左右一対の慣性力±Ｆｄが、相互に反発しあうベクトル
での“内部斥力”であって、該質点系に生じて回転に伴
って向きを変化させながら、内力として該質点系に作用
する。

【００７４】この慣性力の作用点は、該軸Ｏ５から部分
重心軸Ｇｒまでの距離、（Ｒｃ＋λ）に対応した遠心力
は作用しないので、前述した慣性力のＦｂとＦｃの作用
点の概念から、該軸Ｏ５から偏慣性心κ離れた位置とな
る。したがって、該質点系を等速円運動を継続させるた
めに必要な動力は、Ｐｃ＝２Ｆｄκω＝２（Ｍｃ＋Ｍ
ｄ）κ^２ω^３と表される。

【００７５】角加速度下では、初期角速度がω_１であっ
て、角加速度をψとすると、ω＝（ω_１＋ψｔ）を上記
等価式に代入して必要動力を算出できる。ただし、質量
値がＭｃ＝Ｍｄならば偏慣性心κ＝０であって、慣性力
Ｆｄ＝０であって、Ｐｃ＝０となる。

【００７６】以上に、図１及び図２に基づいた質点系に
おいて、回転運動に伴う慣性力に起因する動力に関する
説明をした。次に、図３に基づいて実際型に関する理論
背景を説明する。該図３の質点系は、軸Ｏ６に対して、
系Ａでは一対の質点ＭｅとＭｆが、そして、距離ζ離れ
た系Ｂには一対の質点Ｍｅが相対的に位置している。該
系ＡとＢは、無視できる重量の剛体棒で該軸Ｏ６に沿っ
て結合しているものとする。

【００７７】この質点系は、質量値が２Ｍｅ＝Ｍｆであ
って、偏重心ε＝０および偏慣性心κ＝０である。しか
しながら、該質点系に角加速度ψが加わった場合には、
該系ＡとＢの慣性モーメントの差異に起因するＳ＝２Ｍ
ｆ（Ｒｅ＋Ｒｆ）^２ψの等価式で表されるモーメント
（トルク）である“ねじれの力”が生じる。これが理想
型と異なる実際型の特徴である。

【００７８】該ねじれの力は、距離ζ離れた該系ＡとＢ
の間に作用するが、剛体として考察されている質点系で
は、動力損失には関係しない。現実の機械の回転体は完
全な剛体ではないが、前記ねじれの力に相当する動力損
失は極めて小さく、一般的にはほとんど無視できよう。

【００７９】これまでに説明したすべての質点系に関
し、幾何学的な点に質量なる物性を付与し、力学的にみ
た物体の最も荒い抽象像としての質点として扱った。そ
して、数個の質点を１組として考えて、質点系として記
述した。

【００８０】以下は、本願に係る無数の質点の集合であ
る連続体とみなした場合の回転体に関する説明をする。
まず、本発明による理想型又は実際型の実施例である電
動機のインナーロータ形の回転子を例にして説明する。

【００８１】図４は、最も基本的な実施例であり、同一
密度の材料による円筒ロータ１にロータシャフト２を、
該円筒ロータ１の中心で固定した構造か、または、同一
密度の素材で一体形の電動機の理想型ソリッド形インナ
ーロータ回転子である。該円筒ロータ１を帯磁させれ
ば、発電機の回転子とすることもできる。又、基本形態
において、そのまま理想型フライホイールとすることも
できる。

【００８２】図４は、他のもう一つの形態をも示す。材
料密度がρａであってＸ軸上の幅Ｌａの円筒ロータ１
と、材料密度がρｂであってＸ軸上の長さＬｂのロータ
シャフト２の間に、ρａ・Ｌａ＝ρｂ・Ｌｂの等価式を
満たす実際型のソリッド形インナーロータ回転子であ
る。なお、該ロータシャフト２の材料は、金属に限定さ
れない。

【００８３】まず、前述した理想型回転子は、回転運動
の中心をＸ軸とすると、該Ｘ軸に沿って直交する任意の
ＹＺ面において、偏慣性心を実質的にゼロとする質量配
分である。

【００８４】より詳細には、図５を参照して説明する。
該理想型回転子の回転軸であるＸ軸３に沿った任意の点
での、扇形動径部分４の動径半径をＲｇとすると、該扇
形動径部分４の部分重心軸Ｇｒ５は、該Ｘ軸３から［Ｒ
ｇ（２^１／２）／２］離れて位置する。該扇形動径部分
４の面積を半径［Ｒｇ（２^１／２）／２］の円弧で等分
割した場合の、２つに分割された部分の力のモーメント
の作用点までの長さ、Ｌｃ及びＬｄは、互いに等しくそ
れぞれ（２^１／２−１）（Ｒｇ／２）となる。

【００８５】従って、該部分重心軸Ｇｒ５で等分割され
た一対の動径部分の質量と距離の２乗との積が一致する
部分慣性主軸Ｆｒ６は、該Ｘ軸３から［Ｒｇ
（２^１／２）／２］離れて位置する。すなわち、該部分
重心軸Ｇｒ５と前述部分慣性主軸Ｆｒ６の位置は一致す
る。

【００８６】そして、等分割された前述部分を再度２つ
に等分割しても、更に、細かくこの分割を繰り返して
も、分割された部分でのＧｒとＦｒの位置は一致する。
この場合、偏慣性心κ＝０、つまり、偏慣性心は該理想
型回転子のどの部分にも存在しない。

【００８７】つまり、ソリッドな球、円盤、中空円筒な
どの物体の場合であって、該物体の重心軸の一つと慣性
主軸の一つが一致する軸、または、前記軸を運動の中心
とした場合においても、前述した理想型回転子と同様
に、偏慣性心κ＝０となる。

【００８８】もう一方の実際型回転子の場合、円筒ロー
タ１とロータシャフト２が異なる密度の材料であり、こ
れら２つの構成部品が嵌合するＸ軸３に沿った部分にお
いては、部分重心軸Ｇｒと部分慣性主軸Ｆｒの位置は一
致しない。しかしながら前述のＸ軸３に直交するＹＺ面
の総和の厚さに対してならば、部分重心軸Ｇｒ及び部分
慣性主軸Ｆｒは一致し、更に分割された部分でのＧｒと
Ｆｒも一致する。よって偏慣性心κ＝０である。

【００８９】この実際型回転子の場合には、前述の円筒
ロータ１と前述のロータシャフト２が嵌合する部分で、
両者相互の間で、負荷の変動などによる角加速度に対応
する前述した“ねじれの力”が作用する。

【００９０】図６は、円環シャフト７とリング８の回転
軸をＸ軸とし、このＸ軸に直交するＹＺ軸面の微小角度
での該円環シャフト７と該リング８との質量部分を一致
させた場合の説明図である。

【００９１】該円環シャフト７の厚さがＷａ、外径がＲ
ｈ及び密度がρｃ、そして、該リング８の厚さがＷｂ、
外径がＲｉ及び密度をρｄとする。この場合は、両者の
質量が同一であるための、ρｃ（２Ｒｈ−Ｗａ）Ｗａ＝
ρｄ（２Ｒｉ−Ｗｂ）Ｗｂの等価式を満たせば、偏慣性
心κ＝０とすることができる。したがって、図１７の実
施例に示すように、シュラウドリング２５が取り付けら
れた形状の、密閉形タービンブレードにも本願の技術が
適用できる。

【００９２】しかし、回転体内部における偏慣性心κ
は、例えば、路上車両用の車輪であるタイヤとホイール
では、機能上の目的のための両者の相互関連性を含め
て、一般的に実験段階を必要とする場合もある。従っ
て、設計や評価過程などで、該偏慣性心の測定手段が必
要とされる。

【００９３】偏慣性心κの測定方法は、回転体の種類に
応じて２種類に分類できる。一つは、一定の回転軸で回
転運動を行う電動機や発電機の回転子やギアなど（以下
回転型）の場合であり、他の一つは、レシプロエンジン
用のコネクティングロッドのような揺動運動を行う回転
体の場合（以下周期型）である。

【００９４】尚、質点系で説明した場面と異なり、無数
の質点の連続体としての回転体の場合には、該回転体に
無数に存在する偏慣性心κの総和で、該回転体の運動の
中心軸に平行な重心軸の一つに作用する偏慣性心ηとし
て以下記述する。

【００９５】回転型の回転体における偏慣性心ηの測定
方法は、あらかじめ被測定体と近似の偏慣性心η＝０の
理想型である回転体により、軸受での摩擦損失などによ
る時間ｔにおける回転数の変化Ｎａを測定しておく。次
に、同一軸受に装着して、同一時間ｔでの被測定回転体
の回転数変化Ｎｂから、前記Ｎａを差し引き、時間ｔで
割った１秒間での回転数Ｎを求める。但し、空気抵抗が
影響する、例えば、ベーンやブレードを具備する回転体
の場合には、真空中での測定が望ましい。

【００９６】この場合の被測定回転体の質量をＭ、回転
軸の中心から微小角の扇形動径部分の部分重心軸までの
長さをＲ、上記回転数をＮ、角速度の変化をω、円周率
をπとすると、偏慣性心ηに起因する慣性力の作用によ
る仕事量は、運動エネルギーの変化量に等しいから、Ｍ
η^２ω^２（２πＮ）＝（１／２）ＭＲ^２ω^２の等価式が
成り立つ。

【００９７】よって、該偏慣性心は、η＝Ｒ／（４π
Ｎ）^１／２として知ることができる。但し、該長さＲが
均一でない場合には、平均値を算出して代用するしかな
い。

【００９８】他の一つの周期型の回転体の場合は、微小
な自由振動の周期測定による。この場合は、揺動運動の
中心を周期測定の懸垂の中心とする。そして、この周期
型においても前述の回転型の場合と同様に、偏慣性心κ
は、例えば、コネクティングロッドの、異なる部分の作
用点で無数に存在すると考えた場合の測定方法を説明す
る。

【００９９】質量がＭ、懸垂の中心から小端部を除いた
ロッド部分の重心までの長さがιのコネクティングロッ
ドにおいて、重力の加速度をＧ、円周率をπ、微小な自
由振動の角加速度をψ（ｒａｄ／ｓｅｃ^２）及び自由振
動の微小角度をθ（ｒａｄ）とすると、該ロッド部分の
重心に作用するトルク及び振動の中心の概念から、Ｍ
（ι＋η）^２ψ＝−ＭＧ（ι＋η）θの等価式が成り立
つ。この場合の自由振動は、力学的に単振動とみなすこ
とができる。

【０１００】従って、周期Ｔの２乗であるＴ^２は、Ｔ^２
＝４π^２（ι＋η）／Ｇの等価式で表され、該ロッド部
分の重心からみた偏慣性心η＝［（Ｔ^２Ｇ）／（４
π^２）］−ιとして測定できる。尚、本願による周期測
定は、発光素子としての発光ダイオード（ＬＥＤ）と受
光素子のフォトトランジスタ（Ｐ．Ｔｒ）を利用した図
７および図８に示す電子周期測定機を使用した。測定誤
差は、周期１ｓｅｃ以上の物体であれば±１／１０，０
００ｓｅｃ以下である。

【０１０１】該周期測定機の動作原理は、図８に示す電
源スイッチのボタンを押している間に発光素子のＬＥＤ
が発する光を被測定体が遮ると、受光素子であるＰ．Ｔ
ｒの電流がカットオフされ、Ｔｒ２及びＴｒ３がオンの
状態になり、電流が流れてリレーが励起される。そし
て、リレー動作によるスイッチが動くと電子ストップウ
ォッチの時間計測がスタートする仕組みである。１０回
の振動数を数えた後に電源ボタンを押して、被測定体が
再度光を遮ると再度リレーが励起され、該電子ストップ
ウォッチがストップモードとなり、１０回分の周期計測
が終了する。

【０１０２】従来の複数気筒のレシプロエンジンにおい
て、つり合い技術の適用は、一般的にクランクシャフト
の回転軸で考察されている。しかし、該クランクシャフ
トと組み合わされるコネクティングロッドの偏慣性心η
に起因する慣性力は、該コネクティングロッドの揺動の
中心に作用し、機械振動や熱損失などの原因になってい
るものと考察できる。

【０１０３】尚、従来の力学で公知の物理振り子（実体
振り子、又は、複振り子）の周期に関する理論は、理論
上及び実験の結果により、錯誤が認められた。その理由
は、一般的な物体にトルクＴｑが加わった場合に、該物
体の慣性モーメントをＪ及び該物体の角加速度をψとす
ると、Ｊψ＝−Ｔｑの等価式が成立すると考察したこと
による。

【０１０４】上記等価式、Ｊψ＝−Ｔｑが成立する場合
は、太さを無視できる棒、円筒、円環及び球など、重心
軸の一つにおいて偏重心ε＝０及び偏慣性心κ＝０を満
たす特定の形状の物体であって、該物体の該重心軸に垂
直のベクトルで該トルクＴｑが加えられた場合に限定さ
れる。この理論背景はすでに説明した。従って、すべて
の場合の物体に、前述した物理振り子の理論を適用し、
該物体の慣性モーメントの値を知ることはできない。

【０１０５】実験上では、重量８３６ｇのコネクティン
グロッドを被測定体として実測の結果、懸垂の中心から
前記コネクティングロッドの重心までの長さ、ι_１＝１
２．３ｃｍとしたときの周期は０．８２１ｓｅｃとな
り、ι_２＝５１．５ｃｍでは、１．４４６ｓｅｃと計測
された。

【０１０６】該物理振り子理論が正しければ、重心のま
わりの回転半径の２乗の値は一致するはずである。とこ
ろが、この重心のまわりの回転半径の２乗の値は、ι_１
に対応して５４．５ｃｍ^２となり、ι_２では２０．８ｃ
ｍ^２と算出された。従って、前述の被測定体であるコネ
クティングロッドの慣性モーメントの値は、それぞれ、
４６．５ｇ・ｃｍ^２と１７．７ｇ・ｃｍ^２となり、全く
異なる値を示した。尚、重力の加速度は、Ｇ＝９８０ｃ
ｍ／ｓｅｃ^２とした。

【０１０７】また、等価式Ｊψ＝−Ｔｑが成立する特別
の場合の周期は、前述したＴ^２＝４π^２（ι＋η）／Ｇ
の等価式における、η＝０の場合であり、単振り子の周
期測定の場合の等価式と同一となる。このとき、前述し
た特定の形状の物体は、重心のまわりの回転半径がゼロ
の場合に考察される質点のごとく周期運動をする。すな
わち、前記物体は、ε＝０、κ＝０とする重心軸を回転
軸とした回転運動において、角運動量保存則が成立す
る。上記した周期測定の実験は、従来の物理振り子の理
論が誤りであった事実と、回転型の回転体であっても、
周期測定によって偏慣性心ηの値を知ることができる事
実とを明らかにした。

【０１０８】以下図面を参照して本発明の実施例を、よ
り具体的に説明する。図４に示す回転体はインナーロー
タ形回転子であり、既に説明をした。但し、前述したイ
ンナーロータ形回転子の基本形態をフライホイールに適
用する場合において、円筒ロータ１とロータシャフト２
の材料は同一密度であって、該円筒ロータ１と該ロータ
シャフト２とが嵌合する部分は、遠心力を含む慣性力の
生じない形成を必要とする。例えば、一般的に使われて
いる従来形状のウエッジなどによる嵌合部分の形成をし
た場合は、除外される。

【０１０９】図９に示される実施例は、電動機又は発電
機の、もう一つの形態を示す理想型インナーロータ形回
転子である。２本のロータシャフト９は、棒状の回転シ
ャフトの片端が円板形状を成し、突起部分が部分扇形で
あるロータ１０の両側面に、該ロータ１０と該ロータシ
ャフト９の回転軸の中心が一致するよう、接着剤により
接合、固定されている。

【０１１０】該ロータシャフト９は、機械強度と摩耗に
優れた金属材料であるが、他の素材としてセラミックな
ども適用できる。一方、該ロータ１０の素材は、硬質磁
性材料を用いて帯磁させれば、基本的な形態の同期電動
機、ステッピングモータ、発電機などの回転子とするこ
ともできる。

【０１１１】又は、該ロータ１０が軟質磁性材料であれ
ば、誘導電動機の回転子となる。なお、該ロータシャフ
ト９と該ロータ１０の材料密度に相互関連性はなくても
よく、自由に選択が可能である。

【０１１２】図１０に示す実施例は、理想型のアウター
ロータ形回転子である。円環形状の磁性材ロータ１１と
片端に円板形状部分を有する金属ロータシャフト１２と
を、両者の回転中心を合わせて接着剤により接合、固定
されている。素材、部品構成、及び、用途に関しては、
前述した理想型インナーロータ形回転子の場合と同様で
ある。

【０１１３】図１１および図１２に示す実施例は、誘導
電動機の実際型としてのかご形回転子である。用途は、
同期電動機などにも応用できる。ロータ部分は、精密鋳
造アルミダイキャスト製の、導電材料（密度ρｅ）の主
ロータ部分１５に、軟質磁性材料（密度ρｆ）のロータ
扇形部分１３が接着剤で固定されている。そして、該主
ロータ部分１５に、アウターロータ回転子の実施例で説
明した形態の２本のロータシャフト１４が、回転軸の中
心に接着剤で接合、固定されている。

【０１１４】図１２は、図１１のかご形回転子のＡ−Ａ
断面図である。前述したロータ扇形部分１３は、該断面
図が示すように、部分扇形である。該ロータ扇形部分１
３の幅をＬｅ、及び、該主ロータ部分１５の幅をＬｆと
すると、等価式ρｅ・Ｌｅ＝ρｆ・Ｌｆを満たす形成に
より、この回転子には偏慣性心による慣性力の作用が生
じない。

【０１１５】以上に本発明に係る発電機または電動機の
回転子に関する実施例を説明した。一般的な家電機器に
用いられる４極の交流電動機を例にすると、この場合の
効率は４０〜５０％程度であって、本発明に係る効率改
善は、３％ほどである。

【０１１６】一例として、単相交流電動機用の重量３０
７ｇの回転子について測定の結果、偏慣性心が１．６ｍ
ｍであって、回転数が１，５００ｒｐｍでの動力損失
は、０．３１ワットと算出された。該電動機の実効出力
は８ワットであって、本発明によって０．３１ワットほ
ど動力改善ができ、その効率の改善率は（０．３１×１
００）／８＝３．８％と表される。

【０１１７】このような低速回転の小型電動機の場合に
おいては、動力損失はそれほど重要でないかも知れな
い。しかし、外部負荷の変動が大きい、例えば、工作機
械などに用いられる電動機においては、偏慣性心に起因
する角加速度に対する動力損失は大きくなり、しかも、
この動力損失に見合う発熱の問題も無視できなくなる。

【０１１８】また、動力損失よりも発熱が問題となる一
例として、永久磁石形ステッピングモータが挙げられ
る。このステッピングモータの回転子は、駆動回路への
入力パルス数によって回転角度が、また、パルス周波数
によって回転速度が制御される。この入力パルスに対す
る応答周波数は、一般的に、２００〜１０，０００ｐｐ
ｓ（ｐｕｌｓｅｐｅｒｓｅｃ）にも及ぶために、応
答速度が高いので偏慣性心に起因する動力損失に対応す
る発熱は、ステッピングモータの信頼性に大きな影響を
及ぼしていた。

【０１１９】具体的には、一般に市販されている近年の
小型電子計算機やワードプロセッサにおいて、印字機構
などに多用されるステッピングモータに起因する故障率
は４４．７％にも及び、ほとんどが有害な発熱によるも
ので、解決したい最悪の課題であるとの日本電気株式会
社（ＮＥＣ）の修理報告データの例もある。

【０１２０】また、本発明の効果が顕著に認められる場
合は、例えば、電気自動車用の原動機としての電動機な
どのように、より軽量小形化が要求されるとともに、
３，０００ｒｐｍを超すような高速回転で使用されるよ
うな場合である。

【０１２１】図１３に示す実施例は、理想型のベルトを
介して動力伝達をするプーリーである。回転シャフト１
６とプーリー１７は、同一密度の材料で構成され、両者
を強固に嵌合させて固定した構造である。該回転シャフ
ト１６が該プーリー１７に嵌合する部分は、外径をより
太くしたり、嵌合形状を工夫したりして、負荷に対応し
た嵌合強度が必要である。

【０１２２】図１３のプーリーは、精密鋳造または機械
切削により一体形成してもよい。尚、該プーリー１７を
回転シャフト１６に固定する方法は、遠心力を含む慣性
力の原因となる形態を含まない。この固定方法は、前述
したフライホイールの実施例においても説明した。

【０１２３】本発明に係るプーリーやギア、カムシャフ
ト、偏心軸ロータ及びクランクシャフトが真の効果を発
揮するのは、基本的に前述した発電機および電動機の例
の場合と同様である。特に、４０，０００ｒｐｍ以上に
も及ぶ超高速回転型の発電機用のガスタービンにおける
減速ギアやプーリーとして、あるいは、３，０００ｒｐ
ｍ以上に及ぶレシプロエンジン用のカムシャフトやプー
リーなどでは、本発明による技術は、機械の動力損失改
善に大きな効果が期待できる。

【０１２４】図１４に示される実施例は、実際型のスパ
ーギアの斜視図である。回転シャフト１８に、ダミーギ
ア１９とスパーギア２０が固定されている。これら３つ
の構成部分は、同一密度の材料である。ダミーギア１９
を付加することで、実際型の態様となっている。

【０１２５】該スパーギア２０と該ダミーギア１９は、
精密鋳造で製造し熱処理硬化を施している。このダミー
を応用する原理は、レシプロエンジン用のカムシャフト
やフライホイールなどにも応用できる。但し、本願の意
図するところは、これまでの説明によって明らかであ
り、詳細な説明は省略する。

【０１２６】図１５は、複数個を積層して使われる理想
型タービンのための１個の基本構造部材を示す。８枚の
ブレード２１は、円環シャフト２２の回転中心に対して
扇形であって、中心部を切り取った部分的な扇形であ
る。該ブレード２１は、該円環シャフト２２と一体構成
である。しかしながら、両者の密度が同一の材料であれ
ば、ブレードをシャフト部分に横にスライドさせて組み
込む構成も選択できる。尚、該ブレード２１は複数であ
って、奇数か偶数かを問わない。

【０１２７】このような理想型タービンは、一般的に、
運転中に毎分数万回転以上にも及ぶ超高速回転で用いら
れ、偏慣性心に起因する慣性力の作用が軽減され、動力
損失の改善のみならず、タービンブレードの強度軽減に
も大きな貢献ができる。

【０１２８】図１６は、該ブレード２１の形状に関する
説明図である。均一な微少厚さで、Δθの微小角扇形ブ
レード２３を、θが２２．５度となるまで図示の様に多
数重ね合わせる。そして、該円環シャフト２２の外径に
相当する中心部を半径Ｒで示している。

【０１２９】該ブレード２１は、回転中心のＸ軸に沿っ
た該ブレード２１の根元の厚さｔ１と先端の厚さｔ２が
同一の場合を示している。しかしながら、Δθの微小角
扇形ブレードが、回転中心のＸ軸に近くなるにつれて次
第に厚さが増す、ｔ１＞ｔ２となるブレード形状も選択
できる。

【０１３０】図１７の正面図が示す実施例は、複数個に
積層されて使われる、理想型のシュラウドリング付ター
ビンの一部分を示す。ブレード２６の外周側に、一般的
にシュラウドリング２５と呼ばれる一種のダクトを備え
た効率最良の軸流式の密閉形タービンである。

【０１３１】図６で既に説明したように、円環シャフト
２４の厚さがＷａ、該円環シャフト２４の外径がＲｈ、
シュラウドリング２５の厚さがＷｂ、該シュラウドリン
グ２５の外径がＲｉとすると、（２Ｒｈ−Ｗａ）Ｗａ＝
（２Ｒｉ−Ｗｂ）Ｗｂの等価式を満たす構成となってい
る。この場合は、該円環シャフト２４、該シュラウドリ
ング２５及び８枚の該ブレード２６は、同一密度の材料
である。

【０１３２】従来の技術によるシュラウドリング付ター
ビンは、超高速回転時にシュラウドリングが慣性力の作
用を受けて、変形もしくは破壊されることになるので、
産業用送風機のような低速回転のものに多用されてき
た。本発明は、超高速回転するタービンやコンプレッ
サ、ファンなどに、この密閉型の応用の道を開くもので
あり、効率を大きく改善することができる。

【０１３３】尚、図１５及び図１７に示す本発明の２つ
の実施例は、基本形態として、タービンのみならず、航
空機用のプロペラーや船舶用のスクリュー、軸流式の送
風機やコンプレッサのロータブレード、ロータベーンな
どにも応用できる。

【０１３４】図１８に示す実施例は、自動車用のターボ
チャージャーに用いることができるものであって、本発
明に係る理想型の遠心式コンプレッサインペラーであ
る。このコンプレッサインペラーは精密鋳造によるもの
で、バックワード型と呼称され、回転方向と反対まわり
にブレードがわん曲している。インペラーブレード２８
の空気特性は、ブレードが直線状のラデイァル型と比較
して流速が平均し、空気流量が少ないときにも高い効率
を生むなど、多くの長所がある。

【０１３５】バックワード型のインペラーブレードは構
造が複雑だが、シンプルな構造のラディアル型（図２６
参照）にも、本願の発明が適用できる。図１８のｂ、Ａ
−Ａの断面形状図は、インペラーブレード２８とインペ
ラーハブ２７の形状を示している。そして、該インペラ
ーブレード２８の断面形状は、部分扇形である。

【０１３６】この理想型の遠心式コンプレッサインペラ
ーの基本形態は、火力発電に多用されているガスタービ
ンエンジンにも活用でき、前述したシュラウドリングを
取り付けて、効率の良い密閉型を採用し、熱効率を大き
く改善することができる。

【０１３７】図１９に示す実施例は、レシプロ式コンプ
レッサの、複数の偏心軸ロータ（エキセントリック）を
有するクランクシャフトである。２個のロータ２９の重
心は、回転軸に相対して１８０度の位置にある。そし
て、２個の該ロータ２９は、ロータシャフト３０に嵌合
され、固定されている。該ロータ２９と該ロータシャフ
ト３０の材料は、同一密度である。

【０１３８】上記クランクシャフトは、ナピアエンジン
（Ｎａｐｉｅｒ′ｓＥｎｇｉｎｅ）、ケーリ回転ポン
プ（Ｃａｒｙ′ｓＲｏｔａｒｙＰｕｍｐ）などの基
本メカニズムにも発展的な応用ができる。２個の該ロー
タ２９の内の片側は、遠心力の作用に対するつり合いの
ためのダミーとする構成も選択可能である。

【０１３９】図２０に示す実施例は、複数気筒のレシプ
ロエンジン用の理想型コネクティングロッドであって、
図２２及び図２３に示すクランクシャフトに組み合わせ
て用いられる。そして、ピストンとピストンピンを介し
て連結する部分である小端部が、独立して理想型を形成
している実施例である。

【０１４０】該理想型コネクティングロッドは、ロッド
Ａ３３とロッドＢ３４、及び、２本のネジ３５によって
構成され、各部品の材料密度は同一である。クランクピ
ン４１に連結する大端部３２の中心は、図示のように、
小端部３１を除いたロッドＡ３３とロッドＢ３４を組み
合わせたときの扇形状部分の長さ、Ｒｊに対してＲｊ
（２^１／２）／２に位置する。

【０１４１】このような理想型コネクティングロッド
は、偏慣性心ηを完全にゼロとすることはできない。そ
の理由は前述したが、該大端部３２の存在によって、細
分化されたときの部分重心軸と部分慣性主軸とを完全に
一致させることが不可能という理由もある。

【０１４２】また、いかなるコネクティングロッドも、
エンジンの運転中にシリンダー内壁と接触しない形状で
なければならない。したがって、その形状は、図２１に
示す実施例以外にさまざまな形状が考えられるが、揺動
運動の中心軸に直交する平面では、偏慣性心の軽減のた
めに、円形と扇形との組み合わせが基本形状となる。

【０１４３】従来技術によるコネクティングロッドの偏
慣性心ηは、例えば排気量が２リッター、４気筒ガソリ
ンエンジン用であって、重量が８００〜９００ｇのコネ
クティングロッドの場合で３０〜４０ｍｍほどである
が、本発明に係る図２０に示す重量が８３０ｇの理想型
コネクティングロッドにおいては、３ｍｍにまで改善で
きた。

【０１４４】多気筒レシプロエンジンにおける複数のコ
ネクティングロッドの遠心力は、組み合わされるクラン
クシャフトの回転軸からみたとき、すでに説明したよう
に相対的に位置してつり合っているために、個々のコネ
クティングロッドに作用しない。この場合、公知の動的
不つり合い（ｄｙｎａｍｉｃｕｎｂａｌａｎｃｅ）に
起因する偶力モーメントが考察されている。

【０１４５】もう一方の偏慣性心に起因する慣性力は、
個々のコネクティングロッドの揺動の中心での振動運動
に対して考察され、クランクシャフトの角速度をωとす
ると、コネクティングロッドの平均角速度は、ω／（２
^１／２）で表される。

【０１４６】したがって、前記理想型コネクティングロ
ッドの揺動運動に伴う動力損失は、等価式、Ｌａ＝（Ｍ
／Ｇ）η^２［ω／（２^１／２）］^３／７３５．５で表さ
れる。より具体的に、η＝０．００３ｍ、エンジンが
６，０００ｒｐｍで回転しているのときの角速度ω＝２
００π（ｒａｄ／ｓｅｃ）、円周率をπ、重力の加速度
Ｇを９．８ｍ／ｓｅｃ^２、１ＰＳ＝７３５．５ワットと
すると、Ｌａは０．０９ＰＳと算出される。

【０１４７】４本の前記理想型コネクティングロッドの
合計した動力損失は、上記Ｌａの４倍であって、わずか
に０．３６ＰＳ程度にとどまる。このとき、例えば、η
＝３５ｍｍの場合における動力損失は、４９．５ＰＳで
あって、本発明の効果は極めて顕著である。

【０１４８】図２１に示す実施例は、図２４及び図２５
に示すクランクシャフト４４に対応した単気筒レシプロ
エンジン用の実際型コネクティングロッドである。該実
際型コネクティングロッドは、コネクティングロッド３
８の扇形部分の長さをＲｋとすると、クランクシャフト
４４に連結するクランクピン３６の中心がＲｋ（２
^１／２）／２の位置に嵌合、固定されている。

【０１４９】そして、該コネクティングロッド３８の密
度をρｇ、厚さをＬｇ、および、該クランクピン３６の
密度をρｈ、長さをＬｈとすると、Ｌｇ・ρｇ＝Ｌｈ・
ρｈの等価式を満たす構成によって、偏慣性心を実質的
にゼロとすることができる。

【０１５０】この実際型コネクティングロッドの場合に
は、図示のようなコネクティングロッド３８の突起部分
に起因する偏慣性心のわずかな増加を考慮に入れなけれ
ば、クランクピン３６が嵌合する位置は、Ｒｋ（２
^１／２）／２とする必要はない。尚、本発明に係る該実
際型コネクティングロッドの効果は、前述した理想型コ
ネクティングロッドの場合と実質的に同様である。

【０１５１】また、図２１に示すように、理想型及び実
際型コネクティングロッドの潤滑用オイル穴３７は、複
数で対称に設け、形状を扇形状にするのが望ましい。但
し、本願の必須要件ではない。

【０１５２】図２２及び図２３に示す実施例は、同一密
度の材料による５ベアリングクランクシャフトである。
クランクアーム３９とバランシングウェイト４０の部分
が、扇形状である点が特徴であり、従来技術に比較して
異なる。なお、この場合のバランシングウェイトの大き
さは、さまざまな態様が考察され、例えば、不要な場合
もあり、本発明の必須要件ではない。

【０１５３】一般的に、従来技術による該レシプロエン
ジンは、エンジン単体として２５％程度の効率であっ
た。しかしながら、本発明に係る理想型コネクティング
ロッド、５ベアリングクランクシャフト、カムシャフト
やプーリーなどの採用により、機械的動力損失を著しく
軽減させ、オットーサイクルの熱効率の理論値に迫るレ
シプロエンジンを提供することができる。

【０１５４】図２４及び図２５が示す実施例は、単気筒
レシプロエンジン用クランクシャフトである。前述した
ように、このようなクランクシャフト４４は、図２１に
示した実際型コネクティングロッドとの組み合わせで用
いられる。

【０１５５】該クランクシャフト４４は、一対で構成さ
れ、該実際型コネクティングロッドのクランクピン３６
で連結される。ウェイト４６は、該クランクピン３６が
連結されるクランクアーム４３の穴部分の重量を補うた
めであり、鉛合金のウェイト４６を圧着、固定してい
る。このウェイト４６の重量は、クランクシャフト４４
に空けられた穴の重量に相当する。

【０１５６】本発明に係る前述した実際型コネクティン
グロッドおよびクランクシャフトを採用した単気筒レシ
プロエンジンにおいて、偏慣性心に起因する動力損失
は、概ねゼロとすることができる。しかし、該実際型コ
ネクティングロッドと該クランクシャフト相互で考察さ
れる偏重心による遠心力の作用は、従来技術と変わらず
排除することはできない。

【０１５７】図２６は、ガソリンエンジン用スーパーチ
ャージャーのラディアル型インペラー４８であり、従来
より行なわれている不つり合いの調整方法を図示したも
のである。すなわち、つり合い試験機で質量分布の不揃
いを検出し、小穴４９や切削部分５０などで不つり合い
の調整が実施されてきた。

【０１５８】しかしながら、本願の意図する動力損失の
軽減のためには、該小穴４９での調整方法ではなく、図
１８の理想型コンプレッサインペラーに示す、例えば、
インペラーハブ２９の動径方向（ラディアル方向）の厚
さを切削するのが望ましい。

【０１５９】また、図２７は、図２２に示したクランク
シャフトのジャーナル４２部分の拡大図である。該ジャ
ーナル４２の中心部分に円筒形オイル穴を設け、潤滑オ
イルが扇形オイル穴５１を経て該ジャーナル表面に供給
される構造によって、偏慣性心に起因する動力損失を軽
減しようとするものである。

【０１６０】前述した回転体の不つり合いの調整方法お
よびオイル穴の形状の説明は、本願の意図する回転体
が、偏慣性心を完全にゼロにできない場合を明らかにす
る意図を含んでいる。したがって、この説明は、本発明
の必須要件ではない。

【０１６１】以上に、実施例に基づき説明した。本発明
は、ここに示された特定の形態に限定されるものではな
く、この発明の精神、及び、範囲から離れることのない
すべての変形を包含するものである。本願の意図する発
明の範囲は、以上の実施例に限定されない。

【０１６２】

【発明の効果】本発明は、以上に説明したような新規な
回転体に関する理論背景により構成されているので、総
括的には以下に記載されるような効果を奏する。

【０１６３】第１に挙げられる効果として、本発明の係
る回転体及びこの回転体を少なくとも一つ用いた機械に
おいて、直接的に機械的損失の改善に大きな役割を担う
のみならず、より高回転で軽量小形化された機械をもた
らし、間接的な省資源にも貢献することもできる。

【０１６４】また、前述した改善に加えて、動力損失に
相応する不要な発熱の低減にも役割を担うことができ、
偏慣性心に起因する慣性力の作用による機械強度の低減
にも貢献できる。

【０１６５】第２に、本発明に係る基本技術は、回転体
およびこれを用いた機械にかかわる設計や製造などの過
程に、新しい理論背景を提供する役割を担い、それら過
程に関連する諸経費削減にも役立つことができる。

【０１６６】次に、本願の効果を具体例を挙げてより詳
細に説明をする。例えば、化石燃料を用いる発電から、
電力消費までの一連の電力システムであって、発電装置
であるガスタービンとその減速ギア、発電機、同期調相
機および空調機の電動機、コンプレッサ、ファンなどを
含めた一連の電力システムで考察した場合において、本
発明の効果を顕著に示すことができる。

【０１６７】この電力システムでの一連の回転体とこれ
を用いた機械を考慮した場合には、該回転体個々での平
均値で、仮に１０％の効率改善であっても、発電に必要
な化石燃料は半分以下の量で充分ということになる。従
って、総合的電力システムとしての炭酸ガス、窒素や硫
黄酸化物などの排出による環境汚染に対しても、大きな
貢献が期待できる。

【０１６８】更に、自動車の通常の運転状況下における
燃料消費率は、定速度の平地走行に比較して、一般的に
概ね２倍である。ゆえに、本発明に係るレシプロエンジ
ンを搭載した場合の自動車は、偏慣性心に起因する加速
度下での動力損失改善を含めて、実用上の出力改善率は
２００％にも及ぶ極めて大きな効果が期待できる。

【０１６９】尚、無風状態での小型自動車の一般走行
で、時速１００ｋｍのときのころがり抵抗が１５ｋｇ
で、空気抵抗が１５ｋｇとすると、合計３０ｋｇほどの
力が必要であって、このときの動力は、３０×１００×
１，０００／（３，６００×７５）＝１１．１ＰＳを必
要とするに過ぎない。

【０１７０】昨今の自動車の大出力化は、エンジン馬力
の余裕と言われる加速性能に費やされている。すでに説
明したように、１秒間に２倍の速度に加速するために
は、なんと８倍もの動力が必要である。しかし、従来技
術によれば、自動車の加速のために必要な動力の半分ほ
どは、エンジンの回転のための不要な内部動力に費やさ
れていたのである。

【０１７１】本発明に係るレシプロエンジンは、回転体
の内力である慣性力の作用を著しく軽減でき、加速性能
を犠牲にすることなく、より高回転での運転を可能とす
る。そして、出力性能と加速性能の改善に相当するエン
ジン排気量の小容量化により、総合的な実用上の燃料消
費率は、従来の技術に比較して２倍以上もの著しい改善
率を期待することができる。また、当該エンジンの冷却
装置も簡素化でき、原価低減にも大きな貢献ができる。

【０１７２】更に、本発明の実用化にあたっては、これ
までの技術の応用で十分であって、画期的な新規技術に
ありがちな、困難な技術的障害がない点が特筆できる。
ゆえに、本発明は、比較的容易に活用され、人類が近い
将来において直面するエネルギーや環境問題に大きく貢
献できるものと確信する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本理論を説明するための２個の質点
が、重量を無視できる１本の剛体棒の先端に位置する質
点系の概念での説明図である。

【図２】本発明の基本理論を説明するための４個の質点
が、重量を無視できる１本の剛体棒に取り付けられた質
点系の概念での説明図である。

【図３】本発明の基本理論を説明するための６個の質点
が、２本の重量を無視できる剛体棒に取り付けられ、そ
して、系Ａと系Ｂとを結ぶ軸Ｏ６沿った剛体棒を有する
質点系の概念での説明図である。

【図４】インナーロータ形回転子の実施例を示し、か
つ、本発明の基本構成を説明するための斜視図である。

【図５】本発明の基本理論を説明するための扇形動径部
分の側面図ａおよび正面図ｂである。

【図６】本発明の基本理論を説明するための円環シャフ
トとリングを示す正面説明図である。

【図７】回転体の周期測定器に関する本発明に係る電気
回路図である。

【図８】本発明に係る周期測定器の斜視図である。

【図９】本発明に係る理想型インナーロータ形回転子の
実施例を示す斜視図ａおよび正面図ｂである。

【図１０】本発明に係る理想型アウターロータ形回転子
の実施例を示す斜視図である。

【図１１】本発明に係る実際型かご形回転子の実施例を
示す側面図ａおよび正面図ｂである。

【図１２】本発明に係る実際型かご形回転子の実施例を
示す図１１の側面図ａのＡ−Ａ断面図である。

【図１３】本発明に係る理想型プーリーの実施例を示す
側面図ａおよび正面図ｂである。

【図１４】本発明に係る実際型スパーギアの実施例を示
す斜視図である。

【図１５】本発明に係る理想型タービンの実施例を示す
部分正面図である。

【図１６】本発明に係る理想型タービンの実施例に関す
るブレード形状を説明するための正面図ａおよび側面図
ｂである。

【図１７】本発明に係る理想型シュラウドリング付ター
ビンの実施例を示す部分正面図である。

【図１８】本発明に係る理想型コンプレッサインペラー
の実施例を示す側面図ａおよび側面図ａのＡ−Ａ断面形
状図ｂである。

【図１９】本発明に係る偏心軸ロータの実施例を示す側
面図ａおよび正面図ｂである。

【図２０】本発明に係る理想型コネクティングロッドの
実施例を示す正面図ａおよび側面図ｂである。

【図２１】本発明に係る実際型コネクティングロッドの
実施例を示す正面図ａおよび側面図ｂである。

【図２２】本発明に係る５ベアリングクランクシャフト
の実施例を示す側面図である。

【図２３】本発明に係る５ベアリングクランクシャフト
の実施例を示す図２３の側面図のＡ−Ａ断面図ａおよび
Ｂ−Ｂ断面図ｂである。

【図２４】本発明に係る実際型単気筒用クランクシャフ
トの実施例を示す斜視図である。

【図２５】本発明に係る実際型単気筒用クランクシャフ
トの実施例を示す側面図である。

【図２６】ガソリンエンジン用ターボチャージャーのラ
ディアル形インペラーに関し、従来技術による回転体の
不つり合いの調整方法を示す説明図である。

【図２７】図２２の側面図に示されるジャーナル部分の
拡大図としての側面図ａおよび側面図ａのＡ−Ａ断面図
ｂであり、潤滑オイル穴の形状に関する説明図である。

【符号の説明】

１円筒ロータ２，９，１２，１４，３０ロータシャフト３Ｘ軸４Ｘ軸上の微少な厚さの微小角扇形動径部分５部分重心軸Ｇｒ６部分慣性主軸Ｆｒ７，２２円環シャフト８リング１０，２９ロータ１１アウターロータ１３磁性材料（密度ρｅ）のロータ扇形部分１５導電材料（密度ρｆ）の主ロータ部分１６，１８回転シャフト１７プーリー１９ダミーギア２０スパーギア２１，２６ブレード２３微小角扇形ブレード２４円環シャフト（外側半径Ｒ）２５シュラウドリング２７インペラーハブ２８インペラーブレード（扇形状）３１小端部３２大端部３３ロッドＡ３４ロッドＢ３５ネジ３６クランクピン（密度ρｈ）３７オイル穴３８コネクティングロッド（密度ρｇ）３９，４３クランクアーム４０，４５バランシングウェイト４１クランクピン４２ジャーナル４４クランクシャフト４６ウェイト４７ピストン４８ラディアル型インペラー４９小穴５０切削部分５１扇形オイル穴５２円筒形オイル穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｂ 39/00 Ｑ 9332−3Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転運動または揺動運動を行う回転体で
あって、前記回転体は、前記回転体の回転運動または揺動運動の中心軸をＸ軸と
したとき、前記回転体の前記Ｘ軸に沿った任意の点で前
記Ｘ軸に直交する微少厚さΔＸを有しかつ前記微少厚さ
ΔＸにおける前記Ｘ軸を交点とする微小中心角の任意の
扇形動径部分において、前記Ｘ軸に平行な部分重心軸と
部分慣性主軸とを実質的に一致させる質量配分を有する
ことを特徴とする回転体。
【請求項２】回転運動または揺動運動を行う回転体で
あって、前記回転体は、前記回転体の回転運動または揺動運動の中心軸をＸ軸と
したとき、前記回転体の前記Ｘ軸に沿った総和の厚さに
おける前記Ｘ軸を交点とする微小中心角の任意の扇形動
径部分において、前記Ｘ軸に平行な部分重心軸と部分慣
性主軸とを実質的に一致させる質量配分を有することを
特徴とする回転体。
【請求項３】回転運動を行う回転体であって、前記回
転体は、前記回転体の回転運動の中心軸をＸ軸としたとき、前記
回転体の前記Ｘ軸に平行な偏心軸の回転体部分を有しか
つ前記回転体部分の前記偏心軸に直交する微少厚さΔＸ
における前記偏心軸を交点とする微小中心角の任意の扇
形動径部分において、前記偏心軸に平行な部分重心軸と
部分慣性主軸とを実質的に一致させる質量配分を有する
ことを特徴とする回転体。
【請求項４】回転運動を行う回転体であって、前記回
転体は、前記回転体の回転運動の中心軸をＸ軸としたとき、前記
回転体の前記Ｘ軸に沿って扇形回転体部分を有しかつ前
記扇形回転体部分の前記Ｘ軸に直交する微少厚さΔＸに
おける前記Ｘ軸を交点とする微小中心角の任意の扇形動
径部分において、前記Ｘ軸に平行な部分重心軸と部分慣
性主軸とを実質的に一致させる質量配分を有することを
特徴とする回転体。
【請求項５】回転運動を行う回転体であって、前記回
転体は、前記回転体の回転運動の中心軸をＸ軸としたとき、前記
回転体の前記Ｘ軸に沿って扇形回転体部分を有しかつ前
記扇形回転体部分の前記Ｘ軸に直交する総和の厚さにお
ける前記Ｘ軸を交点とする微小中心角の任意の扇形動径
部分において、前記Ｘ軸に平行な部分重心軸と部分慣性
主軸とを実質的に一致させる質量配分を有することを特
徴とする回転体。
【請求項６】回転体が電気エネルギーと機械エネルギ
ーとのエネルギー変換に用いられる回転体である請求項
１又は２のいずれか１項に記載の回転体。
【請求項７】回転体が複数のベーン又はブレードを具
備する回転体であって、空気、蒸気、ガス、燃焼生成
物、水または油の流体の移動、圧縮、力の変換または動
力の変換に用いられる請求項１又は２のいずれか１項に
記載の回転体。
【請求項８】回転体が直線運動と回転運動との運動態
様の変換機構に用いられる回転体である請求項１、２、
４又は５のいずれか１項に記載の回転体。
【請求項９】回転体が原動機または圧縮機の回転機構
に用いられる回転体である請求項１、２、３、４又は５
のいずれか１項に記載の回転体。
【請求項１０】回転体がシャフトの中心を回転軸とす
る回転体であって、前記回転体の前記シャフトが力の伝
達機能を有する請求項１、２、３、４又は５のいずれか
１項に記載の回転体。
【請求項１１】回転体が複数の軸受に保持されて回転
運動を行う回転体である請求項１、２、３、４又は５の
いずれか１項に記載の回転体。
【請求項１２】回転運動または揺動運動を行う少なく
とも一つの回転体を用いた機械であって、前記回転体
は、前記回転体の回転運動または揺動運動の中心軸をＸ軸と
したとき、前記回転体の前記Ｘ軸に沿った任意の点で前
記Ｘ軸に直交する微少厚さΔＸを有しかつ前記微少厚さ
ΔＸにおける前記Ｘ軸を交点とする微小中心角での任意
の扇形動径部分において、前記Ｘ軸に平行な部分重心軸
と部分慣性主軸とを実質的に一致させる質量配分を有す
ることを特徴とする機械。
【請求項１３】回転運動または揺動運動を行う少なく
とも一つの回転体を用いた機械であって、前記回転体
は、前記回転体の回転運動または揺動運動の中心軸をＸ軸と
したとき、前記回転体の前記Ｘ軸に沿った総和の厚さに
おける前記Ｘ軸を交点とする微小中心角の任意の扇形動
径部分において、前記Ｘ軸に平行な部分重心軸と部分慣
性主軸とを実質的に一致させる質量配分を有することを
特徴とする機械。
【請求項１４】回転運動を行う少なくとも一つの回転
体を用いた機械であって、前記回転体は、前記回転体の回転運動の中心軸をＸ軸としたとき、前記
回転体の前記Ｘ軸に平行な偏心軸の回転体部分を有しか
つ前記回転体部分の前記偏心軸に直交する微少厚さΔＸ
における前記偏心軸を交点とする微小中心角の任意の扇
形動径部分において、前記偏心軸に平行な部分重心軸と
部分慣性主軸とを実質的に一致させる質量配分を有する
ことを特徴とする機械。
【請求項１５】回転運動を行う少なくとも一つの回転
体を用いた機械であって、前記回転体は、前記回転体の回転運動の中心軸をＸ軸としたとき、前記
回転体の前記Ｘ軸に沿って扇形回転体部分を有しかつ前
記扇形回転体部分の前記Ｘ軸に直交する微少厚さΔＸに
おける前記Ｘ軸を交点とする微小中心角の任意の扇形動
径部分において、前記Ｘ軸に平行な部分重心軸と部分慣
性主軸とを実質的に一致させる質量配分を有することを
特徴とする機械。
【請求項１６】回転運動を行う少なくとも一つの回転
体を用いた機械であって、前記回転体は、前記回転体の回転運動の中心軸をＸ軸としたとき、前記
回転体の前記Ｘ軸に沿って扇形回転体部分を有しかつ前
記扇形回転体部分の前記Ｘ軸に直交する総和の厚さにお
ける前記Ｘ軸を交点とする微小中心角の任意の扇形動径
部分において、前記Ｘ軸に平行な部分重心軸と部分慣性
主軸とを実質的に一致させる質量配分を有することを特
徴とする機械。
【請求項１７】回転体が電動機または発電機の回転子
である請求項１２又は請求項１３記載の機械。
【請求項１８】回転体が回転運動を滑らかに促すフラ
イホイール機能を有する回転体である請求項１２記載の
機械。
【請求項１９】回転体がベルトを介するプーリーであ
る請求項１２記載の機械。
【請求項２０】回転体が力または動力の伝達機能を有
するギアである請求項１３記載の機械。
【請求項２１】回転体が機関弁開閉用のカムまたはカ
ムシャフトである請求項１３記載の機械。
【請求項２２】回転体が複数のベーン又はブレードを
具備する回転体であって、前記回転体は、送風機、圧縮
機、原動機またはポンプに用いられる請求項１２又は１
３のいずれか１項に記載の機械。
【請求項２３】回転体が複数のベーン又はブレードを
具備する回転体であって、前記回転体は、タービン、プ
ロペラーまたはスクリューである請求項１２又は１３の
いずれか１項に記載の機械。
【請求項２４】回転体が回転シャフト及び偏心軸の回
転体部分を具備する回転体であって、前記回転体は、回
転ピストン式圧縮機、回転ピストン式ポンプまたは回転
ピストン式原動機に用いられる請求項１４記載の機械。
【請求項２５】回転体がコネクティングロッド（連結
棒）であって、前記回転体は、原動機または工作機械に
用いられる請求項１２又は１３のいずれか１項に記載の
機械。
【請求項２６】回転体がクランクシャフトであって、
前記回転体は、原動機又は工作機械に用いられる請求項
１５又は１６のいずれか１項に記載の機械。