JP2007502599A - ローラ及びローラモータ - Google Patents

Abstract

本発明の課題は、ローラ又はローラモータの製造、構造及び効率を改善することにある。この課題は、ローラに内蔵できる小さな直径の多極モータを製造すべく、単位磁石群用の合成樹脂製支持装置を用いることで達成される。合成樹脂製支持装置はヨーク管内に組み込まれた後で取り外すことができる。更に内蔵されたローラモータ（２４）を有するローラは、定常トルクを増大すべく外部又は内部の冷却装置（２５、２６）により冷却される。更に、ブレーキをかけることができる小型化されたローラとするため、ローラに内蔵可能なブレーキ装置が設けられる。最後に、固定子の接続をその製造に際して単純化するために分割可能な軸が提供される。両分割軸部に対応する接点ホルダを備える。

Description

本発明は、ローラモータと該ローラモータを内蔵したローラに関する。本発明はまたローラモータの製造方法と、ローラモータを内蔵したローラの放熱方法とに関する。

小さな孔直径を持つアウタロータ型のサーボモータでは、ロータのためにしばしば比較的高価で研磨された磁石リングを用いねばならない。更にそれは磁石リングを、所要の精度でヨーク管と同軸的に整列させ、かつそこに固定する要求を課す。

従来用いられてきたモータは通常磁極数の少ないものであった。そのため、磁極数に対応する数の単位磁石を持つロータリングを高い組立費用をかけることなく組立可能であった。更に、従来一般に用いられた永久磁石の少ないエネルギー密度でも十分であった。それに対し最近の多極モータは高エネルギー密度と小さな磁極隙間を必要とする。これはコスト上の理由から一体の永久磁石では殆ど実現されていない。一体のリング状磁石や研磨を必要とする数個の単位セグメントに代えて、複数個の単位セグメントを用いれば、高いエネルギー密度と僅かな磁極隙間は保証できるが、組立費用が高くなる。

一般的にアウタロータモータとして実現されるローラモータ製造時の他の課題は、固定子のコイルエンドを接続したり外したりする際に高い手作業費用が必要なことにある。更に接続導線を、固定子の軸を経て導く必要がある。しかし、導体の軸内貫通配置には比較的高い組立費用が伴う。軸内貫通を回避すべく、長手方向スリットを形成したモータ軸を使用し、軸内に導線を側方から挿入することも可能ではある。しかし、軸のスリットは軸受部に対し大きな欠陥として作用する。

上述の理由から、アウタロータモータの巻線導体端同士、又は巻線導体端と電力線もしくは接続導線との接続は通常、手作業で行われる。それは通常、撚り合わせや溶接で行われる。次に接続部が絶縁され、コイルエンドにくくりつけられる。しかしスリットを形成した軸は欠陥を持つことになるので、接続導線は依然として中空軸を介して導かれる。それと共に、ときにより存在する制御導線や信号導線も中空軸を経て導かれる。

ローラモータを内蔵したローラでの他の問題はその発熱にある。基本的に、ローラシステムとベルトコンベヤシステムとの現場での組立時間を短縮可能とすべく、モジュール化した小形の構造様式がコスト的な有利性を示す。即ちコンベヤシステムの駆動装置はモータが所謂ローラモータとしてローラの内部に配置されるならば、周知のモジュール化を実現できる。しかし、そのため前述したローラの発熱を来すことになる。

ローラの表面は、通常接触に対し保護されない。これは、関連する規定によれば、約７５℃を超えてはならない。しかし、ローラ表面から周囲への熱伝達係数はかなり小さい。その結果制約される周囲への僅かな熱伝達性はローラモータにとって定常トルクに対する制限要因となる。この熱問題を解決すべく、そこに存在するローラモータへの他の重要な要求に常に注目し、非常に小さな構造空間を実現し、更に保守の不要性を可能な限り保証せねばならない。そのため、現在多くは伝動装置付きインナーロータとして構成されたローラモータは解決策として殆ど考慮されていない。

円筒又はローラは、特定の用途では制動する、即ちブレーキをかけねばならない。同様のことは対応する駆動装置に対しても言える。そのため、円筒又はローラには、通常ブレーキシステムが組み込まれる。ブレーキをかけるための他の方法は、既に存在する駆動要素により制動を掛けることにある。しかし、このようなブレーキシステムは一貫して相対的に大型になってしまう欠点を持っている。

従って本発明の課題は、組立費用を低減し、かつ小型構造にすることに対する要求を満たすローラモータ及びローラを提供することである。

この課題は本発明により、ヨーク管の内周面側に配置された多数の単位磁石を持つアウタロータを備えたローラモータにおいて、単位磁石の放射方向内側に少なくとも部分的に、多数の単位磁石を周方向に間隔をもって配置すべく放射方向外側に突出し軸方向に走る多数の間隔保持片を有する支持装置を配置することで解決される。

それに応じ、ローラ又はアウタロータモータの製造方法として、放射方向外側に備えられて軸方向に走る多数の間隔保持片を有する管状支持装置を用意し、各々２つの間隔片間に１つの単位磁石又は磁石用未着磁部品が存在するよう支持装置の外周に多数の単位磁石又は磁石未用未着磁部品を固定し、単位磁石又は磁石用未着磁部品を備えた支持装置をヨーク管内に挿入して固定する方法を提供する。

本発明による支持装置は、丸く研磨され、製造費用が非常に高い磁極セグメントの代わりに複数の単位磁石を持つ磁極が用われるローラモータに使用可能である。更にこのため本発明による支持装置は、各磁極に対し１つの単位磁石を用いた、非常に多くの極数を有するローラモータ又はアウタロータモータにも適用可能である。両適用例において、支持装置は、最も好ましくはほぼ単位磁石を外側から装着し得る管又はスリーブを形成する。

支持装置は、合成樹脂製であるとよい。更に、支持装置は接着ベッドを備え、該ベッドに施された接着剤で単位磁石を支持装置に固定できる。かくして、複数の単位磁石を有する支持装置をヨーク管内に容易に挿入可能となる。

支持装置は拡張マンドレルでヨーク管に押し付けられ、接合される。支持装置がより好ましい拡張特性を持つことで、支持装置の管は１つ又は複数の部分で減少された壁厚を持つものとできる。

ヨーク管内への組み込みの後、支持装置は、単位磁石又は磁石用未着磁部品の相互間にほぼ間隔保持片のみが残存するようにくり抜き加工できる。それによって固定子とロータとの間の間隔を極小値に減少させ得る。間隔保持片はヨーク管内への固定の前後に単位磁石を軸方向に整列させ、その状態を維持する。

アウタロータの製造の際に予め作られた単位磁石を用いるのではない場合、磁石用未着磁部品の着磁はヨーク管内への組立又は固定の後に行うことができる。

更に本発明では、固定子が配置される軸と、固定子を給電線に接続する接続装置とを備えたローラモータにおいて、軸が第１軸部と第２軸部とに分割され、接続装置は２つの接点ホルダを備え、第１接点ホルダは第１軸部、第２接点ホルダは第２軸部に配置され、第１及び第２接点ホルダは電気接続を行うために互いに取り外し可能に差し込まれる。

固定子を給電線に接続するための接続装置が２つの接点ホルダを備えたこのローラモータでは、第１接点ホルダが固定子の少なくともコイルエンドを渡り接続する端子装置を含み得る。これは、固定子が端子装置の助けを借りて自動巻線機で巻線を施し、同時に渡り接続できる利点を持つ。そのため端子装置の少なくとも１つは切込形端子接点を備える。

固定子積層鉄心に設けられる第１接点ホルダには、両接点ホルダを介して電気的に接続可能なセンサ、特に巻線温度を監視する赤外線センサを配置することもできる。

端子装置は固定子巻線の渡り接続のためのみならず、巻線リード線の垂れ下がった自由端の固定のためにも使用できる。このため例えばリード線部分の弛み部が不要になる。

第２軸部は中空に形成できる。その場合、接点ホルダの接続のためのリード線が第２軸部内の放射方向に整列された１つ又は複数の孔又は空所を経て導かれ、第２軸部の内部でその終端に迄導かれる。

第２軸部の、第１軸部とは反対側の端部内に、好ましくは第２接点ホルダに電気的に接続されるプラグが配置される。かくしてローラモータはモジュールとして組み上げ得る。

更に、前述の課題は、内蔵されたローラモータ及び同様にローラ内に内蔵され、又は外部に配置された冷却装置を備えたローラによって解決される。

ローラモータを内蔵したローラの少なくとも一部から放熱する対応する方法では、ローラモータからの放熱が、同様にローラに内蔵され、又は外部に配置された冷却装置への熱伝導によって行われる。

冷却装置は、好ましくは冷却体及び第１ヒートパイプを含む。冷却技術で公知のこのヒートパイプにより、ローラモータから冷却体へと熱を非常に効率的に伝達できる。

好適にはローラモータはアウタロータモータであり、ローラの外管がアウタロータモータのヨーク管として用いられる。かくして、ローラシステム又はベルトコンベヤシステム用の保守不要の分散型駆動装置を実現できる。

ローラの外管はその軸方向に対し直角に分割され、その際ローラモータは一方の外管セクションに配置される。これは、場合により、ローラシステムの組立の際に利点となる。

ローラ表面上に断熱層を設け得る。これは搬送すべき物品の過熱を回避するが、ローラとの接触によって生じる発火をも回避する。

必要なら、冷却装置内に突出する第２ヒートパイプで熱を冷却体からローラの軸受ブラケットに伝達させ、もって冷却体の熱もローラ内部から非常に効率的に放出させ得る。

好ましい構成では、軸受ブラケットをファン羽根車として構成し、又は独立のファン羽根車をローラの内部に配置できる。この結果空気循環、排気、中空軸通風及び／又は風道通風による冷却を実現できる。更に、冷却装置は固有のファン、外部ファン、吸熱器、放熱ローラ又は熱ポンプを含み得る。

ローラモータを調波モータとして構成するとよい。これは、実際に生じる固定子磁界を良好に利用できる利点を持つ。

ローラモータの駆動制御のためにロータ位置又はロータ速度を検知することがしばしば必要となる。これは、ローラモータに発生するＥＭＦ（起電力）で間接的に得られる。

ローラモータの特別な構成では、放射方向から装着する丸形線材でスロットを閉じる。

更に、本発明によれば、ローラを回転自在に支持する軸を有するローラにおいて、ローラ内に、これにブレーキをかけるためのブレーキ装置が配置される。

ブレーキ装置自体は、ローラに内蔵されたローラモータを介してローラの外管に間接的に結合できる。更にブレーキ装置を、ローラに内蔵したローラモータ内に配置できる。ブレーキシステムと駆動ユニットとの組合せで、単純かつ迅速な組立が可能になる。

ブレーキ装置は電磁形に構成するとよい。この型のブレーキは、ローラシステムにとって非常に信頼性に富み、良好な駆動制御性を持つ。

ブレーキ装置を配置する軸を中空にするとよい。この場合、軸を経てブレーキ装置のための給電線を導くことが可能になる。

一般的に本発明は、種々の形式のアウタロータモータ、特に調波モータに対して適用できる。本発明はこの種ローラモータに限定されることはない。

以下、添付図面を参照し本発明を詳細に説明する。

以下に詳細に述べる実施形態は、本発明の好ましい幾つかの実施例を示す。

研磨した磁石リングの製造コストは、既述の如く相当に高い。そのため磁石リングはしばしば多数の単位磁石により構成される。しかしその場合、アウタロータ用の多数の単位磁石又は磁石用未着磁部品をヨーク管の中に組み込まねばならない問題がある。特に組立中、単位磁石の軸方向の整列状態を維持せねばならない問題がある。そのため、しばしばヨーク管内に組み込んだ後で初めて着磁が行われる。しかし、ヨーク管の厚さが厚すぎるか、装置の直径が小さすぎるか、又はアウタロータの極数が多すぎると、通常は事後の着磁が不可能になってしまう。

以上の理由から、本発明は、アウタロータの組立に図１に示す支持装置を用いる。この装置は好ましくは合成樹脂からなる。この支持装置は、略管状支持スリーブ１からなる。管状支持スリーブ１は放射方向外側に向かって突出し、舌片として軸方向に走る多数の間隔保持片２を備える。２つの間隔保持片２の間の載置面３上に各々単位磁石が配置される。各単位磁石を固定すべく、接着剤を施した接着ベッド４を設けている。

図２は、外周側から多数の単位磁石５を装着した支持装置の横断面を示す。単位磁石５は各々接着剤６で固定され、間隔保持片２によって軸方向に互いに整列される。磁極隙間内の間隔保持片２は、接着剤６又はモールド材料の分布を好ましいものとするキャピラリ空隙を作るためにも用いられる。それにより、組立のために支持スリーブ１にただ１つの接着剤溜めしか用意されない。

図３は図２の装置をヨーク管７内に組み込んだ状態を示す。支持スリーブ１及び単位磁石５からなる装置はヨーク管７内でモールドされる。そのためにも、間隔保持片２の寸法は、ヨーク管７内でのモールド又は接着にとって対応する適切なキャピラリ力が生じるように定められる。

図２に示す予め製作したリングをヨーク管７に圧入すべく、支持スリーブ１内に挿入される拡張マンドレルを用いる。これで、ヨーク管７に対する許容誤差に基づく隙間を最小限に低減させ得る。その際、支持スリーブ１は十分弾性的に構成するとよい。このことは適切な合成樹脂材料の選択、又は例えば支持スリーブ１の壁厚を部分的に減少させることで達成できる。

図４に断面図で示すアウタロータを得るための最終工程として、支持スリーブ１を、図３に示すロータ構造体から単位磁石５のところ迄、旋盤でくり抜き加工する。こうして、ロータと固定子との間に、必要な精度を持つ小さな空隙を形成する。単位磁石５が四角形の断面を持つ故、ロータ内壁には２つの単位磁石５の間に各々残留支持部８が残る。しかしロータ内壁側の単位磁石５はほぼ自由に回転できる。

所謂「部分欠落補助手段」としての支持スリーブにより、技術的に高コストによってのみ可能となる円管内への磁石の挿入を、容易に自動化できる単位磁石の放射方向外周側からの装着に置換できる。

しかし、アウタロータモータ又はローラモータの固定子巻線の接続は、接続部と垂下部を含め比較的高コストとなる。この製造プロセスを簡単化し、又は自動化すべく、本発明に従い、図５に示す如く、分割形の軸を持つ固定子を用いる。第１軸部１０に、巻線１２を巻装した固定子鉄心１１を配置する。巻線１２の接続のため、固定子側で第１接点ホルダ１３を用いる。

第１軸部１０は第２軸部１４に差し込み可能である。第２軸部１４の、固定子に対向する端部には、第２接点ホルダ１５が配置されている。第２接点ホルダ１５は第１接点ホルダ１３との接触に用いられる。第２軸部１４には玉軸受１６によって外側のヨーク管軸受ブッシュ１７が支持されている。

図６は固定子巻線１２の接続部を含む第１接点ホルダ１３を詳細に示す。巻線リード線１８が形状保持フレーム１９を経て導かれる。形状保持フレーム１９は、従来通常の手作業での接続及び弛みコストを低減すべく、直接巻きプロセスにおいて自動巻線機により直接に行える。巻線始端も巻線終端も、巻線１２の軸方向前方に配置された第１接点ホルダ１３の形状保持フレーム１９の助けによって特定部位に固定できる。

両巻線リード線１８が、形状保持フレーム１９によって１つの場所で一緒に渡り接続線して固定される部位では、機械的な接続を行い得る。この接続は溶接、又は図７に示す如くポケットに押し込んだ切込形端子接点２０により行える。かくして導体を切断することなく他の導体に接続できる。更に弛み部を解くことなく固定できる。

図８は形状保持フレーム１９に内蔵された切込形端子接点２０の縦断面を示す。ここで第１接点ホルダ１３は第２接点ホルダ１５に挿入されている。切込形端子接点２０が第２接点ホルダ１５に配設された外部接続導体２１に接続される形で電気接続が行われる。その場合、切込形端子接点２０内では、２つの巻線導体１８及び１８’が接続のために互いに差し込まれている。

切込形端子接点２０は、既述の如く、巻線端を固定するために用いられる。それに対し巻線の弛み部を固定せねばならない場合は、切込形端子接点２０を備えず、適当な構造を持つ、ゆるい形状保持フレーム１９でも十分である（図６参照）。

更に第１接点ホルダ１３は、巻線温度を監視する赤外線センサ（図示せず）用の支持部としても適している。この赤外線センサは切込形端子接点技術で接続できる。ここでも電気接続は第２接点ホルダ１５を介して行える。

第２軸部１４は、導体を貫通させかつ第１軸部１０を差し込むべく、中空に形成する。第２接点ホルダ１５の接続導体２１は、図９には示さないが、放射方向に走る孔又は空所を経て第２軸部１４の内部に導かれる。

第２軸部１４の、固定子とは反対側の端部の内部（図示せず）に、モータ用の接続プラグを設けている。その内部で、接続導体２１の他端の対応する切込形接続素子が固定される。接続プラグは接点ホルダに存在する導体付きの形状保持フレームに、終端位置で軸受ブッシュを貫通してそれによりそこに支持されてもよい。

第２軸部１４は玉軸受１６の軸受部領域では軸受ブッシュの形に構成され、そのため良好な軸受座が保証される。軸受ブッシュ又は第２軸部１４を第１軸部１０に圧入すると、両接点ホルダ１３、１５内に存在する接続素子が同時に接触することになる。

本発明による両軸部分によって、ローラ組立に関する利点のみならず固有の駆動ローラの製造の際に利点が生ずる。その理由は、第２軸部１４にスリットを形成し、更に巻線用の接続導体を長い円管に通す必要がないからである。更に、上記の如く、第１接点ホルダ１３の形状保持フレーム１９の適切な構造によって、固定子巻線の自動巻線及び渡り接続を同時に行い、解き作業を省略できる。

ローラモータをローラに内蔵することで、ローラシステム又はベルトコンベヤシステム用の分散型で保守不要の駆動装置を実現できる。放熱の問題を解決すべく、本発明によりローラ内に冷却装置が備えられる。しかし、始動電流による熱損失を僅かに保つべく、例えば多極型永久磁石励磁式三相同期モータを用いるのがよい。

図１０は、そのようなローラの一実施例を断面図で示す。分割軸２２、２２’にローラの外管２３が支持されている。ローラの内部では分割軸２２に、アウタロータモータ２４及び冷却体２５が支持されている。アウタロータモータ２４の損失熱は冷却技術において公知のヒートパイプ２６を介して冷却体２５に伝達される。

図１１は、図１０のＸ部を拡大して示す。そこには軸２２上に組立た固定子２７を認め得る。アウタロータは公知の如くヨーク管２８とその内面側に配置した複数の永久磁石２９を備える。固定子２７とアウタロータ２８、２９の間に所定の空隙を保持すべく、図１０から明らかなように、軸受３０を経て軸でヨーク管２８を同心的に支持する。

損失熱の一部を、ヒートパイプ２６を用いモータ２４から軸方向に冷却体２５を経てローラのアウタロータ２３へ放出させ得る。ローラ表面の大部分を用い、更に図１２と１３を参照して説明する構造手段を適用すれば、モータの放熱を改善し、トルクを高め得る。

図１２を１３は、放熱手段を持つローラの第２実施例を示す。ローラの構造は図１０と１１のそれにほぼ対応する。違いは、この実施例ではヨーク管の機能が外管２３で引き継がれている点だけである。そのためには、外管がヨーク管に対応する磁気特性を持っていることが前提である。図１２のＸ部の詳細を図１３に拡大して示す。

放熱手段を持つローラの第３実施例を図１４と１５に示す。ここでも図１４のＸ部の詳細を図１５に拡大して示す。ローラの構造は図１２及び１３のそれにほぼ対応する。しかし、ローラの外管２３がローラの略中央領域の分割部３１にて２分割されている点で異なる。そのため、軸受３０の軸受ブッシュ３２がローラの略中央で軸方向に少し拡大されている。外管２３の分割は、場合によっては組立上の利点をもたらす。

接触による搬送物品の過熱又は燃焼を起こさないよう、ローラ表面に局部的に図示しない断熱層を施こすとよい。かかる接触保護手段は、例えば網ネットにより実現できる。熱はこのネットを経て、例えば対流によって定常的に放出される。

ローラモータを内蔵したローラの放熱のための第４実施例を図１６と１７に示す。ここでも図１６のＸ部の詳細を図１７に拡大して示す。ここでは受動的な放熱をローラ表面を経て行うと共に、軸方向の受動的な放熱も行う。これは、冷却体２５が熱を、軸受ブラケットの機能をも持っている軸部２２’にも放出することを意味する。そのために、軸部２２’に相対回転不能に取り付けられた冷却体２５は、軸部２２’の周りに形成される。そして冷却体２５はそこの軸受３３にも達している。

ローラの放熱のための第５実施例を図１８及び１９に示す。ここでも図１８のＸ部の詳細を図１９に拡大して示す。ローラの本質的な構造は図１６のそれに対応する。ここでは軸受ブラケット又は軸部２２’と、ローラを取り付けるアルミニウム側壁３４との間の熱結合が付加的に行われる。アルミニウム側壁３４への熱伝導を改善すべく、軸受３３を貫通してローラから突出する第２ヒートパイプ３５を備える。

受動的放熱で不十分なら、例えば本来のファンでの放熱を行う。これに関し、ローラ放熱のための第６実施例を図２０と２１に示す。図２１は図２０のＸ部の拡大図である。ローラの構造は図１２のそれに略対応する。軸受３０と冷却体２５の間に、これらと同心的にファン羽根車３６を配設している。更に冷却体２５は軸方向に走る通風路２５１と２５２を備える。一方の通風路２５１は冷却体２５内の放射方向外側、他方の通風路２５２は冷却体２５内の放射方向内側を走っている。冷却体２５の端面部に空間があり、該空間で放射方向内側の通風路２５１と放射方向外側の通風路２５２が互いに連通する。

ファン羽根車３６は軸受ブラケットと一体に構成でき、ローラの外管２３にこれと一体に回転可能に結合される。それに対し冷却体２５は、軸２２上に固定的に組立られ、回転運動はしない。ファン羽根車３６を冷却体２５に対し相対的に回転可能とすることで、図２１に矢印で示す如き空気の循環流が生ずる。従って冷却体２５は熱を特に通風路２５２内の通流空気に伝達し、それはファン羽根車３６により外管２３の近くで促進される。この結果、放射方向への放熱作用を改善できる。

図２２と２３はローラの放熱のための第７実施例を示す。図２３は図２２のＸ部の詳細を拡大して示す。ローラの構造は図２０のそれにほぼ対応する。ここでもローラの内部にファン羽根車３６を設けている。図２０と２１に示す第６実施例と異なり、ここでは放熱を空気循環方式ではなく換気方式で実現している。それに対応する冷却風の流れを図２３に矢印で示す。冷却風は、軸受ブラケット又は軸部２２’を経てローラの外部から内部へ流入する。冷却風はそこから更に内側通風路２５２へと流れ、更に方向転換して通流し、ファン羽根車３６で加速され、外側通風路２５１を経て戻る。外側の軸受ブラケット部３７に孔又は空所３７１があり、該孔又は空所３７１を経て冷却風をローラから外部へと排出する。この冷却風の流れを保証すべく、冷却体２５は軸部２２’を越えて突出する管状の延長部２５３を持ち、それが吸排気の対応する分離作用を果たす。

第６及び第７実施例に代えて、モータの放熱のために図示しない中空軸換気方式も適用可能である。その際もファン羽根車はローラの内部に設け得る。その際、冷却風はローラの中空軸及び軸受ブラケット部２２’及び／又は３７の孔を経て軸方向に流れる。

アウタロータモータ２４の放熱のための他の変形例として空隙通風方式も採用できる。その際、ファン羽根車で加速される冷却風は、アウタロータモータの空隙を経て軸方向に走り、更に同様に軸受ブラケット部２２’及び／又は３７の孔を経て延びる。

ローラの放熱のための第８実施例を図２４と２５に示す。図２４と２５は各々外部換気方式のローラの平面図及び横断面図を示す。ローラの外管２３によりベルト４１を介して外部ファン４０が駆動される。外部ファン４０及びローラの軸は互いに平行に配置されている。ファン４０の羽根車はローラの外管２３を冷却風に曝すのに役立つ。

図２６と２７は、各々内蔵ローラモータを備えたローラの放熱のための第９実施例を示す。外管２３から熱を輻射と対流で放出すべく、ローラに平行に吸熱器４２を配設している。外管２３と吸熱器４２の間に僅かな隙間が存在し、そのためローラが制動を受けることはない。吸熱器４２を強力に冷却し、かつ外管２３を回転させることで、外管２３の熱を吸熱器４２に十分に放出させ得る。代替的に、吸熱器４２は放熱ローラで置換できる。

最後に図２８と２９は、外部ファン又はそれに対応する装置を備えた能動的な冷却方式を示す。これ等図は、各々外部ファンを備えたローラの平面図及び横断面図である。外部ファン４０はここでも接線ファンであり、固有のファンモータ４３で駆動される。

中空軸通風及び空隙通風も、上述の如く、外部ファンで行われる。能動的冷却のための他の変形例は熱ポンプ方式である。その場合はローラの冷却のために、例えば外部小形圧縮機又はぺルチエ効果素子を使用できる。

上述の各実施例では、ローラモータを空隙磁界の調波を利用する調波モータで実現できる。それは、小形モータを多極構造にすることで可能となる。多極構造によりモータは少量の鉄しか必要とせず、しかも多くの銅材を装着できるので、電流による熱損失を減少させ得る。

図３０は調波モータを示す。好適には幅広の歯５０と幅狭の歯５１を交互に配置した固定子構造とし、幅広の歯５０のみに巻線５２を巻装する。幅広の歯５０の歯ピッチτ_zbは、ロータ磁極の磁極ピッチτ_pに対しτ_zb＞２．５τ_pであるとよい。この点に関しては、本出願人による独国特許出願公開第１０１３３６５４号明細書を参照されたい。

図３０は、一例として２８個の単位磁石５３を備えた２８極ロータを、６個の幅広の歯５０及び６個の幅狭の歯５１を備えた固定子と共に示す。この固定子は基本磁極数２Ｐ_G＝４として機能する。従って、このモータは空隙磁界の第７調波により動作する。ピッチ比τ_zb／τ_pに関しては、一例として、τ_zb／τ_p≒３とできる。

上述のローラモータは、独立のロータ位置検出器を必要とせずに駆動できる。そのための可能な方法は、ロータ位置を検出し、それに応じてモータ相に通電すべく、モータのＥＭＦ（起電力）を利用する。ロータ位置検出器なしの構造は、単純なモータ構造と製造技術につながるので明らかに有利である。

上述のローラ及びローラモータは非常に大きな構造長さを達成できる。しかし大きな構造長さ及び極限のスロット充填の下では、固定子用スロット閉鎖手段としてのプレートスライダの軸方向挿入が非常に困難である。そのため、例えばスロット閉鎖手段としてスロット開口に丸線材を放射方向から装着できる。そのため丸線材の直径はスロット開口に対し大きめの寸法を持ち、従って圧入により挿入され、巻線がその位置に保持される。この丸線材を紙ひも状に形成する場合は、それに樹脂を含浸させ、もってスロット内に接着するとよい。図３１は固定子のこのスロット閉鎖構造を示す。丸線材５４は各スロット開口５５に配置され、その結果各々巻線５２を挿入した各スロットを閉鎖する。

ある種の適用例では、ローラシステムのローラをブレーキをかけて停止可能とせねばならない。そのため、本発明では、ローラに内蔵可能なブレーキシステムを設ける。

図３２は、固定配置の軸６１に取り付けたブレーキシステム６０の断面図を示す。軸６１上で、更にローラ又はモータを受け入れるための軸受ブッシュ６２の両側が支持されている。この軸受ブッシュ６２には、軸受ブッシュ６２から回転運動及びトルクをブレーキユニット６０に伝達する軸受ブラケット６３が相対回転不能に結合されている。

図３２では、ブレーキユニット６０をばね圧式ブレーキとして示す。ブレーキユニット６０は、互いに同心配置され、軸方向に可動のディスク状接極子６０１、歯を有する軸方向に可動の摩擦板６０２及び摩擦面６０３を備えている。接極子６０１と摩擦板６０２を駆動すべく、圧縮ばねを有する電磁石６０４を用いる。

このブレーキユニット６０の動作態様は、周知の無励磁ブレーキ形のバネ圧式ブレーキのそれに対応する。ブレーキ動作電圧を遮断することで、歯を備え軸方向に動く摩擦板６０２が電磁石６０４のばね及び軸方向に動く接極子６０３を経て、摩擦面６０３に押し付けられる。規定の力に伴い発生した摩擦モーメントが、軸受ブラケット６３や軸受ブッシュ６２等の回転部にブレーキをかける。トルクは固定軸６１を経て、例えば側壁３４（図１８参照）で形成されるローラ支持構造に伝達される。そのために必要なブレーキへの給電は、ブレーキユニット６０の中空に形成した軸６１を経て導かれる被覆電線６４を介して行うとよい。

図３３は図３２に示すブレーキユニット６０の代表的な構造例を示す。ここではブレーキユニット６０を管６５内に集約している。この管６５はローラやアウタロータモータ等の一部であり得る。管６５は軸受ブッシュ６２上に配置され、それと一緒に回転する。

従ってローラ又は回転外被の内部に集約可能なブレーキシステム及び同様に集約可能な駆動ユニットは単純かつ迅速な組立を保証するユニットと考え得る。ブレーキユニットと回転体との間の個々に実施可能な機械的インタフェースは、フランジ、圧接結合又は焼きばめ結合の形で構成でき、それは簡単な分解をも可能とする。

駆動ユニット毎に複数のブレーキ又はブレーキユニットを、例えばローラの両端に用いることで、ブレーキ容量を複数倍にし、種々の容量に適合させ得る。

ブレーキシステムをモータシステムから熱的に分離すれば、例えばフォイル又は飲食品の製造時のように、熱的に感応性の高い適用用途への適用も可能になる。ブレーキシステムをモータから分離すれば、純粋なブレーキを必要とする用途において、モータにブレーキを組み込む必要が無くなる利点がある。

上述のローラとモータの他の使用目的は、郵便センタや小包配送センタの搬送技術、繊維工業設備や紙加工設備における安全要素や原則要素（軌道制御）、並びに紡績スピンドル及びガレットにおけるコンベヤである。

本発明による支持装置の横断面図である。 図１の支持装置に多数の単位磁石を装着した状態の横断面図である。 図２の装置の外周上にヨーク管を装着した状態を示す横断面図である。 図３の装置の内周側にくり抜き加工を施した状態を示す横断面図である。 分割可能な軸を有するローラモータの斜視図である。 固定子コイルエンドにおける接点ホルダの詳細斜視図である。 図６の装置に切込形端子接点を組み込んだ状態を示す斜視図である。 切込形端子接点を有する、互いに接続される２つの接点ホルダの縦断面図である。 接続のために用いられる第２軸部の一部破断詳細斜視図である。 冷却装置を備えたローラの第１実施例を示す縦断面図である。 図１０の装置におけるＸ部の拡大図である。 冷却装置を備えたローラの第２実施例を示す縦断面図である。 図１２の装置におけるＸ部の拡大図である。 冷却装置を備えたローラの第３実施例を示す縦断面図である。 図１４の装置におけるＸ部の拡大図である。 冷却装置を備えたローラの第４実施例を示す縦断面図である。 図１６の装置におけるＸ部の拡大図である。 冷却装置を備えたローラの第５実施例を示す縦断面図である。 図１８の装置におけるＸ部の拡大図である。 冷却装置を備えたローラの第６実施例を示す縦断面図である。 図２０の装置におけるＸ部の拡大図である。 冷却装置を備えたローラの第７実施例を示す縦断面図である。 図２２の装置におけるＸ部の拡大図である。 冷却装置を備えたローラの第８実施例を示す平面図である。 図２４の装置の横断面図である。 冷却装置を備えたローラの第９実施例を示す平面図である。 図２６の装置の横断面図である。 冷却装置を備えたローラの第１０実施例を示す平面図である。 図２８の装置の拡大横断面図である。 調波アウタロータモータの横断面図である。 特殊スロット閉鎖手段を有する固定子の横断面図である。 連結されたブレーキ装置を有するローラモータの縦断面図である。 図３２に示すユニットを管内に組み込んだ状態を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 管状支持スリーブ、２ 間隔保持片、３ 載置面、４ 接着ベッド、５、５３ 単位磁石、６ 接着剤、７、２８ ヨーク管、８ 残留支持部、１０、１４ 軸部、１１ 固定子鉄心、１２、５２ 巻線、１３、１５ 接点ホルダ、１６ 玉軸受、１７、６２ 軸受ブッシュ、１８ 巻線電線、１９ 形状保持フレーム、２０ 端子接点、２１ 接続導体、２２、２２’ 分割軸、２３ 外管、２４ アウタロータモータ、２５ 冷却体、２６、３５ ヒートパイプ、２７ 固定子、２９ 永久磁石、３０、３３ 軸受、３１ 分割部、３２、３４ 側壁、３６ ファン羽根車、３７、６３ 軸受ブラケット部、４０ 外部ファン、４１ ベルト、４２ 吸熱器、４３ ファンモータ、５０、５１ 歯、５４ 丸形線材、５５ スロット開口、６０ ブレーキユニット、６１ 軸、６４ 被覆電線、６５ 管、２５１、２５２ 通風路、２５３ 筒状延長部、３７１ 孔、６０１ 接極子、６０２ 摩擦板、６０３ 摩擦面、６０４ 電磁石

Claims (38)

1. ヨーク管（７）の内周面側に配置された多数の単位磁石（５）を有するアウタロータを備えたローラモータにおいて、
   前記多数の単位磁石（５）の放射方向内側に少なくとも部分的に、前記多数の単位磁石（５）を周方向に間隔をもって配置すべく、放射方向外側に突出して軸方向に走る多数の間隔保持片（２）を有する支持装置（１）を備えることを特徴とするローラモータ。
2. 複数の単位磁石（５）により１つの磁極が形成された請求項１記載のローラモータ。
3. 前記支持装置（１）が管又はスリーブを形成する請求項１又は２記載のローラモータ。
4. 前記支持装置（１）が合成樹脂からなる請求項１から３の１つに記載のローラモータ。
5. 前記支持装置（１）が接着ベッド（４）を備え、該ベッド（４）に施した接着剤で前記単位磁石（５）が前記支持装置（１）に固定された請求項１から４の１つに記載のローラモータ。
6. 前記支持装置（１）の複数の管セクションが異なる壁厚さを持つ請求項１から５の１つに記載のローラモータ。
7. 前記支持装置（１）は、断面四角形の単位磁石（５）において周方向に延びる残留支持部（８）が前記間隔保持片（２）の放射方向内側に存在するよう、放射方向内側からくり抜き加工された請求項１から６の１つに記載のローラモータ。
8. 放射方向外側に備えられて軸方向に走る多数の間隔保持片（２）を有する管状支持装置（１）を用意し、
   各々２つの間隔片（２）の間に１つの単位磁石（５）又は磁石用未着磁部品が存在するように支持装置（１）の外周に多数の単位磁石（５）又は磁石未着磁部品を固定し、
   前記単位磁石（５）又は磁石用未着磁部品を備えた前記支持装置（１）をヨーク管（７）内に挿入して固定する
   ローラモータ又はアウタロータモータの製造方法。
9. 前記磁石用未着磁部品の磁化を前記ヨーク管（７）内への固定後に行う請求項８記載の方法。
10. 前記支持装置（１）を、前記単位磁石（５）又は磁石未着磁部品の相互間に前記間隔保持片（２）のみが残存するようにくり抜き加工する請求項８又は９記載の方法。
11. 前記支持装置（１）を、拡張マンドレルによって前記ヨーク管（７）に押し付ける請求項８から１０の１つに記載の方法。
12. 固定子（１１、１２）が配置される軸（１０、１４）と、前記固定子（１１、１２）を給電線に接続するための接続装置とを備えたローラモータにおいて、
    前記軸が第１軸部（１０）と第２軸部（１４）とに分割され、
    前記接続装置は２つの接点ホルダ（１３、１５）を備え、第１接点ホルダ（１３）は前記第１軸部（１０）に配置され、第２接点ホルダ（１５）は前記第２軸部（１４）に配置され、前記第１及び第２接点ホルダ（１３、１５）は電気接続を行うために互いに取り外し可能に差し込まれたことを特徴とするローラモータ。
13. 前記第１接点ホルダ（１３）が固定子（１１、１２）の少なくともコイルエンドを渡り接続する端子装置を含む請求項１２記載のローラモータ。
14. 前記端子装置の少なくとも１つが切込形端子接点（２０）を備える請求項１３記載のローラモータ。
15. 前記第１接点ホルダ（１３）に、前記両接点ホルダ（１３、１５）を介して電気的に接続されるセンサ（１３）が配置された請求項１２から１４の１つに記載のローラモータ。
16. 前記端子装置に、前記固定子（１１、１２）の巻線リード線（１８、１８’）の自由端又は弛み部が固定された請求項１３から１５の１つに記載のローラモータ。
17. 前記第２軸部（１４）が中空に形成され、前記第２接点ホルダ（１５）の接続のためのリード線が前記第２軸部（１４）内の１つ又は複数の孔又は空所を経て導かれる請求項１２から１６の１つに記載のローラモータ。
18. 前記第２軸部（１４）の、前記第１軸部（１０）と反対側の端部内に、前記第２接点ホルダ（１５）に電気的に接続されるプラグが配置された請求項１７記載のローラモータ。
19. ローラモータ（２４）を内蔵したローラにおいて、ローラ内に内蔵され又は外部に配置された冷却装置（２５、２６）を備えることを特徴とするローラ。
20. 前記冷却装置が冷却体（２５）と第１ヒートパイプ（２６）を含む請求項１９記載のローラ。
21. 前記ローラモータはアウタロータモータであり、ローラの外管（２３）がアウタロータモータのヨーク管（７）として用いられる請求項１９又は２０記載のローラ。
22. ローラの外管（２３）がその軸方向に対し直角に分割され（３１）、ローラモータ（２４）が一方の外管セクションに配置された請求項１９から２１の１つに記載のローラ。
23. ローラ表面上に断熱層が設けられた請求項１９から２２の１つに記載のローラ。
24. 熱を前記冷却体（２５）から軸受ブラケット（２２’）に伝達すべく、前記冷却装置（２５、２６）内に部分的に第２ヒートパイプ（３５）が配置された請求項１９から２３の１つに記載のローラ。
25. 空気循環、排気、中空軸通風及び／又は風孔通風により冷却を達成すべく、軸受ブラケットがファン羽根車として構成され、又は独立のファン羽根車（３６）がローラの内部に配置された請求項１９から２４の１つに記載のローラ。
26. 前記冷却装置が固有のファン（３６、４０）、外部ファン（４０）、吸熱器（４２）、放熱ローラ又は熱ポンプを含む請求項１９から２５の１つに記載のローラ。
27. ローラモータが調波モータ（５０〜５３）である請求項１９から２６の１つに記載のローラ。
28. ロータ位置を検出すべくローラモータの起電力を検知する請求項１９から２７の１つに記載のローラ。
29. ローラモータのスロット閉鎖が放射方向に運び込まれる丸形線材（５４）によって実現された請求項１９から２８の１つに記載のローラ。
30. ローラモータ（２４）を内蔵したローラの少なくとも一部から放熱する方法において、
    ローラモータ（２４）からの放熱を、同様にローラに内蔵され又は外部に配置された冷却装置（２５、２６）への熱伝導によって行うことを特徴とする放熱方法。
31. ローラモータ（２４）から冷却体への熱伝導を、ヒートパイプ（２６、３５）を用いて行う請求項３０記載の方法。
32. ローラを回転自在に支持する軸（６１）を有するローラにおいて、ローラ内に、これにブレーキをかけるためのブレーキ装置（６０）が配置されたことを特徴とするローラ。
33. 前記ブレーキ装置（６０）が、ローラに内蔵されたローラモータを介してローラの外管に間接的に結合された請求項３２記載のローラ。
34. 前記ブレーキ装置（６０）が電磁形に構成された請求項３２又は３３記載のローラ。
35. 前記ブレーキ装置（６０）が、ローラに内蔵されたローラモータ内に配置された請求項３２から３４の１つに記載のローラ。
36. 前記軸（６１）が中空に形成され、前記ブレーキ装置のための給電線（６４）が前記軸を経て導かれる請求項３２から３５の１つに記載のローラ。
37. 請求項１及び／又は１２に記載のローラモータを備えたローラ。
38. 請求項１９、３２及び３７の群から選択した２つ又は３つの請求項に記載のローラ。
    
    

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