JP2018106939A - 回転駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ファンの回転数を上げて、光源とその周辺の冷却効率を上げる回転駆動装置を提供する。【解決手段】光源６から入射する入射光を反射するミラー６１を回転させる回転駆動装置１であって、上下に延びる中心軸９を中心として回転する回転部３を有するモータ１０と、ミラー６１を有し、回転部３によって回転可能に保持されるフライホイール８０と、回転部３に直接または間接的に固定されるインペラ４と、を有する。インペラ４は、中心軸に沿って配置される筒状の羽根支持部４１と、羽根支持部の外周面において、周方向に配置される複数の羽根４２と、を有する。羽根支持部は、羽根支持部を軸方向に貫通する羽根貫通孔４０を有する。複数の羽根は、光源６とモータ１０との間に位置する。羽根貫通孔は入射光６０の進行光路である。【選択図】図２

Description

本発明は、回転駆動装置に関する。

従来、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）等に用いられる、位置認識を行うためのスキャナー装置の内部には、光源と、光源から出射された光をミラーで反射しつつ周囲に出射して対象物に当てるための回転体と、回転体を回転可能に支持するモータが搭載される。このように、光源から出射された光を反射しつつ周囲に出射する装置については、例えば、特開２０１０−２７７７８９号公報に、記載されている。
特開２０１０−２７７７８９号公報

特開２０１０−２７７７８９号公報の構造では、ＬＥＤ光源の周囲が高温になることによるＬＥＤ基板上の部品の熱損を抑制するための送風ファンが設けられている。当該送風ファンが取り付けられているディスクが、駆動機構によって回転し、送風ファンの羽根によって取り込まれた風がＬＥＤ光源に吹き付けられることにより、ＬＥＤ光源および周囲が冷却される。しかし、ディスクは、駆動機構のモータによって、ピニオンを介して回転するため、回転数が小さくなる。これにより、冷却効果が低くなる虞がある。

本発明の目的は、光源および光源の周囲を冷却するためのファンの回転数を大きくし、冷却効果を高めることができる装置を提供することである。

本願の例示的な発明は、光源から入射する入射光を反射するミラーを回転させる回転駆動装置であって、上下に延びる中心軸を中心として回転する回転部を有するモータと、前記ミラーを有し、前記回転部によって回転可能に保持されるフライホイールと、前記回転部に直接または間接的に固定されるインペラと、を有し、前記インペラは、前記中心軸に沿って配置される筒状の羽根支持部と、前記羽根支持部の外周面において、周方向に配置される複数の羽根と、を有し、前記羽根支持部は、前記羽根支持部を軸方向に貫通する羽根貫通孔を有し、前記複数の羽根は、前記光源と前記モータとの間に位置し、前記羽根貫通孔は前記入射光の進行光路である、回転駆動装置である。

本願の例示的な発明によれば、インペラを光源とモータとの間に配置し、モータの回転を利用して大きな回転数でファンを回転させることによって、光源および光源の周囲を高効率で冷却することができる。これにより、回転駆動装置内部の温度上昇を防ぎ、回転駆動装置内部の部品の劣化を抑制できる。

図１は、第１実施形態に係る回転駆動装置の斜視図である。 図２は、第１実施形態に係る回転駆動装置の縦断面図である。 図３は、変形例に係る回転駆動装置の縦断面図である。 図４は、変形例に係る回転駆動装置の縦断面図である。 図５は、変形例に係る回転駆動装置の縦断面図である。 図６は、変形例に係る回転駆動装置の縦断面図である。 図７は、変形例に係る回転駆動装置の縦断面図である。 図８は、変形例に係る回転駆動装置の斜視図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、後述するモータの中心軸と平行な方向を「軸方向」、モータの中心軸に直交する方向を「径方向」、モータの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、軸方向を上下方向とし、モータに対して光源側を上として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、この上下方向の定義により、本発明に係る回転駆動装置の使用時の向きを限定する意図はない。

また、本願において「平行な方向」とは、略平行な方向も含む。また、本願において「直交する方向」とは、略直交する方向も含む。

＜１．第１実施形態＞
＜１−１．回転駆動装置の構成＞
図１は、第１実施形態に係る回転駆動装置１の斜視図である。図２は、第１実施形態に係る回転駆動装置１の縦断面図である。回転駆動装置１は、少なくとも一部が中心軸９上に位置し、光源６から入射する入射光６０を反射する、後述するミラー６１を回転させながら、ミラー６１において反射された反射光６２を、レンズを介して回転駆動装置１の外部に出射する装置である。なお、本実施形態の光源６および光源６を搭載するフレーム７は、回転駆動装置１の内部に設けられている。

図１および図２に示すように、回転駆動装置１は、モータ１０、フライホイール８０、インペラ４、およびフレーム７を含む。

＜１−２．モータの構成＞
まず、モータ１０の構成について説明する。

モータ１０は、ステータを有する静止部２と、マグネットを有する回転部３とを有する。静止部２は、回転駆動装置１が配置される筐体等に対して、相対的に静止している。また、静止部２は、後述するフレーム７の下面プレート７３の上面に配置され、固定されている。回転部３は、静止部２に対して、上下に延びる中心軸９を中心として、軸受部（図示省略）を介して回転可能に支持されている。

静止部２に含まれるコイルに駆動電流を供給すると、コイルの磁芯である複数のティースに磁束が生じる。そして、ティースと、回転部３に含まれるマグネットとの間の磁束の作用により、静止部２と回転部３との間に周方向のトルクが発生する。その結果、静止部２に対して回転部３が、中心軸９を中心として回転する。これにより、回転部３によって回転可能に保持されるフライホイール８０、および回転部に直接または間接的に固定されるインペラ４が、回転部３とともに、中心軸９を中心として回転する。

なお、軸受部（図示省略）には、例えば、静止部２と回転部３とが、潤滑オイルが存在する間隙を介して対向し、潤滑オイルに流体動圧が誘起される流体動圧軸受が用いられる。なお、軸受部（図示省略）には、転がり軸受等の他の構成の軸受が用いられてもよい。

＜１−３．フライホイールの構成＞
続いて、フライホイール８０の構成について説明する。

図１および図２に示すとおり、フライホイール８０は、モータ１０の回転部３の上端部に支持され、回転部３とともに中心軸９を中心として回転する。フライホイール８０は、回転部３の上面に、例えば係合、または接着剤等を用いて固定されている。フライホイール８０は、筒状部８０１、ミラー６１、および中空部８０２を有している。中空部８０２は、フライホイール８０の内部に設けられた空洞である。フライホイール８０の材料には、例えば樹脂が用いられる。

筒状部８０１は、中心軸９に沿って延伸する円筒状の部材である。筒状部８０１の一部には、筒状部８０１を後述する第１径方向Ｄ１に貫通する貫通孔８００が設けられている。貫通孔８００には、レンズが嵌められ、固定されている。

なお、フライホイール８０の上面は、中心軸９上および中心軸９の周囲に亘って、当該上面の少なくとも一部または全部を軸方向に貫通する貫通孔８１０を有している。貫通孔８１０の径方向内側には、後述するインペラ４の羽根支持部４１の下端部を含む一部が挿入され、フライホイール８０を構成する樹脂部材に固定される。

ミラー６１は、少なくとも一部が中心軸９上に位置している。ミラー６１は、フライホイール８０を構成する樹脂部材に固定されている。また、ミラー６１は、軸方向および後述する第１径方向Ｄ１に対して、４５°に傾斜している。ミラー６１には、例えば、全反射ミラーが用いられる。

光源６から出射された入射光６０は、フライホイール８０の上面よりも上方から入射し、貫通孔８１０を通って、筒状部８０１の径方向内側の中空部８０２を中心軸９に沿って下方へ進む。そして、入射光６０は、ミラー６１において反射され、さらに中空部８０２を第１径方向Ｄ１に進み、筒状部８０１の貫通孔８００に嵌められたレンズを介して回転駆動装置１の外部へ出射される。

フライホイール８０のミラー６１は、モータ１０の回転部３とともに中心軸９を中心として回転しつつ、光源６からの入射光６０を反射して、反射光６２を外部へ出射する。これにより、広範囲に光を照射することが可能となる。なお、フライホイール８０の外周面は、ミラー６１の表面よりも反射率が低い。これにより、光源６からの入射光６０が乱反射することを抑制できる。

なお、回転駆動装置１は、外部に第１径方向Ｄ１に反射光６２を出射するフライホイール８０とは別に、外部に第１径方向Ｄ１とは異なる第２径方向に反射光を出射する別のフライホイール（図示省略）を、例えば後述の変形例に示すとおりモータ１０の下方にさらに備えていてもよい。この場合、ミラー６１に透過率と反射率がほぼ等しいハーフミラーを用いることで、ミラー６１に入射した入射光６０の半分を第１径方向Ｄ１に反射して出射し、入射光６０の残りの半分を、ミラー６１を透過させてさらに下方に進ませ、下方のフライホイールのミラー（図示省略）で反射して第２径方向に出射させることができる。第１径方向Ｄ１および第２径方向の２方向に光を出射すれば、モータ１０の回転時において、当該２方向の出射光が照射対象物に到達するまでの時間差を生じさせることで、空間内における照射対象物の立体的な位置認識を、精度よく行うことができる。なお、当該別のフライホイールは、フライホイール８０が含まれる回転駆動装置１に設けられてもよく、別の回転駆動装置（図示省略）に設けられてもよい。

＜１−４．インペラおよびフレームの構成＞
続いて、インペラ４およびフレーム７の構成について説明する。

インペラ４は、羽根支持部４１と複数の羽根４２とを有する。羽根支持部４１は、中心軸９に沿って配置される筒状の部位である。複数の羽根４２は、羽根支持部４１の外周面において、周方向に配置される。

羽根支持部４１と複数の羽根４２とを含むインペラ４は、モータ１０と光源６との間に位置する。また、図２に示すとおり、羽根支持部４１の下端部を含む少なくとも一部は、フライホイール８０の上面の貫通孔８１０の径方向内側に挿入され、フライホイール８０に固定される。フライホイール８０に対する羽根支持部４１の固定方法には、例えば、圧入、接着、または溶着が用いられる。これにより、インペラ４は、フライホイール８０を介してモータ１０の回転部３に支持され、回転部３とともに中心軸９を中心として回転する。すなわち、インペラ４は、モータ１０の回転部３と同一の回転数で回転する。このように、モータ１０の回転を利用してインペラ４を回転させることにより、インペラ４の回転数を大きくすることができる。したがって、光源６および光源６の周囲を高効率で冷却することができる。これにより、回転駆動装置１内部の温度上昇を防ぎ、回転駆動装置１内部の部品の劣化を抑制できる。

また、インペラ４は、モータ１０の上部に支持されるフライホイール８０と、光源６との間に位置する。さらに、フライホイール８０と光源６との軸方向の距離は、複数の羽根４２の軸方向の長さよりも長い。そして、複数の羽根４２と光源６との軸方向の距離は、複数の羽根４２とフライホイール８０との軸方向の距離よりも短い。このため、インペラ４と光源６との距離がより近くなることで、光源６および光源６の周囲を高効率で冷却することができる。

さらに、羽根支持部４１は、羽根支持部４１を軸方向に貫通する羽根貫通孔４０を有する。光源６の少なくとも一部は、複数の羽根４２の上方において、羽根貫通孔４０の径方向内側に位置する。これにより、複数の羽根４２の回転により生じた気流が光源６に直接当たることを抑制し、埃が溜まること等による光源６の劣化を抑制することができる。

上述のとおり、羽根支持部４１の下端部を含む少なくとも一部は、フライホイール８０の上面の貫通孔８１０の径方向内側に挿入される。羽根貫通孔４０は入射光６０の進行光路である。つまり、光源６から出射された入射光６０は、複数の羽根４２よりも上方から、中心軸９に沿って下方へ進み、羽根貫通孔４０の径方向内側を通過し、さらに、フライホイール８０の径方向内側の中空部８０２を下方に進み、ミラー６１において反射される。

フレーム７は、回転駆動装置１が配置される筐体等に固定されている。フレーム７は、側壁部７１と、上面プレート７２と、下面プレート７３とを有する。

側壁部７１は、中心軸９に沿って延伸する筒状の部材である。側壁部７１は、上面プレート７２の外縁部と下面プレート７３の外縁部とを部分的に繋ぎ、モータ１０、フライホイール８０、およびインペラ４の少なくとも一部を径方向内側に収容する。特に、モータ１０、フライホイール８０、およびインペラ４のうちの下端に位置する部材（本実施形態では、モータ１０の下部）を径方向内側に完全に収容し、しっかりと保持している。

なお、フレーム７の側壁部７１は、開口部７０を有している。フライホイール８０の外周面の少なくとも一部は開口部７０を介して外部に露出している。特に、フライホイール８０の外周部の貫通孔８００には、反射光６２が通過するレンズ（図示省略）が保持される。フライホイール８０が回転すると、レンズがフレーム７の開口部７０に周期的に対向する。これにより、反射光６２を、フレーム７よりもさらに外側に出射することができる。

上面プレート７２は、側壁部７１の上端から径方向内側に延びる部材である。光源６は、上面プレート７２の下面における中心軸９上に、例えば、接着剤で固定される。光源６の上端を含む少なくとも一部は、フレーム７の側壁部７１の径方向内側に完全に収容される。これにより、光源６がしっかりと保持される。

また、下面プレート７３は、側壁部７１の下端から径方向内側に延びる部材である。下面プレート７３の上面には、モータ１０の静止部２が配置され、固定されている。

図２に示すとおり、フレーム７は、開口部７０とは別に、第１スリット７０１および第２スリット７０２を有する。第１スリット７０１は、フレーム７の少なくとも一部を貫通し、フレーム７の外部とフレーム７の内部とを、気体（空気等）の出入り可能に繋ぐ。第２スリット７０２は、第１スリット７０１よりも軸方向下側において、フレーム７の少なくとも一部を貫通し、フレーム７の外部とフレーム７の内部とを気体の出入り可能に繋ぐ。これにより、フレーム７の内部において、気体を効率的に循環させることができる。なお、本実施形態では、第１スリット７０１および第２スリット７０２は、フレーム７の側壁部７１において、側壁部７１を径方向に貫通する方向に設けられている。また、第２スリット７０２の軸方向位置は、インペラ４の複数の羽根４２の軸方向位置と重なることが望ましい。これにより、後述のとおり、インペラ４と側壁部７１との間の風洞７００を周方向に流れる気体が、第２スリット７０２を通って効率よく外部へ排出される。しかし、第１スリット７０１および第２スリット７０２の位置は、これに限定されない。例えば、第１スリット７０１および第２スリット７０２の一方または両方が、フレーム７の上面プレート７２において、上面プレート７２を軸方向に貫通する方向に設けられてもよい。

続いて、フレーム７内の気体の流れについて説明する。上述のとおり、フレーム７の側壁部７１は、インペラ４付近の外側において、周方向の一部に第１スリット７０１および第２スリット７０２を有している。本実施形態では、第１スリット７０１が吸気口となり、第２スリット７０２が排気口となる。そして、第１スリット７０１、第２スリット７０２、およびインペラ４によって、遠心型のファン構造が形成されている。なお、第２スリット７０２の軸方向長さまたは開口面積は、第１スリット７０１の軸方向長さまたは開口面積よりも大きいことが望ましい。これにより、同様に風洞７００を周方向に流れる気体が、第２スリット７０２を通って効率よく外部へ排出される。また、第１スリット７０１の少なくとも一部はインペラ４よりも上方に位置することが望ましい。

回転駆動装置１を駆動させると、モータ１０の回転部３とともにインペラ４が回転する。そうすると、吸気口である第１スリット７０１から、フレーム７の内部へ、気体（空気等）が径方向に取り込まれる。このように、インペラ４の上方からフレーム７の内部へ取り込まれた気体は、インペラ４による遠心力を受け、インペラ４と側壁部７１との間の風洞７００を周方向に流れる。そして、気体は、排気口である第２スリット７０２を通ってフレーム７の外部へ排出される。

なお、光源６付近に位置する第１スリット７０１から気体を取り込み、光源６から離れて位置する第２スリット７０２から気体を外部へ排出することで、光源６および光源６の周囲の熱を、第１スリット７０１から取り込んだ気体に吸収させて離れた位置へ移動させて除去することができる。これにより、光源６および光源６の周囲を高効率で冷却することができる。この結果、回転駆動装置１内部の温度上昇を防ぎ、回転駆動装置１内部の部品の劣化を抑制できる。

なお、吸気口および排気口は逆であってもよい。すなわち、吸気口である第２スリット７０２、排気口である第１スリット７０１、およびインペラ４によって、遠心型のファン構造が形成されてもよい。この場合、インペラ４の形状は上下逆に配置される。そして、
吸気口である第２スリット７０２から、フレーム７の内部へ、気体が径方向に取り込まれ、インペラ４による遠心力を受け、インペラ４と側壁部７１との間の風洞７００を周方向に流れ、排気口である第１スリット７０１を通ってフレーム７の外部へ排出される。光源６の少なくとも一部は、インペラ４の上方に位置しており、光源６および光源６の周囲を、第２スリット７０２から取り込んだ気体を当てることによって高効率で冷却することができる。この結果、回転駆動装置１内部の温度上昇を防ぎ、回転駆動装置１内部の部品の劣化を抑制できる。

＜２．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

図３は、一変形例に係る回転駆動装置１Ｂの縦断面図である。図３の例では、フレーム７Ｂは、側壁部７１Ｂを貫通する第１スリット７０１Ｂおよび第２スリット７０２Ｂに加えて、さらに、第３スリット７０３Ｂを有する。第３スリット７０３Ｂは、上面プレート７２Ｂを軸方向に貫通し、フレーム７Ｂの外部とフレーム７Ｂの内部とを気体の出入り可能に繋ぐ。第１スリット７０１Ｂ、第２スリット７０２Ｂ、およびインペラ４Ｂによって形成される遠心型のファン構造において、さらに第３スリット７０３Ｂが吸気口または排気口の役割を果たすことによって、モータ１０Ｂの回転部３Ｂとともにインペラ４Ｂが回転する際、気体をさらに効率的に循環させることができる。

図４は、他の変形例に係る回転駆動装置１Ｃの縦断面図である。図４の例では、フレーム７Ｃの外壁（本変形例では、上面プレート７２Ｃの上面）の少なくとも一部において、金属板７４Ｃが装着されている。金属板７４Ｃは、少なくとも一部が光源６Ｃよりも上側に位置する。このように、光源６Ｃ付近のフレーム７Ｃの外壁に高い熱伝導性を有する金属板７４Ｃを装着することによって、金属板７４Ｃがヒートシンクとして機能する。すなわち、光源６Ｃから周囲のフレーム７Ｃに伝わった熱を、金属板７４Ｃと外部の気体との温度置換により、効率よく回転駆動装置１Ｃの外部へ放出することができる。

なお、フレーム７Ｃの外壁に金属板７４Ｃが装着される代わりに、またはこれに加えて、光源６Ｃ付近のフレーム７Ｃの少なくとも一部が金属製の部材で構成されてもよい。フレーム７Ｃの一部を金属製にすることによって、当該部分がヒートシンクとして機能する。すなわち、光源６Ｃから周囲のフレーム７Ｃに伝わった熱を、フレーム７Ｃと外部の気体との温度置換により、効率よく回転駆動装置１Ｃの外部へ放出することができる。

図５は、他の変形例に係る回転駆動装置１Ｄの縦断面図である。図５の例では、フレーム７Ｄの上面プレート７２Ｄの下面の少なくとも一部において、ヒートシンク部７５Ｄが装着されている。ヒートシンク部７５Ｄは、光源６Ｄの径方向外側、かつ、インペラ４Ｄの上方に位置し、高い熱伝導性を有する複数のフィンにより形成される、円環状の部材である。このように、上面プレート７２Ｄの下面に、高い熱伝導性を有し、かつ、フレーム７Ｄの内部の気体に接する表面積が大きなヒートシンク部７５Ｄを介在させることで、光源６Ｄから周囲のフレーム７Ｄに伝わった熱を、フレーム７Ｄ内部の気体に効率的に伝達できる。これにより、インペラ４Ｄ、第１スリット７０１Ｄ、および第２スリット７０２Ｄによって形成される遠心型のファン構造によって、気体とともに熱を外部にさらに効率的に排出させることができる。

なお、ヒートシンク部７５Ｄには、光源６Ｄの周囲において、ヒートシンク部７５Ｄを軸方向に貫通する中空部７５０Ｄを有することが望ましい。そして、光源６Ｄの少なくとも一部が、中空部７５０Ｄの径方向内側に位置することが好ましい。このようにすれば、インペラ４Ｄの回転により生じた気流が光源６Ｄに直接当たることを抑制し、埃が溜まること等による光源６Ｄの劣化を抑制することができる。

図６は、他の変形例に係る回転駆動装置１Ｅの縦断面図である。図６の例では、フレーム７Ｅの側壁部７１Ｅに形成された開口部７０Ｅ、上面プレート７２Ｅに形成された第１スリット７０１Ｅ、およびインペラ４Ｅによって、軸流型のファン構造が形成されている。なお、開口部７０Ｅは、第１実施形態の開口部７０と同様に形成され、フライホイール８０Ｅの外周面の少なくとも一部は、開口部７０Ｅにおいて外部に露出する。また、第１スリット７０１Ｅは、フレーム７Ｅの上面プレート７２Ｅにおいて、上面プレート７２Ｅを軸方向に貫通する。

インペラ４Ｅは、第１実施形態のインペラ４と同様に、フライホイール８０Ｅを介して、モータ１０Ｅの回転部３Ｅに支持される。インペラ４Ｅの複数の羽根４２Ｅは、羽根支持部４１Ｅの周囲において、周方向に略等間隔に配列される。なお、羽根の数は、特に制限されない。本変形例では、開口部７０Ｅが吸気口となり、第１スリット７０１Ｅが排気口となる。

モータ１０Ｅの回転部３Ｅとともにインペラ４Ｅが回転することにより、インペラ４Ｅの下方の吸気口である開口部７０Ｅから、フレーム７Ｅの内部へ、気体が取り込まれる。そして、当該気体は、インペラ４Ｅと側壁部７１Ｅとの間の風洞７００Ｅを、軸方向上向きに流れ、排気口である第１スリット７０１Ｅを通ってフレーム７Ｅの外部へ排出される。図６に示すとおり、光源６Ｅの少なくとも一部は、インペラ４Ｅの上方に位置しており、光源６Ｅおよび光源６Ｅの周囲を、インペラ４Ｅの下方から取り込んだ気体を上向きに当てることによって高効率で冷却することができる。この結果、回転駆動装置１Ｅ内部の温度上昇を防ぎ、回転駆動装置１Ｅ内部の部品の劣化を抑制できる。

なお、吸気口および排気口は逆であってもよい。すなわち、吸気口である第１スリット７０１Ｅ、排気口である開口部７０Ｅ、およびインペラ４Ｅによって、軸流型のファン構造が形成されてもよい。この場合、インペラ４Ｅの形状は上下逆に配置される。そして、
光源６Ｅの近くの吸気口である第１スリット７０１Ｅから、フレーム７Ｅの内部へ、気体が取り込まれる。そして、インペラ４Ｅと側壁部７１Ｅとの間の風洞７００Ｅを、軸方向下向きに流れ、排気口である開口部７０Ｅを通ってフレーム７Ｅの外部へ排出される。これにより、光源６Ｅ付近に位置する第１スリット７０１Ｅから気体を取り込み、光源６Ｅから離れて位置する開口部７０Ｅから気体を外部へ排出することで、光源６Ｅおよび光源６Ｅの周囲の熱を、第１スリット７０１Ｅから取り込んだ気体に吸収させて離れた位置へ移動させて除去することができる。これにより、光源６Ｅおよび光源６Ｅの周囲を高効率で冷却することができる。この結果、回転駆動装置１Ｅ内部の温度上昇を防ぎ、回転駆動装置１Ｅ内部の部品の劣化を抑制できる。

さらに、回転駆動装置は、複数のファン構造を有してもよい。また、当該複数のファン構造は、互いに同じ構造であってもよく、異なる構造であってもよい。例えば、第１実施形態の回転駆動装置１は、モータ１０の回転部３に支持されるインペラ４である第１インペラと、第１インペラと軸方向に異なる位置において、周方向に配置される複数の第２羽根（図示省略）を有し、モータ１０の回転部３に支持される第２インペラ（図示省略）と、を有してもよい。つまり、第１インペラは遠心型のファン構造を有し、第２インペラは軸流型のファン構造を有するように構成してもよい。複数のファン構造を形成することによって、フレーム７の内部の気体をさらに効率的に循環させることができる。これにより、光源６および光源６の周囲をさらに高効率で冷却することができる。

図７は、他の変形例に係る回転駆動装置１Ｆの縦断面図である。図７の例では、フライホイール８０Ｆは、モータ１０Ｆよりも下方に位置している。モータ１０Ｆの回転部３Ｆには、中心軸９Ｆに沿って配置され、軸方向に延びる円筒状のシャフト３１Ｆが含まれる。シャフト３１Ｆの上端部は、インペラ４Ｆに向かって延伸し、インペラ４Ｆの羽根支持部４１Ｆと一体となっている。ただし、シャフト３１Ｆと羽根支持部４１Ｆとは、互いに別の部材であってもよい。また、シャフト３１Ｆは、シャフト３１Ｆを軸方向に貫通するシャフト貫通孔３１０Ｆを有する。シャフト貫通孔３１０Ｆは、羽根支持部４１Ｆを軸方向に貫通する羽根貫通孔４０Ｆの下方に連続して設けられている。なお、シャフト貫通孔３１０Ｆの径方向の寸法と、羽根貫通孔４０Ｆの径方向の寸法とは、互いに異なってもよい。

フライホイール８０Ｆは、モータ１０Ｆの回転部３Ｆの下端部に支持され、回転部３とともに中心軸９Ｆを中心として回転する。フライホイール８０Ｆは、回転部３の下面に、例えば係合、または接着剤等を用いて固定されている。フライホイール８０Ｆは、中心軸９Ｆに沿って延伸する円筒状の筒状部８０１Ｆ、ミラー６１Ｆ、および中空部８０２Ｆを有している。なお、フライホイール８０Ｆの上面は、中心軸９Ｆ上および中心軸９Ｆの周囲に亘って、当該上面の少なくとも一部または全部を軸方向に貫通する貫通孔８１０Ｆを有している。

羽根貫通孔４０Ｆおよびシャフト貫通孔３１０Ｆは、入射光６０Ｆの進行光路である。つまり、光源６から出射された入射光６０Ｆは、羽根貫通孔４０Ｆの径方向内側、およびシャフト貫通孔３１０Ｆの径方向内側を下方に進み、さらに、フライホイール８０Ｆの上面の貫通孔８１０Ｆを介して中空部８０２Ｆを下方に進み、ミラー６１Ｆにて反射される。このように、図７の構造では、インペラ４Ｆとフライホイール８０Ｆとがモータ１０Ｆの上下に位置するので、回転駆動装置１Ｆにおける中心軸９Ｆを中心として回転する部位であるモータ１０Ｆの回転部３Ｆ、インペラ４Ｆ、およびフライホイール８０Ｆの重心が、駆動源であるモータ１０Ｆの重心に近い位置となる。このため、回転の際にバランスが取りやすく、回転姿勢が安定する。

図８は、他の変形例に係る回転駆動装置１Ｇの斜視図である。図８の例に示すとおり、光源６Ｇは回転駆動装置１Ｇの外部に設けられてもよい。また、光源６Ｇの少なくとも一部は中心軸９Ｇ上に位置している。さらに、フレーム７Ｇの上面プレート７２Ｇには、中心軸９Ｇの周囲において上面プレート７２Ｇを軸方向に貫通する貫通孔７２０Ｇが設けられている。光源６Ｇから出射された入射光６０Ｇは、フレーム７Ｇよりも上方から、中心軸９Ｇに沿って下方へ進み、貫通孔７２０Ｇの径方向内側を通過し、インペラ４Ｇの羽根貫通孔４０Ｇの径方向内側を通過し、さらに、フライホイール８０Ｇのミラー（図示省略）において反射され、反射光６２Ｇが出射される。

なお、フレームに設けられるスリットの位置は、上述の実施形態に示された位置と相違していてもよい。また、フレーム内部の気体の流れは、上述の実施形態に示された流れと相違していてもよい。

また、各部品の細部の形状については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、回転駆動装置に利用できる。

１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ 回転駆動装置
２ 静止部
３，３Ｂ，３Ｅ，３Ｆ 回転部
４，４Ｂ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ，４Ｇ インペラ
６，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｇ 光源
７，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ，７Ｅ，７Ｇ フレーム
９，９Ｆ，９Ｇ 中心軸
１０，１０Ｂ，１０Ｅ，１０Ｆ モータ
３１Ｆ シャフト
４０，４０Ｆ，４０Ｇ 羽根貫通孔
４１，４１Ｅ，４１Ｆ 羽根支持部
４２，４２Ｅ 羽根
６０，６０Ｆ，６０Ｇ 入射光
６１，６１Ｆ ミラー
６２，６２Ｇ 反射光
７０，７０Ｅ 開口部
７１，７１Ｂ，７１Ｅ 側壁部
７２，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄ，７２Ｅ，７２Ｇ 上面プレート
７２ 下面プレート
７４Ｃ 金属板
７５Ｄ ヒートシンク部
８０，８０Ｅ，８０Ｆ，８０Ｇ フライホイール
３１０Ｆ シャフト貫通孔
７００，７００Ｅ 風洞
７０１，７０１Ｂ，７０１Ｄ，７０１Ｅ 第１スリット
７０２，７０２Ｂ，７０２Ｄ 第２スリット
７０３Ｂ 第３スリット
７２０Ｇ 貫通孔
７５０Ｄ 中空部
８００ 貫通孔
８０１，８０１Ｆ 筒状部
８０２，８０２Ｆ 中空部
８１０，８１０Ｆ 貫通孔
Ｄ１ 第１径方向

Claims (16)

1. 光源から入射する入射光を反射するミラーを回転させる回転駆動装置であって、
   上下に延びる中心軸を中心として回転する回転部を有するモータと、
   前記ミラーを有し、前記回転部によって回転可能に保持されるフライホイールと、
   前記回転部に直接または間接的に固定されるインペラと、
   を有し、
   前記インペラは、
   前記中心軸に沿って配置される筒状の羽根支持部と、
   前記羽根支持部の外周面において、周方向に配置される複数の羽根と、
   を有し、
   前記羽根支持部は、
   前記羽根支持部を軸方向に貫通する羽根貫通孔
   を有し、
   前記複数の羽根は、前記光源と前記モータとの間に位置し、
   前記羽根貫通孔は前記入射光の進行光路である、回転駆動装置。
2. 請求項１に記載の回転駆動装置であって、
   前記複数の羽根と前記光源との軸方向の距離は、前記複数の羽根と前記フライホイールとの軸方向の距離よりも短い、回転駆動装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の回転駆動装置であって、さらに
   前記中心軸に沿って延伸する筒状のフレーム
   を有し、
   前記フレームは、前記モータ、前記フライホイール、および前記インペラの少なくとも一部を径方向内側に収容する、回転駆動装置。
4. 請求項３に記載の回転駆動装置であって、
   前記フレームは、前記モータ、前記フライホイール、および前記インペラのうちの下端に位置する部材を径方向内側に収容する、回転駆動装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の回転駆動装置であって、
   前記フレームは、開口部を有し、
   前記フライホイールの外周面の少なくとも一部は、前記開口部に露出する、回転駆動装置。
6. 請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載の回転駆動装置であって、
   前記光源の少なくとも一部は、前記中心軸上に位置し、
   前記フレームは、さらに前記光源の少なくとも一部を径方向内側に収容する、回転駆動装置。
7. 請求項３から請求項６までのいずれか１項に記載の回転駆動装置であって、
   前記フレームは、少なくとも一部において前記フレームを貫通し、前記フレームの外側と前記フレームの内側とを気体の出入り可能に繋ぐスリットを有する、回転駆動装置。
8. 請求項３から請求項７までのいずれか１項に記載の回転駆動装置であって、
   前記フレームの外壁の少なくとも一部に装着され、少なくとも一部が前記光源よりも上側に位置する金属板をさらに有する、回転駆動装置。
9. 請求項３から請求項８までのいずれか１項に記載の回転駆動装置であって、
   前記フレームは、少なくとも一部が金属製である、回転駆動装置。
10. 請求項６に記載の回転駆動装置であって、
    前記光源の少なくとも一部は、前記複数の羽根の上方において、前記羽根貫通孔の径方向内側に位置する、回転駆動装置。
11. 請求項６または請求項１０に記載の回転駆動装置であって、さらに
    前記インペラの上方に位置し、熱伝導性を有する複数のフィンにより形成される円環状のヒートシンク部
    を有し、
    前記ヒートシンク部は、
    前記ヒートシンク部を軸方向に貫通する中空部
    を有し、
    前記光源の少なくとも一部は、前記中空部の径方向内側に位置する、回転駆動装置。
12. 請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の回転駆動装置であって、
    前記フライホイールと前記光源との軸方向の距離は、前記複数の羽根の軸方向の長さよりも長い、回転駆動装置。
13. 請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の回転駆動装置であって、
    前記インペラは、遠心型のファン構造を有し、
    前記光源の少なくとも一部は、前記インペラの上方に位置する、回転駆動装置。
14. 請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の回転駆動装置であって、
    前記インペラは、軸流型のファン構造を有し、
    前記光源の少なくとも一部は、前記インペラの上方に位置する、回転駆動装置。
15. 請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の回転駆動装置であって、
    前記モータは、
    前記中心軸に沿って配置される円柱状のシャフト
    を有し、
    前記シャフトは、
    前記シャフトを軸方向に貫通するシャフト貫通孔
    を有し、
    前記フライホイールは、前記モータよりも下方に位置し、
    前記羽根貫通孔および前記シャフト貫通孔は前記入射光の進行光路である、回転駆動装置。
16. 請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の回転駆動装置であって、
    前記インペラである第１インペラと、
    前記第１インペラと軸方向に異なる位置において、周方向に配置される複数の第２羽根を有する第２インペラと、
    を有し、
    前記第１インペラは、遠心型のファン構造を有し、
    前記第２インペラは、軸流型のファン構造を有する、回転駆動装置。

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