JP2023141067A - 回転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータの熱によって不具合が生じることを抑制することができる、回転装置を提供するものである。
【解決手段】筐体と、モータと、シャフトとを備え、前記筐体内には、前記モータ及び前記シャフトが同軸となるように配置され、前記モータは、ステータと、ロータとを有し、前記ステータは、前記ロータを取り囲むように配置され、前記ロータは、前記シャフトと共に回転するように構成され、前記シャフトは、前記ロータの内側に配置され、且つ、前記シャフトの外周部には、流体搬送構造部が設けられ、前記流体搬送構造部は、前記シャフトが回転しているときにおいて、前記筐体内の流体を搬送可能に構成され、且つ、前記流体搬送構造部は、前記流体搬送構造部と前記ロータの内周部との間の前記流体を前記シャフトの径方向に移動させる、回転装置が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転装置に関する。

特許文献１には、ステータ及びロータを有するモータを備えた回転装置が開示されている。特許文献１の回転装置は、ステータの外周面に冷却溝が形成されており、冷却媒体を冷却溝に供給することで、ステータを冷却可能となっている。

特開２０１０－２１４４９２号公報

ロータは、回転駆動するときにおいて、鉄損により発熱する。ロータが発熱するとロータの周辺部品（例えば、ベアリング等）に熱が伝達されて当該部品を熱膨張させてしまう。特許文献１の回転装置は、ロータの冷却機構を備えておらず、ロータの周辺部品を熱膨張させてしまい、回転装置に不具合を生じさせる可能性がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ロータの熱によって不具合が生じることを抑制することができる、回転装置を提供するものである。

本発明によれば、筐体と、モータと、シャフトとを備え、前記筐体内には、前記モータ及び前記シャフトが同軸となるように配置され、前記モータは、ステータと、ロータとを有し、前記ステータは、前記ロータを取り囲むように配置され、前記ロータは、前記シャフトと共に回転するように構成され、前記シャフトは、前記ロータの内側に配置され、且つ、前記シャフトの外周部には、流体搬送構造部が設けられ、前記流体搬送構造部は、前記シャフトが回転しているときにおいて、前記筐体内の流体を搬送可能に構成され、且つ、前記流体搬送構造部は、前記流体搬送構造部と前記ロータの内周部との間の前記流体を前記シャフトの径方向に移動させる、回転装置が提供される。

本発明の回転装置では、シャフトには流体搬送構造部が設けられているので、シャフトが回転することで、流体搬送構造部とロータの内周部との間の流体がシャフトの径方向に移動する。その結果、当該シャフトの径方向に移動した流体は、その後、ロータの内周部に沿うように移動し、ロータを冷却することができる。これにより、ロータが回転駆動するときにおけるロータの発熱で、不具合が生じることを抑制することができる。

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、前記流体搬送構造部は、複数の突出部を有し、前記複数の突出部は、前記シャフトの周方向に並ぶように配置されている、回転装置が提供される。
好ましくは、前記突出部は、前記シャフトの回転中心に平行な方向に延びている、回転装置が提供される。
好ましくは、前記突出部は、前記シャフトの回転中心に平行な方向において、螺旋状に延びている、回転装置が提供される。
好ましくは、前記突出部は、前記シャフトの径方向において先細るように形成されている、回転装置が提供される。
好ましくは、前記流体搬送構造部は、前記ロータの前記内周部に間隔をあけて対向している、回転装置が提供される。
好ましくは、ブラケットを更に備え、前記ブラケットは、前記シャフトの端部に設けられ、且つ、前記ブラケットには、前記ロータが取り付けられ、前記ブラケットの表面には、溝部が形成され、
前記溝部は、前記流体搬送構造部によって前記シャフトの径方向に移動させられた前記流体が通過可能に構成されている、回転装置が提供される。
好ましくは、前記筐体には、供給口及び排出口が設けられ、前記流体は、前記供給口を介して前記筐体内に流入し、前記排出口を介して前記筐体内から排出される、回転装置が提供される。

図１は、実施形態に係る回転装置１００の斜視図である。 図２は、図１に示すＡ－Ａ線における断面図である。 図３Ａは、図２に示すシャフト５の斜視図である。図３Ｂは、図３Ａに示すシャフト５の正面図である。 図４は、図３Ｂに示す領域Ｂに示す突出部５０と、対向するロータ２Ｂを示した拡大図である。図４では、突出部５０における流体等の流れを模式的に示している。 図５Ａは、図２に示すブラケット８の斜視図である。図５Ｂは、図５Ａに示すブラケット８の正面図である。 図６Ａ及び図６Ｂは、シャフト５が回転しているときの流体の流れの説明図である。図６Ａは、図２に示す矩形状の破線領域Ａの拡大図であり、図６Ｂは、図２に示す矩形状の破線領域Ｂの拡大図である。 図７Ａは、図３Ａ及び図３Ｂに示す構成とは異なる構成の流体搬送構造部５Ｃを備えたシャフト５の斜視図である。図７Ｂは、図７Ａに示すシャフト５の正面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴について独立して発明が成立する。

１ 構成説明
図１及び図２に示すように、回転装置１００は、筐体１と、モータ２と、シール材３と、回転テーブル４と、シャフト５と、ベアリング６と、ブラケット８とを備えている。実施形態において、回転装置１００は、例えばワークや治具等を固定するためのタップ穴４Ａが形成された回転テーブル４を備えた割出装置である。回転装置１００は、いわゆるダイレクトドライブ方式を採用しており、後述するモータ２のロータ２Ｂと一体的に回転テーブル４が回転する構成となっている。回転テーブル４、シャフト５、ベアリング６、及びブラケット８は、金属で構成することができる。

１－１ 筐体１
図２に示すように、筐体１は、モータ２、シャフト５、ベアリング６、及びブラケット８を収容している。筐体１内には、モータ２、シャフト５、及びブラケット８が同軸となるように配置されている。換言すると、ロータ２Ｂ、シャフト５、及びブラケット８の回転中心は、中心線Ｏに対応している。実施形態において、筐体１は複数部材から構成されており、具体的には、筐体１は、本体部１Ａと、前蓋部１Ｂと、後蓋部１Ｃと、ボックス１Ｄとを備えている。

＜本体部１Ａ＞
図２に示すように、本体部１Ａは、筒状に形成されており、モータ２、シャフト５、ベアリング６、及びブラケット８を取り囲むように設けられている。本体部１Ａの前方側には、前蓋部１Ｂ及び回転テーブル４等が配置されることで、本体部１Ａの前方側が閉塞されている。また、本体部１Ａの後方側には後蓋部１Ｃが配置され、本体部１Ａの後方側が閉塞されている。なお、前方は、図２に示す矢印Ｄｒ１の方向（後蓋部１Ｃから前蓋部１Ｂに向かう方向）に対応し、後方は、図２に示す矢印Ｄｒ２の方向（前蓋部１Ｂから後蓋部１Ｃに向かう方向）に対応している。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、本体部１Ａの内周面には、後述するモータ２のステータ２Ａや後述するベアリング６の外輪６Ｂが固定されている。

図２に示すように、筐体１には、流体を筐体１内に供給するための供給部１ａと、筐体１内の流体を排出するための排出部１ｂと、が設けられている。

図２に示すように、供給部１ａは、配管１ａ１及び絞り弁１ａ２を有する。配管１ａ１は、例えばコンプレッサ等の流体の供給源に連通している。実施形態において、流体は、気体（空気）である。絞り弁１ａ２は、配管１ａ１からボックス１Ｄ内へ供給される流体の量を調整する機能を有する。絞り弁１ａ２は、配管１ａ１の端部に連結され、流体の供給口１ａ３が形成されている。供給口１ａ３は、ボックス１Ｄ内に設けられ、筐体１内に流体を流入させる。絞り弁１ａ２から供給する流体が気体である場合には、圧縮されていることが好ましい。
図２及び図６Ｂに示すように、排出部１ｂは、継手部１ｂ１と、排出通路１ｂ２と、排出口１ｂ３を有する。継手部１ｂ１は、本体部１Ａの外側面に連結している。排出通路１ｂ２は、継手部１ｂ１と排出口１ｂ３とを連通するように形成された貫通孔である。排出口１ｂ３は、中心線Ｏに平行な方向において、ベアリング６と、ステータ２Ａとの間に配置されている。
なお、供給部１ａ（高圧側）から排出部１ｂ（低圧側）にかけて流体の流れが発生する。このため、モータ２は、中心線Ｏに直交する方向（図２の方向Ａｒ参照）において、供給部１ａと排出部１ｂとの間に配置されているとよい。加えて、モータ２は、中心線Ｏに平行な方向において、供給部１ａと排出部１ｂとの間に配置されているとよい。これにより、流体が高圧側から低圧側へ流れる過程で、モータ２をより確実に通過することになり、効率的にモータ２を冷却することが可能である。
また、高温の流体は、空間の上方に滞留しやすい。このため、高温の流体が排出されやすいように、排出口１ｂ３は、筐体１（本体部１Ａ）のうち、中心線Ｏの高さ位置と同等又はそれより高い位置に形成してもよい。

図２に示すように、本体部１Ａには、貫通穴である通路１ｃが形成されている。通路１ｃは、ボックス１Ｄ内の空間と、本体部１Ａ内の空間Ｓｐ１とを連通するように形成されている。図２に示すように、空間Ｓｐ１は、本体部１Ａの内周面と、モータ２と、ブラケット８と、後蓋部１Ｃとに囲まれている。また、空間Ｓｐ１は、中心線Ｏに平行な方向において、モータ２及びブラケット８と、後蓋部１Ｃとの間に形成されている。
図６Ａ及び図６Ｂに示すように、本体部１Ａ内には、空間Ｓｐ２も形成されている。空間Ｓｐ２は、本体部１Ａの内周面と、ベアリング６と、モータ２と、シャフト５とに囲まれている。また、空間Ｓｐ２は、中心線Ｏに平行な方向において、ベアリング６と、モータ２との間に形成されている。

＜前蓋部１Ｂ及び後蓋部１Ｃ＞
図２に示すように、前蓋部１Ｂは、本体部１Ａの前端部に配置された環状部材である。前蓋部１Ｂには、例えばボルトで構成される固定部材ｂｔ１が挿入される孔が複数形成され、前蓋部１Ｂは、固定部材ｂｔ１を介して本体部１Ａに固定されている。前蓋部１Ｂの内側には、回転テーブル４が配置されている。また、前蓋部１Ｂの背面には、ベアリング６（ベアリングの外輪６Ｂ）が配置されている。後蓋部１Ｃは、本体部１Ａの後端部に配置された板状部材である。後蓋部１Ｃは、例えばボルト等によって本体部１Ａに連結される。

＜ボックス１Ｄ＞
図１及び図２に示すように、ボックス１Ｄは、箱状部材であり、本体部１Ａの外側面に取り付けられている。ボックス１Ｄの内部には、回転装置１００の制御等に用いられる、図示省略のケーブルや電気機器が設けられている。ボックス１Ｄから導出されているケーブルを通じて、モータ２のステータ２Ａに電力が供給される。

１－２ モータ２
図２に示すように、モータ２は、筐体１内に収容されており、シャフト５、回転テーブル４及びブラケット８を一体的に回転駆動させる機能を有する。モータ２は、ステータ２Ａと、ロータ２Ｂとを備えている。

＜ステータ２Ａ＞
図２に示すように、ステータ２Ａは、本体部１Ａの内周面に固定されており、ロータ２Ｂを取り囲むように配置されている。ステータ２Ａの巻線には、ボックス１Ｄから導出される図示省略のケーブルを介して電力が供給される。

＜ロータ２Ｂ＞
図２に示すように、ロータ２Ｂは、例えば永久磁石等から構成されており、ステータ２Ａの内側に隙間をあけて配置されている。ロータ２Ｂは、環状に構成されており、シャフト５を取り囲むように配置されている。ロータ２Ｂは、例えばボルトで構成される固定部材ｂｔ４を介してブラケット８に連結しており、また、ブラケット８については、例えばボルトで構成される固定部材ｂｔ３を介してシャフト５に連結している。このため、ロータ２Ｂは、シャフト５等と共に一体的に回転するように構成されている。また、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、ロータ２Ｂは、端部２ａ，２ｂと、内周部２ｃと、外周部２ｄとを有する。端部２ａは、中心線Ｏに平行な方向における一方側（前側）に設けられ、端部２ｂは、中心線Ｏに平行な方向における他方側（後側）に設けられている。端部２ｂには、ブラケット８が配置されており、ロータ２Ｂには、例えばボルトで構成される固定部材ｂｔ３を介してブラケット８が連結されている。内周部２ｃは、後述するシャフト５の流体搬送構造部５Ｃに対向するように設けられ、外周部２ｄは、ステータ２Ａに対向するように設けられている。

１－３ 回転テーブル４
回転テーブル４は、例えば、ワークやチャック等の治具が固定される部位である。つまり、回転テーブル４には、タップ穴４Ａが形成されており、回転テーブル４には、タップ穴４Ａを介してワーク等を固定することができる。回転テーブル４が回転させた状態で、マシニングセンタ等の工作機械の切削具を、ワークに押し当てることで、ワークの加工がなされる。図２に示すように、回転テーブル４は、前蓋部１Ｂの内側に隙間をあけて配置され、背面側にはシャフト５が配置されている。回転テーブル４は、例えばボルトで構成される固定部材ｂｔ２を介してシャフト５に連結している。

１－４ シール材３
図２に示すように、シール材３は、前蓋部１Ｂと回転テーブル４との間の隙間を塞ぐように当該隙間に配置されている。また、シール材３は、ベアリング６の前方に配置されている。回転装置１００がシール材３を備えることで、筐体１内の空間の密閉性を高めている。

１－５ シャフト５
図２に示すように、シャフト５は、ロータ２Ｂの内側に配置されている。シャフト５は、中心線Ｏに平行な方向に延びる柱状部材である。換言すると、シャフト５は、前端部５ａ及び後端部５ｂを有し、前端部５ａから後端部５ｂにかけて延びている略円柱状部材である。また、シャフト５の後端部５ｂには、固定部材ｂｔ３が螺合される穴５ｃが形成されている。シャフト５の外周部には、中心線Ｏに平行な方向において複数の段差が形成されている。具体的には、シャフト５の外周部には、配置面部５Ａと、張出部５Ｂと、流体搬送構造部５Ｃとが形成されている。

＜配置面部５Ａ及び張出部５Ｂ＞
図２～図３Ｂに示すように、配置面部５Ａには、ベアリング６の内輪６Ａが設けられている。配置面部５Ａは、張出部５Ｂ及び流体搬送構造部５Ｃよりも、前端部５ａ寄りの位置に形成されている。張出部５Ｂは、配置面部５Ａに対して、シャフト５の径方向に突き出すように形成されている。ベアリング６の内輪６Ａは、配置面部５Ａ及び張出部５Ｂによって形成される段差部に配置されている。

＜流体搬送構造部５Ｃ＞
流体搬送構造部５Ｃは、シャフト５が回転しているときにおいて、筐体１内の流体を搬送可能に構成されている。具体的には、流体搬送構造部５Ｃは、流体搬送構造部５Ｃとロータ２Ｂの内周部２ｃとの間の流体をシャフト５の径方向に移動させる機能を有する。そして、シャフト５の径方向に移動させられた流体は、ロータ２Ｂの内周部２ｃに直に衝突し、ロータ２Ｂの内周部２ｃの冷却を促進することができる。

図６Ａ及び図６Ｂに示すように、流体搬送構造部５Ｃは、ロータ２Ｂの内周部２ｃに対向するように、ロータ２Ｂの内側に配置されている。なお、流体搬送構造部５Ｃとロータ２Ｂの内周部２ｃとの間には、空間ｐｔが設けられている。空間ｐｔにおける流体の流れは、後述の「２ 動作説明」で説明する。

図３Ａ～図４に示すように、流体搬送構造部５Ｃは、複数の突出部５０と、複数の溝部５１とを有する。突出部５０は、シャフト５の径方向において突出するように形成されている。突出部５０は、シャフト５の周方向に等間隔に並ぶように配置されている。突出部５０は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、中心線Ｏに平行に延びるように形成されている。突出部５０は、シャフト５が回転しているときに、流体搬送構造部５Ｃの周囲の流体（溝部５１内の流体や隣接する一対の突出部５０間の流体）を、突出部５０に沿うように移動させる機能を有する。これにより、突出部５０は、流体をシャフト５の径方向に移動させることが可能である。なお、流体搬送構造部５Ｃには、突出部５０が複数形成されているので、シャフト５の表面積が増大させることができる。つまり、突出部５０は、シャフト５の熱放射による冷却効果を向上させる機能も有する。

図３Ｂに示すように、実施形態において、隣接する一対の突出部５０のなす角度θは、１５度であるが、これに限定されるものではない。角度θ（度）は、具体的には例えば、７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０，３５，４０，４５，５０，５５，６０，６５，７０，７５，８０，８５，９０であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。また、シャフト５の周方向において、突出部５０の配置間隔は、非等間隔であってもよい。この場合、任意の一対の突出部５０の角度θは、ここで例示した数値のいずれか、または、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内とすることができる。

図６Ａ及び図６Ｂに示すように、中心線Ｏに平行な方向において、突出部５０は、ロータ２Ｂの内周部２ｃの全体に対向するように設けられている。換言すると、中心線Ｏに平行な方向において、突出部５０の幅は、ロータ２Ｂの幅以上である。これにより、ロータ２Ｂの内周部２ｃの全面を効果的に冷却可能である。なお、中心線Ｏに平行な方向において、突出部５０（流体搬送構造部５Ｃ）は、ロータ２Ｂの内周部２ｃの全体に対向している必要はなく、ロータ２Ｂの内周部２ｃの一部に対向していればよい。

図４に示すように、突出部５０は、シャフト５の径方向において先細るように形成されている。具体的には、突出部５０は、頂部５０Ａと、一対の傾斜面５０Ｂとを有する。頂部５０Ａは、平坦面で構成されており、頂部５０Ａの両縁部には、傾斜面５０Ｂが接続されている。傾斜面５０Ｂは、頂部５０Ａから溝部５１にかけて延びている。傾斜面５０Ｂの傾斜角度α（度）は、具体的には例えば、３０，３５，４０，４５，５０，５５，６０，６５，７０，７５，８０，８５，９０であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。ここで、傾斜角度αは、仮想線Ｌ１と傾斜面５０Ｂとのなす角度である。なお、仮想線Ｌ１は、一対の傾斜面５０Ｂの下端部を通り、仮想線Ｌ２に直交している。仮想線Ｌ２は、中心線Ｏ（図３Ａ及び図３Ｂ参照）と、頂部５０Ａの中央の位置Ｐ１とを通る線である。

溝部５１は、隣接する一対の突出部５０の間に形成されている。溝部５１は、傾斜面５０Ｂの下端部よりも、径方向における内側に凹むように形成されている。溝部５１には、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、シャフト５が回転しているときに、空間Ｓｐ２の流体が流れ込む（流れｗ３参照）。

図４に示す対向間隔ｄ１（ｍｍ）は、具体的には例えば、５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。ここで、図４に示すように、対向間隔ｄ１は、仮想線Ｌ３上における間隔であって、溝部５１の中央の位置Ｐとロータ２Ｂの内周部２ｃとの間の間隔である。仮想線Ｌ３は、中心線Ｏと、溝部５１の中央の位置Ｐ２とを通る線である。また、仮想線Ｌ４は、各溝部５１の中央の位置を通る内接円に対応している。また、位置Ｐ２は、仮想線Ｌ３と仮想線Ｌ４との交点であり、位置Ｐ２における仮想線Ｌ４（内接円）の接線は、仮想線Ｌ３と直交する。

また、流体搬送構造部５Ｃは、ロータ２Ｂの内周部２ｃに間隔をあけて対向している。これにより、後述する流れｗ２と、流れｗ３とが干渉することを抑制することができる。図４に示す対向間隔ｄ２（ｍｍ）は、具体的には例えば、１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。ここで、図４に示すように、対向間隔ｄ２は、仮想線Ｌ２上における間隔であって、頂部５０Ａの中央の位置Ｐ１とロータ２Ｂの内周部２ｃとの間の間隔である。

１－６ ベアリング６
図６Ａ及び図６Ｂに示すように、ベアリング６は、シャフト５を回転自在に支持するように構成されており、内輪６Ａと、外輪６Ｂとを有する。内輪６Ａは、シャフト５の配置面部５Ａに固定されている。外輪６Ｂは、筐体１に固定されており、具体的には、外輪６Ｂは、本体部１Ａと前蓋部１Ｂとの間に挟まれるように設けられている。なお、ベアリング６は、内輪６Ａと外輪６Ｂの他に、内輪６Ａと外輪６Ｂとの間に介在するように設けられる転動体（例えばボール等）も有している。外輪６Ｂは、内輪６Ａ及び転動体を介してシャフト５等（シャフト５、ロータ２Ｂ、及びブラケット８）を支持している。

１－７ ブラケット８
図２に示すように、ブラケット８は、シャフト５の後端部５ｂに設けられており、また、ブラケット８には、ロータ２Ｂが取り付けられている。回転装置１００は、ブラケット８を備えることで、シャフト５にロータ２Ｂが支持される。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、ブラケット８は、基部８Ａと、第１突出部８Ｂと、溝部８Ｃと、第２突出部８Ｄと、孔部８Ｅ，８Ｆとを備えている。

＜基部８Ａ及び第１突出部８Ｂ＞
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、基部８Ａは、例えば円形の板状部材である。第１突出部８Ｂは、基部８Ａの周縁部において、周方向に等間隔に並ぶように配置されている。隣接する一対の第１突出部８Ｂの間には、流体が通過する溝部８Ｃが形成されている。

＜溝部８Ｃ＞
溝部８Ｃは、流体搬送構造部５Ｃによってシャフト５の径方向に移動させられた流体が通過可能に構成されている。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、溝部８Ｃは、ブラケット８の表面に形成されている。溝部８Ｃは、実施形態において、基部８Ａ、隣接する一対の第１突出部８Ｂ及び第２突出部８Ｄに形成される溝部である。溝部８Ｃは、基部８Ａの周方向に等間隔に並ぶように配置されている。溝部８Ｃは、内側端８Ｃ１と、外側端８Ｃ２とを有する。外側端８Ｃ２は、基部８Ａの外周面８ａに位置し、内側端８Ｃ１は、第２突出部８Ｄの頂部８Ｄ１に位置している。つまり、溝部８Ｃは、基部８Ａの外周面８ａから第２突出部８Ｄの頂部８Ｄ１にかけてＬ字状に延びている。

図５Ｂに示すように、実施形態において、隣接する一対の内側端８Ｃ１のなす角度φは、３０度である。なお、隣接する一対の外側端８Ｃ２のなす角度も、角度φと同じである。角度φは、３０度に限定されるものではない。角度φ（度）は、具体的には例えば、２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００，１１０，１２０であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。なお、溝部８Ｃの配置間隔は、非等間隔であってもよい。この場合、任意の一対の溝部８Ｃの角度φは、ここで例示した数値のいずれか、または、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内とすることができる。

＜第２突出部８Ｄ＞
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、第２突出部８Ｄは、基部８Ａから中心線Ｏに平行な方向に突き出すように形成されており、第２突出部８Ｄの頂部８Ｄ１は、第１突出部８Ｂよりも突き出している。第２突出部８Ｄは、環状に形成されている。第２突出部８Ｄの内側には、シャフト５の後端部５ｂが挿入される。

＜孔部８Ｅ，８Ｆ＞
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、孔部８Ｅ，８Ｆは、中心線Ｏに平行に形成されている貫通孔である。孔部８Ｅには、固定部材ｂｔ４が挿入され、孔部８Ｆには、固定部材ｂｔ３が挿入される。

２ 動作説明
シャフト５及びロータ２Ｂが、図４に示すＲ方向に回転しているものとする。モータ２を駆動している状態では、ステータ２Ａが銅損に起因して発熱し、ロータ２Ｂは鉄損に起因して発熱することになる。なお、銅損は、ステータ２Ａの巻線に電流が流れることにより発生する損失であり、鉄損は、ヒステリシス損と渦電流損に代表される損失である。ヒステリシス損は、鉄心内磁束の大きさ、方向の変動により鉄心中の磁気分子の方向・配列が変化し発生する、分子相互間の摩擦損失である。
そこで、回転装置１００では、供給部１ａの供給口１ａ３を介して筐体１のボックス１Ｄ内に冷却用の流体を供給する。ボックス１Ｄ内に流入した流体は、本体部１Ａの通路１ｃを通過して本体部１Ａの空間Ｓｐ１内に流入する。

シャフト５が回転することで、空間ｐｔにおいて、溝部５１の側壁や突出部５０の傾斜面５０Ｂに沿う流体の流れｗ１が発生する。流れｗ１は、シャフト５側からロータ２Ｂの内周部２ｃ側へ向かう方向の流れである。換言すると、流れｗ１の方向は、シャフト５の径方向の成分を有する。流れｗ１に対応する流体は、ロータ２Ｂの内周部２ｃに衝突することで、運動エネルギーが低下する。その結果、ロータ２Ｂの内周部２ｃの近傍の流体の圧力が高められる（ベルヌーイの定理）。流体の圧力が高められることで、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、ロータ２Ｂの端部２ａへ向かう流れｗ２が発生し、流体が低圧になっている空間Ｓｐ２に流れ込む。並行して、ロータ２Ｂの端部２ｂへ向かう流れｗ２が発生し、流体が低圧になっている溝部８Ｃを介して空間Ｓｐ１に流れ込む。空間Ｓｐ１や空間Ｓｐ２に流れ込んだ流体は、例えば、ステータ２Ａや筐体１の内壁等に衝突して速度を失い、拡散していく。このように、実施形態では、ロータ２Ｂの内周部２ｃに流体を直に衝突させる流れｗ１や、内周部２ｃに沿って移動する流れｗ２を発生させることで、ロータ２Ｂの内周部２ｃを直に冷却することが可能である。そして、実施形態では、流れｗ２に対応する流体が、空間Ｓｐ１や空間Ｓｐ２に流れ込んで、筐体１内の空間全体に拡散していくため、モータ２の周囲における熱の滞留を抑制することが可能である。

また、空間Ｓｐ２等に拡散した流体は、流れｗ３として再び、流体搬送構造部５Ｃ（空間ｐｔ）に流入する。つまり、高圧の流れｗ２が発生しているので、空間ｐｔのうち溝部５１や突出部５０の根元側の部分の圧力が相対的に低圧となっている。このため、空間Ｓｐ２等に拡散した流体は、流れｗ２とは逆向きの流れｗ３として、流体搬送構造部５Ｃに流入する。このように、実施形態では、ロータ２Ｂの周囲の流体が入れ替わるため、温度が低下して流体でロータ２Ｂを冷却可能であり、冷却効率が高められている。

なお、空間Ｓｐ２の流体は、モータ２から吸熱して温度が上昇していく。このため、空間Ｓｐ２の流体は、排出口１ｂ３を介して排出通路１ｂ２に流入し、筐体１外に排出される。付随して、供給部１ａの供給口１ａ３を介して、筐体１内に流体が供給されることで、モータ２に加熱されていない流体が再び供給される。つまり、回転装置１００は、筐体１内の流体を入れ換えることで、より効果的にモータ２を冷却している。

３ 実施形態の作用・効果
実施形態に係る回転装置１００のように、ダイレクトドライブ方式の回転装置は装置内部に設置されたモータの熱がこもりやすく、ベアリング等の部品の熱膨張を生じさせてしまいやすい。特に、ベアリングは、シャフトを円滑に軸回転させるための部品であるため、ベアリングが熱膨張してしまうと、回転装置の性能に関わる。そこで、実施形態に係る回転装置１００のシャフト５には、流体搬送構造部５Ｃが設けられているので、シャフト５が回転することで、流体搬送構造部５Ｃとロータ２Ｂの内周部２ｃとの間の流体がシャフト５の径方向に移動する。シャフト５の径方向に移動した流体は、その後、ロータ２Ｂの内周部２ｃに沿うように移動し、ロータ２Ｂを冷却することができる。これにより、ロータ２Ｂからその他の周辺の部品（ベアリング６等）へ熱が伝達されることを抑制することができ、その結果、周辺の部品（ベアリング６等）の熱膨張を抑制することができ、回転装置１００に不具合が生じることを抑制することができる。

ダイレクトドライブ方式の回転装置において、ロータの高速回転時には、シャフト表面と流体との摩擦によって、シャフト周面に層状の流れが形成される。例えば、流体が気体であれば、シャフト周面に層状の連れ回り風ｗｄ（図４参照）が形成される。この層状の流れ（連れ回り風）は、シャフト表面から流体への放熱を妨げてしまう。
それに対し、実施形態に係る回転装置１００では、流れｗ１を発生させて層状の流れ（連れ回り風）の形成を阻害することができ、放熱が妨げられることを抑制することができる。また、実施形態に係る回転装置１００では、流れｗ１の他に、流れｗ２及び流れｗ３が発生するので、層状の流れ（連れ回り風）がある程度形成されてしまっても、層状の流れを形成する流体を入れ換えることができるので、放熱が妨げられることを抑制することができる。

実施形態に係る回転装置１００は、ブラケット８が溝部８Ｃを有するため、ブラケット８とロータ２Ｂとの接触面積を低減することができる。これにより、ロータ２Ｂからブラケット８への熱伝達を抑制することができ、その結果、シャフト５やブラケット８の温度上昇を抑制することができ、引いては、シャフト５に接触しているベアリング６の温度上昇も抑制することができる。このため、回転系の各種部品の熱膨張を抑制することができる。なお、ロータ２Ｂには、流体搬送構造部５Ｃによって直に流体が衝突させられており、効果的に冷却されている。

実施形態に係る回転装置１００では、排出口１ｂ３が、中心線Ｏに平行な方向において、ベアリング６と、ステータ２Ａ（モータ２）との間に配置されている。このため、モータ２から熱を受けとって温度上昇した流体が、ベアリング６側に移動する前に排出口１ｂ３から排出されやすくなり、ベアリング６の熱膨張を抑制することが可能である。

４．その他実施形態
・流体は、気体（実施形態では、空気）であるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、液体であってもよい。また、流体が気体である場合には、例えば、窒素や二酸化炭素を採用することもできる。また、供給口１ａ３からボックス１Ｄ内へ供給する流体は、予め冷却しておいてもよい。
・実施形態では、突出部５０の形状が、中心線Ｏに直交する断面において、台形であるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、突出部５０の形状は、中心線Ｏに直交する断面において、三角形でもよいし、台形以外の四角形であってもよい。
・実施形態では、回転テーブル４とブラケット８とシャフト５とが別部品であるものとして説明しているが、これに限定されるものではなく、これらのうちの少なくとも２つ（例えば、回転テーブル４とシャフト５、ブラケット８とシャフト５、又はこれら全部）が一体的に形成されていてもよい。
・実施形態では、ブラケット８が、溝部８Ｃを有する形態であったが、これに限定されるものではない。ブラケット８は、溝部８Ｃの代わりに、貫通穴（図示省略）が形成されていてもよい。貫通穴は、例えば、基部８Ａの外周面８ａから第２突出部８Ｄの頂部８Ｄ１にかけてＬ字状に形成される。
・実施形態は、ロータ２Ｂがブラケット８に取り付けられている形態であったが、これに限定されるものではない。ロータ２Ｂはシャフト５に取り付けられていてもよい。この場合には、ロータ２Ｂは、例えば、シャフト５の張出部５Ｂに固定部材を介して連結することができる。また、ロータ２Ｂと張出部５Ｂとの間には、流体が通過するように、隙間が形成されていることが好ましい。
・図７Ａ及び図７Ｂに示すように、突出部５０が、中心線Ｏに平行な方向において、螺旋状に延びていてもよい。この形態では、流体の流れ方向のうち、中心線Ｏに平行な成分を増大させる効果がある。

１ ：筐体
１ａ３ ：供給口
１ｂ３ ：排出口
２ ：モータ
２Ａ ：ステータ
２Ｂ ：ロータ
２ｃ ：内周部
５ ：シャフト
５Ｃ ：流体搬送構造部
８ ：ブラケット
８Ｃ ：溝部
５０ ：突出部
１００ ：回転装置

Claims (8)

1. 筐体と、モータと、シャフトとを備え、
   前記筐体内には、前記モータ及び前記シャフトが同軸となるように配置され、
   前記モータは、ステータと、ロータとを有し、
   前記ステータは、前記ロータを取り囲むように配置され、
   前記ロータは、前記シャフトと共に回転するように構成され、
   前記シャフトは、前記ロータの内側に配置され、且つ、前記シャフトの外周部には、流体搬送構造部が設けられ、
   前記流体搬送構造部は、前記シャフトが回転しているときにおいて、前記筐体内の流体を搬送可能に構成され、且つ、前記流体搬送構造部は、前記流体搬送構造部と前記ロータの内周部との間の前記流体を前記シャフトの径方向に移動させる、回転装置。
2. 請求項１に記載の回転装置であって、
   前記流体搬送構造部は、複数の突出部を有し、
   前記複数の突出部は、前記シャフトの周方向に並ぶように配置されている、回転装置。
3. 請求項２に記載の回転装置であって、
   前記突出部は、前記シャフトの回転中心に平行な方向に延びている、回転装置。
4. 請求項２に記載の回転装置であって、
   前記突出部は、前記シャフトの回転中心に平行な方向において、螺旋状に延びている、回転装置。
5. 請求項２～請求項４の何れか１つに記載の回転装置であって、
   前記突出部は、前記シャフトの径方向において先細るように形成されている、回転装置。
6. 請求項１～請求項５の何れか１つに記載の回転装置であって、
   前記流体搬送構造部は、前記ロータの前記内周部に間隔をあけて対向している、回転装置。
7. 請求項１～請求項６の何れか１つに記載の回転装置であって、
   ブラケットを更に備え、
   前記ブラケットは、前記シャフトの端部に設けられ、且つ、前記ブラケットには、前記ロータが取り付けられ、
   前記ブラケットの表面には、溝部が形成され、
   前記溝部は、前記流体搬送構造部によって前記シャフトの径方向に移動させられた前記流体が通過可能に構成されている、回転装置。
8. 請求項１～請求項７の何れか１つに記載の回転装置であって、
   前記筐体には、供給口及び排出口が設けられ、
   前記流体は、前記供給口を介して前記筐体内に流入し、前記排出口を介して前記筐体内から排出される、回転装置。