JPWO2018078779A1

JPWO2018078779A1 - ローラ

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Publication number: JPWO2018078779A1
Application number: JP2017513564A
Authority: JP
Inventors: 瞳美柳村; 伸酒井; 栄六阿部; 丈典馬場
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2018-10-25
Also published as: WO2018078779A1; TW201817133A

Abstract

ローラの取付けに伴う作業時間及び作業コストの増加を抑制できる筒状のローラ（１００−１）であって、ローラ（１００−１）は、ロール（１）の内側にロール（１）の中心軸と同軸に設けられるステータフレーム（２１）を備え、ステータフレーム（２１）は、ローラ（１００−１）を取付けるインタフェース（７）に固定される。

Description

本発明は、モータを有するローラに関する。

特許文献１に開示されるローラは、ローラ設置用の固定板と、固定板に固定されるローラボス部と、ローラボス部から軸方向に伸びる円筒部と、軸方向における円筒部の両端部に設けられる一対のモータカバーと、円筒部の外周部に設けられるヒータコイルと、ヒータコイルの外周部から一定間隔隔てた位置に設けられた円筒状のローラ回転子と、径方向におけるローラ回転子の中心に設けられたローラ回転軸と、ローラ回転軸に固定されるシャフトとシャフトが貫通するモータ回転子と、一対のモータカバーのそれぞれに設けられシャフトを指示する２つの軸受とを備える。特許文献１に開示されるローラは、シャフトの一端部が反負荷側のカバーに設けられた軸受を介して固定板に支持され、シャフトの他端部が負荷側のカバーに設けられた軸受を介して固定板に支持される構造である。すなわち特許文献１に開示されるローラは、シャフトの両側が２つの軸受を介して固定板に支持される構造である。

特開平６−１１１９２０号公報

しかしながら特許文献１では、インタフェースに空けられた貫通穴にモータ反負荷側カバーが挿入され、ローラボス部が固定板にボルトで固定されるため、ローラを固定するためには固定板に穴開け加工が必要であり、ローラの取付けに伴う作業時間及び作業コストが増加するという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ローラの取付けに伴う作業時間及び作業コストの増加を抑制できるローラを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のローラは、筒状のロールの内側にモータが設けられたローラであって、ロールの内側にロールの中心軸と同軸に設けられ、ローラを取付ける固定部材に固定される筒状のステータフレームと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ローラの取付けに伴う作業時間及び作業コストの増加を抑制できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係るローラの内観図図１に示すＩＩ−ＩＩ矢視断面図図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図図１に示すロールの内観図図１に示すモータの外観図図５に示すモータの分解斜視図図１に示すモータ及びロールの間に発生するクエット流れを説明するための図図１に示すモータ及びロールの間に発生する空気の乱流を説明するための図図１に示すローラの第１の変形例を示す図図１に示すローラの第２の変形例を示す図図１に示すローラの第３の変形例を示す図図１に示すローラの第４の変形例を示す図本発明の実施の形態２に係るローラの内観図図１３に示す第２のブラケットから突き出るシャフトの斜視図図１３に示すローラの第１の変形例を示す図図１５に示すロールの内観図図１３に示すローラの第２の変形例を示す図本発明の実施の形態３に係るローラの内観図

以下に、本発明の実施の形態に係るローラを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係るローラの内観図である。図２は図１に示すＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。図３は図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。図４は図１に示すロールの内観図である。図５は図１に示すモータの外観図である。図６は図５に示すモータの分解斜視図である。図６にはステータの内観とロータの外観が示される。以下では本発明の実施の形態１に係るローラ１００−１を単にローラ１００−１と称する場合がある。

ローラ１００−１は、回転体である筒状のロール１の内部にインナーロータ型のモータ２を有するローラである。ローラ１００−１は、ロール１と、ロール１の中心軸ＡＸと同軸にロール１の内側に設けられるモータ２と、シャフト固定部５とを備える。モータ２は、筒状のステータ２０と、ステータ２０の内側に設けられるロータ４０とを備える。

ステータ２０は、中心軸ＡＸと同軸にロール１の内側に設けられ、外周部２１ａがロール１の内周部１ａと隔てた位置に設けられる円筒状のステータフレーム２１と、ステータフレーム２１の内側に設けられるステータコア２２とを備える。中心軸ＡＸの軸線方向Ｄ１におけるステータフレーム２１の両端部には第１及び第２のブラケット３１，３２が固定される。

ステータコア２２はステータフレーム２１の内側にしまり嵌めされる。実施の形態１では、ステータフレーム２１の内側にステータコア２２が焼き嵌めされ、ステータコア２２の外周部２２ａは、ステータフレーム２１の内周部２１ｄに接している。

ステータコア２２は、珪素鋼又はアームコ鉄といった材料で構成される電磁鋼板母材から環状に打ち抜かれた複数の薄板を、軸線方向Ｄ１に積層して構成される。複数の薄板は、かしめ、溶接又は接着で相互に固定される。ステータコア２２には、中心軸ＡＸの軸線周り方向Ｄ２に互いに離間して配列される複数のスロット２３が形成される。複数のスロット２３の各々は、軸線方向Ｄ１に延び、軸線方向Ｄ１におけるステータコア２２の一端部２２ｂから他端部２２ｃに貫通している。複数のスロット２３の各々は、径方向Ｄ３におけるステータコア２２の中心寄りに形成される。複数のスロット２３の各々にはコイル２４が挿入される。

ロータ４０は、筒状のロータコア４２と、中心軸ＡＸと同軸に設けられ軸線方向Ｄ１においてロータコア４２を貫通するシャフト４１とを備える。

ロータコア４２は、珪素鋼又はアームコ鉄といった材料で構成される電磁鋼板母材から環状に打ち抜かれた複数の薄板を、軸線方向Ｄ１に積層して構成される。複数の薄板は、かしめ、溶接又は接着で相互に固定される。ロータコア４２には、軸線周り方向Ｄ２に互いに離間して配列される複数のコアスロット４３が形成される。コアスロット４３の各々は、軸線方向Ｄ１に延び、軸線方向Ｄ１におけるロータコア４２の一端部４２ｂから他端部４２ｃに貫通している。複数のコアスロット４３の各々には永久磁石４４が設けられる。

ロータコア４２の中心には挿入孔４２ｄが形成され、挿入孔４２ｄにシャフト４１が貫通している。シャフト４１は、ロータコア４２の内側にしまり嵌めされる。実施の形態１では、ロータコア４２の内側にシャフト４１が焼き嵌めされ、シャフト４１の外周部４１ｂがロータコア４２の内周部に接している。軸線方向Ｄ１におけるシャフト４１の一端部４１ａは、ロータコア４２の一端部４２ｂ側から軸線方向Ｄ１に突き出ている。軸線方向Ｄ１におけるシャフト４１の他端部４１ｃは、ロータコア４２の他端部４２ｃ側から軸線方向Ｄ１に突き出ている。シャフト４１の一端部４１ａには不図示の第１の軸受が嵌め込まれ、シャフト４１の他端部４１ｃには不図示の第２の軸受が嵌め込まれている。第１の軸受の外輪は、径方向Ｄ３における第２のブラケット３１の中心部に嵌め込まれる。第２の軸受の外輪は、径方向Ｄ３における第１のブラケット３２の中心部に嵌め込まれる。

ステータ２０の内側に設けられたロータ４０のロータコア４２の外周部４２ａと、ステータコア２２の内周部２２ｄとの間には、隙間が設けられている。

第２のブラケット３１は、軸線方向Ｄ１におけるステータフレーム２１の一端部２１ｂ側に設けられ、ステータフレーム２１に挿入される締結部材を用いて、ステータフレーム２１の一端部２１ｂに固定される。シャフト４１は第２のブラケット３１から軸線方向Ｄ１に突き出る。第１のブラケット３２は、軸線方向Ｄ１におけるステータフレーム２１の他端部２１ｃ側に設けられ、ステータフレーム２１に挿入される不図示の締結部材を用いて、ステータフレーム２１の他端部２１ｃに固定される。

第１のブラケット３２のステータフレーム２１側とは反対側にはインタフェース７が設けられる。インタフェース７は、資材を搬送する不図示のコンベア装置に、ローラ１００−１を取付けるための固定部材である。軸線方向Ｄ１においてインタフェース７とロール１の端部１ｂとの間には隙間３が設けられる。隙間３は、モータ２で発生した熱をロール１の外部に放散させるための空間である。

シャフト固定部５は、シャフト４１の第２のブラケット３１から突き出た部分をロール１に固定するための環状の部材である。シャフト固定部５の外周部５ａは、ロール１の内周部１ａに固定される。シャフト固定部５の内側には、内周部５ｂによってシャフト挿入孔５１が形成される。シャフト挿入孔５１は、軸線方向Ｄ１におけるシャフト固定部５の一端部５ｃから他端部５ｄに貫通している。シャフト挿入孔５１には、シャフト４１の第２のブラケット３１から突き出た部分が挿入される。

軸線方向Ｄ１におけるシャフト固定部５の一端部５ｃには連結部材８が設けられる。連結部材８は、シャフト４１をシャフト固定部５に連結するための板状部材である。連結部材８は、軸線方向Ｄ１からの平面視で円形又は多角形の板状の部材でもよいし、円形又は多角形以外の板状の部材でもよい。径方向Ｄ３における連結部材８の幅は、シャフト４１の直径より大きく、かつ、シャフト固定部５のシャフト挿入孔５１の直径よりも大きい。軸線方向Ｄ１における連結部材８の板面８ａは、シャフト固定部５の一端部５ｃと対向している。実施の形態１では、連結部材８の板面８ａがシャフト固定部５の一端部５ｃに接している。

連結部材８には複数の挿入孔８ｂが形成される。挿入孔８ｂは、径方向Ｄ３における連結部材８の外周部寄りに形成される。挿入孔８ｂは、軸線方向Ｄ１に連結部材８を貫通する穴である。複数の挿入孔８ｂの各々には締結部材８１が挿入される。複数の挿入孔８ｂの各々に挿入された締結部材８１の雌ねじ部は、シャフト固定部５に形成された雌ねじ部に締結される。

径方向Ｄ３における連結部材８の中心には、軸線方向Ｄ１に連結部材８を貫通する挿入孔８ｃが形成される。挿入孔８ｃには締結部材８２が挿入される。挿入孔８ｃに挿入された締結部材８２の雌ねじ部は、シャフト４１の一端部４１ａに形成された雌ねじ部に締結される。締結部材８１が連結部材８を介してシャフト固定部５に締結され、締結部材８２が連結部材８を介してシャフト４１に締結されることにより、シャフト４１がシャフト固定部５に固定される。

ロール１、シャフト固定部５、ステータフレーム２１、第２のブラケット３１及び第１のブラケット３２には、亜鉛メッキ鋼板、アルミニウム合金、オーステナイト系ステンレス合金、銅合金、鋳鉄、鋼又は鉄合金といった材料が用いられる。

以下では、ステータフレーム２１の外周部２１ａに形成される複数の突起部６と、モータ２から発生する熱との関係を説明する。ステータフレーム２１には、軸線周り方向Ｄ２に互いに離間して一直線上に配列された複数の突起部６が形成されると共に、軸線方向Ｄ１に互いに離間して一直線上に配列された複数の突起部６が形成される。

複数の突起部６の各々は、ステータフレーム２１からロール１に向かって突き出る形状に形成される。複数の突起部６の各々は、軸線方向Ｄ１におけるステータフレーム２１の一端部２１ｂから他端部２１ｃに向かって伸び、軸線方向Ｄ１に対して一定角度傾斜している。複数の突起部６の各々は、板状の部品をステータフレーム２１の外周部２１ａに溶接又は接着で取付けることにより形成されたものでもよいし、ステータフレーム２１の外周部２１ａを切削加工することにより形成されたものでもよい。

図７は図１に示すロールが回転することにより発生するクエット流れを説明するための図である。図８は図１に示す突起部により、クエット流れで生じた空気の流れに乱流が生じる様子を説明するための図である。実施の形態１に係るローラ１００−１では、シャフト４１に固定されたロール１が回転することにより、ステータフレーム２１及びロール１の間にクエット流れＡＦが生じる。クエット流れＡＦとは、２つの板間に流体が満たされているとき、一方の板を静止させた状態で他方の板を平行に動かした際に２つの板間に生じる流れをいう。

クエット流れＡＦで生じた空気の流れが突起部６に衝突し、ロール１内に乱流ＴＦが生じる。乱流ＴＦにより、ステータフレーム２１の外周部２１ａ付近に存在する高温の空気は、ステータフレーム２１の外周部２１ａから離れた位置に存在する低温の空気と混合される。これにより、ステータフレーム２１の外周部２１ａ上に形成される温度境界層の発達が抑制されるため、ステータフレーム２１の外周部２１ａに突起部６が設けられていない場合に比べて、ステータフレーム２１の外周部２１ａとロール１内の空気との間における熱交換量が向上する。熱交換により温められたロール１内の空気が、図１に示す隙間３を介してロール１の外部に放出されるため、モータ２の冷却効率が向上する。

ロータ４０に用いられる永久磁石４４は、温度が上昇するほど永久磁石４４の残留磁束密度が低下してモータ効率が低下する。実施の形態１に係るローラ１００−１では、ステータフレーム２１の外周部２１ａに突起部６を設けることによりモータ２の冷却効率が向上するため、永久磁石４４の温度上昇が抑制され、モータ性能の低下を防ぐことができる。

モータ２で発生した熱がロール１に伝わることにより、ロール１の外周部に搬送される資材への熱の影響が懸念されるが、熱交換により温められたロール１内の空気が隙間３を介してロール１の外部に放出されるため、ロール１に伝わる熱の上昇が抑制され、ロール１の外周部に搬送される資材への熱の影響を軽減できる。

図１に示すステータフレーム２１の外周部２１ａには、軸線方向Ｄ１に互いに離間して一直線上に配列された複数の突起部６が形成されると共に、軸線周り方向Ｄ２に互いに離間して一直線上に配列された複数の突起部６が形成されるが、突起部６は、図９から図１１に示すように配列されたものでもよい。

図９は図１に示すローラの第１の変形例を示す図である。図９に示すローラ１００−１Ａのステータフレーム２１には、軸線周り方向Ｄ２に互いに離間して一直線上に配列された複数の突起部６が形成される。ローラ１００−１Ａでは、突起部６により乱流ＴＦが生じるため、図１に示すローラ１００−１と同様の効果が得られる。またローラ１００−１Ａでは、ローラ１００−１に比べて突起部６の数が少ないため、ステータフレーム２１に突起部６を設ける際の加工時間が短縮され、モータ２の製造時における歩留りが向上する。

なおローラ１００−１Ａのステータフレーム２１には、複数の突起部６が軸線周り方向Ｄ２に一直線上に配列されているが、複数の突起部６は軸線方向Ｄ１方向にずれていてもよい。またローラ１００−１Ａのステータフレーム２１には、軸線周り方向Ｄ２に互いに離間して一直線上に配列された複数の突起部６の代わりに、軸線方向Ｄ１に互いに離間して一直線上に配列された複数の突起部６が形成されてもよい。このように構成されたローラ１００−１Ａでも、ステータフレーム２１に突起部６を設ける際の加工時間が短縮され、モータ２の製造時における歩留りが向上する。

図１０は図１に示すローラの第２の変形例を示す図である。図１０に示すローラ１００−１Ｂのステータフレーム２１には、軸線周り方向Ｄ２に互いに離間して一直線上に配列された複数の突起部６Ａが形成される。複数の突起部６Ａの各々の軸線方向Ｄ１における長さは、図９に示す突起部６の軸線方向Ｄ１における長さよりも大きい。そのためローラ１００−１Ｂでは、図９に示すローラ１００−１Ａに比べて、クエット流れＡＦで生じた空気の流れが突起部６Ａに衝突した際の乱流ＴＦが大きくなる。従ってローラ１００−１Ｂでは、図９に示すローラ１００−１Ａによる効果に加えて、モータ２の冷却効率がより一層向上する。

なお、図１及び図９に示す突起部６と図１０に示す突起部６Ａとは、軸線方向Ｄ１に対して一定角度傾斜しているため、後述する切欠部がシャフト４１に形成されている場合、又は後述する貫通孔がシャフト固定部５に形成されている場合には、ロール１が回転した際、クエット流れＡＦで生じた空気の流れが、軸線周り方向Ｄ２における突起部６，６Ａ，６Ｂの板面に沿って流れる。これにより、ロール１内に負圧が生じて、ロール１内に取り込まれた空気を軸線方向Ｄ１に沿って流すことができる。そのためモータ２の冷却効率がより一層向上する。

図１１は図１に示すローラの第３の変形例を示す図である。図１１に示すローラ１００−１Ｃのステータフレーム２１に形成される突起部６Ｂは、軸線方向Ｄ１におけるステータフレーム２１の一端部２１ｂから他端部２１ｃに向かって伸びると共に、軸線方向Ｄ１と平行に伸びる形状である。突起部６Ｂは、複数の回転加工軸を備えた不図示の旋盤工作機械を用いて容易に加工ができる。

具体的に説明すると、図１に示す突起部６は、軸線方向Ｄ１に対して一定角度傾斜しているため、ステータフレーム２１の外周部２１ａを切削加工することにより突起部６を形成する場合、軸線周り方向Ｄ２におけるステータフレーム２１の回転と軸線方向Ｄ１におけるステータフレーム２１の移動とを同期させて加工する同期加工が必要になる。これに対して図１１に示すローラ１００−１Ｃのステータフレーム２１では、軸線周り方向Ｄ２にステータフレーム２１を回転させて、軸線周り方向Ｄ２に繋がる環状の溝を軸線方向Ｄ１に一定間隔で複数形成した後に、不図示の旋盤工作機械が備える回転加工軸を軸線方向Ｄ１に移動させることにより、複数の突起部６Ｂが形成される。すなわちローラ１００−１Ｃでは、複数の突起部６Ｂを直線加工により形成できるため、同期加工のような特殊な加工が不要であり、直線加工を施す既存の旋盤工作機械を有効に利用できる。

従ってローラ１００−１Ｃでは、図１に示すローラ１００−１に比べて、ステータフレーム２１の加工が容易化され、ステータフレーム２１の製造時間が短縮され、モータ２の製造コストが低減され、さらにモータ２の製造時における歩留りが向上する。

図１２は図１に示すローラの第４の変形例を示す図である。図１２に示すローラ１００−１Ｄには、複数の突起部６の代わりに複数の溝部４が形成される。具体的には、ローラ１００−１Ｄのステータフレーム２１には、軸線周り方向Ｄ２に互いに離間して配列される複数の溝部４と、軸線方向Ｄ１に互いに離間して配列される複数の溝部４とが形成される。

複数の溝部４の各々は、ステータフレーム２１の外周部２１ａに形成され、ステータフレーム２１の中心部に向かって窪む形状に形成される。複数の溝部４の各々は、軸線方向Ｄ１におけるステータフレーム２１の一端部２１ｂからステータフレーム２１の他端部２１ｃに向かって伸び、軸線方向Ｄ１に対して一定角度傾斜している。複数の溝部４の各々は、ステータフレーム２１の外周部２１ａを切削加工することにより形成される。

ローラ１００−１Ｄでは、クエット流れＡＦで生じた空気の流れが溝部４に衝突し、ロール１内に乱流ＴＦが生じる。乱流ＴＦにより、ステータフレーム２１の外周部２１ａ付近に存在する高温の空気は、ステータフレーム２１の外周部２１ａから離れた位置に存在する低温の空気と混合される。これにより、ステータフレーム２１の外周部２１ａ上に形成される温度境界層の発達が抑制されるため、ステータフレーム２１の外周部２１ａに溝部４が設けられていない場合に比べて、ステータフレーム２１の外周部２１ａとロール１内の空気との間における熱交換量が向上する。

熱交換により温められたロール１内の空気が、図１２に示す隙間３を介してロール１の外部に放出されることにより、モータ２の冷却効率が向上するためモータ性能の低下を防ぐことができ、ロール１に伝わる熱の上昇が抑制されるためロール１の外周部に搬送される資材への熱の影響を軽減できる。

図１２に示すステータフレーム２１の外周部２１ａには、軸線方向Ｄ１に互いに離間して一直線上に配列された複数の溝部４が形成されると共に、軸線周り方向Ｄ２に互いに離間して一直線上に配列された複数の溝部４が形成されるが、複数の溝部４の配列は図示例に限定されるものではない。

具体的には、溝部４は、図９に示す突起部６と同様に軸線周り方向Ｄ２に互いに離間して一直線上に複数配列されたものでもよいし、軸線方向Ｄ１に互いに離間して一直線上に複数配列されたものでもよい。このように配列された溝部４を備えるローラ１００−１Ｄでは、図９に示すローラ１００−１Ａと同様の効果が得られると共に、板状の部品をステータフレーム２１の外周部２１ａに溶接又は接着で取付ける必要がないため、モータ２の製造に必要な材料の使用量が軽減され、モータ２が軽量化される。またローラ１００−１Ｄでは、ステータフレーム２１の外周部２１ａに部品を取付ける必要がないため、モータ２の製造時における歩留りが向上する。

また溝部４は、図１１に示す突起部６Ｂと同様に、軸線方向Ｄ１におけるステータフレーム２１の一端部２１ｂからステータフレーム２１の他端部２１ｃに向かって伸びると共に、軸線方向Ｄ１と平行に伸びる形状でもよい。このように配列された溝部４を備えるローラ１００−１Ｄでは、図１１に示すローラ１００−１Ｃと同様の効果が得られると共に、モータ２が軽量化され、モータ２の製造時における歩留りが向上する。また実施の形態１によれば、上述した特許文献１のように固定板に穴開け加工を行う手間が不要であるため、ローラの取付けに伴う作業時間及び作業コストの増加を抑制できる。

なお実施の形態１では、永久磁石４４を備えた同期電動機がモータ２として用いられているが、モータ２はインナーロータ型の誘導電動機でもよい。永久磁石４４を用いない誘導電動機では永久磁石４４の残留磁束密度が低下するという懸念はないが、誘導電動機の発熱量の増大により、ステータコア２２に挿入されたコイル２４が焼損し、また前述した第１の軸受及び第２の軸受が焼付くといった懸念がある。実施の形態１では、モータ２の冷却効率が向上するため、誘導電動機の温度上昇が抑制され、コイル２４の焼損を防止できると共に、第１の軸受及び第２の軸受の焼付きを防止できる。また実施の形態１では、ステータフレーム２１に第１のブラケット３２が設けられ、第１のブラケット３２を介してローラ１００−１，１００−１Ａ，１００−１Ｂ，１００−１Ｃ，１００−１Ｄのステータフレーム２１がインタフェース７に固定されるが、第１のブラケット３２を用いずにステータフレーム２１を直接インタフェース７に固定してもよい。この場合、インタフェース７に挿入される不図示の締結部材がステータフレーム２１の他端部２１ｃにねじ込まれることによりステータフレーム２１はインタフェース７に固定される。またステータフレーム２１の他端部２１ｃ側に不図示の第２の軸受が設けられ、当該第２の軸受の外輪がステータフレーム２１の他端部２１ｃに嵌め込まれる。

実施の形態２．
図１３は本発明の実施の形態２に係るローラの内観図である。図１４は図１３に示す第１のブラケットから突き出るシャフトの斜視図である。実施の形態１に係るローラ１００−１と実施の形態２に係るローラ１００−２との相違点は以下の通りである。
（１）ローラ１００−２は、モータ２の代わりにモータ２Ａを備える。
（２）モータ２Ａは、シャフト４１の代わりにシャフト４１Ａを備える。

シャフト４１Ａの外周部４１ｂには、シャフト４１Ａの一端部４１ａから第２のブラケット３１に向かう一定範囲に、平面状の切欠部４１ｄが形成される。軸線方向Ｄ１における切欠部４１ｄの幅は、軸線方向Ｄ１におけるシャフト固定部５の内周部５ｂの幅よりも大きい。シャフト４１Ａの一端部４１ａは、軸線方向Ｄ１におけるシャフト固定部５の一端部５ｃから突き出ており、シャフト４１Ａの一端部４１ａとシャフト固定部５の一端部５ｃとの間には段差が設けられる。

図示例のシャフト４１Ａは、軸線方向Ｄ１に垂直な断面がＤ字状であるが、軸線方向Ｄ１に垂直な断面がＩ字状に形成されたものでもよい。

シャフト４１Ａの一端部４１ａには雌ねじ部４１ｅが形成される。締結部材８２は連結部材８を介して雌ねじ部４１ｅに締結される。締結部材８１は連結部材８を介してシャフト固定部５に締結される。これによりシャフト４１Ａがシャフト固定部５に固定される。このとき切欠部４１ｄとシャフト固定部５の内周部５ｂとの間には隙間１０が形成される。隙間１０は、連結部材８及びシャフト固定部５の間の隙間と連通すると共に、ロール１及びステータフレーム２１の間の空間と連通する。すなわち隙間１０は、シャフト固定部５のステータフレーム２１側の空間と連通すると共に、シャフト固定部５のステータフレーム２１とは反対側の空間と連通する。

ロール１が回転した際、クエット流れＡＦで生じた空気の流れが、軸線周り方向Ｄ２における突起部６の板面に沿って流れる。これによりロール１内に負圧が生じて、隙間１０または隙間３を介してロール１内に取り込まれた空気を軸線方向Ｄ１に沿って流すことができる。ロール１内に取り込まれた空気の流れとクエット流れＡＦで生じた空気の流れとにより、ステータフレーム２１の外周部２１ａとロール１内の空気との間における熱交換量が向上する。従って実施の形態２に係るローラ１００−２では、モータ２Ａの冷却効率がより一層向上する。

図１５は図１３に示すローラの第１の変形例を示す図である。図１６は図１５に示すロールの内観図である。図１３に示すローラ１００−２と図１５に示すローラ１００−２Ａとの相違点は以下の通りである。
（１）ローラ１００−２Ａは、モータ２Ａの代わりにモータ２を備え、シャフト固定部５の代わりにシャフト固定部５Ａを備える。
（２）シャフト固定部５Ａの内周部５ｂには、軸線方向Ｄ１におけるシャフト固定部５Ａの一端部５ｃから他端部５ｄに貫通する溝５３が形成される。溝５３が形成されることにより、溝５３とシャフト４１の外周部４１ｂとの間には隙間１０Ａが形成される。

シャフト４１の一端部４１ａには不図示の雌ねじ部が形成され、締結部材８２は連結部材８を介して当該雌ねじ部に締結される。締結部材８１は連結部材８を介してシャフト固定部５Ａに締結される。これによりシャフト４１がシャフト固定部５Ａに固定される。隙間１０Ａは、連結部材８及びシャフト固定部５Ａの間の隙間と連通すると共に、ロール１及びステータフレーム２１の間の空間と連通する。すなわち隙間１０Ａは、シャフト固定部５Ａのステータフレーム２１側の空間と連通すると共に、シャフト固定部５Ａのステータフレーム２１とは反対側の空間と連通する。

ロール１が回転した際、クエット流れＡＦで生じた空気の流れが、軸線周り方向Ｄ２における突起部６の板面に沿って流れる。これによりロール１内に負圧が生じて、隙間１０Ａまたは隙間３を介してロール１内に取り込まれた空気を軸線方向Ｄ１に沿って流すことができる。ロール１内に取り込まれた空気の流れとクエット流れＡＦで生じた空気の流れとにより、ステータフレーム２１の外周部２１ａとロール１内の空気との間における熱交換量が向上する。従ってローラ１００−２Ａでは、図１３に示すローラ１００−２と同様に、モータ２の冷却効率がより一層向上する。

図１７は図１３に示すローラの第２の変形例を示す図である。図１３に示すローラ１００−２と図１７に示すローラ１００−２Ｂとの相違点は以下の通りである。
（１）ローラ１００−２Ｂは、モータ２Ａの代わりにモータ２を備え、シャフト固定部５の代わりにシャフト固定部５Ｂを備える。
（２）シャフト固定部５Ｂには、軸線方向Ｄ１におけるシャフト固定部５Ｂの一端部５ｃから他端部５ｄに貫通する貫通孔５２が形成される。貫通孔５２は、径方向Ｄ３におけるシャフト固定部５Ｂの外周部５ａ寄りに形成される。貫通孔５２は、シャフト固定部５Ｂのステータフレーム２１側の空間と連通すると共に、シャフト固定部５Ｂのステータフレーム２１とは反対側の空間と連通する。

ロール１が回転した際、クエット流れＡＦで生じた空気の流れが、軸線周り方向Ｄ２における突起部６の板面に沿って流れる。これによりロール１内に負圧が生じて、貫通孔５２または隙間３を介してロール１内に取り込まれた空気を軸線方向Ｄ１に沿って流すことができる。ロール１内に取り込まれた空気の流れとクエット流れＡＦで生じた空気の流れとにより、ステータフレーム２１の外周部２１ａとロール１内の空気との間における熱交換量が向上する。従ってローラ１００−２Ｂでは、図１３に示すローラ１００−２と同様に、モータ２の冷却効率がより一層向上する。

なお図１７に示すシャフト固定部５Ｂに形成された貫通孔５２の位置は、径方向Ｄ３におけるシャフト固定部５Ｂの外周部５ａ寄りに限定されず、径方向Ｄ３におけるシャフト固定部５Ｂの内周部５ｂ寄りでもよい。

また実施の形態２では、突起部６が形成されたローラの例を説明したが、突起部６の代わりに図１２に示す溝部４が形成されている場合でも、モータの冷却効率がより一層向上する。

実施の形態３．
図１８は本発明の実施の形態３に係るローラの内観図である。実施の形態３に係るローラ１００−３は、実施の形態２に係るローラ１００−２と同様の構成に加えて、ファン９を備える。ファン９は、第２のブラケット３１から突き出るシャフト４１Ａに固定され、第２のブラケット３１とシャフト固定部５との間に設けられる。

ロール１が回転した際、クエット流れＡＦで生じた空気の流れが、軸線周り方向Ｄ２における突起部６の板面に沿って流れることにより、ロール１内に負圧が生じる。またロール１が回転した際、ファン９の回転に起因してロール１内に負圧が生じる。これにより、貫通孔５２または隙間３を介してロール１内に取り込まれた空気を軸線方向Ｄ１に沿って流すことができる。ロール１内に取り込まれた空気の流れとクエット流れＡＦで生じた空気の流れとにより、ステータフレーム２１の外周部２１ａとロール１内の空気との間における熱交換量が向上する。従ってローラ１００−３では、モータ２Ａの冷却効率がより一層向上する。

また実施の形態３に係るローラ１００−３では、ファン９の回転により空気の流れを増加させることができるため、突起部６の数を減らした場合でも、ステータフレーム２１の外周部２１ａとロール１内の空気との間における熱交換量が向上する。そのため、ステータフレーム２１に突起部６を設ける際の加工時間が短縮され、モータ２Ａの製造時における歩留りが向上するという効果も得られる。

なお実施の形態３では、突起部６が形成されたローラの例を説明したが、突起部６の代わりに図１２に示す溝部４が形成されている場合でも、モータの冷却効率がより一層向上する。

また実施の形態３に示すファン９は、実施の形態２に係るローラ１００−２Ａ及びローラ１００−２Ｂの何れに用いてもよく、このように構成されたローラ１００−２Ａ及びローラ１００−２Ｂでは、実施の形態３に係るローラ１００−３と同様の効果が得られる。

また実施の形態１から３に係るローラでは、径方向Ｄ３における断面形状が円筒状のステータフレーム２１を用いた例を説明したが、ステータフレーム２１は、ロール１の内側に設置可能な寸法であれば多角筒形状でもよい。多角筒形状のステータフレーム２１を用いた場合でも、前述したクエット流れＡＦに起因する乱流ＴＦが生じるため、製造コストの増加を抑えながらモータ性能の低下を防ぐことができる。

また実施の形態１から３に係るローラでは、インナーロータ型のモータが用いられているため、アウターロータ型のモータが用いられている場合に比べて、構造が簡易化されるため、モータの製造コストが低減され、ローラのメンテナンス性が向上し、ローラ全体の小型化が可能である。従ってローラが設置される工場内の省スペース化が可能である。また実施の形態１から３に係るローラでは、モータに突起部又は溝部が形成されるため、前述した従来技術のようにスリーブ本体の内周部に羽根が形成されている場合に比べて、製造コストの増加を抑えながらモータ性能の低下を防ぐことができる。

また実施の形態１から３に係るローラは、図６に示すシャフト４１の一端部４１ａを支持する不図示の第１の軸受と第１のブラケット３２とを介してインタフェース７に支持される構造である。そのため、シャフトの両側が２つの軸受を介して固定板に支持される上記の従来技術に比べて、ローラの内部構造が簡素化され、ローラの製造コストの増加を抑制可能である。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ロール、１ａ，５ｂ，２１ｄ，２２ｄ内周部、１ｂ端部、２，２Ａモータ、３，１０，１０Ａ隙間、４溝部、５，５Ａ，５Ｂシャフト固定部、５ａ，２１ａ，２２ａ，４１ｂ，４２ａ外周部、５ｃ，２１ｂ，２２ｂ，４１ａ，４２ｂ一端部、５ｄ，２１ｃ，２２ｃ，４１ｃ，４２ｃ他端部、６，６Ａ，６Ｂ突起部、７インタフェース、８連結部材、８ａ板面、８ｂ，８ｃ，４２ｄ挿入孔、９ファン、２０ステータ、２１ステータフレーム、２２ステータコア、２３スロット、２４コイル、３１第２のブラケット、３２第１のブラケット、４０ロータ、４１，４１Ａシャフト、４１ｄ切欠部、４１ｅ雌ねじ部、４２ロータコア、４３コアスロット、４４永久磁石、５１シャフト挿入孔、５２貫通孔、５３溝、８１，８２締結部材、１００−１，１００−１Ａ，１００−１Ｂ，１００−１Ｃ，１００−１Ｄ，１００−２，１００−２Ａ，１００−２Ｂ，１００−３ローラ。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のローラは、筒状のロールの内側にモータが設けられたローラであって、ロールの内側にロールの中心軸と同軸に設けられる筒状のステータフレームと、ステータフレームが固定される固定部材とを備えることを特徴とする。

特許文献１に開示されるローラは、ローラ設置用の固定板と、固定板に固定されるローラボス部と、ローラボス部から軸方向に伸びる円筒部と、軸方向における円筒部の両端部に設けられる一対のモータカバーと、円筒部の外周部に設けられるヒータコイルと、ヒータコイルの外周部から一定間隔隔てた位置に設けられた円筒状のローラ回転子と、径方向におけるローラ回転子の中心に設けられたローラ回転軸と、ローラ回転軸に固定されるシャフトとシャフトが貫通するモータ回転子と、一対のモータカバーのそれぞれに設けられシャフトを支持する２つの軸受とを備える。特許文献１に開示されるローラは、シャフトの一端部が反負荷側のカバーに設けられた軸受を介して固定板に支持され、シャフトの他端部が負荷側のカバーに設けられた軸受を介して固定板に支持される構造である。すなわち特許文献１に開示されるローラは、シャフトの両側が２つの軸受を介して固定板に支持される構造である。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のローラは、筒状のロールの内側にモータが設けられたローラであって、ロールの内側にロールの中心軸と同軸に設けられる筒状のステータフレームと、ステータフレームの軸方向の一端に設けられる第１のブラケットと、ステータフレームの軸方向の他端に設けられる第２のブラケットと、中心軸と同軸に設けられ第２のブラケットから突き出るシャフトと、第１のブラケットを介してステータフレームが固定される固定部材とを備えることを特徴とする。

連結部材８には複数の挿入孔８ｂが形成される。挿入孔８ｂは、径方向Ｄ３における連結部材８の外周部寄りに形成される。挿入孔８ｂは、軸線方向Ｄ１に連結部材８を貫通する穴である。複数の挿入孔８ｂの各々には締結部材８１が挿入される。複数の挿入孔８ｂの各々に挿入された締結部材８１の雄ねじ部は、シャフト固定部５に形成された雌ねじ部に締結される。

径方向Ｄ３における連結部材８の中心には、軸線方向Ｄ１に連結部材８を貫通する挿入孔８ｃが形成される。挿入孔８ｃには締結部材８２が挿入される。挿入孔８ｃに挿入された締結部材８２の雄ねじ部は、シャフト４１の一端部４１ａに形成された雌ねじ部に締結される。締結部材８１が連結部材８を介してシャフト固定部５に締結され、締結部材８２が連結部材８を介してシャフト４１に締結されることにより、シャフト４１がシャフト固定部５に固定される。

ロール１が回転した際、クエット流れＡＦで生じた空気の流れが、軸線周り方向Ｄ２における突起部６の板面に沿って流れることにより、ロール１内に負圧が生じる。またロール１が回転した際、ファン９の回転に起因してロール１内に負圧が生じる。これにより、隙間１０または隙間３を介してロール１内に取り込まれた空気を軸線方向Ｄ１に沿って流すことができる。ロール１内に取り込まれた空気の流れとクエット流れＡＦで生じた空気の流れとにより、ステータフレーム２１の外周部２１ａとロール１内の空気との間における熱交換量が向上する。従ってローラ１００−３では、モータ２Ａの冷却効率がより一層向上する。

Claims

筒状のロールの内側にモータが設けられたローラであって、
前記ロールの内側に前記ロールの中心軸と同軸に設けられ、前記ローラを取付ける固定部材に固定される筒状のステータフレームと、
を備えることを特徴とするローラ。
前記ステータフレームの外周部は、前記ロールの内周部と隔てた位置に設けられ、
前記ステータフレームの外周部には、前記ステータフレームから前記ロールに向かって突き出る突起部が設けられることを特徴とする請求項１に記載のローラ。
前記突起部は、前記中心軸の軸線周り方向に互いに離間して複数配列されることを特徴とする請求項２に記載のローラ。
前記突起部は、前記中心軸の軸線方向に互いに離間して複数配列されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のローラ。
前記突起部は、前記中心軸の軸線方向における前記ステータフレームの一端部から他端部に向かって伸び、前記中心軸の軸線方向に対して一定角度傾斜していることを特徴とする請求項２から請求項４の何れか一項に記載のローラ。
前記ステータフレームの外周部は、前記ロールの内周部と隔てた位置に設けられ、
前記ステータフレームの外周部には、前記ステータフレームの中心部に向かって窪む溝部が形成されることを特徴とする請求項２に記載のローラ。
前記溝部は、前記中心軸の軸線周り方向に互いに離間して複数配列されることを特徴とする請求項６に記載のローラ。
前記溝部は、前記中心軸の軸線方向に互いに離間して複数配列されることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のローラ。
前記溝部は、前記中心軸の軸線方向における前記ステータフレームの一端部から他端部に向かって伸び、前記軸線方向に対して一定角度傾斜していることを特徴とする請求項６から請求項８の何れか一項に記載のローラ。
前記ステータフレームの前記固定部材とは反対側に固定されるブラケットと、
前記中心軸と同軸に設けられ前記ブラケットから突き出るシャフトと、
前記シャフトの前記ブラケットから突き出た部分に固定され、外周部が前記ロールの内周部に固定されるシャフト固定部と、
を備え、
前記シャフトには、前記中心軸の軸線方向における前記シャフトの一端部から前記ブラケットに向かう一定範囲に切欠部が形成され、
前記切欠部と前記シャフト固定部の内周部との間に形成される隙間は、前記シャフト固定部の前記ステータフレーム側の空間と連通すると共に、前記シャフト固定部の前記ステータフレームとは反対側の空間と連通することを特徴とする請求項１から請求項９の何れか一項に記載のローラ。
前記ステータフレームの前記固定部材とは反対側に固定されるブラケットと、
前記中心軸と同軸に設けられ前記ブラケットから突き出るシャフトと、
前記シャフトの前記ブラケットから突き出た部分に固定され、外周部が前記ロールの内周部に固定されるシャフト固定部と、
を備え、
前記シャフト固定部の内周部には、前記中心軸の軸線方向における前記シャフト固定部の一端部から他端部に貫通する溝が形成され、
前記溝と前記シャフトの外周部との間に形成される隙間は、前記シャフト固定部の前記ステータフレーム側の空間と連通すると共に、前記シャフト固定部の前記ステータフレームとは反対側の空間と連通することを特徴とする請求項１から請求項９の何れか一項に記載のローラ。
前記ステータフレームの前記固定部材とは反対側に固定されるブラケットと、
前記中心軸と同軸に設けられ前記ブラケットから突き出るシャフトと、
前記シャフトの前記ブラケットから突き出た部分に固定され、外周部が前記ロールの内周部に固定されるシャフト固定部と、
を備え、
前記シャフト固定部には、前記中心軸の軸線方向における前記シャフト固定部の一端部から他端部に貫通する貫通孔が形成され、
前記貫通孔は、前記シャフト固定部の前記ステータフレーム側の空間と連通すると共に、前記シャフト固定部の前記ステータフレームとは反対側の空間と連通することを特徴とする請求項１から請求項９の何れか一項に記載のローラ。
前記ステータフレームの前記固定部材とは反対側に固定されるブラケットと、
前記中心軸と同軸に設けられ前記ブラケットから突き出るシャフトと、
前記シャフトの前記ブラケットから突き出た部分に固定され、外周部が前記ロールの内周部に固定されるシャフト固定部と、
前記ブラケット及びシャフト固定部の間に設けられ、前記シャフトに固定されるファンと、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項１２の何れか一項に記載のローラ。