説明

モータ内蔵ローラ

【課題】ローラ本体内においてモータで発生した熱をスムーズに放出可能なモータ内蔵ローラの提供を目的とした。
【解決手段】モータ内蔵ローラ1は、ローラ本体2の内部にモータ5を備えている。モータ5の外周面25には、放熱部材30が取り付けられている。放熱部材30は、凹部が外周面25に接触すると共に、凸部がローラ本体2の内周面4の近傍に至っている。また、放熱部材30は、熱伝導率が空気よりも十分高い。そのため、モータ5の作動に伴って熱が発生すると、この熱はローラ本体2の内周面4側に向けて伝達され、ローラ本体2の外部に放出される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はモータ内蔵ローラに関するものであり、特にローラ本体の内部に収容されているモータの作動に伴って発生する熱を効率よく放出可能なものに関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、下記特許文献1に開示されているようなモータ内蔵ローラがコンベア等に採用されている。モータ内蔵ローラは、筒状のローラ本体の内部に収容されたモータの動力によりローラ本体が回動する構成とされている。
【特許文献1】特開2004−190709号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ここで、上記したような構造のモータ内蔵ローラでは、モータにおいて発生した熱がローラ本体を介して外部に放出されていた。しかし、ローラ本体の内径がモータの外径に対して大きく、両者の間に大きな空間(クリアランス)がある場合は、当該空間に存在する空気が熱抵抗となってしまい、ローラ本体内においてモータで発生した熱がうまく放出されないといった問題があった。
【0004】
そこで、かかる知見に基づき、本発明は、ローラ本体内においてモータで発生した熱をスムーズに放出可能なモータ内蔵ローラの提供を目的とした。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記した課題を解決すべく提供される請求項1に記載の発明は、筒状のローラ本体と、当該ローラ本体の内部に収容されたモータと、前記ローラ本体を回転可能なように支持する支持軸とを備え、前記モータにおいて発生した動力によってローラ本体が支軸に対して回動可能なモータ内蔵ローラであって、モータの外周面とローラ本体の内周面との間には、空気よりも熱伝導率が高い放熱部材が設けられており、当該放熱部材が、前記モータの外周面に接触すると共に、前記ローラ本体の内周面には非接触状態となるように設けられていることを特徴とするモータ内蔵ローラである。
【0006】
本発明のモータ内蔵ローラでは、モータの外周面に接触するように放熱部材が取り付けられている。また、本発明で採用されている放熱部材は、空気よりも熱伝導率が高い。本発明のモータ内蔵ローラでは、モータの外周面とロータ本体の内周面との間にある空気が熱抵抗となりにくく、モータにおいて発生した熱が放熱部材を介してローラ本体側に向けてスムーズに流れて放熱される。
【0007】
本発明のモータ内蔵ローラでは、放熱部材がローラ本体の内周面には非接触状態となるように設けられている。そのため、本発明のモータ内蔵ローラでは、放熱部材の存在によってモータの作動に伴うローラ本体の回転が阻害されたり、放熱部材とローラ本体との間で摩擦熱が発生するといったような不具合の発生を防止できる。
【0008】
ここで、モータを作動させると、固定子に相当する位置において多くの熱を発する。そのため、上記したモータ内蔵ローラにおいてモータで発生する熱をスムーズに排出するためには、少なくともモータにおいて固定子が設けられた部分に放熱部材が設けられていることが望ましい。
【0009】
そこで、かかる知見に基づいて提供される請求項2に記載の発明は、放熱部材が、少なくともモータの固定子に相当する位置に取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載のモータ内蔵ローラである。
【0010】
かかる構成によれば、モータにおいて発生した熱をスムーズに外部に排出可能なモータ内蔵ローラを提供することができる。
【0011】
請求項3に記載の発明は、放熱部材が、モータの外周面と接触した接触部と、モータの外周面から離れた離反部とを有し、前記接触部と離反部とがモータの外周面において周方向に交互に並ぶように設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のモータ内蔵ローラである。
【0012】
かかる構成とした場合は、放熱部材の表面積が大きく、モータ側からローラ本体側への熱の伝達をより一層スムーズなものとすることができる。
【0013】
請求項4に記載の発明は、離反部が、モータの外周面に対して交差し、ローラ本体の内周面に向かって伸びると共に、ローラ本体の軸方向に拡がる交差面を有していることを特徴とする請求項3に記載のモータ内蔵ローラである。
【0014】
かかる構成とした場合についても放熱部材の表面積が大きく、モータ側で発生した熱のローラ本体側への伝達をより一層スムーズなものとすることができる。
【0015】
また、本発明のモータ内蔵ローラでは、モータが作動するとローラ本体が回転するため、これに伴ってローラ本体の内側に、ローラ本体の回転方向、すなわち周方向に幾ばくかの気流の発生が期待できる。また、本発明で採用されている放熱部材は、離反部がローラ本体の軸方向に拡がる交差面を有している。そのため、前記したようにローラ本体の内側に気流が発生すると、離反部がこの気流を受けることとなり、より一層放熱が促進される。よって、本発明のモータ内蔵ローラは、ローラ本体内にモータで発生した熱がこもりにくい。
【0016】
ここで、上記各請求項に記載のモータ内蔵ローラは、モータの外周面に放熱部材を装着した構成とされているが、放熱部材の取り付けを容易化したり、放熱部材をモータの外周面にぴったりと装着可能な構成であることが望ましい。
【0017】
そこで、かかる知見に基づいて提供される請求項5に記載の発明は、放熱部材が、筒状であり、伸縮性を有するものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のモータ内蔵ローラである。
【0018】
かかる構成によれば、モータに対する放熱部材の取り付けや、組み立てが容易なモータ内蔵ローラを提供できる。また、上記した構成によれば、放熱部材をモータの外周面にぴったりと装着させることができる。
【0019】
請求項6に記載の発明は、放熱部材の熱伝導率が、モータの外周面の熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のモータ内蔵ローラである。
【0020】
かかる構成によれば、モータにおいて発生した熱をより一層確実に外部に放出可能なモータ内蔵ローラを提供することができる。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、ローラ本体内においてモータで発生した熱をスムーズに放出可能なモータ内蔵ローラを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
続いて、本発明の一実施形態にかかるモータ内蔵ローラ1について、図面を参照しながら詳細に説明する。図1に示すように、モータ内蔵ローラ1は、端部が開口したローラ本体2の両端に閉塞部材3,3を装着して構成される空間内にモータ5を内蔵している。モータ内蔵ローラ1は、ローラ本体2の軸心位置においてローラ本体2の内外を連通するように設けられた支軸8a,8bを有し、これらに対してローラ本体2が回転自在に支持されている。モータ内蔵ローラ1は、支軸8a,8bをコンベア用のフレーム等に固定して使用される。
【0023】
閉塞部材3,3は、ローラ本体2の両端の開口部を閉塞するキャップ状の部材であり、ローラ本体2に対して一体的に取り付けられている。閉塞部材3,3の略中心部、すなわちローラ本体2への取り付け状態においてロータ本体2の軸心が通る側の位置には、貫通孔10,10が設けられている。貫通孔10,10には、支軸8a,8bが挿通されており、これらが貫通孔10,10内に設けられた軸受11,11によって回動自在なように支持されている。
【0024】
モータ5は、外観が略円筒状の本体部20を有し、この内部に固定子21および回転子22を内蔵した構成とされている。また、モータ5は、回転子22に接続された回転軸23を有し、これが本体部20の一端側から外側に向けて突出している。回転軸23は、図1(b)や図2に示すように円筒形の軸を面取りしたような形状とされている。
【0025】
モータ5は、ローラ本体2内において回転軸23がローラ本体2の軸心位置に到来するように装着されている。モータ5に電力を供給するための電源線等の配線6は、支軸8aに設けられた貫通孔8cを介してローラ本体2の外部に取り出されている。
【0026】
ここで、モータ5の本体部20の外径D1は、ローラ本体2の内径D2よりも小さい。そのため、モータ5を構成する本体部20の外周面25と、ローラ本体2の内周面4との間には、間隔D3(D3=(D2−D1)/2)分の空隙がある。
【0027】
図1や図2に示すように、上記したモータ5の外周面25には、放熱部材30が取り付けられている。放熱部材30は、アルミニウム製の押し出し材によって構成されている。そのため、放熱部材30の熱伝導率は、空気の熱伝導率(7.07×10-2[W/m・K])よりも十分大きい。
【0028】
図2や図3に示すように、放熱部材30は、筒状であり、その径方向外側に向けて突出した凸部31,32(離反部)と径方向内側に向けて突出した凹部33(接触部)とが、その周方向に所定の規則に従って並んだ構成とされている。凸部31,32は、モータ5への取り付け状態において、モータ5の外周面25から離反した位置にある部分である。また凹部33は、モータ5への取り付け状態において、外周面25に接触する部分である。さらに具体的に説明すると、図3に示すように、凸部31,32は、放熱部材30の軸心Cを中心とする直径D1,D4(D1<D4<D2)の仮想円P1,P2を想定した場合に、この仮想円P1側から仮想円P2側に向けて突出した部分である。
【0029】
凸部31は、仮想円P1,P2に対して交差し、仮想円P1側から仮想円P2側に向かうに連れて互いに近接する一対の交差面31a,31bと、仮想円P2に沿って放熱部材30の周方向に伸び、交差面31a,31b間を繋ぐ周面31cとを有する。凸部32は、一部の形状が異なるが、凸部31とほぼ同様の形状とされている。さらに具体的には、凸部32は、断面形状が略「π」字型となっている。凸部32は、前記した交差面31a,31bと同様の交差面32a,32bを有しており、交差面32a,32b間を繋ぐように周面32cが設けられている。凸部32の周面32cは、周面31cと同様に仮想円P2に沿って伸びる湾曲した面であるが、両端部が交差面32a,32bと仮想円P2とが交差する位置よりも仮想円P2の周方向外側に向けて突出している。凸部31,32は、仮想円P2上に周面31c,32cが交互に並ぶように設けられている。
【0030】
凹部33は、上記した凸部31,32の間に存在している。凹部33は、図3(a)に示す状態で正面視した場合に、凸部31を構成する交差面31aと、凸部32を構成する交差面32bと、この交差面31a,32b間を繋ぎ仮想円P1に沿って伸びる周面33cとによって構成されている。凹部33は、周方向に複数設けられた各凸部31,32間に存在している。放熱部材30は、凸部31,32と同様に放熱部材30の母線に沿って直線的に伸びている。放熱部材30は、外側から観察した状態において、凹部33に相当する部分が径方向内側に向けて窪んだように見える。
【0031】
上記したように、放熱部材30は、アルミニウム製であり、凸部31,32や凹部33を環状に配したものであるため、径方向および周方向への伸縮性を有する。そのため、モータ5の本体部20に対する放熱部材30の取り付けは、適宜この放熱部材30を伸縮させることにより容易に行うことができる。
【0032】
放熱部材30は、凹部33を構成する周面33cがモータ5の本体部20に密着するように取り付けられる。そのため、本実施形態では、モータ5の作動に伴って発生した熱がモータ5側から放熱部材30に向けてスムーズに伝達する。
【0033】
モータ5は、回転軸23がローラ本体2内に設けられた動力伝達部材40に接続されており、これを介して回転動力をローラ本体2に伝達可能とされている。図1(b)に示すように、動力伝達部材40は、正面視した状態においてローラ本体2の内径D2に相当する大きさの円盤状の部材の一部を切り欠いたような形状とされている。換言すれば、動力伝達部材40は、図1(b)に示すように正面視が略十文字型の部材であり、その外接円の径がローラ本体2の内径D2に相当する大きさを有する。動力伝達部材40の中央には、正面視した状態で回転軸23の断面形状と合同な形状の軸挿通孔41が設けられている。
【0034】
動力伝達部材40は、ローラ本体2の内側に内部空間を横断するように固定されている。モータ5の回転軸23は、この動力伝達部材40の略中心部に設けられた軸挿通孔41に差し込まれ、動力伝達部材40に連結されている。そのため、モータ5が回転すると、動力伝達部材40が回転軸23を中心として回転し、ローラ本体2も回転する。
【0035】
モータ内蔵ローラ1は、支軸8a,8bをコンベアのフレーム等に固定して使用される。このように設置された状態において、モータ5に通電され、回転軸23が回転すると、動力伝達部材40を介してローラ本体2に回転動力が伝達される。これにより、ローラ本体2が、支軸8a,8bに対して相対回転する。
【0036】
上記したようにしてモータ内蔵ローラ1が作動しはじめると、モータ5において熱が発生する。モータ5において発生した熱は、本体部20の外周面25に取り付けられた放熱部材30にスムーズに伝達される。
【0037】
ここで、上記したように、放熱部材30とローラ本体2の内周面4との間には僅かな隙間があるが、凸部31,32の周面31c,32c、すなわち放熱部材30を断面視した状態において外接円たる仮想円P1で表される面と、ローラ本体2の内周面4との間に形成された隙間50はごく僅かなものである。すなわち、隙間50は、モータ5の作動時に放熱部材30がローラ本体2の内周面4に接触するのを防止するのに最低限必要な程度のものである。そのため、放熱部材30の外周面をなす周面31c,32cとローラ本体2との間には、熱抵抗となる空気がほとんど存在しない。よって、隙間50にある空気は、モータ5側からローラ本体2側への伝熱においてほとんど熱抵抗として作用しない。さらに、本実施形態では、放熱部材30としてアルミ製のものを採用しており、空気に比べて十分熱伝導率が高い。従って、モータ内蔵ローラ1では、モータ5から放熱部材30に伝わった熱がスムーズにローラ本体2側に伝わり、外部に放出される。
【0038】
なお、放熱部材30とローラ本体2の内周面4との間に形成される隙間50の大きさ、換言すればローラ本体2の内径D2と放熱部材30の外接円をなす仮想円P2の径D4との差の1/2に相当する間隔D3は、放熱部材30やローラ本体2の寸法公差や、軸受11や動力伝達部材40とモータ5の回転軸(出力軸)とのはめあい部の経時変化等を考慮した上で、放熱部材30ちおローラ本体2とが接触しないと想定される最小の大きさに調整することが好ましい。
【0039】
また、本実施形態のモータ内蔵ローラ1では、モータ5の作動に伴ってローラ本体2が回転すると、ローラ本体2の内側、具体的にはローラ本体2の内周面4と放熱部材30の外周面(周面31c,32c)との間に幾ばくかの気流が発生する。この気流の大部分は、ローラ本体2の周方向に流れるものと想定される。
【0040】
ここで、モータ内蔵ローラ1で採用されている放熱部材30は、上記したように凸部31,32や凹部33が周方向に規則的に並んだ形状とされている。そのため、放熱部材30は、表面積が広く、その分だけ放熱がスムーズに行われる。
【0041】
また、放熱部材30は、凸部31,32や凹部33を形成する交差面31a,31bや交差面32a,32bが、モータ5の外周面25に対して交差し、ローラ本体2の内周面4に向かって伸びると共に、ローラ本体2の軸方向に拡がっている。そのため、ローラ本体2の回転に伴って内周面4側に気流が発生すると、この気流に交差面31a,31bや交差面32a,32bがさらされる。従って、モータ内蔵ローラ1では、ロータ本体2の回転に伴って発生する気流による冷却効果も期待できる。
【0042】
本実施形態のモータ内蔵ローラでは、図1(b)に示すように正面視が略十文字型の動力伝達部材40が採用されている。そのため、モータ内蔵ローラ1は、ローラ本体2を図1(a)のように径方向に横切るように動力伝達部材40を取り付けたとしても、図1(b)のように空隙42が形成される。そのため、モータ内蔵ローラ1は、動力伝達部材40を境としてモータ5側の領域と、その反対側(支軸8b側)の領域とが空隙42を介して連通している。よって、本実施形態のモータ内蔵ローラ1では、モータ5において発生した熱が動力伝達部材40を境としてモータ5側の領域にこもらず、支軸8b側にも逃げることとなり、放熱がより一層スムーズに行われる。
【0043】
また、上記した空隙42は、動力伝達部材40の外周側、すなわちローラ本体2の内周面4の近傍に位置している。そのため、ローラ本体2の回転に伴って上記したような気流が発生した場合は、この気流に乗ってモータ5で発生した熱が動力伝達部材40を境界としてモータ5側の領域からこの反対側(支軸8b側)の領域に放出されることなり、より一層放熱が促進される。
【0044】
上記した空隙42は、動力伝達部材40の外周側、すなわちローラ本体2の内周面4に近い位置に設けられることが望ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、さらに動力伝達部材40の中心側(軸挿通孔41側)に近い位置に設けられていてもよい。また、上記実施形態では、動力伝達部材40を十文字型とすることにより空隙42を設けた構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0045】
具体的には、動力伝達部材40は、円盤状等の適宜の形状とすると共に、熱の移動を考慮して適当な位置に厚み方向に貫通した貫通孔を設けた構成としてもよい。また、動力伝達部材40は、上記したようにローラ本体2の内周面4の周方向に4カ所で接触する形状であり、非接触部分に空隙42が形成されるものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、内周面4の周方向にさらに多数あるいは少数の箇所で接触する形状としてもよい。かかる構成とした場合についても、ローラ本体2の内周面4と動力伝達部材40との非接触部分に形成される隙間42等を介して熱や気流が流動可能であり、モータ5で発生した熱をローラ本体2の外部にスムーズに排出できる。
【0046】
また、上記したモータ内蔵ローラ1では、モータ5が作動すると固定子21に相当する位置で最も熱が発生することを考慮し、固定子21に相当する部分に放熱部材30を取り付けた構成を採用している。そのため、モータ内蔵ローラ1は、モータ5で発生した熱が放熱部材30に効率よく伝達し、外部に放出される。
【0047】
上記実施形態では、固定子21に相当する位置での発熱量が多いことを想定し、放熱部材30を固定子21に相当する位置に設けた構成を例示したが本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、例えば放熱部材30をモータ5の本体部20全体に取り付けた構成としたり、固定子21に相当する位置(領域)よりも狭い領域にしか放熱部材30を取り付けない構成としてもよい。
【0048】
また、上記実施形態では、放熱部材30を本体部20の全周にわたって取り付けた構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本体部20の周方向の一部にのみ放熱部材30に相当するものを取り付けた構成としてもよい。
【0049】
上記したように、本実施形態で採用されている放熱部材30は、径方向への伸縮性を有するものである。そのため、上記したモータ内蔵ローラ1は、モータ5に対して放熱部材30を容易に装着することができ、生産性が高い。
【0050】
上記実施形態では、放熱部材30の製造の容易さを加味した上で放熱部材30の最大径部の表面積、すなわち断面視した状態において図3に示す仮想円P2上に位置する部分の表面積をできる限り大きくすべく、断面形状が台形状の凸部31に加え、断面形状「π」字型の凸部32を設けた構成を例示した。しかし、上記実施形態で説明した放熱部材30の形状は、本発明の一実施形態を示したものに過ぎず、台形の凸部31の全てまたは一部を断面形状「π」字型の凸部32としたり、凸部31や凸部32をさらに異なる形状として最大径部の表面積を大きくとる構成としてもよい。
【0051】
上記実施形態において、放熱部材30を形成している凸部31,32は、それぞれ周面31c,32cの形状が異なるものであったが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、放熱部材30は、2種類の形状の凸部31,32を設けたものに限定されるものではなく、凸部31,32のいずれか一方を他方で置き換えたようなものであってもよい。また、凹部33の形状についても上記実施形態に示したものに限定されるものではなく、適宜異なる形状とすることも可能である。
【0052】
上記実施形態で示したモータ内蔵ローラ1は、ローラ本体2の内部にモータ5を内蔵し、この回転軸23を直接動力伝達部材40に接続した構造のものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、従来公知のもののように減速機(減速機構)等を介在させたものであってもよい。
【0053】
上記したモータ内蔵ローラ1は、図4に示すような搬送装置60に好適に使用することができる。すなわち、図4に示す搬送装置60は、いわゆるローラコンベアであり、平行に配された一対のフレーム61,61を有する。フレーム61,61の間には、モータ内蔵ローラ1や、動力を持たないフリーローラ70がそれぞれフレーム61,61の伸びる方向に所定の間隔毎に設けられている。
【図面の簡単な説明】
【0054】
【図1】(a)は本発明の一実施形態にかかるモータ内蔵ローラを示す断面図であり、(b)は(a)のA−A断面図である。
【図2】図1に示すモータ内蔵ローラの分解斜視図である。
【図3】(a)は放熱部材を示す正面図であり、(b)は放熱部材を示す斜視図である。
【図4】図1に示すモータ内蔵ローラを採用した搬送装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【0055】
1 モータ内蔵ローラ
2 ローラ本体
4 内周面
5 モータ
8 支軸
20 本体部
21 固定子
25 外周面
30 放熱部材
31,32 凸部(離反部)
31a,31b 交差面
32a,32b 交差面
33 凹部(接触部)
50 隙間

【特許請求の範囲】
【請求項1】
筒状のローラ本体と、当該ローラ本体の内部に収容されたモータと、前記ローラ本体を回転可能なように支持する支持軸とを備え、前記モータにおいて発生した動力によってローラ本体が支軸に対して回動可能なモータ内蔵ローラであって、
モータの外周面とローラ本体の内周面との間には、空気よりも熱伝導率が高い放熱部材が設けられており、当該放熱部材が、前記モータの外周面に接触すると共に、前記ローラ本体の内周面には非接触状態となるように設けられていることを特徴とするモータ内蔵ローラ。
【請求項2】
放熱部材が、少なくともモータの固定子に相当する位置に取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載のモータ内蔵ローラ。
【請求項3】
放熱部材が、モータの外周面と接触した接触部と、モータの外周面から離れた離反部とを有し、前記接触部と離反部とがモータの外周面において周方向に交互に並ぶように設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のモータ内蔵ローラ。
【請求項4】
離反部が、モータの外周面に対して交差し、ローラ本体の内周面に向かって伸びると共に、ローラ本体の軸方向に拡がる交差面を有していることを特徴とする請求項3に記載のモータ内蔵ローラ。
【請求項5】
放熱部材が、筒状であり、伸縮性を有するものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のモータ内蔵ローラ。
【請求項6】
放熱部材の熱伝導率が、モータの外周面の熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のモータ内蔵ローラ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2009−22082(P2009−22082A)
【公開日】平成21年1月29日(2009.1.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−181567(P2007−181567)
【出願日】平成19年7月11日(2007.7.11)
【出願人】(592026819)伊東電機株式会社 (71)
【Fターム(参考)】