(57)【要約】  産業用の組込みダイレクトドライブモータシステムが、回転ドラムが実質的にモータの外側回転子の拡張部となるように、回転ドラムと軸方向に位置合わせされ、間にトランスミッションまたはクラッチ機構なしに回転ドラムに結合された外側回転子モータを含む。モータがドラムを直接駆動することができるようにするためにモータとドラムとにアダプタ継手が装着される。例示の一実施形態では、産業用高速ロールアップドアを制御するために、柔軟性のあるカーテンがドラムよって垂直方向に巻かれる。別の例示の実施形態では、産業用コンベヤシステムを制御するために、水平向きにされたドラムよってエンドレスループベルトが駆動される。組込みダイレクトドライブモータシステムの様々な実施形態および様々な動作方法が開示される。【選択図】図２
2019508607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組込みダイレクトドライブモータシステムであって、
固定された内側固定子と回転可能な外側回転子とを含み、回転軸を有する第１のモータと、
第１の端部と第２の端部との間に延び、前記第１のモータと軸方向に位置合わせされて位置決めされた回転軸を有する細長いドラムとを備え、前記ドラムの前記第１の端部が、前記ドラムが前記外側回転子と一致して回転するように前記第１のモータの前記外側回転子に結合された前記ドラムとを含む、組込みダイレクトドライブモータシステム。
【請求項２】
回転軸を有し、前記第１のモータの前記外側回転子と前記ドラムの前記第１の端部との間に位置決めされて装着された第１のアダプタ継手をさらに備え、前記アダプタ継手は、前記外側回転子および前記ドラムと一致して回転するように前記ドラムと前記第１のモータとに軸方向に位置合わせされる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記外側回転子、前記アダプタ継手、および前記ドラムと一致して回転するように前記ドラムの前記第２の端部に装着された、前記第１のモータと前記ドラムとに軸方向に位置合わせされた回転軸を有する端フランジをさらに備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
シャフトが両端で支持されると前記ドラムと前記第１のモータの重量が前記シャフトによって支えられるように、前記第１のモータの固定された前記内側固定子と前記ドラムと前記アダプタ継手と前記端フランジとを通って軸方向に延びる、第１の端部と第２の端部とを有する前記シャフトをさらに備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記シャフトは、装着された前記アダプタ継手または前記端フランジと一致して前記シャフトが回転するように、前記アダプタ継手と前記端フランジとのうちの少なくとも一方に装着される、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記シャフトの前記第１の端部および前記第２の端部にそれぞれ結合された第１のブラケットと第２のブラケットをさらに備え、前記第１のブラケットと前記第２のブラケットは、前記システムの重量を支持するように構造体に装着されるように構成される、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１のブラケットおよび前記第２のブラケットにそれぞれ装着された第１のフランジベアリングと第２のベアリングをさらに備え、前記フランジベアリングのそれぞれが前記シャフトの対応する端部を支持するように構成される、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１のモータと前記第１のブラケットの間に位置決めされたスペーサディスクをさらに備える、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記ドラムは前記モータの前記外側回転子の拡張部である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
固定された内側固定子と、回転可能な外側回転子と、回転軸とを有する第２のモータをさらに備え、前記第２のモータは前記第１のモータと前記ドラムとに軸方向に位置合わせされて位置決めされ、前記第２のモータの前記外側回転子と前記第１のモータの前記外側回転子と前記ドラムとが一致して回転するように、前記第２のモータの前記外側回転子が前記ドラムの前記第２の端部に装着される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
それぞれが回転軸を有する第１のアダプタ継手と第２のアダプタ継手を備え、前記第１および第２のアダプタ継手が前記ドラムと前記第１および第２のモータの前記外側回転子と一致して回転するように、前記第１および第２のアダプタ継手が前記ドラムと前記第１および第２のモータとに軸方向に位置合わせされるように、前記第１のアダプタ継手が前記第１のモータの前記外側回転子と前記ドラムの前記第１の端部との間に位置決めされ装着され、前記第２のアダプタ継手が前記第２のモータの前記外側回転子と前記ドラムの前記第２の端部との間に位置決めされて装着される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ドラムと前記第１および第２のモータの重量が、シャフトが両端で支持された状態で前記シャフトによって支えられるように、前記第１のモータの固定された前記内側固定子と、前記ドラムと、前記第２のモータの固定された前記内側固定子とを通って軸方向に延びる、第１の端部と第２の端部とを有する前記シャフトをさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記シャフトの前記第１および第２の端部にそれぞれ結合された第１および第２のブラケットをさらに備え、前記第１および第２のブラケットは前記システムの重量を支持するように構造体に装着されるように構成される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
高速ロールアップドアのための組込みダイレクトドライブモータシステムであって、
固定された内側固定子と回転可能な外側回転子とを含み、回転軸を有する第１のモータと、
第１の端部と第２の端部との間に延び、前記第１のモータと軸方向に位置合わせされて位置決めされた回転軸を有する細長いドラムとを備え、前記ドラムの前記第１の端部が、前記ドラムが前記外側回転子と一致して回転するように前記第１のモータの前記外側回転子に結合され、
また上端と下端との間に延び、出入口開口を覆うように構成された柔軟性のあるカーテンを備え、前記第１のモータを第１の方向に動作させることによって前記ドラム上に前記カーテンを巻き付けると前記出入口開口が覆われないように前記カーテンが引き込まれ、前記第１のモータを第２の方向に動作させると前記出入口開口を覆うように前記ドラムから前記カーテンが巻き解かれるように、前記カーテンの上端が前記ドラムに装着されることを特徴とする。
【請求項１５】
それぞれが回転軸を有する第１のアダプタ継手と端フランジとをさらに備え、前記アダプタ継手が前記第１のモータの前記外側回転子と前記ドラムの前記第１の端部との間に位置決めされて装着され、前記端フランジが前記ドラムの前記第２の端部に装着され、前記アダプタ継手と前記端フランジとが前記外側回転子および前記ドラムと一致して回転するように前記アダプタ継手と前記端フランジとが前記ドラムおよび前記第１のモータに軸方向に位置合わせされる、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
シャフトが両端で支持されると前記シャフトによって前記ドラムと前記第１のモータの重量が支えられるように、前記第１のモータの固定された前記内側固定子と前記ドラムと前記アダプタ継手と前記端フランジとを通って軸方向に延びる、第１の端部と第２の端部とを有する前記シャフトをさらに備え、前記シャフトが前記アダプタ継手と一致して回転するように前記アダプタ継手に結合される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記シャフトの一部を囲み、前記カーテンを完全に伸展された状態と完全に引き込まれた状態との間の所望の位置に維持するために前記ドラムの回転が防止されるように、制御電流の印加時に前記シャフトの回転を停止させるように動作可能な前記電磁制動機構をさらに備える、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記シャフトの前記第１の端部と前記第２の端部とに結合され、少なくとも１つのブラケットをさらに備え、前記ブラケットは前記組込みモータシステムを前記出入口開口の上方の構造要素に装着するように構成される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
産業用コンベヤのための組込みダイレクトドライブモータシステムであって、
固定された内側固定子と回転可能な外側回転子とを含み、回転軸を有する第１のモータと、
第１の端部と第２の端部との間に延び、前記第１のモータと軸方向に位置合わせされて位置決めされた回転軸を有する細長いドラムとを備え、前記ドラムの前記第１の端部が、前記ドラムが前記外側回転子と一致して回転するように前記第１のモータの前記外側回転子に結合され、
また第１の端部と第２の端部との間に延び、品物を移送するように構成された柔軟性のあるコンベヤベルトを備え、前記第１のモータを第１の方向に動作させることによって前記ドラムを回転させると前記ベルトを第１の方向に移動させ、前記第１のモータを第２の方向に動作させると前記ベルトを逆方向に移動させるように、前記ベルトの前記第１の端部が前記ドラムに摩擦係合され。
【請求項２０】
それぞれが回転軸を有する第１のアダプタ継手と端フランジとをさらに備え、前記アダプタ継手が前記第１のモータの前記外側回転子と前記ドラムの前記第１の端部との間に位置決めされて装着され、前記端フランジが前記ドラムの前記第２の端部に装着され、前記アダプタ継手と前記端フランジとが前記外側回転子および前記ドラムと一致して回転するように前記アダプタ継手と前記端フランジとが前記ドラムおよび前記第１のモータに軸方向に位置合わせされる、請求項１９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年１月１１日に出願された米国特許出願第６２／２７７，１６３号を基礎とする優先権を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
世界中の産業用建物、倉庫および施設において、高速ロールアップドアおよび駆動ベルトコンベヤシステムが広く普及している。
【０００３】
例えば、空調された空気を閉じ込めるとともに別々の区画間の空気流動を最小限にするように倉庫の区画を仕切る出入口を覆うために、伸展／引き込み式カーテンを採用した高速産業用ロールアップドアが使用される。典型的な用途では、プラスチック、ゴム、織布、または複合シート材料などの重量と耐久性と柔軟性のある材料を含むカーテンが、近づいてくる車両（例えばフォークリフト）または物体の検出時に出入口開口の上方に位置する回転筒上に迅速に引き上げられて車両が出入口を通過することができるようにし、車両または物体が通過した後は、（筒を逆方向に回転させることによって）迅速に筒から下方に伸展されて、出入口を覆う。したがって、出入口は通常は閉じられ、カーテンによって覆われ、カーテンによって仕切られた区画間の空気の流動を最小限にするために短期間のみ開放される。
【０００４】
ロールアップドアのカーテンを引き込みおよび伸展するために使用される筒を回転させるための駆動システムは、一般に、内側回転子シャフトを有する三相誘導モータを使用し、回転子シャフトを筒に結合するトランスミッションを備え、トランスミッションは、回転速度を調整するための歯車と、筒を調整および／または分離するための電気機械制動機構またはクラッチとを含む。
【０００５】
産業用コンベヤシステムも同様に、例えば倉庫において品物の製造、梱包または移送時に品物を運ぶために、重量と耐久性と柔軟性のある材料の連続ループと摩擦係合する回転筒またはドラムを使用する。一般的なコンベヤシステム駆動システムは、高速ロールアップドア駆動システムと基本的に同じであるが、垂直ではなく水平向きとされ、カーテン状の材料の連続ループを運ぶために回転筒を使用する。知られている高速ドアシステムと同様に、知られているコンベヤシステムは、内側回転子シャフトを有する三相誘導モータを使用し、装着されたトランスミッションと、内側回転子シャフトを筒に結合する電気機械制動機構またはクラッチとを備える。
【０００６】
広く使用されてはいるが、従来の三相モータ駆動システムと、内側回転子シャフトを有するモータには多くの欠点がある。誘導モータは、始動と停止の両方が遅く、それによって始動トルクがモータへの初期電力印加よりも遅れ、モータの停止も同様に、電気機械制動機構などの制動機構の補助を必要とするか、または筒からモータシャフトおよび／またはトランスミッションを分離するためにクラッチが使用される。したがって、モータ方向のほぼ瞬時の反転が不可能であり、比較的長い起動時間と停止時間とによって、モータ方向転換を実現可能な速度が制限される。
【０００７】
さらに、モータとともに使用するために必要なトランスミッションおよび制動機構自体がそれぞれ、歯車やシャフトなどの多くの個別部品からなり、それらすべてが摩耗表面を有し、それらのすべてが、産業用ロールアップドアおよびコンベヤを動作させる際に通例生じるように１時間当たり１００回以上の高頻度サイクルを要する用途では特に、潤滑油注入の維持や摩耗の監視などの、ほぼ絶え間ない保守を必要とする。
【０００８】
誘導モータは過熱もし、したがって、動作中にモータに冷却用空気を通すために、モータには追加の冷却ファン部が付加されることが多い。しかし、このファンはモータ自体の動作によってのみ動作するため、冷却用空気はモータが動作している間のみ送られる。モータが停止した後は、冷却用空気の流れも停止する。したがって、高頻度動作の際には冷却用空気の流れは断続的であり、非動作時にはモータが発生する熱が隣接する部品に伝わり、システム全体の全体的温度を上昇させ、各動作サイクル時にモータの内部温度を上昇させる。可変周波数誘導モータの使用は、それらのモータに付随する低減シャフト速度がファンによって供給される冷却用空気の量の減少につながるため、この問題をさらに悪化させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、当技術分野では、高速ロールアップドアおよびコンベヤシステムなどの高頻度および断続的な産業用途で使用するための改良された駆動システムが必要であることがわかる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態は、この概要ではなく、後述の特許請求の範囲によって規定される。後述の「発明を実施するための形態」で詳述する選択された概念を簡単に説明するために、本発明の様々な態様の大まかな概要を示す。この概要は、特許請求の範囲に記載された対象の重要な特徴または必須の特徴を特定することを意図したものではなく、特許請求の範囲に記載された対象の範囲を決定するために独立して使用されることを意図したものでもない。要するに、本開示は、産業用高速ロールアップドアおよびコンベヤシステムとともに使用するのに最適な組込みダイレクトドライブモータシステムについて記載する。
【００１１】
一実施形態では、組込みダイレクトドライブモータシステムは、三相外側回転子モータを含み、外側回転子は、外側回転子が回転すると装着されたドラムがそれに対応して回転するように、外側回転子とドラムとの間にトランスミッション、制動機構、またはクラッチ機構なしに筒またはドラムに軸方向に位置合わせされて直接装着される。したがって、ドラムは実質的に外側回転子の拡張部として機能する。
【００１２】
別の実施形態では、回転子とドラムの間にトランスミッション、制動機構またはクランチ機構なしに、ソリッドアダプタが外側回転子をドラムに結合する。したがって、ドラムは外側回転子とともに回転し、実質的に外側回転子の拡張部として機能する。ドラムまたは回転子は、修理または交換のためにアダプタから独立して取り外すことができる。
【００１３】
別の実施形態では、モータは、ドラムが回転子に直接装着された状態で、または継手またはアダプタを介して装着された状態で、モータの外側回転子の外面の一部がドラムの内面に対向するように、少なくとも部分的に筒またはドラム内に位置決めされる。
【００１４】
さらに他の実施形態では、このアセンブリは、ドラムが対応する回転子の各端に装着されて、ドラムの対向する両端に位置決めされた２つのモータを含む。
【００１５】
別の実施形態では、装着されるモータとドラムとのアセンブリは、モータの内側固定部がアセンブリの一端において構造体に装着され、ドラム部の末端がアセンブリの他端において構造体によって支持されて、壁、出入口、構造体またはその他の支持物に取り付けられる。このようにしてモータとドラムとのアセンブリが構造体に装着および／または支持されて、外側モータおよび装着されたドラムが構造体に近接して自在に回転する。
【００１６】
一実施形態では、モータとドラムとのアセンブリは水平向きとされ、出入口を開放するためにモータが第１の方向に回転されるとドラムの回転がカーテンを垂直方向にドラム上に巻き付け、出入口を閉じるためにモータが第２の方向に回転されるとカーテンをドラムから垂直方向に巻き解くように、カーテンが一端においてドラムに装着された状態で出入口開口の間または出入口に近接して装着される。
【００１７】
別の一実施形態では、モータとドラムとのアセンブリは、水平向きとされ、コンベヤ支持構造体に装着される。モータを動作させると、コンベヤの走路に沿って物体を搬送するために連続動作でベルトが移送されるように、ドラムと支持構造体に装着された１つまたは複数の遊動ローラのと間に連続ループコンベヤベルトが摩擦係合される。
【００１８】
以下、本発明の例示の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の例示の実施形態による組込みダイレクトドライブモータアセンブリを示す部分分解前面透視図である。
【図２】図１の組込みダイレクトドライブモータアセンブリを示すさらに分解された前面透視図である。
【図３】図１の組込みダイレクトドライブモータアセンブリを示す組立て前面透視図である。
【図４】本発明の第２の例示の実施形態による組込みドライブモータアセンブリを示す前面透視図である。
【図５】本発明の第３の例示の実施形態による組込みドライブモータアセンブリを示す分解前面透視図である。
【図６】図５の組込みドライブモータアセンブリを示す組立て前面透視図である。
【図７】本発明の例示の一実施形態による高速ロールアップドア用途において使用される組込みドライブモータアセンブリを示す前面図である。
【図８】図７の高速ロールアップドアを示す部分透視図である。
【図９】本発明の例示の一実施形態によるコンベヤ用途において使用される組込みドライブモータアセンブリを示す前面透視図である。
【図１０】本発明の例示の一実施形態によるコンベヤ用途において使用される組込みドライブモータアセンブリを示す前面透視図である。
【図１１】本発明の例示の一実施形態によるマルチドラムコンベヤシステムにおいて使用される組込みドライブモータアセンブリを示す端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
法的要件を満たすために、本明細書において本発明の選択された実施形態の対象について具体的に説明する。しかし、この説明自体は、特許請求の範囲を必ずしも限定することを意図したものではない。むしろ、特許請求の範囲に記載された対象は、他の現在または将来の技術と共に、本文書に記載のものに類似した異なる構成要素、ステップまたはそれらの組み合わせを含むように他の方法で実施してもよい。用語は、個々のステップの順序が明示的に記載されていない限り、本明細書で開示されている様々なステップ間のいかなる特定の順序も暗黙的に意味するものと解釈すべきではない。本明細書で使用する「約」または「ほぼ」という用語は、厳密な値からの変化の形態の逸脱、または機能にとって有意ではない逸脱を示す。
【００２１】
まず、図１ないし図４を参照すると、本発明の第１の例示の実施形態による組込みダイレクトドライブモータアセンブリが、番号１０によって全体的に示されている。このアセンブリは、固定された内側固定子部１６とともに回転可能な外側回転子１４を有する永久磁石外側回転子モータ１２を含む。当技術分野で知られているように、外側回転子モータは、シャフトがモータの中心軸に沿って延び、固定された外側固定子内で回転する従来のＤＣまたは誘導モータとは異なり、固定された内側固定子を中心として外側回転子を回転させることによって動作する。したがって、外側回転子１４は固定された１６固定子を中心に回転する。モータ１２は、当技術分野で知られた任意の外側回転子モータであってよく、好ましくは、三相１００ヘルツの２３０ＶＡＣモータである。最も好ましくは、モータは定格で３０Ｎｍの一定トルクおよび９０Ｎｍのピークトルクとされる。別の実施形態では、異なる仕様を有する他の外側回転子モータを使用してもよい。
【００２２】
図１ないし図４を続けて参照すると、細長い開口中空円筒形ドラム１８が、第１の端部２０と第２の端部２２との間に延び、モータ１２に隣接して位置決めされ、モータ１２と軸方向に位置合わせされている。ドラム１８は、好ましくは、アルミニウム、スチール、または複合材料などの丈夫で硬い材料からなる。最も好ましくは、ドラムは、ドラムに巻き付けまたは巻かれた、ドア長のカーテンを支持するのに十分な強度のスチールからなる。
【００２３】
可動部を有しない、円筒形ソリッドアダプタ継手２４がモータ１２の外側回転子１４とともに回転するように、アダプタ継手２４がねじ、ボルト、または当技術分野で知られたその他の締結手段を使用して、モータ１２の外側回転子１４の内部に向いた端部に装着されている。アダプタ継手２４の第１の端部２６は、その直径が第１の端部２６が装着される外側回転子１４の端部直径とほぼ等しくなるような大きさとされることが好ましいが、別の実施形態ではアダプタ継手は外側回転子の直径より直径が大きくても小さくてもよい。アダプタ継手２４の突出した第２の端部２８は、アダプタ継手２４の第２の端部をドラムの開口された第１の端部２０に挿入または圧入することができるように、その直径がドラム１８の内径とほぼ等しいかまたはわずかに小さくなるような大きさとされる。図２で最もよくわかるように、アダプタ継手２４の中心軸を貫通して形成された通路３０によって、（以下で詳述するように）シャフト３２がアダプタ継手２４を貫通することができる。別の実施形態では、モータ１２の外側回転子１４は、アダプタ継手を使用せずにドラム１８に直接装着することができる。例えば、モータ１２の外側回転子１４は、ドラム１８が挿入された外側回転子１４に直接装着されてドラム１８内に部分的に挿入されてもよい。または、外側回転子１４は、装着のためにドラム１８を受け入れるように構成された陥凹部を備えるように形成または機械加工されて、アダプタ継手２４を必要としないようにしてもよい。
【００２４】
なお、モータ１２の外側回転子１４は、外側回転子１４の回転がドラムにまったく同様に与えられるように、すなわち、ドラム１８が、軸方向に位置合わせされ、同一方向に同一角回転、同一角速度で外側回転子１４と一致して回転するように、直接（すなわちドラムが外側回転子に直接装着される）またはソリッドアダプタ継手（すなわち運動部分または可動部分を有せず、脱離機構のない継手）を介して、ドラム１８に結合される。モータとドラムの間には、トランスミッション、歯車機構、クラッチまたはその他の動力変換または係合／脱離手段または機構、またはいかなる滑りもない。したがって、モータによって与えられる実質的にすべての回転力が、外側回転子の拡張部として構成されたドラムに対して、両者間の結合による力の損失なしに加えられる。
【００２５】
ドラム１８のモータ１２とは反対側の端部に位置決めされた円筒形の端フランジ３０が、アダプタ継手２４がドラムの第１の端部に嵌まるのと同様にしてドラムの開口する第２の端部２２に挿入または圧入可能なように、端フランジ３０の直径がドラム１８の内径とほぼ等しいかまたはわずかに小さくなるような大きさとされる。端フランジ３０の中心軸に形成された通路３４が、シャフト３２がフランジを通過することができるようにする。
【００２６】
ドラム１８の各端部２０、２２の周りに円周方向に間隔をおいて開けられた一連の穴により、ドラムの対応する端部をねじまたはボルトなどの締め具を使用してアダプタ継手２４および端フランジ３０に装着可能とされる。
【００２７】
シャフト３２は、ドラム１８の内部軸に沿って同軸に、上述のようにそれぞれアダプタ継手２４および端フランジ３０内の通路３０、３４を通って延びる細長い円筒形の棒である。この実施形態では、シャフト３２は、シャフト３２が外側回転子１４およびドラム１８とともに回転するように、アダプタ継手２４および／または端フランジ３０に接続するように固定されることが好ましい。最も好ましくは、シャフト３２は、位置決めキー、位置決めねじ、半月キー、または当技術分野で知られたその他の装着手段を使用して、アダプタ継手２４および／または端フランジ３０に接続される。アセンブリの対向する両端に位置する２つのフランジベアリング３６ａ、３６ｂが、シャフト３２の対応する対向端を支持する。フランジベアリング３６ａ、３６ｂは、好ましくは、シャフト３２の対応する支持された環状端にボールベアリングまたはその他の囲繞ベアリングを与え、好ましくは、ベアリング内にシャフトの端部を固定するために１組のねじまたは装着手段を含む。
【００２８】
各フランジベアリング３６ａ、３６ｂは、１つのＬ字型ブラケット３８ａ、３８ｂがアセンブリの各端部に位置決めされている状態で対応するＬ字ブラケット３８ａ、３８ｂに装着されている。Ｌ字ブラケット３８ａ、３８ｂは、ボルトまたはねじなどの締め具と、シャフト３２が貫通可能なようにモータ１２およびドラム１８の軸に位置合わせされた穴とを使用して、対応するフランジベアリング３６ａ、３６ｂを装着するために、Ｌの一方の腕に取り付け穴を備え、ブラケットを構造体に取り付けるための長穴をＬの他方の腕に備える。
【００２９】
アセンブリのモータ端のモータ１２とＬ字ブラケットの間にアルミニウム製スペーサディスクが位置決めされている。スペーサディスクは、モータ１２をＬ字ブラケットから離隔するように位置決めして、ブラケットと回転する外側回転子１４との間に間隙を設けるとともに、さらに、Ｌ字ブラケットとモータの固定された固定子１６部の両方を摩擦係合させる役割を果たす。
【００３０】
シャフト３２の末端、すなわち、アセンブリのモータ１２とは反対の端にあるシャフトの端部は、対応するフランジベアリング３６ｂとその支持Ｌ字ブラケット３８ｂを通って延び、その末端に電磁オフ制動機構４２が装着される。電磁オフ制動機構は、所望の印加トルクに対応する制御電流の印加によって、シャフトの回転を防止するように動作可能である。したがって、例えば高速ロールアップドア用途で使用する場合、ドアをその開放位置に保持するための制御回路によって電磁オフ制動機構４２を作動させることができ（例えば、出入口開口を覆う柔軟性のあるカーテンがドラム上に巻き上げられ、出入口を開放する）、カーテンの重みによってカーテンがドラムから巻き解けるのを防止する。なお、実施形態によっては、組込みダイレクトドライブモータシステムは、電磁オフ制動機構なしで動作可能であることと、そのような実施形態または本明細書に記載の２モータ実施形態などの用途では、制動機構を使用する必要がないこととに留意されたい。
【００３１】
組み立てられた組込みダイレクトドライブモータシステムの要素を示す図３を参照しながら、以下、システムの動作について説明する。前述のように、モータ１２は、モータに電力を印加すると回転する外側回転子１４を備えた三相外側回転子モータである。周知のように、モータの回転方向および回転速度は、モータの３つの相（例えばＬ１、Ｌ２およびＬ３）に典型的には正弦波またはパルス幅変調（ＰＷＭ）信号として印加される一連の電圧によって制御され、変更される。制御回路は、モータを所望の回転速度および回転方向で動作させるとともに、モータおよびシステムの動作パラメータと、ドアカーテン位置センサまたはエンコーダなどのその他のシステム入力センサとを監視するために動作可能である。好ましくは、モータ１２は、ドアカーテンの位置に対応する信号を供給するように動作可能な内部エンコーダを含む。
【００３２】
図３および図４でわかるように、組み立てられたシステムでは、モータ１２の外側回転子１４が、前述のようにアダプタ継手２４の第１の端部に装着され、アダプタ継手の第２の端部がドラム１８の第１の端部に挿入され、装着される。端フランジ３０がドラム１８の第２の端部に挿入され、装着される。シャフト３２が、ドラムとモータとの軸に沿ってアセンブリの長さを延長し、前述のようにアダプタ継手２４と端フランジ３０との軸穴を通り、ドラム１８の軸に沿って延びる。アセンブリの第１の端部において、シャフト３２はモータの固定された中心軸を通り、Ｌ字ブラケット３８ａによって支持されたフランジベアリング３６ａ内に延びる。アセンブリの第２の端部において、シャフト３２はＬ字ブラケット３８ｂによって支持されたフランジベアリング３６ｂを通り、電磁オフ制動機構４２内に延びる。
【００３３】
このように組み立てられたシステムと、構造体（例えば出入口の枠またはコンベヤ支持枠）に装着された２つのＬ字ブラケット３８ａ、３８ｂにより、モータ１２の外側回転子１４のいずれの方向の回転も、（図の番号１１で示すように）それと同じ方向にドラム１８を直接回転させる。外側回転子モータの駆動トルクと動力はドラム１８に直接伝達され、このドラム１８は、高速ロールアップドア用カーテンを巻くため、またはコンベヤシステム用ベルトを駆動するため、または高トルク回転ドラムが必要とされるその他のシステムにおいて使用することができる。例えば、本発明の組込みダイレクトドライブモータシステムの回転ドラムは、コンクリートの仕上げ用の電動スクリードとして使用することも可能である。モータとドラムとのアセンブリの重量は、シャフト３２によって支えられ、支持され、シャフト３２はその重量荷重をフランジベアリング３６ａ、３６ｂを介してＬ字ブラケット３８ａ、３８ｂへ、そしてＬ字ブラケットが装着された構造体へと伝達する。上述のように、シャフト３２はモータの駆動シャフトではなく、上述のようにアダプタ継手２４を介したモータへのその接続のみによって回転する。以下で述べる別の実施形態では、シャフト３２はモータ１２にもドラム１８にも結合されず、この場合もアセンブリの重量を支持する役割を果たすと同時に他の目的にも使用することができる。図１ないし図４に示す実施形態では、シャフト３２がアダプタ継手２４および／または端フランジ３０を介してモータ１２に結合されているため、制御回路からの指令でシャフト３２の回転を停止させ、したがってモータ１２およびドラム１８の回転を停止させるために、電磁オフ制動機構４２が使用される。別の実施形態では、シャフト３２は電磁オフ制動機構には結合されず、アセンブリを支持するためにのみ機能し、または補助的な目的のために使用することができる。
【００３４】
図５および図６を参照すると、本発明の第２の例示の実施形態による組込みダイレクトドライブアセンブリが、番号１００によって全体的に示されている。このアセンブリは、それぞれ、回転可能な外側回転子１１４ａ、１１４ｂと固定された内側固定子部１１６ａ、１１６とを有する２つの三相外側回転子モータ１１２ａ、１１２ｂを含む。
【００３５】
開口中空円筒形ドラム１１８が、第１の端部１２０と第２の端部１２２との間に延び、モータ１１２ａ、１１２ｂに隣接し、軸方向に位置合わせされて位置決めされている。
【００３６】
各アダプタ継手１２４ａ、１２４ｂが連動するモータ１１２ａ、１１２ｂおよび外側回転子１１４ａ、１１４ｂとともに回転するように、２つの円筒形アダプタ継手１２４ａ、１２４ｂが、ねじ、ボルトまたは当技術分野で知られたその他の締結手段を使用して、一端において対応するモータ１１２ａ、１１２ｂの外側回転子１１４ａ、１１４ｂの端部に装着される。各アダプタ継手１２４ａ、１２４ｂの突出した非装着端部１２８ａ、１２８ｂは、それら端部１２８ａ、１２８ｂがドラム１１８の対応する開口端に挿入または圧入されるように、その直径がドラム１１８の内径とほぼ等しいかまたはわずかに小さくなるような大きさとされる。
【００３７】
各アダプタ継手１２４ａ、１２４ｂの中心軸に形成された通路によって、（以下で詳述するように）シャフト３２はアダプタ継手を貫通することができる。別の実施形態では、モータ１１２ａ、１１２ｂの外側回転子１１４ａ、１１４ｂは、アダプタ継手を使用せずにドラム１１８に直接装着可能である。
【００３８】
ドラム１１８の各端部１２０、１２２の周りに円周方向に間隔をおいて開けられた一連の穴により、ドラムの端部をねじまたはボルトなどの締め具を使用して対応するアダプタ継手１２４ａ、１２４ｂに装着可能とされる。
【００３９】
シャフト１３２は、ドラム１１８の内部軸に沿って同軸に、アダプタ継手１２４ａ、１２４ｂ内の軸方向の通路を通って延びる細長い円筒形の棒である。好ましくは、シャフト１３２は、シャフト１３２が外側回転子１１４ａ、１１４ｂおよびドラム１１８とともに回転するようにアダプタ継手の一方または両方に接続するように固定される。最も好ましくは、シャフト１３２は、位置決めキー、位置決めねじ、半月キー、または当技術分野で知られたその他の装着手段を使用して、アダプタ継手１２４ａ、１２４ｂに接続される。
【００４０】
アセンブリの対向する両端に位置する２つのフランジベアリング１３６ａ、１３６ｂがシャフト１３２の対応する対向端を支持する。フランジベアリング１３６ａ、１３６ｂは、好ましくは、シャフト１３２の対応する支持された端部を取り囲む環状のベアリング面を設け、好ましくは、シャフトの端部をベアリング内に固定する１組のねじまたは装着手段を含む。
【００４１】
各フランジベアリング１３６ａ、１３６ｂは、１つのＬ字型ブラケット１３８ａ、１３８ｂがアセンブリの各端部に位置決めされている状態で対応するＬ字ブラケット１３８ａ、１３８ｂに装着されている。Ｌ字ブラケット１３８ａ、１３８ｂは、ボルトまたはねじなどの締め具を使用して、対応するフランジベアリング１３６ａ、１３６ｂに装着するために、Ｌの一方の腕に取り付け穴を備え、ブラケットを構造体に取り付けるための長穴をＬの他方の腕に備える。
【００４２】
アセンブリの各端部において各モータ１１２ａ、１１２ｂと対応するＬブラケット１３８ａ、１３８ｂとの間に回転防止ディスク１４０ａ、１４０ｂが位置決めされている。ディスク１４０ａ、１４０ｂは、ブラケットと回転する外側回転子１１４ａ、１１４ｂとの間に間隙を設けるためにモータ１１２ａ、１１２ｂをＬ字ブラケットから離隔させるように動作するとともに、モータの固定された内側固定子部を対応するＬ字ブラケットに摩擦結合させるように動作する。回転防止ディスクは、好ましくはアルミニウム製である。
【００４３】
シャフト１３２の各端部は、対応するフランジベアリング１３６ａ、１３６ｂおよびその支持Ｌ字ブラケット１３８ａ、１３８ｂを通って延びる。Ｌ字ブラケットが構造体に装着された状態で、シャフト１３２は、フランジベアリングを介して分散されたアセンブリ全体の荷重を支持することがわかる。
【００４４】
図６を参照すると、２モータ組込みダイレクトドライブモータシステムの要素が組み立てられた状態で、システムの動作は、ドラム１１８が連係して動作する２つのモータ１１２ａ、１１２ｂによって直接駆動される点を除き、上述の第１の例示の実施形態に関して説明した動作と同様である。したがって、ドラム１１８にとって利用可能なトルクおよび動力が実質的に２倍になるが、第２のモータに必要な追加の空間によるアセンブリの高さ方向の寸法の増加は最小限に抑えられる。所望の回転速度および回転方向でモータを一致して動作させるように動作可能であって、モータおよびシステムの動作パラメータおよび、ドアカーテン位置センサやエンコーダなどのその他のシステム入力センサを監視するための制御回路は、当技術分野で周知である。
【００４５】
図７を参照すると、本発明の例示の一実施形態による組込みダイレクトドライブモータシステムを使用した高速ロールアップドアシステムが、番号２００によって全体的に示されている。この高速ロールアップドアシステムは、ドラム２１８を駆動する三相外側回転子モータ２１２を含む、図１ないし図４に示す第１の例示の実施形態に関して上記で概説した組込みダイレクトドライブモータシステムを含む。モータとドラムとのアセンブリは、アセンブリの内部軸に沿って延びるシャフト２３２によって支持され、シャフト２３２の外側端部が対応するＬ字ブラケット２３８ａ、２３８ｂにそれぞれ装着されたフランジベアリング２８６ａ、２８６ｂによって支持されている。Ｌ字ブラケット２３８ａ、２３８ｂは、床２２３の上方の壁２２１内に画定された出入口開口の上方にアセンブリが支持されるように壁２２１に装着される。
【００４６】
柔軟性のあるカーテン２２５がその上端においてドラム２１８に装着され、カーテンがドラム２１８から完全に伸展されると、その下端２２７が床２２３のすぐ上に位置決めされる。したがって、ドラム２１８を回転させるようにモータ２１２を動作させてドラムにカーテンを巻き付けることによって、カーテン２２５を上方に引き込んで出入口を開放することができる。同様に、モータ２１２を逆方向に動作させることによってドラム２１８からカーテンを巻き解くことができ、それによりカーテンが下方に伸展して出入口開口を覆うようにすることができる。なお、高トルクのダイレクトドライブシステムは、例えば、制御回路と通信するセンサが出入口に近づく車両（例えばフォークリフト）を検出することができるようにし、それによって制御回路がモータに対して、カーテンを引き込むように動作するよう指示して車両が通過できるようにし、次に、車両が通過した後で、カーテンを伸展して出入口開口を覆うようにモータに対して逆方向に動作するように指示するようにして、きわめて迅速にカーテンを巻き付け、巻き解き、したがって出入口が開放している時間を最小限にする。前述のように、制御回路によって制御される電磁オフ制動機構２４２が、シャフト２３２（したがってドラム２１８およびモータ２１２）が回転するのを防止するためにシャフト２３２に回転防止トルクを加え、それによってカーテン２２５が床２２３の上方の所望の任意の位置に吊り下げられるように動作可能である。
【００４７】
カーテンの外側縁は、出入口開口を囲むドア枠２３１に装着されたガイドレール２２９ａ、２２９ｂによって支持される。ガイドレール２２９ａ、２２９ｂは、カーテン２２５が動作中および静止中にはためいて、または膨らんで出入口開口から離れるのを防止する。
【００４８】
さらに別の実施形態では、モータ２１２を駆動する制御回路は、ドラムおよびモータが、ドラムから巻き解けるベルトの重量によって駆動されると（すなわち電磁オフ制御機構によって保持されていないとき）、モータからエネルギーを回収するように構成される。例えば、例示の一実施形態では、カーテン２２５がドラム２１８上に巻き上げられると（すなわちドアが開けられると）、床の上方に吊り下げられたカーテンの重量と重力とが、巻かれたカーテンのポテンシャルエネルギーを生じさせる。電磁オフ制動機構が外された場合、重量によってカーテンが落下し、すなわち巻き解かれ、カーテンの巻きが解けるにつれてドラム２１８とモータ２１２とを回転させる。モータ２１２は永久磁石モータであるため、落下するカーテンによって与えられるこの回転は、モータにおいて動力を生じさせ、モータは実質的に落下するカーテンによって駆動される発電機の役割を果たす。この生じたエネルギーは制御回路によって取り込まれ、配電網に戻され、および／または、さらに使用するために蓄積される。したがって、本発明のシステムは、重力によってカーテンが引き下ろされると、このエネルギーを回収することによって、カーテンを引き上げるために使用される相当量のエネルギーの回収を可能にする。
【００４９】
図８を参照すると、本発明の例示の一実施形態による組込みダイレクトドライブモータシステムと補助送風機システムとを使用する高速ロールアップドアの別の構成が、番号３００で全体的に示されている。
【００５０】
図８に示すように、前述と同様にして、シャフト３３２が外側回転子モータ３１２とドラム３１８とを通ってアセンブリの中心軸に沿って延び、アセンブリの対向する両端部において２つのフランジベアリング３３６ａ、３３６ｂによって支持され、各フランジベアリングは、出入口開口の上方で組込みドライブアセンブリを支持するように締め具を使用して壁に装着される対応するＬ字ブラケット３３８ａ、３３８ｂに装着される。モータ３１２は、前述のようにしてアダプタ継手３２４と端フランジ３３０とを介してドラム３１８に装着される。やはり前述と同様にして、モータ３１２およびドラム３１８の動作および回転が、出入口開口の上でカーテンを伸展し、引き込むために、カーテンをドラムに巻き付け、ドラムから巻き解くように、柔軟性のあるカーテンが一端においてドラム３１８に装着される。この構成では、シャフト３３２は、アダプタ継手３２４または端フランジ３３０に固定も接続もされておらず、アダプタ継手３２４および端フランジ３３０の軸を通って、好ましくはベアリングを通り、シャフト３３２がドラム３１８またはモータ３１２と共に回転せずに独立して動作させることができるようにアダプタ継手および端フランジ内の対応する軸方向の通路内に圧入する。
【００５１】
シャフト３３２の末端には、例えばＬｏｖｅｊｏｙ（Ｒ）継手３５１を介して別個の送風機駆動モータ３５０が装着され、送風機駆動モータは好ましくはＬ字ブラケット３３８ｂに装着または一体化された二次的支持ブラケットに取り付けられる。送風機駆動モータ３５０の動作がシャフト３３２を回転させて好ましくはアセンブリから下方に気流を向ける送風機３５２を動作させるように、モータ３１２付近のシャフト３３２の反対側端部に送風機３５２が装着される。送風機３５２に装着され、出入口開口の側部に沿って下方に延びるエアナイフ３５３導管が、送風機からカーテンを横断して温風または冷風をジェット噴出または送風して、カーテン上に水分または霜が付着するのを防止する。したがって、送風機駆動モータ３５０は、カーテンの操作に使用されるモータ３１２およびドラム３１８の回転または動作とは独立して、シャフト３３２の回転を介して送風機３５２を駆動する。ただし、シャフト３３２は、やはりＬ字ブラケット３３８ａ、３３８ｂを介して壁またはその他の構造体に取り付けられたアセンブリ全体の重量を支持する。したがって、シャフト３３２はモータ３１２および／またはドラム３１８に結合される必要はなく、組込みダイレクトドライブモータシステムを支持すると同時に補助的目的のために使用することができる。
【００５２】
図９を参照すると、本発明の例示の一実施形態による組込みダイレクトドライブモータシステムを使用するコンベヤシステムの構成が、番号４００によって全体的に示されている。なお、このコンベヤシステムにおいては、外側回転子モータ、ドラム、シャフトなどの構成は前述の構成および実施形態と同様であることに留意されたい。しかし、この構成では、組込みダイレクトドライブモータシステムはコンベヤシステムに装着され、ドラムは以下で説明するように連続ループコンベヤベルトを駆動する。
【００５３】
図９を参照すると、コンベヤシステムは、枠を形成するように装着された水平材および垂直材を含む支持構造体４５０を含む。前述と同様にして、外側回転子モータ４１２がアダプタ継手４２４と端フランジ４３０とを介してドラム４１８に装着される。シャフト４３２が、モータ４１２とドラム４１８とアダプタ継手４２４と端フランジ４３０とを通って軸方向にアセンブリの対向する両端部のフランジベアリング４３６ａ、４３６ｂ内に延びている。フランジベアリング４３６ａ、４３６ｂは、アセンブリの各端部で対応する取り付けブラケット４３８ａ、４３８ｂに装着され、取り付けブラケット４３８ａ、４３８ｂはブラケットをコンベヤ支持構造体４５０に装着するための穴を備える。モータ４１２と対応する支持ブラケット４８３ａとの間に、アルミニウム製スペーサディスクが装着される。組込みモータとドラムとのアセンブリがコンベヤ支持構造体４５０に装着された状態で、ドラム４１８が構造体の一端を越えて水平方向に延びる。エンドレスループ柔軟性コンベヤベルト４５６が、構造体のサイドレール間に延びる一連のローラ４５２上で構造体の上部にわたって延び、一端においてドラム４１８の周りで下方に下り、ローラの下を通って戻り、コンベヤの反対側端部で遊動ドラム４５４の周りで上方に延びて、ループを完成する。コンベヤベルト４５６がドラム４１８と遊動ドラム４５４との間にぴんと張られた状態で、モータを動作させるとドラムが回転し、それによってコンベヤベルトが駆動される。前述の高速ロールアップドア構成および前述のモータとドラムとのアセンブリの様々な実施形態のように、介在トランスミッションまたはクラッチ機構なしに、モータのトルクと動力とがドラムに直接伝達される。
【００５４】
図１０を参照すると、本発明の例示の一実施形態による２つのモータを有する組込みダイレクトドライブモータシステムを使用するコンベヤシステムの別の構成が、番号５００によって全体的に示されている。なお、このコンベヤシステムでは、外側回転子モータ、ドラム、シャフトなどの構成は、前述の構成および実施形態と同様であることに留意されたい。ただし、この構成では、組込みダイレクトドライブモータシステムは、連続ループコンベヤベルトを駆動するコンベヤシステムに装着された２つのモータを使用する。
【００５５】
コンベヤシステムは、枠を形成するように装着された水平材と垂直材とを含む支持構造体５５０を含む。前述と同様にして、アダプタ継手５２４ａ、５２４ｂを介してドラム５１８の対向する両端に２つの外側回転子モータ５１２ａ、５１２ｂが装着される。シャフト５３２が、モータ５１２ａ、５１２ｂとドラム５１８とアダプタ継手５２４ａ、５２４ｂとを通って軸方向に、アセンブリの対向する両端にあるフランジベアリング５３６ａ、５３６ｂ内に延びる。フランジベアリング５３６ａ、５３６ｂは、アセンブリの各端部の対応する取り付けブラケット５３８ａ、５３８ｂに装着され、取り付けブラケット５３８ａ、５３８ｂはコンベヤ支持構造体５５０にブラケットを装着するための穴を備える。アルミニウム製スペーサディスク５４０ａ、５４０ｂが、各対応するモータ５１３ａ、５１３ｂと対応する支持ブラケット５３８ａ、５３８ｂとの間に装着される。この組込みモータとドラムとのアセンブリがコンベヤ支持構造体５５０に装着された状態で、ドラム５１８が構造体の一端を越えて水平方向に延びる。エンドレスループ柔軟性コンベヤベルト（この図では図示せず）が、構造体のサイドレール間に延びる一連のローラ５５２上で構造体の上部にわたって延び、一端でドラム５１８の周りを下方に下り、ローラ５５２の下を通って戻り、コンベヤの反対側端で遊動ドラム５５４の周りを上方に延びて、ループを完成する。コンベヤベルトがドラム５１８と遊動ドラム５５４との間にぴんと張られた状態で、２つのモータを連係させて動作させるとドラムが回転し、ドラムがコンベヤベルトを駆動する。前述の高速ロールアップドア構成および前述のモータとドラムとのアセンブリの様々な実施形態のように、２つのモータのトルクと動力とが、介在トランスミッションまたはクラッチ機構なしにドラムに直接伝達される。
【００５６】
図１１を参照すると、本発明の例示の一実施形態による単一の組込みダイレクトドライブモータシステムによって駆動される複数のドラムを有するコンベヤアセンブリの端面図が、番号６００によって全体的に示されている。このシステムは、支持構造体６３９に装着されたアダプタ継手６２４を介して前述と同様にして第１のドラム６１８ａに装着されたモータ６１２を含む。モータアセンブリのシャフト６３２ａは、各端においてフランジベアリング６３６によって支持される。同様に、シャフト６３２ａの各端に装着された継手６３７が、隣接するドラムのシャフト６３２ｂ、６３２ｃに結合する。各アセンブリのシャフトが対応するドラムのアダプタ継手または端フランジに結合された状態で、次に、一つのドラム（すなわち図の中央アセンブリのモータ６１２およびドラム６１８ａ）を駆動すると、それによって装着されたドラムが駆動される。したがって、図の構成では、モータ６１２が第１のドラムを直接駆動すると、３つのドラム６１８ａ、６１８ｂ、６１８ｃのすべてが一致して回転する。図でわかるように、継手６３７は、隣接するドラムが互いに対して様々な角度で位置決めされることができるようにするＵ字連結型継手である。
【００５７】
上記から、本発明の組込みダイレクトドライブモータシステムは、当技術分野で知られた誘導モータシステムと比較して最小限の部品を有する高トルク駆動システムを提供することがわかる。本発明の組込みダイレクトドライブモータシステムは、モータとドラムの間にトランスミッションまたはクラッチアセンブリなしに、直接またはアダプタ継手を介して外側回転子モータをドラムに結合する。したがって、知られているシステムと比較してシステムの複雑さと必要な保守が低減されるとともに、信頼性と保守容易性が向上する。
【００５８】
本明細書では本発明のシステムについて高速ロールアップドアおよびコンベヤシステムなどの産業用途に関して説明したが、本発明の組込み駆動システムは、コンクリート電動スクリードなどの高トルク回転出力を必要とする他の産業用途でも同様に採用可能であるものと理解されたい。
【００５９】
以下の特許請求の範囲から逸脱することなく、記載されている様々な構成要素および記載されていない構成要素の多くの異なる構成が可能である。本技術の実施形態について、限定的なものではなく例示的であることを意図して説明した。本開示を読んだ後、および本開示を読むことにより、本開示の読者には他の実施形態も明かになるであろう。以下の特許請求の範囲から逸脱することなく、前記を実装する他の手段を実現することが可能である。構造体が本開示および以下の特許請求の範囲における特定の機能を実行するように構成されるものであるという特定は、本開示の範囲に含まれ、当業者が容易に特定可能であってその特定の機能を同様の方法で実行可能な、構造体および構成またはその設計を含むことが意図されている。特定の特徴およびサブコンビネーションは有用性のあるものであり、他の特徴およびサブコンビネーションを参照することなく採用可能であり、特許請求の範囲に含まれるものと企図される。
【図１】
2019508607.tif 000003
【図２】
2019508607.tif 000004
【図３】
2019508607.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2019508607.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2019508607.tif 000012
【図１１】
2019508607.tif 000013
【国際調査報告】
2019508607.tif 000014
2019508607.tif 000015
2019508607.tif 000016