特許 6057390 電動ドラムシェル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6057390

(24)【登録日】2016年12月16日

(45)【発行日】2017年1月11日

(54)【発明の名称】電動ドラムシェル装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 7/116 20060101AFI20161226BHJP

【ＦＩ】

   H02K7/116

【請求項の数】34

【全頁数】44

(21)【出願番号】特願2014-525192(P2014-525192)

(86)(22)【出願日】2012年8月13日

(65)【公表番号】特表2014-525723(P2014-525723A)

(43)【公表日】2014年9月29日

(86)【国際出願番号】US2012050501

(87)【国際公開番号】WO2013023203

(87)【国際公開日】20130214

【審査請求日】2015年8月12日

(31)【優先権主張番号】61/590,790

(32)【優先日】2012年1月25日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/522,587

(32)【優先日】2011年8月11日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/665,888

(32)【優先日】2012年6月28日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】514032016

【氏名又は名称】モル ベルティング システムズ，インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｍｏｌ Ｂｅｌｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】110001302

【氏名又は名称】特許業務法人北青山インターナショナル

(72)【発明者】

【氏名】パウリデス，ヨハン，ハー．

(72)【発明者】

【氏名】デグルート，マイケル，ヘンドリック

(72)【発明者】

【氏名】ハルショフ，ゲルコ

(72)【発明者】

【氏名】ポペスク，ミルセア

【審査官】 宮地 将斗

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−０４６０２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２９５６４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０４−１０１０４８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１１−０７９６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０９８７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１３６０７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０５８２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１５６２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第９９／０００３１７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−０３９９０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ７／００−７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動ドラムにおいて、
ドラムシェル；
前記ドラムシェル内に配置されたモータであって、
固定中心シャフトと、
複数のステータ巻線と、
前記複数のステータ巻線を支持する強磁性ステータ構造であって、前記固定中心シャフトに取着される強磁性ステータ構造と；
前記複数のステータ巻線の周りに同軸上で回転するように配置されるロータと
を有するモータ；及び
前記ドラムシェル内に配置された減速機であって、
前記ロータから回転入力を受け取るように結合された減速機入力と；
前記減速機入力の入力回転速度と比べて低い出力回転速度で回転し、且つ前記ドラムシェルに対する回転が固定される減速機出力であって、従って前記低下した回転速度で前記ドラムシェルに回転動力を伝達する減速機出力と
を有する減速機
を含み、
前記減速機出力が前記ドラムシェルに動力を付与する決められた軸方向位置から遠位の前記電動ドラムの軸端の方に、取付フェースシステムがさらに配置され、ここで、前記取付フェースシステムは、前記電動ドラムの軸方向長さを変更するさらなる構成部品の装着が可能であるように構成されることを特徴とする電動ドラム。

【請求項2】

請求項１に記載の電動ドラムにおいて、前記固定中心シャフトが前記減速機を通って延在するように配置され、前記固定中心シャフトは、前記減速機に対して前記モータから軸方向遠位にある前記固定中心シャフトの第１の領域と、前記モータに対して前記減速機から軸方向遠位にある前記固定中心シャフトの第２の領域とにおいて前記ドラムシェルを支持し、従って前記モータ及び前記減速機が、前記固定中心シャフトの前記第１及び第２の領域の軸方向中間に配置されることを特徴とする電動ドラム。

【請求項3】

請求項１に記載の電動ドラムにおいて、前記減速機が、入力歯車と、出力歯車と、前記入力歯車を係合する偏心入力シャフトとを有するサイクロイド回転減速機であり、従って前記入力シャフトの回転に伴い前記入力歯車が前記減速機内で偏心運動するよう動かされ、前記入力歯車はｎ個の外歯車歯を有し、前記出力歯車は、前記偏心入力シャフトの回転運動に応じて前記入力歯車の前記外歯車歯を係合する少なくともｎ＋１個の内歯車歯を有することを特徴とする電動ドラム。

【請求項4】

請求項３に記載の電動ドラムにおいて、前記出力歯車が前記ドラムシェルに取着され、従って前記出力歯車が回転して、前記ドラムシェルを前記出力歯車と同じ回転速度で回転するよう動かすことを特徴とする電動ドラム。

【請求項5】

請求項３に記載の電動ドラムにおいて、前記サイクロイド回転減速機が中空の入力を有することを特徴とする電動ドラム。

【請求項6】

請求項１に記載の電動ドラムにおいて、前記減速機がハーモニックドライブ減速機であり、フレクススプライン部材に対して配置される波動発生器に回転運動を与える入力シャフトを含み、従って前記フレクススプライン部材は径方向反対側にある２つの領域で剛体サーキュラスプライン部材を係合し、前記フレクススプライン部材はｎ個の外歯を有し、且つ前記サーキュラスプライン部材は少なくともｎ＋１個の内歯を有することを特徴とする電動ドラム。

【請求項7】

請求項６に記載の電動ドラムにおいて、前記サーキュラスプライン部材が前記ドラムシェルに取着され、従って前記サーキュラスプライン部材が回転して、前記ドラムシェルを前記サーキュラスプライン部材と同じ回転速度で回転するように動かすことを特徴とする電動ドラム。

【請求項8】

請求項６に記載の電動ドラムにおいて、前記ハーモニックドライブ減速機が中空の入力を有することを特徴とする電動ドラム。

【請求項9】

請求項１に記載の電動ドラムにおいて、前記モータが誘導モータであり、前記ロータが、
互いに対して、及び前記固定中心シャフトに対して所定の空間的関係で配置された複数のロータ導体であって、各々が第１及び第２の導体端部を有するロータ導体；
前記ロータ導体の前記第１の導体端部を互いに短絡するための第１の短絡要素；及び
前記ロータ導体の前記第２の導体端部を互いに短絡するための第２の短絡要素
を含むことを特徴とする電動ドラム。

【請求項10】

請求項１に記載の電動ドラムにおいて、前記モータが永久磁石モータであり、前記ロータが、
強磁性材料で形成された強磁性ロータ要素；及び
前記強磁性ロータ要素と決められた関係で配置された複数の永久磁石
を含むことを特徴とする電動ドラム。

【請求項11】

請求項１０に記載の電動ドラムにおいて、前記強磁性ロータ要素が内周面を有するように形成され、前記強磁性ロータ要素の前記内周面に前記複数の永久磁石が取り付けられることを特徴とする電動ドラム。

【請求項12】

請求項１１に記載の電動ドラムにおいて、前記複数の永久磁石が前記強磁性ロータ要素の前記内周面に接着剤で取り付けられることを特徴とする電動ドラム。

【請求項13】

請求項１０に記載の電動ドラムにおいて、前記強磁性ロータ要素が内周面と外周面とを有するように形成され、且つ前記内周面と前記外周面との間に置かれた複数の磁石受入スロットが提供され、前記複数の永久磁石が前記複数の磁石受入スロットのうちそれぞれに関連する一つに装入されることを特徴とする電動ドラム。

【請求項14】

請求項１３に記載の電動ドラムにおいて、前記強磁性ロータ要素が複数の強磁性積層から形成されることを特徴とする電動ドラム。

【請求項15】

請求項１３に記載の電動ドラムにおいて、前記複数の永久磁石が前記強磁性ロータ要素内に径方向に埋設されることを特徴とする電動ドラム。

【請求項16】

請求項１３に記載の電動ドラムにおいて、前記複数の永久磁石における前記永久磁石の各々が矩形形状であることを特徴とする電動ドラム。

【請求項17】

請求項１５に記載の電動ドラムにおいて、前記強磁性ロータ要素内に埋設される前記複数の永久磁石の各永久磁石が、２つの磁石角の中間に磁石面を有し、前記複数の永久磁石が、前記ロータの周囲に配置された隣接する永久磁石のＮ極極性対と隣接する永久磁石のＳ極極性対とが交互に並ぶパターンに配置され、同じ極性の隣接する永久磁石の各対は、同じ極性の角のうち隣接する角が同じ極性の遠位の角と比べて前記ロータの内周面から径方向にさらに離れるように配置されることを特徴とする電動ドラム。

【請求項18】

請求項１７に記載の電動ドラムにおいて、同じ極性の隣接する永久磁石の対における前記永久磁石が、それらの間に周方向間隙を有するように配置され、さらに、前記周方向間隙を軸方向に貫通するように配置されるファスナが提供されることを特徴とする電動ドラム。

【請求項19】

請求項１８に記載の電動ドラムにおいて、前記ファスナが、前記強磁性積層を互いに固定された関係に保持するため、前記強磁性ロータ要素を通って軸方向に延在するように配置されることを特徴とする電動ドラム。

【請求項20】

請求項１に記載の電動ドラムにおいて、前記ロータと前記強磁性ステータ構造との間に配置される第１の略軸方向流路と、前記ロータと前記ドラムシェルの内表面との間に配置される第２の略軸方向流路とに沿って空気を動かすための、前記ロータに結合されたロータリ空気インペラがさらに提供され、前記第１及び第２の略軸方向流路が連続ループを形成し、前記第１及び第２の略軸方向流路における空気の流れが軸方向に逆向きであることを特徴とする電動ドラム。

【請求項21】

請求項２０に記載の電動ドラムにおいて、前記ロータリ空気インペラが軸方向ファンインペラであることを特徴とする電動ドラム。

【請求項22】

請求項２０に記載の電動ドラムにおいて、前記ロータリ空気インペラが遠心ファンインペラであることを特徴とする電動ドラム。

【請求項23】

請求項１に記載の電動ドラムにおいて、前記取付フェースシステムが、
前記ドラムシェルの前記内周面に周方向に位置する対応する溝に配置されたばねリング；
前記ドラムシェル内で前記ばねリングの軸方向内側に配置された取付リング；及び
前記ばねリングの軸方向外側に配置された締付リング
を含むことを特徴とする電動ドラム。

【請求項24】

請求項２３に記載の電動ドラムにおいて、前記取付リングが、前記ばねリングを係合するための軸方向外側にある外周上の面取り部を有し、従って前記締付リングが前記ばねリングに向かって軸方向に引き込まれると、前記ばねリングが付勢されて前記ドラムシェルに入り込むように径方向に拡張し、それにより軸横断方向の力が前記ドラムシェルに分配されることを特徴とする電動ドラム。

【請求項25】

電動ドラムにおいて、
ドラムシェル；
前記ドラムシェル内部に配置されるモータ；
前記ドラムシェル内部に配置される減速機であって、前記減速機が、前記モータの回転速度より低い回転速度の回転出力を生成する減速機出力を有し、前記減速機出力が前記ドラムシェルに接続されて前記ドラムシェルに回転動力を伝達する、減速機；
中心軸を有する固定シャフト；
複数のステータ巻線；
前記複数のステータ巻線を支持するためのステータ構造であって、前記固定シャフトに取着されるステータ構造；及び
前記ステータ巻線の外周の周りに同軸上で回転するように構成されたロータ
を含み、
前記減速機が、直交配置駆動面対を有するカプラを用いて前記固定シャフトに結合される固定基準点を有することを特徴とする電動ドラム。

【請求項26】

請求項２５に記載の電動ドラムにおいて、前記固定シャフトが前記減速機の中心を通って延在し、且つ前記モータ及び前記減速機の軸方向遠位端に位置するドラムシェル接続部において前記ドラムシェルに接続され、従って前記モータ及び前記減速機の双方が前記軸方向遠位ドラムシェル接続部の内側に配置されることを特徴とする電動ドラム。

【請求項27】

請求項２５に記載の電動ドラムにおいて、前記減速機がサイクロイド回転減速機であり、ｎ個の外歯車歯を有する入力歯車を、入力シャフトの回転に伴い前記入力歯車が前記減速機内で偏心して動くように係合する偏心入力シャフトと、前記偏心シャフトの回転運動に応じて前記入力歯車の前記外歯車歯を係合するための少なくともｎ＋１個の内歯車歯を有する出力歯車であって、前記ドラムシェルに取着される出力歯車とを含み、前記減速機出力と前記ドラムシェルとの間に相対的な回転運動がないことを特徴とする電動ドラム。

【請求項28】

請求項２７に記載の電動ドラムにおいて、前記サイクロイド回転減速機が他の構成部品を中に通して受け入れる中空の入力を有することを特徴とする電動ドラム。

【請求項29】

請求項２５に記載の電動ドラムにおいて、前記減速機がハーモニックドライブ減速機であり、
フレクススプライン部材に対して配置される波動発生器であって、前記フレクススプライン部材が径方向反対側にある２つの領域で剛体サーキュラスプライン部材を係合する波動発生器と；
前記波動発生器を駆動するための入力シャフトとを含み、前記フレクススプライン部材がｎ個の数の外歯を有し、且つ前記サーキュラスプライン部材が少なくともｎ＋１個の内歯を有し、前記サーキュラスプライン部材が前記ドラムシェルに取着され、前記サーキュラスプライン部材と前記ドラムシェルとの間に相対的な回転運動がないことを特徴とする電動ドラム。

【請求項30】

請求項２９に記載の電動ドラムにおいて、前記ハーモニックドライブ減速機が、他の構成部品を中に通して受け入れる中空の入力を有することを特徴とする電動ドラム。

【請求項31】

請求項２５に記載の電動ドラムにおいて、前記ロータを前記減速機入力に結合するための直交配置駆動面対を有するカプラがさらに提供されることを特徴とする電動ドラム。

【請求項32】

請求項２５に記載の電動ドラムにおいて、前記カプラが、前記固定シャフトに取着されるキーレスブッシングを係合することを特徴とする電動ドラム。

【請求項33】

請求項２５に記載の電動ドラムにおいて、前記減速機出力が、前記ドラムシェルの決められた動力伝達軸方向領域で前記ドラムシェルに接続され、且つ前記決められた動力伝達軸方向領域から遠位の、前記電動ドラムの軸端に配置される取付フェースシステムが提供され、前記取付フェースシステムが、前記電動ドラムの全体的な軸方向長さを変更する構成部品の装着を促進するように構成されることを特徴とする電動ドラム。

【請求項34】

請求項３３に記載の電動ドラムにおいて、前記取付フェースシステムが、
前記ドラムシェルの内周面に周方向に位置する対応する溝に配置されたばねリング；
前記ドラムシェル内で前記ばねリングの軸方向内側に配置された取付リングであって、前記ばねリングを係合するための軸方向外側にある外周上の面取り部を有する取付リング；
前記リングの軸方向外側に配置された締付リング；
前記取付リングを前記ばねリングに向かって軸方向に付勢するための、前記締付リングを貫通して配置されるファスナであって、従って前記ばねリングが付勢されて前記ドラムシェルの前記対応する溝の中へと径方向に拡張し、軸横断方向の力が前記ドラムシェルに分配される、ファスナ
を含むことを特徴とする電動ドラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本願は、２０１１年８月１１日に出願された米国仮特許出願第６１／５２２，５８７号明細書；２０１２年１月２５日に出願された米国仮特許出願第６１／５９０，７９０号明細書；及び２０１２年６月２８日に出願された米国仮特許出願第６１／６６５，８８８号明細書の出願日の利益を主張し、これらの全ての開示が、参照により本明細書に援用される。

【背景技術】

【0002】

本発明は、概して高出力小型電気モータに関し、より詳細には、モータ・減速機システム（このモータはアウタロータモータであり、コンベア等でドラムシェルの周りにコンベアベルト等を駆動するのに使用される電動ドラムに特に適合性がある）に関し、より詳細には、サニタリコンベア電動ドラム適用に関する。加えて、本発明は、高出力小型電気モータ内の流体圧、並びにコンベアローラ及び支持構造体内の流体圧を監視する衛生システムであって、特にサニタリコンベア適用に適合性がある衛生システムに関する。

【0003】

電動ドラムは主に、モータと減速機とがドラムシェル内に配置され、モータの回転が減速機によって減速されると、次にはドラムシェルに伝達され、従って外部シャフトがコンベアのフレームに固定されているときドラムシェルが回転可能となるように構成される。一部の実施形態において、ドラムシェルは、平ベルト、又は歯付きベルト、又はモジュールベルトを駆動する。

【0004】

現在利用可能な電動ドラムはドラムシェルを有し、このドラムシェル内にモータ及び減速機が格納される。ドラムシェルの両端面に軸受及びシールが配置され、軸受とドラムシェルとの間に、それらの端面を閉鎖するエンドカバーが配置される。多くの場合にエンドカバーにはラビリンスが使用され、食品加工工場の洗浄に用いられる高圧水からシールが保護される。ドラムシェルに対する回転を可能にする第１及び第２の取付シャフトが用いられる。従って、ドラムシェルは第１及び第２の取付シャフトの中心軸の周りに回転する。第１の取付シャフトは中空部分を含み、そこを通って、モータに接続されるモータ結線リードが電動ドラムから出る。公知の電動ドラムにはオイルが部分的に充填される。オイルは、開放されている歯車装置及び軸受を潤滑し、且つ電動ドラム全体にわたるオイルの移動に伴いモータの熱をローラドラムの内周面に伝達する。

【0005】

公知のモータは、シャフトが装着された内部ロータを有する。このモータロータシャフトはまた、減速機に対する入力シャフトとしても機能する。減速機は出力シャフトを有し、この出力シャフトは、減速機の固定基準点（そのハウジング）がドラムシェルに対して回転する間シェルに結合され、モータステータ及び取付シャフトに対しては回転運動しない。モータを作動させると、公知のモータのシャフトは回転する。この回転の速度が減速機により下げられ、次に減速機出力パワーが出力シャフトを介してドラムシェルに伝達されることにより、ドラムシェルが回転駆動される。円滑な動作を実現するには、モータ出力シャフトの中心軸と第１及び第２の取付シャフトの中心軸とが互いに略整列していなければならない。

【0006】

食品加工業は、典型的には２シフト生産及び１シフト洗浄を用いる２４時間サイクルであることが多い。高生産性が重視され、ダウンタイムは許容されない。機器故障は直ちに修理可能であるか、又は予備部品に交換可能でなければならない。

【0007】

既存の電動ドラムは基本的に注文製の製品である。電動ドラムの選択には４つの変数が関わる。それらは、ベルト速度、ベルト幅、ベルト引張力、及びプーリ直径である。ラギング、様々な電気的オプション、及び強化シャフトの必要性など、さらなるオプションも分析に含まれ得る。

【0008】

現在、この業界では、固定速度で動作する交流誘導モータが主に使用されている。モータ速度及び歯車減速装置は、生じる熱量が最小でありながら、用途に対して可能な限り高いベルト引張力を提供するように選択されなければならない。電動ドラムは閉鎖系であり、そのために熱の除去が極めて困難であることから、熱の問題は決定的に重要である。従って、各種極数の多数のモータを、直径毎に、複数の二段及び三段歯車装置と共に考慮しなければならない。

【0009】

現在、この業界では、プーリの直径及び軸方向長さに制限されるはすば歯車が使用されている。従って、この歯車装置を介して必要なトルクを伝達するために、より大きい直径のプーリの使用が必要となることが多く、これは通常、市場に好まれない。

【0010】

各用途に適切な電動ドラムを利用可能とするには、製造業者は何千もの可能性に備えることが必要となるが、これは経済的に実行不可能である。従って、各モータが上記の４つの変数に基づき特注で製造されるため、この業界では容認し難いほど長いリードタイムが生じている。ゼロダウンタイムが市場の要求であるため、食品加工業の顧客は、自らが使用するあらゆるモータの予備品を備蓄しておかなければならない。これは数百個ものモータとなり得、高い設備投資及びコストを要する。

【0011】

従って、本発明の目的は、その最小軸方向長さで作製される電動ドラム（以下、ベースユニット）であって、様々な構成部品を取り付けることができる取付フェースシステムをその一端に含む電動ドラムによって、顧客が多量の手持ちの予備部品を抱える必要をなくし得るモジュール式電動ドラムを作ることである。かかる構成部品には、特に、端蓋、さらなる拡張ドラムシェル、及びスプロケットの装着に対応することができる拡張シャフトが含まれ得る。

【0012】

本発明のさらなる目的は、モジュールのベースユニットを好ましい直径及び軸方向長さの単一ユニットとすることができるように、電動ドラムのトルク密度を増加させることである。

【0013】

本発明の別の目的は、所与の生産工場内のあらゆる用途で単一のベースユニットを用いることができるように、広い速度範囲にわたり比較的一定したトルク及び効率曲線を維持するモータを提供することである。

【0014】

現行の技術では、高確率で突発故障が起こる可能性があるため、顧客は予備品及び予備部品を必要とする。現行の技術における突発故障の一因は、電動ドラムに対する高いベルト引張力及び／又はベルトの張力が内部構成部品に即時の重大な損害を引き起こすことである。既存の電動ドラムは、分割型の又は部分的なシャフトを使用する。ある部分シャフトがコンベアに固定され、電動ドラムに入り、モータフランジに装着される。モータフランジがモータに装着され、モータが歯車装置に装着される。歯車装置がある部分シャフトに装着され、この部分シャフトは電動ドラムを出ると、次にコンベアに装着される。これらの部分シャフトセグメントは、実質的に同軸であるか、又はモータシャフト部分に平行である。しかしながら、シャフトを軸方向に分割するとシャフトの軸横断方向の剛性が低下し、屈曲が生じ、部分シャフト間、ひいてはモータとトランスミッションとの間に整列のずれが起こる。

【0015】

かかる整列のずれは、トランスミッション又はモータの効率の悪さ、高い摩耗、及び多くの場合に突発故障をもたらす。この問題を軽減する先行技術の試みとして、電動ドラムの軸方向長さの増加に伴い、電動ドラム内の第１又は第２の取付シャフトの直径を増加させることが挙げられる。当該技術分野では他に、軸方向により長い端蓋を使用して補償することが試みられている。

【0016】

従って、本発明の目的は、電動ドラムの全ての構成部品間の整列のずれを調整すること、及び電動ドラムに入る撓みを引き起こす固有の力を、最小限に抑えるよりむしろ、調整することである。

【0017】

既存技術のもう一つの重大な問題は、市場の食品安全性に関する要求に対して、それが完全には適合できないことである。第一に、既存の製品は、歯車、軸受、及びシールの潤滑のためオイルが充填されることが指摘される。このオイルはまた、モータコアの熱をシェルに伝達し、シェルで、ベルトへの伝導によってその熱を除去することができる。さらに、システムの効率の悪さによりシステムに熱が発生し、圧力が蓄積されることで、オイルがゴム製リップシール（特に、シャフトのシールに裂け目が生じたところ）から押し出されて漏れる。オイルの漏出は、食品製品の汚染のリスクを生じる。

【0018】

従って、本発明のさらに別の目的は、電動ドラムにおけるオイルの使用をなくすことである。

【0019】

第二に、既存のモータ設計の重大な問題は、ドラムユニットの外部に、細菌のコロニー（すなわち病原体）が増殖し得る住処となる場所が存在することである。この問題を軽減する試みの例として、回転用シャフトシールを高圧洗浄から保護するために使用されるラビリンスを端蓋に使用することが挙げられる。また、端蓋は外部ボルト及びワッシャを使用してドラムシェルに接続され、ドラムシェルとその端蓋との間にも、細菌の住処となる領域がさらに存在する。

【0020】

従って、本発明のさらなる目的は、細菌のコロニーが繁殖し得る住処となる場所をなくすことである。

【0021】

第三に、モジュール式コンベアベルト材又は歯付き従動ベルト材を駆動する既存の電動ドラムは、主に、溝付きゴム又はポリウレタンラギングを用いてそのベルト材を係合する。このラギングは、亀裂、浮き上がり、又は凹みを生じ、それにより細菌の住処となる場所がさらに作り出されるのみならず、モータ内の熱を隔離する。そのため、現在利用可能なモータは、典型的には約１８％ディレーティングしなければならないことになる。ここでモータは効率を下げて動作しているため、これは、行われる作業に関連してより多くの熱が発生することを意味する。従ってラギングにより、プーリが定常状態に達するまでにより長い時間がかかり、且つプーリは、それが実に定常状態条件に達するとき、ポリマーラギングがない場合と比べてより高温で達し、最終的により高いベルト温度を生じることになる。次にはこのさらなる熱をコンベアベルトによりラギングから除去しなければならない。コンベアベルトがコンベアに沿って動くに従い、熱は典型的には、環境中への対流によるか、又は搬送される食品製品中への伝導を介してベルト全体から除去される。食品工業の従事者にとって、駆動系からの熱は食品製品に入り込まないことが望ましい。

【0022】

他の先行技術の装置は、ラギングではなくスプロケットをドラムシェルに取り付けることにより、モジュール式コンベアベルト材又は歯付き従動ベルト材を駆動する。かかる装置では、コンベアベルトがドラムシェルに直接接触せず、従ってドラムモータはなおディレーティングする必要がある。さらに、シェルに対する取付構造が種々あるスプロケットは、細菌のコロニーが増殖し得る住処となる場所又はデッドスペースを作り出す。

【0023】

従って、本発明の目的は、電動ドラムの定常状態温度を低下させることである。

【0024】

本発明のさらなる目的は、電気モータ内の巻線からドラムシェルの内表面までの熱放散速度を増加させることである。

【0025】

第四に、食品工業は、電動ドラム内の材料と搬送される食品製品との間での交差汚染の可能性を懸念する。従ってこの工業では、交差汚染の可能性を生じる条件の存在を知らせる解決法の探究が続いている。例えば、食品工業の顧客の多くは、オイルの漏出時にそれを検知できるように、食品等級のオイルに赤色又は青色色素を添加することを要求する。提案されるこの解決法は、電動ドラムがある期間動作するとオイルが黒ずみ、赤色又は青色色素がもはや警告機能を果たさなくなるため、確実に効果があるものではない。加えて、オイルの漏出が実際にはなかったとしても、ラビリンス又はシールで細菌のコロニーが気付かないうちに増殖し、次にはそれが高圧洗浄手順を実施する間にコンベア上に飛び散り得るため、交差汚染はなお脅威である。

【0026】

従って、本発明のさらに別の目的は、閉鎖系でのオイルの使用をなくすのみならず、シールの完全性が損なわれていることをシステム操作者に適時警告するため、回転用シャフトシール及び固定用端蓋シールの汚損も監視することである。

【発明の概要】

【0027】

前述の及び他の目的は本発明により実現され、本発明は、本発明の第１の装置態様において、ドラムシェルを有する電動ドラムを提供する。ドラムシェル内にはモータが配置される。モータは、固定中心シャフトと、複数のステータ巻線と、複数のステータ巻線を支持する強磁性ステータ構造とを有する。強磁性ステータ構造は固定中心シャフトに取着される。加えて、ロータが、複数のステータ巻線の周りに同軸上で回転するように配置される。ドラムシェル内に減速機が配置され、これは、ロータから回転入力を受け取るように結合された減速機入力を備える。減速機はさらに、減速機入力の入力回転速度と比べて低い出力回転速度で回転する減速機出力を有する。減速機出力はドラムシェルに対する回転が固定され、従って減速機出力は回転動力を低下した回転速度でドラムシェルに伝達する。

【0028】

本発明のこの第１の装置態様の一実施形態において、固定中心シャフトは減速機を通って延在するように配置される。固定中心シャフトは、減速機に対してモータから軸方向遠位にある固定中心シャフトの第１の領域と、モータに対して減速機から軸方向遠位にある固定中心シャフトの第２の領域とにおいてドラムシェルを支持する。従って、モータ及び減速機は、固定中心シャフトの第１の領域と第２の領域との軸方向中間に配置される。

【0029】

さらなる実施形態において、減速機は、入力歯車と、出力歯車と、入力歯車を係合する偏心入力シャフトとを有するサイクロイド回転減速機である。入力歯車は、入力シャフトの回転に伴い、減速機内で偏心運動するよう動かされる。入力歯車はｎ個の外歯車歯を備え、出力歯車は、偏心入力シャフトの回転運動に応じて入力歯車の外歯車歯を係合する少なくともｎ＋１個の内歯車歯を有する。

【0030】

このさらなる実施形態において、出力歯車はドラムシェルに取着され、従って出力歯車は回転して、ドラムシェルを出力歯車と同じ回転速度で回転するよう動かす。本発明の有利な実施形態において、サイクロイド回転減速機は中空の入力を有する。

【0031】

さらなる実施形態において、減速機は、フレクススプライン部材に対して配置される波動発生器に回転運動を与える入力シャフトを有するハーモニックドライブ減速機である。フレクススプライン部材は径方向反対側にある２つの領域で剛体サーキュラスプライン部材を係合し、ｎ個の外歯を有する。サーキュラスプライン部材は少なくともｎ＋１個の内歯を有する。一部の実施形態において、サーキュラスプライン部材はドラムシェルに取着される。従って、サーキュラスプライン部材は回転して、ドラムシェルをサーキュラスプライン部材と同じ回転速度で回転するよう動かす。

【0032】

有利な実施形態において、ハーモニックドライブ減速機は中空の入力を有する。

【0033】

本発明の一実施形態において、モータは誘導モータである。ロータは、互いに対して、及び固定中心シャフトに対して所定の空間的関係で配置された複数のロータ導体を有する。各ロータ導体は、第１及び第２の導体端部を有する。第１の短絡要素がロータ導体の第１の導体端部を互いに短絡し、第２の短絡要素がロータ導体の第２の導体端部を互いに短絡する。

【0034】

本発明の別の実施形態において、モータは永久磁石モータである。この実施形態において、ロータは強磁性材料で形成された強磁性ロータ要素と、その強磁性ロータ要素と決められた関係で配置された複数の永久磁石とを有する。一部の実施形態において、強磁性ロータ要素は内周面を有するように形成され、複数の永久磁石はこの強磁性ロータ要素の内周面に取り付けられる。一部の実施形態では、永久磁石の取り付けは接着剤を用いて行われる。

【0035】

強磁性ロータ要素が内周面と外周面とを有するように形成される実施形態では、内周面と外周面との間に置かれた複数の磁石受入スロットが提供される。複数の永久磁石は、複数の磁石受入スロットのうちそれぞれに関連する一つに装入される。

【0036】

一部の実施形態において、強磁性ロータ要素は複数の強磁性積層から形成される。一部のかかる実施形態では、複数の永久磁石は強磁性ロータ要素内に径方向に埋設される。

【0037】

一実施形態において、複数の永久磁石における各々の永久磁石は、矩形形状である。複数の永久磁石の各永久磁石が強磁性ロータ要素内に埋設される実施形態において、各磁石面は２つの磁石角の中間に配置され、複数の永久磁石は、ロータの周囲に配置された隣接する永久磁石のＮ極極性対と隣接する永久磁石のＳ極極性対とが交互に並ぶパターンに配置される。同じ極性の隣接する永久磁石の各対は、同じ極性の角のうち隣接する角が同じ極性の遠位の角と比べてロータの内周面から径方向にさらに離れるように配置される。

【0038】

かかる実施形態において、同じ極性の隣接する永久磁石対における永久磁石は、それらの間に周方向間隙を有するように配置される。ファスナが、周方向間隙を軸方向に貫通するように配置される。ファスナは、強磁性積層を互いに固定された関係に保持するため、強磁性ロータ要素を軸方向に貫通するように配置される。

【0039】

さらなる実施形態において、ロータと強磁性ステータ構造との間に配置される第１の略軸方向流路に沿って空気を動かすための、ロータに結合されたロータリ空気インペラがさらに提供される。第２の略軸方向流路がロータとドラムシェルの内表面との間に配置される。第１及び第２の略軸方向流路は連続ループを形成し、ここで第１及び第２の略軸方向流路における空気の流れは、軸方向に逆向きである。一部の実施形態において、ロータリ空気インペラは軸方向ファンインペラである。他の実施形態において、ロータリ空気インペラは遠心ファンインペラである。

【0040】

さらに別の実施形態において、モータに最も近接する軸端か或いは減速機に最も近接する軸端であって、さらには減速機出力がドラムシェルに動力を付与する決められた軸方向位置から遠位である電動ドラムの軸端の方に、取付フェースシステムが配置される。取付フェースシステムは、電動ドラムの軸方向長さを変更するさらなる構成部品の装着が可能であるように構成される。

【0041】

一部の実施形態において、取付フェースシステムは、ドラムシェルの内周面に周方向に位置する対応する溝に配置されたばねリングを有する。ドラムシェル内でばねリングの軸方向内側に取付リングが配置され、ばねリングの軸方向外側に締付リングが配置される。取付リングは、ばねリングを係合するための軸方向外側にある外周上の面取り部を有してもよく、従って締付リングがばねリングに向かって軸方向に引き込まれると、ばねリングが付勢されてドラムシェルに入り込むように径方向に拡張し、それにより軸横断方向の力がドラムシェルに分配される。

【0042】

本発明の第３の装置態様において、ドラムシェルと、ドラムシェル内部に配置されるモータとを有する電動ドラムが提供される。ドラムシェル内部に配置される減速機は、モータの回転速度より低い回転速度の回転出力を生成する減速機出力を有する。減速機出力はドラムシェルに接続され、ドラムシェルに回転動力を伝達する。本発明のこの具体的な例示的実施形態では、中心軸を有する固定シャフトがさらに提供される。複数のステータ巻線が、複数のステータ巻線の支持用のステータ構造に配設される。ステータ構造は固定シャフトに取着される。加えて、ロータが、ステータ巻線の外周の周りに同軸上で回転するように配置される。一部の実施形態において、固定シャフトは減速機の中心を通って延在し、モータ及び減速機の軸方向遠位端に位置するドラムシェル接続部でドラムシェルに接続される。このように、モータ及び減速機の双方が、軸方向遠位のドラムシェル接続部の内側に配置される。

【0043】

第３の装置態様の一実施形態において、減速機はサイクロイド回転減速機であり、入力歯車を係合する偏心入力シャフトを有する。入力歯車は入力シャフトの回転に伴い減速機内で偏心して動き、入力歯車はｎ個の外歯車歯を有する。出力歯車は、偏心シャフトの回転運動に応じて入力歯車の外歯車歯を係合する少なくともｎ＋１個の内歯車歯を有し、出力歯車はドラムシェルに取着されるため、減速機出力とドラムシェルとの間に相対的な回転運動はない。

【0044】

一実施形態において、サイクロイド回転減速機は、他の構成部品を中に通して受け入れる中空の入力を有する。

【0045】

別の実施形態において、減速機は、フレクススプライン部材に対して配置される波動発生器を有するハーモニックドライブ減速機である。フレクススプライン部材は径方向反対側にある２つの領域で剛体サーキュラスプライン部材を係合する。入力シャフトが波動発生器を駆動し、ここでフレクススプライン部材はｎ個の数の外歯を有し、サーキュラスプライン部材は少なくともｎ＋１個の内歯を有する。サーキュラスプライン部材はドラムシェルに取着され、サーキュラスプライン部材とドラムシェルとの間に相対的な回転運動はない。

【0046】

別の実施形態において、ハーモニックドライブ減速機は、他の構成部品を中に通して受け入れる中空の入力を有する。カプラが、ロータを減速機入力に結合するための直交配置駆動面対を有する。減速機は、一部の実施形態において、直交配置駆動面対を有するカプラを用いて固定シャフトに結合される固定基準点を有する。一部の実施形態において、カプラは、固定シャフトに取着されるキーレスブッシングを係合する。減速機出力は、一部の実施形態において、ドラムシェルの決められた動力伝達軸方向領域でドラムシェルに接続される。決められた動力伝達軸方向領域から遠位の、電動ドラムの軸端に配置される取付フェースシステムが提供される。取付フェースシステムは、電動ドラムの全体的な軸方向長さを変更する構成部品の装着を促進するように構成される。

【0047】

取付フェースシステムは、ドラムシェルの内周面に周方向に位置する対応する溝に配置されたばねリングを備える。ドラムシェル内でばねリングの軸方向内側に取付リングが配置され、これはばねリングを係合するための軸方向外側にある外周上の面取り部を有する。リングの軸方向外側に締付リングが配置され、ファスナが締付リングを貫通して配置され、取付リングをばねリングに向かって軸方向に付勢する。このようにして、ばねリングが付勢されてドラムシェルの対応する溝の中へと径方向に拡張し、軸横断方向の力がドラムシェルに分配される。

【図面の簡単な説明】

【0048】

添付の図面と併せて以下の詳細な説明を読むことにより、本発明の理解が促進される。

【0049】

【図1】図１は、従来の電動ドラムの簡略化した概略表示である。

【図2】図２は、別の従来の電動ドラムの簡略化した概略表示である。

【図3(a)】図３（ａ）は、本発明の電動ドラムの実施形態の簡略化した端面図であり、一部を切欠いて、高トルクカプラを係合するため中心シャフトに挿入されたキーを示している。

【図3(b)】図３（ｂ）は、本発明の詳細な実施形態の電動ドラムの軸方向断面であり、ここではドラムシェル内で中空ボア入力シャフトを利用して外部ロータがサイクロイド減速機に接続され、且つ一体型スプロケットジオメトリを有する拡張シェル構成部品がベースユニットの取付フェースに装着される；

【図3(c)】図３（ｃ）は、図３ＢのＡ−Ａに沿った簡略化した断面図であり、取付フェースを示す。

【図4】図４は、本発明の態様の一部を示す詳細な例示的実施形態の電動ドラムの軸方向断面であり、ここではドラムシェル内で中心入力シャフトを利用して外部ロータがサイクロイド減速機に接続される。

【図5】図５は、図４の実施形態の簡略化した概略断面表示の部分Ｂ−Ｂの拡大図である。

【図6】図６は、２４個のスロットを有する本発明のアウタロータ型誘導モータ実施形態のステータの一部分の簡略化した概略断面表示である。

【図7】図７は、図６のステータ実施形態の簡略化した概略断面表示の断片的な一部分の拡大図であり、２４個のスロットのうちの２個をさらに詳細に示す。

【図8】図８は、３２個の略円形スロットを有する本発明のアウタロータ型誘導モータ実施形態のロータの簡略化した概略断面表示である。

【図9】図９は、図８のロータ実施形態の簡略化した概略断面表示の一部分の拡大図であり、３２個の略円形スロットのうちの１個をさらに詳細に示す。

【図10】図１０は、ダイカストの必要なしに図７及び図８のロータ構成の略円形スロットに挿通され、且つエンドリング内に固定されるロータバーの簡略化した概略断面表示である。

【図11】図１１は、本発明の実施において有用な巻線配線の簡略化した概略表示である。

【図12】図１２は、誘導モータの簡略化した磁束図であり、本発明の具体的な例示的実施形態により実現される負荷条件下でのステータとロータとの間の緊密な連接を示す。

【図13(a)】図１３（ａ）は、ロータ積層に磁石が埋設されているアウタターニングロータを利用する永久磁石モータの簡略化した概略断面表示である。

【図13(b)】図１３（ｂ）は、アウタターニングロータ積層の断面表示であり、各磁石極性ペアの中心にあるボルト孔を示す。

【図14(a)】図１４（ａ）は、アウタターニングロータを利用した、内部永久磁石同期モータの簡略化した磁束図である。

【図14(b)】図１４（ｂ）は、ＮＳ磁石が近接している点の磁束の拡大図である。

【図15】図１５は、複数の永久磁石要素がらせん構成で配列された永久磁石ロータハウジングを有する永久磁石ロータシステムの簡略化した概略等角表示である。

【図16】図１６は、図１５の永久磁石ロータハウジング実施形態の簡略化した概略端面表示である。

【図17】図１７は、図１６の永久磁石ロータハウジング実施形態の断面Ａ−Ａの簡略化した概略表示である。

【図18】図１８は、電動ドラムにおける使用に特に適したドラムシェルを有する外部ロータの軸方向断面の簡略化した概略表示であり、これは、本発明の単一遠心インペラ実施形態における冷却ガスの流れを説明するのに有用である。

【図19】図１９は、従来のサイクロイド減速機の断面であり、減速機は一般に標準的な外部モータに取り付けられる。

【図20】図２０は、本発明のサイクロイド減速機の断面であり、減速機は電動ドラム内に取り付けられる。

【図21】図２１は、中空ボア入力を有するハーモニック減速機を利用する電動ドラムの簡略化した概略表示であり、ここでは波動発生器の主軸が水平位置にある。

【図22】図２２は、中空ボア入力を有するハーモニック減速機を利用する電動ドラムの簡略化した概略表示であり、ここでは波動発生器の主軸が垂直位置にある。

【図23】図２３は、本発明のサイクロイド減速機の中空ボア入力の簡略化した等角表示であり、これは突出タブを利用してモータ入力を受け取り、且つ一体型の偏心軌道を利用して入力歯車を係合する。

【図24】図２４は、本発明のサイクロイド減速機の中空ボア入力の別の簡略化した等角表示であり、これは突出タブを利用してモータ入力を受け取り、且つ一体型の偏心軌道を利用して入力歯車を係合する。

【図25】図２５は、本発明の実施形態の電気モータのアウタロータと、サイクロイド減速機と、中心シャフトとの間の結合の簡略化した部分分解等角概略表示である。

【図26(a)】図２６（ａ）は、本発明に従い構成された電動ドラムの側平面図の簡略化した概略表示である。

【図26(b)】図２６（ｂ）は、シャフトカプラの平面断面表示である。

【図26(c)】図２６（ｃ）は、電動ドラムの端面図である。

【図27】図２７は、図２６（ａ）の断面Ａ−Ａに沿った図２６（ａ）、図２６（ｂ）、及び図２６（ｃ）の実施形態の簡略化した概略部分断面側平面表示であり、内部構造の要素間の結合を示す。

【図28】図２８は、本発明の実施形態の電気モータのロータと、サイクロイド減速機と、中心シャフトとの間の結合の簡略化した概略表示であり、ここでは高速カプラが２つのスロット対を有する。

【図29】図２９は、本発明の実施形態の電気モータのロータと、サイクロイド減速機と、中心シャフトとの間の結合システムの簡略化した部分分解等角概略表示であり、ここでは高速カプラが２つのスロット対を有する。

【図30】図３０は、本発明の実施形態の電気モータのロータと、サイクロイド減速機と、中心シャフトとの間の結合システムのさらなる簡略化した部分分解等角概略表示であり、ここでは高速カプラが２つのスロット対を有する。

【図31】図３１は、本発明の実施形態の電気モータのロータと、サイクロイド減速機と、中心シャフトとの間の結合システムの代替的な簡略化した部分分解等角概略表示であり、ここでは高速カプラが、スロットではなく、２つのタブ対を有する。

【図32】図３２は、本発明の実施形態の電気モータのロータと、サイクロイド減速機と、中心シャフトとの間の結合システムの代替的な簡略化した部分分解等角概略表示であり、ここでは高速カプラが一対のタブと一対のスロットとを有する。

【図33】図３３は、本発明の実施形態の電気モータのロータと、サイクロイド減速機と、中心シャフトとの間の結合システムの代替的な簡略化した部分分解等角概略表示であり、ここでは高速カプラが、スロットと対のタブを有する。

【図34】図３４は、本発明の実施形態の電気モータのロータとサイクロイド減速機との間の結合システムの代替的な簡略化した部分分解等角概略表示であり、ここでは高速カプラが、水平軸にあるスロット対を、垂直軸にある対のタブ／スロットと共に有する。

【図35】図３５は、本発明の実施形態の電気モータのロータと、サイクロイド減速機と、中心シャフトとの間の結合システムの代替的な簡略化した部分分解等角概略表示であり、ここではキーが中心シャフトに直接差し込まれるのでなく、キーレスブッシングが中心シャフトに係合する。

【図36】図３６は、本発明の実施形態の電動ドラムの軸方向断面であり、ここでは拡張シャフトがベースユニットの取付フェースに取り付けられる。

【図37】図３７は、本発明の実施形態の電動ドラムの軸方向断面であり、ここでは拡張シャフトの締付リングがベースユニットの取付リングと直接接触し、介在する取付フェースは用いられない。

【図38】図３８は、本発明の詳細な実施形態の電動ドラムの軸方向断面であり、ここでは拡張シェル構成部品がベースユニットの取付フェースに装着され、大型中心ナットによって所定位置に保持される。

【図39】図３９は、本発明の実施形態のとおり、電動ドラムのベースユニットに拡張シェル構成部品を装着するのに利用される取付フェースシステムの等角分解図である。

【図40】図４０は、型押ばねバンドの等角表示である。

【図41】図４１は、本発明の電動ドラムに対して端蓋を保持する型押ばねバンドの一実施形態の等角切欠図である。

【図42(a)】図４２（ａ）は、本発明の電動ドラムにおいて端蓋が固定用ドラムシェルシールに接触するところで端蓋に利用される圧縮ジオメトリの実施形態の簡略化した断面表示である

【図42(b)】図４２（ｂ）は、加えられる取付け力に応じた本発明の電動ドラムにおいて端蓋が固定用ドラムシェルシールに接触するところで端蓋に利用される圧縮ジオメトリの実施形態の簡略化した断面表示であり、端蓋は、取付け時に変形する型押バンドの働きによって固定された関係に保たれる。

【図43】図４３は、一実施形態における本発明の電動ドラムの端蓋の軸方向の簡略化した断面表示であり、ここでは固定用ドラムシールに対する端蓋のばね様特性が最大化されるように、端蓋は型押ばねバンド０３４２０と外周との間の径方向距離において比較的肉薄である。

【図44】図４４は、端蓋が本発明の電動ドラムの回転用シャフトシールに接触するところで端蓋に利用される圧縮ジオメトリの一実施形態の簡略化した断面表示である。

【図45】図４５は、本発明の電動ドラムの回転用シャフトシール圧縮システムの一実施形態の分解図の切欠図である。

【図46】図４６は、本発明の電動ドラムの端蓋に装着されているときの端蓋取外し工具の等角図面である。

【図47】図４７は、図４６の等角分解図である。

【図48】図４８は、モータ内での排出又は加圧を選択可能に使用したモータの衛生に有用である流体ポート、並びに本発明の電動ドラムのシール領域において環状チャンバを通じて洗浄流体を循環させるために使用される一対の流体ポートの具体的な例示的実施形態の簡略化した概略表示である。

【図49】図４９は、本発明の電動ドラムの衛生に有用な、より詳細にはシールの状態の監視に有用な流体ポートシステムの簡略化した概略図である。

【図50】図５０は、本発明の詳細な実施形態の電動ドラムの軸方向断面であり、ここでは拡張シェル構成部品が、締付ボルトを用いてベースユニットの取付フェースに装着され、ベースユニットのドラムシェルは面取り部を有し、この面取り部が拡張ドラムシェル上の対応する面取り部と嵌合する。

【発明を実施するための形態】

【0050】

以下の詳細な説明では、図面中の以下の部品符号が用いられる。

【0051】

【0052】

【0053】

【0054】

【0055】

図１は先行技術の電動ドラムの簡略化した概略表示であり、この電動ドラムはインナターニングロータモータ１０１０と、はすば歯車減速機１０２０と、はすば歯車減速機ハウジング１０２０に接続された第１の部分シャフト１０３０とを利用するもので、はすば歯車減速機ハウジング１０２０がモータハウジング１０４０に接続される。モータハウジング１０４０はモータハウジングフランジ１０５０に接続され、モータハウジングフランジ１０５０は第２の部分シャフト１０６０に接続される。この電動ドラムは閉鎖系の油入り熱システムで、オイル（図示せず）を利用してモータ熱（図示せず）をドラムシェル１０７０に伝達する。

【0056】

図２は、先行技術の電動ドラムの簡略化した概略表示であり、この電動ドラムはインナターニングロータモータ２０１０と、サイクロイド減速機２０２０と、サイクロイド減速機２０２０のハウジング（具体的には指示せず）に接続された第１の部分シャフト２０３０とを利用する。サイクロイド減速機２０２０のハウジングはモータステータハウジング（具体的には指示せず）及びモータを取り囲む支持フランジ２０５０に接続される。支持フランジ２０５０は第２の部分シャフト２０６０にさらに接続される。

【0057】

この電動ドラムは開放系の熱システムで、外部の空気（曲線の矢印で示される）を利用し、外部の空気が電動ドラムに入り込み、モータ及び減速機を横切って流れ、電動ドラムの逆側の端部から出ることにより、モータ熱を周囲環境に移す。

【0058】

図３（ｂ）は、本発明の発明の具体的な例示的実施形態のとおり構成された電動ドラム０３０００の側平面軸方向断面表示である。この実施形態では、外部ロータ０３２３０の径方向内周面が径方向外面ステータ０３２２０の周りに回転し、且つドラムシェル０３７００内で中空ボア入力シャフト０３１１０を利用してサイクロイド減速機０３１００に接続され、ここで拡張シェルアタッチメント０３５６０がベースユニット０３０１０の取付フェース０３５１２に装着されている。

【0059】

本発明の電動ドラム０３０００はドラムシェル０３７００を含み、そのドラムシェル０３７００の内部にモータ０３２００及びサイクロイド減速機０３１００が格納される。ドラムシェルの両端面で中心シャフト０３２１０に軸受０３７１０、０３７１１が配置され、それによりベースユニット０３０１０を構成する。この実施形態では、拡張シェルアタッチメント０３５６０はベースユニット０３０１０の右側にある取付フェース０３５１２に取り付けられる。ベースユニット０３０１０が、取り付けられた拡張シェルアタッチメント０３５６０と併せて封止されることで、閉鎖系熱システムを形成する。

【0060】

ロータ０３２３０の一対のタブ０３２４７であるモータ出力は、高速カプラ０３３１０を用いてサイクロイド減速機入力０３１１０に結合され、このようにして速度を減速し、トルクを増加させる。内歯リング歯車０３１６０であるサイクロイドハウジングがドラムシェル０３７００に直接接続され、従ってドラムシェルは固定中心シャフト０３２１０の周りに回転する。

【0061】

モータ０３２００のステータ０３２２０は中心シャフト０３２１０に取着される。中心シャフト及びステータ巻線リード０３２２３が、動作中に中心シャフト０３２１０が受け得る撓みを調整するのに十分な隙間をもって、サイクロイド減速機０３１００の中空ボア偏心入力０３１１０の中心に通される。アウタターニングロータ０３２３０が、ロータ軸受０３２３１及び０３２３２を用いて中心シャフト０３２１０に取り付けられる。

【0062】

サイクロイド減速機０３１００の固定基準点は、高トルクカプラ０３３５０及び高トルク中心シャフトキー０３３５１（図３ａ）によって中心シャフト０３２１０に取着される。

【0063】

一次端蓋０３４１０が、型押ばねバンド０３４２０及び端蓋取付フェース０３４３０を用いてベースユニット０３０１０に装着される。

【0064】

図４〜図１２は本発明の実施形態に関し、ここではアウタターニングロータが誘導モータである。図４は、電動ドラム０４０００に沿った簡略化した軸方向断面であり、ここではモータ０４２００が、本発明の一実施形態の原理に従い構成された外部ロータ０４２３０を有する。アウタターニングロータ０４２３０はモータのトルク密度を改善し、従ってインナターニングロータで実現可能な同じトルクを、アウタターニングロータではより小さい直径で、或いはより短い軸方向長さで実現することができる。図４では、アウタターニングロータ０４２３０は上記のとおり誘導モータである。ステータ０４２２０はステータシャフト０４２１０に取着され、外部ロータ０４２３０は、ステータ０４２２０及びステータシャフト０４２１０（これらは固定されている）の周りに回転するように配置される。

【0065】

図５は、図４の電気モータの部分Ｂ−Ｂの拡大図である。ここで、外部ロータ０４２３０が軸受０４２３１及び０４２３２（図５には一部のみ図示）によってステータシャフト０４２１０に回転自在に支持されることが分かる。これらの軸受は、本発明のこの具体的な例示的実施形態では、従来の転がり軸受である。

【0066】

図６は、アウタロータ型誘導モータ０４２００（この図には図示せず）のステータ０４２２０の一部分の簡略化した概略軸横断方向断面表示である。ステータ０４２２０の表示される部分は、本発明の一部の実施形態では、ステータ０４２２０の強磁性積層要素０４２２１（この図では概略的に指示される）に対応する。本発明のこの具体的な例示的実施形態では、ステータ０４２２０は、２４個のスロット（この図では、その各々に個別の番号を付す）を有するように構成される。

【0067】

図７は、図６のステータ０４２２０の断片的な一部分の拡大図である。この図は、２４個のスロットのうち２個をさらに詳細に示す。この図に示されるとおり、代表的なスロット０７２２４及び０７２２５は、各々、ステータ０４２２０を通じて略径方向に延在し、且つ略Ｖ字型の形態を有する。本発明のこの具体的な例示的実施形態では、かかるスロットの各々が実質的に内向きの部分０７２２６を有し、これがスロット開口の周方向寸法を小さくすることにより、より高い安全性でステータ巻線（図示せず）がスロット内に保持される。

【0068】

図８は、３２個の略円形スロット０８２３５を有する本発明のアウタロータ型誘導モータ実施形態のロータ０４２３０の簡略化した概略断面表示である。

【0069】

図９は、図８のロータ実施形態の一部分の拡大図であり、３２個の略円形スロットをさらに詳細に示す。

【0070】

ロータは、図８及び図９に示されるとおり、３２個の円形スロットを含む。３２本のバーを使用することで、危険な寄生同期ロッキングトルクがないことが確実となる。２つの磁極がある場合、上記に記載したとおりの２４個の磁性歯を有するステータと、３２個の磁性歯を有するロータとの間の起磁力の最小共通高調波次数は、９５及び９７である。これは、ゼロ回転速度でトルクの小さい一時的減少をもたらし得る。従って、本願のアウタロータは、寄生同期トルクを排除するためにスキューする必要はない。バーに対しては、円形又は正方形などの単純な断面形状で十分であり得る。

【0071】

図１０は導電性ロータバー１０２３６を示し、これは、本発明の一部の実施形態ではアルミニウムで作製され、この実施形態では、本明細書に例示されるとおり、ロータスロット０８２３５に直接挿入される。ロータ導体のそれぞれの端部を短絡要素が短絡する。

【0072】

図１１は、本発明の実施において有用な巻線配線の簡略化した概略表示である。この図に示されるとおり、２極巻線は自動的に１層配線で挿入され得る。例として、本発明の巻線のこの具体的な例示的実施形態では、ワイヤ部分１１２２４が１番及び１４番のスロット間にループを形成する。同様に、ワイヤ部分１１２２５が２３番及び１２番のスロット間にループを形成し、ワイヤ部分１１２２６が１３番及び２番のスロット間にループを形成し、ワイヤ部分１１２２７が１１番及び２４番のスロット間にループを形成する。

【0073】

図１２は簡略化した磁束図であり、本発明の具体的な例示的実施形態により実現される負荷条件下でのステータとロータとの間の緊密な連接を示す。この図は、負荷条件下でのステータとロータとの間の緊密な連接を示す。この図から、最大の磁束密度はロータ外鉄心部（ｂａｃｋ ｉｒｏｎ）に現れることが分かる。

【0074】

ロータはステータの外側に位置するため、ステータに対面する範囲のロータ直径は、インナロータ構成の場合より大きい。モータのトルクは、モータエアギャップの容積（Ｌ＊π＊Ｄ^２／４）に比例する（式中、Ｌは有効積層長さであり、Ｄはロータ直径である）。直径Ｄは内部ロータ型誘導モータより大きいため、所与のトルクに対してより低い値の積層長さＬを実現することが可能である。本発明のアウタロータ型誘導モータの例示的な実施形態は、０．７のＤ／Ｌ比を有する。インナロータ型誘導モータ構成と比較して、アウタロータ型解決法は、より高い（トルク）：（全容積）比を有する。

【0075】

モータの主な損失構成部品はステータ巻線銅損である。閉鎖系熱システムを有する従来の電動ドラムにおいてステータの熱を周囲環境に放散させる主な方法には、オイルへのモータ熱の伝導が用いられ、次にはオイルがそのモータ熱をドラムシェルに伝導する。次にドラムシェルの熱は、存在する場合にはコンベアベルトに伝導されるか、又はベルトが存在しない場合、対流によって周囲空気に運ばれる。

【0076】

しかしながら、オイルを使用しないことが、本発明の重要な特徴である。代わりに、例えば回転フィンを有する１つ又は複数の軸方向空気インペラの使用により、ガス流ループ１８２４９（図１８を参照）（一部の実施形態において、これは空気流ループである）が生成される。図１８の実施形態では、遠心回転フィン１８２４０が一次ロータ端蓋１８２３３に装着される。このファンインペラフィンは、アウタターニングロータと同様に、インナターニングロータに装着された場合と比べてより大きい直径を有し、従ってより効果的なガス流を有する。ガス流ループは、ロータとステータとの間に軸方向トロイダル流路を有し、ロータとドラムシェルの内表面（これは実質的に不透過性である）との間に逆方向の別のトロイダル軸方向流路を有する。二次ロータ端蓋１８２３４は、遠心回転フィン１８２４０によって生成されるガス流ループに対する効果が最小限となるよう、単にスポークが付けられる。

【0077】

本明細書に図示されない他の実施形態では、一次及び二次ロータ端蓋に軸方向フィン設計が埋設され、ガス流を生成する。

【0078】

アウタターニングロータでは、従来の電動ドラムに固有の撓み及び整列のずれによって生じる破局的なモータ故障の起こる確率が大幅に低下する。本発明では、図３に示されるとおり、モータ０３２００の固定ステータシャフト０３２１０が、ベースユニット軸受０３７１０及び０３７１１を用いてドラムシェル０３７００に取り付けられる電動ドラム０３０００の固定中心シャフト０３２１０として働く。この構成では、動作中、大きく撓む部品のみが中心シャフト０３２１０に固定される。ステータ０３２２０は中心シャフト０３２１０に直接取着され、アウタターニングロータ０３２３０は固定中心シャフトに、一次ロータ端蓋０３２３３におけるロータ軸受０３２３１及び二次ロータ端蓋０３２３４におけるロータ軸受０３２３２によって取着される。従って、固定中心シャフト０３２１０が撓むとき、ステータ０３２２０とアウタターニングロータ０３２３０とが協働する。

【0079】

図１３〜図１７は、アウタターニングロータが永久磁石モータである本発明の実施形態に関する。図１３は、アウタターニング永久磁石モータ０３２００の断面表示である。この例示的な実施形態では、ロータ０３２３０などの強磁性ロータ要素の内周面と外周面との間の磁石受入スロットに、Ｎ極磁石１３２４４とＳ極磁石１３２４３との極性ペアで磁石が埋設される。ロータはステータ０３２２０の周りに回転する。磁石は、一つおきに磁石が逆の極性を有するように配置され、従ってＮ極対磁石１３２４４とＳ極対磁石１３２４３とが交互に並ぶパターンを形成する。示される磁石は、２つの角の磁石面中間部を有する矩形である。さらに、磁石対は、隣接する極性の角が遠位の同じ極性の角より径方向外側にあるように配置される。このようにすると、角度が付けられた磁石対によって磁束が集中し、従ってステータ０３２２０に帰還が生じ、それが制御パワーエレクトロニクス（図示せず）により検知され、ステータ０３２２０に対するロータ０３２３０の位置が決定される。この設計の一つの利点は、さらなる物理的なエンコーダ又はセンサを電動ドラム０３０００に挿入しなくても、制御パワーエレクトロニクスがモータ０３２００を正しく駆動することである。

【0080】

さらに、この例示的な実施形態では、ロータ０３２３０はハウジングを利用しない。代わりに、図１３ｂに示されるロータ積層０３２４１は、同じ極性の磁石対間の円周間隙又は穴１３２４６を利用し、そこを通して積層スタックが、ロータ積層締付ボルト０３２４２（図３）を用いて両方のロータ端蓋間に締結される。この設計はモータ０３２００の全体的直径を最小限に抑え、より大きいトルク密度の実現を可能にする。

【0081】

図１４ａ及び図１４ｂは、この例示的な実施形態で生じるロータ積層パターンを通る磁束回路をさらに示す。

【0082】

図１５、図１６、及び図１７は、永久磁石モータの別の実施形態を示す。この実施形態において、磁石はアウタターニングロータに埋設されるのではなく、磁石１５２４５はロータハウジングの内側周面（具体的には指示せず）に表面取り付けされる。この実施形態では、磁石はらせん状に構成され、これはコギングトルクを低減する。しかしながら他の実施形態では、らせん構成、すなわちヘリカル構成は不要であり、磁石はロータハウジングの内周面に沿って軸方向に、例えば接着剤で表面取り付けされる。

【0083】

図１９は、従来のサイクロイド減速機１９１００の断面表示であり、これは、一般に、サイクロイド減速機ハウジングのフェース（具体的には指示せず）を外部モータ（この図には図示せず）にボルト締めすることにより、標準的な外部モータに取り付けられる。先行技術のこの表示では、サイクロイド減速機ハウジング１９１６０が減速機の固定基準点として機能する。サイクロイド減速機ハウジング１９１６０の内周面の周りに、リングピン１９１６１が差し込まれる。一部のより低い減速比では、リングピン１９１６１はリングピンブッシング１９１６２に入れられ、次にはリングピンブッシング１９１６２が、外歯歯車又はサイクロイドディスク１９１４０を係合する内歯リング歯車として機能する。他のより高い減速比では（図示せず）、リングピンがブッシングなしにハウジングに差し込まれ、サイクロイドディスクを直接係合する。

【0084】

偏心入力シャフト１９１１１が回転し、サイクロイドディスク１９１４０が内歯リング歯車のリングピンブッシング１９１６２の周りに転動するよう動かされる。図１９では、サイクロイド減速機ハウジング１９１６０の内周の周りに１２個のリングピンブッシング１９１６２、又は内歯車歯があり、且つサイクロイドディスク１９１４０の外周の周りに１１個のローブ、又は外歯車歯がある。偏心入力シャフト１９１１１が１回転する毎に、サイクロイドディスク１９１４０のローブが各後続のリングピンブッシング１９１６２を係合する。従って、この例示的な実施形態では、サイクロイドディスク１９１４０が１１個のローブを有し、且つ１２個のリングピンブッシング１９１６２があるため、サイクロイドディスク１９１４０は１２個のリングピンブッシング１９１６２のうち１１個のみを係合し、サイクロイドディスク１９１４０は事実上１個のリングピンブッシング分だけ逆に回転する。概して、サイクロイドディスクは、リング歯車の少なくともｎ＋１個の内歯を係合するｎ個の外歯を有する。サイクロイドディスク１９１４０が回転すると、サイクロイドディスク１９１４０の開口部１９１４１がガイドピン１９１５２及びガイドピンブッシング１９１５３を係合し、それによりガイドピン１９１５２及びブッシング１９１５３が、サイクロイドディスク１９１４０と共に回転する。これらのガイドピン１９１５２及びブッシング１９１５３は、減速機の出力として機能するガイドピン支持リング（図示せず）に取着される。

【0085】

この構想は、サイクロイド減速機ハウジング１９１６０（図２の符号２０２０）のフェースが従来のモータにボルト締めされる図２の従来のドラムモータに明らかに用いられる。図２の出力シャフト２０３０は、図１９のガイドピン１９１５２及びガイドピンブッシング１９１５３に内部的に強固に結合される。

【0086】

図２０は、電動ドラム（この図には図示せず）内に取り付けられる本発明のサイクロイド減速機２０１００に沿った断面である。サイクロイド減速機ハウジングのフェースがモータにボルト締めされる先行技術とは異なり、この例示的な実施形態では、内接リング歯車であるサイクロイド減速機ハウジング２０１６０がドラムシェル０３７００の内周面に直接取り付けられる。従って、サイクロイド減速機ハウジング２０１６０は減速機の固定基準点として働くのではなく、減速機の出力として働き、ドラムシェル０３７００と同期して回転する。

【0087】

図２０の実施形態では、サイクロイドハウジング２０１６０の内周の周りに２０個のリングピン２０１６１及び２０個のリングピンブッシング２０１６２が示され、これらは内リング歯車として機能する。サイクロイドディスク２０１４０の外周の周りに１９個のローブがある。この実施形態では、ガイドピン２０１５２及びガイドピンブッシング２０１５３は、ガイドピンハウジングとも称されるガイドピン支持リング０３１５０（図２０には図示せず）に取着され、このガイドピン支持リング０３１５０は高トルクカプラ０３３５０（図２０には図示せず）を用いて中心固定シャフト０３２１０（図２０には図示せず）に結合されることで、サイクロイド減速機２０１００の固定基準点として機能する。偏心入力シャフト２０１１０が回転すると、サイクロイドディスク２０１４０の開口部２０１４１がガイドピン２０１５２及びガイドピンブッシング２０１５３を係合し、ガイドピン２０１５２及びガイドピンブッシング２０１５３の周りにサイクロイドディスクが転動する。サイクロイドディスク２０１４０のこの転動する動きにより各後続のリングピンブッシング２０１６２が係合される。サイクロイドディスク２０１４０のローブよりリングピンブッシング２０１６２の方が多いため、サイクロイドハウジング２０１６０の内接リング歯車は、偏心入力シャフト２０１１０が１回転する毎に１個のリングピンブッシング２０１５３分だけ進む。従って内接リング歯車は、入力シャフトと比べて低い速度で回転する。

【0088】

図２０の好ましい例示的実施形態において、サイクロイド減速機２０１００の偏心入力シャフト２０１１０は中空ボアを有する管状であり、従ってステータ巻線リード０３２２３（図２０には図示せず）及び電動ドラム０３０００（図２０には図示せず）の中心シャフト０３２１０（図２０には図示せず）をサイクロイド減速機２０１００の中心に通すことができる。同じ好ましい実施形態の図３は、サイクロイド減速機０３１００の中空ボア偏心入力シャフト０３１１０に通されているステータ巻線リード０３２２３及び中心シャフト０３２１０を示す。この設計の利点は、サイクロイド減速機０３１００がドラムシェル０３７００に取り付けられることであり、ドラムシェル０３７００は電動ドラム０３０００のなかで最も剛性の高い要素である。中空ボア入力シャフト２０１１０と中心シャフト０３２１０との間には十分な隙間があり、従って中心シャフトが撓んでも、サイクロイド減速機０３１００は中空ボア偏心入力シャフト２０１１０とは接触していないため、影響を受けない。

【0089】

図３及び図２０の好ましい実施形態のさらなる利点は、サイクロイド減速機ハウジング２０１６０、０３１６０がドラムシェル０３７００と直接接触していることにより、サイクロイド減速機要素の転がり動作により発生する熱が直ちにドラムシェル０３７００に伝導されることである。

【0090】

サイクロイドハウジング２０１６０をドラムシェル０３７００に直接係合することにより、所与のドラムシェル直径の中でより大型のサイクロイド減速機２０１００を使用することができ、ひいては、所与の軸方向長さに対して電動ドラム０３０００のより高いトルク密度が可能となる。サイクロイド減速機は本質的に軸方向にコンパクトであるため、ドラムシェルの軸方向長さ及び有効内径の双方に対してトルク密度が最大化される。

【0091】

高速での減速が要求される一部の実施形態において、高トルク減速機の別の実施形態は、図２１に示されるハーモニック減速機２１８００である。図２１は、中空ボア入力を有するハーモニック減速機２１８００を利用する電動ドラム２１０００の簡略化した概略表示であり、ここで波動発生器２１８１０の主軸は水平位置にある。ハーモニック減速機２１８００は、波動発生器２１８１０によって駆動されるフレクススプライン部材２１８２０と比べて剛体サーキュラスプライン２１８３０の歯がより多い点で、サイクロイド減速機と同じ基本原理を用いて動作する。波動発生器２１８１０が回転する毎に、フレクススプライン部材２１８２０の歯数を超える歯の分だけ事実上剛体サーキュラスプライン２１８３０が進む。

【0092】

この実施形態において、剛体サーキュラスプライン２１８３０はドラムシェル０３７００に直接取り付けられ、ハーモニック減速機２１８００の出力として機能する。フレクススプライン２１８２０は取着ピン２１８３１を用いて中心シャフトに取着され、ハーモニック減速機２１８００の固定基準点として機能する。ハーモニック減速機２１８００の入力である波動発生器２１８１０は中空であり、そのため、ステータリードワイヤ０３２２３及び中心シャフト０３２１０をハーモニック減速機２１８００の中心に挿通することが可能である。

【0093】

図２２は、図２１の同じハーモニック減速機を示し、ここで波動発生器の主軸は垂直位置にある。

【0094】

図２３及び図２４は、本発明のサイクロイド減速機の中空ボア入力０３１１０の簡略化した等角表示である。これは略管状構成であり、突出タブ２３１３０と称される突起を利用してモータ入力を受け取り、一体型の偏心軌道２３１２０を利用してサイクロイドディスク入力歯車（図示せず）を係合する。この例示的な実施形態では、サイクロイド減速機の入力シャフトは中空であり、中心シャフト及びステータ巻線リードをサイクロイド減速機の中心に挿通することが可能である。

【0095】

図２５は、本発明の実施形態の電気モータのアウタロータと、サイクロイド減速機と、と中心シャフトとの間の動力伝達結合構成の説明に有用な、簡略化した部分分解等角概略表示である。この図は、あらゆる電動ドラムに固有の整列のずれ及び撓みを本発明がどのように軸方向にコンパクトな形で調整するかを示す。

【0096】

モータ０３２００の中心シャフト０３２１０が電動ドラム０３０００（この図では具体的に指示せず）の全体にわたって延在し、特にサイクロイド減速機の中空ボア偏心入力シャフト２０１１０の中心を通って延在する。この好ましい例示的実施形態において、中心シャフト０３２１０の撓みによって引き起こされるモータ０３２００とサイクロイド減速機の偏心入力シャフト２０１１０との間の整列の角度及び同心性に関するずれは、高速カプラ０３３１０により調整される。

【0097】

突出ロータタブ０３２４７が、軸方向に薄い高速カプラ０３３１０の外周上にあるスロットを係合する。加えて、サイクロイド減速機の中空ボア偏心入力シャフト２０１１０の突出タブ２３１３０が、高速カプラ０３３１０の内周上にあるスロットを係合する。高速カプラ０３３１０の外側スロットとロータタブ０３２４７との間の適切な隙間、及び高速カプラ０３３１０の内側スロットと中空ボア偏心入力シャフトタブ２３１３０との間の適切な隙間、並びに中心シャフト０３２１０の外径と高速カプラ０３３１０の内径との間の適切な隙間により、カプラは様々な駆動面にわたって角度を変え、摺動することが可能である。

【0098】

サイクロイドディスク２０１４０が転動する際の中心になるガイドピン２０１５２及びガイドピンブッシング２０１５３は、一次ガイドピン支持リング０３１５０に取着される。一次ガイドピン支持リング０３１５０は、モータ０３２００と反対側の一次ガイド支持リングの軸方向側面に内部スロットを有する。これらの内部スロットは、高トルクカプラ０３３５０の突出タブを受け入れる。高トルクカプラ０３３５０は内周上にキー溝を有し、シャフトキー０３３５１によって中心シャフトに取着される。このようにして、サイクロイド減速機の固定基準点が中心シャフト０３２１０に有効に接続される。

【0099】

図２６ａは、本発明に従い構成されたカプラ装置（この図には図示せず）を有する電動ドラム０３０００の簡略化した概略表示である。図２６ｂはシャフトカプラ０３３５０の平面断面表示であり、図２６ｃは電動ドラム０３０００の端面図である。これらの図は、電動ドラム０３０００が、中心モータシャフト０３２１０の周りに回転自在であるように構成されたドラムシェル０３７００を有することを示す。ドラムシェルは図２６ａの左側で端蓋０３４１０によって中心モータシャフト０３２１０に対して封止される。

【0100】

図２７は、図２５ａの断面Ａ−Ａに沿った図２５の実施形態の簡略化した断面表示であり、モータと減速機とシャフトとの間の結合を示す。この図に示されるとおり、電気モータ０３２００は、サイクロイド減速機入力２７１１０に結合される上記の高速カプラ０３３１０を用いて結合される。本発明のこの具体的な例示的実施形態では、サイクロイド減速機固定基準２７１５０は、高トルクカプラ０３３５０によって中心モータシャフト０３２１０に接続される。ドラムシェル０３７００はサイクロドライブ出力２７１６０と接続されているため、回転するよう動かされる。高トルクカプラ０３３５０は中心モータシャフト０３２１０に対するサイクロイド減速機固定基準２７１５０の回転運動を阻止すると同時に、中心シャフト０３２１０が負荷を受けて撓んだとき、サイクロイド減速機固定基準２７１５０に対する中心シャフト０３２１０の整列のずれを調整する。高速カプラ０３３１０はまた、中心モータシャフト０３２１０の撓みによって生じるモータ０３２００とサイクロイド入力２７１１０との間の整列のずれも調整する。この断面表示では、ロータタブ０３２４７は、一方がこの図の表面の外側にあり、他方が中心モータシャフトの後ろ側にあるため、見えない。

【0101】

図２８は、本発明の実施形態の電気モータ０３２００のロータ０３２３０と、サイクロイド減速機０３１００と、中心シャフト０３２１０との間の結合の簡略化した概略表示である。

【0102】

図２９は、電気モータ０３２００のロータ０３２３０と、サイクロイド減速機０３１００と、中心モータシャフト０３２１０との間の結合システムの簡略化した部分分解等角表示である。

【0103】

図３０は、第２の角度から見た、電気モータ０３２００のロータ０３２３０と、サイクロイド減速機０３１００と、中心モータシャフト０３２１０との間の結合システムの別の簡略化した部分分解等角表示である。これまでに考察した構造の要素には、同様の符号が付される。これらの図に示されるとおり、高速カプラは、外周上に、モータ０３２３０のロータタブ０３２４７を受け入れる２つの径方向外側スロットを有し、且つ内周上に、サイクロイド減速機入力２７１１０の突出タブを受け入れる２つの径方向内側スロットを有するように構成される。高速カプラのこれらのスロット又はノッチはキー溝として機能し、互いに略９０°ずれて配置される。

【0104】

高速カプラは、任意の時点で４つの能動的直交駆動面を有する。ある例示的な実施形態を示す図３５では、能動的駆動面３５３１２、３５３１４の２つが互いに平行であり、第１の直交駆動面対と見なすことができ；他の２つの能動的駆動面３５３１６、３５３１８は互いに平行であり、第２の直交駆動面対と見なすことができる。この例示的な構成では、第１の能動的駆動面対が第２の能動的駆動面対と直交する。

【0105】

２つの直交駆動面３５３１２、３５３１４は、ロータタブの２つのそれぞれの直交駆動面３５３１１、３５３１３からトルクを能動的に受け取り、ロータタブは駆動要素と見なされる。

【0106】

２つの直交駆動面３５３１８、３５３１６は、サイクロイド減速機入力２７１１０の２つのそれぞれの直交駆動面３５３１７、３５３１５にトルクを伝達し、サイクロイド減速機入力２７１１０は、一対の被動要素を有するものと見なすことができる。従って、動作中、合計８つの直交駆動面が常に係合している。

【0107】

様々な直交配置が可能である。図３１は、外周上に、アウタターニングロータのスロットを受け入れる突出タブを有し、且つ内周上に、中空ボア偏心サイクロイド減速機入力シャフトのスロットを受け入れる突出タブを有する高速カプラ３１３１０を示す簡略化した概略等角表示である。

【0108】

図３２は、ロータタブを受け入れる高速カプラ３２３１０の内周上のスロットと、サイクロイド減速機の中空ボア偏心入力シャフトのスロットを受け入れる高速カプラ３２３１０の内周上の突出タブとを示す簡略化した概略等角表示である。

【0109】

図３３は、係合カプラ又は速度カプラとも称される、ロータタブを受け入れる高速カプラ３３３１９の内周上の２つのスロットと、サイクロイド減速機の中空ボア偏心入力シャフトの対応するスロット及びタブを受け入れるための内周上の１つの突出タブ及び内周上の１つのスロットとをさらに示す簡略化した概略等角表示である。

【0110】

図３４は、図面から中心シャフトを省くことによってこの例示的な実施形態の高速カプラ３４３１０をさらに明瞭に示す簡略化した概略等角表示である。この高速カップリングの利点は、ロータとサイクロイド減速機の入力との間の整列の角度及び同心性に関するずれが調整されながらも、中断されていないトルクがサイクロイド減速機に付与されることである。

【0111】

上記のとおり、図２９〜図３０のサイクロイド固定基準２７１５０は中心シャフト０３２１０に対して固定されるが、システムが横向きの負荷を受けているときの中心シャフトの撓みにより生じる整列のずれは調整可能である。この調整は基準カプラ装置により実現され、ここでは、係合カプラ又は基準カプラとも称される高トルクカプラ０３３５０が、径方向シャフトキー０３３５１との係合により、径方向シャフトキー０３３５１が高トルクカプラ０３３５０内で長手方向に延在する対応するキー溝を係合することで、中心シャフト０３２１０に対する回転が固定される。高トルクカプラ０３３５０は、円周方向には、サイクロイド減速機の固定基準における対応するスロットに嵌合する突出タブを有して構成される。従って、図３５の高速カプラで用いられる直交駆動面の同じ構想が、同様にこの高トルクカプラに用いられる。

【0112】

図３５は、高トルクカプラをシャフトに取着するための手段の例示的な実施形態の別の簡略化した概略表示である。キー溝を合致するキーと共に使用するのではなく、キーレスブッシング３５３５２を使用する。キーレスブッシングの利点は、本発明の実施においてより小さい直径の中心シャフトを使用できることである。

【0113】

図３６は、本発明の実施形態の電動ドラム３６０００の簡略化した軸方向断面表示であり、ここでは拡張シャフト３６５６０が、ベースユニット０３０１０（図３に示される）の取付フェース３６５１２に取り付けられる。拡張シャフト３６５６０は締付リング３６５３０に強固に接続され、締付リング３６５３０は複数のファスナ（拡張部締付ボルト３６５３２）の使用により取付フェース０３５１２に対して取着され、複数のファスナは締付リング３６５３０を貫通し、取付フェース０３５１２の反対側の取付リング０３５１０に螺入する。取付リングは、決められた回転動力付与領域又は減速機がドラムシェルに動力を付与するところからある程度離れて位置する。

【0114】

取付フェース０３５１２の軸方向内側に、取付リング０３５１０がある。取付リング０３５１０は、その軸方向外側面の外周上に面取り部を有する。取付リング０３５１０の面取り部はばねリング０３５１１と直接接触する。ばねリング（これは粗い組織の硬化金属で形成されてもよい）は、例えば略円形又は菱形又は矩形である断面ジオメトリを有し得る。ばねリング０３５１１、取付リング０３５１０、及び取付フェース０３５１２は、取付フェース０３５１２に装着可能な構成部品が取り付けられない場合、取付リング整列ボルト３６５１３を用いて所定位置に保持される。この例示的な実施形態では、拡張部締付ボルト３６５３２を使用して締付リング３６５３０が取付リング０３５１０の方に引き込まれ、従ってばねリング０３５１１に逆らって取付リング０３５１０の面取り部が引き込まれることで、ばねリングがドラムシェル０３７００へと径方向に拡張するよう押され、それにより拡張シャフト３６５６０の軸横断方向の力がドラムシェル０３７００に伝達される。

【0115】

図３７は、本発明のさらなる実施形態の電動ドラム３７０００の簡略化した軸方向断面表示であり、ここでは拡張シャフト３７５６０の締付リング３７５３０がベースユニット０３０１０（図３に示される）の取付リング３７５１０と直接接触し、介在する取付フェースは使用されない。この実施形態において、取付リング３７５１０は図３６と同様の面取り部を有し、締付リング３７５３０を貫通するファスナを使用することにより、同様にばねリング３７５１１に逆らって引き込まれる。

【0116】

図３８は、本発明の詳細な実施形態の電動ドラムの簡略化した軸方向断面表示であり、ここでは拡張シェルアタッチメント０３５６０（図３に示される）がベースユニット０３０１０（図３に示される）の取付フェース０３５１０に装着され、大型中心ナット３８５５１によって所定位置に保持される。拡張シェルアタッチメント０３５６０を取り付ける前に、ねじ付きフランジ３８５５０が複数のファスナ（図示せず）を使用して取付フェース０３５１２に取り付けられ、複数のファスナは取付リング０３５１０に螺入し、それにより取付リング０３５１０の面取り部をばねリング０３５１１に逆らって引き込むため、ばねリング０３５１１がドラムシェル０３７００へと径方向に拡張する。加えて、締付リング０３５３０が拡張シェルアタッチメント０３５６０に挿入され、二次ばねリング０３５３１が、締付リング０３５３０の軸方向外側の拡張シェルアタッチメント０３５６０の内周面にある周方向溝に挿入される。次に、拡張シェルアタッチメント０３５６０がベースユニット０３０１０に逆らって置かれ、シェル拡張アタッチメント０３５６０の逆側の端部から中心ナット３８５５１が挿入される。この中心ナット３８５５１はねじ付きフランジ３８５５０に螺着され、それにより締付リング０３５３１が二次ばねリング０３５３１に逆らって引き込まれ、二次ばねリング０３５３１が拡張シェルアタッチメント０３５６０へと径方向に拡張される。

【0117】

図３９は、本発明の実施形態のとおり、拡張シェル構成部品０３５６０を電動ドラム０３０００のベースユニット０３０１０に装着する際に利用される取付フェースシステムの等角分解図である。この実施形態では、１つの中心ナットを使用するのではなく、複数の拡張部締付ボルト０３５３２をかみ合いカム面付きワッシャ０３５３３と共に使用する。図３８に示されるのと同じ原理が、図３９に示される。加えて、ボルトホルダ０３５３４が、装着中、拡張部締付ボルト０３５３２が締付リング０３５３０に留まることを確実にしながら、まだ取付リング０３５１０に螺入されていない拡張部締付ボルト０３５３２に必要なさらなる距離を調整することにより、拡張シェルアタッチメント０３５６０の取り付けを補助する。

【0118】

端蓋は、型押ばねバンドを用いて電動ドラムに接続される。図４０は、トレランスリングとしても知られる型押ばねバンド０３４２０の簡略化した表示である。

【0119】

図４１は、本発明のドラムシェル密閉構成において端蓋０３５７０を電動ドラムに対して保持する型押ばねバンド０３５７１の一実施形態の等角切欠図である。型押ばねバンド０３５７１は、端蓋０３５７０及び取付フェース０３５１２のシリンダ形ジオメトリとも称される２つの同心突起の間に配置され、２つの同心突起が端蓋組立体として共に入れ子にされると、型押ばねバンド０３５７１が圧縮されて、２つの同心突起間に締まり嵌めが生じる。端蓋及び取付フェースのはめ合い同心突起は、異なる呼び径を有する。

【0120】

別の例示的実施形態では、端蓋とドラムシェルとの間に固定用ポリマーシールが配置される。図４２（ａ）は、かかる実施形態の簡略化した断面表示である。端蓋０３５７０とドラムシェル０３７００との間にポリマーシール０３５７２が封入される。リング圧縮ジオメトリは、端蓋０３５７０の軸方向内側面の外周の周りにある。型押ばねリングによって端蓋０３５７０が所定位置に保持されると、リング圧縮ジオメトリがシール０３５７２に圧縮力を及ぼす。

【0121】

別の実施形態（図示せず）では、リング圧縮ジオメトリが、ドラムシェルの軸方向外側面上の端蓋の外周の周りにある。

【0122】

図４２（ｂ）は、加えられる取付け力に応じた、本発明の電動ドラムにおいて端蓋が固定用ドラムシェルシールに接触するところで端蓋に利用される圧縮ジオメトリと、端蓋が径方向シールとも称される回転用シールに接触するところで端蓋に利用されるリング圧縮ジオメトリとの実施形態の簡略化した断面表示であり、端蓋は、取付け時に変形する型押ばねバンドの働きによってポリマー回転用シールに対して固定された関係に保たれる。回転用シールの例としては、回転用リップシール、回転用シャフトシール又はポリマー回転用リップシールが挙げられる。図４２（ｂ）の実施形態は図４２（ａ）の実施形態と類似しており、従って、これまでに考察した構造の要素には同様の符号を付す。

【0123】

図４３は、別の例示的実施形態の簡略化した断面表示であり、ここでは、型押ばねバンドと外径との間の径方向距離に環状ウェブとも称される薄肉の端蓋０３４１０を設計して、環状ウェブの軸方向弾性特性により生じるばね様の効果を作り出すことにより、シール０３４５０に対抗する圧縮力が維持される。この実施形態において、端蓋の中心部分は、型押ばねバンド０３４２０により、端蓋０３４１０の外側部分と外側固定用シール０３４５０との間の自然接触点からさらにやや軸方向内側に保持され、それにより固定用シール０３４５０に対する一定の圧縮力が維持される。

【0124】

端蓋０３５７０が電動ドラム０３０００の一方の側で取付フェース０３５１２を被覆するため、且つ圧縮された型押ばねバンド０３５７１がそれを取り除くには３トンの力が必要であるため、端蓋０３５７０は、現場で単純に取り外しできるよう、取外し工具クランプに嵌合するジオメトリで設計されてきた。図４６は、電動ドラムの端蓋に装着されている端蓋取外し工具の一実施形態の簡略化した等角表示である。図４７は、図４６の実施形態の簡略化した等角分解表示である。端蓋０３４１０は、端蓋凹部とも称される凹型外周ジオメトリ４６９２０を有する。取外し工具クランプ４６９４０は、工具凹部とも称される凹型内周ジオメトリ４６９３０を有し、これは端蓋０３４１０のジオメトリ４６９２０に対応する。取外し工具クランプ４６９４０が端蓋０３４１０に被せて置かれると、２つの凹型ジオメトリ４６９２０、４６９３０が円形チャネルを形成する。取外し工具クランプ４６９４０の接線方向の穴、又は入口から、円形チャネルより僅かに小さい直径の連結コード４６９１０が挿入される。挿入された連結コード４６９１０が端蓋０３４１０を取外し工具クランプ４６９４０に有効に係止し、ここで、スライドハンマ４６９５０などの力発生装置によって容易に取り外すことができる。

【0125】

図４４は、端蓋が電動ドラムの回転用シャフトシールと接触するところで端蓋に利用される圧縮ジオメトリの一実施形態の簡略化した断面表示である。ポリマーシール０３５４２が端蓋０３５７０に直接当接して置かれる。端蓋０３５７０は、その軸方向内側面上のその外周の周りにリング圧縮ジオメトリを有する。シール圧縮プレート０３５４０が複数のファスナ０３５４１によって端蓋に装着され、シール圧縮プレート０３５４０と端蓋０３５７０との間のシール０３５４２を圧縮して端蓋シール組立体を形成する。端蓋０３５７０のリング圧縮ジオメトリに大きい圧縮力が加わり、シール０３５４２と端蓋０３５７０との間への細菌の侵入が阻止される。

【0126】

別の実施形態（図示せず）では、リング圧縮ジオメトリは、シール圧縮プレートの軸方向外側面上の端蓋の内周の周りにある。

【0127】

図４５は、電動ドラムの回転用シャフトシール圧縮システムの実施形態の簡略化した部分断面表示である。

【0128】

図４８は、電動ドラムの回転用シャフトシール用定置洗浄システムの簡略化した概略表示である。この定置洗浄システムは、以下を含む：
第１の洗浄導管４８６１０と第２の洗浄導管４８６１１とを有するシャフト４８２１０；
第１の洗浄導管４８６１０に装着された入口ポート４８６２０；
第２の洗浄導管４８６１１に装着された出口ポート４８６２１；
端蓋４８５７０；
第１の軸方向外側ポリマー径方向シール４８６３０；
第２の軸方向外側ポリマー径方向シール４８６３１；
第１の径方向シール４８６３０と第２の径方向シール４８６３１との間に形成された環状チャンバ４８６１３；
シール圧縮プレート４８５４０；
シールスペーサリング４８５４１；及び
複数のファスナ。

【0129】

この例示的な実施形態では、シール４８６３０、４８６３１は端蓋４８５７０とシール圧縮プレート４８５４０との間に積み重ねられ、シールスペーサリング４８５４１によって分離され、このようにして環状チャンバ４８６１３を形成する。複数のファスナがシール圧縮プレート４８５４０を端蓋４８５７０の方に軸方向に引き込む。好ましい実施形態において、端蓋４８５７０は、その軸方向内側面上のその内周の周りにリング圧縮ジオメトリを含み（図４８には図示せず）、これが径方向シール４８６３０に対して圧縮力を及ぼす。別の実施形態（同様に図４８には図示せず）では、リング圧縮ジオメトリが、シールスペーサリングの軸方向外側面上の端蓋の内周の周りにある。

【0130】

洗浄剤が入口ポート４８６２０から第１の洗浄導管４８６１０及び環状チャンバ４８６１３へと送られ、第２の洗浄導管４８６１１及び出口ポート４８６２１から出る。所望される場合、出口ポート４８６２１を使用して流れを制限し、それにより環状チャンバ４８６１３の圧力をより高く上昇させてもよい。この圧力が十分に高くなると、ポリマーシール４８６３０は外側上方へと撓み、シール４８６３０の径方向フェースとシャフト４８２１０の表面との間を洗浄流体が通り得る。

【0131】

図４８は、流体導管４８６１２と流体ポート４８６２２とをさらに有し、封止領域であるドラムチャンバ４８６１５に流体を入れたり、又は取り除いたりすることができる。

【0132】

図４９は、ドラムモータとして公知のコンベア構成部品を組み込むシール監視システムの概略図である。このシール監視システムは、この実施形態では封止されたドラムチャンバ４８６１５で構成され、そこから流体ライン４９１００が進み、流体ライン４９１００には圧力を計測するセンサ４９２００があり、その圧力は制御器４９３００に報告される。前記センサ４９２００に後続してバルブ４９４００があり、これは次にポンプ４９５００に接続される。バルブ４９４００及びポンプ４９５００の双方とも、制御器４９３００によって制御され得る。ポンプ４９５００は、流体、特に気体をドラムチャンバ４８６１５に加えたり、又はそこから減じたりすることが可能であり得る。或いは、センサ４９２００を示される以外の方法で組み込んで、前記流体ライン４９１００における流体の流れを計測してもよい。加えて、センサ４９２００を封止されたドラムチャンバ４８６１５の内部に取り付けてもよく、且つ流体ライン４９１００に装着してもよく、又は他の何らかの方法で外部環境に接続されてもよい。

【0133】

図５０は、本発明の別の詳細な実施形態の電動ドラムの軸方向断面であり、ここでは拡張シェルアタッチメント５０５６０が取付リング５０５１０に装着される。この実施形態において、ドラムシェル５０７００は内部で傾斜した面取り部を備え、且つ拡張シェルアタッチメント５０５６０は嵌合する外部で傾斜した面取り部を備え（まとめてはめ合い面取り部５０４５０と称される）、それによりドラムシェル５０７００と拡張シェルアタッチメント５０５６０とが共に、取付リング５０５１０に螺入する複数の拡張部締付ボルト５０５３２によって引き込まれる。

【0134】

取付フェース５０５１２の軸方向内部は、取付リング５０５１０である。取付リング５０５１０は、その軸方向外側面の外周の周面に溝を有する。この溝はばねリング５０５１１と直接接触している。

【0135】

拡張シェルアタッチメント５０５６０の面取りされた端部の軸方向内側に、径方向に設けられた溝があり、そこにばねリング５０５３１が備え付けられる。ばねリング５０５３１の軸方向内側には締付リング５０５３０がある。拡張部締付ボルト５０５３２を使用して締付リング５０５３０が取付リング５０５１０の方に引き込まれ、それにより拡張シェルアタッチメント５０５６０の面取り部が圧縮下に同軸上でドラムシェル５０７００の面取り部と嵌合することで面取り部５０４５０が嵌合され、それにより拡張シェルアタッチメント５０５６０の軸横断方向の力がドラムシェル５０７００に伝達される。

【0136】

要約すれば、上記は、一部には以下に関する：
モータシステムにおけるオイルの必要性をなくすこと、オイルは衛生適用において交差汚染のリスクをもたらす；
一定の直径及びモータ長さの範囲内でモータのトルク密度を増加させること；
様々な負荷でより高い安定性を提供すること；
コアステータ熱を、ステータとロータとの間、及びロータとドラムシェルとの間の周方向の気体乱流の使用により、ベルトによって除去し得る場所であるドラムシェルへと気体を介して伝達すること；
ロータ位置をパワーエレクトロニクスに伝達するためのさらなるポジションセンサの必要性を回避すること、一部の実施形態では積層スタックに埋設される磁石が使用され、それによりロータの周囲における磁束の変動を引き起こし、その変動を、ステータ巻線に接続されるパワーエレクトロニクスにより検出することができる；及び
ベルト引張力によって生じる撓みを調整すること。

【0137】

本発明は具体的な実施形態及び適用に関して説明されているが、当業者は、この教示をふまえて、本明細書に記載される本発明の範囲を超えることも、その趣旨を逸脱することもなく、別の実施形態を作成し得る。従って、本開示の図面及び説明が、本発明の理解を促進するために提示されるものであり、本発明の範囲を限定すると解釈されてはならないことが理解されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図3c】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13a】

【図13b】

【図14a】

【図14b】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26a】

【図26b】

【図26c】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】

【図43】

【図44】

【図45】

【図46】

【図47】

【図48】

【図49】

【図50】