CN102128296A - 线性致动器 - Google Patents

Abstract

一种线性致动器，其能抑制旋转体与对其予以支承的构件间的滑动阻力，通过轴承等部件的减少和部件的加工性提高等来抑制制造成本。该线性致动器(1)在壳体(52)内包括作为驱动源的电动机(10)；以及将该电动机(10)的旋转动力转换为直线动力，并传递至被驱动体的直线动力转换机构，所述直线动力转换机构具有：随着所述电动机(10)的转子(14)而旋转的丝杠(18)；与该丝杠(18)螺合、并被连结到所述被驱动体的滑架(20)；以及阻止该滑架(20)旋转的旋转阻止构件(30、40)，所述转子(14)和丝杠(18)被一体形成，并被可自由旋转地支持于固定于所述壳体(52)的固定轴(16)上。

Description

线性致动器

技术领域

本发明涉及一种线性致动器，更详细而言，涉及包括将电动机的旋转动力转换成直线动力的机构，且使被驱动体朝电动机的轴线方向进退移动的线性致动器。

背景技术

现在通常知晓有基于电动机(步进电动机)的旋转动力来使被驱动体进退移动的线性致动器。这种线性致动器较好的是用作对各种气体或液体等的流路进行开闭的阀芯的驱动装置，例如，多作为燃料用气体的开闭阀或气体流量调节阀使用在气体供热水器等气体燃烧设备中。

作为这种线性致动器，例如在专利文献1中记载了一种具有作为驱动源的电动机和与该电动机的转子一体设置的转轴的线性致动器。在转轴上形成有丝杠，在丝杠上螺合有限制了旋转方向运动的滑架。该滑架与被驱动体连结。根据上述结构，一旦电动机旋转，被驱动体与限制了旋转的滑架一起作直线动作。也就是说，电动机的旋转动力被转换成直线动力后被输出到被驱动体。

专利文献1：日本专利特开2005-172154号公报

然而，具有与转子一体旋转的转轴，并在该转轴上形成有丝杠的专利文献1的结构中存在以下问题。

第一问题是由于对转子予以支承的轴旋转，因此，必须采用另外设置轴承、或采用用壳体对转轴予以支承的结构。也就是说，由于需要对转轴予以支承的轴承，因此部件成本增大，因而成为问题。此外，像专利文献1的结构那样，若为转轴一端被壳体支承的结构，则在该部位不需要另外设置轴承，但由于上述结构是用壳体(一般是冲压加工品，轴承部分的尺寸精度不那么高)来支承转轴的旋转，因此会使转轴与壳体的滑动阻力变大。这种旋转体与对其予以支承的构件间的滑动阻力的增大会导致能量损耗的增大、构件严重的磨损而使装置寿命降低这样的各种各样的问题。

第二问题是在对转子旋转予以支撑的转轴上形成有丝杠。也就是说，对转子的旋转予以支撑的转轴需要由具有足够机械强度的材料(例如不锈钢等)形成。然而，对于具有这种强度的材料来形成丝杠，由于加工困难，因而加工成本很大。

发明内容

根据上述情况，本发明所欲解决的技术问题在于提供一种能抑制旋转体与对其予以支承的构件间的滑动阻力，在减少轴承等部件和部件的加工性提高等的前提下抑制制造成本的线性致动器。

本申请的发明人根据上述问题，考虑出如下所述的线性致动器的结构。即，在将对转子予以支撑的轴自身作为不旋转的固定轴之后，将转子和丝杠分别构成，并将它们分别可自由旋转地支持于固定轴，一旦转子旋转，它的旋转动力会被传递到丝杠的结构(后述研究例1(各比较例)的结构)。这样将转子和丝杠分别支承于固定轴的结构是为了1)能容易形成供固定轴穿过的通孔；2)能尽可能减小由金属材料形成的丝杠的大小，尽可能抑制高价的金属材料的使用量；3)将转子和丝杠分别形成，在其它产品中也可以利用(部件的共用化)等。

根据上述结构，不需要采用对转轴予以支承的轴承，也不需要用壳体对转轴予以支承。此外，也不存在丝杠的加工性差这样的问题。

然而，在采用上述结构时，会产生致动器驱动中噪声太大这样的新的问题。发明人进行了积极研究后的结果是，发现了：利用电动机使丝杠朝拉回滑架(被驱动体)的方向(朝下方移动的方向)旋转，使滑架下降至最下限(滑架无法进一步下降的状态)，在电动机处于失步状态时，转子与丝杠会碰撞，而上述噪声就是因为这种碰撞而产生的。

本发明基于这种发现发明而成，一种线性致动器，其在壳体内包括作为驱动源的电动机；以及将该电动机的旋转动力转换为直线动力，并传递至被驱动体的直线动力转换机构，其特征在于，上述直线动力转换机构具有：随着上述电动机的转子而旋转的丝杠；与该丝杠螺合、并被连结到上述被驱动体的滑架；以及阻止该滑架旋转的旋转阻止构件，上述转子和丝杠被一体形成，并被可自由旋转地支承于固定于上述壳体的固定轴上。具体而言，上述电动机是包括上述转子和将驱动线圈卷绕于定子铁心而形成的定子的步进电动机，上述转子具有在外周固定有永磁体的保持件，并且在该保持件的中央设有通孔，上述丝杠具有支承部和从该支承部的一侧的端面一体突出形成的螺杆部，并且在上述支承部和上述螺杆部的中央形成有供上述固定轴穿过的通孔，通过将上述丝杠的上述支承部固定到上述保持件的上述通孔，从而使上述转子的上述保持件和上述永磁体通过上述丝杠的上述支承部可自由旋转地支承于上述固定轴。

根据本发明的线性致动器，由于以对转子的旋转予以支撑的轴作为没有旋转的固定轴，因此不存在像过去的线性致动器那样因旋转体与对其支撑的构件之间的滑动阻力而导致能量损耗的产生或装置寿命的降低这样的问题。此外，也不需要设置对转轴予以支承的轴承。而且，由于不是将丝杠形成于对转子的旋转予以支撑的轴上的结构，因此能用例如黄铜这样的柔软的金属材料来形成丝杠，从而提高丝杠的加工性。

而且，由于将被可自由旋转地支承于固定轴的转子和丝杠一体形成，因此，能防止将丝杠拉回到下限、电动机处于失步状态时所产生的、因电动机与丝杠的碰撞而产生的噪声。

此时，能用不同的材质来形成上述转子和上述丝杠。作为较为理想的例子，能列举用树脂形成上述转子，用金属材料形成上述丝杠的结构。

转子和丝杠能通过嵌件成形或利用粘接剂固定来一体化。因此，能将两者用各自的材料形成。若用轻质的树脂材料来形成转子，则能减小电动机的能量损耗。通过用金属材料来形成与被连结到被驱动体的滑架螺合的丝杠，能减薄其壁厚，并能确保所需要的强度。

此外，在将上述丝杠通过嵌件成形与上述转子一体形成的情况下，上述丝杠具有至少一部分被埋设到上述转子的支承部和从该支承部的一侧的端面突出的螺杆部，并且在其中央形成有供上述固定轴穿过的通孔，只要上述支承部的另一侧的端面上的至少上述通孔的周缘部分朝外部露出即可。例如，在将上述支承部形成为圆筒状，且将上述支承部的另一侧的端面的露出部分形成为圆形的情况下，从该露出部分的外缘到上述通孔的外缘的长度只要是从上述支承部的外缘到上述通孔的外缘的长度的1/2以上即可。此外，若将形成于上述螺杆部的上述通孔的孔径设定成比形成于构成上述丝杠的上述支承部的上述通孔的孔径大，就能使丝杠的加工变得容易。

如上所述，若是支承部的另一侧的端面上的通孔的周缘部分露出的结构，则在通过嵌件成形将转子和丝杠一体化时，处于模具与上述通孔的周缘部分抵接的状态，因此能防止熔融树脂流入供固定轴穿过的通孔。为了可靠地防止熔融树脂的流入，由于增大嵌件成形用的模具与支承部抵接的抵接面积，因此只要设定满足上述关系的露出部分的大小即可。

此外，此时只要在上述转子的底面形成将上述支承部的另一侧的端面上的露出部分作为其底面的凹部，并在该凹部的开口周缘形成有朝上述固定轴的轴线方向突出的滑动部即可。

如上所述，在以将上述露出部分作为其底面的形态形成凹部、也就是使上述支承部的另一侧的端面不从转子朝外侧突出之后，只要在该凹部的开口周缘形成滑动部，由于能使旋转的转子的滑动部分(与壳体相对滑动的滑动面积)变小，因此能将因滑动阻力引起的能量损耗抑制得很小。此时，只要在上述保持件的位于上述螺杆部突出侧相反侧的端面(即上述保持件的底面)与上述壳体之间设置推力轴承，并形成使从上述保持件的上述底面朝上述固定轴的轴线方向突出的滑动部可与上述推力轴承抵接，则能进一步降低转子与壳体之间的滑动阻力。

上述固定轴的一端被固定于上述壳体，并且靠上述螺杆部侧的端部被固定于形成于上述旋转阻力构件且被形成为可使上述滑架移动的筒状部的顶部，上述滑架由贯穿与形成于上述螺杆部的阳螺纹螺合的阴螺纹部地形成的主体部、以及从该主体部的输出侧端面突出的输出轴部构成，通过将该输出轴部穿过到形成于上述筒状部的上述顶部上的导向孔，上述滑架在旋转被阻止的状态下通过上述丝杠朝上述固定轴的轴线方向移动。

根据本发明的线性致动器，除了能防止因转子与丝杠的碰撞而产生噪声之外，还能降低因旋转体的旋转而产生的滑动阻力、减少构成装置的部件数、使丝杠等的部件加工变得容易。

附图说明

图1是本发明一实施方式的线性致动器的剖视图。

图2是本发明一实施方式的线性致动器的分解立体图。

图3是通过嵌件成形将丝杠与转子一体化时的嵌件成形模具的示意图。

图4是从上方观察图1和图2所示的线性致动器的俯视图。

图5是表示各研究例的线性致动器的结构的示意图。

图6是用于说明具有转子和丝杠分别各自被支承于固定轴上的结构的线性致动器的噪声产生机制的示意图。

图7是由实施例的线性致动器产生的声音的可听区域中的频率特性的测定结果。

图8是由比较例1的线性致动器产生的声音的可听区域中的频率特性的测定结果。

图9是由比较例2的线性致动器产生的声音的可听区域中的频率特性的测定结果。

(符号说明)

1线性致动器

10电动机

14转子

15滑动部

16固定轴

18丝杠

18a通孔

20滑架(carriage)

30第一旋转阻止构件

40第二旋转阻止构件

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1是本发明一实施方式的线性致动器1的剖视图，图2是其分解立体图(定子12未图示)。另外，以下所说明的上下方向是指图1中的上下方向。

本实施方式的线性致动器1被用作打开/关闭气体供热水器等气体燃烧设备所包括的气体管的流路的阀芯的驱动装置。如图1所示，线性致动器1隔着垫圈92等被安装到气体管等密闭空间90。即，密闭空间90被线性致动器1自身封闭，以使所经过的气体不会漏出。

线性致动器1在壳体内(主体壳体52和定子壳体50内)包括：作为驱动源的电动机10；以及将该电动机10的旋转动力转换为直线动力，并传递至作为被驱动体的阀芯(未图示)的直线动力转换机构。

电动机10是公知的步进电动机，包括定子12和转子14。定子12通过将驱动线圈122卷绕于定子铁心121而形成，并被收纳于覆盖在主体壳体52外侧的定子壳体50。转子14是将永磁体142固定于树脂制的保持件143的外周。另外，在本申请中，转子14的材质是指除永磁体142之外的保持件143的材质(即树脂)。在该保持件143的中央设有通孔143a，在该通孔143a中固定有后述的丝杠18。

直线动力转换机构具有：丝杠18；与该丝杠18螺合的滑架20；以及阻止该滑架20旋转的第一旋转阻止构件30和第二旋转阻止构件40(两者相当于本发明的旋转阻止构件)。

丝杠18是具有固定在构成转子14的保持件143内周的支承部181和与该支承部181一体形成的螺杆部182，并在中央形成有通孔18a的构件。由于在中央形成有通孔18a，因此，为了即使减薄壁厚也能确保足够的强度，材质最好是金属。若考虑加工性，则最好是黄铜。由图2可知，支承部181是圆柱状的部分。螺杆部182是在从支承部181的一侧(前端侧)端面垂直设立的轴上形成有规定的直径、螺距的阳螺纹(螺旋)的部分。

在本实施方式中，具有上述结构的丝杠18通过嵌件成形而与转子14一体化。另外，作为其它一体化方法，能例示通过向形成于保持件143的通孔143a压入固定或粘接剂(或将它们并用)来一体化等。这样，在本实施方式中，由于只要利用通过嵌件成形或粘接剂进行的固定等来将转子14与丝杠18一体化即可，因此能将两者用不同的材质成形。具体而言，虽然减薄了壁厚但需要有足够强度的丝杠18是由金属材料成形，需要轻量的转子14的保持件143是由树脂材料成形等，能根据致动器所要求的特性来适当选择。

所一体化的转子14和丝杠18被可自由旋转地支承于被穿过到丝杠18的通孔18a的固定轴16(固定轴16自身不会旋转)。固定轴16的一端被固定于主体壳体52，且螺杆部182侧的端部被固定于第一旋转阻止构件30的筒状部32的顶部中央。另外，通孔18a是从支承部181形成到螺杆部182的非常长的孔，加工困难(在切削加工时钻头(车刀)可能会折断)。因此，在本实施方式中，如后所述，减小形成于被埋设到转子14(保持件143)内的支承部181的通孔18a的孔径(例如1.2mm)，增大形成于从转子14(保持件143)突出的螺杆部182的通孔18a的孔径(例如1.3mm)。通过这样，能用两个步骤来形成通孔18a，从而使加工容易。减小形成于被埋设到转子14(保持件143)内的支承部181的通孔18a的孔径是为了减小该部分中的固定轴16与通孔18a的间隙，以使因由定子12产生的磁场而旋转的转子14不会松动。

本实施方式的线性致动器1是在弄清了转子14与丝杠18分别各自被可自由旋转地支承于固定轴16而形成的线性致动器(相当于后述的研究例1和各比较例)的噪声产生机制之后，通过将转子14与丝杠18一体化来实现致动器驱动中的噪声降低的。

在被可自由旋转地支承于固定轴16的转子14(保持件143)的下表面(位于螺杆部182突出侧的相反侧的保持件143的端面)与主体壳体52之间设置有树脂(聚对苯二甲酸亚乙酯)制的推力轴承(垫圈)17。这是为了降低旋转的转子14与主体壳体52之间的滑动阻力。

此外，在通过嵌件成形将转子14与丝杠18一体化时，线性致动器1还具有用于降低转子14与主体壳体52之间的滑动阻力的结构。具体而言，在转子14(保持件143)的底面144形成有最好与主体壳体52线接触的突出成环状的滑动部15。

将这种滑动部15形成于转子14(保持件143)的理由如下所述。例如，若形成使丝杠18的底面18b(支承部181的与螺杆部182所突出的端面相反(另一侧)的端面)从保持件143的底面144突出的结构，且形成用丝杠18来对转子14的旋转予以支承的结构，则会因主体壳体52的内底面与丝杠18的底面18b的面接触而使滑动损失变大，成为问题。另一方面，虽然也可以在丝杠18上形成从丝杠18的底面18b突出的突出部(滑动部15这样的环状的突出部)来与主体壳体52的内底面线接触，但由于在金属制的丝杠18的底面18b形成这种突出部的加工性较差，因而成为问题。也就是说，用丝杠18对转子14的旋转予以支承的结构不合适。

因此，丝杠18以使其底面18b不朝保持件143的外侧突出的方式与保持件143一体化。而且，丝杠18的底面18b上的通孔18a的周缘部分(径向尺寸为L1的部分)处于朝外部露出的状态(以下也将这部分仅称为露出部分)。这样，通孔18a的周缘部分处于露出的状态是为了在嵌件成形时熔融树脂不会流入丝杠18的通孔18a。

图3是示意表示用于将丝杠18与转子14一体化的嵌件成形模具19的图。如图所示，模具19由成对的定模191和动模192构成，定模191设有密封销(seal pin)193。密封销193具有直径相对较小的小径部193a和直径相对较大的大径部193b，小径部193a被穿过丝杠18的通孔18a，而使大径部193b与位于保持件143内侧的丝杠18的底面18b上的通孔18a的周缘部分密接。藉此，在成形时被从浇口(gate)191a注入的熔融树脂不会流入丝杠18的通孔18a。

然而，为了可靠地防止这种熔融树脂流入通孔18a，应当确保与密封销193密接的露出部分具有足够的大小。较为理想的是，从露出部分的外缘到通孔18a的外缘的长度(L1)只要在从支承部181的外缘到通孔18a的外缘的长度(L2)的1/2以上即可。即，只要是满足(L1)≥(L2)/2的关系的大小即可。

这样，通过存在密封销193，能在转子14上形成密封销193被在转子14的底面144侧拔出的痕迹、即凹部143b(凹部143b的底面为丝杠18的露出部分)。此外，沿着该凹部143b的开口端缘形成环状的滑动部15，尽可能减小与主体壳体52(推力轴承17)相对滑动的滑动面积。即，环状的滑动部15相对于固定轴16形成在沿半径方向分开的位置。藉此，即使通过嵌件成形将转子14与丝杠18一体化，也不会使由上述滑动阻力产生的能量损失与以往相比增大。另外，上述滑动部15的形状不特别加以限定。例如，也可以是沿着凹部143b的开口端缘在周向上分散的结构。

滑架20是将主体部22与输出轴部24一体成形而成的树脂制的构件。在圆柱状的主体部22的中央贯穿形成有与形成于螺杆部182的阳螺纹螺合的阴螺纹部201。输出轴部24是从主体部22的输出侧端面突出的截面呈大致半圆形的轴，以半圆形的直线部分(相对面241a)相对的方式形成两个(双叉状)。在两个输出轴部24均形成在与轴向正交的方向上贯穿的安装孔241b。在上述安装孔241中对用于连结滑架20与作为被驱动体的阀芯的连结轴(未图示)予以支承。通过使阴螺纹部201与螺杆部182螺合，而将具有上述结构的滑架20安装到丝杠18。

第一旋转阻止构件30是由合成树脂材料一体成形的构件，其具有筒状部32和凸缘部34。在被形成为可使滑架20移动的筒状的筒状部32的顶部，以使半圆形的直线部分相对的形态形成有大致半圆形的两个导向孔321，以使供固定轴16固定的中央部位于中间。在上述导向孔321内分别穿过有上述滑架20的两个输出轴部24。上述第一旋转阻止构件30以将凸缘部34嵌入主体壳体52的台阶部分的方式安装。另外，由于输出轴部24以隔着固定轴16的方式设于两个部位能进行稳定的动作，因而较为理想，但根据用途的不同，也可以只在单侧的一个部位设置，此外，输出轴部的截面形状也不限定于大致半圆形，只要能阻止滑架20的旋转即可。

如上所述安装的第一旋转阻止构件30是阻止欲与丝杠18一起旋转的滑架20的旋转的构件。因此，第一旋转阻止构件30的旋转由第二旋转阻止构件40限制，以使第一旋转阻止构件30自身不会与滑架20一起旋转。上述第二旋转阻止构件40是金属板通过冲压加工等形成的板状的构件，并以覆盖主体壳体52的开口部的方式被覆盖。如上所述，用金属构成第二旋转阻止构件40是由于如图2所示必须用第二旋转阻止构件40来维持由气体管等构成的密闭空间90的密闭状态。也就是说，为防止在火灾时等情况下因热而使旋转阻止构件40损伤、密闭空间90内的可燃性气体泄漏、而使损害扩大，需要用金属材料构成旋转阻止构件40。

在第二旋转阻止构件40的中央形成有规定大小的凹陷部42，在该凹陷部42的中央形成有供第一旋转阻止构件30穿过的大致矩形(四个角被打圆)的卡合孔44。通过将第一旋转阻止构件30的筒状部32穿过上述卡合孔44，就能限制第一旋转阻止构件30的旋转。

在这点上，除了图1和图2之外，还参照图4进行具体说明。图4是从上方观察本实施方式的线性致动器1的俯视图。如这些图所示，在第一旋转阻止构件30中，将其筒状部32的外周面用平面切去而形成的D切口部322以相对的形态形成。而且，在该D切口部322的中央形成有朝外侧突出的突出部321a。

另一方面，由图4可知，在第二旋转阻止构件40的卡合孔44中形成有从上方观察形状为直线形的直线部441，在该直线部441的中央形成有朝外侧凹陷的卡合凹部441a。第一旋转阻止构件30在使D切口部322与直线部441抵接、使突出部321a与卡合凹部441a卡合的状态下，被穿过到旋转阻止构件40的卡合孔44。

这样，第一旋转阻止构件30的形成于筒状部32外周面的D切口部322以与卡合孔44的直线部441抵接的状态配设。除此之外，从D切口部322突出设置的突出部321a与从卡合孔44的直线部441朝外侧凹陷的卡合凹部441a卡合。通过上述D切口部322与直线部441的卡合以及突出部321a与卡合凹部441a的卡合，来限制第一旋转阻止构件30的旋转。

这样，由第二旋转阻止构件40限制了旋转的第一旋转阻止构件30起到输出轴部24的止转构件的作用。如图4所示，两个输出轴部24形成为截面呈大致半圆形，通过将它们分别穿过到同样形成为大致半圆形的导向孔321来限制旋转。具体而言，通过使两个输出轴部24的彼此相对的相对面241a成为与导向孔321内侧的面抵接的状态，来限制输出轴部24的旋转。

如上所述构成的线性致动器1如下所述动作。一旦作为驱动源的电动机10驱动，则转子14旋转。当转子14旋转时，被与转子14一体化的丝杠18也旋转。当丝杠18旋转时，主体部22与丝杠18的螺杆部182螺合的滑架20也欲与丝杠18一起旋转。然而，由于滑架20的输出轴部24被穿过到由第二旋转阻止构件40限制了旋转的第一旋转阻止构件30的导向孔321，因此滑架20不会旋转。因此，滑架20伴随着丝杠18的旋转朝固定轴16的轴线方向移动、即前进动作。一旦滑架20前进，则利用输出轴部24的安装孔241b来与滑架20连结的作为被驱动体的阀芯前进，将气体流路阻断。

在使滑架20后退时，使丝杠18沿与使滑架20前进时相反的方向旋转。藉此，由第一旋转阻止构件30限制了旋转的滑架20朝固定轴16的轴线方向移动、即后退，将气体流路打开。

实施例

以下，采用实施例对本发明进行说明。另外，本发明不限于以下实施例。

(实施例)

制作具有与上述实施方式的线性致动器1的结构相同的结构的线性致动器作为实施例。本实施例在将转子14与丝杠18一体构成这点上具有特点。另外，丝杠18通过嵌件成形来与转子14(保持件143)一体化。此外，夹在转子14与主体壳体52之间的推力轴承17采用树脂制的垫圈。

1)事先研究

首先，对到得到本实施例的线性致动器为止的研究进行说明。本发明实施例的线性致动器是以将转子14(保持件143)与丝杠18分别构成(没有一体化)，并使它们各自可自由旋转地支承于固定轴16(转子14与丝杠18可分开)的图5(a)所记载的结构(研究例1)为基础而得到的线性致动器。在上述结构中，丝杠18在螺杆部182的下部具有将圆板的一部分笔直切去而成的D切口卡合部181a。转子14(保持件143)具有与之卡合的D切口凹部143b。也就是说，是通过D切口卡合部181a与D切口凹部143b的卡合来将转子14的旋转传递至丝杠18的结构。另外，其它结构与上述实施方式的线性致动器1相同。

上述研究例1的线性致动器有在致动器驱动时噪声很大这样的问题。因此，制作对上述研究例1进行变形的下面的研究例2～研究例5的线性致动器，通过评价这些线性致动器的稳静特性，来查明其噪声原因。

研究例2是配置了具有弹性(缓冲性)的板状的弹性构件171以代替夹在转子14与主体壳体52之间的用于降低滑动阻力的推力轴承(垫圈)17的例子(参照图5(b))。另外，弹性构件171由中央具有供固定轴16穿过的通孔的圆盘部171a和从该圆盘部171a的外周起周向每隔120度延设的舌片状的弹性片171b构成。

研究例3是在转子14与主体壳体52之间配置与比较例2相比弹性力较大的弹性构件171的例子。

研究例4是在丝杠18的D切口卡合部181a的上表面(丝杠18与滑架20之间)配置由弹性体形成作为缓冲构件的O形环172的例子(参照图5(c))。

研究例5是在转子14与丝杠18之间配置由弹性体形成作为缓冲构件的O形环172的例子。另外，上述O形环172是与上述研究例4相同的构件(参照图5(d))。

另外，这些研究例2～研究例5所具有的其它结构与上述研究例1的线性致动器相同。

对以上的研究例1～研究例5的线性致动器的稳静特性(有无噪声)进行研究。各研究例均以电源电压2V、旋转速度333pps来使电动机10驱动，并对致动器动作时的声压(dBA)进行测定。另外，致动器与集音麦克风的距离(日文：集音マイク)为30cm。此外，各研究例1～研究例5均进行以下两个声压的测定，即，1)使电动机10朝降低滑架20的方向旋转，使滑架20下降至最下限(滑架20无法进一步下降的状态)，电动机10处于失步状态时(以下称为拉回失步状态)的声压；2)使电动机10朝提升滑架20的方向旋转，使滑架20提升至最上限(滑架20无法进一步提升的状态)，电动机10处于失步状态时(以下称为压出失步状态)的声压。表1中示出了其测定结果。

表1

首先，看到研究例1的结果，可知与处于压出失步状态时相比，处于拉回失步状态时声压较大。另外，若考虑产品所要求的稳静特性，则压出失步状态下的声压级不是能被感知到作为噪声的声压级，但拉回失步状态下的声压级可能会被感知到作为噪声。

研究例2、研究例3是在研究例1的结构的基础上，在转子14与主体壳体52的底面之间配置弹性构件171以代替推力轴承(垫圈)17的例子，但与研究例1比较可知，没有因上述弹性构件171的存在带来噪声降低的效果。也就是说，可知在转子14的底面侧产生较大噪声的可能性很低(推力轴承(垫圈)17等不是噪声的主要原因)。

而且，研究例4与研究例1的结构相比，只是在丝杠18与滑架20之间配置O形环172这点上不同，其它结构相同，但也没有带来对应的噪声降低效果。也就是说，可知丝杠18(D切口卡合部181a)与滑架20的碰撞不是噪声的主要原因。

相对于这些研究例2～研究例4，在转子14与丝杠18之间配置有作为缓冲材的O形环172的研究例5与研究例1比较，处于拉回失步状态时的声压大幅降低。具体而言，能得到降低到与压出失步状态时的声压同等程度，充分满足产品所要求的稳静特性的结构。

若根据这些测定结果进行研究，则能推测在研究例1的线性致动器中所产生的噪声是因转子14与丝杠18的碰撞而产生的。具体而言，可以认为是按以下的机制产生的。如图6(a)所示，当丝杠18朝压出滑架20的方向旋转时(欲旋转时)，因朝上方移动(欲移动)的滑架20的反作用，丝杠18受到朝下方的力。这样，转子14处于被夹在受到朝下方的力的丝杠18与主体壳体52的底面之间的状态，因此，即使是失步状态，转子14也不会松动。另一方面，如图6(b)所示，当丝杠18朝拉回滑架20的方向旋转时(欲旋转时)，因朝下方移动(欲移动)的滑架20的反作用，丝杠18受到朝上方的力。可以想象，结果在丝杠18与转子14之间产生间隙，处于失步状态的转子14沿上下方向振动而产生噪声。

经过这种噪声原因的确定，最终得到将转子14与滑架18一体化的上述实施例(本发明)。

2)对实施例的稳静特性的评价

对上述实施例的线性致动器的稳静特性(有无噪声)进行评价。另外，制作两个具有完全相同结构的实施例的样品(实施例A和实施例B)，对它们各自的稳静特性进行评价。另外，如以下所示，比较例制作成两种。上述比较例是通过改变对转子14的底面予以支承的推力轴承17，来进行稳静特性是否变化的研究的例子。为了进行参考，同时记载两种作为比较例1、比较例2。

比较例1是具有与上述研究例1相同结构的线性致动器(即转子14和丝杠18分别支承于固定轴16的线性致动器)。另外，在比较例1的线性致动器中，在对转子14的底面予以支承的推力轴承17为金属制(磷青铜)这点上与实施例不同。

比较例2与比较例1一样，是转子14和丝杠18被分别支承于固定轴16的线性致动器。与比较例1的不同在于推力轴承17为与实施例同样的树脂(聚对苯二甲酸亚乙酯)制的推力轴承这点。另外，制作两个具有完全相同结构的比较例2的样品(比较例2A和比较例2B)，对它们各自的稳静特性进行评价。

稳静特性评价与上述研究例中进行的评价一样，通过测定以电源电压2V、旋转速度333pps使电动机10驱动时的声压来进行。另外，致动器与集音麦克风的距离为10cm这点上，与上述研究例中进行测定的条件不同。在上述条件下，对实施例、各比较例均测定1)拉回失步状态、2)压出失步状态、3)通常状态(电动机10没有失步、滑架20处在进退运动中的状态)下的声压(dBA)。将其结果显示于表2。此外，对所产生的声音的可听区域内的频率特性进行测定。将其结果示于图7～图9。另外，将实施例的结果示于图7，将比较例1的结果示于图8，将比较例2的结果示于图9。

表2

根据表2和图7～图9，比较例1和比较例2的线性致动器虽然在压出失步状态和通常状态下没有问题，但在拉回失步状态下会在可听区域内产生很大的声音(噪声)。根据上述研究结果，认为因转子14与丝杠18的碰撞而产生噪声。另一方面，在实施例的线性致动器中，可知即使在拉回失步状态下，也与压出失步状态和通常状态的声压级几乎没有变化，不会产生很大的声音(噪声)。

另外，从比较例1和比较例2的结果可知，不会因推力轴承17的材质的改变而使稳静特性提高。

如上所述，根据本发明，由于通过将转子14与丝杠18一体化，能防止因两者碰撞而产生的噪声，因此能得到致动器驱动时(尤其是在电动机10处于拉回失步状态时)的噪声小的稳静性优异的线性致动器1。

以上对本发明的实施方式进行了详细说明，但本发明不限定于上述实施方式，可在不脱离本发明思想的范围内进行各种改变。

例如，在上述实施方式中，对转子14(保持件143)是由树脂材料形成、丝杠18是由金属材料形成进行了说明，但只要能确保丝杠部分的机械强度，则也能将两者用相同的树脂材料形成一体。

Claims (11)

1.一种线性致动器，其在壳体内包括作为驱动源的电动机；以及将该电动机的旋转动力转换成直线动力、并传递至被驱动体的直线动力转换机构，其特征在于，

所述直线动力转换机构具有：丝杠，该丝杠随着所述电动机的转子而旋转；滑架，该滑架与所述丝杠螺合，并被连结到所述被驱动体；以及旋转阻止构件，该旋转阻止构件阻止所述滑架旋转，所述转子和丝杠被一体形成，并被可自由旋转地支承于固定于所述壳体的固定轴上。

2.如权利要求1所述的线性致动器，其特征在于，所述转子和所述丝杠是用不同的材质形成的。

3.如权利要求2所述的线性致动器，其特征在于，所述转子是用树脂形成的，所述丝杠是用金属材料形成的。

4.如权利要求3所述的线性致动器，其特征在于，

所述丝杠通过嵌件成形与所述转子一体形成；

所述丝杠具有至少一部分被埋设到所述转子的支承部和从该支承部的一侧的端面突出的螺杆部，并且在所述丝杠的中央形成有供所述固定轴穿过的通孔，所述支承部的另一侧的端面上的至少所述通孔的周缘部分朝外部露出。

5.如权利要求4所述的线性致动器，其特征在于，将所述支承部形成为圆筒状，且将所述支承部的另一侧的端面的露出部分形成为圆形，从该露出部分的外缘到所述通孔的外缘的长度是从所述支承部的外缘到所述通孔的外缘的长度的1/2以上。

6.如权利要求4或5所述的线性致动器，其特征在于，在所述转子的底面形成有将所述支承部的另一侧的端面上的露出部分作为其底面的凹部，并在该凹部的开口周缘形成有朝所述固定轴的轴线方向突出的滑动部。

7.如权利要求1所述的线性致动器，其特征在于，所述电动机是包括所述转子和将驱动线圈卷绕到定子铁心而形成的定子的步进电动机，

所述转子具有在外周固定有永磁体的保持件，并且在该保持件的中央设有通孔，

所述丝杠具有支承部和从该支承部的一侧的端面一体突出形成的螺杆部，并且在所述支承部和所述螺杆部的中央形成有供所述固定轴穿过的通孔，

通过将所述丝杠的所述支承部固定到所述保持件的所述通孔，所述转子的所述保持件和所述永磁体被所述丝杠的所述支承部可自由旋转地支承于所述固定轴。

8.如权利要求7所述的线性致动器，其特征在于，构成所述转子的所述保持件是用树脂形成的，并且构成所述丝杠的所述支承部和所述螺杆部是用金属材料形成的。

9.如权利要求8所述的线性致动器，其特征在于，将形成于所述螺杆部的所述通孔的孔径设定成比形成于构成所述丝杠的所述支承部的所述通孔的孔径大。

10.如权利要求8所述的线性致动器，其特征在于，在所述保持件的位于所述螺杆部突出侧的相反侧的端面即所述保持件的底面与所述壳体之间设置推力轴承，并将从所述保持件的所述底面朝所述固定轴的轴线方向突出的滑动部形成为可与所述推力轴承抵接。

11.如权利要求7所述的线性致动器，其特征在于，

所述固定轴的一端被固定于所述壳体，并且所述固定轴的靠所述螺杆部侧的端部被固定于形成于所述旋转阻止构件且被形成为可使所述滑架移动的筒状部的顶部，

所述滑架由贯穿与形成于所述螺杆部的阳螺纹螺合的阴螺纹部地形成的主体部以及从该主体部的输出侧端面突出的输出轴部构成，通过将该输出轴部穿过到形成于所述筒状部的所述顶部上的导向孔，所述滑架在旋转被阻止的状态下通过所述丝杠而朝所述固定轴的轴线方向移动。

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