CN109155567A - 电动式直线运动促动器 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于提供一种电动式直线运动促动器，其可谋求空间的节省，使推力的支承结构简化，谋求成本的降低。该电动式直线运动促动器(1)包括：电动机(2)；直线运动机构(3)；外壳(4)；控制装置(CU)。直线运动机构(3)和电动机(2)经由直线运动机构(3)的旋转输入输出轴(5)而于轴向设置。电动机(2)以产生交链磁通的磁极的朝向于电动机旋转轴平行的方式设置。直线运动机构(3)包括推力轴承(34)，该推力轴承(34)针对伴随直线运动部(6)的直进运动的轴向的荷载而保持反作用力。在控制装置(CU)中具有推力施加机构(54)，该推力施加机构(54)按照因定子(7)和转子(8)的交链磁通，作用于旋转输入输出轴(5)上的轴向的力而产生作用于推力轴承(34)上的轴向的力的方式施加推力。

Description

电动式直线运动促动器

相关申请

本申请要求申请日为2016年5月26日，申请号为JP特愿2016－105369的申请的优先权，通过参照，将其整体作为构成本申请的一部分的内容而引用。

技术领域

本发明涉及比如适用于电动制动装置的电动式直线运动促动器。

背景技术

在下述的文献中，提出有电动促动器和电动机。

1.在直线运动部的外周上，与该直线运动部同轴地设置电动机的电动盘式制动装置(专利文献1)。

2.电动机与直线运动机构的旋转轴平行地设置于不同于该旋转轴的轴上的电动制动装置(专利文献2)。

3.八极九槽的双定子式的轴向间隙电动机(专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2003－247576号公报

专利文献2：JP特开2010－270788号公报

专利文献3：JP特开2008－172884号公报

发明内容

发明要解决的课题

在于专利文献1～2中记载的那样的采用电动式直线运动促动器的电动制动装置中，一般车辆上的搭载空间是极有限的，必须要求以尽可能节省的空间而实现功能。另外，比如，在以防抱死系统(Antilock Brake System：简称为ABS)为代表的车轮速度控制等中，对于电动制动器要求高速、高精度的制动力控制。

在比如，专利文献1那样的在促动器的外周上设置电动机的结构中，由于电动机的转子直径大，故具有惯性力矩增加，损害响应性和控制精度的情况。或者，由于对于转子的旋转来说必要的运动能量与惯性力矩成比例，故具有为了实现高速的响应，瞬间最大的耗电量增加，供给电力的电源装置的成本高的可能性。另外，比如在像电动盘式制动装置那样，促动器的加压对象像摩擦片那样处于极高温度的场合，由于电动机接近热源，故具有耐久性成为问题的可能性。

比如，在专利文献2那样的平行地设置电动机和直线运动促动器的场合，一般在许多场合，电动机和直线运动促动器的外观为圆筒形状，由于2个圆筒邻接，故具有在间隙中产生一定量的静区的可能性。另外，具有不按照要求规范，而在电动机和直线运动促动器之间必须要求平行齿轮这样的连接机构，成本增加的可能性。此外，由于分别在电动机和直线运动促动器上必须要求支承结构，故具有空间和成本构成问题的情况。

作为实现空间的节省，转矩的提高的电动机结构，人们知道有比如像专利文献3所示那样的轴向间隙式同步电动机。但是，轴向间隙式电动机一般因转子和定子之间的间隙不均衡和磁路的不均衡等，容易在旋转轴方向产生大的推力。由此，具有相对上述推力的支承结构复杂，成本增加的情况。

本发明的目的在于提供一种电动式直线运动促动器，其可谋求空间的节省，并且可使推力的结构简化，谋求成本的降低。

用于解决课题的技术方案

在下面，为了容易理解，参照实施方式的标号对本发明进行说明。

本发明的第1发明的电动式直线运动促动器1包括：电动机2；直线运动机构3，该直线运动机构3具有旋转输入输出轴5，经由该旋转输入输出轴5，将该电动机2的旋转运动转换为直线运动部6的直进运动；外壳4，该外壳4保持该直线运动机构3；控制装置CU，该控制装置CU控制上述电动机2；

上述直线运动机构3与上述电动机2经由上述直线运动机构3的上述旋转输入输出轴5而于轴向设置；

上述电动机2包括定子7和转子8，该定子7和转子8按照产生有助于转矩的交链磁通的磁极的朝向与上述电动机2的旋转轴平行的方式设置；

上述直线运动机构3包括推力轴承34，该推力轴承34针对伴随上述直线运动部6的直进运动的轴向的荷载而保持反作用力；

在上述控制装置CU中，具有推力施加机构54，该推力施加机构54按照因上述定子7和上述转子8的交链磁通，作用于上述旋转输入输出轴5上的轴向的力而产生作用于上述推力轴承34上的轴向的力的方式施加推力。

按照该方案，电动机2为所谓的轴向间隙电动机，其包括定子7和转子8，该定子7和转子8按照产生有助于转矩的交链磁通的磁极的朝向与上述电动机2的旋转轴平行的方式设置。另外，直线运动机构3与电动机2经由直线运动机构3的旋转输入输出轴5于轴向设置。由此，无效的空间小，可谋求空间的节省，并且与比如在促动器的外周上设置电动机的结构等相比较，可实现惯性力矩小，高响应的电动式直线运动促动器。

但是，一般知道，轴向间隙电动机与比如具有旋转轴径向的磁极的径向间隙型电动机相比较，可产生强力的推力。在本结构中，直线运动机构3的推力轴承34保持伴随上述直线运动部6的直进运动的轴向的荷载的反作用力，即，轴向的其中一个的推力。但是，推力轴承34无法保持轴向的另一个的推力。

但是，在上述控制装置CU中，具有推力施加机构54。该推力施加机构54按照因上述定子7和上述转子8的交链磁通，作用于旋转输入输出轴5上的轴向的力的总和而产生作用于推力轴承34上的轴向的力的方式施加推力。像这样，在可通过已有的推力轴承34而将轴向间隙电动机的推力支承于直线运动机构3上的方向有意地施加推力。由此，可简化推力的支承结构，可谋求成本的降低。

上述电动机2的上述旋转轴也可设置于与上述直线运动机构3的上述旋转输入输出轴5相同的轴上。在此场合，直线运动机构3的旋转输入输出轴5可兼作电动机2的旋转轴。由此，可谋求推力的支承的部件的减少，可谋求空间的节省和成本的降低。

还可这样形成，即，上述转子8为界磁机构，该界磁机构分别在该转子8的轴向的两个面上，分别具有转矩发生面；

上述定子7包括一对励磁机构7A、7B，该一对励磁机构7A、7B分别设置于上述界磁机构的轴向的两个面上，可独立地控制励磁磁通；

通过上述推力施加机构5而施加的上述推力为通过下述方式而产生的电磁力，该方式为：形成上述一对励磁机构7A、7B的励磁磁通相互不同的磁通条件。

上述磁通条件为比如通过设计等而任意确定的磁通条件，比如，通过试验和模拟中的任意的一者或两者而求出，确定适合的磁通条件。

在此场合，定子7可为所谓的双定子型，其包括分别设置于界磁机构的上述轴向的两个面上的一对励磁机构7A、7B。一对励磁机构7A、7B可分别独立地控制励磁磁通，推力施加机构54可通过形成上述一对励磁机构7A、7B的励磁磁通相互不同的磁通条件，产生作用于推力轴承34上的轴向的力。于是，可简化推力的支承结构。

上述转子8为具有永久磁铁8a的界磁机构；

上述一对励磁机构7A、7B中的任意一者或两者的励磁机构包括线圈11A、11B，该线圈11A、11B构成与三相交流电流相对应的磁路；

上述推力施加机构54具有下述的功能，该功能为：控制相对上述界磁机构的磁极而相互独立的上述线圈11A、11B的三相交流电流的电流振幅和相位，或与它们相当的值；

通过上述推力施加机构54而施加的上述推力为电磁力，该电磁力通过相当于与上述界磁机构的磁极一致的方向的励磁磁通的上述线圈11A、11B的电流成分而产生。

上述“与它们相当的值”为比如，同步电动机的电流矢量控制的d轴、q轴的电流值等。上述“与界磁机构的磁极一致的方向”还包括与界磁机构的磁极大致一致的方向，即，视为实质上一致的方向的方向。

按照该方案，在推力施加机构54比如在施加减弱励磁磁通的d轴电流的场合，在定子7和转子8之间产生排斥力；在施加加强励磁磁通的d轴电流的场合，在定子7和转子8之间产生吸引力。于是，推力施加机构54按照产生作用于推力轴承34上的轴向的电磁力的方式调整轴向两侧的定子的d轴电流。由此，由转子8而相对地受到约束的旋转输入输出轴5按压于推力轴承34上，保持轴向位置。

也可这样形成，即，上述控制装置CU包括推算上述直线运动机构3的轴力的轴力推算功能部60；

上述推力施加机构54在通过上述轴力推算功能部60而推算的上述直线运动机构3的轴力在已确定的值以下时，通过上述励磁磁通的调整，产生上述电磁力。

上述“已确定的值”为比如通过设计等而任意地确定的推算轴力，比如，通过试验和模拟中的任意一者或两者，求出而确定适合的推算轴力。另外，推算轴力可比如根据电动机的电流和角度的关系等进行推算。

在直线运动机构3的轴力超过已确定的值的场合，由于通过直线运动促动器和电动机的旋转输入输出轴通过上述轴力，相对外壳而受到约束，故不必要求施加推力施加机构54的推力。通过限制像这样施加的推力，可抑制余量的耗电量。

还可在上述电动式直线运动促动器中，另外，按照因上述定子7和上述转子8的交链磁通，作用于上述旋转输入输出轴5的轴向的力而产生作用于上述推力轴承34上的轴向的力的方式产生推力的推力发生机构68设置于上述电动机2上。在此场合，在推力施加机构54的动作和推力发生机构68的动作中的任意一者产生不良状况的场合，可通过另一者实现反馈功能，和/或可实现失效保护功能。

本发明的第2发明的电动式直线运动促动器包括：电动机；直线运动机构，该直线运动机构具有旋转输入输出轴，经由该旋转输入输出轴，将该电动机的旋转运动转换为直线运动部的直进运动；外壳，该外壳保持该直线运动机构；

上述直线运动机构与上述电动机经由上述直线运动机构的上述旋转输入输出轴而于轴向设置；

上述电动机包括定子和转子，该定子和转子按照产生有助于转矩的交链磁通的磁极的朝向与上述电动机的旋转轴平行的方式设置；

上述直线运动机构包括推力轴承，该推力轴承针对伴随上述直线运动部的直进运动的轴向的荷载而保持反作用力；

在上述控制装置中，具有推力施加机构，该推力施加机构按照因上述定子和上述转子的交链磁通，作用于上述旋转输入输出轴上的轴向的力而产生作用于上述推力轴承上的轴向的力的方式施加推力。

按照该方案，电动机与上述第1发明的电动式直线运动促动器相同，为轴向间隙电动机。另外，直线运动机构和电动机经由直线运动机构的旋转输入输出轴，于轴向而设置。由此，无效的空间小，可谋求空间的节省，并且与比如在促动器的外周上设置电动机的结构等相比较，可实现惯性力矩小，高响应的电动式直线运动促动器。

推力施加机构按照因上述定子和上述转子的交链磁通，作用于旋转输入输出轴上的轴向的力的总和产生作用于推力轴承上的轴向的力的方式产生推力。像这样，在可通过已有的推力轴承而将轴向间隙电动机的推力支承于直线运动机构上的方向有意地产生推力。由此，可简化推力的支承结构，可谋求成本的降低。

还可这样形成，即，上述定子和上述转子的中的任意一者在轴向的两个面上分别具有转矩发生面，另一者设置在与具有上述转矩发生面的上述一者面对的轴向的两侧；

上述推力发生机构以上述转矩发生面的上述定子和上述转子的间隙大小不同的位置关系构成，通过上述推力发生机构而产生的上述推力因依赖于间隙的大小的上述转矩发生面的磁吸引力的不均衡量而产生。

在此场合，电动机为双定子型或双转子型，而且按照转矩发生面的定子和转子的间隙大小不同的位置关系构成。于是，对应于界磁磁通的磁吸引力的不均衡量，在规定方向产生力。可通过使上述规定方向与作用于推力轴承上的方向一致，相对地由转子而约束的旋转输入输出轴的轴向位置经常通过推力轴承而保持。

还可这样形成，即，上述定子和上述转子分别在面对的轴向的一个面上具有转矩发生面；

作用于上述旋转输入输出轴的轴向的力为作用于上述转子和上述转子之间的吸引力；

上述推力发生机构以在作用于上述推力轴承上的轴向产生上述吸引力的位置关系，设置上述定子和上述转子，由此产生上述推力。

在此场合，不但可使电动机为单定子型或单转子型，而且可进一步谋求轴向的空间的节省。另外，可通过在界磁磁通的吸引力作用于推力轴承上的方向设置定子和转子，通过推力轴承而确实地支承轴向间隙电动机的推力。

本发明的电动制动装置包括：前述任一项所述的电动式直线运动促动器；制动盘；与该制动盘接触而产生制动力的摩擦件。按照该方案，由于电动式直线运动促动器谋求空间的节省，故即使在电动式直线运动促动器的搭载空间极有限的车辆中，仍可搭载该电动式直线运动促动器。于是，可提高电动式直线运动促动器的通用性，可在各种车辆上装载该电动制动装置。另外，由于电动式直线运动促动器可使推力的支承结构简化，谋求成本的降低，故谋求电动制动装置整体的成本的降低。

权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少2个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的2个以上的任意的组合也包含在本发明中。

附图说明

根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施形式和附图用于单纯的图示和说明，不应用于限制本发明的范围。本发明的范围由后附的权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相应部分。

图1为表示本发明的一个实施方式的电动式直线运动促动器的剖视图；

图2为表示该电动式直线运动促动器的控制系统的结构例子的方框图；

图3为以示意方式表示在该电动式直线运动促动器的轴向间隙电动机中，有意地产生轴向的力的原理的图；

图4为本发明的另一实施方式的电动式直线运动促动器的剖视图(双转子)；

图5为以示意方式表示在本发明的另一实施方式的电动式直线运动促动器的轴向间隙电动机中(双定子)，有意地产生轴向的力的原理的图；

图6为本发明的还一实施方式的电动式直线运动促动器的剖视图；

图7为将具有任意的电动式直线运动促动器的电动制动装置的一部分剖开的剖视图。

具体实施方式

根据图1～图3，对本发明的一个实施方式的电动式直线运动促动器进行说明。该电动式直线运动促动器适用于比如装载在搭载于车辆上的电动制动装置(后述)。如图1所示那样，该电动式直线运动促动器1为下述的促动器，该促动器将电动机2和直线运动机构3于轴向串联。该电动式直线运动促动器1包括直线运动促动器主体AH以及后述的控制装置CU。直线运动促动器主体AH包括电动机2、直线运动机构3和外壳4。本例子的电动机2为双定子型的轴向间隙型电动机。直线运动机构3包括直线运动部6，经由后述的旋转输入输出轴5，将电动机2的旋转运动转换为直线运动部6的直进运动。外壳4保持该直线运动机构3和电动机2。另外，为了简化，省略布线等的一部分结构。

对电动机2进行说明。电动机2为所谓的轴向间隙型，其包括定子7和转子8，该定子7和转子8按照产生有助于转矩的交链磁通的磁极的朝向与该电动机2的旋转轴平行的方式设置。定子7相对于外壳4静止地保持。转子8相对于直线运动机构3的旋转输入输出轴5静止地保持，通过间隔开地设置的定子7的交链磁通而产生转矩。转子8为界磁机构，其在转子8的轴向的两个面上分别具有转矩发生面。上述各“静止地”指除了空隙等的影响，大致的运动同步的(换言之，相对约束的)关系。

在圆筒形状的外壳4的内部，设置电动机2。在外壳4的内部，设置：直线运动机构接纳部4a，该直线运动机构接纳部4a接纳直线运动机构3的大部分；电动机接纳部4b，该电动机接纳部4b接纳电动机2；隔壁4c，该隔壁4c对该直线运动机构接纳部4a和电动机接纳部4b进行分隔。电动机接纳部4b设置于外壳4内的轴向一端侧，直线运动机构接纳部4a设置于外壳4的内部的轴向另一端侧。

隔壁4c与旋转输入输出轴5的轴向垂直地设置，形成通孔，该通孔供旋转输入输出轴5从直线运动机构接纳部4a向电动机接纳部4b而插入。设置电动机罩45，该电动机罩45在电动机2接纳于外壳4的电动机外壳部4b中的状态，封闭外壳4中的电动机2侧(上述轴向一端侧)的开口端。

定子7包括一对励磁机构7A、7B，该一对励磁机构7A、7B分别以与转子8的轴向的两面面对的方式设置。这些励磁机构7A、7B中的位于隔壁4c侧的其中一个为第1励磁机构7A，位于电动机罩45侧的另一个为第2励磁机构7B。第1励磁机构7A包括磁芯10A、后磁轭9A和线圈11A。第2励磁机构7B包括磁芯10B、后磁轭9B和线圈11B。

对第1励磁机构7A进行说明，在外壳4内部的电动机接纳部4b中，按照与隔壁4c抵接的方式设置后磁轭9A，设置磁芯10A，该磁芯10A从后磁轭9A于轴向突出。磁芯10A于圆周方向，以一定间隔间隔开地设置多个。磁芯10A由比如叠层钢板或压力粉末磁芯等构成。在各磁芯10A上，分别卷绕有线圈11A。

对第2励磁机构7B进行说明，在外壳4内部的电动机接纳部4b中，按照与电动机罩45抵接的方式设置后磁轭9B，设置磁芯10B，该磁芯10B从后磁轭9B于轴向突出。磁芯10B也与磁芯10A相同，于圆周方向，以一定间隔间隔开地设置多个。磁芯10B和线圈11B的其它结构为与上述磁芯10A和线圈11A相同的结构。如果采用叠层钢板或压力粉末磁芯等构成的磁芯10A、磁芯10B，由于单位铜损的转矩提高，故认为是优选的。但是，也可不采用磁芯，而形成具有部件成本的减少和转矩变动的减少的效果的空芯线圈。

转子8为比如圆板状的部件，其包括永久磁铁8a以及保持该永久磁铁8a的保持部8b。保持部8b由比如树脂或不锈钢等的非磁性材料构成。像前述那样，定子7作为包括多个线圈11A、11B的励磁机构而构成，转子8作为采用永久磁铁8a的界磁机构而构成，如果电动机2为永久磁铁同步电动机，其耐久性优良，转矩密度等优良，故认为适用于电动式直线运动促动器。

转子8固定于直线运动机构3中的旋转输入输出轴5的前端部分上。在图1的例子中，在旋转输入输出轴5中的侵入电动机接纳部4b中的前端部分的外周面上，转子8由2个止动圈24、24夹持，于轴向定位而固定。在旋转输入输出轴5中的前端部分的外周面上，分别形成固定该2个止动圈24、24的环形槽。

于是，转子8通过止动圈24、24，相对于旋转输入输出轴5，固定在相当于第1励磁机构7A和第2励磁机构7B之间的轴向位置。电动机2的旋转轴与直线运动机构3的旋转输入输出轴5同轴地设置。此外，可进行从转子8到旋转输入输出轴5的转矩传递的旋转轴方向的定位结构可通过平面加工、花键、嵌合摩擦力、焊接等而实现，虽然关于这一点的图示省略。

对直线运动机构3进行说明。在外壳4的内部的直线运动机构接纳部4a中，组装有直线运动机构3的大部分。直线运动机构3通过电动机2的输出，对后述的制动盘施加制动力。该直线运动机构3经由旋转输入输出轴5，将电动机2的旋转运动转换为直线运动部6的直进运动。

直线运动机构3包括旋转输入输出轴5和转换机构部31，该旋转输入输出轴5通过电动机2而旋转驱动，该转换机构部31将该旋转输入输出轴5的旋转运动转换为直线运动。转换机构部31包括直线运动部6、支承部件32、作为环状的推力板的背板33、推力轴承34、径向轴承35、支架36、滑动轴承37、38以及行星滚柱39，该推力轴承34针对伴随直线运动部6的直线运动的轴向的荷载而保持反作用力。

在直线运动机构接纳部4a的内周面上，止动地并且于轴向自由移动地支承有圆筒状的直线运动部6。在直线运动部6的内周面上，设置螺旋突起，该螺旋突起于径向内方突出，呈螺旋状。在该螺旋突起上啮合多个行星滚柱39。

在直线运动机构接纳部4a中的直线运动部6的轴向一端侧，设置支承部件32。该支承部件32包括圆筒状的轴套部，以及从该轴套部延伸到径向外方的凸缘部。在上述轴套部的内部，嵌合多个径向轴承35，在这些径向轴承35的内圈内径面上嵌合旋转输入输出轴5。旋转输入输出轴5经由多个径向轴承35自由旋转地支承于支承部件32上。

在直线运动部6的内周上，设置可以旋转输入输出轴5为中心旋转的支架36。支架36通过嵌合于其与旋转输入输出轴5之间的滑动轴承37、38，自由旋转地支承于旋转输入输出轴5上。在旋转输入输出轴5的轴向前端部分，设置止动圈40，该止动圈40对支承部件32中的，旋转输入输出轴5和支架36的轴向位置进行约束。

在支架36上，多个滚轴41于周向间隔开地设置。在支架36的轴向两端部，分别形成多个轴插入孔。各轴插入孔由在径向以规定距离延伸的长孔构成。在各轴插入孔中插入各滚轴41的轴向两端部，这些滚轴41在各轴插入孔的范围内，于径向自由移动地支承。在多个滚轴41的轴向两端部，分别挂有弹性环42，该弹性环42将这些滚柱41偏置于径向内方。

在各滚轴41上，自由旋转地支承行星滚柱39。在各行星滚柱39的外周面上，形成与直线运动部6的螺旋突起啮合的圆周槽或螺旋槽。各行星滚柱39介设于旋转输入输出轴5的外周面与直线运动部6的内周面之间。通过弹性环42的偏置力，各行星滚柱39按压于旋转输入输出轴5的外周面上。通过借助电动机2，旋转输入输出轴5旋转，与该旋转输入输出轴5的外周面接触的各行星滚柱39因接触摩擦而旋转。由此，直线运动部6于轴向移动，借此，设置于该直线运动部6的轴向前端的摩擦垫43(图7)与制动转子44(图7)抵接或离开。

对控制装置CU进行说明。图2为表示该电动式直线运动促动器1的控制系统的结构例子的方框图。如图2所示那样，控制装置CU为控制电动机2的装置，其主要包括促动器荷载控制器53、推力施加机构54、电流转换器55、电流控制器56和电动机驱动器57。此外，控制装置CU包括电流推算器58、角度推算器59以及作为轴力推算功能部的轴荷载推算器60。

促动器荷载控制器53相对于荷载指令值，求出为了跟踪直线运动机构3的推算轴荷载而必要的电动机转矩，作为电动机转矩指令值而输出。上述荷载指令值根据图示之外的制动踏板等的制动操作机构的操作量，比如，由该控制装置CU的上级控制机构61提供。作为上级控制机构61，采用比如控制车辆整体的电子控制单元(ECU)。上述推算轴荷载通过比如后述的轴荷载推算器60而推算。

具体来说，轴荷载推算器60可根据检测借助直线运动机构3的直线运动部6(图1)，摩擦垫43(图7)按压制动盘44(图7)时的按压力的荷载传感器62的传感器输出，推算上述推算轴荷载。荷载传感器62包括比如磁式的传感器和染磁目标。在摩擦垫43按压制动盘44时，内侧(图7)的反力作用于直线运动部6上。在这里，在电动制动装置装载于车辆上的状态，将车辆的车宽度方向中间侧称为上述内侧，将车辆的车宽度方向外侧称为上述外侧。

如图2所示那样，由上述磁式的传感器和染磁目标构成的荷载传感器62将上述反力作为轴向的位移量而以磁方式检测。另外，作为荷载传感器62，也可采用磁式以外的光学式、涡电流式、或静电电容式的传感器等。轴荷载推算器60通过表格形式等，设定下述量值，该量值是根据来自荷载传感器62的传感器输出和直线运动机构3的轴荷载(推力)的关系，通过试验等而预先确认的，可推算推算荷载。

促动器荷载控制器53也可相对已提供的荷载指令值，适当采用反馈控制或前馈控制等，求出对于跟踪推算轴荷载而必要的电动机转矩。另外，推算荷载也可根据通过电流推算器58推算的电动机电流，与通过角度推算器59推算的电动机角度的关系等而推算。

上述电流推算器58包括比如求出流过线圈11A的电动机电流的第1电流传感器58a以及求出流过线圈11B的电动机电流的第2电流传感器58b。各电流传感器58a、58b可采用检测电流的磁场的磁场检测式，或测定分流电阻或FET等的两端的电压的电压测定式。上述角度推算器59可根据来自角度传感器63的传感器输出，推算转子8相对定子7的角度。角度传感器63采用比如旋转变压器(即旋转角传感器)或编码器等。

作为轴向电磁力控制器的推力施加机构54按照下述方式控制各线圈电流，该方式为：因定子7(图1)和转子8的交链磁通，作用于旋转输入输出轴5(图1)的轴向上的力对推力轴承34施加推力，以便产生在推力轴承34(图1)上作用的轴向(图1的左方或左右方向)的力。

在这里，图3为以示意方式表示在电动式直线运动促动器的轴向间隙电动机中，有意地产生轴向的力的原理的图。另外，实际的磁极的朝向和力所作用的线路省略。在该图3中，给出通过与在转子8的两面侧具有定子的双定子型轴向间隙电动机的励磁磁通同步的电流成分，即，同步电动机的电流矢量控制的d轴电流值，产生旋转轴方向的电磁力的例子。

在轴向间隙电动机中，在施加减小转子磁通的d轴励磁电流时，在定子和转子8之间产生排斥力。相反，在轴向间隙电动机中，在施加加强磁通的d轴励磁电流时，在定子和轴子8之间产生吸引力。于是，通过按照产生作用于推力轴承34(图1)上的方向(图1的左方或左右方向)的电磁力的方式调整上述两面侧的定子的d轴电流，相对地由转子8而约束的旋转输入输出轴5(图1)按压于推力轴承34(图1)上，保持轴向位置。

在本方式中，如果比如上述两面侧的定子分别独立，可进行电流控制，则可按照作用上述轴向的电磁力的方式，调整相应的d轴电流。另外，在因上述两面侧的定子与共同的端子连接等，只能施加同步的电流的场合，比如，可相对任意一个定子，将另一定子设置于在旋转轴周向以规定的相位错开的位置。

在此场合，由于相对某规定的电流相位，其中一个定子电流位于减弱的励磁侧，另一定子电流位于增强的励磁侧，故可产生旋转轴方向的电磁力。此时，如果转子8在大致的两定子的中间附近，并且与定子平行，则界磁机构的吸引力和q轴电流的电磁力大致在图3中的左右方向平衡。由此，可认为，主要作用有上述d轴电流的电磁力。在本图中列举的双定子型轴向间隙电动机的场合，可简单地实现该方式，人们认为其是优选的。但是，还可在后述的双转子型中，于旋转轴方向，按照两个系统而设置定子线圈等来进行安装。

如图2所示那样，在该电动式直线运动促动器1的控制装置CU中，两面的定子分别独立，电流控制是可能的。换言之，第1、第2励磁机构7A、7B(图1)可通过控制装置CU单独地控制励磁磁通。

推力施加机构54包括实施判断部54a以及d轴电流加法运算值确定部54b。实施判断部54a适当参照从促动器荷载控制器53输出的电动机转矩指令值以及来自轴荷载推算器60的推算轴荷载，判断产生为了将转子8和旋转输入输出轴5(图1)约束到推力轴承34(图1)上而必须要求的轴向的电磁力的必要性。

在实施判断部54a判定具有产生轴向的电磁力的必要性的场合，在d轴电流加法运算值确定部54b中，求出用于它的d轴电流。比如，越是直线运动机构3的轴荷载(轴力)的推力轴承34(图1)的预压小的领域，越必须要求上述轴向的电磁力的预压。由此，d轴电流加法运算值确定部54b进行推算制动力越小于规定的推算制动力，d轴电流加法运算值越大的处理，认为该方式是优选的。

电流转换器55根据通过促动器荷载控制器53运算的电动机指令值，以及在推力施加机构54中确定的用于产生轴向的电磁力的d轴电流加法运算值，导出施加于多个线圈11A、11B上的电流指令值。电流转换器55包括第一d轴电流确定部64和第一q轴电流确定部65，与第二d轴电流确定部66和第二q轴电流确定部67。第一d轴电流确定部64和第一q轴电流确定部65分别导出第1励磁机构7A(图1)的线圈11A的d轴电流指令值、q轴电流指令值。第二d轴电流确定部66和第二q轴电流确定部67分别导出第2励磁机构7B(图1)的线圈11B的d轴电流指令值、q轴电流指令值。

在导出各电流指令值时，上述d轴电流加法运算值既可全部地作为一侧的励磁机构7A(7B)的弱磁场电流，也可全部地作为具有规定的差值的弱磁场电流和强磁场电流，而分配给两侧的励磁机构7A(7B)。在前者，即，d轴电流加法运算值全部地为一侧的励磁机构7A(7B)的弱磁场电流的场合，由于没有增加电动机2的感应电压，故在不打算降低电动机输出的场合是优选的。后者在抑制用于承受轴向的电磁力的d轴电流的损失的场合是优选的。

由此，如果进行比如电动机角速度的绝对值越大，越主动地采用弱界磁电流这样的处理，则抑制电动机性能的降低，认为这是优选的。上述电动机角速度通过对借助角度推算器59而推算的电动机角度进行微分处理而求出。另外，在导出上述电流指令值时，如果预先通过分析、试验等的结果，制作适当参照上述参数的查询表(简称为“LUT”)等，则运算负荷可减轻，认为这是优选的。

电流控制器56包括第1电流控制器56a和第2电流控制器56b。第1电流控制器56a和第2电流控制器56b分别根据对应的线圈11A、11B的电流推算结果，输出用于对电流指令值进行跟踪控制用的电动机电压。输出该电动机电压的运算适当采用反馈控制或前馈控制而求出。另外，线圈11A的电流通过第1电流传感器58a推算。线圈11B的电流通过第2电流传感器58b推算。如果以上述控制器为首的各运算器通过比如微型计算机、FPGA、ASIC等的运算器而安装，则可实现价格低、高性能的控制，认为这是优选的。

电动机驱动器57将图示之外的电源装置的直流电流转换为电动机2的驱动的三相交流电。该电动机驱动器57包括第1电动机驱动器57a和第2电动机驱动器57b。第1电动机驱动器57a向线圈11A输出交流电。第2电动机驱动器57b向线圈11B输出交流电。该第1电动机驱动器57a和第2电动机驱动器57b由比如采用FET这样的开关硬件的半桥电路构成，如果采用通过第1电流控制器56a和第2电流控制器56b，输入高侧、低侧各开关的ON-OFF信号的PWM控制，则可实现价格低、高精度的控制，认为这是优选的。

控制装置CU内的机构、控制器、转换器与推算器具体来说，由通过软件、硬件实现的LUT(查询表)，或软件的库(Library)中接纳的规定的转换函数；与其等效的软件等；另外根据需要，库的比较函数、四则运算函数；可采用与它们等效的硬件等，进行运算，输出结果的硬件电路或处理器(在图中没有示出)上的软件函数构成。

按照以上描述的电动直线运动促动器1，电动机2为所谓的轴向间隙电动机，另外，直线运动机构3和电动机2经由直线运动机构3的旋转输入输出轴5，于轴向而设置。由此，无效的空间少，可谋求空间的节省，并且，比如与在促动器的外周上设置电动机的结构等相比较，可实现惯性力矩小，高响应的电动直线运动促动器。

控制装置CU的推力施加机构54按照下述方式施加推力，该方式为：因定子7和转子8的交链磁通，作用于旋转输入输出轴5的轴向的力的总和产生作用于推力轴承34上的轴向的力。像这样，针对轴向间隙电动机的推力，在直线运动机构3上，在可通过已有的推力轴承34而承受的方向有意地施加推力。由此，可简化推力的支承结构，可谋求成本的降低。

由于电动机2的旋转轴与直线运动机构3的旋转输入输出轴5同轴地设置，故可将直线运动机构3的旋转输入输出轴5兼作电动机2的旋转轴。由此，可谋求与推力的支承有关的部件的减少，可谋求空间的节省和成本的降低。

对另一实施方式进行说明。在以下的说明中，对于对应于通过各实施方式而在先说明的事项的部分采用同一标号，省略重复的说明。在仅仅对结构的一部分进行说明的场合，对于结构的其它的部分，只要没有特别的记载，与在先说明的方式相同。同一结构实现同一作用效果。不仅可进行通过实施的各方式而具体描述的部分的组合，而且如果没有特别地对组合产生妨碍，还可部分地将实施的方式之间组合。

图4为本发明的另一实施方式的电动式直线运动促动器1的剖视图。在该电动式直线运动促动器1中给出下述的例子，其中，电动机2采用双转子结构的轴向间隙电动机，在该电动机中，在中间处，于轴向两面上设置具有磁极的定子7，在该定子7的两侧设置转子8、8。在前述的实施方式中，于控制器上设置推力施加机构，但是，在本图4的例子中，于电动机2中设置推力发生机构68。本结构在抑制铜损的方面是优选的。

各转子8包括永久磁铁8a、保持该永久磁铁8a的保持部8b以及后磁轭8c。在旋转轴输入输出轴5的前端部分的外周面上，设置与2个止动圈24、24嵌合的环状槽，在该外周面上，以接触方式设置轴环15，在各止动圈24和轴环15之间，转子8、8分别于轴向定位而固定。定子7设置于比如电动机接纳部4b的内侧，按照与电动机接纳部4b抵接的方式设置。

推力发生机构68以转矩发生面的上述定子7和上述转子8、8的间隙大小不同的位置关系而构成，通过推力发生机构68而产生的上述推力通过依赖于间隙的大小的上述转矩发生面的磁吸引力的不均衡量而产生。

通过按照定子7的位置接近该定子7的两面中的任意一者的转子侧的方式设置位置关系，因界磁磁通的磁吸引力的不均衡，产生规定方向的力。通过使上述规定方向与作用于推力轴承34上的方向一致，转子8、8和旋转输入输出轴5的轴向位置经常通过推力轴承34而保持。

对于在图4的电动机2中设置推力发生机构68的结构，即使采用双定子型的情况下，仍可通过同样的方法而安装。如图5所示那样，在于轴向两面上具有转矩发生面的双定子型轴向间隙电动机中，通过将转子8以接近任意一者的定子的位置关系的方式设置，因界磁磁通的磁吸引力的不均衡，产生规定方向的力。通过使上述规定方向与作用于推力轴承34(参照图4)上的方向一致，转子8和旋转输入输出轴5(参照图4)的轴向位置经常通过推力轴承34(参照图4)而保持。

另外，也可在像在先的实施方式而描述的那样的，具有控制装置CU的于该控制装置CU中具有推力施加机构54的电动式直线运动促动器中，具有本实施方式的推力发生机构68。在此场合，在推力施加机构54的动作和推力发生机构68的动作中的任意一者产生不良情况的场合，可通过另一者实现支承功能，和/或可实现失效保护功能。

图6表示采用定子7和转子8分别仅仅在一个面上具有转矩发生面的双转子型轴向间隙电动机的还一实施方式。本例子的推力发生机构68以在作用于上述推力轴承34上的轴向产生上述吸引力的位置关系，设置上述定子7和上述转子8，由此产生推力。借此，转子8和旋转输入输出轴5的轴向位置经常通过推力轴承而保持。本结构在于所要求的电动机转矩较小的场合，构成空间更加节省的促动器的方面是优选的。

图7为具有上述任意的电动式直线运动促动器1的电动制动装置的局部剖开的剖视图。该电动制动装置基本上包括上述任意的电动式直线运动促动器1，作为与车轮一体而旋转的旋转部件的制动盘44，以及该制动盘44接触而产生制动力的摩擦垫(摩擦件)43，另外包括控制电动式直线运动促动器的图示之外的控制装置。在车辆上按照包围制动盘44的外周侧部分的方式，分别设置卡盘51。卡盘51一体地设置于电动式直线运动促动器1的外壳4上。

在卡盘51的外侧的端部，设置爪部52。爪部52在轴向与制动盘44的外侧的侧面面对。在该爪部52上，支承外侧的摩擦垫43。在该爪部52上支承外侧的摩擦垫43。在卡盘51中的，直线运动机构3的直线运动部6的外侧端，支承内侧的摩擦垫43。该摩擦垫43在轴向与制动盘44的内侧的侧面面对。电动式直线运动促动器1进行使摩擦垫43与制动盘44抵接或与其离开的驱动。

在车辆的图示之外的转向节上支承安装件(在图中没有示出)。在该安装件的纵向两端部上，设置一对销支承片(在图中没有示出)。在这些销支承片的相应端部上，设置与轴向平行地延伸的图示之外的滑动销。在这些滑动销上，于轴向自由滑动地支承卡盘51。

上述控制装置对应于图示之外的制动踏板的操作量，控制电动式直线运动促动器1的电动机的旋转。在制动时，通过电动式直线运动促动器1的驱动，内侧的摩擦垫43与制动盘44抵接，于轴向按压制动盘44。通过该按压力的反力，卡盘51在内侧滑动。由此，由卡盘51的爪部52支承的外侧的摩擦垫43与制动盘44抵接。通过借助该外侧和内侧的摩擦垫43、43，从轴向两侧强力地夹持制动盘44，在制动盘44上负荷制动力。

按照该方案，由于电动式直线运动促动器1谋求空间的节省，故同样在电动式直线运动促动器1的装载空间极有限的车辆中，仍可装载该电动制动装置。于是，可提高电动制动装置的通用性，可在各种的车辆上装载该电动制动装置。另外，由于电动式直线运动促动器1可使推力的支承结构简化，谋求成本的降低，故谋求电动制动装置整体的成本的降低。

也可为下述的结构，其中，如果以双定子型轴向间隙电动机为例子，则并用通过d轴电流值产生旋转轴方向的电磁力的图3的方式，与通过界磁磁通的吸引力产生轴向的力的图5的方式。比如，作为针对图3的方式，产生轴向的电磁力的足够的d轴电流无法施加的场合的对策，也可形成通过适当并用图5的方式，更加确实地保持转子和旋转输入输出轴的轴向位置的结构。

对于转子，如果通过由非磁性材料构成的保持部而保持永久磁铁，则损失小，认为是优选的，但是，也可通过借助磁性材料构成的保持部而保持永久磁铁。转子也可为下述的结构，其中，不采用保持部，而将由多个轴向磁极而磁化的单一磁铁直接地固定于旋转输入输出轴上。如果转子的永久磁铁采用轴向贯通的磁铁，将磁极两面用作交链磁通，则可减少磁铁体积、电动机尺寸和部件数量，谋求成本的降低、空间的节省，在此方面，认为是优选的，但是也可采用在磁性体的两面上贴合磁铁，提高耐热性的结构。

电动机也可采用比如，定子使用永久磁铁，转子使用线圈和电刷等的DC电动机的结构，或者，还可采用使用通过转子的旋转，定子电感变化的形状的铁芯的磁阻电动机的结构。

作为直线运动机构的转换机构部，除了行星滚柱以外，可采用球丝杠等的各种丝杠机构、球坡道等的利用倾斜的机构等。形成各实施方式的推力轴承的配置为假定通过电动式直线运动促动器而按压对象的动作的设置，但是，也可按照相对与图示的例子相反的一侧，保持荷载的方式设置，构成对对象施加张拉荷载的促动器。

设置检测电动机角度、直线运动机构的轴荷载的传感器，但是，也可采用比如通过电动机电压而推算电动机角度的无传感器角度推算机构，根据促动器效率和电动机电流等而推算轴荷载的机构。适当设置对于热敏电阻、各电气系统的布线部件等的电动式直线运动促动器的适用来说必要的结构。

在电动制动装置中，适当设置冗余机构和电源系统、传感器等的作为电动制动器而必须要求的结构。另外，作为控制运算，给出构成多个反馈环的例子，但是，比如，全部一起地处理电动机的电磁特性和运动特性的单一的反馈系统等的控制系统的结构根据需要而适当确定。各实施方式的电动式直线运动促动器也可用于电动制动装置以外的比如加压装置。

如上面所述，在参照附图的同时，对用于实施方式进行了说明，但是，在不脱离本发明的实质的范围内，可进行各种的追加、变更、删除。于是，这样的方式包含在本发明的范围内。

标号的说明：

标号1表示电动式直线运动促动器；

标号2表示电动机；

标号3表示直线运动机构；

标号4表示外壳；

标号5表示旋转输入输出轴；

标号6表示直线运动部；

标号7表示定子；

标号7A、7B表示第1，第2励磁机构；

标号8表示转子；

标号8a表示永久磁铁；

标号11A、11B表示线圈；

标号34表示推力轴承；

标号60表示轴向荷载推算器(轴力推算功能部)；

标号54表示推力施加机构；

标号68表示推力发生机构；

标号CU表示制动装置。

Claims (10)

1.一种电动式直线运动促动器，该电动式直线运动促动器包括：电动机；直线运动机构，该直线运动机构具有旋转输入输出轴，经由该旋转输入输出轴，将该电动机的旋转运动转换为直线运动部的直进运动；外壳，该外壳保持该直线运动机构；控制装置，该控制装置控制上述电动机；

上述直线运动机构与上述电动机经由上述直线运动机构的上述旋转输入输出轴而于轴向设置；

上述电动机包括定子和转子，该定子和转子按照产生有助于转矩的交链磁通的磁极的朝向与上述电动机的旋转轴平行的方式设置；

上述直线运动机构包括推力轴承，该推力轴承针对伴随上述直线运动部的直进运动的轴向的荷载而保持反作用力；

在上述控制装置中，具有推力施加机构，该推力施加机构按照因上述定子和上述转子的交链磁通，作用于上述旋转输入输出轴上的轴向的力而产生作用于上述推力轴承上的轴向的力的方式施加推力。

2.根据权利要求1所述的电动式直线运动促动器，其特征在于上述电动机的上述旋转轴设置于与上述直线运动机构的上述旋转输入输出轴相同的轴上。

3.根据权利要求1或2所述的电动式直线运动促动器，其特征在于上述转子为界磁机构，该界磁机构在该转子的轴向的两个面上分别具有转矩发生面；

上述定子包括一对励磁机构，该一对励磁机构分别设置于上述界磁机构的轴向的两个面上，能独立地控制励磁磁通；

通过上述推力施加机构而施加的上述推力为通过下述方式而产生的电磁力，该方式为：形成上述一对励磁机构的励磁磁通相互不同的磁通条件。

4.根据权利要求3所述的电动式直线运动促动器，其特征在于上述转子为具有永久磁通的界磁机构；

上述一对励磁机构中的任意一者或两者的励磁机构包括线圈，该线圈构成与三相交流电流相对应的磁路；

上述推力施加机构具有下述的功能，该功能为：控制相对上述界磁机构的磁极而相互独立的上述线圈的三相交流电流的电流振幅和相位，或与它们相当的值；

通过上述推力施加机构而施加的上述推力为电磁力，该电磁力通过相当于与上述界磁机构的磁极一致的方向的励磁磁通的上述线圈的电流成分而产生。

5.根据权利要求3所述的电动式直线运动促动器，其特征在于上述控制装置具有推算上述直线运动机构的轴力的轴力推算功能部；

上述推力施加机构在通过该轴力推算功能部而推算的上述直线运动机构的轴力在已确定的值以下时，通过上述励磁磁通的调整而产生上述电磁力。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的电动式直线运动促动器，其特征在于，另外，按照因上述定子和上述转子的交链磁通，作用于上述旋转输入输出轴的轴向的力而产生作用于上述推力轴承上的轴向的力的方式产生推力的推力发生机构设置于上述电动机上。

7.一种电动式直线运动促动器，该电动式直线运动促动器包括：电动机；直线运动机构，该直线运动机构具有旋转输入输出轴，经由该旋转输入输出轴，将该电动机的旋转运动转换为直线运动部的直进运动；外壳，该外壳保持该直线运动机构；

上述直线运动机构与上述电动机经由上述直线运动机构的上述旋转输入输出轴而于轴向设置；

上述电动机包括定子和转子，该定子和转子按照产生有助于转矩的交链磁通的磁极的朝向与上述电动机的旋转轴平行的方式设置；

上述直线运动机构包括推力轴承，该推力轴承针对伴随上述直线运动部的直进运动的轴向的荷载而保持反作用力；

在上述控制装置中，具有推力施加机构，该推力施加机构按照因上述定子和上述转子的交链磁通，作用于上述旋转输入输出轴上的轴向的力而产生作用于上述推力轴承上的轴向的力的方式施加推力。

8.根据权利要求7所述的电动式直线运动促动器，其特征在于上述定子和上述转子中的任意一者在轴向的两个面上分别具有转矩发生面，另一者设置在与具有上述转矩发生面的上述一者面对的轴向的两侧；

上述推力发生机构以上述转矩发生面的上述定子和上述转子的间隙大小不同的位置关系构成，通过上述推力发生机构而产生的上述推力因依赖于间隙的大小的上述转矩发生面的磁吸引力的不均衡量而产生。

9.根据权利要求7所述的电动式直线运动促动器，其特征在于上述定子和上述转子分别在相对向的轴向的一个面上具有转矩发生面；

作用于上述旋转输入输出轴上的轴向的力为上述转子和上述定子之间的吸引力；

上述推力发生机构以在作用于上述推力轴承上的轴向产生上述吸引力的位置关系，设置上述定子和上述转子，由此产生上述推力。

10.一种电动制动装置，该电动制动装置包括：权利要求1～9中任一项所述的电动式直线运动促动器；制动盘；与该制动盘接触而产生制动力的摩擦件。