JP2013005491A - Linear actuator - Google Patents

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Yasuhiro Shimizu
康博 清水
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2380/00Electrical apparatus
    • F16C2380/26Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators
    • F16C2380/27Motor coupled with a gear, e.g. worm gears

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a linear actuator that can convert a rotary motion to a straight motion with a simple configuration.SOLUTION: A linear actuator includes a motor and a control device. The motor includes: a stator; a rotor which is disposed inside the stator, and rotates relative to the stator; a ball screw shaft which is a rod-like member that is fixed to a center of rotation of the rotor and rotates together with the rotor, and has a screw groove formed on at least a part of a surface of the ball screw shaft; a housing which stores the stator and the rotor, and fixes the stator; and a nut which is fixed to the stator with the housing interposed therebetween, and is screwed on the screw groove of the ball screw shaft. The control device rotates the rotor relative to the stator. The control device rotates the ball screw shaft with respect to the nut by rotating the rotor with respect to the stator, and moves the ball screw shaft in a straight direction orthogonal to a rotation direction of the rotor.

Description

本発明は、モータの回転運動を直動運動に変換するリニアアクチュエータに関する。   The present invention relates to a linear actuator that converts rotational motion of a motor into linear motion.

直動方向に動力を出力するリニアアクチュエータとしては、モータの回転運動を直動運動に変換し、直動方向に動力を出力するリニアアクチュエータがある。例えば、特許文献1および特許文献2には、内周壁にネジ溝を形成したナットをロータとともに回転する状態で保持し、回転を抑制しつつ摺動可能な状態で支持されたボールネジを当該ナットに挿入させたリニアアクチュエータが記載されている。特許文献1および特許文献2に記載のリニアアクチュエータは、ロータが回転することで、ロータとともにナットが回転し、ナットのネジ溝と螺合したボールネジが直動方向に移動する。   As a linear actuator that outputs power in the linear motion direction, there is a linear actuator that converts rotational motion of a motor into linear motion and outputs power in the linear motion direction. For example, in Patent Document 1 and Patent Document 2, a nut having a thread groove formed on an inner peripheral wall is held in a state of rotating together with a rotor, and a ball screw supported in a slidable state while suppressing rotation is attached to the nut. An inserted linear actuator is described. In the linear actuators described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2, when the rotor rotates, the nut rotates together with the rotor, and the ball screw screwed into the thread groove of the nut moves in the linear motion direction.

特開2000−220715号公報JP 2000-220715 A 特開2000−257604号公報JP 2000-257604 A

特許文献1および特許文献2に記載のリニアアクチュエータは、ボールネジを回転しない状態で支持し、かつ、ロータと相対回転可能な状態とする。このため、ステータとロータとを相対的に支持するための軸受機構と、ロータとボールネジとを相対的に支持するための軸受機構が必要となり、部品点数が増え、機構が複雑になる。また、軸受部材を配置するための領域が必要となるため、回転軸に直交する方向、つまり径方向の大きさが大きくなる。   The linear actuators described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2 support the ball screw in a state in which it does not rotate, and make it relatively rotatable with respect to the rotor. For this reason, a bearing mechanism for relatively supporting the stator and the rotor and a bearing mechanism for relatively supporting the rotor and the ball screw are required, and the number of parts increases and the mechanism becomes complicated. Further, since a region for arranging the bearing member is required, the size in the direction orthogonal to the rotation axis, that is, the radial direction is increased.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で回転運動を直動運動に変換することができるリニアアクチュエータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a linear actuator that can convert a rotational motion into a linear motion with a simple configuration.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のリニアアクチュエータは、ステータと、前記ステータの内部に配置され、前記ステータに対して相対回転するロータと、前記ロータの回転中心に固定され前記ロータとともに回転する棒状の部材であり、表面の少なくとも一部にネジ溝が形成されたボールネジ軸と、前記ステータおよび前記ロータを収納し、前記ステータを固定するハウジングと、前記ハウジングを介して前記ステータに固定され、前記ボールネジ軸のネジ溝と螺合したナットと、を備えるモータと、前記ロータを前記ステータに対して相対回転させる制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記ロータを前記ステータに対して回転させることで、前記ナットに対して前記ボールネジ軸を回転させ、前記ボールネジ軸を前記ロータの回転方向に直交する直動方向に移動させることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a linear actuator according to the present invention is fixed to a stator, a rotor disposed inside the stator and rotating relative to the stator, and a rotation center of the rotor. And a ball screw shaft having a thread groove formed on at least a part of a surface thereof, a housing for housing the stator and the rotor, and fixing the stator, and a via the housing. A motor having a nut fixed to the stator and screwed into a thread groove of the ball screw shaft; and a control device that rotates the rotor relative to the stator; and the control device includes the rotor The ball screw shaft is rotated with respect to the nut, and the ball screw shaft is rotated. Wherein the moving in the linear direction perpendicular to the direction of rotation of the rotor.

ここで、前記モータは、前記ナットを2つ備え、一方の前記ナットが前記直動方向において前記ロータの一方の端面と対面し、他方の前記ナットが前記直動方向において前記ロータの他方の端面と対面し、2つの前記ナットが前記ロータを挟み込んで配置されていることが好ましい。   The motor includes two nuts, one of the nuts faces one end surface of the rotor in the linear motion direction, and the other nut faces the other end surface of the rotor in the linear motion direction. It is preferable that the two nuts are arranged so as to sandwich the rotor.

また、前記モータは、前記ボールネジ軸が前記ハウジングに対して回動可能かつ直動方向に摺動可能な状態で、前記ボールネジ軸と前記ハウジングとを連結する軸受部材をさらに備えることが好ましい。   The motor preferably further includes a bearing member that connects the ball screw shaft and the housing in a state where the ball screw shaft is rotatable with respect to the housing and is slidable in a linear motion direction.

また、前記軸受部材は、アンギュラ玉軸受であることが好ましい。   The bearing member is preferably an angular ball bearing.

また、前記モータは、前記ナットが前記直動方向において前記ロータの一方の端面と対面し、前記軸受部材が前記直動方向において前記ロータの他方の端面と対面し、前記ナットと前記軸受部材が前記ロータを挟み込んで配置されていることが好ましい。   In the motor, the nut faces one end face of the rotor in the linear motion direction, the bearing member faces the other end face of the rotor in the linear motion direction, and the nut and the bearing member It is preferable that the rotor is disposed between the rotors.

また、前記モータは、前記ボールネジ軸の前記ネジ溝が形成されている領域と前記ロータと固定されている領域の境界を含む部分に固定された保護部材をさらに備えることが好ましい。   The motor preferably further includes a protective member fixed to a portion including a boundary between a region where the screw groove of the ball screw shaft is formed and a region fixed to the rotor.

また、前記ロータは、前記ボールネジ軸の外周に固定されたロータコアと、ロータコアの外周部に設けられて、前記ロータコアの周方向に向かって配列される複数のマグネットと、を有し、前記ステータは、励磁コイルが巻き付けられた分割コアが、前記ロータの外側に所定の間隔を有して環状に配置されていることが好ましい。   The rotor includes a rotor core fixed to the outer periphery of the ball screw shaft, and a plurality of magnets provided on an outer peripheral portion of the rotor core and arranged in a circumferential direction of the rotor core, and the stator The split core around which the exciting coil is wound is preferably arranged in an annular shape with a predetermined interval outside the rotor.

また、前記ロータは、前記ボールネジ軸の外周に固定されたコアと整流子とを含み、前記モータは、前記整流子の径方向で対向し前記整流子と接触して設けられるブラシを有することが好ましい。   The rotor may include a core and a commutator fixed to the outer periphery of the ball screw shaft, and the motor may have a brush that faces the commutator in a radial direction and is in contact with the commutator. preferable.

本発明は、簡単な構成で回転運動を直動運動に変換することができる。   The present invention can convert rotational motion into linear motion with a simple configuration.

図1は、実施形態1に係るモータを備えるリニアアクチュエータの概略構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a linear actuator including a motor according to the first embodiment. 図2は、実施形態1に係るモータの構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the motor according to the first embodiment. 図3は、図2に示すナットの概略構成を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the nut shown in FIG. 図4は、図2示すモータの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the motor shown in FIG. 図5Aは、実施形態1に係るモータの動作を説明する説明図である。FIG. 5A is an explanatory diagram illustrating the operation of the motor according to the first embodiment. 図5Bは、実施形態1に係るモータの動作を説明する説明図である。FIG. 5B is an explanatory diagram illustrating the operation of the motor according to the first embodiment. 図6は、変形例に係るモータの構成を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a motor according to a modification. 図7は、実施形態2に係るモータの構成を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the motor according to the second embodiment.

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための形態(以下、実施形態という)によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。本実施形態では、本発明に係るリニアアクチュエータが対象部材14を付勢する場合について説明するが、本発明の適用対象は対象部材14の付勢に限定されるものではない。本発明のリニアアクチュエータは、直動運動の動力が必要な各種対象部材の駆動、制御に用いることができる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited by the modes for carrying out the invention (hereinafter referred to as embodiments). In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. In the present embodiment, the case where the linear actuator according to the present invention biases the target member 14 will be described, but the application target of the present invention is not limited to the biasing of the target member 14. The linear actuator of the present invention can be used for driving and controlling various target members that require power for linear motion.

(実施形態1)
図1は、実施形態1に係るモータを備えるリニアアクチュエータの概略構成を示す模式図である。まず、図1を用いて、本実施形態に係るリニアアクチュエータの概要を説明する。図1に示すように、リニアアクチュエータ10は、モータ11と制御装置12とを有する。モータ11は、ハウジング(筐体)の一部が締結部材9で支持部8に支持されている。なお、締結部材9はネジ、ボルト、ピン等である。これにより、モータ11は、支持部8に固定される。また、モータ11は、ロータが回転することで直動方向(モータの回転方向に直交する方向)に移動する可動子であるボールネジ軸20を有する。モータ11については後述する。制御装置12は、モータ11の駆動を制御する装置である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a linear actuator including a motor according to the first embodiment. First, the outline | summary of the linear actuator which concerns on this embodiment is demonstrated using FIG. As shown in FIG. 1, the linear actuator 10 includes a motor 11 and a control device 12. In the motor 11, a part of the housing (housing) is supported by the support portion 8 with a fastening member 9. The fastening member 9 is a screw, bolt, pin or the like. As a result, the motor 11 is fixed to the support portion 8. Further, the motor 11 has a ball screw shaft 20 which is a mover that moves in a linear motion direction (a direction orthogonal to the rotation direction of the motor) as the rotor rotates. The motor 11 will be described later. The control device 12 is a device that controls driving of the motor 11.

制御装置12は、モータ11に供給する電流、電圧の大きさ、周波数、波形を制御することで、モータ11の回転方向や回転速度を制御し、直動方向に移動する可動子の、直動方向における移動方向や移動速度を制御する。   The control device 12 controls the rotational direction and rotational speed of the motor 11 by controlling the current supplied to the motor 11, the magnitude of the voltage, the frequency, and the waveform, and the linear motion of the mover that moves in the linear motion direction. Control the moving direction and moving speed in the direction.

リニアアクチュエータ10のモータ11の直動方向に移動するボールネジ軸20の先端に対向する位置には、対象部材14が配置されている。リニアアクチュエータ10は、制御装置12によりモータ11の回転を制御し、モータ11のボールネジ軸20を直動方向(図1中矢印方向)に移動させることで、対象部材14を付勢したり、付勢しなかったりすることができる。   A target member 14 is disposed at a position facing the tip of the ball screw shaft 20 that moves in the linear motion direction of the motor 11 of the linear actuator 10. The linear actuator 10 controls the rotation of the motor 11 by the control device 12 and moves the ball screw shaft 20 of the motor 11 in the linear motion direction (the arrow direction in FIG. 1), thereby urging or attaching the target member 14. You can't do it.

次に、図2から図4を用いてモータ11の構成について説明する。図2は、本実施形態に係るモータの構成を示す断面図である。図3は、図2に示すナットの概略構成を示す断面図である。図4は、図2に示すモータの断面図である。   Next, the configuration of the motor 11 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the motor according to the present embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the nut shown in FIG. 4 is a cross-sectional view of the motor shown in FIG.

図2に示すようにモータ11は、ブラシレスモータであり、ボールネジ軸20と、略円筒形のハウジング22Aと、ハウジング22Aの一方の開口端部を閉塞する略円板状のフロントブラケット22Bと、フロントブラケット22Bに固定されボールネジ軸20と螺合するナット23、ハウジング22Aに固定されボールネジ軸20と螺合するナット24と、マグネット25およびロータコア26を備えボールネジ軸20とともに回転するロータ30と、コア27と励磁コイル28とを備えハウジング22Aに固定されたステータ29と、ロータ30を保護する保護部材35、36と、を有する。   As shown in FIG. 2, the motor 11 is a brushless motor, and includes a ball screw shaft 20, a substantially cylindrical housing 22A, a substantially disc-shaped front bracket 22B that closes one open end of the housing 22A, A nut 23 fixed to the bracket 22B and screwed to the ball screw shaft 20, a nut 24 fixed to the housing 22A and screwed to the ball screw shaft 20, a rotor 25 including a magnet 25 and a rotor core 26 and rotating together with the ball screw shaft 20, and a core 27 And an exciting coil 28, and a stator 29 fixed to the housing 22A, and protective members 35 and 36 for protecting the rotor 30.

ボールネジ軸20は、モータ11の中心軸Zrに配置された棒状の部材である。ボールネジ軸20は、棒状の部材の延在方向、つまり中心軸Zrに平行な方向(直動方向)における領域によって形状が異なる。具体的には、ボールネジ軸20の中心部近傍の中央領域20Aは、ネジ溝が形成されていない。また、ボールネジ軸20の一方の端部近傍(フロントブラケット22B近傍)の端部領域20Bと他方の端部近傍の端部領域20Cとはネジ溝が形成されている。なお、端部領域20Bに形成されるネジ溝と端部領域20Cに形成されるネジ溝は、同一の向きに形成されている。   The ball screw shaft 20 is a rod-shaped member disposed on the central axis Zr of the motor 11. The shape of the ball screw shaft 20 varies depending on the extending direction of the rod-shaped member, that is, the region in the direction parallel to the central axis Zr (linear motion direction). Specifically, in the central region 20A in the vicinity of the center portion of the ball screw shaft 20, no thread groove is formed. Further, a thread groove is formed in the end region 20B near one end (near the front bracket 22B) of the ball screw shaft 20 and the end region 20C near the other end. The screw groove formed in the end region 20B and the screw groove formed in the end region 20C are formed in the same direction.

ハウジング22Aは、円筒形状であり、かつ、一方の端部(フロントブラケット22Bが設けられた側とは反対側の端部)が、端部を閉塞するように絞られた形状である。また、ハウジング22Aは、フロントブラケット22Bが設けられた側とは反対側の端部の中心部分に開口が形成されている。つまり、ハウジング22Aは、フロントブラケット22Bが開口となり、底面に開口が形成され側面が円筒となる箱形状である。なお、ハウジング22Aを形成する磁性材料としては、例えばSPCC(Steel Plate Cold Commercial)等の一般的な鋼材や、電磁軟鉄等が適用できる。   The housing 22A has a cylindrical shape, and one end (the end opposite to the side on which the front bracket 22B is provided) is narrowed so as to close the end. Further, the housing 22A has an opening at the center of the end opposite to the side on which the front bracket 22B is provided. That is, the housing 22A has a box shape in which the front bracket 22B is an opening, the opening is formed on the bottom surface, and the side surface is a cylinder. As the magnetic material forming the housing 22A, for example, a general steel material such as SPCC (Steel Plate Cold Commercial), electromagnetic soft iron, or the like can be applied.

フロントブラケット22Bは、ハウジング22Aの一方の開口端部を閉塞する略円板状であり、円板の外周側の一部がハウジング22Aよりも外側に突出している。また、フロントブラケット22Bは、円板形状の中心部分に開口が形成されている。フロントブラケット22Bは、ハウジング22Aよりも外側(円筒形状の径方向外側)に突出した部分の一部が支持部8と接しており、締結部材9が挿入されている。このようにフロントブラケット22Bは、モータ11を所望の機器に取り付ける際のフランジの役割を果たしている。   The front bracket 22B has a substantially disk shape that closes one open end of the housing 22A, and a part of the outer peripheral side of the disk protrudes outside the housing 22A. Further, the front bracket 22B has an opening at the center of the disk shape. In the front bracket 22B, a part of the portion protruding outward (cylindrical radially outward) from the housing 22A is in contact with the support portion 8, and the fastening member 9 is inserted. As described above, the front bracket 22B serves as a flange when the motor 11 is attached to a desired device.

ナット23は、フロントブラケット22Bの内側であって、フロントブラケット22Bの略中央部分形成された開口に固定されている。ナット23は、図3に示すように、内周面23Aにネジ溝が形成されている。ナット23は、ボールネジ軸20が挿入されており、ボールネジ軸20の端部領域20Bを回転可能に支持する。また、ナット23は、内周面23Aのネジ溝が端部領域20Bのネジ溝と螺合している。   The nut 23 is fixed inside the front bracket 22B and in an opening formed in a substantially central portion of the front bracket 22B. As shown in FIG. 3, the nut 23 has a thread groove formed on the inner peripheral surface 23 </ b> A. The nut 23 has the ball screw shaft 20 inserted therein, and rotatably supports the end region 20B of the ball screw shaft 20. Further, the nut 23 has a thread groove on the inner peripheral surface 23A screwed with a thread groove on the end region 20B.

ナット24は、ハウジング22Aの内側であって、ハウジング22Aの底部の略中央部分に形成された開口に固定されている。ナット24もナット23と同様に内周面にネジ溝が形成されている。ナット24は、ボールネジ軸20が挿入されており、ボールネジ軸20の端部領域20Cを回転可能に支持する。また、ナット24は、内周面のネジ溝が端部領域20Cのネジ溝と螺合している。ナット23、24は、内周面に挿入されたボールネジ軸20を支持しているので、ナット23、24の中心は、ボールネジ軸20の中心軸と同一の中心軸Zrとなる。なお、ステータ29およびロータ30の中心軸のボールネジ軸20の中心軸と同一の中心軸Zrとなる。また、このように、ボールネジ軸20は、ハウジング22Aの両端部にそれぞれ位置されたナット23、24に挿入されているため、端部がハウジング22Aの端部から露出する。   The nut 24 is fixed to an opening formed on the inner side of the housing 22A and at a substantially central portion of the bottom of the housing 22A. Similarly to the nut 23, the nut 24 has a thread groove on the inner peripheral surface. The nut 24 is inserted with the ball screw shaft 20 and rotatably supports the end region 20C of the ball screw shaft 20. Moreover, as for the nut 24, the thread groove of an internal peripheral surface is screwing together with the thread groove of the edge part area | region 20C. Since the nuts 23 and 24 support the ball screw shaft 20 inserted in the inner peripheral surface, the centers of the nuts 23 and 24 are the same central axis Zr as the central axis of the ball screw shaft 20. The central axis Zr is the same as the central axis of the ball screw shaft 20 as the central axis of the stator 29 and the rotor 30. Further, as described above, since the ball screw shaft 20 is inserted into the nuts 23 and 24 positioned at both ends of the housing 22A, the end is exposed from the end of the housing 22A.

次に、ボールネジ軸20の表面(外周)、具体的にはボールネジ軸20の中央領域20Aには、円柱形状のロータコア26が固定されている。ロータコア26は、完全な円柱には限られず、マグネット25を配置するための溝があってもよい。また、ロータコア26の側面にマグネット25の側面を沿わせるための面が形成されて、ロータコア26の底面が多角形であってもよい。   Next, a cylindrical rotor core 26 is fixed to the surface (outer periphery) of the ball screw shaft 20, specifically, a central region 20 </ b> A of the ball screw shaft 20. The rotor core 26 is not limited to a complete cylinder, and may have a groove for disposing the magnet 25. Further, a surface for allowing the side surface of the magnet 25 to run along the side surface of the rotor core 26 may be formed, and the bottom surface of the rotor core 26 may be polygonal.

ロータコア26は、電磁鋼板、冷間圧延鋼板などの薄板を、接着、ボス、カシメなどの手段により積層して製造されている。ロータコア26は、順送金型の型内において積層され、金型から排出される。ボールネジ軸20は、ロータコア26と一体で成型してもよいし、ボールネジ軸20をロータコア26に圧入してもよい。ロータコア26の外周部には、モータ駆動用の複数(2×n個、nは整数)のマグネット25が設けられる。マグネット25は、ロータコア26の外周部に取り付けられ、図4に示すように、S極及びN極がロータコア26の周方向に交互に、かつ等間隔に着磁された永久磁石である。本実施形態において、マグネット25は、分割形状(セグメント構造)である。   The rotor core 26 is manufactured by laminating thin plates such as electromagnetic steel plates and cold rolled steel plates by means of adhesion, boss, caulking or the like. The rotor core 26 is stacked in a progressive die and discharged from the die. The ball screw shaft 20 may be molded integrally with the rotor core 26, or the ball screw shaft 20 may be press-fitted into the rotor core 26. A plurality of (2 × n, n is an integer) magnets 25 for driving the motor are provided on the outer periphery of the rotor core 26. The magnet 25 is a permanent magnet that is attached to the outer peripheral portion of the rotor core 26 and has S and N poles alternately magnetized in the circumferential direction of the rotor core 26 at equal intervals, as shown in FIG. In the present embodiment, the magnet 25 has a divided shape (segment structure).

マグネット25は、円柱をその軸方向を含む平面と平行な平面で切断したときに生じる、底面が略半円形の柱であるが、これには限られない。例えば、マグネット25は、円管をその軸方向を含む平面で切断したときに生じる曲板であってもよい。マグネット25の長手方向は、ロータコア26の中心軸Zr方向と平行である。本実施形態では、8本のマグネット25がロータコア26の外周部に等間隔で配列されている。隣接するマグネット25の間には、ロータコア26の側面が表れている。なお、ロータコア26の側面とは、柱形状であるロータコア26が、ステータ29のコア27と対向する面である。   The magnet 25 is a column having a substantially semicircular bottom surface that is generated when a cylinder is cut along a plane parallel to a plane including its axial direction, but is not limited thereto. For example, the magnet 25 may be a curved plate generated when a circular tube is cut along a plane including its axial direction. The longitudinal direction of the magnet 25 is parallel to the central axis Zr direction of the rotor core 26. In the present embodiment, eight magnets 25 are arranged on the outer periphery of the rotor core 26 at equal intervals. A side surface of the rotor core 26 appears between the adjacent magnets 25. The side surface of the rotor core 26 is a surface where the columnar rotor core 26 faces the core 27 of the stator 29.

図4に示すように、ハウジング22Aの内周面には、コア27がその全体が包囲された状態で固定されている。このコア27には、ロータコア26の周方向に配列されたマグネット25を包囲するように、例えば3相の励磁コイル28がインシュレータ31を介して集中巻きされている。これらのコア27及び励磁コイル28によってモータ11のステータ29が構成されている。ステータ29は、ロータ30の外側に所定の間隔を有して環状に配置される。   As shown in FIG. 4, the core 27 is fixed to the inner peripheral surface of the housing 22 </ b> A so as to be surrounded entirely. For example, a three-phase exciting coil 28 is concentrated around the core 27 via an insulator 31 so as to surround the magnets 25 arranged in the circumferential direction of the rotor core 26. The core 27 and the exciting coil 28 constitute a stator 29 of the motor 11. The stator 29 is annularly arranged outside the rotor 30 with a predetermined interval.

コア27は、例えば、等分割された複数(本実施形態では12個)の分割コア27Aから構成されている。それぞれの分割コア27Aは、組み立てられてコア27を構成した際に、円筒形のヨーク部となる円弧状の分割ヨーク37と、この分割ヨーク37の内周面からロータ30に向かって延びる1本のティース38とを備えている。各々の分割コア27Aのティース38には、励磁コイル28がそれぞれ集中巻きされている。そして、複数の分割コア27Aが組み合わされてハウジング22A内に圧入されて、環状のコア27を構成する。このように、分割コア27Aは、ハウジング22A内に圧入されて、ハウジング22Aに締結されて、コア27を構成する。なお、コア27とハウジング22Aとは、圧入の他に接着や焼きばめ等によって固定されてもよい。   The core 27 includes, for example, a plurality (12 in this embodiment) of divided cores 27A that are equally divided. When each core 27A is assembled to form the core 27, each of the split cores 27A has an arc-shaped split yoke 37 that becomes a cylindrical yoke portion, and one piece that extends from the inner peripheral surface of the split yoke 37 toward the rotor 30. The teeth 38 are provided. The exciting coils 28 are concentratedly wound around the teeth 38 of each divided core 27A. A plurality of split cores 27 </ b> A are combined and press-fitted into the housing 22 </ b> A to form an annular core 27. In this way, the split core 27A is press-fitted into the housing 22A and fastened to the housing 22A to constitute the core 27. The core 27 and the housing 22A may be fixed by adhesion, shrink fitting, or the like in addition to press-fitting.

本実施形態において、コア27は、分割コア27Aを組み合わせて構成されるが、これに限定されるものではない。例えば、コア27を一体で構成したり、焼結で構成したりしてもよい。励磁コイル28は、コア27にインシュレータ31を取り付けた後に、インシュレータ31が取り付けられたコア27に巻き付けられる。ステータ29の片側端部には端子台が設けられる。端子台に挿入又はインサートモールドされたバスバー(パワーハーネスでもよい)と各層の励磁コイル28とは、ヒュージングや抵抗溶接等で電気的に接続される。   In the present embodiment, the core 27 is configured by combining the split core 27A, but is not limited thereto. For example, the core 27 may be formed integrally or by sintering. The exciting coil 28 is wound around the core 27 to which the insulator 31 is attached after the insulator 31 is attached to the core 27. A terminal block is provided at one end of the stator 29. A bus bar (which may be a power harness) inserted into or inserted into a terminal block and the exciting coil 28 of each layer are electrically connected by fusing, resistance welding, or the like.

次に、ボールネジ軸20の表面(外周)の中央領域20Aと端部領域20Bとの境界を含む部分(中央領域20Aの端部領域20B側の一部および端部領域20Bの中央領域20A側の一部)、つまりボールネジ軸20のロータ30とナット23との間となる領域には、円柱形状の保護部材35が固定されている。保護部材35は、ロータ30のフロントブラケット22B側の端面と隣接している。   Next, a portion including the boundary between the center region 20A and the end region 20B on the surface (outer periphery) of the ball screw shaft 20 (a part of the end region 20B side of the center region 20A and the center region 20A side of the end region 20B) A cylindrical protective member 35 is fixed in a part), that is, in a region between the rotor 30 and the nut 23 of the ball screw shaft 20. The protection member 35 is adjacent to the end surface of the rotor 30 on the front bracket 22B side.

ボールネジ軸20の表面(外周)の中央領域20Aと端部領域20Cとの境界を含む部分(中央領域20Aの端部領域20C側の一部および端部領域20Cの中央領域20A側の一部)、つまりボールネジ軸20のロータ30とナット24との間となる領域には、円柱形状の保護部材36が固定されている。保護部材36は、ロータ30のハウジング22Aの底部側の端面と隣接している。ここで、保護部材35、36は、弾性を備える材料または剛性の低い材料で作製することが好ましい。これにより、保護部材35、36が他の部材と接触したときに接触により他の部材や自身が損傷することを抑制できる。モータ11は、以上のような構成である。   A portion including the boundary between the central region 20A and the end region 20C on the surface (outer periphery) of the ball screw shaft 20 (a part of the central region 20A on the end region 20C side and a part of the end region 20C on the central region 20A side) In other words, a columnar protection member 36 is fixed to a region between the rotor 30 and the nut 24 of the ball screw shaft 20. The protection member 36 is adjacent to the end surface on the bottom side of the housing 22 </ b> A of the rotor 30. Here, the protection members 35 and 36 are preferably made of a material having elasticity or a material having low rigidity. Thereby, when the protection members 35 and 36 contact with other members, it can suppress that other members and self are damaged by contact. The motor 11 is configured as described above.

次に、図5Aおよび図5Bを用いてリニアアクチュエータ10およびモータ11について説明する。図5Aおよび図5Bは、それぞれ実施形態1に係るモータの動作を説明する説明図である。リニアアクチュエータ10の制御装置12は、ステータ29の励磁コイル28に例えば交流を印加し、励磁コイル28に印加する電圧を所定の周期で切り換えることで、ステータ29に対してロータ30が回転する駆動力を発生させる。モータ11のロータ30が回転するとロータ30に固定されているボールネジ軸20も回転する。モータ11は、ボールネジ軸20のネジ溝とナット23、24のネジ溝とが螺合しており、ナット23、24がそれぞれフロントブラケット22B、ハウジング22Aに固定されている。このため、ボールネジ軸20が回転すると、ボールネジ軸20のネジ溝がナット23、24のネジ溝に沿って直動方向に移動する。これにより、ボールネジ軸20は、回転することで、ナット23、24に対して相対的に直動方向に移動する。本実施形態では、図5Aに示すように、ボールネジ軸20を紙面手前の面において上から下に回転させると、ボールネジ軸20がナット23、24に対して左から右に移動する。図5Bに示すように、ボールネジ軸20を紙面手前の面において下から上に回転させると、ボールネジ軸20がナット23、24に対して右から左に移動する。   Next, the linear actuator 10 and the motor 11 will be described with reference to FIGS. 5A and 5B. 5A and 5B are explanatory diagrams for explaining the operation of the motor according to the first embodiment. The control device 12 of the linear actuator 10 applies, for example, an alternating current to the excitation coil 28 of the stator 29 and switches the voltage applied to the excitation coil 28 at a predetermined cycle, thereby driving the rotor 30 to rotate with respect to the stator 29. Is generated. When the rotor 30 of the motor 11 rotates, the ball screw shaft 20 fixed to the rotor 30 also rotates. In the motor 11, the screw groove of the ball screw shaft 20 and the screw grooves of the nuts 23 and 24 are screwed together, and the nuts 23 and 24 are fixed to the front bracket 22B and the housing 22A, respectively. For this reason, when the ball screw shaft 20 rotates, the thread groove of the ball screw shaft 20 moves along the thread grooves of the nuts 23 and 24 in the linear motion direction. Thereby, the ball screw shaft 20 moves in the linear motion direction relative to the nuts 23 and 24 by rotating. In the present embodiment, as shown in FIG. 5A, when the ball screw shaft 20 is rotated from the top to the bottom on the front surface of the paper, the ball screw shaft 20 moves from the left to the right with respect to the nuts 23 and 24. As shown in FIG. 5B, when the ball screw shaft 20 is rotated from the bottom to the top on the front surface of the paper, the ball screw shaft 20 moves from right to left with respect to the nuts 23 and 24.

リニアアクチュエータ10およびモータ11は、このように、ボールネジ軸20をロータ30に固定して、ロータ30とボールネジ軸20とが一体で回転する構成とし、さらに、ボールネジ軸20に形成されたネジ溝と螺合するナット23、24をステータ29とともに回転しないハウジング22A、フロントブラケット22Bに固定することで、モータ11の回転運動をボールネジ軸20の直動運動に変換することができる。これにより、リニアアクチュエータ10およびモータ11は、ボールネジ軸20を直動運動させることができる。   In this way, the linear actuator 10 and the motor 11 are configured such that the ball screw shaft 20 is fixed to the rotor 30 and the rotor 30 and the ball screw shaft 20 rotate together, and the screw groove formed on the ball screw shaft 20 By fixing the nuts 23 and 24 to be screwed together with the housing 22A and the front bracket 22B that do not rotate together with the stator 29, the rotational motion of the motor 11 can be converted into the linear motion of the ball screw shaft 20. As a result, the linear actuator 10 and the motor 11 can cause the ball screw shaft 20 to move linearly.

リニアアクチュエータ10およびモータ11は、ボールネジ軸20をロータ30に固定することで、つまりボールネジ軸20とロータ30とを一体とすることで、ロータ30の内部にボールネジ軸を挿入し、ボールネジ軸と螺合するナットをロータ30で回転させる構成とするよりも装置構成を簡単にすることができる。つまり、ナット23、24が回転運動を直線運動に変換する変換手段となりかつボールネジ軸20およびロータ30を中心軸Zrに支持する軸受部材となる。これにより、モータ11の回転軸を配置する位置にボールネジ軸20を配置し、ロータ30の軸受を配置する位置にナット23、24を配置することで、本実施形態のモータ11を実現することができる。従って、ロータの内部にボールネジ軸を配置し、ボールネジ軸を他の機構で支持する機構よりも径方向の大きさを小さくすることできる。これにより、リニアアクチュエータ10およびモータ11をより小型化することができる。また、軸受部材等を少なくできることで、モータの大きさが同一の場合は、ボールネジ軸をより太い径とすることができる。   The linear actuator 10 and the motor 11 insert the ball screw shaft into the rotor 30 by fixing the ball screw shaft 20 to the rotor 30, that is, by integrating the ball screw shaft 20 and the rotor 30. The configuration of the apparatus can be simplified compared to the configuration in which the nut to be joined is rotated by the rotor 30. That is, the nuts 23 and 24 serve as conversion means for converting the rotational motion into linear motion, and serve as bearing members that support the ball screw shaft 20 and the rotor 30 on the central axis Zr. As a result, the ball screw shaft 20 is disposed at a position where the rotating shaft of the motor 11 is disposed, and the nuts 23 and 24 are disposed at positions where the bearings of the rotor 30 are disposed, thereby realizing the motor 11 of the present embodiment. it can. Therefore, it is possible to make the size in the radial direction smaller than a mechanism in which the ball screw shaft is arranged inside the rotor and the ball screw shaft is supported by another mechanism. Thereby, the linear actuator 10 and the motor 11 can be further reduced in size. Further, since the number of bearing members and the like can be reduced, the ball screw shaft can be made thicker when the motors have the same size.

また、本実施形態のようにモータ11をブラシレスモータとする場合は、ロータ30とステータ29の相対位置を検出するレゾルバを設けることが好ましい。これによりボールネジ軸20の直動方向の位置をより高精度に制御することができる。   When the motor 11 is a brushless motor as in this embodiment, it is preferable to provide a resolver that detects the relative position of the rotor 30 and the stator 29. Thereby, the position of the ball screw shaft 20 in the linear motion direction can be controlled with higher accuracy.

また、リニアアクチュエータ10およびモータ11は、ネジ溝のピッチ(リード)を調整することにより、回転運動を直動運動の変換する際の変換率、ロータ30の一回転でボールネジ軸20が直動方向に動く距離を種々の値とすることができる。これにより、種々の性能のリニアアクチュエータを簡単な設計変更で作成することができる。   Further, the linear actuator 10 and the motor 11 have a conversion rate when converting the rotational motion into the linear motion by adjusting the pitch (lead) of the thread groove, and the ball screw shaft 20 is in the linear motion direction with one rotation of the rotor 30. The moving distance can be set to various values. Thereby, linear actuators with various performances can be created with simple design changes.

また、モータ11は、ボールネジ軸20にあわせてロータ30が移動する直動方向の領域の全域にステータ29(コア27)を設けることが好ましい。これにより、ボールネジ軸20およびロータ30の直動方向の位置によって、ロータ30とステータ29との間で生じる磁界が変化することを抑制することができる。   The motor 11 is preferably provided with a stator 29 (core 27) over the entire region in the linear motion direction in which the rotor 30 moves in accordance with the ball screw shaft 20. Thereby, it can suppress that the magnetic field produced between the rotor 30 and the stator 29 changes with the position of the ball screw shaft 20 and the rotor 30 in the linear motion direction.

本実施形態のように、保護部材35を、ボールネジ軸20の外周の、ロータ30の直動方向の側面、つまりロータ30とナット23との間に設けることで、ロータ30およびボールネジ軸20を回転させて直動方向に移動させた場合に、ロータ30がナット23と接触する前に保護部材35とナット23が接触する。保護部材36も同様にロータ30がナット24と接触する前に保護部材36とナット24が接触する。以上より、保護部材35、36を設けることで、ロータ30とナット23、24とが接触することを抑制できる。   As in the present embodiment, the protection member 35 is provided on the outer periphery of the ball screw shaft 20 in the direction of the linear movement of the rotor 30, that is, between the rotor 30 and the nut 23, thereby rotating the rotor 30 and the ball screw shaft 20. When the rotor 30 is moved in the linear motion direction, the protection member 35 and the nut 23 come into contact before the rotor 30 comes into contact with the nut 23. Similarly, the protection member 36 and the nut 24 come into contact with each other before the rotor 30 comes into contact with the nut 24. As described above, by providing the protection members 35 and 36, it is possible to suppress contact between the rotor 30 and the nuts 23 and 24.

また、保護部材35を端部領域20B(具体的には端部領域20Bの中央領域20A側の一部)に配置することで、ナット23がボールネジ軸20の端部領域20Bに形成されたネジ溝の終端(ネジ溝の中央領域20A側の端)まで移動することを抑制できる。つまり、ナット23がネジ溝の終端まで移動する前に、ナット23と保護部材35とが接触し、ボールネジ軸20の回転および直動方向の移動が抑制されるため、ナット23がネジ溝の終端まで移動することを抑制できる。また、保護部材36も同様に、端部領域20C(具体的には端部領域20Cの中央領域20A側の一部)に配置することで、ナット24がボールネジ軸20の端部領域20Cに形成されたネジ溝の終端(ネジ溝の中央領域20A側の端)まで移動することを抑制できる。以上より、保護部材35、36をネジ溝の終端側の一部に配置することで、ナット23、24がボールネジ軸20のネジ溝の終端まで移動することを抑制でき、ナット23、24がボールネジ軸20に対してロックする恐れを低減することができる。なお、保護部材35、36は、ロータ30の近傍に配置することが好ましい。保護部材35、36をロータ30の近傍に配置することで、ボールネジ軸20およびロータ30の直動方向における移動可能な距離を大きくすることができる。つまり、保護部材35、36をロータ30の近傍に配置することで、保護部材35とナット23との接触時のロータ30とナット23との距離、保護部材36とナット24との接触時のロータ30とナット24との距離を短くすることができるため、ボールネジ軸20の直動方向における移動可能な距離を大きくすることができる。   Further, by disposing the protection member 35 in the end region 20B (specifically, a part of the end region 20B on the central region 20A side), the nut 23 is a screw formed in the end region 20B of the ball screw shaft 20. It is possible to suppress the movement to the end of the groove (the end on the central region 20A side of the screw groove). That is, before the nut 23 moves to the end of the thread groove, the nut 23 and the protection member 35 come into contact with each other, and the rotation of the ball screw shaft 20 and movement in the linear motion direction are suppressed. Can be suppressed. Similarly, the protection member 36 is also arranged in the end region 20C (specifically, a part of the end region 20C on the central region 20A side), so that the nut 24 is formed in the end region 20C of the ball screw shaft 20. It is possible to suppress movement to the terminal end of the screw groove (end on the central region 20A side of the screw groove). As described above, by disposing the protection members 35 and 36 on a part of the end side of the thread groove, it is possible to suppress the nuts 23 and 24 from moving to the end of the thread groove of the ball screw shaft 20. The possibility of locking with respect to the shaft 20 can be reduced. The protective members 35 and 36 are preferably arranged in the vicinity of the rotor 30. By disposing the protection members 35 and 36 in the vicinity of the rotor 30, it is possible to increase the distance in which the ball screw shaft 20 and the rotor 30 can move in the linear motion direction. That is, by disposing the protective members 35 and 36 in the vicinity of the rotor 30, the distance between the rotor 30 and the nut 23 when the protective member 35 and the nut 23 are in contact, and the rotor when the protective member 36 and the nut 24 are in contact with each other. Since the distance between the nut 30 and the nut 24 can be shortened, the movable distance of the ball screw shaft 20 in the linear motion direction can be increased.

また、本実施形態のようにボールネジ軸20のロータ30が配置された中央領域20Aにネジ溝を形成しないことで、つまり直動方向において、ロータ30が配置されている領域とネジ溝が形成されている領域との間に間隔を設けることで、ボールネジ軸20の直動方向における移動領域を制限することができる。例えば、ナット23、24がボールネジ軸20の保護部材35、36が配置されている部分まで移動し、ネジ溝の終端(中央領域20A側の端部)とナット23、24が接触している状態でさらにネジ溝の終端側にボールネジ軸20を回転させる力が生じてもネジ溝が無いため、ボールネジ軸20は回転しない。これにより、ボールネジ軸20を直動方向に移動させた際に、ロータ30とナット23、24とが接触することを抑制できる。これにより、モータ11を故障しにくくすることができる。   Further, by not forming a screw groove in the central region 20A where the rotor 30 of the ball screw shaft 20 is arranged as in the present embodiment, that is, in the linear motion direction, the region where the rotor 30 is arranged and the screw groove are formed. By providing a space between the two regions, the region in which the ball screw shaft 20 moves in the linear motion direction can be limited. For example, the nuts 23 and 24 are moved to the portion where the protection members 35 and 36 of the ball screw shaft 20 are arranged, and the nuts 23 and 24 are in contact with the terminal ends (ends on the central region 20A side) of the screw grooves. Further, even if a force for rotating the ball screw shaft 20 is generated on the terminal end side of the screw groove, the ball screw shaft 20 does not rotate because there is no screw groove. Thereby, when the ball screw axis | shaft 20 is moved to a linear motion direction, it can suppress that the rotor 30 and the nuts 23 and 24 contact. Thereby, it is possible to make the motor 11 difficult to break down.

(変形例)
図6は、変形例に係るモータの構成を示す断面図である。図6に示すモータ111は、ボールネジ軸120の構成と、ナット24に代えて軸受部材124を設けた点を除いて他の構成は、図2に示すモータ11と同様の構成である。以下、モータ111に特有の点を説明する。
(Modification)
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a motor according to a modification. The motor 111 shown in FIG. 6 has the same configuration as the motor 11 shown in FIG. 2 except for the configuration of the ball screw shaft 120 and the point that a bearing member 124 is provided instead of the nut 24. Hereinafter, points unique to the motor 111 will be described.

ボールネジ軸120は、モータ11の中心軸Zrに配置された棒状の部材である。ボールネジ軸120は、中心軸Zrに平行な方向(直動方向)における領域によって形状が異なる。具体的には、ボールネジ軸20の中心部近傍および他方の端部近傍(ハウジング22Aの底部近傍)の領域120Aは、ネジ溝が形成されていない。また、ボールネジ軸20の一方の端部近傍(フロントブラケット22B近傍)の端部領域120Bはネジ溝が形成されている。つまり、ボールネジ軸120は、他方の端部近傍(ハウジング22Aの底部近傍)の領域にネジ溝を形成していない点で、ボールネジ軸20と異なる。   The ball screw shaft 120 is a rod-shaped member disposed on the central axis Zr of the motor 11. The shape of the ball screw shaft 120 differs depending on the region in the direction parallel to the central axis Zr (linear movement direction). Specifically, the screw groove is not formed in the region 120A near the center of the ball screw shaft 20 and near the other end (near the bottom of the housing 22A). Further, an end region 120B in the vicinity of one end of the ball screw shaft 20 (in the vicinity of the front bracket 22B) has a thread groove. That is, the ball screw shaft 120 differs from the ball screw shaft 20 in that no screw groove is formed in the region near the other end (near the bottom of the housing 22A).

軸受部材124は、ハウジング22Aの内側であって、ハウジング22Aの底部の略中央部分に形成された開口に固定されている。軸受部材124は、ボールネジ軸120の領域120Aをハウジング22Aに対して回動可能かつ直動方向に摺動可能な状態で支持(連結)している部材である。本実施形態の軸受部材124は、単列のアンギュラ玉軸受を組み合わせ構成である。軸受部材124は、ボールネジ軸120をハウジング22Aに対して回動可能かつ直動方向に摺動可能な状態で支持できる部材であればよく、単列のアンギュラ玉軸受を組み合わせ構成には限定されない。ボールネジ軸120は、ハウジング22Aに対して直動方向の双方向に移動するため、軸受部材124は、直動方向のいずれの方向に力に対しても対応できる構成とすることが好ましい。   The bearing member 124 is fixed to an opening formed inside the housing 22A and at a substantially central portion of the bottom of the housing 22A. The bearing member 124 is a member that supports (couples) the region 120A of the ball screw shaft 120 so as to be rotatable with respect to the housing 22A and slidable in the linear motion direction. The bearing member 124 of the present embodiment has a combined configuration of single-row angular ball bearings. The bearing member 124 may be any member that can support the ball screw shaft 120 in a state that it can rotate with respect to the housing 22A and can slide in the linear motion direction, and is not limited to a combined configuration of single-row angular ball bearings. Since the ball screw shaft 120 moves in both directions in the linear motion direction with respect to the housing 22A, it is preferable that the bearing member 124 has a configuration that can cope with any force in the linear motion direction.

また、モータ111は、モータ11と同様に、ボールネジ軸120の表面の領域120Aと端部領域120Bとの境界を含む部分つまりボールネジ軸120のロータ30とナット23との間となる領域には、円柱形状の保護部材35が固定されている。また、モータ111は、ボールネジ軸120の表面の領域120Aにおいてボールネジ軸120のロータ30とナット23との間となる領域(ボールネジ軸20の中央領域20Aと端部領域20Cとの境界に対応する位置を含む領域)には、円柱形状の保護部材36が固定されている。また、保護部材36は、ハウジング22Aの底部側の端面と隣接している。   Similarly to the motor 11, the motor 111 includes a portion including the boundary between the region 120A on the surface of the ball screw shaft 120 and the end region 120B, that is, a region between the rotor 30 and the nut 23 of the ball screw shaft 120. A cylindrical protection member 35 is fixed. Further, the motor 111 has a region (a position corresponding to a boundary between the central region 20A and the end region 20C of the ball screw shaft 20) between the rotor 30 and the nut 23 of the ball screw shaft 120 in the surface region 120A of the ball screw shaft 120. The column-shaped protection member 36 is fixed to the region including the. The protection member 36 is adjacent to the end surface on the bottom side of the housing 22A.

モータ111は、ロータ30によりボールネジ軸120が回転されるとボールネジ軸120のネジ溝に沿ってボールネジ軸120とナット23とが相対的に直動方向に移動する。このように、ボールネジ軸120のネジ溝と螺合するナット23を1つのみ設けた構成としても、モータ11と同様にモータ111の回転運動をボールネジ軸120の直動運動に変換することができる。また、軸受部材124により、ボールネジ軸120をハウジング22Aに対して支持することで、ボールネジ軸120を中心軸Zr上に適切に支持することができる。なおモータ111では、フロントブラケット22B側にナット23を設け、ハウジング22Aの底部側に軸受部材124を設けた構成としたが、ナット23と軸受部材124の位置は逆にしてもよい。   In the motor 111, when the ball screw shaft 120 is rotated by the rotor 30, the ball screw shaft 120 and the nut 23 relatively move in the linear motion direction along the thread groove of the ball screw shaft 120. As described above, even when only one nut 23 that is screwed into the thread groove of the ball screw shaft 120 is provided, the rotational motion of the motor 111 can be converted into the linear motion of the ball screw shaft 120 as in the motor 11. . Further, by supporting the ball screw shaft 120 with respect to the housing 22A by the bearing member 124, the ball screw shaft 120 can be appropriately supported on the central axis Zr. In the motor 111, the nut 23 is provided on the front bracket 22B side and the bearing member 124 is provided on the bottom side of the housing 22A. However, the positions of the nut 23 and the bearing member 124 may be reversed.

また、モータ111は、ボールネジ軸120のロータ30と軸受部材124との間、つまりロータ30のネジ溝が形成されていない側の側面側に保護部材36を設けることで、ロータ30と軸受部材124とが接触することを抑制することができる。   Further, the motor 111 is provided with a protection member 36 between the rotor 30 of the ball screw shaft 120 and the bearing member 124, that is, on the side surface of the rotor 30 where the screw groove is not formed, so that the rotor 30 and the bearing member 124 are provided. Can be prevented from coming into contact with each other.

ボールネジ軸は、モータ11およびモータ111に示すように、直動方向においてロータ30を挟んだ両端をナットまたは軸受部材でハウジングに対して(ハウジングを介してロータに対して)支持することが好ましい。これにより、ボールネジ軸の中心軸とモータの中心軸とがずれることを抑制することができる。   As shown in the motor 11 and the motor 111, the ball screw shaft is preferably supported on the housing (to the rotor via the housing) with nuts or bearing members at both ends sandwiching the rotor 30 in the linear motion direction. Thereby, it can control that the central axis of a ball screw axis and the central axis of a motor shift.

(実施形態2)
図7を用いて、実施形態2に係るモータの構成を説明する。図7は、実施形態2に係るモータの構成を示す断面図である。図7に示すモータ201は、ブラシモータであり、ボールネジ軸20と、ハウジング22Aと、フロントブラケット22Bと、ナット23、24と、整流子(コンミテータ)203とコア213とを含むロータ(回転子)202と、複数のブラシ204と、複数のブラシ204をそれぞれ保持するブラシ保持手段205と、マグネット209を含むステータ212と、保護部材235、236と、を有している。なお、ブラシ204にはピグテイル(導線)が接続されている。なお、ボールネジ軸20と、ハウジング22Aと、フロントブラケット22Bと、ナット23、24とは、上述したブラシレスモータのモータ11と同様の構成であるので詳細な説明は省略する。
(Embodiment 2)
The configuration of the motor according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the motor according to the second embodiment. A motor 201 shown in FIG. 7 is a brush motor, and includes a ball screw shaft 20, a housing 22A, a front bracket 22B, nuts 23 and 24, a commutator (commutator) 203, and a rotor (rotor) including a core 213. 202, a plurality of brushes 204, brush holding means 205 for holding the plurality of brushes 204, a stator 212 including a magnet 209, and protective members 235 and 236, respectively. Note that a pigtail (conductive wire) is connected to the brush 204. Since the ball screw shaft 20, the housing 22A, the front bracket 22B, and the nuts 23 and 24 have the same configuration as the motor 11 of the brushless motor described above, detailed description thereof is omitted.

ロータ202とブラシ204とは、磁性材料で形成された略円筒形のハウジング22A内に収められている。ロータ202は、整流子203と、コア213と、コイル214とを備えている。ハウジング22Aの一端には、この端部を閉塞するようにハウジング22Aと一体に底部が設けられている。底部に対して反対側の一端には、開口部が設けられている。この開口部は、フロントブラケット22Bにより閉塞される。なお、ロータ202を形成する磁性材料としては、例えばSPCC(Steel Plate Cold Commercial)等の一般的な鋼材や、電磁軟鉄等が適用できる。   The rotor 202 and the brush 204 are housed in a substantially cylindrical housing 22A formed of a magnetic material. The rotor 202 includes a commutator 203, a core 213, and a coil 214. At one end of the housing 22A, a bottom is provided integrally with the housing 22A so as to close the end. An opening is provided at one end opposite to the bottom. This opening is closed by the front bracket 22B. In addition, as a magnetic material which forms the rotor 202, general steel materials, such as SPCC (Steel Plate Cold Commercial), electromagnetic soft iron, etc. are applicable, for example.

ハウジング22Aの内側面には、ハウジング22Aの内部に収納されたロータ202のコア213に対向するように、ステータ212となる2個のマグネット209が互いに極性を逆にして配置され、マグネットボルダ210により固定されている。2個のマグネット209の表面にはマグネット飛散防止カバーが取り付けられる。マグネット飛散防止カバーは、2個のマグネット209を押さえることにより、2個のマグネット209の万一の飛散を防止する。   On the inner surface of the housing 22A, two magnets 209 serving as a stator 212 are arranged with opposite polarities so as to face the core 213 of the rotor 202 housed inside the housing 22A. It is fixed. Magnet scattering prevention covers are attached to the surfaces of the two magnets 209. The magnet scattering prevention cover prevents the two magnets 209 from being scattered by pressing the two magnets 209.

ロータ202は、ボールネジ軸20の表面(外周)に固定されている。ロータ202は、直動方向において、ボールネジ軸20のネジ溝が形成されていない領域に固定されている。ロータ202のコア213部分は、複数のスロット(溝)を有する。コイル214は、前記スロットに巻き回されている。コア213は、磁性材料を用いて形成される。コア213は、例えば、磁性材料としてケイ素鋼板を用い、これを積層して形成される。整流子203は、絶縁体で形成された円柱状の絶縁部の側面に、導電体で形成された複数の導電部215が等間隔で平行に配置されているものである。コイル214の一端は、一つの導電部215に接続されており、他端は別の導電部215に接続されている。整流子203も、ボールネジ軸20の表面(外周)に固定されている。   The rotor 202 is fixed to the surface (outer periphery) of the ball screw shaft 20. The rotor 202 is fixed in a region where the screw groove of the ball screw shaft 20 is not formed in the linear motion direction. The core 213 portion of the rotor 202 has a plurality of slots (grooves). The coil 214 is wound around the slot. The core 213 is formed using a magnetic material. The core 213 is formed by, for example, using silicon steel plates as magnetic materials and laminating them. The commutator 203 is configured such that a plurality of conductive portions 215 formed of a conductor are arranged in parallel at equal intervals on a side surface of a cylindrical insulating portion formed of an insulator. One end of the coil 214 is connected to one conductive portion 215, and the other end is connected to another conductive portion 215. The commutator 203 is also fixed to the surface (outer periphery) of the ball screw shaft 20.

ブラシ204は、ハウジング22A内で、整流子203の径方向で整流子203と対向する位置に複数設けられる。ブラシ204は、略角柱、好ましくは四角柱状の多面体である。より好ましくは、ブラシ204は、整流子203と対向する面に含まれる4つの頂点のうち、フロントブラケット22B側ではなく、コア213側にある2つ頂点のいずれかが突出する形状である。ブラシ204は、この突出している頂点が整流子203と接する。このような構造により、モータ201は、ブラシ204と整流子203とが接触する位置が明確となる。その結果、モータ201は、ブラシ204から整流子203への電力の供給が安定する。   A plurality of brushes 204 are provided at positions facing the commutator 203 in the radial direction of the commutator 203 in the housing 22A. The brush 204 is a polyhedron having a substantially prismatic shape, preferably a quadrangular prism shape. More preferably, the brush 204 has a shape in which one of the two vertices on the core 213 side, not the front bracket 22B side, of the four vertices included in the surface facing the commutator 203 protrudes. The brush 204 is in contact with the commutator 203 at the protruding vertex. With such a structure, the position of the motor 201 where the brush 204 and the commutator 203 are in contact with each other becomes clear. As a result, the motor 201 is stably supplied with power from the brush 204 to the commutator 203.

ブラシ204は、接触抵抗が小さく機械的衝撃に耐えられる材料により構成される。例えば、ブラシ204は、黒鉛により構成される。ブラシ204は、底部を有する角筒状のブラシケース218の内部に摺動可能に収められている。ブラシケース218は、絶縁体で形成された基板219に固定されている。ブラシ保持手段205は、ブラシケース218と、基板219とを含んで構成されている。ブラシ204は、ブラシケース218の底部に設置されたバネ220によって整流子203へ向かう力、すなわち、ブラシケース218からブラシ204が出る方向の力が付勢され、整流子203に押し付けられる。バネ220として、つるまきバネを図示しているが、バネ220は板バネやその他の弾性体であってもよい。ブラシ204とブラシケース218とは、固定されておらず、ブラシ204がブラシケース218との間で摺動できるようにブラシ204とブラシケース218との間には間隔が設けられている。基板219は、フロントブラケット22Bに固定され、軸120と直交するようにハウジング22A内に収納される。したがって、基板219に固定されたブラシケース218に収められたブラシ204は、基板219と平行な面が軸120と直交する。   The brush 204 is made of a material that has a small contact resistance and can withstand a mechanical shock. For example, the brush 204 is made of graphite. The brush 204 is slidably housed inside a rectangular tube-shaped brush case 218 having a bottom. The brush case 218 is fixed to a substrate 219 formed of an insulator. The brush holding means 205 includes a brush case 218 and a substrate 219. The brush 204 is pressed against the commutator 203 by urging a force toward the commutator 203 by the spring 220 installed at the bottom of the brush case 218, that is, a force in a direction in which the brush 204 exits from the brush case 218. Although a helical spring is illustrated as the spring 220, the spring 220 may be a leaf spring or other elastic body. The brush 204 and the brush case 218 are not fixed, and a space is provided between the brush 204 and the brush case 218 so that the brush 204 can slide between the brush case 218 and the brush 204. The substrate 219 is fixed to the front bracket 22B and is accommodated in the housing 22A so as to be orthogonal to the shaft 120. Therefore, the brush 204 housed in the brush case 218 fixed to the substrate 219 has a plane parallel to the substrate 219 orthogonal to the shaft 120.

ブラシ204には、ピグテイル(導線)が電気的に接続されており、ピグテイルは、さらに基板219に埋設されたバスバーを経由して、電力供給部材222と電気的に接続される。なお、電力供給部材は、制御装置の端子と接続され、制御装置により制御された電流値の電力が制御装置から直接供給される。   A pigtail (conductive wire) is electrically connected to the brush 204, and the pigtail is further electrically connected to the power supply member 222 via a bus bar embedded in the substrate 219. Note that the power supply member is connected to a terminal of the control device, and power of a current value controlled by the control device is directly supplied from the control device.

ブラシ204にピグテイルを通じて制御装置から供給された電流は、ブラシ204と接触する整流子203の導電部215を通ってコイル214を流れ、整流子203の別の導電部215に至り、別のブラシ204に流入する。モータ201は、コイル214を電流が流れることによって磁界が発生し、この磁界と、マグネット209の磁界との相互作用によりロータ202が回転する。   The current supplied from the control device through the pigtail to the brush 204 flows through the coil 214 through the conductive portion 215 of the commutator 203 that is in contact with the brush 204, reaches another conductive portion 215 of the commutator 203, and reaches another brush 204. Flow into. The motor 201 generates a magnetic field when a current flows through the coil 214, and the rotor 202 is rotated by the interaction between this magnetic field and the magnetic field of the magnet 209.

次に、ボールネジ軸20の表面(外周)の中央領域と一方の端部領域との境界を含む部分(中央領域の端部領域側の一部および端部領域の中央領域側の一部)、つまりボールネジ軸20の整流子203とナット23との間となる領域には、円柱形状の保護部材235が固定されている。保護部材235は、整流子203のフロントブラケット22B側の端面と隣接している。   Next, a part including a boundary between the center region of the surface (outer periphery) of the ball screw shaft 20 and one end region (a part of the end region side of the center region and a part of the end region side of the center region), That is, a columnar protection member 235 is fixed to a region between the commutator 203 and the nut 23 of the ball screw shaft 20. The protective member 235 is adjacent to the end face of the commutator 203 on the front bracket 22B side.

ボールネジ軸20の表面(外周)の中央領域と他方の端部領域との境界を含む部分(中央領域の端部領域側の一部および端部領域の中央領域側の一部)、つまりボールネジ軸20のロータ202とナット24との間となる領域には、円柱形状の保護部材236が固定されている。保護部材236は、ロータ203のハウジング22Aの底部側の端面と隣接している。   A portion including a boundary between the center region of the surface (outer periphery) of the ball screw shaft 20 and the other end region (a part on the end region side of the center region and a part on the center region side of the end region), that is, the ball screw shaft A columnar protective member 236 is fixed in a region between the 20 rotors 202 and the nut 24. The protection member 236 is adjacent to the end surface on the bottom side of the housing 22 </ b> A of the rotor 203.

モータ201のように、モータをブラシモータとした場合でもロータ202をボールネジ軸20に固定し、ボールネジ軸20とナット23、24を螺合させることで、モータ11と同様の効果を得ることができる。また、モータ201のように、モータをブラシモータとした場合とすることで、駆動の制御をより簡単にすることができる。   Even when the motor is a brush motor like the motor 201, the same effect as the motor 11 can be obtained by fixing the rotor 202 to the ball screw shaft 20 and screwing the ball screw shaft 20 and the nuts 23 and 24 together. . Further, when the motor is a brush motor like the motor 201, the drive control can be simplified.

モータ201のように、ブラシモータとした場合は、ボールネジ軸20にあわせてロータ30が移動する直動方向の領域の全域で整流子(コンミテータ)203と、ブラシ204とが接触するように、整流子203の長さをボールネジ軸20の直動方向の移動可能領域よりも長くする。また、ブラシ204は、ボールネジ軸20が直動方向の移動可能領域のどの位置にいても整流子203と接触する位置に配置する。これにより、ボールネジ軸20およびロータ30の直動方向の位置が位置でも、ブラシ204から整流子203に電流を供給することができる。   When a brush motor is used like the motor 201, the commutator (commutator) 203 and the brush 204 are in contact with each other over the entire region in the linear motion direction in which the rotor 30 moves in accordance with the ball screw shaft 20. The length of the child 203 is made longer than the movable area of the ball screw shaft 20 in the linear motion direction. Further, the brush 204 is disposed at a position where the ball screw shaft 20 contacts the commutator 203 at any position in the movable region in the linear motion direction. As a result, even when the positions of the ball screw shaft 20 and the rotor 30 in the linear motion direction are positioned, current can be supplied from the brush 204 to the commutator 203.

また、保護部材235、236を、ボールネジ軸20に固定され、ボールネジ軸20とともに回転するロータ202と整流子203の直動方向の端部に配置することで、ハウジング22Aの内部に配置されて、ボールネジ軸20とものに直動方向に移動する部品(モータ11を回転させる機構)がナット23、24と接触することを抑制することができる。   Further, the protective members 235 and 236 are disposed inside the housing 22A by being arranged at the ends of the rotor 202 and the commutator 203 that are fixed to the ball screw shaft 20 and rotate together with the ball screw shaft 20 in the linear motion direction. It is possible to prevent the parts (the mechanism that rotates the motor 11) that move in the linear motion direction along with the ball screw shaft 20 from coming into contact with the nuts 23 and 24.

8 支持部
9 締結部材
10 リニアアクチュエータ
11 モータ
12 制御装置
14 対象部材
20 ボールネジ軸(回転軸)
22A ハウジング
22B フロントブラケット
23、24 ナット
25 マグネット
26 ロータコア
27 コア
27A 分割コア
28 励磁コイル
29 ステータ
30 ロータ
31 インシュレータ
35、36、235、236 保護部材
37 分割ヨーク
38 ティース
8 Supporting part 9 Fastening member 10 Linear actuator 11 Motor 12 Control device 14 Target member 20 Ball screw shaft (rotating shaft)
22A Housing 22B Front bracket 23, 24 Nut 25 Magnet 26 Rotor core 27 Core 27A Split core 28 Excitation coil 29 Stator 30 Rotor 31 Insulator 35, 36, 235, 236 Protective member 37 Split yoke 38 Teeth

Claims (8)

ステータと、
前記ステータの内部に配置され、前記ステータに対して相対回転するロータと、
前記ロータの回転中心に固定され前記ロータとともに回転する棒状の部材であり、表面の少なくとも一部にネジ溝が形成されたボールネジ軸と、
前記ステータおよび前記ロータを収納し、前記ステータを固定するハウジングと、
前記ハウジングを介して前記ステータに固定され、前記ボールネジ軸のネジ溝と螺合したナットと、を備えるモータと、
前記ロータを前記ステータに対して相対回転させる制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記ロータを前記ステータに対して回転させることで、前記ナットに対して前記ボールネジ軸を回転させ、前記ボールネジ軸を前記ロータの回転方向に直交する直動方向に移動させることを特徴とするリニアアクチュエータ。
A stator,
A rotor disposed inside the stator and rotating relative to the stator;
A ball-shaped shaft fixed at the rotation center of the rotor and rotating together with the rotor, and a ball screw shaft having a thread groove formed on at least a part of the surface;
A housing for housing the stator and the rotor and fixing the stator;
A motor provided with a nut fixed to the stator via the housing and screwed into a thread groove of the ball screw shaft;
A control device for rotating the rotor relative to the stator;
The controller rotates the ball screw shaft with respect to the nut by rotating the rotor with respect to the stator, and moves the ball screw shaft in a linear motion direction orthogonal to the rotation direction of the rotor. Characteristic linear actuator.
前記モータは、前記ナットを2つ備え、一方の前記ナットが前記直動方向において前記ロータの一方の端面と対面し、他方の前記ナットが前記直動方向において前記ロータの他方の端面と対面し、2つの前記ナットが前記ロータを挟み込んで配置されていることを特徴とする請求項1に記載のリニアアクチュエータ。   The motor includes two nuts, one of the nuts faces one end surface of the rotor in the linear motion direction, and the other nut faces the other end surface of the rotor in the linear motion direction. The linear actuator according to claim 1, wherein the two nuts are arranged with the rotor interposed therebetween. 前記モータは、前記ボールネジ軸が前記ハウジングに対して回動可能かつ直動方向に摺動可能な状態で、前記ボールネジ軸と前記ハウジングとを連結する軸受部材をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のリニアアクチュエータ。   The motor further includes a bearing member that connects the ball screw shaft and the housing in a state in which the ball screw shaft is rotatable with respect to the housing and is slidable in a linear motion direction. The linear actuator according to 1. 前記軸受部材は、アンギュラ玉軸受であることを特徴とする請求項3に記載のリニアアクチュエータ。   The linear actuator according to claim 3, wherein the bearing member is an angular ball bearing. 前記モータは、前記ナットが前記直動方向において前記ロータの一方の端面と対面し、前記軸受部材が前記直動方向において前記ロータの他方の端面と対面し、前記ナットと前記軸受部材が前記ロータを挟み込んで配置されていることを特徴とする請求項3または4に記載のリニアアクチュエータ。   In the motor, the nut faces one end surface of the rotor in the linear motion direction, the bearing member faces the other end surface of the rotor in the linear motion direction, and the nut and the bearing member are the rotor. 5. The linear actuator according to claim 3, wherein the linear actuator is disposed so as to be sandwiched therebetween. 前記モータは、前記ボールネジ軸の前記ネジ溝が形成されている領域と前記ロータと固定されている領域の境界を含む部分に固定された保護部材をさらに備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。   The said motor is further equipped with the protection member fixed to the part containing the boundary of the area | region in which the said thread groove of the said ball screw shaft is formed, and the area | region fixed to the said rotor. The linear actuator as described in any one of these. 前記ロータは、前記ボールネジ軸の外周に固定されたロータコアと、ロータコアの外周部に設けられて、前記ロータコアの周方向に向かって配列される複数のマグネットと、を有し、
前記ステータは、励磁コイルが巻き付けられた分割コアが、前記ロータの外側に所定の間隔を有して環状に配置されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
The rotor has a rotor core fixed to the outer periphery of the ball screw shaft, and a plurality of magnets provided on the outer periphery of the rotor core and arranged in the circumferential direction of the rotor core,
7. The stator according to claim 1, wherein the stator includes a split core on which an exciting coil is wound, and is arranged in an annular shape at a predetermined interval outside the rotor. 8. Linear actuator.
前記ロータは、前記ボールネジ軸の外周に固定されたコアと整流子とを含み、
前記モータは、前記整流子の径方向で対向し前記整流子と接触して設けられるブラシを有することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
The rotor includes a core and a commutator fixed to the outer periphery of the ball screw shaft,
7. The linear actuator according to claim 1, wherein the motor includes a brush provided in a radial direction of the commutator so as to be in contact with the commutator.
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