JP2017192289A - 電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】振動及び騒音を減衰できる電動アクチュエータを提供する。
【解決手段】電動アクチュエータは、回転軸を有するモータを含む。電動アクチュエータは、モータに取り付けた振動減衰ガスケットをさらに含む。振動減衰ガスケットは、モータの周りに取り付けた環状本体と、環状本体の一端部に形成された端壁とを含み、端壁は、回転軸がそこを通過することを許す貫通穴を定める。モータは外側ハウジングをさらに含み、振動減衰ガスケットの環状本体は、外側ハウジングの周りに取り付ける。振動減衰ガスケットの端壁は、外側ハウジングの端面に接触する。振動減衰ガスケットは弾力材料から作成される。電動アクチュエータは、機械的振動を効果的に抑制し、その緩衝効果を改善し、ひいては騒音を抑制することができる。
【選択図】図２

Description

[0001] この本発明は、振動及び騒音を減衰する機能を備える電動アクチュエータに関する。

[0002] 様々な工業オートメーションプロセスの制御において、電動アクチュエータが、一般的にボール弁、バタフライ弁、仕切り弁などのような様々な弁と組み合わせて、電気バルブ又は電気調整弁を形成するために広く使用される。アクチュエータは、駆動機構として直流モータ又は交流モータを利用する。アクチュエータの作動中に、モータは、機械的振動が原因で騒音を発生する。電動アクチュエータが、会社、図書館又は暖房装置の加熱、換気及び空調装置のように騒音の要求が高い一部の適用例で利用されるとき、電動アクチュエータに起因する騒音は耐え難い問題になることがある。この問題に対する現在の解決法は、騒音遮蔽部を構成して、電動アクチュエータ又はモータ全体を隔離することである。隔離遮蔽部には騒音を隔離する効果があるが、この騒音減衰解決策によって電動アクチュエータはより大きくなり、組立費用及び製造費用が増加する。さらに、構成部品の数の増加はまた、故障率の増加につながる。

[0003] 従って、振動及び騒音を減衰できる電動アクチュエータに対する要求がある。

[0004] 電動アクチュエータは、モータ及び振動減衰ガスケットを含む。モータは、ステータ及びロータを内部に収納する外側ハウジングと、外側ハウジングの端面から延びる回転軸とを含む。振動減衰ガスケットは、モータの外側ハウジングにスリーブ嵌合された環状本体と、外側ハウジングの端面に当接しかつ回転軸がそこから延びる端壁とを含む。端壁は、回転軸がそこを通過する貫通穴を定める。

[0005] 端壁は、環状本体の端部に一体に形成されることが好ましい。

[0006] 振動減衰ガスケットは、弾力材料から作成されることが好ましい。

[0007] 外側ハウジングは、端面に接続された側面をさらに備え、環状本体は、外側ハウジングの側面を取り巻くことが好ましい。

[0008] 外側ハウジングの端面の中央領域に突出フランジが形成され、突出フランジは、回転軸がそこを通過することを許す軸方向穴を定めることが好ましい。

[0009] 端壁は内側平面及び外側平面を含み、内側平面は、モータの外側ハウジングの端面に接触することが好ましい。

[0010] 貫通穴は、第１の直線側面、第２の直線側面、第１の湾曲側面及び第２の湾曲側面によって境界を決め、第１の直線側面と第２の直線側面とは互いに平行であって向かい側にあり、第１の湾曲側面及び第２の湾曲側面は、互いに向かい側にあって第１の直線側面と第２の直線側面との間にそれぞれ接続されることが好ましい。

[0011] 貫通穴は回転軸の軸線と同心の円形であることが好ましい。

[0012] 電動アクチュエータは、加熱、換気及び空調装置に適用されることが好ましい。

[0013] 電動アクチュエータは、モータの軸に直接又は間接に接続された複数の伝達部材をさらに備えることが好ましい。

[0014] 電動アクチュエータは、モータ及び伝達部材を収容するケースをさらに備え、振動減衰ガスケットは、ケースの内面に対して抵抗することが好ましい。

[0015] 本発明によって提供される電動アクチュエータは、機械的振動を効果的に抑制し、電動アクチュエータの緩衝効果を改善し、ひいては騒音を抑制することができる。

本発明の第１の実施形態による電動アクチュエータの斜視図である。 図１の電動アクチュエータの分解組立斜視図である。 図１の電動アクチュエータの別の角度から見た分解組立斜視図である。 本発明の第２の実施形態による電動アクチュエータの斜視図である。 図４の電動アクチュエータの分解組立斜視図である。 図４の電動アクチュエータの別の角度から見た分解組立斜視図である。 本発明の第３の実施形態による電動アクチュエータの分解組立図である。

[0023] 以下に、本発明の実施形態が、添付図面を参照して詳細に説明される。

[0024] 本発明の実施形態の技術的解決法が、以下のように、添付図面を参照して明確にかつ完全に説明される。以下に説明する実施形態は、本発明の実施形態の全てというよりも、一部に過ぎないことは明らかである。本開示の実施形態に基づき、当業者によって何らの創造的努力なしに得られるいかなる他の実施形態も、本発明の保護範囲内に属する。

[0025] ある構成部品が別の構成部品に「固定された」と説明するとき、それは別の構成部品に直接固定することができ、又は中間の構成部品があっても良いことに注意されたい。

[0026] 別段の定めがない限り、全ての技術用語及び科学用語は、当業者によって理解される通常の意味を有する。この開示で用いる用語は、限定というよりもむしろ例示である。この開示で用いる「及び／又は」という用語は、列挙された１つ以上の関連する品目の各々の及び全ての組み合わせが含まれることを意味する。

[0027] 図１を参照して、本発明の好ましい実施形態は、振動及び騒音を減衰することができる電動アクチュエータ１を提供し、それは、外部装置（図示しない）を駆動して回転させ、又は外部装置を駆動し伝達機構（図示しない）を介して並進させるように構成される。外部装置は、通信装置又は電動アクチュエータのような電気装置、或いは車両窓、調整弁又はボール弁のような非電気装置とすることができる。この実施形態では、電動アクチュエータ１は、加熱、換気及び空調装置用のアクチュエータに使用されて、アクチュエータに駆動力を供給する。電動アクチュエータ１は、モータ１０、振動減衰ガスケット２０、及びウォーム３０を含む。振動減衰ガスケット２０及びウォーム３０は、モータ１０内に配置される。

[0028] 図２を参照して、モータ１０は、内部にロータ及びステータを収納する外側ハウジング１１と、ロータに接続されかつ外側ハウジング１１の端部から延びる回転軸１２とを含む。モータ１０は、直流モータ、交流モータ、同期モータ又は非同期モータのような任意のタイプにすることができる。外側ハウジング１１は、端面１１０と、端面１１０に接続された側面１１１とを含む。端面１１０はほぼ円形面である。円形面の中央領域に突出フランジ１１２が配置される。突出フランジ１１２の中心に軸方向穴１１３が形成される。軸方向穴１１３は、直径が回転軸１２の直径よりも大きい円孔である。回転軸１２は軸方向穴１１３を通過する。突出フランジ１１２の突出高さ、外径、及び軸方向穴１１３の直径は、図に示したものに限定することを意図しない。

[0029] 外側ハウジング１１の側面１１は、端面１１０の外縁に接続されてほぼ円筒面である。

[0030] 振動減衰ガスケット２０は、モータ１０の機械的振動を吸収し、かつ電動アクチュエータ１の作動騒音を抑制するために使用される。振動減衰ガスケット２０は、外側ハウジング１１及びモータ１０にスリーブ嵌合され、回転軸１２がそこを通過することを許す。ウォーム３０は、モータ１０の回転軸１２に取り付け、電動アクチュエータ１のトルクを外部部品又は外部装置に伝達するように構成される。

[0031] 図２及び図３を参照して、振動減衰ガスケット２０は、弾力材料から作成され、環状本体２２と、環状本体２２と一体に形成された端壁２１とを含む。端壁２１は、環状本体２２の軸線とほぼ垂直である。環状本体２２は、外側円筒面２２０及び内側円筒面２２１を含む。内側円筒面２２１の直径は、モータ１０の側面１１１の外径と実質的に等しい又はこれよりもわずかに小さい。内側円筒面２２１が半径方向に拡張することにより、環状本体２２は、モータ１０の側面１１１をしっかり取り巻き、それによって振動ガスケット２０をモータ１０の外側ハウジング１１に取り付ける。環状本体２２とモータ１０の側面１１１との間の安定した係合を保証するために、環状本体２２の軸方向長さが短すぎてはならない。例えば、環状本体２２の軸方向長さは、モータ１０の側面１１１の軸方向長さの１０％よりも大きくすることができる。

[0032] 振動減衰ガスケット２０の端壁２１は、外側平面２１０及び内側平面２１１を含む。内側平面２１１は、環状本体２２の内側円筒面２２１に接続され、外側平面２１０は、環状本体２２の外側円筒面２２０に接続され、内側平面２１１は、モータ１０の端面１１０に接触する。

[0033] 端壁２１は、回転軸１２がそこを通過することを許すために貫通穴２３を定める。貫通穴２３は、第１の直線側面２３１、第２の直線側面２３２、第１の湾曲側面２３３及び第２の湾曲側面２３４によって協働して境界を決める。第１の直線側面２３１と第２の直線側面２３２とは互いに平行である。第１の湾曲側面２３３と第２の湾曲側面２３４とは互いに向かい側にある。第１の湾曲側面２３３及び第２の湾曲側面２３４は、両方とも、側面１１１の外縁と整列し、回転軸１２の軸線に関して対称である。第１の湾曲側面２３３及び第２の湾曲側面２３４によって形成される仮想上の円形面は、モータ１０の端面１１０と平行又はこれに重なる。第１の直線側面２３１と第２の直線側面２３２との間の距離は、それが回転軸１２の直径以上である限り、図に示す距離に限定することは意図しない。

[0034] この実施形態の電動アクチュエータ１は、良好な振動減衰効果を実現し、その実験データを以下の表１に示す。表１は、減衰振動ガスケットを使用した状況及び使用しない状況間の騒音比較パラメーターの複数の群を列挙する。結果から、この実施形態の電動アクチュエータの使用により騒音を抑制できることが分かる。

表１ 振動減衰ガスケットを備えた電動アクチュエータ、及び振動減衰ガスケットを備えない電動アクチュエータの音圧レベル（単位：ｄＢ）

[0035] 図４を参照して、本発明の第２の実施形態による電動アクチュエータ２は、モータ６０、振動減衰ガスケット７０、及びウォーム８０を含む。振動減衰ガスケット７０及びウォームの８０は、両方ともモータ６０上に配置される。モータ６０は、第１実施形態のモータ１０と同じ特徴を有し、ウォーム８０は、第１実施形態のウォーム３０と同じ特徴を有し、それらの詳しい説明は本明細書では繰り返さない。

[0036] 図５及び図６を参照して、振動減衰ガスケット７０は、弾力材料から作成され、環状本体７２と、環状本体７２に接続された端壁７１とを含む。環状本体７２は、第１の実施形態の環状本体２２と同じ特徴を有するので、その詳しい説明は本明細書では繰り返さない。

[0037] 振動減衰ガスケット７０の端壁７１は、回転軸６２がそこを通過することを許すために貫通穴７３を定める。貫通穴７３は、回転軸６２の軸線に整列した円中心を持つ円形である。貫通穴７３の直径は回転軸の直径よりも大きい。他の実施形態では、貫通穴７３の直径は、図に示すサイズに限定することを意図しない。この実施形態の電動アクチュエータ２は、同様に、振動減衰効果を実現することができる。

[0038] 図７を参照すると、本発明の第３の実施形態による電動アクチュエータ３は、第１の実施形態又は第２の実施形態と同様に、モータ、振動減衰ガスケット及びウォームを含むことに加えて、振動減衰ガスケットの軸方向の側面及び半径方向の側面にそれぞれ配置された２つの伝達部材９１及び９２と、２つの伝達部材９１、９２を接続する伝達部材９４と、モータ６０、振動減衰ガスケット７０又は７１、ウォーム、及び伝達部材９１、９２、９４を収容するケース９６とをさらに含む。振動減衰ガスケット７０又は７１は、ケース９６の内面に対して抵抗して、モータ６０によって発生した振動がケース９６に伝わるのを減衰する。他の実施形態では、伝達部材９４を省略することができ、この場合には、伝達部材９１は、伝達部材９２に直接接続することができる。

[0039] 伝達部材９１は、振動減衰ガスケットの軸方向の側面、即ち振動減衰ガスケットの端壁の一側に配置される。伝達部材９２は、振動減衰ガスケットの半径方向の側面、即ち振動減衰ガスケットの環状本体の一側に配置される。伝達部材９１、９２、９４は、この実施形態では歯車であるが、それらは、別の形態では、スクリュレバー、チェーン、プーリなどのような別の形態にすることができる。

[0040] 他の実施形態では、伝達部材は、振動減衰ガスケットの半径方向の側面のみ又は軸方向の側面のみに配置することができる。代わりに、伝達部材の部分は、振動減衰ガスケットの半径方向側面に配置され、同じ伝達部材の別の一部は、振動減衰ガスケットの軸方向側面に配置される。

[0041] 振動減衰ガスケットは、モータの周りに取り付けた環状本体及び端壁を含むので、軸方向及び半径方向の両方からの振動を減衰することができ、それにより振動減衰効果が高まる。

[0042] 本発明は、１つ以上の実施形態を参照して説明するが、実施形態の上記説明は、当業者が本発明を実施し又は使用することを可能にするためのみに使用する。本発明の精神又は範囲から逸脱することなく様々な修正が可能であることが当業者によって認識されるべきである。本明細書に示した実施形態は、本発明に対する限定として解釈すべきでなく、本発明の範囲は、以下に続く請求項を参照することによって決定すべきである。

１０ モータ
１１ 外側ハウジング
１２ 回転軸
２０ ガスケット
２１ 端壁
２２ 環状本体
２３ 貫通穴
３０ ウォーム
１１０ 端面
１１１ 側面
１１２ 突出フランジ
１１３ 軸方向穴
２１０ 外側平面
２２０ 外側円筒面
２２１ 内側円当面
２３１ 第１の直線側面
２３２ 第２の直線側面
２３３ 第１の湾曲側面
２３４ 第２の湾曲側面

Claims (10)

1. 電動アクチュエータであって、
   ステータ及びロータを内部に収納する外側ハウジングと、前記外側ハウジングの端面から延びる回転軸とを備えるモータと、
   前記モータに取り付けた振動減衰ガスケットであって、前記モータの前記外側ハウジングにスリーブ嵌合された環状本体と、前記外側ハウジングの端面に当接しかつ前記回転軸がそこから延びる端壁とを備え、前記端壁は、前記回転軸がそこを通過する貫通穴を定める振動減衰ガスケットと、を備えることを特徴とする電動アクチュエータ。
2. 前記端壁は、前記環状本体の端部に一体に形成される、請求項１に記載の電動アクチュエータ。
3. 前記振動減衰ガスケットは、弾力材料から作成される、請求項１又は２に記載の電動アクチュエータ。
4. 前記外側ハウジングは、前記端面に接続された側面をさらに備え、前記環状本体は、前記外側ハウジングの側面を取り巻く、請求項１から３の何れかに記載の電動アクチュエータ。
5. 前記外側ハウジングの前記端面の中央領域に突出フランジが形成され、前記突出フランジは、前記回転軸がそこを通過することを許す軸方向穴を定める、請求項１から４の何れかに記載の電動アクチュエータ。
6. 前記貫通穴は、第１の直線側面、第２の直線側面、第１の湾曲側面及び第２の湾曲側面によって境界を決め、前記第１の直線側面と前記第２の直線側面とは互いに平行であり、前記第１の湾曲側面及び前記第２の湾曲側面は、互いに向かい側にあって前記第１の直線側面と前記第２の直線側面との間にそれぞれ接続される、請求項１から５の何れかに記載の電動アクチュエータ。
7. 前記貫通穴は前記回転軸の軸線と同心の円形である、請求項１から５の何れかに記載の電動アクチュエータ。
8. 加熱、換気及び空調装置に適用される、請求項１から７の何れかに記載の電動アクチュエータ。
9. 前記モータの前記軸に直接又は間接に接続された複数の伝達部材をさらに備える、請求項１から８の何れか記載の電動アクチュエータ。
10. 前記モータ及び前記伝達部材を収容するケースをさらに備え、前記振動減衰ガスケットは、前記ケースの内面に対して抵抗する、請求項９に記載の電動アクチュエータ。