JP2018002105A

JP2018002105A - 電動式直動アクチュエータ

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Publication number: JP2018002105A
Application number: JP2016135816A
Authority: JP
Inventors: 唯増田; Yui Masuda
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2016-07-08
Filing date: 2016-07-08
Publication date: 2018-01-11
Also published as: CN109415047A; WO2018008709A1; US20190140508A1; EP3483016A4; EP3483016A1; US10886808B2

Abstract

【課題】搭載スペースの低減およびコスト低減を図ることができる電動式直動アクチュエータを提供する。
【解決手段】この電動式直動アクチュエータの電動モータは、トルクに寄与する鎖交磁束を発生する磁極の向きが、電動モータにおける回転軸Ｌ１と平行になるように配置された固定子７および回転子を備えるアキシアルギャップモータである。さらに直動機構と電動モータとが、直動機構の回転入出力軸の軸心となる同一の軸心上に並んで配置されている。第１，第２コイル端子５３，５４は、いずれも回転軸Ｌ１の径方向外径側に延長された延長部分５３ａ，５４ａを有し、延長部分５３ａ，５４ａは配線機構を介して制御装置に電気的に接続されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えば、電動ブレーキ装置に適用される電動式直動アクチュエータに関する。

電動アクチュエータおよび電動モータとして、以下の技術が提案されている。
１．直動部の外周に、この直動部と同軸に電動モータを配置した電動ディスクブレーキ装置（特許文献１）。
２．電動モータを直動機構の回転軸と異なる平行軸に配置した電動ブレーキ装置（特許文献２）。
３．８極９スロットのダブルステータ式のアキシアルギャップモータ（特許文献３）。

特開２００３−２４７５７６号公報特開２０１０−２７０７８８号公報特開２００８−１７２８８４号公報

特許文献１〜２に記載のような電動式直動アクチュエータを用いた電動ブレーキ装置は、一般に車両への搭載スペースが極めて限られており、可能な限り省スペースで機能を実現する必要がある。また、例えばアンチロックブレーキシステム（Antilock Brake System：略称ＡＢＳ）に代表される車輪速制御等において、電動ブレーキには高速・高精度なブレーキ力制御が求められる。

例えば特許文献１のような、アクチュエータの外周に電動モータを配置する構造では、電動モータのロータ径が大きくなるため、慣性モーメントが増大し、応答性および制御精度を損なう場合がある。あるいは、ロータの回転に必要な運動エネルギーは慣性モーメントに比例するため、高速な応答を実現するために瞬時最大の消費電力が増大し、電力を供給する電源装置のコストが高くなる可能性がある。また、例えば電動ディスクブレーキ装置のような、アクチュエータの加圧対象物が摩擦パッドのように極めて高温になる場合、電動モータが熱源に近いため、耐久性が問題となる可能性がある。

例えば特許文献２のような、電動モータと直動アクチュエータとを平行に配置する場合、一般に電動モータおよび直動アクチュエータの外観は円筒形状となることが多い。この場合、二つの円筒が隣接するため、隙間に一定量のデッドスペースが生じてしまう場合がある。また電動モータと直動アクチュエータとの間に平行歯車のような連結機構が要求スペックによらず必要となり、コスト増となる可能性がある。その他、電動モータと直動アクチュエータそれぞれに支持構造が必要となるため、スペースおよびコストが問題になる場合がある。

省スペースで高トルクを実現するモータ構造として、例えば特許文献３に示すようなアキシアルギャップ式同期モータが知られている。しかしながら、アキシアルギャップモータは一般に径方向寸法が大きくなるため、前記特許文献１または特許文献２の構造を採ると、搭載スペースが増大してしまう可能性がある。

この発明の目的は、搭載スペースの低減およびコスト低減を図ることができる電動式直動アクチュエータを提供することである。

この発明の電動式直動アクチュエータは、電動モータと、この電動モータの回転運動を回転入出力軸を介して直動部の直進運動に変換する直動機構と、この直動機構を保持するハウジングと、前記電動モータを制御する制御装置と、を備える電動式直動アクチュエータにおいて、
前記直動機構と前記電動モータとが、前記直動機構の前記回転入出力軸の軸心となる同一の軸心上に並んで配置され、
前記電動モータは、トルクに寄与する鎖交磁束を発生する磁極の向きが、前記電動モータにおける回転軸と平行となるように配置された固定子および回転子を備え、
前記固定子は、前記電動モータに通電する電流を前記鎖交磁束に変換するコイルを含む励磁機構を備え、
前記コイルと前記制御装置とを電気的に接続する配線機構を備え、
前記コイルの巻線の両端部のうち、いずれか一方または両方の端部が前記回転軸における径方向に延長された延長部分を有し、この延長部分が前記配線機構に接続されている。

この構成によると、電動モータは、トルクに寄与する鎖交磁束を発生する磁極の向きが、電動モータにおける回転軸と平行となるように配置された固定子および回転子を備えるいわゆるアキシアルギャップモータである。さらに直動機構と電動モータとが、直動機構の回転入出力軸の軸心となる同一の軸心上に並んで配置されている。このため、電動モータと直動アクチュエータとを平行に配置する構造等に比べて、無効なスペースが少なく省スペース化を図ることができ、且つ、慣性モーメントが小さく高応答な電動式直動アクチュエータを実現できる。

固定子は励磁機構を備え、この励磁機構はコイルを含む。制御装置により電動モータに電流が通電されることで、コイルは前記電流を前記鎖交磁束に変換する。配線機構は、コイルと制御装置とを電気的に接続する。コイルの巻線の両端部（コイル端子）のうち、いずれか一方または両方の端部が前記回転軸における径方向に延長された延長部分を有し、この延長部分が配線機構に接続されている。このようにコイル端子が前記回転軸における径方向に延長された延長部分を有することで、電動モータのコイルと制御装置との接続が容易となり、コスト低減と省スペース化を図るうえで有利となる。したがって、搭載スペースの低減およびコスト低減を図ることができる。

前記コイルを形成する前記巻線は、この巻線の軸心を含む平面で切断して見た断面が長方形状であり、この長方形状の巻線の前記断面における長手方向が前記回転軸に直交し、且つ、前記長方形状の巻線の前記断面における短手方向が前記回転軸と平行となるように配置され、前記巻線は前記短手方向に積層されるように巻回されていても良い。

前記巻線の両端部のうち、いずれか一方の端部の延長部分が前記回転軸における径方向外径側に延長され、他方の端部の延長部分が前記回転軸における径方向内径側に延長されているものであっても良い。

前記巻線は、この巻線の軸心を含む平面で切断して見た断面が長方形状である。このような断面が長方形状の巻線として、例えば、平角線を適用し得る。また巻線が前記短手方向に積層されるように巻回されているため、電動モータは、前記回転軸の軸方向にコンパクト化することができ、省スペース化をより図ることができる。また前記平角線を用いて一層に巻線されたコイルを用いると、放熱性が高く、巻線の断面に占める導体の割合である「占積率」に優れた固定子を構成できる。

巻線の両端部のうち、いずれか一方の端部の延長部分が回転軸における径方向外径側に延長され、他方の端部の延長部分が回転軸における径方向内径側に延長されている場合には、配線長を低減することが可能となる。これにより、損失の低減および材料費の削減において好適となる。

前記コイルを形成する前記巻線は、この巻線の軸心に平行な平面で切断して見た断面が長方形状であり、この長方形状の巻線の前記断面における長手方向が前記回転軸に平行であり、且つ、前記長方形状の巻線の前記断面における短手方向が前記回転軸と直交するように配置され、前記巻線は前記短手方向に積層されるように巻回されているものであっても良い。この場合の巻線として、例えば、平角線を適用し得る。また巻線が前記短手方向に積層されるように巻回されているため、巻数にもよるが、例えば、ハウジング等に固定子をコンパクトに収めることが可能となる。

前記巻線の両端部のうち、いずれか一方の端部の延長部分が前記回転軸における径方向外径側に延長され、他方の端部の延長部分が前記回転軸の軸方向に対し平行に延長されていても良い。この構成において、前記他方の端部の延長部分がいわゆる中性点に接続される場合には、配線長を低減することが可能となる。これにより、損失の低減および材料費の削減を図ることが可能となる。

前記励磁機構が三相交流電流の各相に対応するコイル群を有し、
前記配線機構は、
前記コイルが少なくとも一つ以上の中性点を有するようスター結線され、
前記巻線の両端部のうち、前記他方の端部の延長部分が、前記中性点に接続され、
前記巻線の両端部のうち、前記一方の端部の延長部分が、前記三相交流電流を制御する前記制御装置と接続されているものであっても良い。

この構成によると、前記径方向内径側または前記軸方向に対し平行に延長されている他方の端部の延長部分が、前記中性点に接続されることで、例えば、デルタ結線を構成するものよりも、配線長を確実に低減でき、損失の低減および材料費の削減を図ることができる。
径方向外径側に延長されている一方の端部の延長部分が、三相交流電流を制御する制御装置と接続されているため、コイルと制御装置との電気的な接続をコネクタ等を介して簡単に行うことができる。

この発明の電動式直動アクチュエータは、電動モータと、この電動モータの回転運動を回転入出力軸を介して直動部の直進運動に変換する直動機構と、この直動機構を保持するハウジングと、前記電動モータを制御する制御装置と、を備える電動式直動アクチュエータにおいて、前記直動機構と前記電動モータとが、前記直動機構の前記回転入出力軸の軸心となる同一の軸心上に並んで配置され、前記電動モータは、トルクに寄与する鎖交磁束を発生する磁極の向きが、前記電動モータにおける回転軸と平行となるように配置された固定子および回転子を備え、前記固定子は、前記電動モータに通電する電流を前記鎖交磁束に変換するコイルを含む励磁機構を備え、前記コイルと前記制御装置とを電気的に接続する配線機構を備え、前記コイルの巻線の両端部のうち、いずれか一方または両方の端部が前記回転軸における径方向に延長された延長部分を有し、この延長部分が前記配線機構に接続されている。このため、搭載スペースの低減およびコスト低減を図ることができる。

この発明の実施形態に係る電動式直動アクチュエータの断面図である。（Ａ）同電動式直動アクチュエータにおける電動モータの固定子全体の概略形状を示す斜視図、（Ｂ）同固定子のコイル単体の形状を拡大して示す斜視図である。同コイルと制御装置とを電気的に接続する配線機構の例を示す図である。（Ａ）この発明の他の実施形態に係る電動式直動アクチュエータにおける電動モータの固定子全体の概略形状を示す斜視図、（Ｂ）同固定子のコイル単体の形状を拡大して示す斜視図である。（Ａ）この発明のさらに他の実施形態に係る電動式直動アクチュエータにおける電動モータの固定子全体の概略形状を示す斜視図、（Ｂ）同固定子のコイル単体の形状を拡大して示す斜視図である。この発明のさらに他の実施形態に係る電動式直動アクチュエータの断面図である。いずれかの電動式直動アクチュエータを備えた電動ブレーキ装置の一部破断した断面図である。

この発明の実施形態に係る電動式直動アクチュエータを図１ないし図３と共に説明する。この電動式直動アクチュエータは、例えば、車両に搭載される電動ブレーキ装置（後述する）に適用される。
図１に示すように、この電動式直動アクチュエータ１は、電動モータ２と、直動機構３とを軸方向に直列に接続したアクチュエータである。直動機構３と電動モータ２とは、直動機構３の回転入出力軸５の軸心となる同一の軸心上に並んで配置されている。この電動式直動アクチュエータ１は、直動アクチュエータ本体ＡＨと、電動モータ２を制御する制御装置ＣＵとを備える。

直動アクチュエータ本体ＡＨは、電動モータ２と、直動機構３と、ハウジング４とを備える。この例の電動モータ２は、ダブルステータ型のアキシアルギャップモータである。直動機構３は、電動モータ２の回転運動を直進運動に変換する。ハウジング４は、直動機構３および電動モータ２を保持する。なお、簡略化のため配線等の一部構造は省略している。

電動モータ２について説明する。
電動モータ２は、トルクに寄与する鎖交磁束を発生する磁極の向きが、この電動モータ２における回転軸と平行に配置された固定子７および回転子８を備えた、いわゆるアキシアルギャップ型である。固定子７は、ハウジング４に対して静的に保持される。回転子８は、直動機構３の回転入出力軸５に対して静的に保持され、固定子７との鎖交磁束により回転トルクを発生する。回転子８は、この回転子８の軸方向の両面にそれぞれトルク発生面を有する界磁機構である。前記各「静的に」とは、すきま等の影響を除いて概ね運動が同期する（換言すれば、相対的に拘束された）関係を意味する。

円筒形状のハウジング４内に、電動モータ２が設けられている。ハウジング４内には、直動機構３の大部分を収容する直動機構収容部４ａと、電動モータ２を収容するモータ収容部４ｂと、これら直動機構収容部４ａ，モータ収容部４ｂを仕切る隔壁４ｃとが設けられている。モータ収容部４ｂは、ハウジング４内における軸方向一端側に設けられ、直動機構収容部４ａは、ハウジング４内における軸方向他端側に設けられている。

隔壁４ｃは、隔壁本体部４ｃａと、ボス部４ｃｂとを有する。隔壁本体部４ｃａは、回転入出力軸５の軸方向に対して垂直に設けられ、直動機構収容部４ａからモータ収容部４ｂへの回転入出力軸５の侵入を許す貫通孔が形成されている。ボス部４ｃｂは、隔壁本体部４ｃａの内径側端部から軸方向（モータ収容部４ｂ側）に所定距離延びる円筒状である。ハウジング４のモータ収容部４ｂに電動モータ２が収容された状態で、ハウジング４における電動モータ２側の開口端を塞ぐモータカバー４５が設けられている。

固定子７は、回転子８の軸方向の両側にそれぞれ配置される一対の励磁機構７Ａ，７Ｂを備えている。これら励磁機構７Ａ，７Ｂのうち、隔壁４ｃ側に在る一方を第１の励磁機構７Ａ、モータカバー４５側に在る他方を第２の励磁機構７Ｂとする。第１の励磁機構７Ａは、磁性体コア１０Ａ、バックヨーク９Ａ、および第１のコイル１１Ａを有する。第２の励磁機構７Ｂは、磁性体コア１０Ｂ、バックヨーク９Ｂ、および第２のコイル１１Ｂを有する。

第１の励磁機構７Ａについて説明すると、ハウジング４内のモータ収容部４ｂにおいて、隔壁４ｃに当接するようにバックヨーク９Ａが設けられ、このバックヨーク９Ａから軸方向に突出する磁性体コア１０Ａが設けられている。
この磁性体コア１０Ａは、円周方向一定間隔おきに複数設けられている。磁性体コア１０Ａは、例えば、積層鋼板または圧粉磁心等から成る。各磁性体コア１０Ａに第１のコイル１１Ａがそれぞれ巻回されている。第１のコイル１１Ａは、電動モータ２に通電する電流を前記鎖交磁束に変換する。

第２の励磁機構７Ｂについて説明すると、ハウジング４内のモータ収容部４ｂにおいて、モータカバー４５に当接するようにバックヨーク９Ｂが設けられ、このバックヨーク９Ｂから軸方向に突出する磁性体コア１０Ｂが設けられている。この磁性体コア１０Ｂも、磁性体コア１０Ａと同様に円周方向一定間隔おきに複数設けられている。各磁性体コア１０Ｂに第２のコイル１１Ｂがそれぞれ巻回されている。

その他磁性体コア１０Ｂおよび第２のコイル１１Ｂは、前述の磁性体コア１０Ａおよび第１のコイル１１Ａと同様の構成である。
積層鋼板または圧粉磁心等から成る磁性体コア１０Ａ，磁性体コア１０Ｂを用いると、単位銅損あたりのトルクが向上するため好適と考えられる。但し、磁性体コアを用いず、部品コストの低減およびトルク変動の低減に効果がある空芯コイルにすることもできる。

固定子構造等について説明する。
図２（Ａ）は、図１の電動式直動アクチュエータ１に用いられるアキシアルギャップモータの固定子全体の概略形状を示す斜視図である。同図２（Ａ）中、円筒状のボス部４ｃｂの中心軸Ｌ１が、同電動式直動アクチュエータ１の回転軸に対応する。なお、以下の固定子構造および配線機構の説明において、第１，第２の励磁機構７Ａ，７Ｂ（図１）共に同様の構成となっているため、第１の励磁機構７Ａについて主に説明し、第２の励磁機構７Ｂ（図１）については適宜省略する。

図２（Ａ）では、固定子構造として、９スロットの平角線コイルを設ける例を示す。このスロット数は、９スロットに限定されるものではなく設計に応じて適宜定められる。
また、本図のように平角線を用いて一層に巻線されたコイル１１Ａを用いると、放熱性が高く、巻線の断面に占める導体の割合である「占積率」に優れた固定子７を構成できるため、好適と考えられる。

図２（Ｂ）に示すように、平角線コイル１１Ａを形成する巻線の両端部（第１，第２コイル端子５３，５４）は、いずれも中心軸（回転軸）Ｌ１の径方向外径側に延長された延長部分５３ａ，５４ａを有する。図２（Ａ）に示すように、これら延長部分５３ａ，５４ａは配線機構５５を介して制御装置ＣＵ（図３）に電気的に接続されている。但し、各磁性体コア１０Ａに巻回された第１，第２コイル端子５３，５４の延長部分５３ａ，５４ａは、互いに異なる位相に配置される。すなわち第１コイル端子５３の延長部分５３ａは、各磁性体コア１０Ａの一辺から延長した接線方向で、且つ、径方向外径側に延長されている。第２コイル端子５４の延長部分５４ａは、各磁性体コア１０Ａにおける前記一辺に隣合う他の一辺から延長した接線方向で、且つ、径方向外径側に延長されている。

図３は、配線機構５５の例を示す図である。この例では、スター結線された三相交流同期モータ回路を並列構成する例を示す。図２（Ａ）および図３に示すように、第１の励磁機構７Ａは、三相交流電流の各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に対応するコイル群１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗを有する。配線機構５５は、各回路毎に、それぞれ中性点５６を有するようスター結線され、第１のコイル端子５３の延長部分５３ａが、例えばバスバー５７を介して、中性点５６に接続されている。この中性点５６は、各回路毎に分離して設けられている。また配線機構５５は、第２のコイル端子５４の延長部分５４ａが、例えばバスバー５８を介して、前記三相交流電流を制御する制御装置ＣＵと接続されている。

前記各バスバー５７，５８は、例えば、ハウジング４の外周部に円環状にインサート成形されている。第２のコイル端子５４の延長部分５４ａがバスバー５８に接続され、このバスバー５８はコネクタ５９の端子に所定の関係を持って接続されている。コネクタ５９は、ハウジング４の外周部から半径方向外方に突出するように設けられている。バスバー５８はコネクタ５９を介して制御装置ＣＵと接続されている。このようにバスバー５８がコネクタ５９を介して制御装置ＣＵと接続される構造とすると、省スペースで信頼性の高い固定子７および配線機構５５が実現できて好適と考えられる。但し、この構造に限定されるものではない。

例えば、バスバー５７，５８をインサートした別の部材を配線部材としてハウジング４に別途設ける構成とすることもできる。コイル材またはハーネスを用いて配線を行い、ワニス等で固定する構造としても良い。また、例えば、制御基板をモータ近傍に配置する機電一体構造とする場合等においては、コネクタを用いず、バスバーの一部を端子として露出させる構造としても良い。もしくは、例えば、ハウジング４の内部でハーネスに結線し、ハーネスをそのままハウジング４の外部に引出す構造としても良い。

図１および図２（Ｂ）に示すように、平角線コイル１１Ａを形成する巻線は、この巻線の軸心Ｌ２を含む平面で切断して見た断面が長方形状である。この長方形状の巻線の前記断面における長手方向が回転軸Ｌ１に直交し、且つ、前記長方形状の巻線の前記断面における短手方向が前記回転軸Ｌ１と平行となるように配置されている。この巻線は前記短手方向に積層されるように巻回されている。なお巻線は、平角線だけに限定されず、真四角線または丸線を用いることもできる。

図１に示すように、回転子８は、例えば、永久磁石８ａと、この永久磁石８ａを保持する保持部８ｂとを有する円板状の部材である。保持部８ｂは、例えば、樹脂またはステンレス鋼等の非磁性材料から成る。前述のように、固定子７は、第１，第２のコイル１１Ａ，１１Ｂを含む励磁機構として構成し、回転子８は永久磁石８ａを用いた界磁機構として構成し、電動モータ２を永久磁石同期電動機とすると、耐久性、トルク密度、等に優れ、電動式直動アクチュエータに好適と考えられる。

回転子８は、直動機構３における回転入出力軸５の先端部分に固定されている。この例では、回転入出力軸５のうち、モータ収容部４ｂに侵入している先端部分の外周面に、回転子８が二つの止め輪２４，２４に挟み込まれて軸方向に位置決めされ固定されている。回転入出力軸５の先端部分の外周面には、二つの止め輪２４，２４を固定する環状溝がそれぞれ形成されている。

したがって、回転子８は、止め輪２４，２４により、回転入出力軸５に対し、第１の励磁機構７Ａと第２の励磁機構７Ｂとの間に相当する軸方向位置に固定される。電動モータ２の回転軸は、直動機構３の回転入出力軸５に同軸に配置される。その他図示は省略するが、回転子８から回転入出力軸５へのトルク伝達を可能とする回転軸周方向の位置決め構造は、平面加工、スプライン、嵌め合い摩擦力、溶接等により実現し得る。

直動機構３について説明する。
ハウジング４内における直動機構収容部４ａに、直動機構３の大部分が組み込まれている。直動機構３は、電動モータ２の出力により、後述するブレーキロータに対して制動力を負荷する。この直動機構３は、電動モータ２の回転運動を回転入出力軸５を介して直動部６の直進運動に変換する。

直動機構３は、電動モータ２により回転駆動される回転入出力軸５と、この回転入出力軸５の回転運動を直進運動に変換する変換機構部３１とを有する。変換機構部３１は、直動部６と、軸受ケース３２と、環状のスラスト板であるバックプレート３３と、直動部６の直進運動に伴う軸方向の荷重に対する反作用力を保持するスラスト軸受３４と、ラジアル軸受３５と、キャリア３６と、すべり軸受３７，３８と、遊星ローラ３９とを有する。

直動機構収容部４ａの内周面に、円筒状の直動部６が、回り止めされ且つ軸方向に移動自在に支持されている。直動部６の内周面には、径方向内方に突出し螺旋状に形成された螺旋突起が設けられている。この螺旋突起に複数の遊星ローラ３９が噛合している。
直動機構収容部４ａにおける直動部６の軸方向一端側に、軸受ケース３２が設けられている。この軸受ケース３２は、円筒状のボス部と、このボス部から径方向外方に延びるフランジ部とを有する。前記ボス部内に複数のラジアル軸受３５が嵌合され、これらラジアル軸受３５の内輪内径面に回転入出力軸５が嵌合されている。回転入出力軸５は、支持部材３２に複数のラジアル軸受３５を介して回転自在に支持される。

直動部６の内周には、回転入出力軸５を中心に回転可能なキャリア３６が設けられている。キャリア３６は、回転入出力軸５との間に嵌合されたすべり軸受３７，３８により、回転入出力軸５に回転自在に支持されている。回転入出力軸５の軸方向先端部分には、軸受ケース３２に対して回転入出力軸５およびキャリア３６の軸方向位置を拘束する止め輪４０が設けられている。

キャリア３６には、複数のローラ軸４１が周方向に間隔を空けて設けられている。キャリア３６の軸方向両端部には、それぞれ軸挿入孔が複数形成されている。各軸挿入孔は、径方向に所定距離延びる長孔から成る。各軸挿入孔に各ローラ軸４１の軸方向両端部が挿入されて、これらローラ軸４１が各軸挿入孔の範囲で径方向に移動自在に支持される。複数のローラ軸４１における軸方向両端部には、これらローラ軸４１を径方向内方に付勢する弾性リング４２がそれぞれ掛け渡されている。

各ローラ軸４１に、遊星ローラ３９が回転自在に支持される。各遊星ローラ３９の外周面には、直動部６の螺旋突起に噛合する円周溝または螺旋溝が形成されている。各遊星ローラ３９は、回転入出力軸５の外周面と、直動部６の内周面との間に介在される。弾性リング４２の付勢力により、各遊星ローラ３９が回転入出力軸５の外周面に押し付けられる。電動モータ２により回転入出力軸５が回転することで、この回転入出力軸５の外周面に接触する各遊星ローラ３９が接触摩擦により回転する。これにより直動部６が軸方向に移動することで、この直動部６の軸方向先端に設けられた摩擦パッド４３（図７）がブレーキロータ４４（図７）に対して当接離隔する。

以上説明した電動式直動アクチュエータ１によれば、電動モータ２は、トルクに寄与する鎖交磁束を発生する磁極の向きが、前記電動モータ２における回転軸と平行になるように配置された固定子７および回転子８を備えるいわゆるアキシアルギャップモータである。さらに直動機構３と電動モータ２とが、直動機構３の回転入出力軸５の軸心となる同一の軸心上に並んで配置されている。このため、電動モータと直動アクチュエータとを平行に配置する構造等に比べて、無効なスペースが少なく省スペース化を図ることができ、且つ、トルク密度の向上が図れ慣性モーメントが小さく高応答な電動式直動アクチュエータを実現できる。

第１，第２コイル端子５３，５４は、いずれも回転軸Ｌ１の径方向外径側に延長された延長部分５３ａ，５４ａを有し、これら延長部分５３ａ，５４ａは配線機構５５を介して制御装置ＣＵに電気的に接続されている。このように第１，第２コイル端子５３，５４が前記径方向外径側に延長された延長部分５３ａ，５４ａを有することで、電動モータ２のコイル１１Ａ，１１Ｂと制御装置ＣＵとの接続が容易となり、コスト低減と省スペース化を図るうえで有利となる。したがって、搭載スペースの低減およびコスト低減を図ることができる。
巻線として平角線を適用したうえで、この巻線が前記短手方向に積層されるように巻回されているため、電動モータ２は、前記回転軸の軸方向にコンパクト化することができ、省スペース化をより図ることができる。

他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、平角線コイル１１Ａを形成する巻線の両端部（第１，第２コイル端子５３，５４）のうち、第１コイル端子５３が回転軸Ｌ１の径方向外径側に延長された延長部分５３ａを有し、第２コイル端子５４が回転軸Ｌ１の径方向内径側に延長された延長部分５４ａを有する。これら外径側および内径側の延長部分５３ａ，５４ａは、それぞれバスバー５７，５８（図３）に接続されている。

この例では、ハウジング４の外周部にインサート成形されたバスバー５８に加えて、内径側のボス部４ｃｂにもバスバー５７がインサート成形されている。内径側の延長部分５４ａは、前記ボス部４ｃｂ内のバスバー５７を介して、中性点５６（図３参照）に接続されている。外径側の延長部分５３ａは、ハウジング４の外周部のバスバー５８およびコネクタ５９を介して制御装置ＣＵ（図３）に接続されている。なお内径側のバスバー５７についても、前述と同様に、ハウジング４とは別途設けた配線部材、その他ハーネス等により構成しても良い。

この構成によると、一方の延長部分５３ａが回転軸Ｌ１における径方向外径側に延長され、他方の延長部分５４ａが回転軸Ｌ１における径方向内径側に延長されて中性点５６（図３）に接続されているため、前述の実施形態より配線長を低減することが可能となる。これにより、損失の低減および材料費の削減において好適となる。

図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、平角線コイル１１Ａを形成する巻線は、同巻線の軸心Ｌ２に平行な平面で切断して見た断面が長方形状である。この長方形状の巻線の前記断面における長手方向が回転軸Ｌ１と平行で、且つ、前記長方形状の巻線の前記断面における短手方向が前記回転軸Ｌ１に直交するように配置されている。また巻線は前記短手方向に積層されるように巻回されている。

この巻線の第１コイル端子５３は、回転軸Ｌ１の径方向外径側に延長された延長部分５３ａを有し、第２コイル端子５４は、回転軸Ｌ１の軸方向に対し平行に延長された延長部分５４ａを有する。この第２コイル端子５４の延長部分５４ａは、磁性体コア１０Ａの一辺において軸方向に沿って延びる。なお図５（Ａ）に示すハウジング底面におけるコイル配置部近傍に、軸方向の貫通孔を設け、ハウジング底面で結線をした後、別途カバー等を用いてケーシングすることができる。
この構成において、図３の配線機構５５とし、第２コイル端子５４の延長部分５４ａが中性点５６に接続されることで、配線長を低減することが可能となる。これにより、損失の低減および材料費の削減において好適となる。

図６に示す電動式直動アクチュエータ１では、電動モータ２として、中間に軸方向両面に磁極を持つ固定子７を配置し、この固定子７の両側に回転子８，８を配置するダブルロータ構造のアキシアルギャップモータを用いる例を示す。本構造は、銅損を抑制するうえで好適となる。

各回転子８は、永久磁石８ａ、この永久磁石８ａを保持する保持部８ｂ、およびバックヨーク８ｃを備えている。回転入出力軸５の先端部分の外周面に、二つの止め輪２４，２４と、カラー１５が設けられ、各止め輪２４とカラー１５との間に回転子８，８が軸方向に位置決めされ固定されている。固定子７は例えばモータ収容部４ｂ内側に配置され、モータ収容部４ｂに当接するように配置されている。
この構成においても、第１，第２コイル端子５３，５４（図２，４，５）のいずれか一方または両方が径方向外径側に延長された延長部分５３ａ，５４ａを有することで、電動モータ２のコイル１１と制御装置ＣＵとの接続が容易となり、コスト低減と省スペース化を図るうえで有利となる。

図示しないが、固定子および回転子がそれぞれ片面のみにトルク発生面を有するシングルロータ型アキシアルギャップモータを用いた電動式直動アクチュエータとしても良い。この構造は、要求されるモータトルクが比較的小さいような場合、より省スペースなアクチュエータを構成するうえで好適となる。

図７は、いずれかの電動式直動アクチュエータ１を備えた電動ブレーキ装置の一部破断した断面図である。この電動ブレーキ装置は、いずれかの電動式直動アクチュエータ１と、車輪と一体に回転する回転部材であるブレーキロータ４４と、このブレーキロータ４４と接触して制動力を発生する摩擦パッド４３と、電動式直動アクチュエータを制御する図示外の制御装置とを備える。車両には、ブレーキロータ４４の外周側部分を囲むようにキャリパ５１がそれぞれ設けられる。キャリパ５１は、電動式直動アクチュエータ１のハウジング４に一体に設けられている。

キャリパ５１のアウトボード側の端部に、爪部５２が設けられる。爪部５２は、ブレーキロータ４４のアウトボード側の側面と軸方向で対向する。この爪部５２にアウトボード側の摩擦パッド４３が支持されている。
キャリパ５１のうち、直動機構３の直動部６のアウトボード側端に、インボード側の摩擦パッド４３が支持されている。この摩擦パッド４３は、ブレーキロータ４４のインボード側の側面と軸方向で対向する。電動式直動アクチュエータ１は、摩擦パッド４３をブレーキロータ４４に対して当接離隔させる駆動を行う。

車両における図示外のナックルに、マウント（図示せず）が支持される。このマウントの長手方向両端部には、一対のピン支持片（図示せず）が設けられる。これらピン支持片のそれぞれ端部に、軸方向に平行に延びる図示外のスライドピンが設けられる。これらスライドピンに、キャリパ５１が軸方向にスライド自在に支持されている。

前記制御装置ＣＵ（図１等参照）は、図示外のブレーキペダルの操作量に応じて、電動式直動アクチュエータ１の電動モータを制御する。制動時、電動式直動アクチュエータ１の駆動によりインボード側の摩擦パッド４３がブレーキロータ４４に当接して、ブレーキロータ４４を軸方向に押圧する。その押圧力の反力によりキャリパ５１がインボード側にスライドする。これにより、キャリパ５１の爪部５２に支持されたアウトボード側の摩擦パッド４３がブレーキロータ４４に当接する。これらアウトボード側およびインボード側の摩擦パッド４３，４３で、ブレーキロータ４４を軸方向両側から強く挟持することで、ブレーキロータ４４に制動力が負荷される。

この構成によると、電動式直動アクチュエータ１が省スペース化を図れるため、電動式直動アクチュエータ１の搭載スペースが極めて限られた車両にも、この電動ブレーキ装置を搭載することが可能となる。したがって、電動ブレーキ装置の汎用性を高めることができ、種々な車両にこの電動ブレーキ装置を搭載することができる。

回転子は、非磁性材料から成る保持部で永久磁石を保持すると、損失が少なく好適と考えられるが、磁性材から成る保持部で永久磁石を保持することもできる。回転子は、保持部を用いずに、複数の軸方向磁極に着磁された単一の磁石を、直接、回転入出力軸に固定する構造とすることもできる。

回転子の永久磁石は、軸方向に貫通する磁石を適用し、磁極両面を鎖交磁束として用いると、磁石体積、モータ寸法、および部品点数を低減でき、低コスト化と省スペース化を図るうえで好適と考えられるが、磁性体の両面に磁石を貼り合わせ、耐熱性を向上させる構造を用いても良い。
その他、電動モータは、例えば、回転子が回転することによって固定子インダクタンスが変化する形状の鉄心を用いたリラクタンスモータの構成を採ることもできる。

直動機構の変換機構部として、遊星ローラ以外にボールねじ等の各種ねじ機構、ボールランプ等の傾斜を利用した機構等を用いることができる。
各実施形態のスラスト軸受の配置は、電動式直動アクチュエータにより対象物を押圧する動作を想定した配置としているが、図示の例と逆側に対して荷重を保持するよう配置し、対象物に引張荷重を印加するアクチュエータを構成することもできる。

配線機構において、並列スター結線における中性点は、図３に示すように、各回路毎に分離して設けても良く、全体を接続する一つの中性点を設けても良い。
スター結線以外に、例えば、デルタ結線を構成することも可能であり、もしくは直列接続された配線機構とすることも可能である。

その他、例えば、トルク密度の向上を目的として、外径側の鎖交磁束を利用するために、Ｕ相-Ｕ相-Ｖ相-Ｖ相-Ｗ相-Ｗ相のように円周方向に隣り合うコイルを同位相に配置する構成としても良い。もちろんＵ相-Ｖ相-Ｗ相-Ｕ相-Ｖ相-Ｗ相のように円周方向に隣り合うコイルが互いに異なる位相となるように配置しても良い。
また、電動式直動アクチュエータに適用するコイルとしては、巻線寸法を小さくできる集中巻が好適と考えられるが、分布巻の構成を採っても良い。
その他、配線の成型方法や配置等は、ハウジング等の形状に応じて適宜設計されるものとする。
また、例えば、モータ角度を検出するモータ角度センサ、サーミスタ、各電装系の配線部品等、電動式直動アクチュエータの適用に必要な構成は適宜設けられるものとする。

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…電動式直動アクチュエータ
２…電動モータ
３…直動機構
４…ハウジング
５…回転入出力軸
６…直動部
７…固定子
７Ａ，７Ｂ…第１，第２の励磁機構
８…回転子
１１…コイル
１１Ａ，１１Ｂ…第１，第２のコイル（平角線コイル）
１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ…コイル群
５３，５４…第１，第２コイル端子
５３ａ，５４ａ…延長部分
５５…配線機構
５６…中性点
ＣＵ…制御装置

Claims

電動モータと、この電動モータの回転運動を回転入出力軸を介して直動部の直進運動に変換する直動機構と、この直動機構を保持するハウジングと、前記電動モータを制御する制御装置と、を備える電動式直動アクチュエータにおいて、
前記直動機構と前記電動モータとが、前記直動機構の前記回転入出力軸の軸心となる同一の軸心上に並んで配置され、
前記電動モータは、トルクに寄与する鎖交磁束を発生する磁極の向きが、前記電動モータにおける回転軸と平行となるように配置された固定子および回転子を備え、
前記固定子は、前記電動モータに通電する電流を前記鎖交磁束に変換するコイルを含む励磁機構を備え、
前記コイルと前記制御装置とを電気的に接続する配線機構を備え、
前記コイルの巻線の両端部のうち、いずれか一方または両方の端部が前記回転軸における径方向に延長された延長部分を有し、この延長部分が前記配線機構に接続された電動式直動アクチュエータ。
請求項１に記載の電動式直動アクチュエータにおいて、前記コイルを形成する前記巻線は、この巻線の軸心を含む平面で切断して見た断面が長方形状であり、この長方形状の巻線の前記断面における長手方向が前記回転軸に直交し、且つ、前記長方形状の巻線の前記断面における短手方向が前記回転軸と平行となるように配置され、前記巻線は前記短手方向に積層されるように巻回されている電動式直動アクチュエータ。
請求項２に記載の電動式直動アクチュエータにおいて、前記巻線の両端部のうち、いずれか一方の端部の延長部分が前記回転軸における径方向外径側に延長され、他方の端部の延長部分が前記回転軸における径方向内径側に延長されている電動式直動アクチュエータ。
請求項１に記載の電動式直動アクチュエータにおいて、前記コイルを形成する前記巻線は、この巻線の軸心に平行な平面で切断して見た断面が長方形状であり、この長方形状の巻線の前記断面における長手方向が前記回転軸に平行であり、且つ、前記長方形状の巻線の前記断面における短手方向が前記回転軸と直交するように配置され、前記巻線は前記短手方向に積層されるように巻回されている電動式直動アクチュエータ。
請求項４に記載の電動式直動アクチュエータにおいて、前記巻線の両端部のうち、いずれか一方の端部の延長部分が前記回転軸における径方向外径側に延長され、他方の端部の延長部分が前記回転軸の軸方向に対し平行に延長されている電動式直動アクチュエータ。
請求項３または５に記載の電動式直動アクチュエータにおいて、前記励磁機構が三相交流電流の各相に対応するコイル群を有し、
前記配線機構は、
前記コイルが少なくとも一つ以上の中性点を有するようスター結線され、
前記巻線の両端部のうち、前記他方の端部の延長部分が、前記中性点に接続され、
前記巻線の両端部のうち、前記一方の端部の延長部分が、前記三相交流電流を制御する前記制御装置と接続されている電動式直動アクチュエータ。