JP2023072998A - linear actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直動アクチュエータに関するものである。 The present invention relates to a linear actuator.
従来、ネジナットの回転によってネジ軸を軸方向に移動させる直動アクチュエータがある。例えば、特許文献1に記載のアクチュエータは、モータのロータおよびベアリングの内輪をネジナットに一体化している。 Conventionally, there is a linear motion actuator that moves a screw shaft in the axial direction by rotating a screw nut. For example, in the actuator disclosed in Patent Document 1, the rotor of the motor and the inner ring of the bearing are integrated with the screw nut.
特許文献1に記載の直動アクチュエータは、ネジナットの外周に、ステータに対向する磁石を固定してなる。即ち、モータは、ステータがロータの周りを囲むように半径方向に配置される、いわゆる、ラジアルギャップ型に構成される。 The direct-acting actuator described in Patent Document 1 has a magnet fixed to the outer periphery of a screw nut so as to face a stator. That is, the motor is configured in a so-called radial gap type, in which the stator is radially arranged so as to surround the rotor.
ここで、ステータがロータの半径方向に配置されるモータとした直動アクチュエータは、ロータとステータの半径方向のギャップを管理しつつ、ネジナット(ロータ)とネジ軸との同軸度を確保しなければならず、容易に組み立てることが難しい。具体的に、ロータとステータのギャップを広くとればモータの効率の低下が生じるため、ギャップは極力小さくしたい。一方、ギャップを小さくとれば、ナット(ロータ)とネジ軸との同軸度要求はより厳しいものとなる。また、ギャップがばらつけば回転ムラとなり騒音発生や作動などの性能の低下につながる。このように、特許文献1に示すような直動アクチュエータは、モータの効率および性能の低下を防ぎつつ同軸度を確保して組み立てることが難しい。 Here, in a linear motion actuator in which the stator is arranged in the radial direction of the rotor, the coaxiality between the screw nut (rotor) and the screw shaft must be ensured while managing the radial gap between the rotor and stator. Not easy to assemble. Specifically, if the gap between the rotor and the stator is widened, the efficiency of the motor will be lowered, so it is desirable to make the gap as small as possible. On the other hand, if the gap is made smaller, the requirement for coaxiality between the nut (rotor) and the screw shaft becomes stricter. In addition, if the gap varies, the rotation becomes uneven, which leads to the generation of noise and the deterioration of performance such as operation. As described above, it is difficult to assemble the linear actuator as shown in Patent Document 1 while ensuring the coaxiality while preventing the efficiency and performance of the motor from being lowered.
本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、同軸度の影響を受け難く、モータの効率および性能の低下を防ぐことのできる直動アクチュエータを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and an object of the present disclosure is to provide a linear actuator that is less susceptible to coaxiality and that can prevent deterioration in motor efficiency and performance.
上記の目的を達成するため、本開示の一態様の直動アクチュエータは、ネジ軸と、前記ネジ軸が軸方向に沿って捩じ込まれるナット部と、前記ナット部の軸方向の端面に配置されたロータ部と、前記ロータ部に軸方向で対向して配置されたステータ部と、前記ナット部の周りを囲む外輪、前記ナット部の外周に周方向に連続して形成された内溝、および前記外輪に形成された外溝と前記内溝とに受容される転動体を有して前記ナット部を周方向に回転可能に支持する軸受部と、を含む。 In order to achieve the above object, a linear motion actuator according to one aspect of the present disclosure includes a screw shaft, a nut portion into which the screw shaft is axially screwed, and arranged on an axial end surface of the nut portion. a stator portion arranged to face the rotor portion in the axial direction; an outer ring surrounding the nut portion; an inner groove continuously formed in the outer circumference of the nut portion in the circumferential direction; and a bearing portion having rolling elements received in the outer groove and the inner groove formed in the outer ring and supporting the nut portion in a circumferentially rotatable manner.
上記直動アクチュエータの望ましい態様として、前記ロータ部は、前記ナット部の軸方向の端面から永久磁石が突出して周方向に複数配置され、周方向で隣接する各前記永久磁石の間に隙間が形成される。 As a desirable aspect of the linear motion actuator, the rotor portion has a plurality of permanent magnets protruding from an axial end face of the nut portion and arranged in the circumferential direction, and gaps are formed between the permanent magnets adjacent in the circumferential direction. be done.
上記直動アクチュエータの望ましい態様として、前記ロータ部は、前記ナット部の軸方向の端面から永久磁石が突出して周方向に複数配置され、周方向で隣接する各前記永久磁石の間に非磁性部材が配置される。 As a desirable aspect of the linear motion actuator, the rotor portion includes a plurality of permanent magnets protruding from an axial end face of the nut portion and arranged in the circumferential direction, and a non-magnetic member is disposed between the permanent magnets adjacent in the circumferential direction. is placed.
上記直動アクチュエータの望ましい態様として、前記ロータ部は、前記ナット部の軸方向の両方の端面に配置され、前記ステータ部は、各前記ロータ部に軸方向で対向して配置される。 As a desirable aspect of the linear motion actuator, the rotor portion is arranged on both axial end surfaces of the nut portion, and the stator portion is arranged to face each rotor portion in the axial direction.
上記直動アクチュエータの望ましい態様として、前記ステータ部は、異なる電力系統に接続される複数系統のコイルを有する。 As a desirable aspect of the linear motion actuator, the stator section has a plurality of coils connected to different electric power systems.
上記直動アクチュエータの望ましい態様として、前記ネジ軸および前記ナット部の軸心と同軸上に配置され、前記ナット部の回転に伴う前記ネジ軸の移動量を検知するための検知手段を含む。 A desirable aspect of the linear motion actuator includes detection means disposed coaxially with the axis of the screw shaft and the nut portion for detecting the amount of movement of the screw shaft accompanying rotation of the nut portion.
上記直動アクチュエータの望ましい態様として、前記検知手段は、前記ナット部の回転変位もしくは回転量を検知する。 As a desirable aspect of the linear motion actuator, the detection means detects rotational displacement or rotation amount of the nut portion.
上記直動アクチュエータの望ましい態様として、前記検知手段は、前記ネジ軸自体の変位を検知する。 As a desirable aspect of the linear motion actuator, the detection means detects displacement of the screw shaft itself.
本開示によれば、同軸度の影響を受け難く、モータの効率および性能の低下を防ぐことができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present disclosure, it is possible to prevent the efficiency and performance of the motor from deteriorating due to the insensitivity to coaxiality.
以下、発明を実施するための形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の形態により本発明が限定されるものではない。また、下記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、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by the following form. In addition, the components in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those that fall within the so-called equivalent range. Furthermore, the constituent elements disclosed in the following forms can be combined as appropriate.
実施形態の直動アクチュエータは、所定の方向に沿ってネジ軸を移動可能させるもので、車両においては、例えば、電動ブレーキブースターやラック同軸型電動パワーステアリング(EPS:Electric Power Steering)、車輪の舵角を与えるステアバイワイヤ方式のステアリングシステムに適用される。 The direct-acting actuator of the embodiment allows a screw shaft to move along a predetermined direction. Applied to steer-by-wire steering systems that give corners.
図1に示すように、直動アクチュエータ1は、ネジ軸2と、ナット部3と、軸受部4と、ロータ部5と、ステータ部6と、検知手段7と、ハウジング8と、制御部9と、を含む。
As shown in FIG. 1, the linear motion actuator 1 includes a
ネジ軸2は、図1に示すように、所定の方向に延びる丸棒形状に形成される。実施形態では、所定の方向は、ネジ軸2の軸心Cに沿う軸方向とする。ネジ軸2は、ボールスプラインなどの図示しない回転止め構造によって回転止めされ、かつ軸方向に移動可能に設けられる。ネジ軸2は、その外周に、軸方向に沿って螺旋状の外ネジ溝2Aが形成される。
The
ナット部3は、図1に示すように、軸方向に延びる円筒形状に形成され、筒の内周に、軸方向に沿って螺旋状の内ネジ溝3Aが形成される。実施形態では、ネジ軸2およびナット部3は、ボールネジとして構成され、ナット部3において内ネジ溝3Aに複数の球状のボール3Bが嵌合して設けられ、このボール3Bがネジ軸2の外ネジ溝2Aにも嵌合する。これにより、ナット部3は、ボール3Bを介してネジ軸2が捩じ込まれる。
As shown in FIG. 1, the
軸受部4は、図1に示すように、軸心Cを中心とする周方向にナット部3を回転可能に支持するものである。軸受部4は、外輪4Aと、内溝4Bと、転動体4Cと、を含む。外輪4Aは、ナット部3の周りに配置される円環状に形成され、その内周に外溝4Aaが形成される。外輪4Aは、ハウジング8に固定される。内溝4Bは、ナット部3の外周3Dに周方向に連続して形成される溝である。転動体4Cは、外輪4Aの外溝4Aaと内溝4Bに受容される。実施形態では、転動体4Cは、球状に形成され、外溝4Aaと内溝4Bとの間に周方向に沿って複数配置される。図には明示しないが、転動体4Cは、保持器によって保持される。このような軸受部4は、転動体4Cを介し、ハウジング8に固定された外輪4Aに対して内溝4Bが形成されたナット部3を周方向に回転可能に支持する。
The
また、実施形態の軸受部4では、外溝4Aaおよび内溝4Bは、1つの転動体4Cが外溝4Aaと内溝4Bのそれぞれに2点で接触し、計4点で接触する、4点接触となるように構成される。4点接触の軸受部4は、ラジアル荷重と共に、単体で軸方向の両方向のアキシアル荷重を負荷でき、耐久性を確保できる。従って、図1に示すように、単体の軸受部4によってナット部3を安定して支持できる。なお、実施形態の軸受部4は、図には明示しないが、外輪4Aに軸方向に2列の外溝4Aaが形成され、ナット部3に軸方向に2列の内溝4Bが形成されて、半径方向(軸方向に直交する方向)で対向するそれぞれの外溝4Aaと内溝4Bとに転動体4Cが受容される構成としてもよい。また、実施形態の軸受部4は、図には明示しないが、他の軸受部を配置し、軸方向の複数個所でナット部3を周方向に回転可能に支持してもよい。この場合、他の軸受部は、軸受部4のようにナット部3に内溝4Bを設ける構成ではなくてもよく、ナット部3の外周3Dに固定される内輪に内溝が形成された構成であってもよい。
In addition, in the
ロータ部5は、図1から図3に示すように、ナット部3に一体的に配置される。ロータ部5は、複数の永久磁石5Aがナット部3の軸方向の端面3Cで周方向に沿って配置される。各永久磁石5Aは、周方向に沿うように円弧状に形成され、それぞれ同じ大きさに形成される。永久磁石5Aは、周方向で偶数設けられ、軸方向の端部の極性が周方向で交互に異なるように偶数配置される。
The
永久磁石5Aは、ナット部3の端面3Cから軸方向に突出して配置される。図2に示すロータ部5は、周方向で隣接する永久磁石5Aの間に隙間5Bが形成される。また、図3および図4に示すロータ部5は、周方向で隣接する永久磁石5Aの間に非磁性部材からなる仕切壁5Cが配置される。実施形態では、仕切壁5Cは、周方向に沿う各永久磁石5Aの外周を囲む非磁性体からなる外枠5Dと、内周を囲む非磁性体からなる内枠5Eとの間を一体に繋ぐように設けられた枠部材の一部として構成される。また、枠部材は、図4に示すように、ナット部3の端面3Cと各永久磁石5Aとの間に配置される非磁性体からなる円環状の底板5Fが、仕切壁5C、外枠5Dおよび内枠5Eと一体に設けられた構成であってもよい。
The
ロータ部5は、実施形態では、ナット部3の軸方向の両方の端面3Cにそれぞれ配置される。ロータ部5は、ナット部3の軸方向のいずれか一方の端面3Cにのみ配置されていてもよい。ロータ部5は、ナット部3の軸方向の両方の端面3Cにそれぞれ配置する場合、永久磁石5Aの周方向配置を各端面3Cにおいてずらすことが好ましく、コギングトルクの低減化を図ることができる。
The
ステータ部6は、図1に示すように、ロータ部5に軸方向で対向して配置される。ステータ部6は、実施形態では、ロータ部5がナット部3の軸方向の両方の端面3Cにそれぞれ配置されるため、各ロータ部5に軸方向で対向して配置される。ステータ部6は、ステータコア6Aがハウジング8に固定される。ステータ部6は、図5に示すように、ステータコア6Aと、コイル6Bと、を含む。ステータコア6Aは、磁性材で形成される。ステータコア6Aは、円板状の基板6Aaと、基板6Aaの板面から軸方向に沿って延び周方向に複数設けられた芯6Abとを有する。基板6Aaは、中央にネジ軸2が挿通される貫通孔6Aaaを有する。芯6Abは、対向するロータ部5に先端を向けて延びる。芯6Abは、周方向に沿って3の倍数で配置され、図5では9個配置された例を示す。コイル6Bは、芯6Abの周りに巻き付けられる。従って、コイル6Bは、周方向に沿って3の倍数で配置される。コイル6Bは、120°ごとに位相のずれたU相,V相,W相の3相の交流信号が入力される。即ち、ステータ部6およびロータ部5は、3相交流モータ、もしくはブラスレスDCモータとして構成される。このコイル6Bへの交流信号の入力は、制御部9によって制御される。なお、制御部9は、モータ制御のため、制御電流と、回転量を検知する。回転量は、例えば後述の[0030]や[0032]に示した方法で直接検知するか、もしくは制御電流より間接的に検知することができる。
The
上記ステータ部6およびロータ部5は、アキシャルギャップ型モータを構成する。そして、モータを構成するステータ部6およびロータ部5によって、ロータ部5が一体化されたナット部3が、ロータ部5と共に軸心Cを中心とする周方向に回転する。これにより、回転止め構造によって回転止めされたネジ軸2は、ナット部3に対して軸方向に相対移動する。
The
また、ステータ部6は、コイル6Bが異なる電力系統に接続される。例えば、ステータ部6は、第一コイル群と第二コイル群との異なる2つの電力系統を有し、通常は両方を使用し、どちらかに故障などの異常が発生した際は正常の方のコイル群のみ使用できる。この第一コイル群や第二コイル群への電力の供給は、制御部9によって制御される。なお、制御部9は、アラームやランプなどの報知手段が接続され、各コイル群のどちらかに異常があった場合に報知手段によって適用機器のオペレータに対して異常の旨を報知することができる。また、制御部9は、各コイル群のどちらかに異常があった場合に適用機器の駆動制御部やブレーキ制御部に信号を出力し、駆動出力を制限したり、ブレーキ制御を行ったりすることで、適用機器を安全に停止可能とする準備を行うことができる。このように第一コイル群と第二コイル群とを有する場合、ステータ部6は、周方向において第一コイル群と第二コイル群とが交互に配置される。実施形態のステータ部6は、上述したように、U相,V相,W相の3相の交流信号が入力されることから、例えば、第一コイル群のU相、第二コイル群のU相、第一コイル群のV相、第二コイル群のV相、第一コイル群のW相、第二コイル群のW相、の順のように配置される。
In addition, the
検知手段7は、ネジ軸2の移動量を検知するためのものである。検知手段7は、図1に示すように、ナット部3の外周3Dに、周方向に沿って固定される被検知部であるレゾルバリング7Aと、レゾルバリング7Aの周りに間隔を置いて周方向に沿って配置される検知部であるレゾルバコイル7Bと、を含む。レゾルバリング7Aは、磁性体からなり、周方向において軸心Cから半径寸法が部分的に異なる形状に形成され、ナット部3と共に回転する。レゾルバコイル7Bは、半径方向に延びて周方向に複数設けられた鉄芯にコイルが巻かれて構成される。レゾルバコイル7Bは、ハウジング8に固定される。そして、ナット部3と共にレゾルバリング7Aが回転することで、レゾルバコイル7Bは、レゾルバリング7Aとの隙間が変化して鉄芯に流れる磁束の変化の影響を受けたコイルの出力信号が変化する。これにより、検知手段7は、ナット部3の回転変位もしくは回転量から回転角度を検知できる。そして、検知手段7で検知したナット部3の回転角度から、ネジ軸2の移動量を算出できる。ネジ軸2の移動量の算出は、制御部9によって行われる。このように、検知手段7は、ナット部3に対し軸心Cと同軸上に配置されたレゾルバリング7Aを用い、検知したナット部3の回転角度から、ネジ軸2の移動量を算出する。この検知手段7は、以下に説明する検知手段72,73のようなネジ軸2に被検知部72A,73Aを設けることに制約がある場合に適用できる。
The detection means 7 is for detecting the amount of movement of the
直動アクチュエータ1において、ネジ軸2の移動量を検知する手段は、上述した検知手段7に限らない。例えば、図6に示す検知手段71や、図7に示す検知手段72や、図8に示す検知手段73であってもよい。図6から図8に示す直動アクチュエータ1は、図1に示す直動アクチュエータ1に対して検知手段7以外は同じ構成である。
In the linear motion actuator 1, means for detecting the amount of movement of the
図6に示す検知手段71は、例えば、ナット部3の外周3Dを光反射体とし、このナット部3の外周3Dに、周方向に沿って非光反射体が所定間隔で複数固定された被検知部71Aを有する。即ち、被検知部71Aは、非光反射体と光反射体とが周方向に交互に配置され、ナット部3の回転と共に非光反射体と光反射体とが周方向に回転移動する。また、検知手段71は、被検知部71Aの一部に光を照射する光源、および光反射体を反射した光源の光を受光する受光部を有する検知部71Bを有する。検知部71Bは、ハウジング8に固定される。そして、検知手段71は、ナット部3と共に被検知部71Aが回転することで、検知部71Bが断続的に受光信号を出力する。これにより、検知手段71は、ナット部3の回転変位もしくは回転量からナット部3の回転角度を検知できる。そして、検知手段71で検知したナット部3の回転角度から、ネジ軸2の移動量を算出できる。ネジ軸2の移動量の算出は、制御部9によって行われる。このように、検知手段71は、ナット部3に対し軸心Cと同軸上に配置された被検知部71Aを用い、検知したナット部3の回転角度から、ネジ軸2の移動量を算出する。なお、実施形態の検知手段71は、被検知部71Aと検知部71Bとが軸方向で2カ所に配置される。一方の被検知部71Aの非光反射体と他方の被検知部71Aの非光反射体とは周方向の間隔が異なる。このため、実施形態の検知手段71は、異なる2つの受光信号を得る。これにより、実施形態の直動アクチュエータ1は、各受光信号からネジ軸2の移動量を精度良く算出できる。この検知手段71は、以下に説明する検知手段72,73のようなネジ軸2に被検知部72A,73Aを設けることに制約がある場合に適用できる。
The detection means 71 shown in FIG. 6 has, for example, a light reflector on the
図7に示す検知手段72は、例えば、ネジ軸2の外周を光反射体とし、このネジ軸2の外周に、軸方向に沿って非光反射体が所定間隔で複数固定された被検知部72Aを有する。即ち、被検知部72Aは、非光反射体と光反射体とが軸方向に交互に配置され、ネジ軸2の移動と共に非光反射体と光反射体とが軸方向に移動する。また、検知手段72は、被検知部72Aの一部に光を照射する光源、および光反射体を反射した光源の光を受光する受光部を有する検知部72Bを有する。検知部72Bは、ハウジング8に固定される。なお、検知部72Bは、ハウジング8に限らず、ハウジング8とは別体でネジ軸2の移動に関わらない固定部に固定されてもよい。そして、検知手段72は、ネジ軸2と共に被検知部72Aが軸方向に移動することで、検知部72Bが断続的に受光信号を出力する。これにより、検知手段72は、ネジ軸2自体の変位を検知できる。そして、検知手段72で検知したネジ軸2の変位をネジ軸2の移動量として算出できる。ネジ軸2の移動量の算出は、制御部9によって行われる。この検知手段72は、ネジ軸2自体の変位を検知し、この変位をネジ軸2の移動量として直接算出できる。このように、検知手段72は、ネジ軸2に対し軸心Cと同軸上に配置された被検知部72Aを用い、検知したネジ軸2の変位から、ネジ軸2の移動量を算出する。
The detection means 72 shown in FIG. 7 is, for example, a portion to be detected in which the outer periphery of the
図8に示す検知手段73は、例えば、ネジ軸2の端面を光反射体とした被検知部73Aを有する。即ち、被検知部73Aは、ネジ軸2の移動と共に軸方向に移動する。また、検知手段73は、被検知部73Aにレーザ光を照射する光源、および被検知部73Aを反射した光源のレーザ光を受光する受光部を有する検知部73Bを有する。検知部73Bは、ハウジング8に固定される。なお、検知部73Bは、ハウジング8に限らず、ハウジング8とは別体でネジ軸2の移動に関わらない固定部に固定されてもよい。そして、検知手段73は、ネジ軸2と共に被検知部73Aが軸方向に移動することで、検知部73Bで受光する受光信号の波長が変位する。これにより、検知手段73は、ネジ軸2自体の変位を検知できる。そして、検知手段73で検知したネジ軸2の変位から、ネジ軸2の移動量を算出できる。ネジ軸2の移動量の算出は、制御部9によって行われる。このように、検知手段73は、ネジ軸2に対し軸心Cと同軸上に配置された被検知部73Aを用い、検知したネジ軸2の変位から、ネジ軸2の移動量を算出する。この検知手段73は、検知手段72のような被検知部72Aをネジ軸2に設けられない場合に有効に適用できる。
The detecting means 73 shown in FIG. 8 has, for example, a detected
ハウジング8は、図1、図6から図8に示すように、ネジ軸2、ナット部3、軸受部4、ロータ部5、ステータ部6、検知手段7,71,72,73を収容するものである。ハウジング8は、上述したように、軸受部4の外輪4A、ステータ部6のステータコア6A、検知手段7のレゾルバコイル7B、検知手段71の検知部71B、検知手段72の検知部72B、検知手段73の検知部73B、が固定される。ハウジング8は、軸受部4を介してナット部3、ロータ部5、検知手段7のレゾルバリング7A、検知手段71の被検知部71Aを周方向に回転可能に支持し、ネジ軸2、検知手段72の被検知部72A、検知手段73の被検知部73Aの軸方向への移動を許容する。
The
制御部9は、図1、図6から図8に示すように、ステータ部6のコイル6Bと電気的に接続される。また、制御部9は、検知手段7のレゾルバコイル7B、検知手段71の検知部71B、検知手段72の検知部72B、検知手段73の光源73A・検知部73Bに電気的に接続される。制御部9は、ステータ部6のコイル6Bへの電力供給(交流信号の入力)を制御し、ロータ部5が固定されたナット部3の周方向の回転を制御する。制御部9は、検知手段7のレゾルバコイル7B、検知手段71の検知部71B、検知手段72の検知部72B、検知手段73の検知部73Bからの信号に基づいてネジ軸2の移動量を算出しつつ、ステータ部6のコイル6Bへの電力供給(交流信号の入力)を制御し、ロータ部5が固定されたナット部3の周方向の回転量を制御する。また、制御部9は、ステータ部6が異なる電力系統に接続される複数系統のコイル6Bを有する場合、いずれかの系統が止まった場合に他の系統を可動させる片系統動作の制御を行う。
The
このように、実施形態の直動アクチュエータ1は、ネジ軸2と、ネジ軸2が軸方向に沿って捩じ込まれるナット部3と、ナット部3の軸方向の端面3Cに配置されたロータ部5と、ロータ部5に軸方向で対向して配置されたステータ部6と、ナット部3の周りを囲む外輪4A、ナット部3の外周3Dに周方向に連続して形成された内溝4B、および外輪4Aに形成された外溝4Aaと内溝4Bとに受容される転動体4Cを有し、ナット部3を周方向に回転可能に支持する軸受部4と、を含む。
As described above, the linear motion actuator 1 of the embodiment includes a
この直動アクチュエータ1は、ロータ部5およびステータ部6によってアキシャルギャップ型モータが構成されるため、ロータ部5とステータ部6とのギャップが軸方向での調整になり、ネジ軸2とナット部3との同軸度に関わらない。このため、実施形態の直動アクチュエータ1によれば、ネジ軸2とナット部3との同軸度をモータと合わせて精密に行う必要がなく組立を容易にでき、かつロータ部5とステータ部6とのギャップの調整が容易となりモータの回転ムラを低減できる。この結果、実施形態の直動アクチュエータ1によれば、同軸度の影響を受け難く、モータの効率および性能の低下を防ぐことができる。しかも、実施形態の直動アクチュエータ1によれば、ロータ部5がナット部3の軸方向の端面3Cに配置されるため、半径方向の大きさの小型化が図れる。軸方向は、ネジ軸2の移動範囲となるため、ロータ部5をナット部3の軸方向の端面3Cに配置しても大型化の懸念は生じない。
Since the linear motion actuator 1 constitutes an axial gap type motor by the
さらに、実施形態の直動アクチュエータ1は、軸受部4が、内輪をナット部3の外周3Dに一体化して構成される。この結果、ナット部3の慣性を低減でき、高速で高応答なアクチュエータを実現できる。しかも、実施形態の直動アクチュエータ1によれば、軸受部4が内輪をナット部3の外周3Dに一体化して構成されるため、半径方向の大きさの小型化が図れる。
Further, in the linear motion actuator 1 of the embodiment, the bearing
また、実施形態の直動アクチュエータ1では、ロータ部5は、ナット部3の軸方向の端面3Cから永久磁石5Aが突出して周方向に複数配置され、周方向で隣接する各永久磁石5Aの間に隙間5Bが形成される。従って、実施形態の直動アクチュエータ1は、隣接する各永久磁石5Aの間の隙間5Bによって、隣接する永久磁石5A同士で引き合う相互の磁力を和らげステータ部6に向けた磁界への影響を抑える。この結果、実施形態の直動アクチュエータ1によれば、モータの効率および性能の低下を防ぐことができる。
In the linear motion actuator 1 of the embodiment, the
また、実施形態の直動アクチュエータ1では、ロータ部5は、ナット部3の軸方向の端面3Cから永久磁石5Aが突出して周方向に複数配置され、周方向で隣接する各永久磁石5Aの間に非磁性部材(仕切壁5C)が配置される。従って、実施形態の直動アクチュエータ1は、非磁性部材(仕切壁5C)によって、隣接する永久磁石5A同士で引き合う相互の磁力を和らげステータ部6に向けた磁界への影響を抑える。この結果、実施形態の直動アクチュエータ1によれば、モータの効率および性能の低下を防ぐことができる。なお、実施形態の直動アクチュエータ1では、ナット部3が磁性部材である場合、ナット部3の軸方向の端面3Cと永久磁石5Aとの間に非磁性部材(底板5F)が配置されていることが好ましい。従って、この実施形態の直動アクチュエータ1は、非磁性部材(底板5F)によって、永久磁石5Aによるナット部3の磁化を抑制しステータ部6に向けた磁界への影響を抑え、モータの効率および性能の低下を防ぐことができる。
In the linear motion actuator 1 of the embodiment, the
また、実施形態の直動アクチュエータ1では、ロータ部5は、ナット部3の軸方向の両方の端面3Cに配置され、ステータ部6は、各ロータ部5に軸方向で対向して配置される。従って、実施形態の直動アクチュエータ1は、双方のステータ部6およびロータ部5によってナット部3を安定かつ高トルクで回転させてネジ軸2を作動できる。また、実施形態の直動アクチュエータ1は、一方のステータ部6およびロータ部5に異常があった場合に他方のステータ部6およびロータ部5によってナット部3を回転させる冗長性を有する。
Further, in the linear motion actuator 1 of the embodiment, the
また、実施形態の直動アクチュエータ1では、ステータ部6は、異なる電力系統に接続される複数系統のコイル6Bを有する。従って、実施形態の直動アクチュエータ1は、一の電力系統のコイル6Bに異常があった場合に他のコイル6Bによってロータ部5(ナット部3)を回転させる冗長性を有する。
Further, in the linear motion actuator 1 of the embodiment, the
また、実施形態の直動アクチュエータ1では、ネジ軸2およびナット部3の軸心Cと同軸上に配置され、ナット部3の回転に伴うネジ軸2の移動量を検知するための検知手段7,71,72,73を含む。従って、実施形態の直動アクチュエータ1は、検知手段7,71,72,73がネジ軸2およびナット部3の軸心Cと同軸上に配置されるため、直動アクチュエータ1全体の大型化を抑えられる。さらに、実施形態の直動アクチュエータ1は、検知手段7,71,72,73がネジ軸2およびナット部3の軸心Cと同軸上に配置されることから、検知部分に歯車などの部材を介在する必要がないため、当該歯車を回転させる分の出力の負担をロータ部5およびステータ部6に掛からず、モータの大型化を抑えられる。さらに、実施形態の直動アクチュエータ1は、検知手段7,71,72,73がネジ軸2およびナット部3の軸心Cと同軸上に配置されることから、検知部分に歯車などの部材を介在する必要がないため、当該歯車のバックラッシや慣性の発生によるネジ軸2の位置決め精度や応答速度への影響を解消できる。さらに、実施形態の直動アクチュエータ1は、検知手段7,71,72,73がネジ軸2およびナット部3の軸心Cと同軸上に配置されることから、検知部分に歯車などの部材を介在する必要がないため、当該歯車のバックラッシの発生や、慣性による制御性の低下も防止できる。
Further, in the linear motion actuator 1 of the embodiment, detection means 7 is arranged coaxially with the axis C of the
また、実施形態の直動アクチュエータ1では、検知手段7,71は、ナット部3の回転変位もしくは回転量を検知する。従って、実施形態の直動アクチュエータ1は、ナット部3の回転変位もしくは回転量を検知する構成によって、ネジ軸2およびナット部3の軸心Cと同軸上に配置できる。
Further, in the linear motion actuator 1 of the embodiment, the detection means 7 and 71 detect the rotational displacement or the amount of rotation of the
また、実施形態の直動アクチュエータ1では、検知手段72,73は、ネジ軸2自体の変位を検知する。従って、実施形態の直動アクチュエータ1は、ネジ軸2自体の変位を検知する構成によって、ネジ軸2およびナット部3の軸心Cと同軸上に配置できる。
Further, in the linear motion actuator 1 of the embodiment, the detection means 72 and 73 detect the displacement of the
1 直動アクチュエータ
2 ネジ軸
3 ナット部
3C 端面
3D 外周
4 軸受部
4A 外輪
4Aa 外溝
4C 転動体
4B 内溝
5 ロータ部
5A 永久磁石
5B 隙間
5C 仕切壁(非磁性部材)
6 ステータ部
6B コイル
7,71,72,73 検知手段
Reference Signs List 1
6
Claims (8)
前記ネジ軸が軸方向に沿って捩じ込まれるナット部と、
前記ナット部の軸方向の端面に配置されたロータ部と、
前記ロータ部に軸方向で対向して配置されたステータ部と、
前記ナット部の周りを囲む外輪、前記ナット部の外周に周方向に連続して形成された内溝、および前記外輪に形成された外溝と前記内溝とに受容される転動体を有して前記ナット部を周方向に回転可能に支持する軸受部と、
を含む、直動アクチュエータ。 a screw shaft;
a nut portion into which the screw shaft is axially screwed;
a rotor portion disposed on an axial end face of the nut portion;
a stator portion arranged to face the rotor portion in the axial direction;
An outer ring surrounding the nut portion, an inner groove continuously formed on the outer circumference of the nut portion in the circumferential direction, and rolling elements received in the outer groove formed on the outer ring and the inner groove. a bearing portion that supports the nut portion so as to be rotatable in the circumferential direction;
linear actuator, including
請求項1に記載の直動アクチュエータ。 In the rotor portion, a plurality of permanent magnets protruding from an axial end surface of the nut portion are arranged in the circumferential direction, and gaps are formed between the permanent magnets adjacent in the circumferential direction.
The linear motion actuator according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021185776A JP2023072998A (en) | 2021-11-15 | 2021-11-15 | linear actuator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021185776A JP2023072998A (en) | 2021-11-15 | 2021-11-15 | linear actuator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023072998A true JP2023072998A (en) | 2023-05-25 |
Family
ID=86425211
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021185776A Pending JP2023072998A (en) | 2021-11-15 | 2021-11-15 | linear actuator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023072998A (en) |
-
2021
- 2021-11-15 JP JP2021185776A patent/JP2023072998A/en active Pending
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