JP2502066B2 - ガイドベ−ン用電動サ−ボモ−タ - Google Patents
ガイドベ−ン用電動サ−ボモ−タInfo
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- JP2502066B2 JP2502066B2 JP61119999A JP11999986A JP2502066B2 JP 2502066 B2 JP2502066 B2 JP 2502066B2 JP 61119999 A JP61119999 A JP 61119999A JP 11999986 A JP11999986 A JP 11999986A JP 2502066 B2 JP2502066 B2 JP 2502066B2
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
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- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
- Control Of Water Turbines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は発電用水車のガイドベーンを操作するのに好
適なガイドベーン用電動サーボモータに関するものであ
る。
適なガイドベーン用電動サーボモータに関するものであ
る。
最近の小水力発電所では、建設コストや保守費用の低
減をはかるため、水車のガイドベーンの操作に小形で低
価格の、かつ、制御性が良好な電動サーボが多用される
ようになってきた。電動サーボの特徴としては、 （１）油圧サーボと同等以上の開閉速度と応答性が得ら
れる。
減をはかるため、水車のガイドベーンの操作に小形で低
価格の、かつ、制御性が良好な電動サーボが多用される
ようになってきた。電動サーボの特徴としては、 （１）油圧サーボと同等以上の開閉速度と応答性が得ら
れる。
（２）開閉時間及び開閉モードを自由に選ぶことができ
る。
る。
（３）保守を簡素化できる。
（４）寿命は油圧サーボと同等以上である。
（５）電気信号によってシステム的に制御できる。
などがあげられる。
ところで、以上のような要求を満足するものとして、
従来、実開昭56−67376号公報に示してあるようなもの
が実用化されている。以下、その技術を第３図を用いて
説明する。これは、電動機１とボールネジを含む推力変
換機構２とを備え、この両者は減速歯車３を介して駆動
力が伝達される。減速歯車３は通常２段になっており、
回転力を推力に変換する推力変換機構２のボールネジ
４′は、減速歯車３によって回転し、それにともなって
推力変換機構２のボールナット５′が直線的に移動し、
ボールナット５′に固定された内筒６に推力が伝達され
る。内筒６は外筒７によって支持されている。しかし、
このような構成では、力を伝達する経路が複雑である。
従来、実開昭56−67376号公報に示してあるようなもの
が実用化されている。以下、その技術を第３図を用いて
説明する。これは、電動機１とボールネジを含む推力変
換機構２とを備え、この両者は減速歯車３を介して駆動
力が伝達される。減速歯車３は通常２段になっており、
回転力を推力に変換する推力変換機構２のボールネジ
４′は、減速歯車３によって回転し、それにともなって
推力変換機構２のボールナット５′が直線的に移動し、
ボールナット５′に固定された内筒６に推力が伝達され
る。内筒６は外筒７によって支持されている。しかし、
このような構成では、力を伝達する経路が複雑である。
この場合、水車のガイドベーン駆動等に用いる電動サ
ーボモータは、停止またはそれに近い運転状態が多い。
この場合、停止といっても電動機には電流を流して水車
からの反力を支え、指令で与えられた位置に保持するよ
うに運転をしている。したがって、水車側には絶えず反
力の変動があり、一定指令位置の近辺で小さな変化を繰
り返している。すなわち、ボールネジ４′や減速歯車３
には揺動負荷がかかることになり、バックラッシによっ
て減速歯車３がボールネジ４′の寿命が短くなるという
欠点があった。しかし、ボールネジ４′のバックラッシ
は非常に小さいので、一般的にあまり問題とならず、減
速歯車３の方が問題となる。減速歯車３の方のバックラ
ッシも小さくすることは可能であるが、そのようにする
と噛み合いがきつくなり、トルクの伝達効率が悪くなる
ので、特に減速歯車３の信頼性が問題となっていた。ま
た、従来例では、ボールネジ４′を回転させ、ボールナ
ット５′に内筒６を固着して出力軸としており、部品点
数が多くなるという欠点もあった。更に、スラスト荷重
を受けるローラ軸受18′を単独にボールネジ４′と外筒
７との間に離して設けていた。このためローラ軸受18′
の加工性、保守性が厄介であった。
ーボモータは、停止またはそれに近い運転状態が多い。
この場合、停止といっても電動機には電流を流して水車
からの反力を支え、指令で与えられた位置に保持するよ
うに運転をしている。したがって、水車側には絶えず反
力の変動があり、一定指令位置の近辺で小さな変化を繰
り返している。すなわち、ボールネジ４′や減速歯車３
には揺動負荷がかかることになり、バックラッシによっ
て減速歯車３がボールネジ４′の寿命が短くなるという
欠点があった。しかし、ボールネジ４′のバックラッシ
は非常に小さいので、一般的にあまり問題とならず、減
速歯車３の方が問題となる。減速歯車３の方のバックラ
ッシも小さくすることは可能であるが、そのようにする
と噛み合いがきつくなり、トルクの伝達効率が悪くなる
ので、特に減速歯車３の信頼性が問題となっていた。ま
た、従来例では、ボールネジ４′を回転させ、ボールナ
ット５′に内筒６を固着して出力軸としており、部品点
数が多くなるという欠点もあった。更に、スラスト荷重
を受けるローラ軸受18′を単独にボールネジ４′と外筒
７との間に離して設けていた。このためローラ軸受18′
の加工性、保守性が厄介であった。
〔発明が解決しようとする問題点〕 従来の電動サーボモータ機構は単独に離して設けられ
たローラ軸受で軸方向推力を支持しており、加工性、保
守性が厄介であるという問題点があった。
たローラ軸受で軸方向推力を支持しており、加工性、保
守性が厄介であるという問題点があった。
本発明の目的は、ローラ軸受を回転子の同心軸に装着
可能とし、加工性、保守性を容易にすることを可能とし
たガイドベーン用電動サーボモータを提供することにあ
る。
可能とし、加工性、保守性を容易にすることを可能とし
たガイドベーン用電動サーボモータを提供することにあ
る。
上記目的は、固定子枠に固定された電動機固定子と、
永久磁石からなる複数の磁極と、該各磁極を支える磁路
となり、かつその一方端側がラジアルボール軸受で支持
されたヨークからなる回転子とを備えたブラシレスの電
動機を用いてなり、該電動機の前記ヨークの内側に組み
込んだ回転力を軸方向推力に変換するボールナットとボ
ールネジからなる推力変換機構、ヨークの他方端側の上
部と固定子枠との間に配置された一体化してなるローラ
軸受、固定子枠と電動機の基礎との間に設けられたトラ
ニオンを備え、前記ボールナットを回転させることによ
って前記ボールネジに軸方向推力を得る構成とすること
により、達成される。
永久磁石からなる複数の磁極と、該各磁極を支える磁路
となり、かつその一方端側がラジアルボール軸受で支持
されたヨークからなる回転子とを備えたブラシレスの電
動機を用いてなり、該電動機の前記ヨークの内側に組み
込んだ回転力を軸方向推力に変換するボールナットとボ
ールネジからなる推力変換機構、ヨークの他方端側の上
部と固定子枠との間に配置された一体化してなるローラ
軸受、固定子枠と電動機の基礎との間に設けられたトラ
ニオンを備え、前記ボールナットを回転させることによ
って前記ボールネジに軸方向推力を得る構成とすること
により、達成される。
回転子の軸方向推力を一体化してなるローラ軸受、固
定子枠、トラニオンを介して基礎に伝達し支持すること
ができるようになる。
定子枠、トラニオンを介して基礎に伝達し支持すること
ができるようになる。
以下本発明を第１図、第２図に示し実施例を用いて詳
細に説明する。
細に説明する。
第１図は本発明の電動サーボモータの一実施例を示す
構成図である。第１図において、１は永久磁石界磁のブ
ラシレス電動機で、一般の電動機よりは極数が多く、か
つ電動機１の中心部の穴を大きくしてあり、ボールネジ
４を通すことができるようにしてある。８は電動機１の
固定子、９は回転子磁極で、永久磁石からなる。ボール
ネジ４のボールナット５は、回転子ヨーク10に直接固着
してあり、ボールナット５が回転すれば、ボールネジ４
が軸方向に移動し、連結金具11及びリンク12を介してゲ
ートシャフトアーム13を回動させ、ゲートシャフト14を
回転させる。ゲートシャフト14の回動は、水車用ガイド
ベーンを開閉操作するように推力を伝達する。第１図中
の破線は駆動力の伝達経路を示すが、同図に示されてい
るように、このスラスト荷重がヨーク10の他方端側の上
部と固定子枠20との間に配置された一体化してなる内輪
18a、テーパローラ18b、外輪18cを有するローラ軸受18
に伝達されるようになる。
構成図である。第１図において、１は永久磁石界磁のブ
ラシレス電動機で、一般の電動機よりは極数が多く、か
つ電動機１の中心部の穴を大きくしてあり、ボールネジ
４を通すことができるようにしてある。８は電動機１の
固定子、９は回転子磁極で、永久磁石からなる。ボール
ネジ４のボールナット５は、回転子ヨーク10に直接固着
してあり、ボールナット５が回転すれば、ボールネジ４
が軸方向に移動し、連結金具11及びリンク12を介してゲ
ートシャフトアーム13を回動させ、ゲートシャフト14を
回転させる。ゲートシャフト14の回動は、水車用ガイド
ベーンを開閉操作するように推力を伝達する。第１図中
の破線は駆動力の伝達経路を示すが、同図に示されてい
るように、このスラスト荷重がヨーク10の他方端側の上
部と固定子枠20との間に配置された一体化してなる内輪
18a、テーパローラ18b、外輪18cを有するローラ軸受18
に伝達されるようになる。
一般にガイドベーンを駆動するためのストロークは約
300mm前後と比較的短く、それに対して水車本体と電動
サーボとの位置は、配置の都合上あまり近接させること
ができず、かなり長い出力輪が必要となる。実際にネジ
部として必要なのは、ストローク長さとナット部の長さ
にある程度余裕を持った長さでよく、出力軸となるボー
ルネジ４の先の部分15は表面が滑らかな丸棒としてもよ
い。出力軸の一端は、ボールネジ４の部分のボールナッ
ト５で支持するようにしているが、他端は出力軸の滑ら
かな部分を利用して外筒７との間の軸受16によって支持
するようにしてある。このようにすることによって、第
３図の従来例における内筒６を省略することができる。
また、従来のようにボールナット５が移動する訳ではな
いので、外筒７自体は強度上必要とする以上に太くしな
くてもよい。17はメカニカルシールである。
300mm前後と比較的短く、それに対して水車本体と電動
サーボとの位置は、配置の都合上あまり近接させること
ができず、かなり長い出力輪が必要となる。実際にネジ
部として必要なのは、ストローク長さとナット部の長さ
にある程度余裕を持った長さでよく、出力軸となるボー
ルネジ４の先の部分15は表面が滑らかな丸棒としてもよ
い。出力軸の一端は、ボールネジ４の部分のボールナッ
ト５で支持するようにしているが、他端は出力軸の滑ら
かな部分を利用して外筒７との間の軸受16によって支持
するようにしてある。このようにすることによって、第
３図の従来例における内筒６を省略することができる。
また、従来のようにボールナット５が移動する訳ではな
いので、外筒７自体は強度上必要とする以上に太くしな
くてもよい。17はメカニカルシールである。
以上のように、従来のボールネジ４を回転駆動する方
法から、本発明ではボールナット５を回転駆動し、ボー
ルネジ４は回転せず軸方向に出入りする構造として、し
かも、できるだけ小形軽量化をはかるため、第１図に示
すように、ボールナット５をサーボモータ１の回転子ヨ
ーク10の内径側に直接取り付けるようにした。このた
め、回転子ヨーク10内径を大きくしてある。一般に、こ
のようにするためには、電動機１の極数を多くして１極
当りの必要磁束量を少なくして回転子ヨーク10の厚さを
小さくし、また、磁石も希土類元素からなるものを用い
て磁石厚さを小さくした永久磁石界磁のブラシレス電動
機とするのがよい。また、回転及び推力を受ける一体化
してなるローラ軸受18は、例えば、テーパローラ18b一
対で回転方向と左右両方工の推力を同時に支持する。他
端のラジアルボール軸受19は普通のボールベアリング
で、半径方向の荷重のみを受ける。また、軸の伸縮を考
慮して、軸方向にはスライドできるようにしてある。第
１図に破線矢印で示すように力の伝達は、一体化してな
るローラ軸受18を介して最終的には固定子枠20から固定
子枠20と電動機の基礎21との間に設けたトラニオン28を
通って基礎21に伝達され支持されることになる。一般に
電動機１は枠20の両端にブラケットを取り付けて軸受を
支持するのが普通であるが、従来例のように、減速歯車
３を設ける方法では、軸方向の力は電動機１にかからな
いブラケット支持でもよかった。しかし、本発明のよう
に、電動機１自身で推力を受ける構造では、ブラケット
のたわみ剛性が問題となって強度的に問題となる。そこ
で、本発明では、ブラケットを省略し、ローラ軸受18、
ラジアルボール軸受19を直接固定子枠20で支持する構造
とした。このような構造にすると、ローラ軸受18、ラジ
アルボール軸受19は径の大きなものを用いることにな
り、周速が大となって寿命の問題が発生することにな
る。しかし、本発明に係る電動サーボモータの用途で
は、一般に回転数が高くない。また、回転数が高くと
も、その高速回転の持続時間と頻度は少なく、特に問題
とはならない。なお、24はロータリーエンコーダ、25、
26はギヤであり、回転子の停止中に回転子の回転を抑制
するブレーキの役目をするものである。
法から、本発明ではボールナット５を回転駆動し、ボー
ルネジ４は回転せず軸方向に出入りする構造として、し
かも、できるだけ小形軽量化をはかるため、第１図に示
すように、ボールナット５をサーボモータ１の回転子ヨ
ーク10の内径側に直接取り付けるようにした。このた
め、回転子ヨーク10内径を大きくしてある。一般に、こ
のようにするためには、電動機１の極数を多くして１極
当りの必要磁束量を少なくして回転子ヨーク10の厚さを
小さくし、また、磁石も希土類元素からなるものを用い
て磁石厚さを小さくした永久磁石界磁のブラシレス電動
機とするのがよい。また、回転及び推力を受ける一体化
してなるローラ軸受18は、例えば、テーパローラ18b一
対で回転方向と左右両方工の推力を同時に支持する。他
端のラジアルボール軸受19は普通のボールベアリング
で、半径方向の荷重のみを受ける。また、軸の伸縮を考
慮して、軸方向にはスライドできるようにしてある。第
１図に破線矢印で示すように力の伝達は、一体化してな
るローラ軸受18を介して最終的には固定子枠20から固定
子枠20と電動機の基礎21との間に設けたトラニオン28を
通って基礎21に伝達され支持されることになる。一般に
電動機１は枠20の両端にブラケットを取り付けて軸受を
支持するのが普通であるが、従来例のように、減速歯車
３を設ける方法では、軸方向の力は電動機１にかからな
いブラケット支持でもよかった。しかし、本発明のよう
に、電動機１自身で推力を受ける構造では、ブラケット
のたわみ剛性が問題となって強度的に問題となる。そこ
で、本発明では、ブラケットを省略し、ローラ軸受18、
ラジアルボール軸受19を直接固定子枠20で支持する構造
とした。このような構造にすると、ローラ軸受18、ラジ
アルボール軸受19は径の大きなものを用いることにな
り、周速が大となって寿命の問題が発生することにな
る。しかし、本発明に係る電動サーボモータの用途で
は、一般に回転数が高くない。また、回転数が高くと
も、その高速回転の持続時間と頻度は少なく、特に問題
とはならない。なお、24はロータリーエンコーダ、25、
26はギヤであり、回転子の停止中に回転子の回転を抑制
するブレーキの役目をするものである。
上記した本発明の実施例によれば、 （イ）一体化してなるローラ軸受で回転子の軸方向推力
が支持できるようになって、ローラ軸受を回転子の同心
軸に装着可能とし、加工性、保守性を容易にすることが
できる。
が支持できるようになって、ローラ軸受を回転子の同心
軸に装着可能とし、加工性、保守性を容易にすることが
できる。
（ロ）内筒を省略でき、外筒７を細くできるので、それ
だけ構造が簡単になり、小形軽量化できる。
だけ構造が簡単になり、小形軽量化できる。
（ハ）電動機１とボールネジ４を一体に組み込んである
ため、軸受の数が少なくなり、構造が簡単になり、効率
向上をはかることができる。
ため、軸受の数が少なくなり、構造が簡単になり、効率
向上をはかることができる。
という利点がある。
第２図は本発明の他の実施例を示す第１図の軸受18の
支持構成図である。第２図においては、一体化してなる
ローラ軸受18と固定子枠20との間に中間板27を設け、中
間板27を介してローラ軸受18を支持するようにしてあ
る。このようにすれば、ローラ軸受18の支持が容易にな
る。
支持構成図である。第２図においては、一体化してなる
ローラ軸受18と固定子枠20との間に中間板27を設け、中
間板27を介してローラ軸受18を支持するようにしてあ
る。このようにすれば、ローラ軸受18の支持が容易にな
る。
以上説明したように、本発明のよれば、一体化してな
るローラ軸受で回転子の軸方向推力が支持できるように
なって、ローラ軸受を回転子の同心軸に装着可能とし、
加工性、保守性を容易にすることを可能としたガイドベ
ーン用電動サーボモータを得ることができる。
るローラ軸受で回転子の軸方向推力が支持できるように
なって、ローラ軸受を回転子の同心軸に装着可能とし、
加工性、保守性を容易にすることを可能としたガイドベ
ーン用電動サーボモータを得ることができる。
第１図は本発明のガイドベーン用電動サーボモータの一
実施例を示す構成図、第２図は本発明の他の実施例を示
す第１図のローラ軸受の支持構成図、第３図は従来のガ
イドベーン用電動サーボモータの構成図である。 １……電動機、２……推力変換機構、４……ボールネ
ジ、５……ボールナット、７……外筒、８……固定子、
９……回転子磁極、10……回転子ヨーク、16……軸受、
18……ローラ軸受、19……ラジアルボール軸受、20……
固定子枠、27……中間板。
実施例を示す構成図、第２図は本発明の他の実施例を示
す第１図のローラ軸受の支持構成図、第３図は従来のガ
イドベーン用電動サーボモータの構成図である。 １……電動機、２……推力変換機構、４……ボールネ
ジ、５……ボールナット、７……外筒、８……固定子、
９……回転子磁極、10……回転子ヨーク、16……軸受、
18……ローラ軸受、19……ラジアルボール軸受、20……
固定子枠、27……中間板。
フロントページの続き (72)発明者 蜂谷 武雄 東京都千代田区神田駿河台４丁目６番地 株式会社日立製作所内 (72)発明者 奥田 宏史 西宮市小曽根町１丁目５番25号 新明和 工業株式会社内 (72)発明者 石田 武信 西宮市小曽根町１丁目５番25号 新明和 工業株式会社内 (72)発明者 高橋 和夫 日立市幸町３丁目１番１号 株式会社日 立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭52−114908（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−199445（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−7886（ＪＰ，Ｕ)
Claims (4)
- 【請求項１】固定子枠に固定された電動機固定子と、永
久磁石からなる複数の磁極と、該各磁極を支える磁路と
なり、かつその一方端側がラジアルボール軸受で支持さ
れたヨークからなる回転子とを備えた電動機を用いてな
り、該電動機の前記ヨークの内側に組み込んだ回転力を
軸方向推力に変換するボールナットとボールネジからな
る推力変換機構、前記ヨークの他方端側の上部と前記固
定子枠との間に配置された一体化してなるローラ軸受、
前記固定子枠と前記電動機の基礎との間に設けられたト
ラニオンを備え、前記ボールナットを回転させることに
よって前記ボールネジに軸方向推力を得る構成としたこ
とを特徴とするガイドベーン用電動サーボモータ。 - 【請求項２】前記電動機は、エンドブラケットを設け
ず、大きな径の前記ローラ軸受の外輪部で前記固定子枠
に支持してあり、回転力を推力の反作用として前記固定
子枠に伝達する構成としてある特許請求の範囲第１項記
載のガイドベーン用電動サーボモータ。 - 【請求項３】前記電動機は、エンドブラケットを設け
ず、大きな径の前記ローラ軸受の外輪部を中間板を介し
て前記固定子枠に支持してあり、回転力を推力の反作用
として前記固定子枠に伝達する構成としてある特許請求
の範囲第１項記載のガイドベーン用電動サーボモータ。 - 【請求項４】前記ボールネジは、一端に前記ボールナッ
トを介して前記電動機で支持してあり、他端は前記電動
機に固定した前記ボールネジの保護を兼用した外筒に軸
受を介して支持してある特許請求の範囲第１項または第
２項記載のガイドベーン用電動サーボモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61119999A JP2502066B2 (ja) | 1986-05-24 | 1986-05-24 | ガイドベ−ン用電動サ−ボモ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61119999A JP2502066B2 (ja) | 1986-05-24 | 1986-05-24 | ガイドベ−ン用電動サ−ボモ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62277045A JPS62277045A (ja) | 1987-12-01 |
| JP2502066B2 true JP2502066B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=14775387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61119999A Expired - Fee Related JP2502066B2 (ja) | 1986-05-24 | 1986-05-24 | ガイドベ−ン用電動サ−ボモ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2502066B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2702161B2 (ja) * | 1988-07-07 | 1998-01-21 | 東芝エンジニアリング株式会社 | 電動サーボモータ |
| JP2559965Y2 (ja) * | 1988-10-11 | 1998-01-19 | 株式会社明電舎 | ペルトン水車の運転装置 |
| KR100815973B1 (ko) * | 2001-08-31 | 2008-03-21 | 케이에스알 테크놀로지즈 컴퍼니 | 차량용 조정가능한 제어 페달 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52114908A (en) * | 1976-03-23 | 1977-09-27 | Hitachi Ltd | Linear motion electric motor |
-
1986
- 1986-05-24 JP JP61119999A patent/JP2502066B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62277045A (ja) | 1987-12-01 |
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