JP5486231B2 - Linear actuator - Google Patents

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Description

本発明は、リニアアクチュエータに関する。   The present invention relates to a linear actuator.

従来、この種のリニアアクチュエータとしては、たとえば、車両の車体と車軸との間に介装されるサスペンション装置に具現化したものが知られており、アウターチューブと、アウターチューブ内に移動自在に挿入されるロッドと、複数の環状の永久磁石を備えてロッドの外周に保持される界磁と、界磁に対向する複数相のコイルを備えてアウターチューブ内に固定した円筒状のコアに軸方向に並べて保持される複数のコイルでなるコイル群とを備えて構成されている。   Conventionally, as this type of linear actuator, for example, one that is embodied in a suspension device interposed between a vehicle body and an axle of a vehicle is known, and is inserted movably into an outer tube and an outer tube. Axially on a cylindrical core fixed in the outer tube with a rod to be held, a field magnet provided on the outer periphery of the rod with a plurality of annular permanent magnets, and a multi-phase coil facing the field And a coil group composed of a plurality of coils held side by side.

また、各コイル群が複数のコイルを直列に接続して構成される三つの相を備え、これら三つの相の一端同士がY結線されており、適宜各相へ給電することにより車体の振動を抑制する減衰力を発生するようになっている(たとえば、特許文献1参照)。   In addition, each coil group includes three phases configured by connecting a plurality of coils in series, and one end of each of these three phases is Y-connected. A damping force to be suppressed is generated (see, for example, Patent Document 1).

さらに、この従来のリニアアクチュエータにあっては、電源ケーブルの断線が生じると、2つのリレーで各相の他端同士を接続するようになっていて、各相の一端がY結線されているため、各相のコイルは閉回路を形成し、アウターチューブに固定されるコイルに対してロッドに固定される界磁が移動すると、コイルが誘起されて磁界の移動を妨げるように電磁力が発生し、断線時にあっても減衰力を発揮することができるようになっている。   Furthermore, in this conventional linear actuator, when the power cable is disconnected, the other ends of each phase are connected by two relays, and one end of each phase is Y-connected. The coils of each phase form a closed circuit, and when the magnetic field fixed to the rod moves relative to the coil fixed to the outer tube, an electromagnetic force is generated so that the coil is induced to prevent the magnetic field from moving. Even when there is a disconnection, the damping force can be exerted.

特開2003−223220号公報JP 2003-223220 A

ところで、リニアアクチュエータを何らかの部材を駆動する用途で使用される場合、たとえば、航空機のラダー、エルロン、エレベータやフラップといった動翼の駆動に用いる場合には、リニアアクチュエータに何らかの障害が発生した際には、動翼等の部材を中立位置等の予め特定される位置に位置決めしたい場合がある。   By the way, when a linear actuator is used in an application for driving any member, for example, when used for driving a moving blade such as an aircraft ladder, aileron, elevator or flap, when a failure occurs in the linear actuator. In some cases, a member such as a moving blade is desired to be positioned at a previously specified position such as a neutral position.

しかしながら、従来のリニアアクチュエータでは、車体と車軸との間に介装されて減衰力を発生する緩衝器として使用することを目的としており、障害発生時にはロッドとアウターチューブとの位置関係によらず、ストロークの全長に亘って必ず減衰力が発生するので、ロッドとアウターチューブの相対位置(リニアアクチュエータの変位)を特定の位置へ速やかに戻すことができず、また、特定位置でリニアアクチュエータの変位を保持することができない。   However, the conventional linear actuator is intended to be used as a shock absorber that is interposed between the vehicle body and the axle to generate a damping force. When a failure occurs, regardless of the positional relationship between the rod and the outer tube, Since a damping force is always generated over the entire length of the stroke, the relative position of the rod and outer tube (the displacement of the linear actuator) cannot be quickly returned to a specific position, and the displacement of the linear actuator can be reduced at a specific position. I can't hold it.

そこで、本発明は、上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、障害が発生しても速やかにリニアアクチュエータの変位を特定位置へ移動させることができるリニアアクチュエータを提供することである。   Therefore, the present invention was devised to improve the above-described problems, and the object of the present invention is to provide a linear actuator that can quickly move the displacement of the linear actuator to a specific position even if a failure occurs. An actuator is provided.

上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、
アウターチューブと、
前記アウターチューブ内に移動自在に挿入されるとともに前記アウターチューブに対して軸方向に相対変位するロッドと、
複数の永久磁石を有して前記アウターチューブと前記ロッドの一方に保持される界磁と、
前記界磁に対向して前記アウターチューブと前記ロッドの他方に各相のコイルが順に現れるように保持されるとともに、前記各相のコイルがそれぞれ直列に接続された複数のコイルであってY結線された三相のコイルを有するコイル群と、
前記三相コイルのうち任意の二組のコイルの中で中性点に接続されている二つのコイルを短絡する第一スイッチと、前記三相コイルのうち前記第一スイッチで短絡しない一相のコイルと他の二相のコイルのうち任意の一相のコイルとの中で中性点に接続されている二つのコイルを短絡する第二スイッチと、を有する短絡手段と、
を備え、
前記コイル群が設置される軸方向範囲を前記界磁の軸方向長さより長くし、前記第一スイッチおよび前記第二スイッチを閉じることにより特定の軸方向範囲内に設置されるコイル短絡されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the problem solving means of the present invention is:
An outer tube,
A rod displaced relative to the axial direction with respect to the outer tube while being movably inserted into the outer tube,
A magnetic field which has a plurality of permanent magnets is held in one of said rod and said outer tube,
Other with each phase coil is held so as sequentially appear in the rod and the outer tube opposite the field, a plurality of coils the coils of each phase are connected in series Y connection A coil group having three-phase coils formed;
A first switch that short-circuits two coils connected to a neutral point in any two sets of coils among the three-phase coils, and a one-phase that does not short-circuit between the three-phase coils by the first switch. A second switch for short-circuiting two coils connected to the neutral point among the coil and any one-phase coil of the other two-phase coils;
With
The axial extent of the coil group is installed longer than the axial length of said field coil to be installed within a certain axial extent by closing the first switch and the second switch is short-circuited It is characterized by that.

本発明のリニアアクチュエータによれば、界磁がコイル群の軸方向設置範囲のうち予め決められた特定の軸方向範囲内にあると、界磁の短絡されたコイルに対向しているので、界磁の上記特定の軸方向範囲内のコイル対する移動によって誘起されて界磁の移動を妨げる電磁力を発生するので、ロッドがアウターチューブに対して制動されることになり、失陥時にあっても、ロッドをアウターチューブに対して特定位置に位置決めし、ロッドのアウターチューブに対する動きを抑制してロッドをアウターチューブに対して特定位置に保持することができる。   According to the linear actuator of the present invention, when the field is in a predetermined axial range within the axial installation range of the coil group, the field is opposed to the short-circuited coil. Since the electromagnetic force is induced by the movement of the magnets with respect to the coil within the specific axial range and prevents the field movement, the rod will be braked against the outer tube, The rod can be positioned at a specific position with respect to the outer tube, the movement of the rod with respect to the outer tube can be suppressed, and the rod can be held at the specific position with respect to the outer tube.

また、ロッドがアウターチューブに対して特定位置からずれることが合っても、特定位置以外では制動力が働かず自由に伸縮するので、外力による伸縮の繰り返しによって特定位置へ戻されると制動され再度位置決めすることができるので、特定位置への戻りも妨げられることがない。   In addition, even if the rod deviates from the specific position with respect to the outer tube, the braking force does not work outside the specific position, and it expands and contracts freely. Therefore, returning to a specific position is not hindered.

それゆえ、失陥が発生しても速やかにリニアアクチュエータの変位を特定位置へ移動させることができ、このリニアアクチュエータは、失陥時に変位を特定位置に戻してそのまま保持できる用途、具体的にはたとえば、航空機のラダー、エルロン、エレベータやフラップといった動翼の駆動に最適となる。   Therefore, even if a failure occurs, the displacement of the linear actuator can be quickly moved to a specific position, and this linear actuator can be used to return the displacement to a specific position and retain it as it is, specifically, For example, it is optimal for driving moving blades such as aircraft ladders, ailerons, elevators and flaps.

一実施の形態におけるリニアアクチュエータの横断面図である。It is a cross-sectional view of the linear actuator in one embodiment. 一実施の形態におけるリニアアクチュエータにおける回路図である。It is a circuit diagram in the linear actuator in one embodiment.

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。一実施の形態におけるにリニアアクチュエータ1は、図1に示すように、アウターチューブ2と、アウターチューブ2内に移動自在に挿入されるロッド3と、複数の永久磁石5を備えてロッド3に保持される界磁4と、界磁4に対向してU相、V相およびW相の三相のコイルU1,U2,U3,V1,V2,V3,W1,W2,W3を備えてアウターチューブ2にコア6を介して軸方向に並べて保持されるコイル群Cと、失陥時に特定の軸方向範囲内に設置されるコイルU1,V1,W1を短絡する短絡手段7とを備えて構成されている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the linear actuator 1 according to an embodiment includes an outer tube 2, a rod 3 that is movably inserted into the outer tube 2, and a plurality of permanent magnets 5. The outer tube 2 is provided with a field 4 to be applied and three-phase coils U1, U2, U3, V1, V2, V3, W1, W2, and W3 of the U phase, the V phase, and the W phase. The coil group C is arranged and held in the axial direction via the core 6 and the short-circuit means 7 for short-circuiting the coils U1, V1, W1 installed in a specific axial range at the time of failure. Yes.

そして、このリニアアクチュエータ1にあっては、上記したコイルU1,U2,U3,V1,V2,V3,W1,W2,W3を適宜のタイミングで励磁することによって、界磁4を保持するロッド3と、コイルU1,U2,U3,V1,V2,V3,W1,W2,W3を保持するアウターチューブ2を軸方向に相対変位させる推力を発生することができるようになっている。   In the linear actuator 1, the above-described coils U1, U2, U3, V1, V2, V3, W1, W2, and W3 are excited at an appropriate timing, whereby the rod 3 that holds the field 4 and The outer tube 2 that holds the coils U1, U2, U3, V1, V2, V3, W1, W2, and W3 can generate a thrust that relatively displaces in the axial direction.

以下、リニアアクチュエータ1の各部について詳しく説明する。ロッド3は、この実施の形態の場合、ロッド部3aと、ロッド部3aの一端に設けられたロッド部3aより大きな外径をもつガイド部3bと、ガイド部3bの外周に装着されてアウターチューブ2の内周に摺接するスライドリング3cとを備えて構成されている。   Hereinafter, each part of the linear actuator 1 will be described in detail. In this embodiment, the rod 3 is mounted on the outer periphery of the rod portion 3a, a guide portion 3b having a larger outer diameter than the rod portion 3a provided at one end of the rod portion 3a, and an outer tube. 2 and a slide ring 3c slidably in contact with the inner circumference.

そして、ロッド部3aの中間部外周には軸方向に並べて配置される複数、この場合、二つの環状の永久磁石5が装着されている。なお、本実施の形態にあっては、ロッド部3aの外周に永久磁石5を装着するようにしているが、ロッド3を中空として、ロッド3内に永久磁石5を収容する構成としてもよい。   A plurality of, in this case, two annular permanent magnets 5 arranged in the axial direction are mounted on the outer periphery of the intermediate portion of the rod portion 3a. In the present embodiment, the permanent magnet 5 is mounted on the outer periphery of the rod portion 3a. However, the rod 3 may be hollow and the permanent magnet 5 may be accommodated in the rod 3.

各永久磁石5は、上記のようにロッド部3aの外周に装着されることでロッド3に保持されており、一方の永久磁石5は内周側をN極、外周側をS極とし、他方の永久磁石5は内周側をS極、外周側をN極として着磁されており、軸方向に並べるとN極とS極が現れるようになっている。したがって、ロッド3の外周にこれらの永久磁石5によって、コイルU1,U2,U3,V1,V2,V3,W1,W2,W3へ作用させる磁界が発生されており、これらの永久磁石5でリニアアクチュエータ1における界磁4を構成している。なお、永久磁石5は、内外周で磁極が異なるようになっているが、軸方向に異なる磁極が現れるように着磁されていてもよい。   Each permanent magnet 5 is held on the rod 3 by being mounted on the outer periphery of the rod portion 3a as described above. One permanent magnet 5 has an N-pole on the inner peripheral side, an S-pole on the outer peripheral side, and the other The permanent magnet 5 is magnetized with the S-pole on the inner peripheral side and the N-pole on the outer peripheral side. When arranged in the axial direction, the N and S poles appear. Therefore, a magnetic field that acts on the coils U1, U2, U3, V1, V2, V3, W1, W2, and W3 is generated on the outer periphery of the rod 3 by the permanent magnets 5, and these permanent magnets 5 use linear actuators. 1 constitutes the field 4. The permanent magnet 5 has different magnetic poles on the inner and outer circumferences, but may be magnetized so that different magnetic poles appear in the axial direction.

また、図示するところでは、永久磁石5は、ロッド3に二個設けられているが、リニアアクチュエータ1の駆動ができる限りにおいて、設置数は複数であればよく、これに限られない。   In the figure, two permanent magnets 5 are provided on the rod 3. However, as long as the linear actuator 1 can be driven, the number of installations is not limited to this.

アウターチューブ2は、この実施の形態では、有底筒状とされて、内周に筒状のコア6が装着されている。そして、アウターチューブ2およびコア6内には上記したロッド3が移動自在に挿入されており、ロッド3の外周はアウターチューブ2の開口端に設けた筒状のスライドベアリング12に摺動自在に軸支されている。また、ロッド3のスライドリング3cは、ロッド3とアウターチューブ2とが相対移動しても、アウターチューブ2の内周であってコア6に干渉しない部位に摺接している。すなわち、ロッド3は、アウターチューブ2に対してスライドベアリング12とガイド部3bで支持されており、アウターチューブ2に対して軸ぶれが阻止され、アウターチューブ2とロッド3は円滑に軸方向の相対移動することができるようになっている。   In this embodiment, the outer tube 2 has a bottomed cylindrical shape, and a cylindrical core 6 is mounted on the inner periphery. The rod 3 described above is movably inserted into the outer tube 2 and the core 6, and the outer periphery of the rod 3 is slidably supported by a cylindrical slide bearing 12 provided at the open end of the outer tube 2. It is supported. Further, the slide ring 3 c of the rod 3 is in sliding contact with a portion that is the inner periphery of the outer tube 2 and does not interfere with the core 6 even when the rod 3 and the outer tube 2 move relative to each other. That is, the rod 3 is supported with respect to the outer tube 2 by the slide bearing 12 and the guide portion 3b, and the shaft shake is prevented with respect to the outer tube 2, and the outer tube 2 and the rod 3 are smoothly relative to each other in the axial direction. It can be moved.

また、アウターチューブ2の内周であってコア6より内側となる図1中左方側には、小径部2bが設けられており、ロッド3がアウターチューブ2内から退出する方向に相対変位する際には、ロッド3のガイド部3bの図1中右端と小径部2bの図1中左端が衝合するとそれ以上のリニアアクチュエータ1の伸長が規制され、反対に、ロッド3がアウターチューブ2内へ侵入する方向に相対変位しガイド部3bの図1中左端と底部2aの内面とが衝合するとそれ以上のリニアアクチュエータ1の収縮が規制されるようになっている。   A small-diameter portion 2b is provided on the inner circumference of the outer tube 2 and on the left side in FIG. 1, which is the inner side of the core 6, and the rod 3 is relatively displaced in the direction of retreating from the outer tube 2. When the right end in FIG. 1 of the guide portion 3b of the rod 3 and the left end in FIG. 1 of the small diameter portion 2b collide with each other, further extension of the linear actuator 1 is restricted. When the left end of FIG. 1 of the guide portion 3b and the inner surface of the bottom portion 2a collide with each other in the direction in which the linear actuator 1 enters, the further contraction of the linear actuator 1 is restricted.

このようにアウターチューブ2に対するロッド3のストローク範囲が、上記の構造によって規定されるが、このストローク範囲内では、コア6が必ずロッド3の界磁4の軸方向長さ範囲内に位置して界磁4に対向するようになっており、リニアアクチュエータ1が推力を発生不能となることを防止している。   Thus, the stroke range of the rod 3 relative to the outer tube 2 is defined by the above structure, but within this stroke range, the core 6 is always positioned within the axial length range of the field 4 of the rod 3. It faces the field 4 and prevents the linear actuator 1 from being unable to generate thrust.

また、アウターチューブ2の底部2aの外端には、取付孔を備えた取付部13が設けられており、この取付部13とロッド3の取付部3dとを介してリニアアクチュエータ1を外部機器へ取付ることが可能となっている。   Moreover, the outer end of the bottom portion 2a of the outer tube 2 is provided with an attachment portion 13 having an attachment hole, and the linear actuator 1 is connected to an external device via the attachment portion 13 and the attachment portion 3d of the rod 3. It can be attached.

コア6は、コイルU1,U2,U3,V1,V2,V3,W1,W2,W3をそれぞれ収容するとともに軸方向に並べて設けられる複数のスロット6aと、両端およびスロット6a,6a間に設けた複数の極歯6bとを備えて構成されている。   The core 6 accommodates the coils U1, U2, U3, V1, V2, V3, W1, W2 and W3, and is provided with a plurality of slots 6a arranged in the axial direction and a plurality of slots 6a provided between both ends and the slots 6a and 6a. The pole teeth 6b are provided.

このように構成されたコア6は、この場合、筒状とされて内周をロッド3の界磁4に対向させており、コイルU1,U2,U3,V1,V2,V3,W1,W2,W3を励磁して極歯6bを磁化することで、ロッド3の界磁4における永久磁石5と吸引、反発させることでアウターチューブ2とロッド3に軸方向に相対変位させる推力を発生させるようになっている。なお、コア6は、必ずしも筒状とされずともよく、ロッド3に保持される界磁4もロッド3の外周の全周に亘って磁界を形成せずにコア6に対向する方向へ磁界を発生するようにしてもよいが、永久磁石5を円筒あるいは円盤状としてロッド3の外周に磁界を発生させるとともにコア6を円筒状に形成してロッド3の外周を囲むようにしておくことで、コア6に対してロッド3が円周方向に回転しても推力が変化しないという利点がある。また、本実施の形態では、コイルU1,U2,U3,V1,V2,V3,W1,W2,W3をコア6に装着するようにしているが、コア6を省略してアウターチューブ2に直接コイルU1,U2,U3,V1,V2,V3,W1,W2,W3を装着することも可能である。   In this case, the core 6 configured in this way is cylindrical and has an inner circumference opposed to the field 4 of the rod 3, and the coils U1, U2, U3, V1, V2, V3, W1, W2, and so on. By exciting W3 and magnetizing the pole teeth 6b, the permanent magnet 5 in the field 4 of the rod 3 is attracted and repelled to generate a thrust that causes the outer tube 2 and the rod 3 to be displaced relative to each other in the axial direction. It has become. The core 6 does not necessarily have a cylindrical shape, and the field 4 held by the rod 3 does not form a magnetic field over the entire outer periphery of the rod 3 and does not generate a magnetic field in a direction facing the core 6. However, the permanent magnet 5 may be formed in a cylindrical or disk shape to generate a magnetic field on the outer periphery of the rod 3 and the core 6 may be formed in a cylindrical shape so as to surround the outer periphery of the rod 3. On the other hand, there is an advantage that the thrust does not change even if the rod 3 rotates in the circumferential direction. In this embodiment, the coils U1, U2, U3, V1, V2, V3, W1, W2, and W3 are attached to the core 6, but the core 6 is omitted and the coil is directly attached to the outer tube 2. U1, U2, U3, V1, V2, V3, W1, W2, and W3 can be mounted.

そして、コイルU1,U2,U3,V1,V2,V3,W1,W2,W3でなるコイル群Cの軸方向長さは長く、界磁4を構成する永久磁石5よりも長くなっている。すなわち、コイル群Cが設置される軸方向範囲は、界磁4の軸方向長さより長くなっている。   The axial length of the coil group C composed of the coils U 1, U 2, U 3, V 1, V 2, V 3, W 1, W 2, W 3 is longer than that of the permanent magnet 5 constituting the field 4. That is, the axial range in which the coil group C is installed is longer than the axial length of the field 4.

コイルU1,U2,U3,V1,V2,V3,W1,W2,W3は、ロッド3の外周を取り巻くようにスロット6a内に装着されており、図示するところでは、それぞれ軸方向にU相、V相およびW相が交互に現れる様に配置されている。   The coils U1, U2, U3, V1, V2, V3, W1, W2, and W3 are mounted in the slot 6a so as to surround the outer periphery of the rod 3, and in the illustrated case, the U phase, V It arrange | positions so that a phase and W phase may appear alternately.

より詳しくは、コイル群Cは、この実施の形態では、三つのコイルU1,U2,U3を直列して形成されるU相と、三つのコイルV1,V2,V3を直列して形成されるV相と、三つのコイルW1,W2,W3を直列して形成されるW相の三つの相を備えており、U相、V相およびW相のコイルが軸方向に順に現れるように、つまり、図1を用いて説明すると左からコイルU2、コイルV2、コイルW2、コイルU1、コイルV1、コイルW1、コイルU3、コイルV3およびコイルW3の順に並べて配置してある。   More specifically, in this embodiment, the coil group C includes a U-phase formed by connecting three coils U1, U2, and U3 in series and a V-phase formed by connecting three coils V1, V2, and V3 in series. Phase and three coils W1, W2, and W3 formed in series, so that the U-phase, V-phase, and W-phase coils appear in order in the axial direction, that is, If it demonstrates using FIG. 1, the coil U2, the coil V2, the coil W2, the coil U1, the coil V1, the coil W1, the coil U3, the coil V3, and the coil W3 are arranged in order from the left.

また、U相におけるコイルU1,U2,U3は、図1および図2に示すように、ちょうど中央に配置されるコイルU1を端にして直列接続されており、他のV相およびW相にあっても、同様にコイルV1,W1を端にして直列接続されている。   Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the coils U1, U2, U3 in the U phase are connected in series with the coil U1 disposed just in the center as an end, and there are other V phases and W phases. However, the coils V1 and W1 are connected in series in the same manner.

さらに、U相における一端となるコイルU1側の端部を、それぞれ、V相およびW相における一端となるコイルV1,W1側の端部に接続して、U相、V相およびW相がY結線されている。   Further, the end on the coil U1 side which is one end in the U phase is connected to the end on the coil V1 and W1 side which is one end in the V phase and the W phase, respectively, and the U phase, V phase and W phase are Y Connected.

U相、V相およびW相の他端は、電源ケーブル8,9,10を介して、これらU相、V相およびW相の各コイルU1,U2,U3,V1,V2,V3,W1,W2,W3へ電流供給するドライバ11に接続されている。   The other ends of the U-phase, V-phase, and W-phase are connected to the U-phase, V-phase, and W-phase coils U1, U2, U3, V1, V2, V3, W1, via power cables 8, 9, and 10, respectively. It is connected to a driver 11 that supplies current to W2 and W3.

また、このリニアアクチュエータ1では、アウターチューブ2の小径部2bに固定されてアウターチューブ2に対するロッド3の相対位置を検知する位置センサ14を備えており、位置センサ14によってコア6に対する界磁4の電気角を得ることができるようになっており、この位置センサ14が出力する電圧でなる信号がドライバ11へ入力されるようになっている。   Further, the linear actuator 1 includes a position sensor 14 that is fixed to the small diameter portion 2 b of the outer tube 2 and detects the relative position of the rod 3 with respect to the outer tube 2. An electrical angle can be obtained, and a signal composed of a voltage output from the position sensor 14 is input to the driver 11.

そして、ドライバ11は、詳しくは図示しないが、たとえば、電源と、PWM回路と、PWM回路を制御するコントローラとを備えており、位置センサ14で検知した界磁4の電気角と、図示しない上位の制御装置から入力される制御指令とに基づいて、デューティー比と通電タイミングを求めて、通電位相切換を行うとともに、PWM制御により、U相、V相およびW相の各相のコイルU1,U2,U3,V1,V2,V3,W1,W2,W3に流れる電流を制御してリニアアクチュエータ1の推力と推力の発生方向を制御することができるようになっている。なお、リニアアクチュエータ1の制御にあたっては、コア6に対する永久磁石5の相対位置を把握できればよいので、位置センサ14としては種々の公知のセンサを用いることができる。   The driver 11 includes, for example, a power source, a PWM circuit, and a controller that controls the PWM circuit, although not shown in detail, and includes an electrical angle of the field 4 detected by the position sensor 14 and a host (not shown). On the basis of a control command input from the control device, the duty ratio and the energization timing are obtained, the energization phase is switched, and the coils U1, U2 of the U-phase, V-phase, and W-phase are controlled by PWM control. , U3, V1, V2, V3, W1, W2, and W3 can be controlled to control the thrust of the linear actuator 1 and the direction in which the thrust is generated. In controlling the linear actuator 1, it is only necessary to know the relative position of the permanent magnet 5 with respect to the core 6, and various known sensors can be used as the position sensor 14.

つづいて、短絡手段7は、U相のコイルU2とコイルU1との間と、V相のコイルV2とコイルV1との間とを接続するバイパス15と、V相のコイルV2とコイルV1との間と、W相のコイルW2とコイルW1との間とを接続するバイパス16と、バイパス15の途中に設けた第一スイッチとしてのリレー17と、バイパス16の途中に設けた第二スイッチとしてのリレー18とを備えて構成されている。なお、第一スイッチおよび第二スイッチは、バイパス15,16を閉じることができればよいのでリレー17,18以外のスイッチを採用してもよい。   Subsequently, the short-circuit means 7 includes a bypass 15 that connects between the U-phase coil U2 and the coil U1, and between the V-phase coil V2 and the coil V1, and between the V-phase coil V2 and the coil V1. , A relay 16 that connects the W-phase coil W2 and the coil W1, a relay 17 as a first switch provided in the middle of the bypass 15, and a second switch provided in the middle of the bypass 16 The relay 18 is provided. Since the first switch and the second switch only need to be able to close the bypasses 15 and 16, switches other than the relays 17 and 18 may be employed.

リレー17は、ドライバ11からの電流供給が断たれると閉じてバイパス15を開放しU相とV相とを連絡する。リレー18は、ドライバ11からの電流供給が断たれると閉じてバイパス16を開放しU相とW相とを連絡する。   When the current supply from the driver 11 is cut off, the relay 17 closes and opens the bypass 15 to connect the U phase and the V phase. When the current supply from the driver 11 is cut off, the relay 18 closes and opens the bypass 16 to connect the U phase and the W phase.

したがって、短絡手段7は、ドライバ11からの電流供給が断たれると、予め決められた特定の軸方向範囲L内に設置されるコイルU1,V1,W1を短絡して、これら並列接続する閉回路を形成する。このように、短絡手段7はコイルU1,V1,W1のみを短絡する。なお、コイルU1,V1,W1を直列に接続するようにしてもよい。   Therefore, when the current supply from the driver 11 is cut off, the short-circuit means 7 closes the coils U1, V1, W1 installed in a predetermined specific axial range L and connects them in parallel. Form a circuit. Thus, the short circuit means 7 short-circuits only the coils U1, V1, and W1. The coils U1, V1, and W1 may be connected in series.

また、特定の軸方向範囲Lは、任意に設定することができ、この実施の形態では、コア6の中央部に設置されたコイルU1の左端からコイルW1の右端とされており、この範囲内に設置されるコイルU1,V1,W1が短絡されるようになっている。   Further, the specific axial range L can be arbitrarily set, and in this embodiment, the left end of the coil U1 installed at the central portion of the core 6 is set to the right end of the coil W1. The coils U1, V1, and W1 installed in are short-circuited.

また、ドライバ11は、自身への電力供給が断たれるほか、たとえば、U,V,Wの各相へ電流を供給するケーブルの断線や、制御失陥の発生等、制御失陥を含め何らかの失陥が発生した際に各リレー17,18への通電を断ち、コイルU1,V1,W1を短絡するとともに、リニアアクチュエータ1の正常動作を望めないため、コイル群Cへの電流供給を一切断つようになっている。   In addition to the power supply to the driver 11 being cut off, for example, the driver 11 has some control failure, such as disconnection of a cable that supplies current to each phase of U, V, and W, or the occurrence of control failure. When a failure occurs, the power to the relays 17 and 18 is cut off, the coils U1, V1 and W1 are short-circuited, and normal operation of the linear actuator 1 cannot be expected. Therefore, the current supply to the coil group C is cut off. It is like that.

このように、短絡手段7によってコイルU1,V1,W1が短絡され、コイルU1,V1,W1を含めたコイル群Cへの電流が断たれると、アウターチューブ2とロッド3とが相対移動する際、ロッド3に設けた界磁4が短絡されたコイルU1,V1,W1が設置されるコア6の中央部を通過するときのみコイルU1,V1,W1に誘起起電力による電流が流れて界磁4の移動を抑制する電磁力が発生し、他方、他のコイルU2,V2,W2,U3,V3,W3が設置されたコア6の両端に対向しつつ界磁4が移動してもコイルU2,V2,W2,U3,V3,W3は短絡されておらず閉回路となっていないので電流が流れず電磁力が発生しない。   Thus, when the coils U1, V1, W1 are short-circuited by the short-circuit means 7 and the current to the coil group C including the coils U1, V1, W1 is cut off, the outer tube 2 and the rod 3 move relative to each other. At this time, only when the field 4 provided on the rod 3 passes through the central part of the core 6 where the coils U1, V1, W1 in which the short-circuited coils U1, V1, W1 are installed, currents due to the induced electromotive force flow through the coils U1, V1, W1. Even if the electromagnetic force is generated to suppress the movement of the magnetic field 4 and the field 4 moves while facing the opposite ends of the core 6 on which the other coils U2, V2, W2, U3, V3, W3 are installed. Since U2, V2, W2, U3, V3, and W3 are not short-circuited and are not closed circuits, no current flows and no electromagnetic force is generated.

したがって、界磁4がコア6の中央部を通過するとき電磁力によって移動が妨げられ、ロッド3はアウターチューブ2に対してストローク中心に位置決められることになる。また、ロッド3がアウターチューブ2に対してストローク範囲の両端側へストロークしても、伸縮方向が逆となりストローク中心に戻るとそこで電磁力による制動がかかりロッド3がアウターチューブ2に対して動き難くなってロッド3はアウターチューブ2に対してストローク中心に位置決められる。   Therefore, when the field 4 passes through the central portion of the core 6, the movement is hindered by the electromagnetic force, and the rod 3 is positioned at the center of the stroke with respect to the outer tube 2. Further, even if the rod 3 strokes toward both ends of the stroke range with respect to the outer tube 2, when the expansion and contraction direction is reversed and the stroke returns to the center of the stroke, braking by electromagnetic force is applied and the rod 3 is difficult to move with respect to the outer tube 2. Thus, the rod 3 is positioned at the center of the stroke with respect to the outer tube 2.

すなわち、界磁4がコイル群Cの軸方向設置範囲のうち予め決められた特定の軸方向範囲内にあると、ロッド3がアウターチューブ2に対して制動されることになり、失陥時にあっても、ロッド3をアウターチューブ2に対して特定位置に位置決めし、ロッド3のアウターチューブ2に対する動きを抑制してロッド3をアウターチューブ2に対して特定位置に保持することができる。   That is, when the field 4 is within a predetermined axial range within the axial installation range of the coil group C, the rod 3 is braked against the outer tube 2, and there is a problem at the time of failure. However, the rod 3 can be positioned at a specific position with respect to the outer tube 2, the movement of the rod 3 with respect to the outer tube 2 can be suppressed, and the rod 3 can be held at the specific position with respect to the outer tube 2.

また、上述したように、ロッド3がアウターチューブ2に対して特定位置からずれることが合っても、特定位置以外では制動力が働かず自由に伸縮するので、外力による伸縮の繰り返しによって特定位置へ戻されると制動され再度位置決めすることができるので、特定位置への戻りも妨げられることがない。それゆえ、失陥が発生しても速やかにリニアアクチュエータ1の変位を特定位置へ移動させることができ、このリニアアクチュエータ1は、失陥時に変位を特定位置に戻してそのまま保持できる用途、具体的にはたとえば、航空機のラダー、エルロン、エレベータやフラップといった動翼の駆動に最適となる。   Further, as described above, even if the rod 3 deviates from the specific position with respect to the outer tube 2, the braking force does not work at any position other than the specific position and freely expands and contracts. When it is returned, it can be braked and repositioned, so return to a specific position is not hindered. Therefore, even if a failure occurs, the displacement of the linear actuator 1 can be quickly moved to a specific position. This linear actuator 1 can be used to return the displacement to a specific position and retain it as it is when the failure occurs. For example, it is most suitable for driving moving blades such as aircraft ladders, ailerons, elevators and flaps.

さらに、この実施の形態において特定の軸方向範囲内に設置されるコイルU1,V1,W1の一端がY結線されるようになっているので、短絡に要するバイパス数がバイパス15,16の二つで、また、スイッチ数も第一スイッチたるリレー17と第二スイッチたるリレー18の二つで済み、また、バイパス15,16の配線長も短くて済むことになり、リニアアクチュエータ1の軽量化とコスト低減に貢献できる。なお、U相、V相およびW相をΔ結線することも可能であるが、Y結線することで上述の利点を享受することができる。   Furthermore, in this embodiment, one end of the coils U1, V1, W1 installed in a specific axial range is Y-connected, so that the number of bypasses required for short-circuiting is two bypasses 15, 16. In addition, the number of switches is only two, that is, the relay 17 that is the first switch and the relay 18 that is the second switch, and the wiring length of the bypasses 15 and 16 can be shortened. Contributes to cost reduction. Although it is possible to Δ-connect the U-phase, V-phase, and W-phase, the above-described advantages can be obtained by Y-connecting.

また、上記したところでは、短絡手段7は、コイルU1,V1,W1を一つの閉回路に収めて短絡するようにしているが、コイルU1,V1,W1のそれぞれを別個独立に短絡することもできる。   Further, in the above description, the short-circuit means 7 is configured to short-circuit the coils U1, V1, W1 in one closed circuit, but it is also possible to short-circuit each of the coils U1, V1, W1 independently. it can.

さらに、抵抗をバイパス15,16の一方または他方に設けておき、短絡手段7でコイルU1,V1,W1を短絡した際の制動力を大きくすることもできる。リニアアクチュエータ1は、ロッド3とアウターチューブ2の運動エネルギを界磁4とコイルU1,V1,W1とで電気エネルギに変換しているので、抵抗で電気エネルギを熱に変換して電気エネルギ消費すれば、制動力を大きくできる。このように制動力を大きくして、ロッド3をアウターチューブ2に対して特定位置に保持する保持力を高めることができる。なお、抵抗は、短絡時のみ機能するので、リニアアクチュエータ1が正常に機能している場合には、エネルギロスを生じない。   Further, a resistor may be provided on one or the other of the bypasses 15 and 16 to increase the braking force when the short-circuit means 7 short-circuits the coils U1, V1, and W1. Since the linear actuator 1 converts the kinetic energy of the rod 3 and the outer tube 2 into electric energy by the field 4 and the coils U1, V1, and W1, the electric energy is converted into heat by the resistance and consumed. Thus, the braking force can be increased. Thus, the holding force for holding the rod 3 at a specific position with respect to the outer tube 2 can be increased by increasing the braking force. In addition, since resistance functions only at the time of a short circuit, when the linear actuator 1 is functioning normally, an energy loss does not arise.

またさらに、上記したところでは、特定の軸方向範囲は、コア6の中央部に設置されるコイルU1,V1,W1が設置された範囲であったが、たとえば、リニアアクチュエータ1の最伸長時と最収縮時でロッド3のアウターチューブ2の相対変位、すなわち、リニアアクチュエータ1の変位を抑制したい場合には、たとえば、コア6の両端部に配置されるコイルU2,V2,W2と短絡するともに、これとは別にコイルU3,V3,W3を短絡するようにしてもよい。また、三つの相のコイルを短絡するのではなく、U相のコイルとV相のコイルのみを短絡するようにしてもよく、最伸長時と最収縮時のリニアアクチュエータ1の変位を抑制する場合、たとえば、コア6の左端の二つのコイルU2,V2を短絡するとともに、コア6の右端の二つのコイルV3,W3を短絡するようにしてもよい。   Furthermore, as described above, the specific range in the axial direction is a range in which the coils U1, V1, and W1 installed in the central portion of the core 6 are installed. When it is desired to suppress the relative displacement of the outer tube 2 of the rod 3 at the time of the most contraction, that is, the displacement of the linear actuator 1, for example, the coils U2, V2, and W2 disposed at both ends of the core 6 are short-circuited. Apart from this, the coils U3, V3, W3 may be short-circuited. Further, instead of short-circuiting the three-phase coils, only the U-phase coil and the V-phase coil may be short-circuited, and the displacement of the linear actuator 1 at the time of maximum expansion and contraction is suppressed. For example, the two coils U2 and V2 at the left end of the core 6 may be short-circuited, and the two coils V3 and W3 at the right end of the core 6 may be short-circuited.

なお、この実施の形態では、コイル群CがU,V,Wの三相のコイルU1,U2,U3,V1,V2,V3,W1,W2,W3で構成されているが、これに限られず、たとえば、二相であってもよいし、四相以上とされてもよい。   In this embodiment, the coil group C is constituted by three-phase coils U1, U2, U3, V1, V2, V3, W1, W2, and W3 of U, V, and W. However, the present invention is not limited to this. For example, it may be two-phase or four or more phases.

さらに、各相のコイル数は、上記したところでは三つであるが、これに限定されるものではない。   Furthermore, although the number of coils of each phase is three in the above place, it is not limited to this.

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。   This is the end of the description of the embodiment of the present invention, but the scope of the present invention is of course not limited to the details shown or described.

本発明は、リニアアクチュエータに利用可能である。 The present invention can be used for a linear actuator.

1 リニアアクチュエータ
2 アウターチューブ
2a 底部
2b 小径部
3 ロッド
3a ロッド部
3b ガイド部
3c スライドリング
3d 取付部
4 界磁
5 永久磁石
6 コア
6a スロット
6b 極歯
7 短絡手段
8,9,10 電源ケーブル
11 ドライバ
12 スライドベアリング
13 取付部
14 位置センサ
15,16 バイパス
17 第一スイッチとしてのリレー
18 第二スイッチとしてのリレー
C コイル群
コイル U1,U2,U3,V1,V2,V3,W1,W2,W3
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Linear actuator 2 Outer tube 2a Bottom part 2b Small diameter part 3 Rod 3a Rod part 3b Guide part 3c Slide ring 3d Mounting part 4 Field 5 Permanent magnet 6 Core 6a Slot 6b Polar tooth 7 Short-circuit means 8, 9, 10 Power cable 11 Driver 12 Slide bearing 13 Mounting portion 14 Position sensor 15, 16 Bypass 17 Relay as first switch 18 Relay as second switch C Coil group coils U1, U2, U3, V1, V2, V3, W1, W2, W3

Claims (4)

アウターチューブと、
前記アウターチューブ内に移動自在に挿入されるとともに前記アウターチューブに対して軸方向に相対変位するロッドと、
複数の永久磁石を有して前記アウターチューブと前記ロッドの一方に保持される界磁と、
前記界磁に対向して前記アウターチューブと前記ロッドの他方に各相のコイルが順に現れるように保持されるとともに、前記各相のコイルがそれぞれ直列に接続された複数のコイルであってY結線された三相のコイルを有するコイル群と、
前記三相コイルのうち任意の二組のコイルの中で中性点に接続されている二つのコイルを短絡する第一スイッチと、前記三相コイルのうち前記第一スイッチで短絡しない一相のコイルと他の二相のコイルのうち任意の一相のコイルとの中で中性点に接続されている二つのコイルを短絡する第二スイッチと、を有する短絡手段と、
を備え、
前記コイル群が設置される軸方向範囲を前記界磁の軸方向長さより長くし、前記第一スイッチおよび前記第二スイッチを閉じることにより特定の軸方向範囲内に設置されるコイル短絡されることを特徴とするリニアアクチュエータ。
An outer tube,
A rod displaced relative to the axial direction with respect to the outer tube while being movably inserted into the outer tube,
A magnetic field which has a plurality of permanent magnets is held in one of said rod and said outer tube,
Other with each phase coil is held so as sequentially appear in the rod and the outer tube opposite the field, a plurality of coils the coils of each phase are connected in series Y connection A coil group having three-phase coils formed;
A first switch that short-circuits two coils connected to a neutral point in any two sets of coils among the three-phase coils, and a one-phase that does not short-circuit between the three-phase coils by the first switch. A second switch for short-circuiting two coils connected to the neutral point among the coil and any one-phase coil of the other two-phase coils;
With
The axial extent of the coil group is installed longer than the axial length of said field coil to be installed within a certain axial extent by closing the first switch and the second switch is short-circuited A linear actuator characterized by that.
前記短絡手段は、特定の軸方向範囲内に設置されるコイルを閉回路となるように接続して短絡す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。 2. The linear actuator according to claim 1, wherein the short-circuiting unit connects and short-circuits coils installed in a specific axial range so as to form a closed circuit. 特定の軸方向範囲が軸方向に連続しない複数範囲である場合、前記短絡手段は複数範囲毎にコイルを短絡することを特徴とする請求項1または2に記載のリニアアクチュエータ。 3. The linear actuator according to claim 1, wherein when the specific axial range is a plurality of ranges that are not continuous in the axial direction, the short-circuit means shorts the coil for each of the plurality of ranges. 前記短絡手段は、抵抗を介してコイルを短絡することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。 The linear actuator according to claim 1 , wherein the short-circuit unit short-circuits the coil via a resistor .
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