JP6424554B2 - 転動直進変換装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1実施形態について図1ないし図8を用いて詳細に説明する。図1において、転動直進変換装置100は、ハウジング1と、ハウジング1内に収納されて回転する転動ロータ2と、ハウジング1の外に突出したセンターシャフト3と、ステータ4と、キャン5と、制御装置6とを含んで構成されている。この転動直進変換装置100は、電磁式アクチュエータを構成している。
図9に上記第1実施形態の転動直進変換装置100を冷凍サイクル用制御弁に用いた場合の応用例を示す。制御弁ハウジング101の穴内に設けられた雌ねじ部102に転動直進変換装置100のハウジング1の外周に設けられた取付けねじ13をねじ込むことで制御弁ハウジング101に転動直進変換装置100が結合されている。
まとめると上記第1実施形態においては、以下の構成に基づく作用効果を発揮する。穴7a〜7cは、突起部8a〜8cの断面円より偏心量αに相当する分だけ直径が大きい。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上記した第1実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。なお、第2実施形態以下については、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明が援用される。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。第1実施例では転動ロータ2の円柱部23の中間にリング状の永久磁石24を設ける構成としたが、この永久磁石24は、他の場所に設けても良い。円柱部23の上端外周に、円筒形の永久磁石24を設けた場合を、第3実施形態として図11に示す。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。第1実施例では、転動ロータ2を構成するフランジ部2aと円柱部23を一つの連続した金属部品としたが、第4実施形態を示す図12のように、部品を分け、円柱部23は磁性体から構成し、フランジ部2aは非磁性体から構成しても良い。この場合、フランジ部2aを通過する余分な磁束の回り込みを防ぐ効果がある。
次に、本発明の第5実施形態について説明する。第1実施例ではステータ4のコイル42をモノポーラ巻きという、ひとつのステータ4にひとつのコイル部分42a〜42dのいずれかを巻く構成としたが、バイポーラ巻きというひとつのステータ4に磁束の方向が反転する二つコイル部分を巻く構成としても良い。このバイポーラ巻きとした場合の制御装置6を図13に示す。また、これによって実現される制御のパターンを図15に示す。
上記第5実施形態においては、複数のコイル42は、転動ロータ2の周囲に夫々90度離れて0度の位置と、90度の位置と、180度の位置と、270度の位置との4か所に配置されている。夫々の箇所のコイル42は、転動ロータ2に対して一方向に磁束を流す第1コイル部分421a、421b、421c、421dと、一方向とは反対方向の他方向に磁束を流す第2コイル部分421cc、421dd、421aa、421bbとを有する。
上記第5実施形態での制御パターン(図13から図15)では第1パターンから第8パターンまでを順次行っているが、途中のパターンを飛ばす制御を行っても良い。たとえば第2第4第6第8パターンの4ポジションとすれば、常に二組のステータが励磁されるため、より高トルクを発生する転動直進変換装置100とすることができる。
次に、本発明の第6実施形態について説明する。上記実施形態では図8、図15のいずれの場合でも、スイッチ手段は回転角度に合わせてON、OFFを行っているが、必要に応じてON、OFFを短周期で切り返すパルス幅(PWM)制御を行っても良い。
上記の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に、特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
7a〜7c 穴
2 転動ロータ
21 摺動部
1b 内周部
1 ハウジング
8a〜8c 突起部
1a ねじ部
3 センターシャフト
Claims (12)
- 内部に円形の内周部(1b)を有するハウジング(1)と、
前記ハウジング(1)の側である外部から回転力を受けて前記内周部(1b)の周りを自転しながら公転し、前記内周部(1b)に対して所定の偏心量を維持しながら転動し、複数の穴(7a〜7c)が中央部に形成された転動ロータ(2)と、
前記転動ロータ(2)に連結され前記ハウジング(1)から突出したセンターシャフト(3)と、
前記センターシャフト(3)に結合されて前記穴(7a〜7c)に夫々挿入され、前記転動ロータ(2)が回転するときの前記転動ロータ(2)の自転運動を取り出す複数の突起部(8a〜8c)と、を備え、
前記センターシャフト(3)は、前記複数の突起部(8a〜8c)に連結され、前記ハウジング(1)に形成されたねじ部(1a)と噛みあい、前記複数の突起部(8a〜8c)の回転運動により直進運動するものであり、
前記センターシャフトがスラスト方向に移動する際に、前記突起部が前記穴の内部で前記転動ロータに対して摺動しつつ前記スラスト方向に移動するように、前記突起部と前記穴とが前記スラスト方向に重なり合っていることを特徴とする転動直進変換装置。 - 前記転動ロータ(2)は、前記内周部(1b)に接して転動するフランジ部(2a)と、前記フランジ部(2a)から軸方向に延在し前記外部から回転力を受ける円柱部(23)と、を備え、
前記穴(7a〜7c)は、前記円柱部(23)の軸方向に沿って前記円柱部(23)の中に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の転動直進変換装置。 - 更に、前記転動ロータ(2)の周囲に配置された複数のコイル(42)を備え、
前記転動ロータ(2)は、前記外部からの回転力となる前記コイル(42)からの電磁力を受けて転動することを特徴とする請求項2に記載の転動直進変換装置。 - 更に、前記転動ロータ(2)には永久磁石(24)が設けられ、
前記永久磁石(24)が、前記コイル(42)からの吸引力及び反発力の少なくともいずれか一方の電磁力を受けて前記転動ロータ(2)が転動することを特徴とする請求項3に記載の転動直進変換装置。 - 前記コイル(42)が発生する磁束により、前記永久磁石(24)に吸引力と反発力との両方の電磁力を生じさせて前記転動ロータ(2)を回転させることを特徴とする請求項4に記載の転動直進変換装置。
- 前記円柱部(23)に設けられ前記円柱部(23)の径方向に対向する一対の前記コイル(42)が発生する磁束により前記永久磁石(24)に吸引力と反発力との両方の電磁力を生じさせて前記転動ロータ(2)を回転させることを特徴とする請求項5に記載の転動直進変換装置。
- 更に、前記コイル(42)に通電して励磁するスイッチ回路(61a、61b、61aa、61bb)を持つ制御装置(6)を備え、
前記コイル(42)は、複数の鉄心(41)に巻回されて環状のステータ(4)を構成し、
前記転動ロータ(2)の前記円柱部(23)は、前記ステータ(4)の内周側を転動し、
前記永久磁石(24)は、前記ステータ(4)に対向する面にN極又はS極を有し、前記スイッチ回路(61a、61b、61aa、61bb)によって複数の前記コイル(42)が順次通電され前記N極又は前記S極を吸引及び反発させることにより前記転動ロータ(2)を回転させることを特徴とする請求項6に記載の転動直進変換装置。 - 更に前記コイル(42)は、互いに180度離れた一対の第1コイル部分(42a、42c)と、これらの第1コイル部分(42a、42c)と夫々90度離れた第2コイル部分(42b、42d)とを有し、
前記制御装置(6)は、一対の前記第1コイル部分(42a、42c)に通電すると共に、90度離れた前記第2コイル部分(42b、42d)のいずれかへも通電し、前記コイル(42)の電磁力の合成方向に電磁力が発生するように制御を行うことを特徴とする請求項7に記載の転動直進変換装置。 - 更に、前記コイル(42)と前記転動ロータ(2)との間に位置し、非磁性体よりなるキャン(5)を備え、前記キャン(5)により、前記コイル(42)と前記転動ロータ(2)とを空間的に隔離しながら磁気的につながった構成とすることを特徴とする請求項8に記載の転動直進変換装置。
- 前記第1コイル部分(42a、42c)の夫々と、前記第2コイル部分(42b、42d)の夫々とは直列に接続されて一対の前記コイル(42)の直列体を構成しており、
前記コイル(42)の直列体の夫々に対して、前記制御装置(6)の第1正逆転スイッチ回路(61a)、及び第2正逆転スイッチ回路(61b)は電流を反転させて流すことを特徴とする請求項9に記載の転動直進変換装置。 - 周方向に配置された複数のコイル部分のうち、所定の前記コイル部分の周方向の位置を角度の基準位置としたときに、
前記制御装置(6)は、前記転動ロータ(2)が45度の位置と135度の位置と225度の位置と315度の位置にあるときに、前記制御装置(6)は、前記第1コイル部分(42a、42c)と、前記第2コイル部分(42b、42d)に同時に通電し、かつ通電電流を断続することを特徴とする請求項8ないし10のいずれか一項に記載の転動直進変換装置。 - 周方向に配置された複数のコイル部分のうち、所定の前記コイル部分の周方向の位置を角度の基準位置としたときに、
複数の前記コイル(42)は、前記転動ロータ(2)の周囲に夫々90度離れて、0度の位置に配置された0度コイル部分(421a、421aa)と、90度の位置に配置された90度コイル部分(421b、421bb)と、180度の位置に配置された180度コイル部分(421c、421cc)と、270度の位置に配置された270度コイル部分(421d、421dd)とを有し、
夫々の箇所の前記コイル(42)は、前記転動ロータ(2)に対して一方向に磁束を流す一方向コイル部分(421a、421b、421c、421d)と、前記一方向とは反対方向の他方向に磁束を流す他方向コイル部分(421aa、421bb、421cc、421dd)とを有し、
前記一方向コイル部分(421a、421b、421c、421d)のいずれかと夫々対向する前記他方向コイル部分(421cc、421dd、421aa、421bb)のいずれかとは互いに直列に接続されて4個の一方向他方向コイルの直列体(421a、421cc)、(421b、421dd)、(421aa、421c)、(421bb、421d)を構成しており、
夫々の前記一方向他方向コイルの直列体(421a、421cc)、(421b、421dd)、(421aa、421c)、(421bb、421d)のいずれかに対して前記制御装置(6)は、選択的に電流を流すことを特徴とする請求項7に記載の転動直進変換装置。
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