JP6815852B2

JP6815852B2 - 電動アクチュエータ用回転駆動源および電動アクチュエータ

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Publication number: JP6815852B2
Application number: JP2016233432A
Authority: JP
Inventors: 卓志松任; 公人牛田; 川合　正浩; 正浩川合; 加藤　晃央; 晃央加藤
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2021-01-20
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Description

本発明は、電動アクチュエータ用回転駆動源および電動アクチュエータに関する。

ブラシレスＤＣモータを用いた電動モータ装置（電動アクチュエータ）は、一般には、ステータおよびロータを有するモータ部と、ロータの磁極の位置を検出する回転センサ等を備えたものである（特許文献１）。すなわち、電動モータ装置のモータ部は、ロータの磁極の位置を回転センサで検出し、この検出された位置に基づき、制御機能を有するコントローラ部において、ステータコアのコイルが巻かれた部位（ティース部）が最適なタイミングで励磁させるように制御しながら、ロータとステータコアとの間に生じる磁力の吸引・反発力によって、駆動力を発生させるものである。

一般的には、回転側にターゲット部材（パルサーリング）に設けるとともに、このパルサーリングに対向して、回転センサを構成するホールＩＣ等を固定側に配設することになる。そして、パルサーリングは、円環体からなる支持環と、この支持環のいずれか一方の端面に、周方向に沿って磁極のＮ・Ｓ極が交互に配設される着磁部が設けられている。そして、この着磁部に近接対峙するようにホールＩＣが配設される。

特開２００８−１０９７５７号公報

ターゲット部材（パルサーリング）は、その着磁部が軸方向を向くように配設され、ターゲット部材と、ホールＩＣとは軸方向に沿って所定間隔で配設されることになる。このため、電動モータ装置（電動アクチュエータ）として軸方向の長さが大となって、このようなターゲット部材とホールＩＣを配置することが軸方向のコンパクト化の妨げとなっていた。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、軸方向のコンパクト化を図ることが可能で、しかも、安定した回転制御を行うことが可能な電動アクチュエータ用回転駆動源および電動アクチュエータを提供する。

本発明の電動アクチュエータ用回転駆動源は、ステータおよびロータを有するモータ部と、前記ロータの内径側に配置され、ロータの回転を出力する駆動源出力軸とを備え、前記モータ部は、回転制御のための位置検出構造とを有する電動アクチュエータ用回転駆動源であって、前記位置検出構造は、内周面側にＮ・Ｓ極が交互に周方向に沿って配設される着磁部を有する回転側のパルサーリングと、このパルサーリングの着磁部に径方向に近接対峙する固定側の検出用センサとを備え、前記位置検出構造のパルサーリングは、その内径面に前記着磁部が設けられる支持環を備え、これにより、前記パルサーリングの着磁部をロータに近接させ、かつ、この支持環の最終出力軸側を、ステータの一方の軸方向端部の内径側に配置させることによって、この支持環の最終出力軸側がステータの一方の軸方向端部にオーバーラップするとともに、前記着磁部が設けられた支持環の反最終出力軸部側が、ステータの一方の軸方向端部よりも反最終出力軸部側に突出しているものである。

本発明の電動アクチュエータ用回転駆動源によれば、ステータのコイルの一方の軸方向端部の内径側において軸方向でオーバーラップさせたものであるので、パルサーリングの着磁部とこれに近接対峙する検出用センサとを径方向に沿って配置することができる。このため、着磁部とこれに近接対峙する検出用センサとを軸方向に沿って配設する場合よりも、位置検出構造を設けたことによる軸方向長さが大となることを防止することができる。

前記パルサーリングは、短円筒形状の本体部を有する支持環と、この支持環の本体部の内径面に設けられる前記着磁部とからなり、パルサーリングの支持環の内径側に、前記検出用センサとしてのホールセンサが配設されたものに設定できる。このように設定することによって、位置検出構造を安定して配置することができる。

また、少なくとも支持環の軸方向半分部位がステータのコイルの一方の軸方向端部に軸方向でオーバーラップするように設定できる。このように設定することによって、確実に軸方向長さの短縮化を図ることができる。

回転運動型電動アクチュエータは、以上に述べた回転駆動源の駆動源出力軸に減速機を接続し、減速機の出力側に最終出力軸を接続することで構成することができる。

また、直線運動型電動アクチュエータは、以上に述べた回転駆動源の駆動源出力軸に減速機を接続し、減速機の出力側に運動変換機構を接続することで構成することができる。

本発明によれば、電動アクチュエータ用回転駆動源、さらには電動アクチュエータの小型化を図ることができ、しかも、安定した回転制御を行うことが可能である。

第１の実施形態にかかる電動アクチュエータの縦断面図である。図１中のＢ−Ｂ線で矢視した電動アクチュエータの横断面図である。図１中のＣ−Ｃ線で矢視した電動アクチュエータの横断面図である。図１中の領域Ｘの拡大断面図である。図１中の領域Ｙの拡大断面図である。図１中の領域Ｚの拡大断面図である。第１の実施形態に係る電動アクチュエータに用いるパルサーリングを示し、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は断面図である。本発明の第２の実施形態に係る電動アクチュエータを示す断面図である。本発明の第２の実施形態に係る電動アクチュエータを示し、前記図８とは相違する方向で切断した状態での断面図である。本発明の第２の実施形態に係る電動アクチュエータのモータ部の端面図である。図１０のＥ−Ｅ線で矢視した横断面図である。図１１のＦ−Ｆ線で矢視した横断面図である。本発明の第２の実施形態に係る電動アクチュエータのモータ部の斜視図である。第２の実施形態に係る電動アクチュエータに用いるパルサーリングを示し、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は断面図である。

本発明にかかる、電動アクチュエータ用回転駆動源および当該回転駆動源を備える電動アクチュエータの実施形態を図面に基づいて詳述する。

図１は、電動アクチュエータの第１の実施形態として、回転運動型の電動アクチュエータを示す縦断面図である。図２は、図１中のＢ−Ｂ線断面図であり、図３は図１中のＣ−Ｃ線断面図である。この回転運動型の電動アクチュエータは、例えばロボットアームの駆動や、自動車等の車両における電動パワーステアリング等に使用することができる。

図１に示すように、本発明にかかる電動アクチュエータは、回転駆動源１と、回転駆動源１の軸方向一方側に配置され、かつ回転駆動源１の出力側に接続された減速機２と、減速機２の出力側に接続された最終出力軸３とを主要な構成要素とする。以上の各構成要素のうち、先ず回転駆動源１の構造を説明する。

回転駆動源１は、モータ部５と、駆動源出力軸６と、トルクリミッタ７とを具備する。このうち、モータ部５は、図１および図２に示すように、ケーシング８に固定されたステータ５１と、ステータ５１の半径方向内側に隙間をもって対向するように配置されたロータ５２とを備える電動モータで構成される。本実施形態では、電動モータの一例として、ラジアルギャップ型を例示している。

ステータ５１は、軸方向に積層した複数の電磁鋼板で形成されたステータコア５１ａと、ステータコア５１ａに装着された絶縁材料からなるボビン５１ｂと、ボビン５１ｂに巻回されたステータコイル５１ｃとを有する。

ロータ５２は、環状のロータコア５２ａと、ロータコア５２ａの外周に取り付けられた複数のマグネット５２ｂと、ロータコア５２ａの内周に固定された環状のロータインナ５２ｃとで構成される。ロータコア５２ａは、例えば軸方向に積層した複数の電磁鋼板で形成される。ロータインナ５２ｃの軸方向長さはロータコア５２ａの軸方向長さよりも長く、ロータコア５２ａの軸方向両側にロータインナ５２ｃが突出している。ロータインナ５２ｃの軸方向両端部の外周面には、ロータコア５２ａの軸方向両側に配置した軸受５３，５４が固定されており、この軸受５３，５４によってロータインナ５２ｃがケーシング８に対して回転自在に支持されている。軸受５３，５４としては、ラジアル荷重とスラスト荷重の双方を支持できる転がり軸受、例えば深溝玉軸受を使用することができる。

ロータインナ５２ｃの内周面には、内径寸法を他所よりも大きくした環状凹部５２１が形成される。この環状凹部５２１は、図１に示すように、例えばロータインナ５２ｃの軸方向他方側（減速機２側とは反対側）の端部に形成される。環状凹部５２１の内周面には、軸方向に延びる雌セレーション５２２が形成されている。

図１に示すように、駆動源出力軸６は、両端を開口した中空の円筒状に形成される。このように駆動源出力軸６を中空にすることで、回転駆動源１は中空モータとしての構造を有することになる。駆動源出力軸６の外周面は、ロータインナ５２ｃの内周面（環状凹部５２１を除く）に対して隙間嵌めで嵌合されている。そのため、駆動源出力軸６は、ロータインナ５２ｃから独立して回転することができる。駆動源出力軸６の軸方向他方側の端部の外周面には、軸方向に延びる雄セレーション６ａが形成されている。

ロータインナ５２ｃの環状凹部５２１の内周面と、これに対向する駆動源出力軸６の外周面との間に、環状隙間が形成される。本実施形態では、この環状隙間にトルクリミッタ７が配置されている。

トルクリミッタ７は、モータ部５から出力された回転動力を駆動源出力軸６に伝達する一方で、過負荷が作用した時にトルク伝達を遮断し、モータ部５と駆動源出力軸６との相対回転を許容するものである。この機能を有する限り任意の構成のトルクリミッタ７を使用することができる。本実施形態では、トルクリミッタ７の一例として、摩擦式クラッチの一種である多板クラッチを使用した場合を例示している。

図４は、図１中の領域Ｘを拡大して示す断面図である。図４に示すように、トルクリミッタ７としての多板クラッチは、軸方向に離間して配置された一対の第１摩擦板７１，７１と、一対の第１摩擦板７１，７１の間に配置された第２摩擦板７２と、第１摩擦板７１と第２摩擦板７２を圧接させた波形ばね等の弾性部材７３と、押圧板７４とを備える。押圧板７４は、ロータインナ５２ｃの内周面の環状溝に嵌合された止め輪７５により軸方向で位置決めされ、所定の押圧力（軸方向荷重）を弾性部材７３に付与する。

ロータインナ５２ｃに設けられた環状凹部５２１の内周面には、軸方向に延びる雌セレーション５２２が形成されており、この雌セレーション５２２に第１摩擦板７１および押圧板７４が嵌合されている。また、駆動源出力軸６の外周面には、軸方向に延びる雄セレーション６ａが形成されており、この雄セレーション６ａに第２摩擦板７２が嵌合されている。そして、弾性部材７３の付勢力により、第１摩擦板７１と第２摩擦板７２間に摩擦力が発生する。

モータ部５と駆動源出力軸６の間に作用するトルクが両摩擦板７１，７２間に作用する摩擦力以下であるときは、両摩擦板７１，７２が一体回転するため、モータ部５の回転動力が両摩擦板７１，７２を介して駆動源出力軸６に伝達される。これにより、駆動源出力軸６に接続される減速機２、さらにはこの減速機２の出力側に接続される最終出力軸３が駆動される。一方、モータ部５と駆動源出力軸６の間に作用するトルクが両摩擦板７１，７２間に作用する摩擦力を上回ると、一方の摩擦板が他方の摩擦板に対して滑るため、モータ部５と駆動源出力軸６との間でのトルク伝達が遮断される。これにより、駆動源出力軸６とロータインナ５２ｃの相対回転が許容される。

ケーシング８は、組み立ての都合上、軸方向の一箇所もしくは複数箇所で分割される。本実施形態では、ケーシング８を、有底円筒状の底部８１と、両端を開口した筒部８２と、蓋部８３とに分割している。筒部８２の軸方向一方側に蓋部８３が配置され、筒部８２の軸方向他方側に底部８１が配置される。底部８１、筒部８２、および蓋部８３は、ボルト等の締結手段を用いて一体化される。ロータインナ５２ｃを支持する軸受５３，５４のうち、軸方向一方側の軸受５３は筒部８２の内周面に固定され、軸方向他方側の軸受５４は底部８１の内周面に固定される。なお、底部８１は、円筒状の胴部８１ａと、この胴部８１ａの反最終出力軸側の開口部を塞ぐ蓋部８１ｂとからなる。

次に、電動アクチュエータの主要構成要素である減速機２の構成を説明する。本実施形態では、減速機２として、トラクションドライブ式の遊星減速機を使用している。この遊星減速機２は、太陽ローラ２１と、外側リング２２と、複数の遊星ローラ２３と、キャリア２４とを具備している。太陽ローラ２１として、本実施形態では、駆動源出力軸６の軸方向一方側の端部を使用している。また、遊星ローラ２３として、転がり軸受２５（例えば深溝玉軸受）の外輪を使用している。各転がり軸受２５の内輪は中空軸２６に圧入固定され、各中空軸２５はキャリア２４によって自転可能に支持されている。キャリア２４は、その外周面に固定した転がり軸受２７（例えば深溝玉軸受）により、ケーシング８の蓋部８３に対して回転自在に支持されている。

図５は、図１中の領域Ｙを拡大して示す断面図である。図５に示すように、外側リング２２は、断面Ｕ字状の本体部２２ａと、本体部２２ａの軸方向両側に突出するフランジ部２２ｂとを一体に有する。ケーシング８の筒部８２と蓋部８３を結合する前の状態では、図中に実線で示すように、筒部８２の内周に収容された外側リング２２は、軸方向一方側のフランジ部２２ｂを筒部８２の端面よりも突出させている。その後、蓋部８３を筒部８２の端面に当接するまで押し込んでボルト等を用いて両者を結合すると、蓋部８３に押圧された外側リング２２が二点鎖線で示すように弾性変形し、本体部２２ａが内径側に膨らむ（図４は、弾性変形の程度を誇張して描いている）。この外側リング２２の弾性変形により、外側リング２２と遊星ローラ２３の接触部、さらには遊星ローラ２３と太陽ローラ２１の接触部にトラクション（予圧）が付与される。

外側リング２２のうち、軸方向他方側のフランジ部２２ｂと筒部８２の間には、リング状の調整部材２８が配置される。蓋部８３の組み付け前の状態で、筒部８２の端面からの外側リング２２のフランジ部２２ｂの突出量ｔが規定範囲内となる適正厚さの調整部材２８を選択して使用することで（マッチング）、外側リング２２の変形程度を均一化して、減速機２の内部に付与するトラクションを均一化することができる。

減速機２の出力側となるキャリア２４の内周面には、最終出力軸３が圧入等の手段で固定される。最終出力軸３の軸方向他方側の端部は、転がり軸受３１により駆動源出力軸６に対して回転自在に支持される。

以上に説明した第一実施形態の電動アクチュエータでは、モータ部５と駆動源出力軸６との間のトルク伝達経路中にトルクリミッタ７が配置されている。通常時は、モータ部５で生じたトルクがトルクリミッタ７、駆動源出力軸６、および減速機２を介して最終出力軸３に伝達される。これにより、最終出力軸３に接続された駆動対象が回転駆動される。これに対し、例えば駆動対象が障害物と衝突等して、最終出力軸３の回転がロックされた場合でも、ロータインナ５２ｃと駆動源出力軸６との間に滑りが生じてトルク伝達経路が遮断されるため、モータ部５が慣性によりそのまま回り続けようとしている状況下でも減速機２に過大な負荷が作用することを防止することができる。従って、減速機２の破損を防止することができる。これとは逆に、何らかの理由でモータ側の回転トルクが極端に大きくなった場合にも、減速機２等への過大負荷の作用を防止することができる。

また、本発明では、トルクリミッタ７がロータ５２の内周面（ロータインナ５２ｃの内周面）と、これに対向する駆動源出力軸６の外周面との間に配置されている。そのため、モータ部５の軸方向隣接位置にトルクリミッタ７を配置する場合に比べ、回転駆動源１、さらには電動アクチュエータの軸方向寸法を小さくすることができる。以上の効果を効果的に得るため、トルクリミッタ７（止め輪７５も含む）は、ロータインナ５２ｃを支持する二つの軸受５３，５４の間に配置するのが好ましい。より詳細には、両軸受５３，５４の各外端面Ｐ（相手側の軸受の端面と対向しない端面）の間にトルクリミッタ７を配置するのが好ましい。

ところで、この電動アクチュエータのモータ部は、回転制御のための位置検出構造１５０を反最終出力軸側に有する。位置検出構造１５０は、図６に示すように、パルサーリング１５１（１５１Ａ）と、位置検出センサ１５２としてのホールセンサ（この場合、ホールＩＣ１５２Ａ）とを備えたものである。ここで、ホールセンサとは、例えば、磁界の向きを検出しそれに応じたパルス信号を出力する半導体である。また、ホールＩＣとは、ホール素子と信号変換回路を1つのパッケージに組み込んだ磁気センサであり、ホール素子とは、ホール効果を利用して磁界を検出する素子である。

パルサーリング１５１Ａは、図７（ａ）（ｂ）に示すように、支持環１５３（１５３Ａ）と、着磁部(磁気エンコーダ)１５４（１５４Ａ）とからなる。すなわち、支持環１５３（１５３Ａ）は、短円筒形状の本体部１５３ａと、この本体部１５３ａの反最終出力軸側の開口部に設けられる平板リング状の内鍔部１５３ｂとからなり、この支持環１５３Ａの本体部１５３ａの内周面に着磁部(磁気エンコーダ)１５４（１５４Ａ）が形成される。この場合の支持環１５３（１５３Ａ）は、内鍔部側の小径部１５５と、反内鍔部側の大径部１５６と、この小径部１５５と大径部１５６とを連結するテーパ部１５７とからなり、大径部１５６の内周面に着磁部(磁気エンコーダ)１５４Ａが設けられる。

支持環１５３Ａは、強磁性体の鋼板、例えば、フェライト系のステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）や防錆処理された冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）をプレス加工等にて形成されたものである。また、着磁部(磁気エンコーダ)１５４Ａは、ゴム等からなるエラストマにフェライト等からなる強磁性粉を混入させ、周方向交互に磁極Ｎ・Ｓが周方向に所定の等間隔（等ピッチ）となるように着磁したものである。

このパルサーリング１５１（１５１Ａ）は、図１、図２、及び図６に示すように、反最終出力軸側の軸受５４が収納状となるロータ５２の周方向切欠部１５８に、支持環１５３Ａの小径部１５５が嵌入乃至圧入される。このため、パルサーリング１５１（１５１Ａ）は、ロータ５２と一体に回転する。

また、底部８１の蓋部８１ｂには、回路基板１６０が付設され、この回路基板１６０に周方向に沿って、所定の等ピッチで配設される３個のホールＩＣ１５２Ａが接続されている。このホールＩＣ１５２Ａは、パルサーリング１５１Ａの着磁部(磁気エンコーダ)１５４に近接対峙する。

このため、この位置検出構造１５０では、ロータ５２の磁極の位置を回転センサ（検出用センサ）で検出し、この検出された位置に基づき、制御機能を有するコントローラ部(図示省略)において、ステータコア５１ａのコイル５１ｃが巻かれた部位（ティース部）が最適なタイミングで励磁させるように制御しながら、ロータ５２とステータコア５１ａとの間に生じる磁力の吸引・反発力によって、駆動力を発生させるものである。

この位置検出構造１５０のパルサーリング１５１（１５１Ａ）が、ステータ５１のコイル５１ｃの一方の軸方向端部の内径側において軸方向でオーバーラップすることになる。すなわち、パルサーリング１５１（１５１Ａ）の支持環１５３（１５３Ａ）の内径側に、前記検出用センサとしての３個のホールＩＣ１５２Ａが周方向に沿って所定ピッチで配設されており、少なくとも支持環の軸方向半分部位（この場合、支持環１５３の小径部１５５）がステータのコイルの一方の軸方向端部に軸方向でオーバーラップしていることになる。

このように、この第１の実施形態では、パルサーリング１５１（１５１Ａ）の着磁部１５４（１５４Ａ）とこれに近接対峙するホールＩＣ１５２Ａとを径方向に沿って配置することができる。このため、着磁部１５４（１５４Ａ）とこれに近接対峙するホールＩＣ１５２Ａとを軸方向に沿って配設する場合よりも、位置検出構造１５０を設けたことによる軸方向長さが大となることを防止することができ、確実に軸方向長さの短縮化を図ることができ、しかも、位置検出構造１５０を安定して配置することができる。

図８及び図９に、本発明の第２の実施形態として、直線運動型の電動アクチュエータの断面図を示す。この直線運動型の電動アクチュエータは、例えば自動車等の車両に装備される電動ブレーキ等に使用することができる。この第２の実施形態の電動アクチュエータでは、モータ部５から減速機２に至るまでの構成は、第一実施形態と共通する。第２の実施形態は、最終出力軸３に代えて運動変換機構９を使用した点が第一実施形態と異なる。

運動変換機構９は、例えばボールねじ９１で構成される。ボールねじ９１は、ボールねじナット９２、ボールねじ軸９３、多数のボール９４、および循環部材としてのこま（図示省略）を主な構成要素とする。ボールねじナット９２の内周面に螺旋状溝が形成され、ボールねじ軸９３の外周面に螺旋状溝が形成されている。両螺旋状溝の間にボール９４が装填される。ボールねじナット９２の外周面には、減速機２の出力側となるキャリア２４が圧入等の手段で固定されている。

中空をなす駆動源出力軸６の内径側には、ケーシング８の底部８１に固定された中空筒状のガイド部材９５が配置される。ガイド部材９５の内周には、軸方向に延びる図示しないガイド溝が形成されている。詳細な図示は省略するが、ボールねじ軸９３の軸方向他端部に設けた孔９３ａにピンを圧入する等してボールねじ軸９３に半径方向に突出する突起を設け、この突起をガイド部材９５のガイド溝に嵌合させることにより、ボールねじ軸９３の回り止めを行うことができる。

第２実施形態に於けるケーシング８は、底部８１，筒部８２，蓋部８３，および加圧部８４で構成される。底部８１および筒部８２の構成や機能は、第一実施形態で説明した底部８１および筒部８２と共通している。加圧部８４は、筒部８２と蓋部８３の間に挟まれている。第一実施形態と同様に、底部８１、筒部８２，蓋部８３，および加圧部８４をボルト部材８６で一体に結合することで、加圧部８４の端面が筒部８２の端面に圧接し、加圧部８４に押圧された外側リング２２が内径側に弾性変形する。そのため、トラクションドライブ式の遊星減速機２にトラクションが付与される。

ボールねじナット９２は、その外周面に固定した複列の転がり軸受９６（例えば複列深溝玉軸受）により、ケーシング８の蓋部８３に対して回転自在に支持される。この転がり軸受９６により、ボールねじ軸９３に作用するアキシャル荷重を支持することが可能となる。また、ボールねじナット９２を両持ち構造にして、ボールねじナット９２の傾きを防止することができる。

この第２の実施形態では、モータ部５のトルクが、トルクリミッタ７、駆動源出力軸６、減速機２を介してボールねじナット９２に伝達される。従って、モータ部５を正逆方向に駆動することで、ボールねじナット９２を正逆方向に回転させて、ボールねじ軸９３を軸方向に進退移動（直線運動）させることができる。

この第２の実施形態でも第一実施形態と同様に、モータ部５よりも下流側のトルク伝達経路にトルクリミッタ７を配置しているため、ボールねじ軸９３が障害物と当接する等してその伸長が規制されるような状況になっても、ロータインナ５２ｃと駆動源出力軸６の間で滑りを生じさせてトルク伝達経路を遮断することができる。従って、減速機２やボールねじ９１に過大な負荷が作用することを防止し、減速機２やボールねじ９１の破損を防止することができる。

また、トルクリミッタ７が、モータ部５のロータ５２（ロータインナ５２ｃ）の内周面と、これに対向する駆動源出力軸６の外周面との間の隙間に配置されているため、モータ部５の軸方向隣接位置にトルクリミッタ７を配置する場合に比べ、電動アクチュエータの軸方向寸法を小さくして電動アクチュエータの小型化を図ることができる。

この第２の実施形態においても、電動アクチュエータのモータ部は、図１０〜図１３に示すように、パルサーリング１５１（１５１Ｂ）と、位置検出センサ１５２としてのホールＩＣ１５２Ａとを有する位置検出構造１５０を備える。

このパルサーリング１５１（１５１Ｂ）は、前記図７（ａ）（ｂ）に示したパルサーリング１５１（１５１Ａ）と同様、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、支持環１５３（１５３Ｂ）と着磁部(磁気エンコーダ)１５４（１５４Ｂ）とからなる。すなわち、支持環１５３（１５３Ｂ）は、短円筒形状の本体部１５３ａと、この本体部１５３ａの反最終出力軸側の開口部に設けられる平板リング状の内鍔部１５３ｂとからなり、支持環１５３の本体部１５３ａの内周面に着磁部(磁気エンコーダ)１５４（１５４Ｂ）が形成される。この場合の本体部１５３ａは、外周面及び内周面は段差部を有さないストレートの円筒面である。本体部１５３ａの反内鍔部側の内周面に着磁部(磁気エンコーダ)１５４Ｂが設けられる。

この場合の支持環１５３Ｂの材質としては、前記支持環１５３Ａと同様とされ、着磁部(磁気エンコーダ)１５４Ｂの材質も、着磁部(磁気エンコーダ)１５４Ｂの材質と同様とされ、周方向交互に磁極Ｎ・Ｓが周方向に所定の等間隔（等ピッチ）となるように着磁したものである。

このパルサーリング１５１Ｂも、図８、図９、及び図１１等に示すように、反最終出力軸側の軸受５４が収納状となるロータ５２の周方向切欠部１５８に、支持環１５３Ｂの内鍔部側が嵌入乃至圧入される。このため、パルサーリング１５１（１５１Ｂ）は、ロータと一体に回転する。

この場合も、底部８１の蓋部８１ｂには、回路基板１６０が付設され、この回路基板１６０に周方向に沿って、所定の等ピッチで配設される３個のホールＩＣ１５２Ａが接続されている。このホールＩＣ１５２Ａは、パルサーリング１５１の着磁部(磁気エンコーダ)１５４に近接対峙する。

従って、パルサーリング１５１Ｂが、ステータ５１のコイル５１ｃの一方の軸方向端部の内径側において軸方向でオーバーラップすることになる。すなわち、パルサーリング１５１Ｂの支持環１５３Ｂの内径側に、前記検出用センサとしての３個のホールＩＣ１５２Ａが周方向に沿って所定ピッチで配設されており、少なくとも支持環１５３Ｂの軸方向半分部位がステータ５１のコイル５１ｃの一方の軸方向端部に軸方向でオーバーラップしていることになる。

このため、前記第１の実施形態と同様、パルサーリング１５１Ｂの着磁部１５４Ｂとこれに近接対峙する検出用センサ(ホールＩＣ１５２Ａ)とを径方向に沿って配置することができる。このため、着磁部１５４Ｂ部とこれに近接対峙する検出用センサ(ホールＩＣ１５２Ａ)と軸方向に沿って配設する場合よりも、位置検出構造１５０を設けたことによる軸方向長さが大となることを防止することができ、確実に軸方向長さの短縮化を図ることができ、しかも、位置検出構造１５０を安定して配置することができる。

さらに、この第２の実施形態では、駆動源出力軸（中空出力軸）６の内周面に形成される内部スペースを有効利用して、ボールねじ９１のねじ軸９３が収容され、全体の軸方向寸法も小型化されている。さらに、上記内部スペースを有効利用して、ねじ軸９３の軸方向他方側に回り止め機構Ｍが設けられている。

ねじ軸９３の回り止め機構Ｍは、ガイド部材９５と、ねじ軸９３の半径方向に貫通する孔に嵌め込まれたピン９６とこのピン９６に回転自在に外嵌されたガイドカラー９７とからなる。ガイド部材９５はケーシング８の底部８１に固定され、ガイド部材９５の円筒部９５ａは、中空出力軸６の内周面とねじ軸９３の外周面との間に配置されている。円筒部９５ａの内側にガイド溝９５ｂが設けられ、ガイドカラー９７が嵌め込まれている。ガイドカラー９５は、ＰＰＳ等の樹脂材料からなり、滑らかな回転を可能にする。これにより、ナット９２が回転すると、ねじ軸９３が図８、図９の左右方向にスムーズに進退する。

本実施形態では、ガイドカラー９７の外周面を円筒状とし、ガイドカラー９７が案内されるガイド溝９５ｂの案内面を、平行な２つ面から構成したものを例示したが、これに限られず、Ｖ字状に角度を付けた２つの面からなる案内面や、円筒状の案内面とし、ガイドカラー９７の外周面をそれぞれの案内面に対応する形状にしてもよい。

また、ガイドカラー９５が樹脂材料からなるものを例示したが、これに限られず、金属製としてもよい。さらに、ガイドカラー９７を省略し、ピン９６が直接ガイド溝９５ｂに係合する構造にしてもよい。

以上説明したように、モータ部５と運動変換機構９が同軸上に配置された直動式電動アクチュエータにおいて、中空のロータインナ５２ｃとナット９２を軸方向に重ならない位置に配置すると共に、ねじ軸９３の回り止め機構Ｍを中空のロータインナ５２ｃの半径方向内側に設けた構成により、直動式電動アクチュエータの小型化、特に半径方向寸法の小型化を図り、搭載性を向上させることができる。

特に第２の実施形態のような直線運動型の電動アクチュエータでは、ボールねじ軸９３が進退移動するスペースが必要となるため、モータ部５とトルクリミッタ７とを軸方向隣接位置に配置した場合には、進退移動するボールねじ軸９３とトルクリミッタ７とが干渉するおそれがある。これを回避するには、ボールねじ軸９３をモータ部５およびトルクリミッタ７の軸心に対して偏芯させて配置せざるを得ず、電動アクチュエータが大型化する。

これに対し、第２の実施形態では、トルクリミッタ７を、ロータインナ５２ｃと駆動源出力軸６に対して半径方向で重畳させる形で配置することに加えて、中空の駆動源出力軸６を用いて回転駆動源１を中空構造とし、駆動源出力軸６の内径側にボールねじ軸９３を収容するスペースを設けている。従って、ボールねじ軸９３をモータ部５、さらにはトルクリミッタ７と同軸に配置することができ、そのために直線運動型の電動アクチュエータを小型化することができる。

また、図１に示す第１の実施形態（回転運動型）の電動アクチュエータと、図８と図９に示す第２の実施形態（直線運動型）の電動アクチュエータを対比すると、回転駆動源１および減速機２は実質的に共通した構成を有する。そのため、回転駆動源１および減速機２を両タイプの電動アクチュエータで共用化することができる。すなわち、第一実施形態の電動アクチュエータにおいて、最終出力軸３を使用せずに、ボールねじ９１を使用して、ボールねじ軸９３を駆動源出力軸６の内周に配置することにより、第２の実施形態の電動アクチュエータを得ることができる。このように回転駆動源１および減速機２を共用化することで、電動アクチュエータの低コスト化を図ることができる。また、回転運動型と直線運動型の電動アクチュエータをシリーズ化し、商品展開力を強化することもできる。

図８及び図９に示す直動式電動アクチュエータは、モータ部５と運動変換機構９が同軸上に配置されているが、中空ロータインナ５２ｃと中空出力軸６に対してボールねじ９１のナット９２が半径方向に重畳する構造ではないので、中空ロータインナ５２ｃの内径Ｄ１、さらには中空出力軸６の内径Ｄ２をボールねじ９１のナット９２の外径Ｄ３より小さくすることができる。これにより、小型の電動モータ２９を使用することができ、直動式電動アクチュエータの小型化、特に半径方向寸法を小型化することができる。

以上の実施形態の説明では、減速機２としてトラクションドライブ式の遊星減速機を例示している。これはバックラッシが少なく、低騒音であることに鑑みて採用したものである。減速機２の構成は任意であり、上記の利点に対する必要性が乏しい場合には、減速機２として、ギヤを用いた遊星ギヤ減速機を使用することもできる。もちろん遊星減速機以外の構成を有する減速機も使用することができる。

また、トラクションドライブ式の遊星減速機２にトラクションを与える手法として、蓋部８３の取り付け時に外側リング２２を内径側に変形させる場合を説明したが、トラクションを付与する機構は任意に採用することができる。例えば外側リング２２をケーシング８の内周面に所定の締め代で圧入することにより、外側リング２２を内径側に縮径させて減速機２にトラクションを付与することもできる。

また、以上の実施形態では、ロータインナ５２ｃの軸方向他方側の端部の内周面にトルクリミッタ７を配置する場合を説明したが、トルクリミッタ７の配設位置は特に限定されず、ロータインナ５２ｃの内周面と駆動源出力軸６の外周面との間の隙間内で任意の位置に配置することができる。例えばロータインナ５２ｃの軸方向一方側の端部の内周面にトルクリミッタ７を配置することもできる。

また、以上の説明では、モータ部５としてラジアルギャップ型の電動モータを例示したが、任意の構成のモータを採用することができる。例えば、ケーシングに固定されたステータと、ステータの軸方向内側に隙間をもって対向するように配置されたロータとを備えるアキシャルギャップ型の電動モータであってもよい。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、前記実施形態では、位置検出構造１５０のパルサーリング１５１を、ステータ５１のコイル５１ｃの一方（図１では、反最終出力軸側、図８及び図９では反運動変換機構側）の軸方向端部の内径側において軸方向でオーバーラップさせたものであったが、位置検出構造１５０のパルサーリング１５１を、ステータ５１のコイル５１ｃの他方（図１では、最終出力軸側、図８及び図９では運動変換機構側）の軸方向端部の内径側において軸方向でオーバーラップさせるようにしてもよい。

また、各実施形態では、パルサーリング１５１の全体をステータ５１のコイル５１ｃにオーバーラップさせていないが、パルサーリング１５１の全体をオーバーラップさせるようにしてもよい。なお、検出用センサを構成するホールＩＣの数としては３個に限るものではない。また、第１の実施形態の電動アクチュエータの位置検出構造を、第２の実施形態の電動アクチュエータの位置検出構造に置き換えても、第２の実施形態の電動アクチュエータの位置検出構造を、第１の実施形態の電動アクチュエータの位置検出構造に置き換えてもよい。

１回転駆動源
２減速機（遊星減速機）
３最終出力軸
５モータ部
６駆動源出力軸(中空出力軸)
９運動変換機構
５１ステータ
５１ｃステータコイル
５２ロータ
１５０位置検出構造
１５１、１５１Ａ、１５１Ｂパルサーリング
１５２位置検出センサ
１５３、１５３Ａ、１５３Ｂ支持環
１５４．１５４Ａ、１５４Ｂ着磁部
ホールセンサ（ホールＩＣ）１５２Ａ

Claims

ステータおよびロータを有するモータ部と、前記ロータの内径側に配置され、ロータの回転を出力する駆動源出力軸とを備え、前記モータ部は、回転制御のための位置検出構造とを有する電動アクチュエータ用回転駆動源であって、
前記位置検出構造は、内周面側にＮ・Ｓ極が交互に周方向に沿って配設される着磁部を有する回転側のパルサーリングと、このパルサーリングの着磁部に径方向に近接対峙する固定側の検出用センサとを備え、前記位置検出構造のパルサーリングは、その内径面に前記着磁部が設けられる支持環を備え、これにより、前記パルサーリングの着磁部をロータに近接させ、かつ、この支持環の最終出力軸側を、ステータの一方の軸方向端部の内径側に配置させることによって、この支持環の最終出力軸側がステータの一方の軸方向端部にオーバーラップするとともに、前記着磁部が設けられた支持環の反最終出力軸部側が、ステータの一方の軸方向端部よりも反最終出力軸部側に突出していることを特徴とする電動アクチュエータ用回転駆動源。
前記パルサーリングは、短円筒形状の本体部を有する支持環と、この支持環の本体部の内径面に設けられる前記着磁部とからなり、パルサーリングの支持環の内径側に、前記検出用センサとしてのホールセンサが配設されていることを特徴とする請求項１に記載の電動アクチュエータ用回転駆動源。
少なくとも支持環の軸方向半分部位がステータのコイルの一方の軸方向端部に軸方向でオーバーラップしていることを特徴とする請求項２に記載の電動アクチュエータ用回転駆動源。
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した回転駆動源の駆動源出力軸に減速機を接続し、減速機の出力側に最終出力軸を接続したことを特徴とする電動アクチュエータ。
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した回転駆動源の駆動源出力軸に減速機を接続し、減速機の出力側に運動変換機構を接続したことを特徴とする電動アクチュエータ。