JPH10174422A - Electric actuator - Google Patents

Electric actuator

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JPH10174422A
JPH10174422A JP32868596A JP32868596A JPH10174422A JP H10174422 A JPH10174422 A JP H10174422A JP 32868596 A JP32868596 A JP 32868596A JP 32868596 A JP32868596 A JP 32868596A JP H10174422 A JPH10174422 A JP H10174422A
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torque
driven
power
load
magnetic coupling
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Satoru Onodera
悟 小野寺
Manabu Matsushita
学 松下
Shinji Suzuki
信二 鈴木
Shokichi Yasukawa
彰吉 安川
Hisanori Nakamura
尚範 中村
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Sanyo Electric Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Sanyo Electric Co Ltd
Toyota Motor Corp
Sanyo Denki Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric actuator which can cut off transmission of power or torque promptly using a magnetic coupling. SOLUTION: This electric actuator is provided with a motor 2, a torque- transmitting mechanism for transmitting rotational torque from the motor 2 to load, and a torque cut-off mechanism which is built in the torque-transmitting mechanism and cuts off the transmission of rotational torque to the load. A magnetic coupling 15 is used as the torque cut-off mechanism. When the torque applied from the load to an output shaft 6 becomes larger than the step-out torque of the magnetic coupling 15, the magnetic coupling 15 turns into a power swing condition, to cut off the transmission of the rotational torque to the load. When the magnetic coupling 15 turns into a step-out condition, relative rotation occurs between magnetic coupling members 13, 14, voltage is induced at a search coil 18, and the voltage is outputted as a stop signal via a rotary transformer 19. From the stop signal, it is thus possible to stop supplying armature current to the motor 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電動アクチュエー
タに関するものであり、特に組立ロボットなどの自動省
力化装置において、送り運動や回転運動のための動力を
発生する部分に使用するのに好適な電動アクチュエータ
に関するもので、より詳しくは負荷機構に対する保護機
能を備えた回転形サーボモータやリニアサーボモータな
ど動力発生装置を備えた電動アクチュエータに関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric actuator, and more particularly to an electric actuator suitable for use in a part for generating a power for a feeding motion or a rotating motion in an automatic power saving apparatus such as an assembly robot. The present invention relates to an actuator, and more particularly, to an electric actuator having a power generation device such as a rotary servomotor or a linear servomotor having a protection function for a load mechanism.

【0002】[0002]

【従来の技術】組立ロボットなどの自動省力化装置にお
いては、並進運動や回転運動の動力源として主に電磁現
象を利用したサーボモータを動力発生装置とする電動ア
クチュエータが利用されている。この電動アクチュエー
タとその制御装置を含む駆動システムには、電動アクチ
ュエータに負荷される運動機構部に何らかの障害が生じ
たときに、動力の発生あるいは動力の伝達を停止する保
護機能を設ける必要がある。特に、組立ロボットなどに
よる人身事故の発生を防止したり、運動機構部に発生し
た障害を最小限に止めるためには、電動アクチュエータ
の駆動システムと自動省力化装置全体はフェールセーフ
な設計が成されなければならない。
2. Description of the Related Art In an automatic labor-saving device such as an assembly robot, an electric actuator having a servomotor mainly utilizing an electromagnetic phenomenon as a power generation device is used as a power source for translational motion and rotational motion. A drive system including the electric actuator and its control device needs to be provided with a protection function for stopping the generation of power or the transmission of power when a failure occurs in a motion mechanism unit loaded on the electric actuator. In particular, to prevent the occurrence of personal injury due to assembly robots, etc., and to minimize the troubles that occur in the motion mechanism, the drive system of the electric actuator and the entire automatic power saving device must be designed to be fail-safe. Must.

【0003】従来は、上記のような危険を防止するため
に、電動アクチュエータの動力発生装置として用いられ
るサーボモータ等の電機子に流れる過電流を検出した
り、センサにより障害物の接近を検出することなどによ
って異常の発生を検出している。そして異常の発生を検
出すると、駆動システム側に設けたコンピュータを用い
て、ソフトウエア上の制御により電動アクチュエータの
動力発生と動力伝達を停止することが行われている。ま
た別の対策としては、組立ロボットなどの自動省力化装
置を設置した周囲にデットスペースを設け、ロボットと
人間を隔離することによって安全を確保することが行わ
れている。
Conventionally, in order to prevent the above danger, an overcurrent flowing through an armature such as a servomotor used as a power generation device of an electric actuator is detected, and an approach of an obstacle is detected by a sensor. The occurrence of an abnormality is detected by such means. When the occurrence of an abnormality is detected, power generation and power transmission of the electric actuator are stopped by software control using a computer provided in the drive system. As another countermeasure, a dead space is provided around an automatic labor-saving device such as an assembling robot, and safety is ensured by isolating the robot from humans.

【0004】更に、従来、電動アクチュエータと負荷と
の間に設置することを目的としたトルクリミッタ付きの
トルク伝達装置[特願平5−275194号(特開平7
−131970号),特願平5−296184号(特開
平7−154957号)]も提案されている。
Further, conventionally, a torque transmission device with a torque limiter for the purpose of installation between an electric actuator and a load [Japanese Patent Application No. 5-275194 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
Japanese Patent Application No. 5-296184 (JP-A-7-154957)].

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、異常発
生時にソフトウエア上の制御によって電動アクチュエー
タの動力発生と動力伝達を停止する場合には、異常の検
出とその信号処理のための回路構成ならびにソフトウエ
アの制御アルゴリズムが複雑となり、更に、その複雑さ
に伴って信頼性が低下する問題が生じる。
As described above, when the generation of power of the electric actuator and the transmission of power are stopped by software control when an abnormality occurs, a circuit configuration for detecting the abnormality and processing the signal thereof is provided. In addition, the control algorithm of the software becomes complicated, and further, there is a problem that the reliability is reduced with the complexity.

【0006】また、自動省力化装置の周囲にデットスペ
ースを設けることは、生産ラインの省スペース設計の弊
害となる。
Providing a dead space around the automatic labor-saving device adversely affects the space-saving design of the production line.

【0007】また、トルクリミッタ付きのトルク伝達装
置などをアクチュエータと負荷との間に設置すること
は、自動省力化装置などの小型化設計の弊害となる。
[0007] Further, installing a torque transmission device with a torque limiter between the actuator and the load adversely affects the miniaturization design of an automatic power saving device and the like.

【0008】本発明の目的は、異常発生時に、ハードウ
エアによって動力(またはトルク)の伝達を有限時間内
に遮断することができる電動アクチュエータを提供する
ことにある。
An object of the present invention is to provide an electric actuator capable of interrupting the transmission of power (or torque) by hardware in a finite time when an abnormality occurs.

【0009】本発明の他の目的は、異常発生時に、簡単
な構造のハードウエアによって動力(またはトルク)の
伝達を有限時間内に遮断することができる電動アクチュ
エータを提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an electric actuator which can shut off transmission of power (or torque) within a finite time by a hardware having a simple structure when an abnormality occurs.

【0010】本発明の更に他の目的は、磁気カップリン
グを用いてしかも異常発生時に励磁電流を制御すること
なく動力(またはトルク)の伝達を迅速に遮断すること
ができる電動アクチュエータを提供することにある。
It is still another object of the present invention to provide an electric actuator which can rapidly cut off transmission of power (or torque) using a magnetic coupling and without controlling an exciting current when an abnormality occurs. It is in.

【0011】本発明の別の目的は、動力(またはトル
ク)の伝達の遮断と一緒に動力発生装置への電気エネル
ギーの供給も停止して、より安全性を高めた電動アクチ
ュエータを提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an electric actuator with higher safety by interrupting the transmission of power (or torque) and also stopping the supply of electric energy to the power generator. is there.

【0012】本発明の他の目的は、磁気カップリングの
脱調を簡単な構造で検出して動力発生装置への電気エネ
ルギーの供給の停止を指令する停止信号を出力できる電
動アクチュエータを提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an electric actuator capable of detecting out-of-step of a magnetic coupling with a simple structure and outputting a stop signal for instructing a stop of supply of electric energy to a power generating device. It is in.

【0013】より具体的に言えば、本発明は、ソフトウ
エア制御によらず、電動アクチュエータ内部に設けたハ
ードウエア機構によって動力(トルク)の伝達と有限時
間内での動力(トルク)の遮断とを行なうことができ、
システムのフェールセーフ設計と小型軽量化設計に適し
た本質的に安全な電動アクチュエータを提供することを
目的とする。
More specifically, according to the present invention, the transmission of the power (torque) and the interruption of the power (torque) within a finite time are performed by a hardware mechanism provided inside the electric actuator, not by software control. Can be performed,
It is an object of the present invention to provide an intrinsically safe electric actuator suitable for a fail-safe design and a compact and lightweight design of a system.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、電気エネルギ
ーを運動エネルギーに変換して動力を発生する動力発生
装置と、動力を負荷に伝達する動力伝達機構と、動力伝
達機構に組み込まれて動力(またはトルク)が負荷に伝
達されるのを遮断する動力遮断機構(またはトルク遮断
機構)とを備えた電動アクチュエータを対象とする。動
力発生装置としては、サーボモータ等の回転電動機やリ
ニアモータ等の非回転電動機を用いることができる。特
に、動力発生装置と、動力伝達機構と動力遮断機構と
を、1つのユニット(1つの製品)として構成すると、
取扱いが容易である上、全体形状をコンパクトなものと
することができる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a power generating apparatus for generating power by converting electric energy into kinetic energy, a power transmitting mechanism for transmitting power to a load, and a power transmitting mechanism incorporated in the power transmitting mechanism. The present invention is directed to an electric actuator including a power cutoff mechanism (or torque cutoff mechanism) that blocks transmission of (or torque) to a load. As the power generation device, a rotary motor such as a servomotor or a non-rotary motor such as a linear motor can be used. In particular, when the power generation device, the power transmission mechanism, and the power cutoff mechanism are configured as one unit (one product),
In addition to being easy to handle, the overall shape can be made compact.

【0015】本発明では、動力遮断機構(またはトルク
遮断機構)として、負荷の変化を検出することなく、負
荷から受ける力(またはトルク)が予め定めた上限値よ
りも大きくなると負荷への動力の伝達(またはトルク)
を遮断するように構成されたものを用いる。このような
構成を採用すると、電動アクチュエータで駆動される負
荷(運動機構部)が物体に衝突したような場合に、衝突
の検出や電動アクチュエータのソフトウエア制御によら
ずに、ハードウエアのみによって、負荷への動力伝達の
遮断を行うことができる。
In the present invention, as a power cutoff mechanism (or torque cutoff mechanism), when a force (or torque) received from the load becomes larger than a predetermined upper limit without detecting a change in the load, the power to the load is reduced. Transmission (or torque)
That is configured to cut off. When such a configuration is adopted, when a load (movement mechanism) driven by the electric actuator collides with an object, the detection is not performed and the software control of the electric actuator is not performed. Power transmission to the load can be interrupted.

【0016】前述の動力遮断機構(またはトルク遮断機
構)としては、動力(またはトルク)が直接伝えられる
駆動側部材と、磁気吸引力を利用する磁気カップリング
により駆動側部材と連結されて負荷に動力(またはトル
ク)を伝達する被駆動側部材と、駆動側部材及び被駆動
側部材の少なくとも一方に設けられて磁気吸引力を発生
する磁気吸引力発生手段とを具備し、被駆動側部材に負
荷から加わる力(またはトルク)が磁気カップリングの
カップリング力(脱出トルク)よりも大きくなると磁気
カップリングが脱調状態になって負荷への動力(または
トルク)の伝達を遮断するように構成されたものを用い
ることができる。このように動力(またはトルク)伝達
と動力(またはトルク)遮断の機構を磁気カップリング
で構成すると、動力(またはトルク)伝達の遮断には磁
気カップリング部が本質的に持つ脱調現象を利用するこ
とができるので、動力(またはトルク)伝達の遮断を瞬
時に行うことができて、異常の発生に迅速に対処でき
る。
The above-described power cut-off mechanism (or torque cut-off mechanism) includes a drive side member to which power (or torque) is directly transmitted and a drive side member connected to the drive side member by a magnetic coupling utilizing magnetic attraction. A driven side member for transmitting power (or torque); and a magnetic attraction force generating means provided at at least one of the drive side member and the driven side member to generate a magnetic attraction force. When the force (or torque) applied from the load is greater than the coupling force (escape torque) of the magnetic coupling, the magnetic coupling is out of step and the transmission of power (or torque) to the load is cut off. What was done can be used. When the mechanism of power (or torque) transmission and power (or torque) interruption is constituted by a magnetic coupling in this way, the interruption of power (or torque) transmission utilizes the step-out phenomenon inherent in the magnetic coupling unit. Therefore, power (or torque) transmission can be interrupted instantaneously, and the occurrence of an abnormality can be promptly dealt with.

【0017】磁気吸引力発生手段は、電磁コイルでもよ
いが、電磁コイルを用いると励磁電流の通電回路等が必
要になって、構造が複雑になる。また脱調時に電磁コイ
ル内に誘導電流が流れ、脱出トルクを増大させ、しかも
力の持続時間を増加させる。そこで磁気吸引力発生手段
を、駆動側部材と被駆動側部材の対向面にそれぞれ複数
の磁極を形成するように駆動側部材及び被駆動側部材に
設けられた永久磁石から構成するのが好ましい。永久磁
石を用いると励磁電流の供給が不要であるため、構造が
簡単になる。また永久磁石の磁極面に複数のスリットま
たは溝を形成しておくと、脱調時に永久磁石の表面に渦
電流が発生するのを抑制して、脱出トルクの増加を低減
できる。
The magnetic attraction force generating means may be an electromagnetic coil. However, if an electromagnetic coil is used, a circuit for supplying an exciting current is required, and the structure becomes complicated. In addition, an induced current flows in the electromagnetic coil during step-out, increasing the escape torque and increasing the duration of the force. Therefore, it is preferable that the magnetic attraction force generating means is constituted by permanent magnets provided on the drive-side member and the driven-side member such that a plurality of magnetic poles are formed on the opposing surfaces of the drive-side member and the driven-side member. When a permanent magnet is used, it is not necessary to supply an exciting current, so that the structure is simplified. Further, when a plurality of slits or grooves are formed on the pole face of the permanent magnet, generation of eddy current on the surface of the permanent magnet during step-out can be suppressed, and an increase in escape torque can be reduced.

【0018】なお電磁カップリングにおいて、複数の磁
極を駆動側部材の移動方向に沿って並べる場合に、各磁
極の前記移動方向の磁極寸法は、磁気カップリングが脱
調状態に至るまでに負荷に加わる力とその持続時間との
積が負荷に応じて予め定められる安全領域内に入るよう
に定めるのが好ましい。即ち磁気カップリングが脱調状
態に至るまでの時間が、安全の確保に必要な時間(安全
と定められた有限時間)内に入るようにするのが好まし
い。このようにすると、磁極寸法を適宜に設定すること
により、脱調に至るまでの時間を任意に設定して、負荷
が何かに衝突した際の安全性を確保できる。なお永久磁
石を用いる場合には、各磁極を構成する永久磁石の前記
移動方向の寸法を適宜に定めればよい。
In a case where a plurality of magnetic poles are arranged along the moving direction of the driving member in the electromagnetic coupling, the magnetic pole size of each magnetic pole in the moving direction is determined by the load applied to the magnetic coupling until the magnetic coupling is out of synchronization. Preferably, the product of the applied force and its duration is determined so as to fall within a predetermined safety region depending on the load. That is, it is preferable that the time required for the magnetic coupling to reach the step-out state falls within the time required for ensuring safety (finite time defined as safe). In this case, by appropriately setting the magnetic pole dimensions, the time until the step-out occurs can be arbitrarily set, and the safety in the event of a load collision can be ensured. When a permanent magnet is used, the size of the permanent magnet constituting each magnetic pole in the moving direction may be appropriately determined.

【0019】更に、動力遮断機構(トルク遮断機構)に
おける動力(またはトルク)の遮断動作を検出して停止
信号を出力する遮断動作検出手段と、停止信号が入力さ
れると動力発生装置への電気エネルギーの供給を停止す
る電気エネルギー供給停止手段とを更に設けてもよい。
なお遮断動作検出手段と電気エネルギー供給停止手段と
を設けずに、動力遮断機構の動力の遮断動作と同期して
動力発生装置への電気エネルギーの供給を直接遮断する
電気エネルギー供給遮断手段を設けてもよい。これらの
手段を設けると、磁気カップリングの脱調に同期して電
動アクチュエータの動力発生装置に供給される電気エネ
ルギーを停止または遮断することができて、迅速に電動
アクチュエータを停止させることができるとともに、異
常の発生原因が除去されない状態で、再度電動アクチュ
エータが動作するのを防止できる。
Further, a shut-off operation detecting means for detecting a shut-off operation of the power (or torque) in the power cut-off mechanism (torque cut-off mechanism) and outputting a stop signal, and an electric signal to the power generating device when the stop signal is inputted. Electric energy supply stopping means for stopping the supply of energy may be further provided.
In addition, without providing the cutoff operation detecting means and the electric energy supply stop means, the electric energy supply cutoff means for directly cutting off the supply of the electric energy to the power generation device in synchronization with the power cutoff operation of the power cutoff mechanism is provided. Is also good. When these means are provided, the electric energy supplied to the power generation device of the electric actuator can be stopped or cut off in synchronization with the step-out of the magnetic coupling, and the electric actuator can be stopped quickly. In addition, it is possible to prevent the electric actuator from operating again without removing the cause of the abnormality.

【0020】本発明を回転軸を有する電動機を動力発生
装置として用いた場合について説明すると、本発明は、
回転軸を有する電動機と、回転軸の回転トルクを負荷に
伝達するトルク伝達機構と、トルク伝達機構に組み込ま
れて回転トルクが負荷に伝達されるのを遮断するトルク
遮断機構(動力遮断機構)とを備えればよい。そしてト
ルク遮断機構は、回転トルクにより直接駆動されて回転
する駆動側回転部材と、磁気吸引力を利用する磁気カッ
プリングにより駆動側回転部材と連結されて負荷に回転
トルクを伝達する被駆動側回転部材と、駆動側回転部材
及び被駆動側回転部材の少なくとも一方に設けられて磁
気吸引力を発生する磁気吸引力発生手段とを具備し、被
駆動側回転部材に負荷から加わるトルクが磁気カップリ
ングの脱出トルクよりも大きくなると磁気カップリング
が脱調状態になって負荷への回転トルクの伝達を遮断す
るように構成する。
The present invention will be described with respect to a case where an electric motor having a rotating shaft is used as a power generating device.
An electric motor having a rotating shaft, a torque transmitting mechanism for transmitting the rotating torque of the rotating shaft to the load, and a torque interrupting mechanism (power interrupting mechanism) incorporated in the torque transmitting mechanism for interrupting the transmission of the rotating torque to the load. Should be provided. The torque cut-off mechanism is connected to the driving-side rotating member that is driven directly by the rotating torque and rotates, and the driven-side rotating member that is connected to the driving-side rotating member by a magnetic coupling that uses magnetic attraction to transmit the rotating torque to the load. A magnetic attraction force generating means provided on at least one of the driving side rotating member and the driven side rotating member to generate a magnetic attraction force, wherein a torque applied from a load to the driven side rotating member is magnetically coupled. When the escape torque exceeds the escape torque, the magnetic coupling enters a step-out state and the transmission of the rotational torque to the load is interrupted.

【0021】この場合にも、トルク遮断機構におけるト
ルクの伝達を遮断する動作を検出して停止信号を出力す
る遮断動作検出手段と、停止信号が入力されると電動機
への電気エネルギーの供給を停止する電気エネルギー供
給停止手段とを更に設けてもよいのは勿論である。そし
てこの場合の遮断動作検出手段を、駆動側回転部材に駆
動側回転部材と同心的に配置された導電性を有する駆動
側のスリップリングと、被駆動側回転部材に被駆動側回
転部材と同心的に配置された導電性を有する被駆動側の
スリップリングと、駆動側のスリップリングと被駆動側
のスリップリングとの間に配置されて、磁気カップリン
グが結合状態にあるときに駆動側のスリップリング及び
被駆動側のスリップリングを電気的に接続し、磁気カッ
プリングが脱調状態になると両者の電気的接続を遮断す
る電気的接続機構と、電動機のケース等の非回転部に取
付けられて駆動側のスリップリング及び被駆動側のスリ
ップリングと常時接触する少なくとも一対の摺動接点と
から構成することができる。電気的接続機構は駆動側の
スリップリング及び被駆動側のスリップリングにそれぞ
れ固定され、磁気カップリングが結合状態にあるときに
駆動側のスリップリング及び被駆動側のスリップリング
を電気的に接続するように相互に接触し、磁気カップリ
ングが脱調状態になると両者の電気的接続を遮断する少
なくとも一対のバネ接点によって構成することができ
る。これら一対のバネ接点は、一対の摺動接点の集電動
作の邪魔にならないように設ける。
In this case as well, a cut-off operation detecting means for detecting an operation of cutting off the transmission of torque in the torque cut-off mechanism and outputting a stop signal, and stopping supply of electric energy to the motor when the stop signal is inputted. Needless to say, an electric energy supply stopping means may be further provided. In this case, the cut-off operation detecting means includes a conductive driving-side slip ring disposed concentrically with the driving-side rotating member on the driving-side rotating member, and a driven-side rotating member concentric with the driven-side rotating member. A driven side slip ring having a conductive property, and a drive side slip ring disposed between the drive side slip ring and the driven side slip ring so that when the magnetic coupling is in a coupled state, the drive side slip ring is disposed. An electrical connection mechanism that electrically connects the slip ring and the slip ring on the driven side and cuts off the electrical connection between the two when the magnetic coupling is out of synchronization, and is attached to a non-rotating portion such as a motor case. And at least one pair of sliding contacts that are always in contact with the driving side slip ring and the driven side slip ring. The electrical connection mechanism is fixed to the driving side slip ring and the driven side slip ring, respectively, and electrically connects the driving side slip ring and the driven side slip ring when the magnetic coupling is in a coupled state. Thus, at least one pair of spring contacts that contact each other and cut off the electrical connection between the two when the magnetic coupling is out of step. The pair of spring contacts are provided so as not to hinder the current collecting operation of the pair of sliding contacts.

【0022】なお前述の2つのスリップリングを用いた
遮断動作検出手段の構造をそのまま利用して、磁気カッ
プリングが脱調状態になったときに電動機への電機子電
流の供給を直接遮断することができる。具体的には、単
相の電動機の場合には、少なくとも一対の摺動接点を通
して、電動機の電機子巻線に電機子電流を供給するよう
にする。このようにすると、磁気カップリングが脱調状
態になったときに、一対のバネ接点が非接触状態となっ
て電動機への電機子電流の供給を直接且つ直ちに遮断で
きる。電動機が多相(n相)の電動機の場合には、多相
の電機子巻線にそれぞれ対応して駆動側及び被駆動側の
スリップリング、摺動接点、接点バネの構造をn組用意
して、これらの組の摺動接点を通してn相の電機子巻線
にそれぞれ電機子電流を供給すればよい。
By directly utilizing the structure of the interruption operation detecting means using the above-mentioned two slip rings, the supply of the armature current to the electric motor is directly interrupted when the magnetic coupling is out of synchronization. Can be. Specifically, in the case of a single-phase motor, an armature current is supplied to an armature winding of the motor through at least a pair of sliding contacts. With this configuration, when the magnetic coupling is out of synchronization, the pair of spring contacts are in a non-contact state, so that the supply of the armature current to the electric motor can be directly and immediately interrupted. When the motor is a multi-phase (n-phase) motor, n sets of structures of the slip ring, the sliding contact, and the contact spring on the driving side and the driven side are prepared corresponding to the multi-phase armature windings. Thus, an armature current may be supplied to the n-phase armature windings through these sets of sliding contacts.

【0023】なお遮断動作検出手段は、遮断動作が行わ
れたことを検出できるものであれば、どのような構造を
有していてもよい。遮断動作検出手段の一例では、例え
ば、駆動側部材及び被駆動側部材の一方に設けられて駆
動側部材及び被駆動側部材の他方に設けられた磁力発生
手段から発生する磁束の変化で誘起電圧を発生するサー
チコイルを用いる。この場合、電気エネルギー供給停止
手段はサーチコイルに誘起した誘起電圧を停止信号とし
て動作するように構成すればよい。磁気カップリングが
脱調状態になると、駆動側部材と被駆動側部材との間に
相対的回転が発生する。そのため駆動側部材及び被駆動
側部材の一方にサーチコイルを設けておくことにより、
脱調の発生と同時にサーチコイルに電圧が誘起される。
このようにサーチコイルを用いると、確実に且つ簡単に
脱調の発生を検出できる。
The breaking operation detecting means may have any structure as long as it can detect that the breaking operation has been performed. In an example of the shut-off operation detecting means, for example, the induced voltage is generated by a change in magnetic flux generated from magnetic force generating means provided on one of the driving side member and the driven side member and provided on the other of the driving side member and the driven side member. Is used. In this case, the electric energy supply stopping means may be configured to operate using the induced voltage induced in the search coil as a stop signal. When the magnetic coupling is out of step, relative rotation occurs between the driving side member and the driven side member. Therefore, by providing a search coil on one of the driving side member and the driven side member,
A voltage is induced in the search coil at the same time as step-out occurs.
By using the search coil as described above, the occurrence of step-out can be detected reliably and easily.

【0024】サーチコイルに誘起された誘起電圧は、ブ
ラシ構造で出力させてもよいが、寿命を考慮すると、回
転変圧器を用いるのが好ましい。回転変圧器を用いる場
合には、一次巻線をサーチコイルが設けられた駆動側部
材及び被駆動側部材の一方に設け、二次巻線を非回転部
に設ければよい。このようにすると非接触でサーチコイ
ルに誘起された電圧を取出すことができる。
The induced voltage induced in the search coil may be output by a brush structure, but it is preferable to use a rotary transformer in consideration of the life. When a rotary transformer is used, the primary winding may be provided on one of the driving side member and the driven side member provided with the search coil, and the secondary winding may be provided on the non-rotating portion. In this way, the voltage induced in the search coil can be taken out in a non-contact manner.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳しく説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0026】まず、本発明の第1の実施の形態の例とし
て、電気エネルギーを運動エネルギーに変換して動力を
発生する動力発生装置として回転電機を用いた電動アク
チュエータについて説明する。図1は、この電動アクチ
ュエータ1の一部を断面にして示した構造図である。こ
の電動アクチュエータ1は、動力発生装置としての電動
機2と、センサ部3と、電動機の回転軸から出力される
動力(または回転トルク)を負荷に伝達する動力伝達部
4とを備えている。ここで使用する電動機としては、直
流電動機,同期電動機,誘導電動機等の各種の電動機を
用いることができる。センサ部3は、電動機2をサーボ
モータとして動作させるために使用する速度センサ及び
位置センサを構成する検出機器(例えばエンコーダ等)
を含んで構成されている。
First, as an example of the first embodiment of the present invention, an electric actuator using a rotating electric machine as a power generation device that converts electric energy into kinetic energy and generates power will be described. FIG. 1 is a structural view showing a part of the electric actuator 1 in cross section. The electric actuator 1 includes an electric motor 2 as a power generation device, a sensor unit 3, and a power transmission unit 4 that transmits power (or rotational torque) output from a rotating shaft of the electric motor to a load. Various motors such as a DC motor, a synchronous motor, and an induction motor can be used as the motor used here. The sensor unit 3 is a detection device (for example, an encoder or the like) that configures a speed sensor and a position sensor used to operate the electric motor 2 as a servomotor.
It is comprised including.

【0027】動力伝達部4は、電動機2のハウジング2
aの端部に取付けられたケーシング5の内部に動力伝達
機構(またはトルク伝達機構)の主要部分が収納された
構造を有している。ケーシング5の電動機2側の端部5
aの内部には、電動機2の回転軸2bが挿入配置されて
いる。またケーシング5の非電動機2側の端部5bの内
周部には、出力軸6を回転自在に支持するベアリング7
が嵌合されて固定されている。電動機2の回転軸2bと
出力軸6とは、軸線が一致するように並んで配置されて
おり、回転軸2bの端部と出力軸6の内端部6aとは僅
かなギャップGを介して対向している。出力軸6の外端
部6bには、負荷が取付けられる。
The power transmission unit 4 is provided with a housing 2 of the electric motor 2.
The main part of the power transmission mechanism (or the torque transmission mechanism) is housed inside a casing 5 attached to the end of “a”. End 5 of casing 5 on electric motor 2 side
The rotary shaft 2b of the electric motor 2 is inserted and arranged inside a. A bearing 7 for rotatably supporting the output shaft 6 is provided on an inner peripheral portion of the end 5 b of the casing 5 on the non-motor 2 side.
Are fitted and fixed. The rotating shaft 2b of the electric motor 2 and the output shaft 6 are arranged side by side so that their axes coincide with each other, and the end of the rotating shaft 2b and the inner end 6a of the output shaft 6 are separated by a slight gap G. Are facing each other. A load is attached to the outer end 6b of the output shaft 6.

【0028】回転軸2bには、非磁性材料により一体構
造とされた永久磁石支持体8が固定されている。この永
久磁石支持体8は、回転軸2bの外周に嵌合されて固定
される第1の筒状部8aと、この第1の筒状部8aの一
端から径方向外側に延びる板状の環状部8bと、環状部
8bの径方向外側端部から回転軸2bの軸線方向に延び
る第2の筒状部8cとから構成されている。第2の筒状
部8cの内周部には、磁性材料により一体構造とされた
環状ヨーク9が嵌合されて固定されている。そしてこの
環状ヨーク9の内周面上には、複数の永久磁石10…が
固定されている。また出力軸6の内端部6aの外周に
は、導磁性材料からなる環状の永久磁石支持体11が嵌
合されており、この永久磁石支持体11の外周面上には
複数の永久磁石12…が固定されている。
A permanent magnet support 8 integrally formed of a non-magnetic material is fixed to the rotating shaft 2b. The permanent magnet support 8 has a first cylindrical portion 8a fitted and fixed to the outer periphery of the rotating shaft 2b, and a plate-like annular shape extending radially outward from one end of the first cylindrical portion 8a. It comprises a portion 8b and a second cylindrical portion 8c extending from the radially outer end of the annular portion 8b in the axial direction of the rotating shaft 2b. An annular yoke 9 integrally formed of a magnetic material is fitted and fixed to the inner peripheral portion of the second cylindrical portion 8c. A plurality of permanent magnets 10 are fixed on the inner peripheral surface of the annular yoke 9. An annular permanent magnet support 11 made of a magnetic conductive material is fitted on the outer periphery of the inner end 6 a of the output shaft 6, and a plurality of permanent magnets 12 are mounted on the outer peripheral surface of the permanent magnet support 11. ... is fixed.

【0029】この例では永久磁石支持体8と環状ヨーク
9とにより、回転軸2bから動力(またはトルク)が直
接伝えられる駆動側部材が構成され、永久磁石支持体8
と環状ヨーク9と永久磁石10…とにより第1の磁気カ
ップリング部材13(図2)が構成されている。また永
久磁石支持体11により磁気吸引力を利用する磁気カッ
プリングにより駆動側部材と連結されて負荷に動力(ま
たはトルク)を伝達する被駆動側部材が構成され、永久
磁石支持体11と永久磁石12…とにより第2の磁気カ
ップリング部材14が構成されている。そして永久磁石
10…及び12…によって、磁気吸引力を発生する磁気
吸引力発生手段が構成されている。またこれら第1及び
第2の磁気カップリング部材13及び14により、電動
機2から動力(またはトルク)が負荷に伝達されるのを
遮断する動力遮断機構(またはトルク遮断機構)を構成
する磁気カップリング15が構成されている。
In this example, the drive member to which power (or torque) is directly transmitted from the rotating shaft 2b is constituted by the permanent magnet support 8 and the annular yoke 9, and the permanent magnet support 8
, The annular yoke 9 and the permanent magnets 10 form a first magnetic coupling member 13 (FIG. 2). Further, a driven-side member that transmits power (or torque) to a load by being connected to a driving-side member by a magnetic coupling utilizing magnetic attraction by the permanent magnet support 11 is configured. .. Constitute a second magnetic coupling member 14. The permanent magnets 10 and 12 constitute magnetic attraction force generating means for generating a magnetic attraction force. Also, the first and second magnetic coupling members 13 and 14 constitute a magnetic coupling constituting a power cutoff mechanism (or torque cutoff mechanism) for blocking transmission of power (or torque) from the electric motor 2 to the load. 15 are constituted.

【0030】この磁気カップリング15は、被駆動側部
材を構成する出力軸6に、図示しない負荷から加わる力
(またはトルク)が磁気カップリングのカップリング力
(脱出トルク)よりも大きくなると、磁気カップリング
15が脱調状態になって出力軸6を介して負荷へ動力
(またはトルク)が伝達されるのを遮断する。このよう
な機能を有効に発揮するように、この例では、永久磁石
10…及び永久磁石12…の配置態様を図2に示す通り
にしている。永久磁石10…及び永久磁石12…は、2
つの永久磁石を隣接して配置して構成した複数の組磁石
を周方向に一定の間隔を開けて配置するように取付けら
れている。この一定の間隔は、磁気カップリング15が
脱調状態になって、第1の磁気カップリング部材13と
第2の磁気カップリング部材14との間に相対的な回転
が発生したときに、容易に再カップリングしないように
定められている。組磁石を構成する隣接して配置された
2つの永久磁石は、N極とS極の組み合わせである。環
状ヨーク9に固定された永久磁石10…からなる複数の
組磁石と永久磁石支持体11に固定された永久磁石12
からなる複数の組磁石とは、カップリング状態におい
て、互いに吸引し合うように配列されている。また永久
磁石10…及び永久磁石12…の磁極幅寸法(周方向の
寸法即ち回転軸2bの回転方向の寸法)は、出力軸6に
負荷から加わる力が磁気カップリング15のカップリン
グ力よりも大きくなると磁気カップリング15が直ちに
脱調状態となるように定めてある。より具体的には、永
久磁石10…及び永久磁石12…の磁極幅寸法について
は、磁気カップリングが脱調状態に至るまでに負荷に加
わる力とその持続時間との積が負荷に応じて予め定めら
れる安全領域内に入るように定める。即ち、磁気カップ
リングが脱調状態に至るまでの時間が、安全の確保に必
要な時間(安全と定められた有限時間)内に入るように
磁極幅寸法を定める。なおこの点については後に説明す
る。
When a force (or torque) applied from a load (not shown) to the output shaft 6 constituting the driven member becomes larger than a coupling force (escape torque) of the magnetic coupling, the magnetic coupling 15 becomes magnetic. The coupling 15 is brought out of step and the transmission of power (or torque) to the load via the output shaft 6 is blocked. In this example, the arrangement of the permanent magnets 10 and the permanent magnets 12 is as shown in FIG. 2 so as to effectively exert such a function. The permanent magnets 10 and the permanent magnets 12 are 2
A plurality of grouped magnets configured by arranging two permanent magnets adjacent to each other are attached so as to be arranged at a constant interval in the circumferential direction. This constant interval is easy when the magnetic coupling 15 is out of step and relative rotation occurs between the first magnetic coupling member 13 and the second magnetic coupling member 14. To prevent re-coupling. The two permanent magnets that are adjacent to each other and that constitute the group magnet are a combination of an N pole and an S pole. A plurality of magnets composed of permanent magnets 10 fixed to an annular yoke 9 and a permanent magnet 12 fixed to a permanent magnet support 11
Are arranged so as to attract each other in the coupling state. In addition, the magnetic pole width dimension (circumferential dimension, that is, the dimension in the rotating direction of the rotating shaft 2b) of the permanent magnets 10 and the permanent magnets 12 is such that the force applied from the load to the output shaft 6 is smaller than the coupling force of the magnetic coupling 15. It is set so that the magnetic coupling 15 immediately goes out of synchronization when it becomes larger. More specifically, regarding the magnetic pole width dimensions of the permanent magnets 10 and the permanent magnets 12, the product of the force applied to the load and the duration thereof before the magnetic coupling reaches the step-out state is determined in advance according to the load. Determine to be within the defined safety area. That is, the magnetic pole width dimension is determined so that the time until the magnetic coupling reaches the step-out state falls within the time required for ensuring safety (finite time determined to be safe). This will be described later.

【0031】磁気カップリング15は電動機2で発生し
た動力を出力軸6に伝達すると共に、その動力を遮断す
る機能を本質的に持っている。
The magnetic coupling 15 essentially has the function of transmitting the power generated by the electric motor 2 to the output shaft 6 and blocking the power.

【0032】次に、図3に基づき磁気カップリング15
の動力伝達と遮断の作用を詳しく説明する。図3は、図
2に示した磁気カップリングを構成する永久磁石10…
及び12…の1つの組磁石即ち1極対分の径方向断面を
円周方向に展開して示したものである。第1及び第2の
磁気カップリング部材13及び14を介して出力軸6
(73に伝達されるトルクTc は仮想変位の原理より以
下のように表される。
Next, referring to FIG.
The operation of power transmission and cutoff of the motor will be described in detail. FIG. 3 shows permanent magnets 10 constituting the magnetic coupling shown in FIG.
, And 12 are radially cross-sectional views of one set magnet, that is, one pole pair, developed in the circumferential direction. The output shaft 6 via the first and second magnetic coupling members 13 and 14;
(The torque Tc transmitted to 73 is expressed as follows based on the principle of virtual displacement.

【0033】 Tc =−(δWg /δθ) …(1) Wg =(Vg /4πμo )∫(Bg )2 dθ …(2) ただし、Wg は空隙16に蓄えられる磁気エネルギーで
あり、θは円周方向の空間角であり、Vg は空隙16の
全体積であり、Bg は空隙16の磁束密度であり、μo
は真空の透磁率である。こで、空隙の磁束密度Bg の基
本波成分によるトルクを考えると、出力軸6に伝達され
るトルクTc は、 Tc =Tpo sin(pθ) …(3) と表される。(3)式のpは永久磁石10…及び12の
極対数(即ち一方の磁気カップリング部材13または1
4に設けられる組磁石の数)であり、Tpoは伝達トルク
の最大値である。このトルクTc の振幅を磁気カップリ
ング15の脱出トルクと言う。
Tc = − (δWg / δθ) (1) Wg = (Vg / 4πμo) ∫ (Bg) 2 dθ (2) where Wg is the magnetic energy stored in the gap 16 and θ is the circumference Vg is the total volume of the air gap 16, Bg is the magnetic flux density of the air gap 16, μo
Is the vacuum permeability. Here, considering the torque due to the fundamental wave component of the magnetic flux density Bg of the air gap, the torque Tc transmitted to the output shaft 6 is expressed as Tc = Tpo sin (pθ) (3). In equation (3), p is the number of pole pairs of the permanent magnets 10 and 12 (that is, one of the magnetic coupling members 13 or 1).
4), and Tpo is the maximum value of the transmission torque. The amplitude of this torque Tc is called the escape torque of the magnetic coupling 15.

【0034】磁気カップリング15の脱出トルクTpoと
出力軸6に負荷される負荷トルクTL との間に、 Tpo>TL …(4) なる関係が満足される場合には、電動機2の回転軸2b
からの動力(回転トルク)は磁気カップリング15を介
して出力軸6に伝達される。一方、 Tpo<TL …(5) なる関係が満足される場合には、磁気カップリング15
は脱調状態となって、電動機2の回転軸2bからの動力
(回転トルク)を出力軸6に伝達することはできない。
すなわち、(1)式,(2)式及び(3)式に基づいて
設定された脱出トルクの値を超える大きさの負荷トルク
が出力軸6に加わると、電動機2から出力軸6への動力
伝達は遮断される。
If the relationship Tpo> T L (4) is satisfied between the escape torque Tpo of the magnetic coupling 15 and the load torque TL applied to the output shaft 6, the rotation of the electric motor 2 is performed. Shaft 2b
(Rotational torque) is transmitted to the output shaft 6 via the magnetic coupling 15. On the other hand, if the relationship Tpo <T L (5) is satisfied, the magnetic coupling 15
Is out of synchronism, and the power (rotation torque) from the rotating shaft 2 b of the electric motor 2 cannot be transmitted to the output shaft 6.
That is, when a load torque having a magnitude exceeding the value of the escape torque set based on the equations (1), (2) and (3) is applied to the output shaft 6, the power from the electric motor 2 to the output shaft 6 is increased. Transmission is blocked.

【0035】図4(A)には、この例について計算した
第1及び第2の磁気カップリング部材13及び14の相
対角変位θとトルクTc の関係を示す。(3)式から明
らかなように、トルクTc の最大値すなわち脱出トルク
は、 θ=±π/(2p) …(6) の角変位で生じる。出力軸6に過大な負荷トルクが加わ
った場合、安全と定められた有限時間以内の短時間のう
ちに動力遮断が行われることが望ましいので、(6)式
で表される角変位は小さい方がよい。従って、第1及び
第2の磁気カップリング部材13及び14に永久磁石1
0及び12によって構成する複数の磁極は、磁極幅寸法
(周方向の寸法)の小さい多極の永久磁石で構成される
ことが好適である。
FIG. 4A shows the relationship between the relative angular displacement θ of the first and second magnetic coupling members 13 and 14 and the torque Tc calculated for this example. As is apparent from the equation (3), the maximum value of the torque Tc, that is, the escape torque occurs at an angular displacement of θ = ± π / (2p) (6). If an excessive load torque is applied to the output shaft 6, it is desirable that the power be cut off within a short time within a finite time defined as safe. Therefore, the angular displacement expressed by the equation (6) is smaller. Is good. Therefore, the permanent magnet 1 is attached to the first and second magnetic coupling members 13 and 14.
The plurality of magnetic poles constituted by 0 and 12 are preferably constituted by multi-pole permanent magnets having a small magnetic pole width dimension (circumferential dimension).

【0036】図4(B)に示すように、磁極幅寸法をτ
として、磁気カップリングの空隙内径をDとした場合に
は、これらの間に τ=πD/(2p) …(7) なる関係がある。
As shown in FIG. 4B, the magnetic pole width dimension is τ.
Assuming that the inner diameter of the air gap of the magnetic coupling is D, there is a relationship between them as follows: τ = πD / (2p) (7)

【0037】いま(6)式で表される角変位θを(6)
式と(7)式とを用いて表すと、 θ=τ/D …(8) と表される。
Now, the angular displacement θ expressed by the equation (6) is calculated by the following equation (6).
When expressed using the equation and the equation (7), it is expressed as follows: θ = τ / D (8)

【0038】磁気カップリングによって伝達されるトル
クTcにより駆動される機構(負荷)が、ある物体に衝
突した場合に生じる力Fの時間変化は図4(C)のよう
になる。ここで一般に、力Fの最大値が一定のもとで
は、持続時間Δtが短いほど力積(F×Δt)は小さ
い。また、ある一定の負荷条件のもとでは、磁気カップ
リングが脱調にいたるまでの時間tは、脱調にいたるま
での角変位θと正の相関を持つ。したがって脱調にいた
るまでの時間tを短くするためには、(8)式で表され
る角変位θを小さくすればよい。(8)式から明らかな
ように、角変位θを小さくするためには、磁気カップリ
ングの磁極幅寸法τを小さくして、空隙内径Dを大きく
設計すればよいことになる。空隙内径Dを大きくする
と、装置の全体寸法が大きくなるため、磁極幅寸法τを
小さくして、角変位θを小さくすることにより、脱調に
いたるまでの時間tを短くするのが好ましい。
FIG. 4C shows a time change of the force F generated when the mechanism (load) driven by the torque Tc transmitted by the magnetic coupling collides with a certain object. Here, in general, when the maximum value of the force F is constant, the impulse (F × Δt) is smaller as the duration Δt is shorter. Further, under a certain load condition, the time t until the magnetic coupling steps out has a positive correlation with the angular displacement θ until the step-out occurs. Therefore, in order to shorten the time t until the step-out occurs, the angular displacement θ represented by the equation (8) may be reduced. As is apparent from the equation (8), in order to reduce the angular displacement θ, it is necessary to reduce the magnetic pole width dimension τ of the magnetic coupling and design the gap inner diameter D to be large. When the inner diameter D of the gap is increased, the overall size of the apparatus is increased. Therefore, it is preferable to reduce the magnetic pole width τ and the angular displacement θ to shorten the time t until the step-out occurs.

【0039】図4(D)には、磁気カップリングを内蔵
した電動アクチュエータの脱出トルク特性を示す。この
図から分かるように、磁極幅寸法τが大きくなるほど
(τ1<τ2 <τ3 )、同じ力F1 が加わったとしたと
すると、持続時間t1 が長くなって、力積(F1 ×t1
)が大きくなる。例えば、力F1 が加わったときに、
持続時間がt1 以内に入るようにするためには、磁極幅
寸法τとしてτ1 を選択することになる。この場合、図
4(D)の磁極幅τ1 の特性曲線が、安全曲線となり、
その内側の領域が安全領域となり、その外側の領域が危
険領域となる。このことは、力積が安全曲線の安全領域
に入るように磁極幅寸法τを決定するればよいことを意
味する。
FIG. 4D shows the escape torque characteristics of the electric actuator having a built-in magnetic coupling. As can be seen from the figure, assuming that the same force F1 is applied as the magnetic pole width dimension τ increases (τ1 <τ2 <τ3), the duration t1 increases, and the impulse (F1 × t1
) Increases. For example, when force F1 is applied,
In order to keep the duration within t1, τ1 should be selected as the magnetic pole width dimension τ. In this case, the characteristic curve of the magnetic pole width τ1 in FIG.
The area inside the area is a safety area, and the area outside the area is a danger area. This means that the magnetic pole width dimension τ may be determined so that the impulse falls within the safety region of the safety curve.

【0040】なお、磁極を多極の永久磁石で構成する
と、第1及び第2の磁気カップリング部材13及び14
のねじり剛性も向上する。さらに、磁極幅寸法の小さい
永久磁石で構成することにより、脱調時に生じる渦電流
による脱出トルクの増加を低減できる。図5に示すよう
に、永久磁石Mの磁極面に複数のスリットまたは溝Sを
形成しても、磁極面に渦電流が発生するのを抑制でき
る。なお、磁気カップリング15の複数の磁極を、多極
の電磁石で構成してもよい。但しその場合には、磁気カ
ップリングが大型化するとともに、脱調時に電磁石の電
磁コイルに誘導電流が流れ、脱出トルクが増大し、また
力の持続時間が増大する。したがって多極の永久磁石で
構成することが好ましい。
If the magnetic poles are constituted by multi-pole permanent magnets, the first and second magnetic coupling members 13 and 14
Torsional rigidity is also improved. Further, by using a permanent magnet having a small magnetic pole width, an increase in escape torque due to an eddy current generated at the time of step-out can be reduced. As shown in FIG. 5, even if a plurality of slits or grooves S are formed on the magnetic pole surface of the permanent magnet M, generation of eddy current on the magnetic pole surface can be suppressed. Note that the plurality of magnetic poles of the magnetic coupling 15 may be configured by multi-pole electromagnets. However, in this case, the size of the magnetic coupling increases, and an induced current flows through the electromagnetic coil of the electromagnet at the time of step-out, so that the escape torque increases and the duration of the force increases. Therefore, it is preferable to configure the multi-pole permanent magnet.

【0041】図1に戻って、第2の磁気カップリング部
材14の少なくとも1つの永久磁石12には、その外側
を囲むようにしてサーチコイル18が取付けてある。サ
ーチコイル18は、第1の磁気カップリング部材13の
永久磁石10…から発生する磁束と空間的に直交するよ
うに、1つ以上の永久磁石12に巻かれている。出力軸
6には、磁気カップリング15に隣接して、サーチコイ
ル18に直列接続された一次巻線W1を有する回転変圧
器19の一次側巻線ユニット19aが固定されている。
この一次側巻線ユニット19aは、出力軸6に嵌合され
た環状の絶縁樹脂製のボビンに一次巻線W1の巻線導体
が巻回された構造を有している。また回転変圧器19の
二次側巻線ユニット19bは、ケーシング5に取付けら
れている。二次側巻線ユニット19bは、ケーシング5
の内壁部にネジ止めされた取付具20を介してケーシン
グ5に対して固定されている。二次側巻線ユニット19
bは、一次側巻線ユニット19aを周方向から囲むよう
に構成された環状の絶縁樹脂製のボビンに、一次巻線W
1から発生する磁束が鎖交するように二次巻線W2が巻
回された構造を有している。この例では、サーチコイル
18と回転変圧器19とにより、磁気カップリング15
における動力(またはトルク)の遮断動作を検出して停
止信号を出力する遮断動作検出手段が構成されている。
なお回転変圧器19の二次巻線W2の出力用リード線
は、ケーシング5の外周部に設けた貫通孔21を通して
ケーシング5の外部に引き出される。
Returning to FIG. 1, a search coil 18 is attached to at least one permanent magnet 12 of the second magnetic coupling member 14 so as to surround the outside. The search coil 18 is wound around one or more permanent magnets 12 so as to be spatially orthogonal to the magnetic flux generated from the permanent magnets 10 of the first magnetic coupling member 13. A primary winding unit 19a of a rotary transformer 19 having a primary winding W1 connected in series to a search coil 18 is fixed to the output shaft 6 adjacent to the magnetic coupling 15.
The primary winding unit 19a has a structure in which the winding conductor of the primary winding W1 is wound around an annular insulating resin bobbin fitted to the output shaft 6. The secondary winding unit 19 b of the rotary transformer 19 is attached to the casing 5. The secondary winding unit 19b is
Is fixed to the casing 5 via a fitting 20 screwed to the inner wall of the casing 5. Secondary winding unit 19
b is an annular insulating resin bobbin configured to surround the primary winding unit 19a from the circumferential direction, and the primary winding W
1 has a structure in which the secondary winding W2 is wound so as to link the magnetic flux generated from the secondary winding W1. In this example, the search coil 18 and the rotating transformer 19 form the magnetic coupling 15.
Of the power (or torque) in step (1) and outputs a stop signal.
The output lead wire of the secondary winding W2 of the rotary transformer 19 is drawn out of the casing 5 through a through hole 21 provided on the outer periphery of the casing 5.

【0042】二次巻線W2の出力用リード線から出力さ
れた信号は、電動機2の図示しない制御装置に停止信号
として入力される。制御装置には、この停止信号を受信
すると電動機2への電気エネルギーの供給を停止する電
気エネルギー供給停止手段を設ける。なおこの電気エネ
ルギー供給停止手段は、電動機2自体に制御装置が内蔵
されている場合には、電動機2の内部に設けることにな
る。電気エネルギー供給停止手段は、例えば電動機2に
電機子電流を流す回路の途中に制御可能なスイッチを設
け、停止信号の入力に応じてこのスイッチを開くことに
より、電機子電流の供給を停止するように構成すること
ができる。
The signal output from the output lead wire of the secondary winding W2 is input to a control device (not shown) of the electric motor 2 as a stop signal. The control device is provided with electric energy supply stopping means for stopping the supply of electric energy to the electric motor 2 when receiving the stop signal. This electric energy supply stopping means is provided inside the electric motor 2 when the electric motor 2 itself has a built-in control device. The electric energy supply stop means is provided with a controllable switch in the middle of a circuit for flowing the armature current to the electric motor 2, and opens the switch in response to the input of the stop signal to stop the supply of the armature current. Can be configured.

【0043】次に、このサーチコイル18と回転変圧器
19の作用を図6に基づいて説明する。図6は、サーチ
コイル18と回転変圧器19の一次巻線W1及び二次巻
線W2の等価回路である。前述の(4)式が満足される
負荷条件では、磁気カップリング15の第1及び第2の
磁気カップリング部材13及び14は、磁気吸引力で吸
引し合って同期して回転するため、サーチコイル18に
は鎖交して変化する磁束は発生しない。したがってサー
チコイル18には電圧は誘起されない。そして前述の
(5)式が満足される負荷条件、すなわち、磁気カップ
リング15が脱調状態となって、第1及び第2の磁気カ
ップリング部材13及び14の間に相対的な回転が発生
し、両者の間に相対角速度が生じ、サーチコイル18に
は永久磁石10…から出る磁束が変化しながら鎖交す
る。その結果サーチコイル18には、誘起電圧が発生す
る。この誘起電圧は、回転変圧器19の一次巻線W1に
電流を流し、この電流で発生した磁束が二次巻線W2と
鎖交して、二次巻線の両端に電圧が現れる。この電圧が
停止信号となる。このようにして、電動機2の回転軸2
bと出力軸6との間の動力伝達の遮断に同期して停止信
号を電動機2の外部に取り出すことができる。
Next, the operation of the search coil 18 and the rotary transformer 19 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an equivalent circuit of the primary winding W1 and the secondary winding W2 of the search coil 18 and the rotary transformer 19. Under the load condition that satisfies the above expression (4), the first and second magnetic coupling members 13 and 14 of the magnetic coupling 15 attract each other by the magnetic attractive force and rotate synchronously. No magnetic flux that changes in linkage with the coil 18 is generated. Therefore, no voltage is induced in the search coil 18. Then, the load condition that satisfies the above expression (5), that is, the magnetic coupling 15 is out of synchronization, and relative rotation occurs between the first and second magnetic coupling members 13 and 14. Then, a relative angular velocity is generated between the two, and the magnetic flux emitted from the permanent magnets 10 interlinks the search coil 18 while changing. As a result, an induced voltage is generated in the search coil 18. This induced voltage causes a current to flow through the primary winding W1 of the rotary transformer 19, and the magnetic flux generated by this current interlinks with the secondary winding W2, and a voltage appears at both ends of the secondary winding. This voltage becomes the stop signal. Thus, the rotating shaft 2 of the electric motor 2
The stop signal can be taken out of the motor 2 in synchronization with the interruption of the power transmission between the motor b and the output shaft 6.

【0044】以上のように、電気エネルギーを運動エネ
ルギーに変換する電動機2と、その動力を出力軸6に伝
達または遮断する機構を多極の磁気カップリング15で
構成すると、磁気カップリング15で設定された脱出ト
ルクを越えたトルクは出力軸6に伝達されない。さら
に、動力伝達の遮断に同期して信号を発生する機構をサ
ーチコイル18と回転変圧器19とで構成することによ
って、動力伝達の遮断に同期して発生した信号を利用し
て電動機2に供給される電気エネルギーを遮断すること
が可能になる。
As described above, when the electric motor 2 for converting electric energy to kinetic energy and the mechanism for transmitting or interrupting the power to the output shaft 6 are constituted by the multipolar magnetic coupling 15, the magnetic coupling 15 is set. The torque exceeding the escape torque is not transmitted to the output shaft 6. Further, a mechanism for generating a signal in synchronization with the cutoff of the power transmission is constituted by the search coil 18 and the rotary transformer 19, so that a signal generated in synchronization with the cutoff of the power transmission is supplied to the electric motor 2. It is possible to cut off the electrical energy that is generated.

【0045】図7に、この例の電動アクチュエータを用
いた出力軸に負荷を取付け、この負荷に物体を衝突させ
たときのトルク特性と負荷側に生じる力の実測値の一例
を示す。図7において、曲線aは衝突時のトルク変化で
あり、曲線bは負荷側に生じる力の変化である。回転軸
2bから出力軸6への伝達トルクは、磁気カップリング
15の脱出トルクで制限され、それに伴い負荷側に生じ
る力も制限されていることが判る。しかも、この例で
は、磁気カップリング15の永久磁石10…及び12の
幅寸法を狭くして多極構造にしているため、衝撃力の持
続時間は約40msec. と短いことが確認される。
FIG. 7 shows an example of a torque characteristic and a measured value of a force generated on the load side when a load is attached to an output shaft using the electric actuator of this embodiment and an object collides with the load. In FIG. 7, a curve a indicates a change in torque at the time of collision, and a curve b indicates a change in force generated on the load side. It can be seen that the transmission torque from the rotating shaft 2b to the output shaft 6 is limited by the escape torque of the magnetic coupling 15, and the resulting force on the load side is also limited. Further, in this example, since the width of the permanent magnets 10... And 12 of the magnetic coupling 15 is reduced to form a multipolar structure, it is confirmed that the duration of the impact force is as short as about 40 msec.

【0046】次に本発明の別の実施の形態について説明
する。図8は、本発明を適用した電動アクチュエータ1
01の一部を断面にして示した構造図である。この例も
図1の例と同様に、動力発生装置として電動機102と
センサ部103(図8では内部を省略してある)と動力
伝達部104とを備えている。この例では、図1の例と
異なって、電動機102の回転軸と出力軸106とが一
体になっている。電動機102の両側にはブラケット1
05a及び105bが取付けられている。そして2つの
ブラケット105a及び105bには、それぞれ出力軸
106を支持するベアリング107が固定されている。
Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 shows an electric actuator 1 to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a structural view showing a part of the cross section of FIG. This example also includes an electric motor 102, a sensor unit 103 (inside is omitted in FIG. 8), and a power transmission unit 104 as a power generation device, as in the example of FIG. In this example, unlike the example of FIG. 1, the rotation shaft of the electric motor 102 and the output shaft 106 are integrated. Bracket 1 on both sides of motor 102
05a and 105b are attached. A bearing 107 for supporting the output shaft 106 is fixed to each of the two brackets 105a and 105b.

【0047】電動機102は、ステータ側に電機子鉄心
102aと電機子巻線102bとを備え、ロータ側に界
磁磁石102cを備えた永久磁石同期電動機である。前
述のブラケット105a及び105bは、電機子鉄心1
02aに対して固定されている。そして電機子巻線10
2bは、電機子鉄心102aの内周側に設けた突極部に
適宜に巻装されている。ロータは、回転軸として用いら
れる出力軸106に対して回転自在に嵌合された一対の
オイルレスメタル109と、このオイルレスメタル10
9がインサート成形された永久磁石支持体108と、こ
の永久磁石支持体108に支持された複数の永久磁石か
らなる界磁磁石102cとから構成される。オイルレス
メタル109は、潤滑油の給油を必要としないベアリン
グである。
The motor 102 is a permanent magnet synchronous motor having an armature core 102a and an armature winding 102b on the stator side and a field magnet 102c on the rotor side. The above-mentioned brackets 105a and 105b are provided with the armature core 1
02a. And armature winding 10
2b is appropriately wound around a salient pole provided on the inner peripheral side of the armature core 102a. The rotor includes a pair of oilless metals 109 rotatably fitted to an output shaft 106 used as a rotating shaft, and a pair of oilless metals 109.
9 includes a permanent magnet support 108 formed by insert molding, and a field magnet 102c composed of a plurality of permanent magnets supported by the permanent magnet support 108. The oilless metal 109 is a bearing that does not require lubrication.

【0048】永久磁石支持体108は、このオイルレス
メタル109が固定される第1の筒状部108aと、こ
の第1の筒状部108aの一端に一体に設けられて出力
軸106の一部の周囲を囲むように軸線方向に延びる第
2の筒状部108bとから構成される。第2の筒状部1
08bの内周部には、複数の磁極を構成する複数の永久
磁石110が周方向に並ぶように固定されている。また
出力軸106には、外周に複数の磁極を構成する複数の
永久磁石112を備えた環状の永久磁石支持体111が
固定されている。永久磁石支持体111は、環状のボス
を介して出力軸106に固定されている。永久磁石支持
体111は、複数の永久磁石112が固定される第1の
部分111aと、この第1の部分111aよりも大径の
第2の部分111bとを一体に備えている。永久磁石支
持体108及び111に固定される永久磁石110…及
び112…の配列は、図1及び図2に示した第1の実施
の形態の例の永久磁石10…及び12…と同じである。
The permanent magnet support 108 has a first cylindrical portion 108a to which the oilless metal 109 is fixed, and a part of the output shaft 106 provided integrally with one end of the first cylindrical portion 108a. And a second cylindrical portion 108b extending in the axial direction so as to surround the periphery of the second cylindrical portion 108b. 2nd cylindrical part 1
A plurality of permanent magnets 110 constituting a plurality of magnetic poles are fixed to the inner peripheral portion of 08b so as to be arranged in the circumferential direction. Further, an annular permanent magnet support 111 having a plurality of permanent magnets 112 constituting a plurality of magnetic poles on the outer periphery is fixed to the output shaft 106. The permanent magnet support 111 is fixed to the output shaft 106 via an annular boss. The permanent magnet support 111 integrally includes a first portion 111a to which the plurality of permanent magnets 112 are fixed, and a second portion 111b having a larger diameter than the first portion 111a. The arrangement of the permanent magnets 110 and 112 fixed to the permanent magnet supports 108 and 111 is the same as that of the permanent magnets 10 and 12 of the first embodiment shown in FIGS. .

【0049】この例では永久磁石支持体108により、
電動機102から動力(またはトルク)が直接伝えられ
る駆動側部材が構成され、永久磁石支持体108と永久
磁石110…とにより第1の磁気カップリング部材11
3が構成されている。また永久磁石支持体111により
磁気カップリング115により駆動側部材と連結されて
負荷に動力(またはトルク)を伝達する被駆動側部材が
構成され、永久磁石支持体111と永久磁石112…と
により第2の磁気カップリング部材114が構成されて
いる。そして永久磁石110…及び112…によって、
磁気吸引力を発生する磁気吸引力発生手段が構成されて
いる。またこれら第1及び第2の磁気カップリング部材
113及び114により、電動機102から動力(また
はトルク)が負荷に伝達されるのを遮断する動力遮断機
構(またはトルク遮断機構)を構成する磁気カップリン
グ115が構成されている。
In this example, the permanent magnet support 108
A drive-side member to which power (or torque) is directly transmitted from the electric motor 102 is configured, and the first magnetic coupling member 11 is constituted by the permanent magnet support 108 and the permanent magnets 110.
3 are configured. Further, a driven-side member that transmits power (or torque) to a load by being connected to a driving-side member by a magnetic coupling 115 by the permanent-magnet support 111 is configured, and the permanent-magnet support 111 and the permanent magnets 112. Two magnetic coupling members 114 are configured. And by the permanent magnets 110 ... and 112 ...
Magnetic attraction force generating means for generating a magnetic attraction force is configured. Further, the first and second magnetic coupling members 113 and 114 constitute a magnetic coupling constituting a power cutoff mechanism (or torque cutoff mechanism) for blocking transmission of power (or torque) from the electric motor 102 to the load. 115 are configured.

【0050】電動機102で発生した動力(トルク)は
磁気カップリング115を介して出力軸106に伝達さ
れると共に、第1の例で詳述したように、磁気カップリ
ング115の脱出トルクを超えた動力(トルク)は遮断
される。
The power (torque) generated by the electric motor 102 is transmitted to the output shaft 106 via the magnetic coupling 115, and exceeds the escape torque of the magnetic coupling 115, as described in detail in the first example. Power (torque) is shut off.

【0051】図8に示した電動アクチュエータにおいて
は、動力遮断機構におけるトルクの伝達を遮断する動作
を検出して停止信号を出力する遮断動作検出手段が、導
電性を有する第1及び第2のスリップリング(駆動側の
スリップリング及び被駆動側のスリップリング)116
及び117と第1及び第2のバネ接点118及び119
と、第1及び第2の摺動接点120a及び121aを備
えた摺動接点構造体120及び121とから構成され
る。
In the electric actuator shown in FIG. 8, the cutoff operation detecting means for detecting the operation of cutting off the transmission of torque in the power cutoff mechanism and outputting a stop signal includes first and second conductive slip members. Ring (driving side slip ring and driven side slip ring) 116
117 and first and second spring contacts 118 and 119
And sliding contact structures 120 and 121 having first and second sliding contacts 120a and 121a.

【0052】第1のスリップリング116は、駆動側回
転部材を構成する永久磁石支持体108の第2の筒状部
108bの外周に、絶縁材料により形成された環状の絶
縁リング122を介して出力軸106と同心的に配置さ
れている。また第2のスリップリング117は、被駆動
側回転部材を構成する永久磁石支持体111の第2の部
分111bの外周に、絶縁リング123を介して出力軸
106と同心になるように配置されている。第1及び第
2のバネ接点118及び119は、それぞれ第1のスリ
ップリング116と第2のスリップリング117の対向
端面に固定されている。第1及び第2のバネ接点118
及び119は、磁気カップリング115が結合状態にあ
るときに第1のスリップリング116及び第2のスリッ
プリング117を電気的に接続し、磁気カップリング1
15が脱調状態になると両者の電気的接続を遮断する電
気的接続機構を構成している。
The first slip ring 116 is output on the outer periphery of the second cylindrical portion 108b of the permanent magnet support 108 constituting the drive-side rotating member via an annular insulating ring 122 made of an insulating material. It is arranged concentrically with the shaft 106. The second slip ring 117 is disposed on the outer periphery of the second portion 111b of the permanent magnet support 111 constituting the driven-side rotating member so as to be concentric with the output shaft 106 via the insulating ring 123. I have. The first and second spring contacts 118 and 119 are fixed to opposing end surfaces of the first slip ring 116 and the second slip ring 117, respectively. First and second spring contacts 118
And 119 electrically connect the first slip ring 116 and the second slip ring 117 when the magnetic coupling 115 is in the coupled state, and
An electrical connection mechanism for interrupting the electrical connection between the two when the step 15 goes out of synchronization is configured.

【0053】摺動接点構造体120及び121はブラケ
ット105aに取付けられている。摺動接点構造体12
0及び121は、それぞれ第1のスリップリング及び第
2のスリップリング116及び117と常時接触する一
対の摺動接点120a及び121aと,摺動接点120
a及び121aを出力軸106の径方向に移動自在に収
納する絶縁材料からなる筒状の接点収納体120b及び
121bと、接点収納体120b及び121bの内部に
配置されて、摺動接点120a及び121aを径方向内
側に付勢するスプリングSPと、摺動接点120a及び
121aと電気的に接続された図示しない端子部とを備
えて構成されている。
The sliding contact structures 120 and 121 are mounted on the bracket 105a. Sliding contact structure 12
0 and 121 are a pair of sliding contacts 120a and 121a which are always in contact with the first and second slip rings 116 and 117, respectively, and a sliding contact 120.
a and 121a, which are made of an insulating material and are accommodated movably in the radial direction of the output shaft 106, and are disposed inside the contact housings 120b and 121b, and are provided with sliding contacts 120a and 121a. , And a terminal portion (not shown) electrically connected to the sliding contacts 120a and 121a.

【0054】図9には、スリップリング116及び11
7と、バネ接点118及び119と摺動接点120a及
び121aとの位置関係を概略的に示してある。摺動接
点120a及び121aは、それぞれスリップリング1
16及び117の外周面を周方向に摺動する。バネ接点
118及び119はそれぞれスリップリング116及び
117に固定されている。磁気カップリング115の第
1及び第2の磁気カップリング部材113及び114が
同期回転している場合は、バネ接点118及び119は
接触していて、第1及び第2の磁気カップリング部材1
13及び114を相互に電気的に接続している。磁気カ
ップリングが脱調状態となって、第1及び第2の磁気カ
ップリング部材113及び114との間に相対的な回転
が発生した場合には、瞬時にバネ接点118及び119
は非接触となる。第1及び第2の磁気カップリング部材
113及び114との間に発生する相対的な回転が1回
以上になる場合には、バネ接点118及び119は接触
と非接触とを繰り返すことになる。第1のスリップリン
グ及び第2のスリップリング116及び117と常時接
触する一対の摺動接点120a及び121aを直流電源
の正と負の出力に接続する。このようにしておくと、動
力伝達時には、摺動接点120a−スリップリング11
6−バネ接点118−バネ接点119−スリップリング
117−摺動接点121aで構成される回路に常時連続
的に電流が流れる。一方、磁気カプリング115が脱調
状態になって動力伝達が遮断される場合には、前述の回
路はバネ接点118及び119の部分で切り離され、こ
の回路には連続した電流が流れなくなる。この例では、
この電流の通電停止または断続を停止信号として利用す
る。
FIG. 9 shows slip rings 116 and 11
7 schematically shows a positional relationship among spring contacts 118 and 119 and sliding contacts 120a and 121a. The sliding contacts 120a and 121a are respectively connected to the slip ring 1
The outer peripheral surfaces of 16 and 117 are slid in the circumferential direction. Spring contacts 118 and 119 are fixed to slip rings 116 and 117, respectively. When the first and second magnetic coupling members 113 and 114 of the magnetic coupling 115 are rotating synchronously, the spring contacts 118 and 119 are in contact, and the first and second magnetic coupling members 1
13 and 114 are electrically connected to each other. When the magnetic coupling is out of synchronization and relative rotation occurs between the first and second magnetic coupling members 113 and 114, the spring contacts 118 and 119 are instantaneously provided.
Becomes non-contact. If the relative rotation between the first and second magnetic coupling members 113 and 114 is one or more, the spring contacts 118 and 119 repeat contact and non-contact. A pair of sliding contacts 120a and 121a, which are in constant contact with the first and second slip rings 116 and 117, are connected to the positive and negative outputs of the DC power supply. By doing so, during power transmission, the sliding contact 120a-slip ring 11
6-spring contact 118-spring contact 119-slip ring 117-sliding contact 121a. On the other hand, if the power transmission is interrupted due to the step-out state of the magnetic coupling 115, the above-mentioned circuit is disconnected at the spring contacts 118 and 119, and a continuous current does not flow through this circuit. In this example,
The stop or intermittent supply of this current is used as a stop signal.

【0055】なおこの例では、出力軸106に対して電
動機102のロータの一部を構成する永久磁石支持体1
08はオイルレスメタル109で回転自在に支持されて
いるので、磁気カップリング115が結合状態にあっ
て、第1及び第2の磁気カップリング部材113及び1
14が同期回転しているときは、出力軸106とロータ
(永久磁石支持体108)とは同期回転する。しかし磁
気カップリング115が脱調状態になると、少なくとも
永久磁石支持体108は出力軸106の周囲を回転して
両者の間に相対変位が生じる。前述の停止信号を利用し
て、図示しない電気エネルギー供給停止手段を作動させ
て電動機102への電機子電流の供給を停止すれば、電
動機102は停止する。
In this example, the permanent magnet support 1 constituting a part of the rotor of the electric motor 102 with respect to the output shaft 106
08 is rotatably supported by the oilless metal 109, so that the magnetic coupling 115 is in the coupled state, and the first and second magnetic coupling members 113 and 1
When the motor 14 rotates synchronously, the output shaft 106 and the rotor (permanent magnet support 108) rotate synchronously. However, when the magnetic coupling 115 is out of step, at least the permanent magnet support 108 rotates around the output shaft 106 and a relative displacement occurs between the two. When the supply of the armature current to the electric motor 102 is stopped by operating the electric energy supply stopping means (not shown) using the above-mentioned stop signal, the electric motor 102 is stopped.

【0056】上記の構造を利用して、電磁カップリング
115が脱調状態になったときに、電動機102の電機
子巻線102bに流す電機子電流を直接遮断するように
構成することができる。即ち、摺動接点120a−スリ
ップリング116−バネ接点118−バネ接点119−
スリップリング117−摺動接点121aで構成される
回路を通して、電動機102の電機子巻線102bに電
機子電流を供給するようにする。このようにすると、磁
気カップリング115が脱調状態になって、磁気カップ
リング部材113及び114の間に相対的な回転が発生
すると、脱調に同期してバネ接点118及び119が非
接触となるため電機子電流を直接遮断できる。このよう
な用途で用いる場合、スリップリング等からなるこの構
造は、磁気カップリング115(動力遮断機構)の動力
の遮断動作と同期して、電動機102(動力発生装置)
への電気エネルギーの供給を遮断する電気エネルギー供
給遮断手段を構成することになる。このような電気エネ
ルギー供給遮断手段の構造を採用する場合には、電動機
102が直流機であればスリップリング116,117
と摺動接点120a,121a及びバネ接点118,1
19の構成は一組でよい。しかし電動機102が三相交
流電動機のような多相電動機の場合は、これらの構成を
三組用意して、電動機の各相の電機子巻線に電機子電流
を流すようにすればよい。図10は、例えば三相交流電
動機の電機子電流を上記構成を用いて通電する場合の構
成の概念図を示している。これらの図において、116
A〜116Cは相互に電気的に絶縁された三相分の駆動
側のスリップリングであり、117A〜117Cは相互
に電気的に接続された被駆動側のスリップリングであ
り、118A〜118C及び119A〜119Cはバネ
接点であり、120ac〜120aa及び121ac〜121
aaは摺動接点である。このような構成を採用すると、摺
動接点120ac〜120aaを通して、電動機の電機子巻
線に電機子電流を供給できる。そして磁気カップリング
が脱調状態になったときには、バネ接点118A〜11
8C及び119A〜119Cが非接触状態となって電動
機への電機子電流の供給を直接且つ直ちに遮断できる。
By utilizing the above structure, it is possible to directly cut off the armature current flowing through the armature winding 102b of the motor 102 when the electromagnetic coupling 115 is out of step. That is, the sliding contact 120a-slip ring 116-spring contact 118-spring contact 119-
An armature current is supplied to the armature winding 102b of the electric motor 102 through a circuit composed of the slip ring 117 and the sliding contact 121a. In this way, the magnetic coupling 115 is out of synchronization, and when relative rotation occurs between the magnetic coupling members 113 and 114, the spring contacts 118 and 119 become non-contact in synchronization with the out of synchronization. Therefore, the armature current can be cut off directly. When used in such an application, this structure composed of a slip ring or the like provides the electric motor 102 (power generation device) in synchronization with the power cutoff operation of the magnetic coupling 115 (power cutoff mechanism).
This constitutes an electric energy supply cutoff means for cutting off the supply of electric energy to the electric power supply. When such a structure of the electric energy supply cutoff means is adopted, if the electric motor 102 is a DC motor, the slip rings 116 and 117 are used.
And the sliding contacts 120a, 121a and the spring contacts 118, 1
The configuration of 19 may be one set. However, when the motor 102 is a multi-phase motor such as a three-phase AC motor, three sets of these configurations may be prepared so that an armature current flows through the armature winding of each phase of the motor. FIG. 10 is a conceptual diagram of a configuration in a case where, for example, an armature current of a three-phase AC motor is supplied using the above configuration. In these figures, 116
A to 116C are three-phase drive-side slip rings electrically insulated from each other, 117A to 117C are driven-side slip rings electrically connected to each other, and 118A to 118C and 119A. 119C is a spring contact, and 120ac-120aa and 121ac-121
aa is a sliding contact. With such a configuration, an armature current can be supplied to the armature winding of the motor through the sliding contacts 120ac to 120aa. When the magnetic coupling is out of step, the spring contacts 118A to 11A
8C and 119A to 119C are in a non-contact state, so that the supply of the armature current to the electric motor can be directly and immediately cut off.

【0057】なおこの第2の実施の形態のように出力軸
と電動機の回転軸とを共用する場合に、第1の実施の形
態において採用したサーチコイルをセンサとする遮断動
作検出手段を用いてもよいのは勿論である。
When the output shaft and the rotating shaft of the electric motor are commonly used as in the second embodiment, the cut-off operation detecting means using the search coil as a sensor adopted in the first embodiment is used. Of course, it is good.

【0058】図11は、本発明の第3の実施の形態の例
の概略構成を示している。第1の実施例の形態及び第2
の実施の形態は、動力発生装置として回転形の電動機を
用いた電動アクチュエータの例であるが、本発明は動力
発生装置として並進運動を行うリニアモータを用いるリ
ニア電動アクチュエータにも適用できる。図11におい
て、201はリニアモータである。このリニアモータ2
01は、ステータ側に電機子鉄心201aを備えてお
り、この電機子鉄心201aの磁極部には電機子巻線2
01bが巻回されて、固定側磁極が形成されている。2
02は可動体であり、この可動体202は、可動体本体
203と、可動体本体203の一対の対向壁部204,
204に固定された一対のガイドピン205,205
と、このガイドピン205,205に両端が摺動自在に
支持された可動子206とを備えている。そして可動体
本体203と可動子206の対向面には、それぞれ複数
の磁極を構成する複数の永久磁石207…と複数の永久
磁石208…とが移動方向に所定の間隔を開けて配置さ
れている。また可動子206のステータ側の面には、リ
ニアモータ201の界磁極を構成する永久磁石201c
が移動方向に所定の間隔を開けて固定されている。
FIG. 11 shows a schematic configuration of an example of the third embodiment of the present invention. First Embodiment and Second Embodiment
Although the embodiment is an example of an electric actuator using a rotary electric motor as a power generation device, the present invention can also be applied to a linear electric actuator using a linear motor performing a translational motion as a power generation device. In FIG. 11, reference numeral 201 denotes a linear motor. This linear motor 2
01 is provided with an armature core 201a on the stator side, and the armature winding 2
01b is wound to form a fixed magnetic pole. 2
Reference numeral 02 denotes a movable body. The movable body 202 includes a movable body main body 203 and a pair of opposed wall portions 204 of the movable body main body 203.
A pair of guide pins 205 fixed to 204
And a movable element 206 having both ends slidably supported by the guide pins 205, 205. A plurality of permanent magnets 207 and a plurality of permanent magnets 208, which form a plurality of magnetic poles, respectively, are arranged on the opposing surfaces of the movable body 203 and the mover 206 at predetermined intervals in the moving direction. . A permanent magnet 201c that constitutes a field pole of the linear motor 201 is provided on the stator-side surface of the mover 206.
Are fixed at predetermined intervals in the moving direction.

【0059】この例では、可動子206によってリニア
モータ201から動力(またはトルク)が直接伝えられ
る駆動側部材が構成され、可動子206と永久磁石20
8…とにより第1の磁気カップリング部材209が構成
されている。また可動体本体203により磁気カップリ
ングにより駆動側部材と連結されて負荷に動力(または
トルク)を伝達する被駆動側部材が構成され、可動体本
体203と永久磁石207…とにより第2の磁気カップ
リング部材210が構成されている。そして永久磁石2
07…及び208…によって、磁気吸引力を発生する磁
気吸引力発生手段が構成されている。またこれら第1及
び第2の磁気カップリング部材209及び210によ
り、リニアモータ201から動力(またはトルク)が負
荷に伝達されるのを遮断する動力遮断機構(またはトル
ク遮断機構)を構成する磁気カップリング211が構成
されている。
In this example, the movable member 206 constitutes a driving member to which power (or torque) is directly transmitted from the linear motor 201, and the movable member 206 and the permanent magnet 20
.. Constitute a first magnetic coupling member 209. The movable body 203 is connected to a drive member by a magnetic coupling to form a driven member that transmits power (or torque) to a load. The movable body 203 and the permanent magnets 207 form a second magnetic field. A coupling member 210 is configured. And permanent magnet 2
07 and 208 constitute magnetic attraction force generating means for generating a magnetic attraction force. Also, the first and second magnetic coupling members 209 and 210 form a magnetic cup constituting a power cut-off mechanism (or torque cut-off mechanism) for blocking transmission of power (or torque) from the linear motor 201 to a load. A ring 211 is configured.

【0060】この例では、磁気カップリング211が連
結状態にあるときに、可動子206及び可動体本体20
3は同期して動き、磁気カップリング211が脱調状態
になると可動子206がガイドピン205にガイドされ
て動くだけで、可動体本体203には動力(トルク)は
伝達されない。
In this example, when the magnetic coupling 211 is in the connected state, the movable element 206 and the movable body 20
3 move synchronously, and when the magnetic coupling 211 is out of step, the mover 206 moves only by being guided by the guide pin 205, and power (torque) is not transmitted to the movable body 203.

【0061】なおこの例においても、前述の同様の遮断
動作検出手段や、電気エネルギー供給停止手段や、電気
エネルギー供給遮断手段を更に備えていてもよいのは勿
論である。
In this example, it is needless to say that a cutoff operation detecting means, an electric energy supply stop means, and an electric energy supply cutoff means similar to those described above may be further provided.

【0062】上記構成の各例によれば、電動アクチュエ
ータに負荷された運動機構部が物体に接触したとき、例
えば、運動部位と静止部位との間に人体などが挟まれた
場合にも、異常の検出や電動アクチュエータのソフトウ
エア制御によらずに、電動アクチュエータから負荷への
動力が瞬時に遮断される。このため、システムのフェー
ルセーフな設計に適した、本質的に安全な電動アクチュ
エータを提供することができる。
According to each example of the above configuration, even when the motion mechanism section loaded on the electric actuator comes into contact with an object, for example, when a human body or the like is sandwiched between a moving part and a stationary part, abnormalities can be obtained. , And power from the electric actuator to the load is instantaneously shut off without relying on the detection of the power and software control of the electric actuator. Thus, an inherently safe electric actuator suitable for a fail-safe design of the system can be provided.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明によれば、電動アクチュエータで
駆動される負荷(運動機構部)が物体に衝突したような
場合に、衝突の検出や電動アクチュエータのソフトウエ
ア制御によらずに、ハードウエアのみによって、負荷へ
の動力伝達の遮断を行うことができる利点がある。
According to the present invention, when a load (movement mechanism) driven by an electric actuator collides with an object, it is not necessary to detect the collision or control the software of the electric actuator. There is an advantage that the power transmission to the load can be interrupted only by the above.

【0064】また動力(またはトルク)の伝達と動力
(またはトルク)の遮断を行う機構を磁気カップリング
で構成すると、動力(またはトルク)伝達の遮断を瞬時
に行うことができて、異常の発生に迅速に対処できる。
If the mechanism for transmitting the power (or torque) and interrupting the power (or torque) is constituted by a magnetic coupling, the power (or torque) transmission can be instantaneously interrupted, and the occurrence of abnormality can be prevented. Can respond quickly.

【0065】更に磁気カップリングの磁極を永久磁石で
構成すると、構造が簡単になって、電動アクチュエータ
を小形に構成することができる。
Further, when the magnetic poles of the magnetic coupling are constituted by permanent magnets, the structure becomes simple and the electric actuator can be made compact.

【0066】また磁気カップリングの脱調に同期して動
力発生装置に供給される電気エネルギーを遮断する電気
エネルギー供給遮断手段を設けると、異常の発生検出と
同期して動力発生装置を迅速に停止させることができ
る。
Further, if an electric energy supply cutoff means for cutting off electric energy supplied to the power generation device in synchronization with the step-out of the magnetic coupling is provided, the power generation device is quickly stopped in synchronization with the detection of an abnormality. Can be done.

【0067】また磁気カップリングの脱調に同期して発
生する停止信号を発生する遮断動作検出手段を設けて、
電動アクチュエータの動力発生装置に供給される電気エ
ネルギーを停止または遮断すると迅速に電動アクチュエ
ータを停止させることができるとともに、異常の発生原
因が除去されない状態で、再度電動アクチュエータが動
作するのを防止できる利点がある。
Further, a shut-off operation detecting means for generating a stop signal generated in synchronization with the step-out of the magnetic coupling is provided.
Advantageously, when the electric energy supplied to the power generation device of the electric actuator is stopped or cut off, the electric actuator can be stopped quickly, and the electric actuator can be prevented from operating again without removing the cause of the abnormality. There is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態の電動アクチュエー
タの構造を示す一部断面図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view illustrating a structure of an electric actuator according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の例で用いる磁気カップリングの構成を示
す径方向断面図である。
FIG. 2 is a radial sectional view showing a configuration of a magnetic coupling used in the example of FIG.

【図3】本発明で用いる磁気カップリング部の作用を説
明するために用いる説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view used to explain an operation of a magnetic coupling unit used in the present invention.

【図4】(A)は本発明における磁気カップリングの角
変位θとトルクTc の関係を示す図であり、(B)は磁
極幅寸法τと磁気カップリングの空隙内径Dとの関係を
示す図であり、(C)は衝突時の力の時間変化を示す図
であり、(D)は電動アクチュエータの脱出トルク特性
を示す図である。
FIG. 4A is a diagram showing a relationship between an angular displacement θ of a magnetic coupling and a torque Tc according to the present invention, and FIG. 4B is a diagram showing a relationship between a magnetic pole width dimension τ and a gap inner diameter D of the magnetic coupling. It is a figure, (C) is a figure which shows the time change of the force at the time of a collision, and (D) is a figure which shows the escape torque characteristic of an electric actuator.

【図5】(A)及び(B)は、図1の例で用いることが
できる永久磁石の平面図及び側面図である。
FIGS. 5A and 5B are a plan view and a side view of a permanent magnet that can be used in the example of FIG. 1;

【図6】図1の例で用いるサーチコイルと回転変圧器の
構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a search coil and a rotary transformer used in the example of FIG. 1;

【図7】図1の例について行った衝突試験で得たトルク
変化及び負荷側に生じる力の変化を示す特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a change in torque and a change in force generated on the load side obtained in a collision test performed on the example of FIG. 1;

【図8】本発明の第2の実施の形態の構造を示す一部断
面図である。
FIG. 8 is a partial cross-sectional view illustrating a structure according to a second embodiment of the present invention.

【図9】図7の例で用いるブラシとスリップリングの構
成を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a brush and a slip ring used in the example of FIG. 7;

【図10】三相交流電動機を用いる場合のブラシとスリ
ップリングの構成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a brush and a slip ring when a three-phase AC motor is used.

【図11】本発明の第3の実施の形態の構造概念を示す
図である。
FIG. 11 is a diagram showing a structural concept of a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,101 電動アクチュエータ 2,102 電動機(動力発生装置) 3,103 センサ部 4,104 動力伝達部 5 ケーシング 6,106 出力軸 8,11,108,111 永久磁石支持体 10,12,110,112 永久磁石 13,113 第1の磁気カップリング部材 14,114 第2の磁気カップリング部材 15,115 磁気カップリング(動力遮断機構または
トルク遮断機構) 18 サーチコイル 19 回転変圧器 116,117 スリップリング 118,119 バネ接点 120,121 摺動接点構造体 120a,121a 摺動接点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 Electric actuator 2,102 Electric motor (power generation device) 3,103 Sensor part 4,104 Power transmission part 5 Casing 6,106 Output shaft 8,11,108,111 Permanent magnet support 10,12,110,112 Permanent magnet 13,113 First magnetic coupling member 14,114 Second magnetic coupling member 15,115 Magnetic coupling (power cutoff mechanism or torque cutoff mechanism) 18 Search coil 19 Rotary transformer 116,117 Slip ring 118 , 119 Spring contact 120, 121 Sliding contact structure 120a, 121a Sliding contact

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松下 学 東京都豊島区北大塚一丁目十五番一号 山 洋電気株式会社内 (72)発明者 鈴木 信二 東京都豊島区北大塚一丁目十五番一号 山 洋電気株式会社内 (72)発明者 安川 彰吉 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 中村 尚範 福岡県福岡市中央区大名2丁目6番36号 株式会社ビーピーエィ内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Manabu Matsushita 1-15-1-1, Kita-Otsuka, Toshima-ku, Tokyo Inside Yamayo Denki Co., Ltd. (72) Shinji Suzuki 1-1-55 Kita-Otsuka, Toshima-ku, Tokyo No. 1 Sanyo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Shokichi Yasukawa 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Naonori Nakamura 2-6-36 Daimyo, Chuo-ku, Fukuoka City, Fukuoka Prefecture No. BPP Inc.

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気エネルギーを運動エネルギーに変換
して動力を発生する動力発生装置と、 前記動力を負荷に伝達する動力伝達機構と、 前記動力伝達機構に組み込まれて前記動力が前記負荷に
伝達されるのを遮断する動力遮断機構とを備え、 前記動力遮断機構は、前記負荷の変化を検出することな
く、前記負荷から受ける力が予め定めた上限値よりも大
きくなると前記負荷への前記動力の伝達を遮断するよう
に構成されていることを特徴とする電動アクチュエー
タ。
A power generation device that converts electric energy into kinetic energy to generate power; a power transmission mechanism that transmits the power to a load; and a power transmission mechanism that is incorporated in the power transmission mechanism and transmits the power to the load. A power cut-off mechanism that cuts off the power supply, wherein the power cut-off mechanism detects the change in the load and detects the power to the load when a force received from the load becomes larger than a predetermined upper limit. An electric actuator, wherein the electric actuator is configured to cut off transmission of an electric current.
【請求項2】 電気エネルギーを運動エネルギーに変換
して動力を発生する動力発生装置と、 前記動力を負荷に伝達する動力伝達機構と、 前記動力伝達機構に組み込まれて前記動力が前記負荷に
伝達されるのを遮断する動力遮断機構とを1つのユニッ
トとして備え、 前記動力遮断機構は、前記動力が直接伝えられる駆動側
部材と、磁気吸引力を利用する磁気カップリングにより
前記駆動側部材と連結されて前記負荷に前記動力を伝達
する被駆動側部材と、前記駆動側部材及び前記被駆動側
部材の少なくとも一方に設けられて前記磁気吸引力を発
生する磁気吸引力発生手段とを具備し、前記被駆動側部
材に前記負荷から加わる力が前記磁気カップリングのカ
ップリング力よりも大きくなると安全と定められた有限
時間内に前記磁気カップリングが脱調状態になって前記
負荷への前記動力の伝達を遮断するように構成されてい
ることを特徴とする電動アクチュエータ。
2. A power generation device that converts electric energy into kinetic energy to generate power, a power transmission mechanism that transmits the power to a load, and a power transmission mechanism that is incorporated in the power transmission mechanism and transmits the power to the load. A power cutoff mechanism for blocking the power from being transmitted, as one unit, wherein the power cutoff mechanism is connected to the drive side member by a magnetic coupling utilizing magnetic attraction and a drive side member to which the power is directly transmitted. A driven side member that transmits the power to the load, and a magnetic attractive force generating unit that is provided on at least one of the driven side member and the driven side member and generates the magnetic attractive force, When the force applied from the load to the driven member becomes greater than the coupling force of the magnetic coupling, the magnetic coupling is performed within a finite time determined to be safe. The electric actuator is configured to be out of step and cut off transmission of the power to the load.
【請求項3】 回転軸を有する電動機と、 前記回転軸の回転トルクを負荷に伝達するトルク伝達機
構と、 前記トルク伝達機構に組み込まれて前記回転トルクが前
記負荷に伝達されるのを遮断するトルク遮断機構とが1
つのユニットとして構成され、 前記トルク遮断機構は、前記回転トルクにより直接駆動
されて回転する駆動側回転部材と、磁気吸引力を利用す
る磁気カップリングにより前記駆動側回転部材と連結さ
れて前記負荷に前記回転トルクを伝達する被駆動側回転
部材と、前記駆動側回転部材及び前記被駆動側回転部材
の少なくとも一方に設けられて前記磁気吸引力を発生す
る磁気吸引力発生手段とを具備し、前記被駆動側回転部
材に前記負荷から加わるトルクが前記磁気カップリング
の脱出トルクよりも大きくなると前記磁気カップリング
が脱調状態になって前記負荷への前記回転トルクの伝達
を遮断するように構成されていることを特徴とする電動
アクチュエータ。
3. An electric motor having a rotating shaft, a torque transmitting mechanism for transmitting a rotating torque of the rotating shaft to a load, and being incorporated in the torque transmitting mechanism to block transmission of the rotating torque to the load. 1 with torque cut-off mechanism
The torque cut-off mechanism is configured as a single unit, and the torque cut-off mechanism is connected to the drive-side rotating member by a magnetic coupling utilizing a magnetic attraction force, the driving-side rotating member being directly driven and rotating by the rotating torque, and being connected to the load. A driven-side rotating member that transmits the rotational torque; and a magnetic attractive-force generating unit that is provided on at least one of the driven-side rotary member and the driven-side rotating member and generates the magnetic attractive force. When the torque applied from the load to the driven-side rotating member becomes larger than the escape torque of the magnetic coupling, the magnetic coupling is out of synchronization and the transmission of the rotational torque to the load is interrupted. An electric actuator, comprising:
【請求項4】 前記磁気吸引力発生手段は、前記駆動側
部材と前記被駆動側部材の対向面にそれぞれ複数の磁極
を形成するように前記駆動側部材及び前記被駆動側部材
に設けられた永久磁石からなる請求項2または3に記載
の電動アクチュエータ。
4. The magnetic attractive force generating means is provided on the drive side member and the driven side member such that a plurality of magnetic poles are formed on opposing surfaces of the drive side member and the driven side member, respectively. 4. The electric actuator according to claim 2, wherein the electric actuator is made of a permanent magnet.
【請求項5】 前記複数の磁極は前記駆動側部材の移動
方向に沿って並んでおり、各磁極の前記移動方向の磁極
寸法は、前記磁気カップリングが脱調状態に至るまでの
時間が安全の確保に必要な時間内に入るように定められ
ている請求項4に記載の電動アクチュエータ。
5. The magnetic poles are arranged along the direction of movement of the drive-side member, and the size of each magnetic pole in the direction of movement is such that the time required for the magnetic coupling to reach a step-out state is safe. The electric actuator according to claim 4, wherein the electric actuator is set so as to be within a time required for securing the electric power.
【請求項6】 前記永久磁石の磁極面には、前記磁気カ
ップリングが脱調状態になると発生する渦電流の発生を
抑制するように複数のスリットまたは溝が形成されてい
る請求項4または5に記載の電動アクチュエータ。
6. A plurality of slits or grooves are formed on a pole face of the permanent magnet so as to suppress generation of an eddy current generated when the magnetic coupling is out of step. 3. The electric actuator according to claim 1.
【請求項7】 前記動力遮断機構の動力の遮断動作と同
期して前記動力発生装置への電気エネルギーの供給を遮
断する電気エネルギー供給遮断手段を更に備えている請
求項1または2に記載の電動アクチュエータ。
7. The electric motor according to claim 1, further comprising an electric energy supply cutoff unit that cuts off supply of electric energy to the power generation device in synchronization with a power cutoff operation of the power cutoff mechanism. Actuator.
【請求項8】 前記動力遮断機構における動力の遮断動
作を検出して停止信号を出力する遮断動作検出手段と、 前記停止信号が入力されると前記動力発生装置への電気
エネルギーの供給を停止する電気エネルギー供給停止手
段とを更に備えている請求項1または2に記載の電動ア
クチュエータ。
8. A shut-off operation detecting means for detecting a shut-off operation of power in the power cut-off mechanism and outputting a stop signal, and stopping supply of electric energy to the power generating device when the stop signal is input. The electric actuator according to claim 1, further comprising an electric energy supply stopping unit.
【請求項9】 前記トルク遮断機構におけるトルクの伝
達を遮断する動作を検出して停止信号を出力する遮断動
作検出手段と、 前記停止信号が入力されると前記電動機への電気エネル
ギーの供給を停止する電気エネルギー供給停止手段とを
更に備えている請求項3に記載の電動アクチュエータ。
9. An interruption operation detecting means for detecting an operation of interrupting transmission of torque in the torque interruption mechanism and outputting a stop signal, and stopping supply of electric energy to the electric motor when the stop signal is input. The electric actuator according to claim 3, further comprising an electric energy supply stopping unit that performs the operation.
【請求項10】 前記遮断動作検出手段は、 前記駆動側回転部材に前記駆動側回転部材と同心的に配
置された導電性を有する駆動側のスリップリングと、 前記被駆動側回転部材に前記被駆動側回転部材と同心的
に配置された導電性を有する被駆動側のスリップリング
と、 前記駆動側のスリップリングと前記被駆動側のスリップ
リングとの間に配置されて、前記磁気カップリングが結
合状態にあるときに前記駆動側のスリップリング及び前
記被駆動側のスリップリングを電気的接続し、前記磁気
カップリングが脱調状態になると前記両者の電気的接続
を遮断する電気的接続機構と、 非回転部に取付けられて前記駆動側のスリップリング及
び前記被駆動側のスリップリングと常時接触する一対の
摺動接点を有する摺動接点構造体とから構成されている
請求項9に記載の電動アクチュエータ。
10. A driving-side slip ring, which has conductivity and is disposed concentrically with the driving-side rotating member, on the driving-side rotating member; A driven-side slip ring having conductivity disposed concentrically with the driving-side rotating member; and a magnetic coupling disposed between the driven-side slip ring and the driven-side slip ring. An electrical connection mechanism for electrically connecting the drive-side slip ring and the driven-side slip ring when in the coupled state, and interrupting the electrical connection between the two when the magnetic coupling is out of step; And a sliding contact structure having a pair of sliding contacts that are attached to the non-rotating portion and are always in contact with the driving side slip ring and the driven side slip ring. Electric actuator according to claim 9 are.
【請求項11】 回転軸を有する電動機と、 前記回転軸の回転トルクを負荷に伝達するトルク伝達機
構と、 前記トルク伝達機構に組み込まれて、前記回転トルクに
より直接駆動されて回転する駆動側回転部材と、磁気吸
引力を利用する磁気カップリングにより前記駆動側回転
部材と連結されて前記負荷に前記回転トルクを伝達する
被駆動側回転部材と、前記駆動側回転部材及び前記被駆
動側回転部材の少なくとも一方に設けられて前記磁気吸
引力を発生する磁気吸引力発生手段とを具備し、前記被
駆動側回転部材に前記負荷から加わるトルクが前記磁気
カップリングの脱出トルクよりも大きくなると安全と定
められた有限時間内に前記磁気カップリングが脱調状態
になって前記負荷への前記回転トルクの伝達を遮断する
ように構成されて前記回転トルクが前記負荷に伝達され
るのを遮断するトルク遮断機構と、 前記駆動側回転部材に前記駆動側回転部材と同心的に配
置された導電性を有する駆動側のスリップリングと、 前記被駆動側回転部材に前記被駆動側回転部材と同心的
に配置された導電性を有する被駆動側のスリップリング
と、 前記駆動側のスリップリングと前記被駆動側のスリップ
リングとの間に配置されて、前記磁気カップリングが結
合状態にあるときに前記駆動側のスリップリング及び前
記被駆動側のスリップリングを電気的接続し、前記磁気
カップリングが脱調状態になると前記両者の電気的接続
を遮断する電気的接続機構と、 非回転部に取付けられて前記駆動側のスリップリング及
び前記被駆動側のスリップリングと常時接触する少なく
とも一対の摺動接点を有する摺動接点構造体とを具備
し、 前記電動機の電機子巻線に前記少なくとも一対の摺動接
点を通して電機子電流を供給することを特徴とする電動
アクチュエータ。
11. A motor having a rotating shaft, a torque transmitting mechanism for transmitting a rotating torque of the rotating shaft to a load, and a drive-side rotation incorporated in the torque transmitting mechanism and directly driven to rotate by the rotating torque. A driven-side rotating member connected to the driving-side rotating member by a magnetic coupling utilizing a magnetic attraction force to transmit the rotational torque to the load; the driven-side rotating member and the driven-side rotating member And a magnetic attraction force generating means for generating the magnetic attraction force provided on at least one of the driven member and the driven side rotating member, when the torque applied from the load is larger than the escape torque of the magnetic coupling, it is safe. The magnetic coupling is configured to be out of synchronism within a predetermined finite time so as to interrupt transmission of the rotational torque to the load, and A torque cut-off mechanism for blocking transmission of rolling torque to the load; a conductive drive-side slip ring disposed concentrically with the drive-side rotating member on the drive-side rotary member; A driven slip ring having conductivity disposed concentrically with the driven rotating member on a side rotating member; and being disposed between the driven slip ring and the driven slip ring. Electrically connecting the driving-side slip ring and the driven-side slip ring when the magnetic coupling is in a coupled state, and interrupting the electrical connection between the two when the magnetic coupling is out of synchronization. And an at least one pair of sliding contacts attached to the non-rotating portion and constantly in contact with the driving-side slip ring and the driven-side slip ring. Electric actuator; and a sliding contact structure, and supplying the armature current through at least a pair of sliding contacts to the armature winding of the motor that.
【請求項12】 回転軸を有するn(nは正の整数)相
の電機子巻線を有する電動機と、 前記回転軸の回転トルクを負荷に伝達するトルク伝達機
構と、 前記トルク伝達機構に組み込まれて、前記回転トルクに
より直接駆動されて回転する駆動側回転部材と、磁気吸
引力を利用する磁気カップリングにより前記駆動側回転
部材と連結されて前記負荷に前記回転トルクを伝達する
被駆動側回転部材と、前記駆動側回転部材及び前記被駆
動側回転部材の少なくとも一方に設けられて前記磁気吸
引力を発生する磁気吸引力発生手段とを具備し、前記被
駆動側回転部材に前記負荷から加わるトルクが前記磁気
カップリングの脱出トルクよりも大きくなると安全と定
められた有限時間内に前記磁気カップリングが脱調状態
になって前記負荷への前記回転トルクの伝達を遮断する
ように構成されて前記回転トルクが前記負荷に伝達され
るのを遮断するトルク遮断機構と、 前記駆動側回転部材に前記駆動側回転部材と同心的に配
置された導電性を有するn個の駆動側のスリップリング
と、 前記被駆動側回転部材に前記被駆動側回転部材と同心的
に配置された導電性を有するn個の被駆動側のスリップ
リングと、 前記n個の駆動側のスリップリングと前記n個の被駆動
側のスリップリングとの間にそれぞれ配置されて、前記
磁気カップリングが結合状態にあるときに対応する前記
駆動側のスリップリング及び前記被駆動側のスリップリ
ングを電気的に接続し、前記磁気カップリングが脱調状
態になると前記両者の電気的接続を遮断する電気的接続
機構と、 非回転部に取付けられて前記n個の駆動側のスリップリ
ング及び前記n個の被駆動側のスリップリングとそれぞ
れ常時接触するn組の少なくとも一対の摺動接点を有す
る摺動接点構造体とを具備し、 前記電動機の前記n相の電機子巻線に前記n組の少なく
とも一対の摺動接点を通してそれぞれ電機子電流を供給
することを特徴とする電動アクチュエータ。
12. An electric motor having an n (n is a positive integer) -phase armature winding having a rotating shaft, a torque transmitting mechanism for transmitting a rotating torque of the rotating shaft to a load, and incorporated in the torque transmitting mechanism. A driving-side rotating member that is directly driven and rotated by the rotating torque, and a driven side that is connected to the driving-side rotating member by a magnetic coupling that utilizes magnetic attraction and transmits the rotating torque to the load. A rotating member, and a magnetic attraction force generating means provided on at least one of the driving side rotating member and the driven side rotating member to generate the magnetic attraction force, wherein the driven side rotating member receives the load from the load. When the applied torque becomes larger than the escape torque of the magnetic coupling, the magnetic coupling is out of synchronization within a finite time determined to be safe, and the rotation torque to the load is reduced. A torque cut-off mechanism configured to cut off the transmission of the torque and cut off the transmission of the rotational torque to the load; and a conductive member disposed concentrically with the drive-side rotary member on the drive-side rotary member. N drive-side slip rings having conductivity; n driven-side slip rings having conductivity disposed concentrically with the driven-side rotation member on the driven-side rotation member; And the drive side slip ring and the driven side, respectively disposed between the drive side slip ring and the n driven side slip rings and corresponding to the magnetic coupling in the coupled state. An electrical connection mechanism for electrically connecting the slip rings and disconnecting the electrical connection between the two when the magnetic coupling is out of synchronization; and A sliding contact structure having n sets of at least one pair of sliding contacts that are always in contact with the lip ring and the n driven-side slip rings, respectively, wherein the n-phase armature winding of the electric motor is provided. An electric actuator, wherein an armature current is supplied to each of the n sets of at least one pair of sliding contacts.
【請求項13】 前記電気的接続機構は、前記駆動側の
スリップリング及び前記被駆動側のスリップリングにそ
れぞれ固定され、前記磁気カップリングが結合状態にあ
るときに前記駆動側のスリップリング及び前記被駆動側
のスリップリングを電気的に接続するように相互に接触
し、前記磁気カップリングが脱調状態になると前記両者
の電気的接続を遮断する少なくとも一対のバネ接点によ
って構成されている請求項10,11または12に記載
の電動アクチュエータ。
13. The slip ring on the drive side and the slip ring on the drive side when the magnetic coupling is in a coupled state, wherein the electrical connection mechanism is fixed to the slip ring on the drive side and the slip ring on the driven side, respectively. The at least one pair of spring contacts that are in contact with each other so as to electrically connect the driven side slip rings, and cut off the electrical connection between the two when the magnetic coupling is out of step. 13. The electric actuator according to 10, 11, or 12.
【請求項14】 前記遮断動作検出手段は、前記駆動側
部材及び前記被駆動側部材の一方に設けられて前記駆動
側部材及び前記被駆動側部材の他方に設けられた前記磁
力発生手段から発生する磁束の変化で誘起電圧を発生す
るサーチコイルを具備し、 前記電気エネルギー供給停止手段は前記サーチコイルに
誘起した誘起電圧を前記停止信号として動作するように
構成されている請求項7に記載の電動アクチュエータ。
14. The interrupting operation detecting means is provided on one of the driving side member and the driven side member, and is generated by the magnetic force generating means provided on the other of the driving side member and the driven side member. The search coil according to claim 7, further comprising: a search coil configured to generate an induced voltage by a change in magnetic flux, wherein the electric energy supply stopping unit is configured to operate using the induced voltage induced in the search coil as the stop signal. Electric actuator.
【請求項15】 前記サーチコイルに誘起された誘起電
圧は、一次巻線が前記サーチコイルが設けられた前記駆
動側部材及び前記被駆動側部材の一方に設けられ、二次
巻線が非回転部に設けられている回転変圧器を介して出
力される請求項12に記載の電動アクチュエータ。
15. An induced voltage induced in the search coil is such that a primary winding is provided on one of the driving side member and the driven side member provided with the search coil, and a secondary winding is non-rotating. The electric actuator according to claim 12, which is output via a rotary transformer provided in the unit.
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