JPS62277045A

JPS62277045A - 電動サ−ボモ−タ

Info

Publication number: JPS62277045A
Application number: JP61119999A
Authority: JP
Inventors: Keitaro Takiguchi; 滝口　啓太郎; Takeo Hachitani; 蜂谷　武雄; Hiroshi Okuda; 奥田　宏史; Takenobu Ishida; 石田　武信; Kazuo Takahashi; 和夫高橋
Original assignee: Hitachi Ltd; Shin Meiva Industry Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 1986-05-24
Filing date: 1986-05-24
Publication date: 1987-12-01
Anticipated expiration: 2011-05-29
Also published as: JP2502066B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】３、発明の詳細な説明〔産業上の利用分野〕本発明は電動サーボモータに係り、特に発電用水Ｊｌｌ
のガイドベーンを操作する七のに好適な電動サーボモー
タに関するものである。

〔従来の技術〕

最近の小水力発電所では、建設コストや保守費用の低減
をはかるため、水車のガイドベーンの操作に小形で低価
格の、かつ、制御性が良好な′Ｒ１Ｒ１−ボが多用され
るようになってきた。電動サーボの特徴としては。

（１）油圧サーボと同等以上の開閉速度と応答性が得ら
れる。

（２）開閉時間及び開閉モードを自由に選ぶことができ
る。

（３）保守を簡素化できる。

（４）寿命は油圧サーボと同等以上である。

（５）電気信号によってシステム的に制御できる。

などがあげられる。

ところで、以上のような要求を満足するものとして、従
来、実開昭５６−６７３７６号公報に示してあるような
ものが実用化されている。以下、その技術を第３図を用
いて説明する。これは、電動機１とボールネジを含む推
力変換機＠２とを備え、この両者は減速歯＄３を介して
駆動力が伝達される。

減速歯車３は通常２段になっており、回転力を推力に変
換する推力変換機４４２のボールネジ４′は、減速歯車
３によって回転し、それにともなって推力変換機構２の
ボールナツト５′が直線的に移動し、ボールナット５′
に固定された内筒６に推力が伝達される。内筒６は外筒
７によって支持されている。しかし、このような構成で
は、力を伝達する経路が複雑である。

また、水車のガイドベーン駆動等に用いるｔＦＬ＃サー
ボは、停止またはそれに近い運転状態が多い。

この場合、停止といっても電動機には電流を流して水Ｉ
μからの反力を支え、指令で与えられた位置に保持する
ように運転をしている。したがって、水ｌ（ξ側には絶
えず反力の変動があり、一定指令位置の近辺で小さな変
化を繰り返している。すなわち、ボールネジ４や減速歯
車３には揺動負荷がかかることになり、バックラツシに
よって減速歯車３がボールネジ４′の寿命が短くなると
いう欠点があった。しかし、ボールネジ４′のバックラ
ッシは非常に小さいので、一般的にあまり問題とならず
、減速歯車３の方が問題となる。減速歯車３の方のバッ
クラッシも小さくすることは可能であるが、そのように
すると噛み合いがきつくなり、トルクの伝達効率が悪く
なるので、特に減速歯車３の信頼性が問題となっていた
。また、従来例では、ボールネジ４′を回転させ、ボー
ルナンド５′に内筒６を固着して出力軸としており、部
品点数が多くなるという欠点もあった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の電動サーボ機構には減速歯車があり、局部摩耗が
発生して寿命が短かいという問題点があった。

本発明の目的は、長寿命とすることができ、信頼性を高
めることができる電動サーボモータを提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、ｆｆｉ動機の回転力を軸方向推カシ；変換
するボールナットとボールネジからなる推力変換機構を
」二記電動機のヨークの内側を直接組み込み、上記ナツ
トを回転させることによって上記ボールネジに軸方向推
力を得る構成として達成するようにした。

〔作用〕

減速歯車を介在させずに回転力を軸方向推力に変換する
ことができ、局部摩耗の発生の低減をはかつて長寿命と
して信頼性を高めることができる。

〔実施例〕

以下本発明を第１図、第２図に示し実施例を用いて詳細
に説明する。

第１図は本発明の電動サーボモータの一実施例を示す構
成図である。第１図において、１は永久磁石界磁のブラ
シレス電動機で、一般の電ａ機よりは極数が多く、かつ
電動機１の中心部の穴を大きくしてあり、ボールネジ４
を通すことができろようにしてある６８は電動機１の固
定子、９は回転子磁極で、永久磁石からなる。ボールネ
ジ４のボールナット５は１回転子ヨーク１０に直接固着
してあり、ボールナット５が回転すれば、ボールネジ４
が軸方向に移動し、連結金具１１及びリンク１２を介し
てゲーｉ・シャフトアームＩ３を回動させ、ゲートシャ
フト１４を回動させる。ゲートシャフト１４の回動は、
水車用ガイドベーンを開閉操作するように推力を伝達す
る。第１図中の破線は駆動力の伝達経路を示す。

一般にガイドベーンを′ｙＪＡ動するためのストローク
は約３００ｍｍ前後と比較的短く、それに対してあまり
近接させることができず、かなり長い出力軸が必要とな
る。実際にネジ部として必要なのは、ストローク長さと
ナツト部の長さにある程度余裕を持った長さでよく、出
力軸となるボールネジ４の先の部分１５は表面が滑らか
な丸棒としてもよい、出力軸の一端は、ボールネジ４の
部分のボールナツト５で支持するようにしているが、他
端は出力軸の滑らかな部分を利用して外筒７との間の軸
受１６によって支持するようにしてある。このようにす
ることによって、第３図の従来例における内筒６を省略
することができる。また、従来のようにボールナット５
が移動する訳ではないので、外筒７自体は強度上必要と
する以上に太くしなくてもよい、１７はメカニカルシー
ルである。

以上のように、従来のボールネジ４を回転駆動する方法
から、本発明ではボールナット５を回転駆動し、ボール
ネジ４は回転せず軸方向に出入りする構造として、しか
も、できるだけ小形軽量化をはかるため、第１図に示す
ように、ボールナット５をサーボモータ１の回転子ヨー
ク１０の内径側に直接取り付けるようにした。このため
、回転子ヨーク１ｏ内径を大きくしてある。一般に、こ
のようにするためには、電動機１の極数を多くして１極
当りの必要磁束量を少なくして回転子ヨーク１０の厚さ
を小さくし、また、磁石も希土類元素からなるものを用
いて磁石、厚さを小さくした永久磁石界磁のブラシレス
電動機とするのがよい。

また、回転及び推力を受ける軸受１８は、例えば、テー
パローラ一対で回転方向と左右両方向の推力を同時に支
持する。他端の軸受１９は普通のボールベアリングで、
半径方向の荷重のみを受ける。

また、軸の伸縮を考慮して、軸方向にはスライドできる
ようにしてある。第１図に破線矢印で示すように力の伝
達は、最終的には枠２０から基礎２１に伝達され支持さ
れることになる。一般に電動機１は枠２０の両端にブラ
ケットを取り付けて軸受を支持するのが普通であるが、
従来例のように、減速歯車３を設ける方法では、軸方向
の力は電動機１にかからないブラケット支持でもよかつ
た。しかし、本発明のように、電動機１自身で推力を受
ける構造では、ブラケットのたわみ剛性が問題となって
強度的に問題となる。そこで、本発明では、ブラケット
を省略し、軸受１８．１９を直接枠２０で支持する構造
とした。このような構造にすると、軸受１８，１９は径
の大きなものを用いることになり１周速が大となって寿
命の問題が発生することになる。しかし、本発明に係る
電動サーボモータの用途では、一般に回転数が高くない
。また、回転数が高くとも、その高速回転の持続時間と
頻度は少なく、特に問題とはならない。

なお、２４はロータリーエンコーダ、２５．２６はギヤ
である。

上記した本発明の実施例によれば、（イ）減速歯車がないので、構造が簡単になり、小形軽
量化し、信頼性が向上し、かつ、歯車の損失がなくなる
ため効率が向上し、電動機トルクの減少の効果が大きい
。

（ロ）内筒を省略でき、外筒７を細くできるので、それ
だけ構造が簡単になり、小形軽量化できる。

（ハ）ＩＫｖ動機１とボールネジ４を一体に組み込んで
あるため、軸受の数が少なくなり、構造が簡単になり、
効率向上をはかることができる。

という利点がある。

第２図は本発明の他の実施例を示す第１図の軸受１８の
支持構成図である。第２図においては、軸受１８と枠２
０との間に中間板２７を設け、中間板２７を介して軸受
１８を支持するようにしてある。このようにすれば、軸
受１８の支持が容易になる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、減速歯車がない
ので１局部摩耗の発生を低減でき、長寿命として信頼性
を高めることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電動サーボモータの一実施例を示す構
成図、第２図は本発明の他の実施例を示す第り図の軸受
の支持構成図、第３図は従来の電動サーボモータの構成
図である。１・・・１？を動機、２・・・推力変換機構、４・・・
ボールネジ、５・・Ｘボールナツト、７・・・外筒、８
・・・固定子、９・・・回転子磁極、１０・・・回転子
ヨーク、１．６，１８゜１９・・・軸受、２０・・・枠
、２７・・・中間板。。

Claims

【特許請求の範囲】１、電動機固定子と、永久磁石からなる比較的多数の磁
極と、該各磁極を支える磁路となるヨークからなる回転
子とを備えたブラシレスの電動機を用いてなり、該電動
機の前記ヨークの内側に直接組み込んだ回転力を軸方向
推力に変換するボールナットとボールネジからなる推力
変換機構を備え、前記ボールナットを回転させることに
よつて前記ボールネジに軸方向推力を得る構成としたこ
とを特徴とする電動サーボモータ。２、前記電動機は、エンドブラケットを設けず、大きな
径の軸受の外輪部で直接固定子枠に支持してあり、回転
力を推力の反作用として前記固定子枠に伝達する構成と
してある特許請求の範囲第１項記載の電動サーボモータ
。３、前記電動機は、エンドブラケットを設けず、大きな
径の軸受の外輪部を中間板を介して固定子枠に支持して
あり、回転力を推力の反作用として前記固定子枠に伝達
する構成としてある特許請求の範囲第１項記載の電動サ
ーボモータ。４、前記ボールネジは、一端に前記ボールナットを介し
て前記電動機で支持してあり、他端は前記電動機に固定
した前記ボールネジの保護を兼用した外筒に軸受を介し
て支持してある特許請求の範囲第１項または第２項記載
の電動サーボモータ。