WO2018181067A1 - 電動アクチュエータ - Google Patents

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    • F16K31/44—Mechanical actuating means
    • F16K31/53—Mechanical actuating means with toothed gearing

Definitions

  • the present invention relates to an electric actuator.
  • An electric actuator provided with a motor is used as a drive device for rotating the rotation operation shaft.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-72773 describes a rotary actuator including a speed reducer.
  • the speed reducer is disposed so as to be adjacent in the axial direction with respect to a motor unit configured by a rotor, a stator, and the like. For this reason, there exists a subject that the axial direction dimension of the whole electric actuator including a reduction gear becomes large.
  • an object of the present invention is to provide an electric actuator that can be reduced in size by reducing the axial dimension.
  • the present invention comprises a motor unit and a speed reducer that reduces and transmits the rotation of the motor unit, and includes a rotating shaft of the motor unit and an output rotating body of the speed reducer.
  • the speed reducer includes an input rotator that rotates integrally with the motor unit, an orbit ring disposed on the outer periphery of the input rotator, an input rotator and an orbit ring.
  • a plurality of planetary rotators that are rotatably arranged between them, and an output rotator that holds the planetary rotators, and each of the orbital rings of the reducer, each of the plurality of planetary rotators, and the input of the reducer
  • the whole or part of the rotating body and a part of the output rotating body are arranged on the inner periphery of the motor unit.
  • the orbit ring of the speed reducer each of the plurality of planetary rotating bodies, the whole or part of the input rotating body of the speed reducer, and a part of the output rotating body. Since it is arranged on the inner circumference of the motor unit, it is not necessary to secure a space for arranging the reduction gears on the outer side in the axial direction of the motor unit. Thereby, the axial direction dimension of the whole electric actuator including a reduction gear can be made small.
  • a member such as a bearing that supports the output rotator is separately provided. Since it does not need to be provided, the size can be further reduced.
  • a recess that is not in contact with the output rotator may be formed on the outer peripheral surface of the input rotator inserted into the output rotator of the speed reducer. Accordingly, the contact area between the input rotator and the output rotator is reduced, so that the frictional resistance is reduced, and the relative rotation between the input rotator and the output rotator can be performed more smoothly.
  • a rotation angle detection device for detecting the rotation angle of the motor unit a magnet magnetized with different magnetic poles of S and N poles in the rotation direction of the motor unit, and a sine wave output signal by detecting the magnetic flux of the magnet And a magnetic sensor arranged so as to obtain an output signal of a cosine wave may be used.
  • a magnet magnetized with different magnetic poles of S and N poles in the rotation direction of the motor unit and a sine wave output signal by detecting the magnetic flux of the magnet
  • a magnetic sensor arranged so as to obtain an output signal of a cosine wave may be used.
  • a part of the output rotator of the speed reducer may be disposed on the inner periphery of the input rotator of the speed reducer, and a magnet may be provided on the portion of the output rotator disposed on the inner periphery of the input rotator.
  • the rotation angle of the output rotator can be directly detected, the positioning accuracy of the output rotator in the rotation direction can be improved.
  • the magnet is arranged on the inner periphery of the input rotating body, the axial size can be reduced.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line ZZ in FIG. 2. It is a wave form diagram of the output signal of a sine wave and the output signal of a cosine wave which a magnetic sensor outputs. It is a waveform diagram of arc tangent calculated from the output signal of a sine wave and the output signal of a cosine wave. It is a figure which shows the state before fixing an inner yoke and a sun gear. It is a figure which shows the state which fixed the inner yoke and the sun gear. It is a longitudinal cross-sectional view of the electric actuator which concerns on other embodiment of this invention. It is a longitudinal cross-sectional view of the electric actuator which concerns on another embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a simplified diagram illustrating a state in which the electric actuator according to the present embodiment is connected to a rotation operation shaft of a butterfly valve.
  • the butterfly valve 1 includes a disc-like valve body 2 as a rotational operation target and a rotational operation shaft 3 provided at a diameter portion of the valve body 2.
  • the rotary operation shaft 3 is rotatably attached to a housing 5 in which a fluid passage 4 is formed, and the valve body 2 is disposed in the fluid passage 4. Further, one end of the rotary operation shaft 3 is connected to the electric actuator 6, and the rotary operation shaft 3 is rotated by the electric actuator 6, whereby the valve body 2 rotates and the opening area of the fluid passage 4 is adjusted. Is done.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the electric actuator according to the present embodiment.
  • the electric actuator 6 according to the present embodiment includes a motor unit 7 as a drive source for rotating the rotation operation shaft 3, and the rotation of the motor unit 7 is decelerated and transmitted to the rotation operation shaft 3.
  • the speed reducer 8 is a main component.
  • the motor unit 7 includes a stator 10 fixed to the casing 9, a rotor 11 disposed so as to face the inner side in the radial direction of the stator 10 with a gap, and a rotating shaft of the motor unit 7 fixed to the inner peripheral surface of the rotor 11. It is comprised with an electric motor provided with the bottomed cylindrical inner yoke 26 which functions as. Bearings 13 and 14 are fixed to the outer peripheral surfaces of both sides in the axial direction of the portion of the inner yoke 26 where the rotor 11 is fixed, and the inner yoke 26 can rotate with respect to the casing 9 by these bearings 13 and 14. It is supported.
  • the bearings 13 and 14 may be either ball bearings or sliding bearings, but preferably sliding bearings are preferably used.
  • the casing 9 is divided at one place or a plurality of places in the axial direction for the convenience of assembly.
  • the casing 9 is divided into a first casing 94 on the left side and a second casing 95 on the right side in FIG.
  • the first casing 94 and the second casing 95 are integrated using fastening means such as bolts.
  • the bearings 13 and 14 that support the inner yoke 26 the bearing 13 on one side in the axial direction is fixed to the inner peripheral surface of the second casing 95, and the bearing 14 on the other side in the axial direction is fixed to the inner peripheral surface of the first casing 94. Has been.
  • the reduction gear 8 includes a sun gear 40 as an input rotator, a ring gear 41 as an orbital ring disposed on the outer periphery of the sun gear 40, and a planetary rotation that is rotatably disposed between the sun gear 40 and the ring gear 41. It is a planetary gear reducer having a plurality of planetary gears 42 as a body and a carrier 43 as an output rotating body that holds each planetary gear 42.
  • the sun gear 40 is fixed coaxially to the inner yoke 26 and rotates integrally with the inner yoke 26.
  • Each planetary gear 42 is disposed between the sun gear 40 and the ring gear 41 and is assembled so as to mesh with them.
  • Each planetary gear 42 is rotatably attached to the carrier 43 via a pin 44.
  • the carrier 43 extends in the radial direction, and is coaxial with a disk part 431 to which the planetary gear 42 is attached via a pin 44, and coaxially from the center part of the disk part 431 to the side opposite to the sun gear 40 [the rotation axis of the motor part 7 A shaft portion 432 extending coaxially with the (inner yoke 26) (see FIG. 2).
  • a rolling bearing 22 with a sealing material (for example, a deep groove ball bearing) is fixed to the outer peripheral surface of the shaft portion 432, and the carrier 43 is supported by the rolling bearing 22 so as to be rotatable with respect to the casing 9 (second casing 95). ing. Moreover, the front-end
  • a sealing material for example, a deep groove ball bearing
  • the sun gear 40 integrated with the inner yoke 26 rotates, so that the plurality of planetary gears 42 rotate. Revolves along the ring gear 41. Then, the carrier 43 rotates by the revolution movement of the planetary gear 42, so that the rotation is decelerated and transmitted to the rotation operation shaft 3.
  • the electric actuator 6 is provided with a rotation angle detection device 30 that detects the rotation angle of the motor unit 7.
  • the rotation angle detection device 30 includes magnets 31 and 32 that are magnetized with different magnetic poles of S and N poles in the rotation direction, and a magnetic sensor 33 that detects the magnetic flux of the magnets 31 and 32.
  • the magnets 31 and 32 are fitted and held in the recesses of the magnet holding member 34, and are attached to the inner peripheral surface of the sun gear 40.
  • the magnetic sensor 33 is fixed to the casing 9 (first casing 94) so as to face the magnets 31 and 32 with a space therebetween.
  • the magnetic sensor 33 detects the magnetic flux of the magnets 31 and 32.
  • the magnetic sensor 33 has two magnetic detection elements arranged with a predetermined phase difference (for example, 90 °) in the rotation direction, and a sine wave as shown in FIG. 4 from the magnetic flux detected by these. An output signal of ⁇ and an output signal of cosine wave ⁇ are obtained. Then, the rotation angle is calculated by classifying the output signals according to the magnitude relationship.
  • the arc tangent Arctan ⁇ has a characteristic that the waveform ⁇ of the calculated angle with respect to the actual angle has linearity. Therefore, by performing angle calculation using this, the rotation angle of the motor unit 7 can be calculated. I can grasp it. Thereby, the motor unit 7 can be rotated by a predetermined angle, and the opening degree of the butterfly valve can be adjusted to an appropriate degree.
  • the speed reducer 8 is disposed on the inner periphery of the motor unit 7. That is, as shown in FIG. 2, among the members constituting the speed reducer 8, the sun gear 40, the ring gear 41, and the plurality of planetary gears 42 are all disposed on the inner periphery of the inner yoke 26 of the motor unit 7, A part of the carrier 43 is disposed on the inner periphery of the inner yoke 26.
  • the electric actuator 6 As described above, in the electric actuator 6 according to the present embodiment, most of the members constituting the speed reducer 8 are disposed on the inner periphery of the motor unit 7. It is not necessary to secure a large arrangement space. Thereby, the axial dimension of the whole electric actuator including the speed reducer 8 can be reduced, and the size can be reduced.
  • the magnets 31 and 32 used for detecting the rotation angle are arranged on the inner periphery of the sun gear 40.
  • a space for arranging the magnets 31 and 32 can be secured in the motor unit 7, and it is not necessary to secure a layout space outside the motor unit 7 in the axial direction. Can be planned.
  • FIG. 6 and FIG. 7 show an example of a method for fixing the inner yoke 26 and the sun gear 40.
  • the sun gear 40 is provided with engaging projections 40a protruding in the axial direction at a plurality of locations in the circumferential direction, and a plurality of insertion holes through which the engaging projections 40a of the sun gear 40 are inserted into the inner yoke 26. 26a is provided.
  • the engaging protrusion 40a is inserted into the insertion hole 26a, and then, the distal end portion of the inserted engaging protrusion 40a is swaged and plastically deformed so as to expand the diameter.
  • FIG. 6 first, the engaging protrusion 40a is inserted into the insertion hole 26a, and then, the distal end portion of the inserted engaging protrusion 40a is swaged and plastically deformed so as to expand the diameter.
  • the inner yoke 26 and the sun gear 40 are fixed by the engaging protrusion 40a that is plastically deformed.
  • the position of the sun gear 40 is regulated in the axial direction and the rotational direction with respect to the inner yoke 26.
  • a method may be employed in which the inner yoke 26 and the sun gear 40 are fixed by spline fitting by press-fitting.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view of an electric actuator according to another embodiment of the present invention.
  • the sun gear 40 is formed longer in the axial direction than in the above embodiment, and the carrier 43 is rotatably supported by the outer peripheral surface of this long formed portion. That is, the sun gear 40 includes a gear part 401 having a gear formed on the outer periphery and a shaft part 402 extending from the gear part 401 to the outside in the axial direction of the motor part 7.
  • the gear portion 401 is a portion that is disposed in the motor portion 7 and meshes with the planetary gear 42 and has the same function as the sun gear 40 of the above embodiment.
  • the shaft portion 402 is a portion that is inserted into the shaft portion 432 of the carrier 43 and functions as a support shaft that rotatably supports the carrier 43.
  • the rolling bearing 22 (see FIG. 2) that supports the carrier 43 is supported by the carrier 43 being rotatably supported by the shaft portion 402 of the sun gear 40. It becomes unnecessary.
  • an annular seal member (oil seal) 45 is arranged to improve the sealing performance between the shaft portion 432 of the carrier 43 and the casing 9. Further, since the rolling bearing 22 is not required, the arrangement space of the rolling bearing 22 can be used as the arrangement space of the seal member 45, and therefore the increase in size associated with the addition of the seal member 45 is reduced as much as possible. Is possible.
  • a recess 403 is formed on the outer peripheral surface of the shaft portion 402 of the sun gear 40.
  • FIG. 9 is a longitudinal sectional view of an electric actuator according to still another embodiment of the present invention.
  • the shaft portion 432 of the carrier 43 is extended to the inner periphery of the sun gear 40, and the shaft portion 432 of the carrier 43 disposed on the inner periphery of the sun gear 40 has a rotation angle.
  • Magnets 31 and 32 used for detection are integrally provided.
  • the inner yoke 26 is provided with magnets 46 and 47 magnetized with different magnetic poles of S pole and N pole.
  • a Hall IC 48 that detects the magnetic flux of the magnets 46 and 47 is provided in the (first casing 94).
  • the rotation angle detection magnets 31 and 32 are integrally provided on the shaft portion 432 of the carrier 43 so that the rotation angle of the carrier 43 functioning as an output rotating body can be directly detected. become. Furthermore, since the Hall IC 48 is provided as a rotation speed detection device that detects the rotation speed of the motor unit 7, the positioning accuracy in the rotation direction of the butterfly valve connected to the carrier 43 can be improved. Also in the present embodiment, the rotation angle detection magnets 31 and 32 are arranged on the inner periphery of the motor unit 7 and the sun gear 40, so that the axial size can be reduced. In addition, about another structure, it is the same as that of the electric actuator 6 which concerns on each said embodiment.
  • a radial gap type electric motor including the stator 10 fixed to the casing 9 and the rotor 11 disposed so as to face the inner side in the radial direction of the stator 10 with a gap is illustrated as the motor unit 7.
  • a motor having an arbitrary configuration can be employed.
  • an axial gap type electric motor including a stator fixed to a casing and a rotor arranged so as to face the inner side in the axial direction of the stator with a gap may be used.
  • a planetary gear speed reducer is used as the speed reducer 8, but the speed reducer 8 is not limited to this.
  • a sun roller as an input rotator that rotates integrally with the motor unit 7, an orbit ring disposed on the outer periphery of the sun roller, and a planetary rotator disposed rotatably between the sun roller and the orbit ring
  • a traction drive type planetary speed reducer having a plurality of planetary rollers and a carrier as an output rotating body that holds each planetary roller may be adopted. It is also possible to use a speed reducer having a configuration other than the planetary speed reducer.
  • the electric actuator according to the present invention is an EGR valve used in an exhaust gas recirculation system of an internal combustion engine, a throttle valve that adjusts an intake air amount to a combustion engine to control engine output, or a robot arm. It is applicable also to the apparatus and member which are made.

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Abstract

本発明は、モータ部７と、モータ部７の回転を減速して伝達する減速機８とを備え、モータ部７の回転軸と減速機８の出力回転体４３とが同軸上に配置された電動アクチュエータである。減速機８は、モータ部７と一体的に回転する入力回転体４０と、入力回転体４０の外周に配置された軌道リング４１と、入力回転体４０と軌道リング４１との間に回転可能に配置された複数の遊星回転体４２と、遊星回転体４２を保持する出力回転体４３とを有する。減速機８の軌道リング４１、複数の遊星回転体４２のそれぞれ全体と、減速機８の入力回転体４０の全体または一部と、出力回転体４３の一部を、モータ部７の内周に配置した。

Description

電動アクチュエータ
　本発明は、電動アクチュエータに関する。
　回転操作軸を回転操作する駆動装置として、モータを備える電動アクチュエータが用いられている。
　この種の電動アクチュエータとして、例えば、特許文献１（特開２０１３－７２７７３号公報）には、減速機を備える回転式アクチュエータが記載されている。
特開２０１３－７２７７３号公報
　上記特許文献１に記載の回転式アクチュエータでは、減速機が、ロータやステータ等で構成されるモータ部に対して軸方向に隣り合うように配置されている。このため、減速機を含めた電動アクチュエータ全体の軸方向寸法が大きくなるといった課題がある。
　そこで、本発明は、軸方向の寸法を小さくして小型化を図れる電動アクチュエータを提供することを目的とする。
　前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、モータ部と、モータ部の回転を減速して伝達する減速機とを備え、モータ部の回転軸と減速機の出力回転体とが同軸上に配置された電動アクチュエータであって、減速機は、モータ部と一体的に回転する入力回転体と、入力回転体の外周に配置された軌道リングと、入力回転体と軌道リングとの間に回転可能に配置された複数の遊星回転体と、遊星回転体を保持する出力回転体とを有し、減速機の軌道リング、複数の遊星回転体のそれぞれ全体と、減速機の入力回転体の全体または一部と、出力回転体の一部を、モータ部の内周に配置したことを特徴とする。
　このように、本発明に係る電動アクチュエータにおいては、減速機の軌道リング、複数の遊星回転体のそれぞれ全体と、減速機の入力回転体の全体または一部と、出力回転体の一部とが、モータ部の内周に配置されていることで、モータ部の軸方向外側において減速機の配置スペースをあまり確保しなくてもよくなる。これにより、減速機を含めた電動アクチュエータ全体の軸方向寸法を小さくすることができる。
　また、減速機の入力回転体を減速機の出力回転体内に挿入し、出力回転体を入力回転体の外周面によって回転可能に支持することで、出力回転体を支持する軸受等の部材を別途設けなくてもよいので、より一層の小型化を図れる。
　さらに、減速機の出力回転体内に挿入された入力回転体の外周面に、出力回転体に対して非接触となる凹部を形成してもよい。これにより、入力回転体と出力回転体との接触面積が少なくなるので、摩擦抵抗が低減し、入力回転体と出力回転体との相対的回転がより円滑に行えるようになる。
　また、モータ部の回転角度を検出する回転角度検出装置として、モータ部の回転方向にＳ極とＮ極の異なる磁極に着磁された磁石と、磁石の磁束を検出して正弦波の出力信号と余弦波の出力信号が得られるように配置された磁気センサとを有するものを用いてもよい。この場合、磁石を、減速機の入力回転体の内周に配置することで、磁石の配置スペースを入力回転体の軸方向外側に確保しなくてもよいので、軸方向の小型化を図れるようになる。
　また、減速機の出力回転体の一部を減速機の入力回転体の内周に配置し、この入力回転体の内周に配置された出力回転体の部分に磁石を設けてもよい。この場合、出力回転体の回転角度を直接検出することができるようになるので、出力回転体の回転方向の位置決め精度を向上させることができる。また、この場合も、磁石が入力回転体の内周に配置されるため、軸方向の小型化を図れる。
　本発明によれば、電動アクチュエータの軸方向寸法を小さくして小型化を図ることができる。
本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータをバタフライバルブの回転操作軸に連結した状態を示す簡略図である。 本実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。 図２のＺ－Ｚ線矢視断面図である。 磁気センサが出力する正弦波の出力信号および余弦波の出力信号の波形図である。 正弦波の出力信号および余弦波の出力信号から算出される逆正接の波形図である。 インナヨークと太陽ギヤとを固定する前の状態を示す図である。 インナヨークと太陽ギヤとを固定した状態を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。
　以下、添付の図面に基づき、本発明に係る電動アクチュエータの実施の一形態として、バタフライバルブ用のアクチュエータに適用した場合を例に説明する。
　図１は、本実施形態に係る電動アクチュエータをバタフライバルブの回転操作軸に連結した状態を示す簡略図である。
　図１に示すように、バタフライバルブ１は、回転操作対象物としての円盤状の弁体２と、弁体２の直径部分に設けられた回転操作軸３とで構成されている。回転操作軸３は、流体通路４が形成されたハウジング５に回転可能に取り付けられ、弁体２は流体通路４内に配置されている。また、回転操作軸３の一端部は電動アクチュエータ６に連結されており、電動アクチュエータ６によって回転操作軸３が回転操作されることで、弁体２が回転し、流体通路４の開口面積が調整される。
　図２は、本実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。
　図２に示すように、本実施形態に係る電動アクチュエータ６は、上記回転操作軸３を回転駆動させる駆動源としてのモータ部７と、モータ部７の回転を減速して回転操作軸３に伝達する減速機８とを主要な構成要素とする。
　モータ部７は、ケーシング９に固定されたステータ１０と、ステータ１０の半径方向内側に隙間をもって対向するように配置されたロータ１１と、ロータ１１の内周面に固定されモータ部７の回転軸として機能する有底筒状のインナヨーク２６とを備える電動モータで構成される。このインナヨーク２６のロータ１１が固定された部分の軸方向両側における外周面には、それぞれ軸受１３，１４が固定されており、これらの軸受１３，１４によってインナヨーク２６がケーシング９に対して回転可能に支持されている。なお、軸受１３，１４については、玉軸受、すべり軸受のどちらの軸受でも適用できるが、好ましくはすべり軸受を適用するほうがよい。
　ケーシング９は、組み立ての都合上、軸方向の一箇所もしくは複数箇所で分割される。本実施形態では、ケーシング９を、図２における左側の第１ケーシング９４と右側の第２ケーシング９５とに二分割している。第１ケーシング９４および第２ケーシング９５は、ボルト等の締結手段を用いて一体化される。インナヨーク２６を支持する軸受１３，１４のうち、軸方向一方側の軸受１３は第２ケーシング９５の内周面に固定され、軸方向他方側の軸受１４は第１ケーシング９４の内周面に固定されている。
　続いて、図２、および図２のＺ－Ｚ線矢視断面図である図３に基づき、減速機８の構成について説明する。
　減速機８は、入力回転体としての太陽ギヤ４０と、太陽ギヤ４０の外周に配置された軌道リングとしてのリングギヤ４１と、太陽ギヤ４０とリングギヤ４１との間に回転可能に配置された遊星回転体しての複数の遊星ギヤ４２と、各遊星ギヤ４２を保持する出力回転体としてのキャリア４３とを有する、遊星ギヤ減速機である。
　太陽ギヤ４０は、インナヨーク２６に対して同軸上に固定され、インナヨーク２６と一体的に回転する。各遊星ギヤ４２は、太陽ギヤ４０とリングギヤ４１との間に配置され、これらと噛み合うように組み付けられている。また、各遊星ギヤ４２は、ピン４４を介してキャリア４３に対して回転可能に取り付けられている。キャリア４３は、半径方向に延び、ピン４４を介して遊星ギヤ４２が取り付けられた円盤部４３１と、円盤部４３１の中央部から太陽ギヤ４０とは反対側に同軸上［モータ部７の回転軸（インナヨーク２６）と同軸上]に延びる軸部４３２とを有する（図２参照）。軸部４３２の外周面にはシール材付きの転がり軸受２２（例えば、深溝玉軸受）が固定され、この転がり軸受２２によってキャリア４３はケーシング９（第２ケーシング９５）に対して回転可能に支持されている。また、軸部４３２の先端部は、ケーシング９から軸方向外側へ突出しており、この先端部に上記回転操作軸３が一体的に回転するように連結される。
　上記の如く構成された減速機８を備える電動アクチュエータ６においては、モータ部７のロータ１１が回転すると、インナヨーク２６と一体の太陽ギヤ４０が回転することで、複数の遊星ギヤ４２が自転しながらリングギヤ４１に沿って公転する。そして、この遊星ギヤ４２の公転運動によりキャリア４３が回転することで、回転が減速されて回転操作軸３に伝達される。
　また、図２に示すように、本実施形態に係る電動アクチュエータ６においては、モータ部７の回転角度を検出する回転角度検出装置３０が設けられている。回転角度検出装置３０は、回転方向にＳ極とＮ極の異なる磁極に着磁された磁石３１，３２と、磁石３１，３２の磁束を検出する磁気センサ３３とを有する。磁石３１，３２は、磁石保持部材３４の凹部に嵌め込まれて保持され、太陽ギヤ４０の内周面に取り付けられている。これに対し、磁気センサ３３は、磁石３１，３２に対して間隔をあけて対向するようにケーシング９（第１ケーシング９４）に固定されている。
　モータ部７が駆動してロータ１１が回転すると、磁石３１，３２が太陽ギヤ４０と一体的に回転し、磁石３１，３２の磁束を磁気センサ３３が検出する。磁気センサ３３は、回転方向に所定の位相差（例えば、９０°）を設けて配置された２つの磁気検出素子を有しており、これらによって検出された磁束から図４に示すような正弦波αの出力信号と余弦波βの出力信号が得られる。そして、これらの出力信号の大小関係から場合分けをして、回転角度を算出する。詳しくは、図４に示す正弦波αの出力信号と余弦波βの出力信号から逆正接Arctanθ（＝tan-1(sinθ／cosθ)）を算出する。この逆正接Arctanθは、図５に示すように、実角度に対する算出角度の波形γが直線性を有する特性を有することから、これを用いて角度演算を行うことで、モータ部７の回転角度を把握することができる。これにより、モータ部７を所定角度回転させて、バタフライバルブの開度を適切な度合いに調整することができる。
　以上のように構成された本実施形態に係る電動アクチュエータ６においては、減速機８がモータ部７の内周に配置されている。すなわち、図２に示すように、減速機８を構成する部材のうち、太陽ギヤ４０、リングギヤ４１、複数の遊星ギヤ４２のそれぞれ全体がモータ部７のインナヨーク２６の内周に配置され、さらに、キャリア４３の一部がインナヨーク２６の内周に配置されている。
　このように、本実施形態に係る電動アクチュエータ６においては、減速機８を構成するほとんどの部材がモータ部７の内周に配置されているので、モータ部７の軸方向外側において減速機８の配置スペースをあまり確保しなくてもよくなる。これにより、減速機８を含めた電動アクチュエータ全体の軸方向寸法を小さくすることができ、小型化を図れるようになる。
　また、図２に示すように、本実施形態に係る電動アクチュエータ６においては、回転角度の検出に用いる磁石３１，３２を太陽ギヤ４０の内周に配置している。これにより、磁石３１，３２を配置するスペースをモータ部７内に確保することができ、モータ部７の軸方向外側に配置スペースを確保しなくてもよいので、より一層の軸方向の小型化を図れるようになる。
　図６および図７に、インナヨーク２６と太陽ギヤ４０との固定方法の一例を示す。
　この例では、太陽ギヤ４０に、軸方向に突出する係合突起４０ａを周方向に渡って複数箇所に設け、インナヨーク２６に、太陽ギヤ４０の各係合突起４０ａが挿通される複数の挿通孔２６ａが設けられている。図６に示すように、まず、係合突起４０ａを挿通孔２６ａに挿通させ、次いで、挿通された係合突起４０ａの先端部を拡径するように加締めて塑性変形させることで、図７に示すように、塑性変形した係合突起４０ａによってインナヨーク２６と太陽ギヤ４０とが固定される。これにより、太陽ギヤ４０がインナヨーク２６に対して軸方向と回転方向とで位置規制されるようになる。
　また、このような加締め固定のほか、インナヨーク２６と太陽ギヤ４０とを圧入によりスプライン嵌合して固定する方法を採用してもよい。
　図８は、本発明の他の実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。
　図８に示す電動アクチュエータ６においては、上記実施形態に比べて、太陽ギヤ４０が軸方向に長く形成され、この長く形成された部分の外周面によってキャリア４３が回転可能に支持されている。すなわち、太陽ギヤ４０は、外周にギヤが形成されたギヤ部４０１と、ギヤ部４０１からモータ部７の軸方向外側に延びる軸部４０２とを有する。ギヤ部４０１は、モータ部７内に配置されて遊星ギヤ４２と噛み合う部分であり、上記実施形態の太陽ギヤ４０と同様の機能を有する部分である。これに対し、軸部４０２は、キャリア４３の軸部４３２内に挿入されて、キャリア４３を回転可能に支持する支軸として機能する部分である。
　このように、図８に示す電動アクチュエータ６においては、キャリア４３が太陽ギヤ４０の軸部４０２によって回転可能に支持されていることで、キャリア４３を支持する上記転がり軸受２２（図２参照）が不要となる。ここでは、転がり軸受２２の代わりに、環状のシール部材（オイルシール）４５を配置し、キャリア４３の軸部４３２とケーシング９との間の密封性を向上させている。また、転がり軸受２２が不要になることで、転がり軸受２２の配置スペースをシール部材４５の配置スペースに利用することができるため、シール部材４５を追加することに伴うサイズの増大を極力低減することが可能である。
　また、図８に示す電動アクチュエータ６においては、太陽ギヤ４０の軸部４０２の外周面に凹部４０３を形成している。これにより、凹部４０３の箇所では、キャリア４３の軸部４３２に対して太陽ギヤ４０の軸部４０２が非接触となるので、接触面積が少なくなり摩擦抵抗が低減する。これにより、太陽ギヤ４０とキャリア４３との相対的回転がより円滑に行えるようになる。なお、その他の構成については、図１～図３に示す電動アクチュエータ６と同様であるので説明を省略する。
　図９は、本発明のさらに別の実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。
　図９に示す電動アクチュエータ６においては、キャリア４３の軸部４３２を、太陽ギヤ４０の内周にまで延ばし、この太陽ギヤ４０の内周に配置されたキャリア４３の軸部４３２に、回転角度の検出に用いる磁石３１，３２を一体的に設けている。また、図９に示す電動アクチュエータ６においては、モータ部７の回転数を検出するために、インナヨーク２６にＳ極とＮ極の異なる磁極に着磁された磁石４６，４７が設けられ、ケーシング９（第１ケーシング９４）に磁石４６，４７の磁束を検出するホールＩＣ４８が設けられている。
　このように、回転角度検出用の磁石３１，３２がキャリア４３の軸部４３２に一体的に設けられていることで、出力回転体として機能するキャリア４３の回転角度を直接検出することができるようになる。さらに、モータ部７の回転数を検出する回転数検出装置として、ホールＩＣ４８が設けられているため、キャリア４３に連結されるバタフライバルブの回転方向の位置決め精度を向上させることができる。また、本実施形態においても、回転角度検出用の磁石３１，３２がモータ部７や太陽ギヤ４０の内周に配置されていることで、軸方向の小型化を図れる。なお、その他の構成については、上記各実施形態に係る電動アクチュエータ６と同様である。
　以上、本発明に係る電動アクチュエータの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことである。
　上記実施形態では、モータ部７として、ケーシング９に固定されたステータ１０と、ステータ１０の半径方向内側に隙間をもって対向するように配置されたロータ１１とを備えるラジアルギャップ型の電動モータを例示したが、任意の構成のモータを採用することができる。例えば、ケーシングに固定されたステータと、ステータの軸方向内側に隙間をもって対向するように配置されたロータとを備えるアキシャルギャップ型の電動モータであってもよい。
　また、上記実施形態では、減速機８として遊星ギヤ減速機を使用しているが、減速機８はこれに限らない。例えば、モータ部７と一体的に回転する入力回転体としての太陽ローラと、太陽ローラの外周に配置された軌道リングと、太陽ローラと軌道リングとの間に回転可能に配置された遊星回転体しての複数の遊星ローラと、各遊星ローラを保持する出力回転体としてのキャリアとを有する、トラクションドライブ式の遊星減速機を採用してもよい。また、遊星減速機以外の構成を有する減速機を使用することも可能である。
　また、本発明に係る電動アクチュエータは、内燃機関の排気再循環システムに用いられるＥＧＲバルブや、エンジン出力を制御するために燃焼機関への吸気量を調整するスロットルバルブ、あるいはロボットアーム等、回転操作される装置や部材に対しても適用可能である。
３　　　回転操作軸
６　　　電動アクチュエータ
７　　　モータ部
８　　　減速機
２６　　インナヨーク（モータ部の回転軸）
３０　　回転角度検出装置
３１　　磁石
３２　　磁石
３３　　磁気センサ
４０　　太陽ギヤ（入力回転体）
４１　　リングギヤ（軌道リング）
４２　　遊星ギヤ（遊星回転体）
４３　　キャリア（出力回転体）
４０３　凹部

Claims (5)

  1. 　モータ部と、前記モータ部の回転を減速して伝達する減速機とを備え、前記モータ部の回転軸と前記減速機の出力回転体とが同軸上に配置された電動アクチュエータであって、
    　前記減速機は、前記モータ部と一体的に回転する入力回転体と、前記入力回転体の外周に配置された軌道リングと、前記入力回転体と前記軌道リングとの間に回転可能に配置された複数の遊星回転体と、前記遊星回転体を保持する出力回転体とを有し、
    　前記減速機の軌道リング、複数の遊星回転体のそれぞれ全体と、前記減速機の入力回転体の全体または一部と、出力回転体の一部を、前記モータ部の内周に配置したことを特徴とする電動アクチュエータ。
  2. 　前記減速機の入力回転体を前記減速機の出力回転体内に挿入し、前記出力回転体を前記入力回転体の外周面によって回転可能に支持した請求項１に記載の電動アクチュエータ。
  3. 　前記減速機の出力回転体内に挿入された入力回転体の外周面に、前記出力回転体に対して非接触となる凹部を形成した請求項２に記載の電動アクチュエータ。
  4. 　前記モータ部の回転角度を検出する回転角度検出装置を備え、
    　前記回転角度検出装置は、前記モータ部の回転方向にＳ極とＮ極の異なる磁極に着磁された磁石と、前記磁石の磁束を検出して正弦波の出力信号と余弦波の出力信号が得られるように配置された磁気センサとを有し、
    　前記磁石を、前記減速機の入力回転体の内周に配置した請求項１から３のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ。
  5. 　前記モータ部の回転角度を検出する回転角度検出装置を備え、
    　前記回転角度検出装置は、前記モータ部の回転方向にＳ極とＮ極の異なる磁極に着磁された磁石と、前記磁石の磁束を検出して正弦波の出力信号と余弦波の出力信号が得られるように配置された磁気センサとを有し、
    　前記減速機の出力回転体の一部を前記減速機の入力回転体の内周に配置し、
    　前記入力回転体の内周に配置された前記出力回転体の部分に前記磁石を設けた請求項１に記載の電動アクチュエータ。
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