(57)【要約】【課題】複数の電動サーボアクチュエータを同期制御し易くすることを可能にする技術を提供する。【解決手段】同期制御される複数の電動サーボアクチュエータ２のそれぞれは、ステータ２２及びロータ２４を有する電動機２１と、ロータ２４の内側に配置され、当該ロータ２４によって回転させられる主軸体３０と、ロータ２４の回転軸方向に沿って当該ロータ２４とステータ２２とが相対的に移動することを可能にする機構とを備える。【選択図】図４
2015089209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期制御される複数の電動サーボアクチュエータを備え、
前記複数の電動サーボアクチュエータのそれぞれは、
ステータ及びロータを有する電動機と、
前記ロータの内側に配置され、当該ロータによって回転させられる軸体と、
前記ロータの回転軸方向に沿って当該ロータと前記ステータとが相対的に移動することを可能にする機構と
を有する、電動サーボシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の電動サーボシステムであって、
前記機構は、前記ロータの回転軸方向に沿った当該ロータの移動を可能にする、電動サーボシステム。
【請求項３】
請求項２に記載の電動サーボシステムであって、
前記機構は、前記ロータの内周面と前記軸体の外周面との間に配置された、当該ロータと当該軸体との締結及びその解除を行うことが可能な締結部材を有する、電動サーボシステム。
【請求項４】
請求項３に記載の電動サーボシステムであって、
前記ロータの内周面には、当該ロータの回転軸方向に沿って延びる溝が設けられ、
前記機構は、前記軸体の外周面に固定された、前記溝に対してスライド自在に嵌合する滑りキーを有する、電動サーボシステム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の電動サーボシステムが備える電動サーボアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機を有する電動サーボアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び２には、電動機を有する電動サーボアクチュエータ（特許文献１及び２では「電動サーボモータ」と呼ばれている）が開示されている。特許文献１及び２の技術では、水力発電所の流量あるいは水力機械の流量を制御するために、２つの電動サーボアクチュエータが同期制御されている。
【０００３】
また特許文献３〜５には、電動機のステータ及びロータの間の相対的な位置関係を調整できる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１６０１５７号公報
【特許文献２】特開平５−８７０３８号公報
【特許文献３】特開平２００２−３００７６０号公報
【特許文献４】特開平８−２６６０８９号公報
【特許文献５】特開平７−６７２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び２に記載の技術のように、複数の電動サーボアクチュエータを同期制御する場合には、当該複数の電動サーボアクチュエータを容易に同期制御できることが望まれる。
【０００６】
そこで、本発明は上述の点に鑑みて成されたものであり、複数の電動サーボアクチュエータを同期制御し易くすることを可能にする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係る電動サーボシステムの一態様は、同期制御される複数の電動サーボアクチュエータを備え、前記複数の電動サーボアクチュエータのそれぞれは、ステータ及びロータを有する電動機と、前記ロータの内側に配置され、当該ロータによって回転させられる軸体と、前記ロータの回転軸方向に沿って当該ロータと前記ステータとが相対的に移動することを可能にする機構とを有する。
【０００８】
また、本発明に係る電動サーボシステムの一態様では、前記機構は、前記ロータの回転軸方向に沿った当該ロータの移動を可能にする。
【０００９】
また、本発明に係る電動サーボシステムの一態様では、前記機構は、前記ロータの内周面と前記軸体の外周面との間に配置された、当該ロータと当該軸体との締結及びその解除を行うことが可能な締結部材を有する。
【００１０】
また、本発明に係る電動サーボシステムの一態様では、前記ロータの内周面には、当該ロータの回転軸方向に沿って延びる溝が設けられ、前記機構は、前記軸体の外周面に固定された、前記溝に対してスライド自在に嵌合する滑りキーを有する。
【００１１】
また、本発明に係る電動サーボアクチュエータの一態様は、上記の電動サーボシステムが備える電動サーボアクチュエータである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数の電動サーボアクチュエータを同期制御し易くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】電動サーボシステムの構成を示す図である。
【図２】電動サーボシステムの構成を示す図である。
【図３】電動サーボシステムの構成の他の例を示す図である。
【図４】電動サーボアクチュエータの断面構造を示す図である。
【図５】電動サーボアクチュエータの断面構造の一部を拡大して示す図である。
【図６】電動サーボアクチュエータの断面構造を拡大して示す図である。
【図７】電動サーボアクチュエータの断面構造を拡大して示す図である。
【図８】電動サーボアクチュエータの変形例の断面構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜電動サーボシステムの構成＞
図１は実施の形態に係る電動サーボシステム１の全体構成を示す図である。本実施の形態に係る電動サーボシステム１は、複動式のシステムであって、複数の電動サーボアクチュエータを使用して、発電水車の流量を制御するガイドベーン（案内羽根）の開度を制御する。
【００１５】
図１に示されるように、電動サーボシステム１は、２つの電動サーボアクチュエータ２ａ，２ｂと、当該２つの電動サーボアクチュエータ２ａ，２ｂを同期制御する制御装置３とを備えている。電動サーボアクチュエータ２ａ，２ｂは、発電水車のガイドリング１２の接続部分１３ａ，１３ｂにそれぞれ接続されている。接続部分１３ａ，１３ｂは、ガイドリング１２の外側の周縁において互いに対向するように設けられている。以後、電動サーボアクチュエータ２ａ，２ｂを特に区別する必要がない場合には、それぞれを「電動サーボアクチュエータ２」と呼ぶ。また、接続部分１３ａ，１３ｂを特に区別する必要がない場合には、それぞれを「接続部分１３」と呼ぶ。
【００１６】
ガイドリング１２には、複数のガイドベーン１０がそれぞれリンク機構１１を介して取り付けられている。複数のガイドベーン１０の開度が制御されることによって発電水車の流量が制御される。図１には、各ガイドベーン１０が閉じている様子が示されている。なお、図１及び後述の図２では、ガイドリング１２に取り付けられた複数のガイドベーン１０のうちの一部だけが示されている。
【００１７】
各電動サーボアクチュエータ２では、制御装置３に制御されることによって、その先端部が進退移動動作（直線往復運動）を行う。これにより、電動サーボアクチュエータ２ａはガイドリング１２の接続部分１３ａを押したり引いたりすることができる。同様に、電動サーボアクチュエータ２ｂはガイドリング１２の接続部分１３ｂを押したり引いたりすることができる。
【００１８】
電動サーボシステム１では、制御装置３によって２つの電動サーボアクチュエータ２が同期制御されることにより、一方の電動サーボアクチュエータ２がそれに接続された接続部分１３を押す動作を行えば、他方の電動サーボアクチュエータ２がそれに接続された接続部分１３を引く動作を行う。これにより、ガイドリング１２が回動し、各ガイドベーン１０の開角度が変化する。
【００１９】
図１に示されるように各ガイドベーン１０が閉じた状態において、例えば、電動サーボアクチュエータ２ａが接続部分１３ａを押す動作を行い、電動サーボアクチュエータ２ｂが接続部分１３ｂを引く動作を行うと、図２に示されるように、ガイドリング１２が回動して各ガイドベーン１０が開く。
【００２０】
制御装置３には、電動サーボアクチュエータ２ａ，２ｂから、それらの動作状態に関する情報が通知される。また制御装置３には、発電水車の流量に関する情報が入力される。制御装置３は、これらの情報に基づいて電動サーボアクチュエータ２ａ，２ｂを同期制御することによって、各ガイドベーン１０の開度を制御し、これによって、発電水車の流量を適切に制御する。
【００２１】
なお、図３に示されるように、電動サーボアクチュエータ２ａ，２ｂがともに接続部分１３ａ，１３ｂを押す動作を行うことによってガイドリング１２が一方向に回動し、電動サーボアクチュエータ２ａ，２ｂがともに接続部分１３ａ，１３ｂを引く動作を行うことによってガイドリング１２が反対方向に回動するように、電動サーボシステム１を構成しても良い。
【００２２】
このように、電動サーボシステム１では、複数の電動サーボアクチュエータ２が同期制御されることによって、発電水車の流量が制御される。複数の電動サーボアクチュエータ２が適切に同期制御されなければ、複数の電動サーボアクチュエータ２が互いの動作を妨げることになり、発電水車の流量が適切に制御されない。
【００２３】
そこで、本実施の形態では、複数の電動サーボアクチュエータ２を同期制御し易くすることを可能にする電動サーボアクチュエータ２の構造を提案する。
【００２４】
＜電動サーボアクチュエータの構造＞
図４は各電動サーボアクチュエータ２の構造を示す図である。図５は、図４に示される電動サーボアクチュエータ２における、電動機２１のステータ２２付近の構造を拡大して示す図である。図６は図４の矢視Ａ−Ａにおける電動サーボアクチュエータ２の断面構造を拡大して示す図である。図７は図４の矢視Ｂ−Ｂにおける電動サーボアクチュエータ２の断面構造を拡大して示す図である。図６，７では、電動サーボアクチュエータ２の概略の断面構造が示されており、本来図示されるべき一部の部材の記載を省略している。図４〜７では部品の断面には斜線を示している。
【００２５】
図４〜７に示されるように、電動サーボアクチュエータ２は、筒状のアクチュエータハウジング２０を備えている。アクチュエータハウジング２０内には電動機２１が設けられている。本実施の形態では、電動サーボアクチュエータ２は、可動部分が潤滑油で浸された油浸式となっている。このように電動サーボアクチュエータ２を油浸式にする場合には、可動部分にグリスを塗布する場合と比較して、メンテナンスを行う間隔を非常に長くすることができる。
【００２６】
電動機２１は、例えばブラシレスモータであって、アクチュエータハウジング２０に固定されたリング状のステータ２２と、ステータ２２に取り囲まれたリング状のロータ２４とを備えている。ロータ２４はステータ２２内で回転自在となっている。ステータ２２は巻線２３を備えており、ロータ２４はその外側面（ステータ２２の内側面と対向する面）に永久磁石２５を備えている。巻線２３には電流が流される。
【００２７】
ステータ２２の鉄心は積層鋼板で形成されている。ステータ２２の鉄心には、ステータ２２の周縁に沿って並ぶ複数のボルト６０が貫通している。各ボルト６０の一方の端部はアクチュエータハウジング２０に固定されている。また各ボルト６０には、ステータ２２の鉄心を両側から挟むようにしてリング状の当て部材６１及びリング状の押さえ部材６２が取り付けられている。当て部材６１はボルト６０の一方の端部側に位置し、押さえ部材６２はボルト６０の他方の端部側に位置している。そして、各ボルト６０の他方の端部には、当て部材６２と当接するようにナット６３が取り付けられている。
【００２８】
ステータ２２がアクチュエータハウジング２０に固定される際には、まず、各ボルト６０の一方の端部がアクチュエータハウジング２０に固定される。次に、各ボルト６０の他方の端部から当て部材６１が各ボルト６０に取り付けられる。次に、各ボルト６０の他方の端部から、ステータ２２の鉄心を構成する積層鋼板が各ボルト６０に取り付けられる。次に、各ボルト６０の他方の端部から押さえ部材６２が各ボルト６０に取り付けられる。そして、各ボルト６０の他方の端部にナット６３が締め付けられることによってステータ２２がアクチュエータハウジング２０に固定される。
【００２９】
ロータ２４の回転時に永久磁石２５が飛散することを防止するために、図５〜７に示されるように、ロータ２４の周方向に沿って永久磁石２５を取り囲むように筒状カバー部材５０が設けられている。筒状カバー部材５０の厚みは非常に薄くなっている。筒状カバー部材５０は非磁性体のステンレス鋼で形成されている。筒状カバー部材５０の内周面の端部にはリング状のフランジ５１が溶接等で取り付けられている。フランジ５１がロータ２４の軸心に対して複数のボルト５２で取り付けられることによって、筒状カバー部材５０がロータ２４に対して固定される。
【００３０】
電動機２１のリング状のロータ２４には、ロータ２４によって回転させられる主軸体３０が挿入されている。つまり、ロータ２４の内側には主軸体３０が配置されている。主軸体３０の外周面とロータ２４の内周面との間には、主軸体３０とロータ２４とを締結するリング状の締結部材７０が設けられている。締結部材７０は主軸体３０とロータ２４との締結を解除することができる。締結部材７０によってロータ２４と主軸体３０とが締結されることにより、ロータ２４が回転すると、ロータ２４の回転とともに主軸体３０が回転する。
【００３１】
ロータ２４の内周面における、ロータ２４の一方の端面２４０側の端部には、リング状の段差部２４３が設けられている。締結部材７０は、ロータ２４の段差部２４３の壁面２４４に当たるように段差部２４３に配置される。これにより、ロータ２４の他方の端面２４１に向かう締結部材７０の移動を防止することができる。
【００３２】
締結部材７０は、例えば、くさびの原理を利用した締結部材である。リング状の締結部材７０は、その周方向に並ぶ複数の締付ボルト７１を有している（図４，７参照）。各締付ボルト７１が締め付けられると、締結部材７０の内部のテーパ構造により、締結部材７０の内径と外径が大きくなる。これにより、主軸体３０とロータ２４とが締結される。一方で、各締付ボルト７１の締め付けが緩められると、締結部材７０の内径と外径が小さくなる。これにより、主軸体３０とロータ２４とが締結が解除される。
【００３３】
主軸体３０の内部には円柱状の中空部分３００が設けられており、この中空部分３００は主軸体３０の一方の端面３０１まで達している。これにより端面３０１は開放している。主軸体３０の外周は、端面３０１側の第１部分３０ａと、当該第１部分３０ａよりも径が小さい第２部分３０ｂとを有する。中空部分３００は、第１部分３０ａと、第２部分３０ｂの一部とに設けられている。主軸体３０の第１部分３０ａは、端面３０１側の端部において、アクチュエータハウジング２０に固定された深溝玉軸受３５で支持され、主軸体３０の第２部分３０ｂは円錐ころ軸受９０で支持されている。締結部材７０は、ロータ２４と主軸体３０の第１部分３０ａとの間に設けられている。
【００３４】
主軸体３０の第２部分３０ｂにおける、円錐ころ軸受９０で支持されている部分には、電動サーボアクチュエータ２を支持する支持台が自在継手を介して接続される（図示せず）。これにより、電動サーボアクチュエータ２は、支持台との接続箇所を基点にして、全体的に上下方向及び左右方向に回動可能となる。
【００３５】
主軸体３０の中空部分３００にはナット体３２が設けられている。ナット体３２は主軸体３０の第１部分３０ａに固定されている。これにより、ロータ２４の回転とともに主軸体３０とそれに固定されたナット体３２とが回転する。主軸体３０の第１部分３０ａの内周面における端面３０１側の端部には、リング状の段差部３０２が設けられている。ナット体３２は、段差部３０２の壁面３０３に当たるように段差部３０２に配置される。
【００３６】
ナット体３２にはネジ軸体３１が進退自在に螺合されている。ネジ軸体３１は、主軸体３０の開放している端面３０１から主軸体３０の外側に延びている。ネジ軸体３１の先端は接続部材によって上述のガイドリング１２の接続部分１３に接続される。ネジ軸体３１は例えばローラネジ用のネジ軸体であって、ナット体３２は例えばローラネジ用のナット体である。なお、ネジ軸体３１はボールネジ用のネジ軸体であっても良いし、ナット体３２はボールネジ用のナット体であっても良い。
【００３７】
主軸体３０の端面３０１には、ナット体３２と当接するようにリング状のフランジ３６が複数のボルト３８で取り付けられている。これにより、ナット体３２は、主軸体３０の第１部分３０ａの内周面における段差部３０２の壁面３０３とフランジ３６とで挟まれる。ネジ軸体３１は、リング状のフランジ３６内を通っている。
【００３８】
本実施の形態に係る電動サーボアクチュエータ２では、電動機２１の駆動によってロータ２４が正逆回転すると、それに応じてナット体３２が正逆回転する。ナット体３２が正逆回転すると、ナット体３２に螺合されたネジ軸体３１がその軸心方向に沿って進退移動（直線往復運動）する。これにより、電動サーボアクチュエータ２の先端部が進退移動（往復直線運動）を行い、電動サーボアクチュエータ２はガイドリング１２の接続部分１３を押したり引いたりすることができる。電動サーボアクチュエータ２の後方部には、電動機２１を駆動する駆動部が設けられている。この駆動部は、制御装置３からの指示に基づいて電動機２１を駆動する。
【００３９】
主軸体３０の第１部分３０ａの外周面には、主軸体３０の軸心方向に沿って（ロータ２４の回転軸方向に沿って）延在する滑りキー８０が固定されている。第１部分３０ａの外周面には、主軸体３０の軸心方向に沿って延在する溝３０５が設けている（図４，６参照）。溝３０５は、第１部分３０ａの外周面において、ロータ２４の内周面における、端面２４１側の端部と対向する領域から、第１部分３０ａの外周面と第２部分３０ｂの外周面との境界にある壁面３０６まで達している。滑りキー８０は、溝３０５内に配置され、複数のボルト８１によって第１部分３０ａに固定されている。
【００４０】
電動機２１のロータ２４の内周面には、滑りキー８０と嵌合する溝２４５が設けられている（図４，６参照）。溝２４５は、ロータ２４の回転軸方向に沿って、ロータ２４の内周面における、一方の端面２４０側の端部に設けられた段差部２４３の壁面２４４から、ロータ２４の他方の端面２４１まで延在している。滑りキー８０は溝に２４５に対してスライド自在に嵌合する。
【００４１】
本実施の形態に係る電動サーボアクチュエータ２では、主軸体３０に固定された滑りキー８０がロータ２４の溝２４５に嵌合した状態でロータ２４が回転する。したがって、ロータ２４の回転トルクを、締結部材７０を通じてだけではなく滑りキー８０を通じて、適切に主軸体３０に伝えることができる。よって、主軸体３０を効率良く回転させることが可能となる。
【００４２】
また、本実施の形態に係る電動サーボアクチュエータ２では、締結部材７０と、ロータ２４の溝２４５に対してスライド自在に嵌合する滑りキー８０とが、ロータ２４の回転軸方向に沿った当該ロータ２４の移動を可能にする機構を構成している。
【００４３】
本実施の形態では、ロータ２４の回転軸方向に沿った当該ロータ２４の移動を可能にする機構が、ロータ２４と主軸体３０との締結及びその解除を行うことが可能な締結部材７０を有することから、当該締結部材７０がロータ２４と主軸体３０との締結を解除することによって、ロータ２４が回転軸方向に沿って簡単に移動可能となる。
【００４４】
さらに、ロータ２４は、主軸体３０の外周面に固定された滑りキー８０がロータ２４の内周面の溝２４５に嵌合した状態で、回転軸方向に沿って移動可能である。したがって、ロータ２４が回転することを抑制しつつ当該ロータ２４をその回転軸に沿って簡単に移動させることができる。図４では、ロータ２４が回転軸方向に沿って動く様子が二点鎖線で示されている。
【００４５】
ここで、複数の電動サーボアクチュエータ２の間では、電動機２１の逆起電力に、どうしてもばらつきが生じてしまう。特に、ステータ２２の巻線２３が人によって形成される際には、電動機２１の逆起電力にばらつきが発生し易い。
【００４６】
本実施の形態に係る電動サーボアクチュエータ２は、ロータ２４の回転軸方向に沿った当該ロータ２４の移動を可能にする機構を備えることから、ロータ２４をその回転軸方向に沿って移動させることによって、電動機２１の逆起電力を調整することが可能となる。したがって、ガイドベーン１０の開度の制御を行う複数の電動サーボアクチュエータ２の間において、電動機２１の逆起電力の差を小さくすることができる。よって、複数の電動サーボアクチュエータ２の間でのハードウェア的な特性の差を小さくすることができる。その結果、複数の電動サーボアクチュエータ２を同期制御し易くなり、ガイドベーン１０の開度を適切に制御することが可能となる。よって、発電水車の流量を適切に制御することができる。
【００４７】
なお、電動機２１のロータ２４の永久磁石２５を削ることによっても、当該電動機２１の逆起電力を調整することが可能である。しかしながら、永久磁石２５を削ることは容易ではなく、また一度削った永久磁石２５を元に戻すことは困難である。本実施の形態では、ロータ２４をその回転軸方向に沿って移動させることによって、電動機２１の逆起電力を調整することが可能であることから、このような問題が発生しない。
【００４８】
また、本実施の形態に係る電動サーボアクチュエータ２には、電気信号が与えられるステータ２２と、それよりも内側に存在する、電気信号が与えられない部品とを隔離するための筒状隔壁部材４０が設けられている（特に図５〜７を参照）。
【００４９】
筒状隔壁部材４０は、アクチュエータハウジング２０に固定されている。筒状隔壁部材４０は、ステータ２２と、その内側の筒状カバー部材５０との間において、ステータ２２の内周面に接触し、かつ筒状カバー部材５０の外周面には接触しないように設けられている。筒状隔壁部材４０は、筒状カバー部材５０と、ロータ２４と、主軸体３０の第１部分３０ａと、締結部材７０と、滑りキー８０とを、ロータ２４の回転方向（主軸体３０の回転方向）に沿って取り囲んでいる。筒状隔壁部材４０の厚みは筒状カバー部材５０の厚みと同程度となっている。筒状隔壁部材４０は、筒状カバー部材５０と同様に非磁性体のステンレス鋼で形成されている。筒状隔壁部材４０の内周面と、主軸体３０の第１部分３０ａの外周面との間の空間は、主軸体３０に設けられた穴部３０４（図４，６参照）によって、主軸体３０の中空部分３００と連通している。
【００５０】
筒状隔壁部材４０の外周面の一方の端部には、当該端部を取り囲むリング状のフランジ４１が溶接等によって取り付けられている（図４，５参照）。フランジ４１は、筒状隔壁部材４０の外周面の一方の端部を取り囲む筒状の第１部分４１ａと、第１部分４１ａの端から鍔状に延びる第２部分４１ｂとで構成されている。第１部分４１ａは、厚みの薄い筒状隔壁部材４０を補強する機能を有している。第２部分４１ｂは、複数のボルト４４によってアクチュエータハウジング２０に固定されている。
【００５１】
また、筒状隔壁部材４０の外周面の上記一方の端部とは反対側に位置する、筒状隔壁部材４０の内周面の端部には、リング状のフランジ４２が溶接等で取り付けられている（図４，５参照）。フランジ４２は、複数のボルト４３によってアクチュエータハウジング２０に取り付けられる。
【００５２】
以上のような構造を有する電動サーボアクチュエータ２では、可動部分が潤滑油で浸されている。具体的には、筒状隔壁部材４０の内部に潤滑油が充填されており、回転動作を行うロータ２４及び主軸体３０が潤滑油に浸されている。筒状隔壁部材４０内の潤滑油は、当該筒状隔壁部材４０を超えてステータ２２まで達しないようになっている。これにより、巻線２３に電流が流されるステータ２２が潤滑油に浸かることを抑制することができる。
【００５３】
また、主軸体３０の中空部分３００にも潤滑油が充填されている。さらに、アクチュエータハウジング２０において、主軸体３０の外側に出ている部分３１ａを取り囲む部分２０ａ（図４参照）にも潤滑油が充填されている。したがって、進退移動動作を行うネジ軸体３１及び回転動作を行うナット体３２が潤滑油に浸されている。
【００５４】
また、電動サーボアクチュエータ２については、円錐ころ軸受９０側が下になるように、つまり、ネジ軸体３１に先端側が上になるようにして、各部品が積み上げられるように組み立てられる。
【００５５】
また、ロータ２４の位置調整については、円錐ころ軸受９０側が下になるように電動サーボアクチュエータ２が配置された状態で、例えば次のようにして行われる。
【００５６】
まず、アクチュエータハウジング２０において、ロータ２４の回転軸方向（主軸体３０の軸心方向）において当該ロータ２４と対向する部分２０ｂ（図４参照）の内側の面に、ロータ２４を支持するようにジャッキが配置される。
【００５７】
次に、ロータ２４と主軸体３０を締結する締結部材７０の各締結ボルト７１が緩められることによって、ロータ２４と主軸体３０との締結が解除される。これにより、ロータ２４がその回転軸方向に沿って移動可能となる。なお、締結部材７０の各締結ボルト７１が緩められるときには、作業者が締結部材７０の各締結ボルト７１を操作できるように、アクチュエータハウジング２０の一部が取り外される。ロータ２４と主軸体３０との締結が解除されると、ロータ２４を支持するジャッキの高さが調整されることにより、ロータ２４の位置が調整される。
【００５８】
ロータ２４の位置調整が完了すると、締結部材７０の各締結ボルト７１が締められて、ロータ２４と主軸体３０とが締結される。その後、ジャッキが取り外されて、各締結ボルト７１を操作できるように取り外されたアクチュエータハウジング２０の一部が元に戻される。
【００５９】
本実施の形態では、締結部材７０が、ロータ２４の内周面における、円錐ころ軸受９０側とは反対側の端部に設けられていることから、円錐ころ軸受９０側が下にされた状態でロータ２４の位置が調整される場合には、締結部材７０の各締結ボルト７１を操作し易くなる。
【００６０】
このように、本実施の形態では、ロータ２４をその回転軸方向に沿って移動させることが可能であることから、電動機２１の逆起電力を調整することができる。したがって、同期制御が行われる複数の電動サーボアクチュエータ２の間において、電動機２１の逆起電力の差を小さくすることができる。よって、当該複数の電動サーボアクチュエータ２の間でのハードウェア的な特性の差を小さくすることができる。その結果、当該複数の電動サーボアクチュエータ２を同期制御し易くなる。
【００６１】
なお、上記の例では、ロータ２４をその回転軸方向に沿って移動させることを可能にしていたが、その代わりに、あるいはそれに加えて、ステータ２２をロータ２４の回転軸方向に沿って移動させることを可能にしても良い。図８は、ステータ２２をロータ２４の回転軸方向に沿って移動させることを可能にした電動サーボアクチュエータ２の構造を示す図である。
【００６２】
図８に示される電動サーボアクチュエータ２には、当て部材６１の替わりに、複数の押しボルト９５と当該複数の押しボルト９５にそれぞれ取り付けられる複数のナット９６とが設けられている。複数の押しボルト９５は、リング状のステータ２２の周方向に沿って並べられており、各押しボルト９５の先端は、ステータ２２における、押さえ部材６２とは反対側の端面２２０に当接している。各押しボルト９５は、それにナット９６が取り付けられることによって、アクチュエータハウジング２０に固定される。なお、図８では、複数の押しボルト９５のうちの一つの押しボルト９５だけが示されている。
【００６３】
図８に示される電動サーボアクチュエータ２では、ロータ２４の回転軸方向に沿ったステータ２２の移動を可能にするために、フランジ４１の筒状の第１部分４１ａの長さが、図４に示される第１部分４１ａよりも短くなっている。また、図８に示される電動サーボアクチュエータ２では、ステータ２２を貫通する各ボルト６０の長さが図４に示されるボルト６０よりも長くなっている。
【００６４】
このような構造を有する図８の電動サーボアクチュエータ２において、ステータ２２をロータ２４の回転軸方向に沿って移動させる際には、まず、ナット６３及びナット９６が緩められる。そして、押しボルト９５によってステータ２２が押されることによって、ステータ２２がロータ２４の回転軸方向に沿って移動する。図８ではステータ２２が移動する様子が二点鎖線で示されている。ステータ２２の移動が完了すると、ナット６３及びナット９６が締め付けられる。これにより、ステータ２２の位置が固定される。
【００６５】
このように、図８に示される電動サーボアクチュエータ２では、ボルト６０と、それに取り付けされるナット６３と、押しボルト９５と、それに取り付けされるナット９６とが、ロータ２４の回転軸方向に沿ったステータ２２の移動を可能にする機構を構成している。そして、締結部材７０と、ロータ２４の溝２４５に対してスライド自在に嵌合する滑りキー８０とが、ロータ２４の回転軸方向に沿った当該ロータ２４の移動を可能にする機構を構成している。つまり、ボルト６０と、ナット６３と、押しボルト９５と、ナット９６と、締結部材７０と、滑りキー８０とが、ロータ２４の回転軸方向に沿って当該ロータ２４とステータ２２とが相対的に移動することを可能にする機構を構成している。したがって、当該機構によって、電動機２１の逆起電力を調整することができる。よって、同期制御が行われる複数の電動サーボアクチュエータ２の間において、電動機２１の逆起電力の差を小さくすることができる。その結果、当該複数の電動サーボアクチュエータ２を同期制御し易くなる。
【００６６】
なお、図８に示される電動サーボアクチュエータ２では、ロータ２４の回転軸方向に沿って当該ロータ２４とステータ２２とが相対的に移動することを可能にする機構が、ロータ２４及びステータ２２のそれぞれがロータ２４の回転軸方向に沿って移動することを可能にしていたが、ロータ２４及びステータ２２の一方だけが、ロータ２４の回転軸方向に沿って移動することを可能にしても良い。つまり、ボルト６０、ナット６３、押しボルト９５及びナット９６から成る機構と、締結部材７０及び滑りキー８０から成る機構の少なくとも一方を電動アクチュエータ２に設けることによって、ロータ２４の回転軸方向に沿って当該ロータ２４とステータ２２とが相対的に移動することが可能になる。
【００６７】
以上のように、電動サーボシステム１は詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例えば、電動サーボシステム１は、発電水車のガイドベーン以外を制御しても良い。また、上述した各種変形例は、相互に矛盾しない限り組み合わせて適用可能である。そして、例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【００６８】
１  電動サーボシステム
２  電動サーボアクチュエータ
２１  電動機
２２  ステータ
２４  ロータ
３０  主軸体
４０  筒状隔壁部材
６０  ボルト
６３，９６  ナット
７０  締結部材
８０  滑りキー
９５  押しボルト
２４５  溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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