(57)【要約】【課題】電動アクチュエータを構成するモータの回転子を回転自在に支持するための軸受をねじ機構で兼用させることにより、部品点数を削減し、低コストで耐環境性や信頼性の高い電動アクチュエータを提供することにある。【解決手段】回転運動を直線運動に変換するねじ機構と、そのねじ機構に回転力を与える回転モータとを有する電動アクチュエータにおいて、上記ねじ機構は、外周にねじ部が形成されたねじ軸と、上記ねじ部に螺合するナット部とから構成され、上記回転モータの回転子を上記ねじ軸と一体に回転可能に設けるとともに、上記ナット部を上記回転モータの固定子とともに固定することによって、上記回転モータの回転に応じて、上記回転子を軸方向に移動可能にするねじ機構を構成するとともに、上記回転子を回転自在に支持するための軸受を構成するようにした。【選択図】    図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転運動を直線運動に変換するねじ機構と、そのねじ機構に回転力を与える回転モータとを有する電動アクチュエータにおいて、
上記ねじ機構は、外周にねじ部が形成されたねじ軸と、上記ねじ部に螺合するナット部とから構成され、上記回転モータの回転子を上記ねじ軸と一体に回転可能に設けるとともに、上記ナット部を上記回転モータの固定子とともに固定することによって、上記回転モータの回転に応じて、上記回転子を軸方向に移動可能にするねじ機構を構成するとともに、上記回転子を回転自在に支持するための軸受を構成するようにしたことを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項２】
上記回転モータは、上記固定子と上記回転子とを円周方向に対峙した形式で構成し、上記回転子は、該回転子の回転に応じて、上記ねじ部とともに軸方向に移動可能にしたことを特徴とする請求項１記載の電動アクチュエータ。
【請求項３】
上記回転子の軸方向長さは、上記固定子の軸方向長さ以上であることを特徴とする請求項２記載の電動アクチュエータ。
【請求項４】
上記回転モータは、上記固定子と上記回転子の間に、上記回転子の軸方向位置に応じてモータ巻線に磁気的な変化を与える部材を配設することにより、上記回転子の軸方向絶対位置を検出可能にしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電動アクチュエータ。
【請求項５】
上記回転モータは、上記固定子と上記回転子の間に、上記回転子の軸方向位置と回転角度に応じてモータ巻線に磁気的な変化を与える部材を配設することにより、上記回転子の軸方向絶対位置と回転角度とを検出可能にしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電動アクチュエータ。
【請求項６】
上記ねじ機構は、ボールねじであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転モータとねじ機構によって、モータ回転子などの軸方向（直動方向）位置決めを行う電動アクチュエータに関するもので、特に、低コスト化とともに、耐環境性や信頼性が要求される自動車用電動アクチュエータに有用である。
【背景技術】
【０００２】
従来より、回転モータとねじ機構を用いて、モータ回転子などの軸方向の位置決めを行う電動アクチュエータでは、ねじ機構の１回転あたりの送り量と、ロータリエンコーダ等の回転角度検出器からの検出信号に基づくモータ回転子の角度制御とにより軸方向の位置決めが行われていた。例えば、特許文献１に示すように、モータの出力軸と同軸にロータリエンコーダを配し、このロータリエンコーダからの角度検出信号に基づいてモータの制御が行われていた。
【特許文献１】実開平０１−０８６４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、上記のような電動アクチュエータを自動車用に適用する場合、低コストと信頼性向上のためには機械部品および電気部品を問わず、部品点数の削減が望まれる。
【０００４】
また、上記従来の装置では、ロータリエンコーダなどの回転角度検出器と、ねじ機構の一回転あたりの送り量とによって、モータ回転子などの軸方向位置を認識しているため、電動アクチュエータの駆動装置の電源を切ってしまうと、電源を再投入しても、モータ回転子の現在角度を認識することができても、軸方向の位置は認識できない。そのため、軸方向のストローク内の任意位置に設置された原点センサを探し、その位置を軸方向（直動方向）の基準位置とするための原点復帰動作が必要であった。
【０００５】
このことは、電動アクチュエータを自動車用として用いる場合、特にトランスミッション系やブレーキ系の電動アクチュエータとして用いる場合、大きな問題となる。例えば、走行中にノイズなどが侵入して、電動アクチュエータの駆動装置がシステムリセットされたり、走行中に他の系統で瞬間的に大電力を消費してしまって電源ラインに異常が生じたり、電源ラインに電圧降下が生じて電動アクチュエータの駆動装置が瞬間的に停電状態になった場合、現在位置を認識できなくなるため、トランスミッションやブレーキを動作できない時間が生じてしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、電源の再投入時などに、原点復帰動作をする必要がないよう、システムリセット時や電源の切断時の位置、特に軸方向位置を半導体メモリなどに記憶する方法が提案されている。しかし、この場合、システムブート時や停電時などに、電動アクチュエータに何らかの軸方向外力が加わると、ねじ機構が、外力によって強制的に回転して位置がずれてしまうことがあり、そのずれは、位置誤差として累積する。そのため、原点復帰動作とそのための原点センサは必須であり、本質的な解決策ではなかった。
【０００７】
一方、リニアスケールやリニアポテンショメータ,カム機構を付加したロータリポテンショメータなどの直動位置検出器を併設し、絶対位置を検出することで、原点復帰動作を回避する手段も存在するが、電子部品が増え、高コスト化と信頼性の低下は免れないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、電動アクチュエータを構成するモータの回転子を回転自在に支持するための軸受をねじ機構で兼用させることにより、部品点数を削減しつつ、低コストで耐環境性や信頼性の高い電動アクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記目的は、回転運動を直線運動に変換するねじ機構と、そのねじ機構に回転力を与える回転モータとを有する電動アクチュエータにおいて、上記ねじ機構は、外周にねじ部が形成されたねじ軸と、上記ねじ部に螺合するナット部とから構成され、上記回転モータの回転子を上記ねじ軸と一体に回転可能に設けるとともに、上記ナット部を上記回転モータの固定子とともに固定することによって、上記回転モータの回転に応じて、上記回転子を軸方向に移動可能にするねじ機構を構成するとともに、上記回転子を回転自在に支持するための軸受を構成するようにしたことにより、達成される。
【００１０】
また、上記目的は、上記回転モータを、上記固定子と上記回転子とを円周方向に対峙した形式で構成し、上記回転子を、該回転子の回転に応じて、上記ねじ部とともに軸方向に移動可能にしたことにより、効果的に達成される。
【００１１】
また、上記目的は、上記回転子の軸方向長さを、上記固定子の軸方向長さ以上にしたことにより、効果的に達成される。
【００１２】
また、上記目的は、上記回転モータの固定子と上記回転子の間に、上記回転子の軸方向位置に応じてモータ巻線に磁気的な変化を与える部材を配設することにより、上記回転子の軸方向絶対位置を検出可能にしたことにより、効果的に達成される。
【００１３】
また、上記目的は、上記回転モータの固定子と上記回転子の間に、上記回転子の軸方向位置と回転角度に応じてモータ巻線に磁気的な変化を与える部材を配設することにより、上記回転子の軸方向絶対位置と回転角度とを検出可能にしたことにより、効果的に達成される。
【００１４】
さらに、上記目的は、上記ねじ機構をボールねじで構成したことにより、より効果的に達成される。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明に係る電動アクチュエータでは、回転モータの出力軸にねじ部を形成し、該ねじ部にナット部を螺合させることによってねじ機構を構成するとともに、該ねじ機構に軸受としての役割を兼ねるようにした。これにより、装置の機械部品点数を削減することができる。また、モータの固定子と回転子との間に、回転子の軸方向位置、或いは軸方向位置と角度とに応じてモータ巻線に磁気的な変化を与える部材を設けたので、モータ巻線にトルク電流を流すための電圧とは別に、高周波励磁電圧を印加して、その高周波励磁電圧に応じてコイル巻線に流れる電流を検出するだけで、ねじ部の軸方向絶対位置を検出することができる。よって、機械部品や電気部品の部品点数を大幅に削減することができて低コストになり、かつ軸方向位置検出器や原点センサなども不要で、原点復帰動作などの面倒な作業も不要で、耐環境性や信頼性の高い電動アクチュエータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１実施例に係る電動アクチュエータを示し、ねじ機構に回転力を与えるモータとして３相ブラシレスＤＣモータを用い、その出力軸に、ねじ機構としてボールねじを設けた例である。ここでは、ブラシレスＤＣモータとして、コギングトルクやトルクリプルを低減するため、８極９スロットの分数スロット形式を採用したが、この形式に限定されず、スロット数が３の倍数であって電気角で２／３π間隔のモータ巻線を有する形式の３相ブラシレスＤＣモータであればよい。
【００１８】
図１（ａ）は、ブラシレスモータ１の全体構成を示し、円筒形のセンタハウジング２Ａと、該センタハウジング２Ａの開口端を閉塞するための封止蓋２Ｂとでモータハウジング２が形成されている。このハウジング２内には、ねじ軸３が回転自在に配されていて、該ねじ軸３の回りには、図１（ｂ）に示すように、円筒状の回転子４が配設されている。この回転子４は、永久磁石で形成されていて、その外周には、軸方向に厚みが異なる円錐状の磁石カバー５が嵌着されている。この磁石カバー５は、回転子４を保護するとともに、回転子４の軸方向位置に応じてモータ巻線７への磁気的な変化を与えるため、非磁性金属であるオーステナイト系ステンレスから構成される。
【００１９】
また、センタハウジング２Ａの内周面には、コア６が取り付けられ、このコア６回りには、回転子４を包囲するように、例えば３相のモータ巻線７が巻き付けられている。このコア６およびモータ巻線７によってブラシレスモータ１の固定子８が構成され、回転子４の角度に応じてモータ巻線７に交流状の電流を流して、回転子４に回転方向の駆動力を与えるようになっている。
【００２０】
また、ねじ軸３の外側（図１左側）には、ねじ部９が形成され、該ねじ部９にナット部１０を螺合させて、ねじ部９およびナット部１０によってねじ機構１１が構成される。このねじ機構１１には、リード長１０mmのボールねじを採用し、８極９スロットのブラシレスＤＣモータであり、ナット部１０が固定されているため、ねじ部９は、電気角で１周期分だけ回転子４が回転するごとに２．５mmずつ軸方向に移動する。また、回転子４の軸方向長さは、固定子８の軸方向長さよりもストローク分以上長くしてあるので、軸方向のストローク内では回転子４がどの軸方向位置にあっても、トルク電流に応じた回転方向の駆動力を回転子４に与えることができる。
【００２１】
そして、ねじ部９とナット部１０によって構成されるねじ機構１１は、回転子４の軸方向の移動を可能にするとともに、モータ１の回転子４を回転自在に支持するのに必要な軸受の役割を兼ねる。その結果、ボールねじによってモータの回転子４を支持することができ、従来必要とされた軸受などの部品を省略することができ、電動アクチュエータの部品点数を大幅に削減することができる。
【００２２】
また、固定子８と回転子４との間には、円周方向に沿って空隙部ａが存在しており、磁石カバー５の半径方向肉厚が、軸端側（図１（ａ）右側）に進むに従って小さくなり、空隙部ａの隙間が大きくなる。よって、回転子４は、回転とともに、軸方向に移動すると、回転子４の軸方向位置によって回転子４と固定子８の内径部との間の平均隙間が変化する。
【００２３】
その結果、トルク電流を流すための電圧とは別に、１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度の高周波励磁電圧をモータ巻線７に印加すると、磁石カバー５に誘導される交流磁束に対するうず電流の大きさは、固定子８の内径部との間の平均隙間によって変化する。そして、その大きさは、モータ巻線７のインダクタンスに変化を与え、回転子４の軸方向位置に応じてモータ巻線７のインダクタンスが変化する。これにより、高周波励磁電圧によりモータ巻線７に流れる電流の振幅を、インダクタンスの変化、すなわち回転子４の軸方向位置として検出することによって、回転子４の軸方向絶対位置を検出することができる。
【００２４】
次に、装置の駆動制御について、図２のブロック図に基づいて説明する。
【００２５】
ブラシレスＤＣモータでは、整流されたトルク電流、すなわち回転子４の角度に応じて各相のモータ巻線７に必要なトルク電流が流れる。そのため、ホール素子３１を用いた磁気検出器としての極位置検出器３２によって回転子４の角度位置が検出され、電流波形発生器３３に送られ、必要な電流波形信号を生成するようになっている。
【００２６】
この電流波形発生器３３は、各相の電流指令値に一定振幅および一定周波数の高周波励磁波形を重畳させる機能を有する一方、各相のモータ巻線７への電流を各相ごとに電流検出器３４によって検出し、ローパスフィルタ３５によって高周波励磁成分を除去して、増幅器３６にフィードバックするようになっている。すなわち、増幅器３６では、高周波励磁成分が除去されるので、高周波励磁を行う周波数帯域では電流制御を行うことなく、電圧増幅器として機能する。
【００２７】
ここで、モータ巻線７に流れる電流は、電流検出器３４によって検出され、速度・位置制御ループで、速度検出器３７などを介して比例積分制御（ＰＩ制御）部３８によってフィードバックされた速度信号と速度指令値との偏差をなくすように制御が行われるとともに、比例制御（Ｐ制御）部３９によってフィードバックされた位置信号と位置指令値との偏差をなくすように制御が行われる。
【００２８】
この位置制御において、各相のモータ巻線７には、３相の正弦波電流が流れる（図３（ａ）参照）。また、電流検出器３４からの検出信号は、各相の高周波励磁周波数と同一の周波数成分のみを通過させるバンドパスフィルタと、その通過した信号の絶対値を出力する絶対値演算器との機能を備えた検波器４０によって、図３（ｂ）に示すように、各相の高周波励磁電圧によるモータ巻線７の電流成分（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）がそれぞれ抽出される。この電流成分は、図３（ｃ）に示すように、平滑用ローパスフィルタ４１で平滑化され、加算器４２に送られる。加算器４２では、図３（ｄ）に示すように、各相の出力値が合成されて加算されることにより、その出力値から回転子４の軸方向絶対位置信号が得られる。
【００２９】
その結果、回転子４の軸方向絶対位置の制御には、直動位置検出器や原点センサを設けたり、原点復帰動作を行う必要がなくなり、入力された位置指令値に応じて回転子４の軸方向位置や移動速度を制御することができる。
【００３０】
なお、上記第１実施例では、固定子８に対する磁石カバー５の偏芯やミスアラインメントなどの機械的誤差要因による回転子４の軸方向絶対位置の誤差を小さくするため、３相すべての電流検出器３４で得られた信号に基づいて回転子４の軸方向絶対位置を検出したが、機械的誤差要因が小さい場合、電流検出器３４の１相分のみの高周波励磁による電流を用いて軸方向絶対位置を検出してもよい。また、回転子４の極位置を検出するのに、ホール素子を用いたが、半導体磁気抵抗素子センサ（ＭＲセンサ）など、他の形式の磁気検出器を用いてもよい。
【００３１】
図４は、本発明の第２実施例を示し、上記第１実施例と同一の部材は同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００３２】
第２実施例では、第１実施例の図１（ｂ）とは、磁石カバー５の断面形状を異にし、極対数を４にして、機械角１周期あたり電気角で４周期存在するようにした。すなわち、磁石カバー５を、モータ巻線７のインダクタンスへ、機械角１周期あたり電気角で４周期の正弦波状の変化を与え、かつ回転子４の軸方向位置に応じてその振幅に変化を与えるような形状にした。
【００３３】
これにより、回転子４の軸方向位置と電気角をモータ巻線７のインダクタンスの変化として検出することができる。よって、ブラシレスＤＣモータに、磁気検出器を用いることなく、トルク電流を流す際に必要なコミュテーションを行うことができるので、磁気検出器とその配線を省略することができ、低コスト化とともに、耐環境性や信頼性を高めることができる。
【００３４】
次に、この第２実施例における装置の駆動制御について、図５のブロック図に基づいて説明する。
【００３５】
この第２実施例では、回転子４の軸方向絶対位置は、概ね、第１実施例と同様の方法で得られる。ただし、各相とも機械角１周期あたり電気角で４周期の正弦波状の変化が重畳している点で、第１実施例と異なるが、この正弦波状の変化は、各相が電気角で２／３πの間隔ずつ位相が異なるので、加算器４２によって相殺されて影響しない。この回転子４の軸方向絶対位置を用いて、時間変化に対する位置偏差と速度偏差を検出してモータ１へのトルク指令信号を生成する。
【００３６】
そして、位置制御において、各相のモータ巻線７には、３相の正弦波電流が流れる（図６（ａ）参照）が、検波器４０およびローパスフィルタ４１からの出力信号（図６（ｂ）参照）は加算器４２に送られる。この加算器４２では、加算処理が施された後、その出力信号（図６（ｃ））は位置信号として比例制御（Ｐ制御）部３９に送られ、位置指令値との偏差をなくすような制御が行われる。また、加算器４２からの出力信号は、補正係数乗算器５１に送られ、回転子４がどの軸方向位置にあっても中央値と振幅が変更しないように、回転子４の軸方向絶対位置から、各相の信号に補正係数算出器５２で計算された補正係数を乗ずることによって得られる出力信号に基づいて、回転子４の電気角に応じた３相正弦波を生成する（図６（ｄ）参照）。この３相正弦波は、３相／２相変換器５３によってsinθ,cosθ（θ：電気角）の２相正弦波に変換された後、レゾルバ／デジタル変換器５４で、回転子４の電気角に応じたパラレル又はシリアルのデジタル信号が生成される。
【００３７】
なお、第２実施例では、モータ１の極対数と、磁石カバー５によるモータ巻線７の機械角１周期あたりのインダクタンス変化周期回数とを合致させることにより、電気角と機械角の換算を不要にし、電流波形発生器３３における各相の電流指令信号の生成を簡単にしたが、電気角と機械角の換算を行うのであれば、磁石カバー５によるモータ巻線７の機械角１周期あたりのインダクタンス変化周期回数は、ブラシレスＤＣモータの極対数の約数（極対数４の場合は、４，２，１）であればよい。この場合も、上記第１実施例と同様の効果を得ることができるのはもとよりである。
【００３８】
ちなみに、上記各実施例で用いたブロック図に示す駆動制御は、これに限定されるものではなく、同様の効果が得られるものであれば、電動アクチュエータの駆動装置の回路構成や外部とのインターフェイスなどの諸事情によって適宜変更してもよい。そして、回転子４の軸方向絶対位置や電気角の検出方法でアナログ波形を用いてアナログ回路で構成してもよいが、マイクロコンピュータやＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などを用いてデジタル信号によって処理する構成にしてもよい。また、モータ巻線７の異常過熱を検出するために、温度検出器などのセンサや、他の機器からの情報を用いて、回転子４の軸方向絶対位置や電気角の値を補正することにより、検出精度を高めるようにしてもよい。
【００３９】
また、図７は、本発明の第３実施例を示し、上記第１実施例と同一の部材は同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４０】
第３実施例では、モータ１の固定子８を磁石カバー５の形状に合わせて、軸方向に沿って固定子８の内径を変えた。すなわち、ねじ軸３の軸端側（図７右側）に進むに従って固定子８の内径を小さくした。これにより、回転子４の軸方向絶対位置の変化に対するモータ巻線７のインダクタンスの変化を大きくすることができ、位置分解能が大きくなる。この場合も、上記各実施例と同様の効果を得ることができるのはもとよりである。
【００４１】
また、図８は、本発明の第４実施例を示し、上記第１実施例と同一の部材は同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４２】
第４実施例では、ハウジング２の封止蓋２Ｂの中央付近を外側（図８（ａ）右側）に延ばして円筒突状部５６を形成し、該突状部５６内に、ねじ軸３の外側延長部３ａを収容するようにした。この突状部５６内に、ボールブッシュに代表される回転直動自在な転がり軸受５７を設けた。これにより、ボールねじ１１の動作側（図８（ａ）左側）の軸端部の許容モーメント荷重を大きくすることができるとともに、ストロークを長くした場合の回転子４の振れを防いだり、危険速度の低下を防止することができる。また、転動体と軌道面に隙間のある安価なボールねじを用いた場合でも、ねじ部の振れ回りを小さくすることができる。この場合も、上記各実施例と同様の効果を得ることができるのはもとよりである。
【００４３】
なお、この実施例では、突状部５６内に、回転直動自在な転がり軸受５７を設けたが、
ねじ軸３の外端面（図８（ａ）右側）に、図８（ｂ）に示すように、軸方向に孔加工を施して凹溝３ｂを形成し、該凹溝３ｂに、封止蓋２Ｂの中央開口に装着された筒状部材３ｃを配する。そして、凹溝３ｂと筒状部材３ｃとの間に転がり軸受５７を嵌挿し、該転がり軸受５７によってねじ軸３を回転直動自在にするようにしてもよい。この場合も上記各実施例と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
また、図９は、本発明の第５実施例を示し、上記第１実施例と同一の部材は同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４５】
上記第１実施例では、ボールねじ１１をモータ１の一方側にだけ設けたのに対して、第５実施例では、ボールねじ１１の両端に、それぞれねじ部５８を形成するとともに、該ねじ部５８に螺合するナット部５９，５９を設けた。この場合、少なくとも一方のナット部５９は、モータ１に取り付ける際に、任意の位相で取り付けて固定できるようになっている。このような構成により、転動体と軌道面に隙間のある安価なボールねじを用いても、
隙間を微調整したり、定位置予圧をかけることができ、高精度な位置決めを可能にする。
【００４６】
なお、この実施例では、ねじ部５８におけるねじ溝の直径よりも、回転子４の取り付け部位の直径の方を小さくしたため、放射状に分割された永久磁石をねじ部５８の回転子４の取り付け部位に接着固定することにより、回転子４を構成したが、回転子４の取り付け部位の直径を、ねじ溝の直径と同径、あるいは大きくすると、円筒状の永久磁石を用いることができる。また、一方のナット部５９をモータ１に取り付ける際に任意の位相で固定することで、隙間を微調整したり、定位置与圧をかける構成にしたが、一方のナット部５９とハウジング２との間に皿ばねやウェーブワッシャやコイルばねなどのばね機構を軸方向に入れて、定圧与圧をかける構成にしてもよい。
【００４７】
図１０は、本発明の第６実施例を示し、上記第１実施例と同一の部材は同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４８】
第６実施例では、ボールねじ１１の動作側（図１０左側）のねじ軸９の端部に球面加工を施して球状部６１を形成した。これにより、高荷重条件下でもねじ部９の回転トルクの増加を小さくすることができる。
【００４９】
なお、この実施例では、ボールねじ１１の動作側（図１０左側）のねじ軸９の端部に球状部６１を設けたが、ボールねじ１１の動作側（図１０左側）のねじ軸９の端部に球面状に座ぐりを設け、そこにボールを隙間嵌合或いは締まり嵌合によって装着してもよく、また、一部のみ球面加工された別部品をボールねじ１１の動作側（図１０左側）のねじ軸９の端部に設けてもよい。
【００５０】
また、図１１は、本発明の第７実施例を示し、上記第１実施例と同一の部材は同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００５１】
第７実施例では、ボールねじ１１の動作側（図１１左側）のねじ軸９の端部に、転がり軸受として深溝玉軸受６５を用いた回転自在な押し子６６を設けた。これにより、高荷重条件下で、ねじ部９の回転トルクの増加を小さくすることができる。
【００５２】
なお、この実施例では、押し子６６を回転自在にするための転がり軸受として深溝玉軸受を用いたが、この軸受では耐えられないような高荷重条件下においてはスラスト軸受を用いてもよい。また、軸方向に押し引き両方の荷重が加わる場合や、高精度位置決めに用いる場合には、軸受の隙間を無くすために、組み合わせアンギュラ球軸受や多点接触玉軸受を用いてもよい。
【００５３】
なお、ねじ部９の軸心と、軸方向の位置決めを行う対象物との平行度や直角度を保つことができない場合、押し子６６と軸受６５の間に球面座金を設けたり、自動調心軸受を用いて角度誤差を吸収したり、押し子６６側の軸受６５の軌道輪に押し子６６を嵌め合わせず、径方向に隙間を持たせることによって芯ずれを吸収するようにしてもよい。
【００５４】
図１２は、本発明の第８実施例を示し、上記第１実施例と同一の部材は同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００５５】
第８実施例では、ねじ部９が外部に露出する部分に、蛇腹状のブーツ６７を設けた。これにより、装置全体の気密性や防水性が高まり、粉塵の多い環境や、水や油などが飛来する環境であっても使用することができる。その際、ブーツ６７の材質は、常温状態で用いられる用途ではゴムや樹脂を用いることができ、高温状態で用いられる用途において金属を用いることができる。
【００５６】
なお、押し子に用いる転がり軸受やハウジングの継ぎ目など、粉塵や水，油などが侵入する可能性のある部位にはシールを施すとよい。
【００５７】
図１３は、本発明の第９実施例を示し、上記第１実施例と同一の部材は同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００５８】
第９実施例では、非磁性金属であるオーステナイト系ステンレスを材料とした肉厚が一定の円筒状の磁石カバー５に、穿孔加工（穴加工）を施し、磁石カバー５に多数の孔７１，７１，・・・を設けた。これにより、軸方向位置、或いは軸方向位置と回転角度とにより高周波励磁によるうず電流の大きさが異なるようにした。この場合、磁石カバー５は、肉厚が一定の円筒状であっても、穿孔加工（穴加工）やスリット加工などの機械加工や、エッチングなどの表面処理が施されたものであればよい。
【００５９】
なお、上記各実施例では、磁石カバー５の材料として、非磁性金属であるオーステナイト系ステンレスを用いたが、これに限定されない。例えば、アルミニウム合金のように高周波励磁によるうず電流が発生する非磁性体も適用でき、また、高周波励磁によるうず電流だけでなく、磁性体内を流れる磁束量も変化するような磁性体も適用することができる。
【００６０】
なお、上記各実施例では、３相のモータ巻線７に、すべて電流検出器３４を設け、該電流検出器３４で得られた信号に基づいて回転子４の軸方向絶対位置や電気角を検出したが、電流検出器３４は、３相のうち２相にだけ設け、残り１相を推定して信号処理を行ってもよい。また、高周波励磁電圧によりモータ巻線７に流れる電流の振幅を用いて回転子４の軸方向絶対位置や電気角を検出したが、高周波励磁電圧と、高周波励磁によりモータ巻線７に流れる電流との位相差によってインダクタンスの変化、すなわち回転子４の軸方向位置や電気角を検出するようにしてもよい。
【００６１】
また、モータ１の出力軸方向に、常時荷重が作用する場合や、電動アクチュエータの制御装置の電源が切れている状態であっても、位置を保持する必要性がある場合、電磁ブレーキなどを用いたねじ部９の回り止め機構を設けることにより、位置決め後の非可動状態のモータ巻線７の銅損を低減したり、電動アクチュエータの制御装置の電源が切れていても位置保持することが可能になる。
【００６２】
さらに、ねじ部９におけるねじ溝の直径に比べ、回転子４の取り付け部位を小径にして回転子４を設けたが、回転子４の取り付け部位の直径をねじ溝と同径、或いは大きくしてもよい。この場合、回転子４の取り付け部位には、必ずしもねじ溝加工をする必要性はない。ちなみに、この部位にねじ溝加工をする場合、回転子４とその取り付け部位との間に、ねじ溝による回転子４の磁路遮断を防ぐための磁性体からなる円筒状のバックヨークを入れてもよい。
【００６３】
また、上記各実施例では、円筒状或いは放射状に分割された永久磁石を回転子４の取り付け部位に設けることによって回転子４を構成したが、ストロークが長い場合、長尺の永久磁石を一体成形することが難しく、高コストになるため、例えば短尺の永久磁石を、軸方向に複数個並べるようにしてもよい。なお、永久磁石は、回転子４に磁石を配置する前に着磁するようにしてもよい。
【００６４】
さらに、上記各実施例では、モータ１１の出力軸を支持するのに、ボールねじを用いたが、これに限られず、例えば転動体としてころを用いたねじや、転動体を用いないすべりねじを用いてもよいが、転動体としてボールを用いたボールねじは、トルク性能などの点から好ましい。なお、ボールねじは、転動体と軌道面の隙間がない与圧形式が好ましいが、転動体と軌道面の隙間がある形式であっても、低コストに電動アクチュエータを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】（ａ）は、本発明の第１実施例に係る電動アクチュエータのモータ内を示す部分断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図２】第１実施例の駆動制御を示すブロック図である。
【図３】第１実施例において、（ａ）はモータ巻線電流と電気角との関係、（ｂ）は検波器出力と電気角との関係、（ｃ）はローパスフィルタの出力と電気角との関係、および（ｄ）は加算器の出力と電気角との関係を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す図１（ｂ）に対応する断面図である。
【図５】第２実施例の駆動制御を示すブロック図である。
【図６】第２実施例において、（ａ）はモータ巻線電流と電気角との関係、（ｂ）は検波器およびローパスフィルタの出力と電気角との関係、（ｃ）は加算器の出力と電気角との関係、および（ｄ）は補正係数乗算器の出力と電気角との関係を示す図である。
【図７】本発明の第３実施例に係る電動アクチュエータのモータ内を示す部分断面図である。
【図８】（ａ）は本発明の第４実施例に係る電動アクチュエータのモータ内を示す部分断面図であり、（ｂ）は（ａ）の変形例を示す要部断面図である。
【図９】本発明の第５実施例に係る電動アクチュエータのモータ内を示す部分断面図である。
【図１０】本発明の第６実施例に係る電動アクチュエータのモータ内を示す部分断面図である。
【図１１】本発明の第７実施例に係る電動アクチュエータのモータ内を示す部分断面図である。
【図１２】本発明の第８実施例に係る電動アクチュエータのモータ内を示す部分断面図である。
【図１３】本発明の第９実施例に係る電動アクチュエータのモータ内を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１          電動モータ
２          ハウジング
３          ねじ軸
４          回転子
５          磁石カバー
７          モータ巻線
８          固定子
９          ねじ部
１０          ナット部
１１          ねじ機構
３３          電流波形発生器
３４          電流検出器
３５          ローパスフィルタ
３６          増幅器
４０          検波器
４１          ローパスフィルタ
４２          加算器
５１          補正係数乗算器
５２          補正係数算出器
５６          突状部
５７          転がり軸受
５８          ねじ部
５９          ナット部
６１          球状部
６５          玉軸受
６６          押し子
６７          ブーツ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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