(57)【要約】  リニアアクチュエータ（１）は、ＤＣモータ（２）によって駆動されるスピンドル上の二つの端位置の間を移動するように構成されたスピンドルナットを含む。エンドストップスイッチ（３１）は、スピンドルナットが端位置にあるときに起動するように構成される。エンドストップスイッチは、その起動状態にあるときに、モータ電流を切断し、かつ電流が中断されたときにモータを短絡させるために第一ダイオード（３３）をＤＣモータの両端に接続する。ＤＣモータがスピンドルナットを前記端位置から駆動させることを可能にするために、第二ダイオード（３２）はエンドストップスイッチをまたいで接続される。第一ダイオードと直列の追加コンポーネント（４３）は、パルスの休止中、制御ボックスからケーブルを介して供給されるパルス幅変調電圧によってスピンドルナットが端位置から駆動される間、このダイオードを介して循環されるモータ電流によって生じるノイズの問題を軽減する。【選択図】  図３２
2020532254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可逆電動ＤＣモータ（２）と、
前記可逆ＤＣモータ（２）によって駆動されるスピンドル（４）と、
前記スピンドル（４）に取り付けられ、かつ回転しないように固定されたスピンドルナット（６）であって、二つの端位置の間を移動するように構成された前記スピンドルナット（６）と、
前記スピンドルナット（６）が端位置にあるときに起動するように構成された少なくとも一つのエンドストップスイッチ（３１；３４）であって、前記エンドストップスイッチ（３１；３４）が起動状態にあるときに、前記ＤＣモータ（２）の電流を切断するように、かつモータ電流が中断されたときに前記ＤＣモータ（２）によって生じる逆起電力から結果的に生じる電流を短絡させるために、第一ダイオード（３３；３６）を前記ＤＣモータ（２）の両端に接続するように構成されて成る前記エンドストップスイッチ（３１；３４）と、
前記ＤＣモータ（２）が前記スピンドルナット（６）を前記端位置から駆動させることを可能にするために、前記エンドストップスイッチ（３１；３４）をまたいで接続された第二ダイオード（３２；３５）と、
追加コンポーネントがそれ自体による電圧降下をもたらしながら、前記第一ダイオード（３３；３６）と同一方向に電流を導通させることができるように、前記第一ダイオード（３３；３６）と直列に接続された少なくとも一つの追加コンポーネント（４３；４４；４５；４６；４８；５０；５１；５４）と、
を備えたリニアアクチュエータ（１）。
【請求項２】
前記追加コンポーネントは、少なくとも一回のダイオード電圧降下に対応する電流を導通させるときにそれ自体による電圧降下をもたらすように構成されたコンポーネント（４３；４４；４５；４６；４８）である、請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記追加コンポーネントはダイオード（４３；４８）である、請求項２に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記追加コンポーネントはツェナーダイオード（４４）である、請求項２に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項５】
前記追加コンポーネントは、そのベースおよびコレクタ端子が一緒に接続されたバイポーラトランジスタ（４５）である、請求項２に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項６】
前記追加コンポーネントは、そのゲートおよびソース端子が一緒に接続された電界効果トランジスタ（４６）である、請求項２に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項７】
前記第一ダイオード（３３；３６）および前記追加コンポーネントと直列にインダクタ（４７；４９）が接続された、請求項２ないし６のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項８】
前記追加コンポーネントはインダクタ（５０）である、請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項９】
前記追加コンポーネントは、前記第一ダイオード（３３；３６）の第一端に接続されたそのドレイン端子と、ＲＣ回路の中間点に接続されたゲート端子とを有する電界効果トランジスタ（５１；５４）であり、前記ＲＣ回路は前記電界効果トランジスタ（５１；５４）のソース端子に接続されたコンデンサ（５３；５６）と、前記第一ダイオード（３３；３６）のもう一つの端子に接続された抵抗器（５２；５５）とを含む、請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項１０】
前記リニアアクチュエータは、
前記スピンドルナット（６）が前記二つの端位置の一つに位置するときに起動するように構成された第一エンドストップスイッチ（３１）、および前記スピンドルナット（６）がもう一つの端位置に位置するときに起動するように構成された第二エンドストップスイッチ（３４）であって、各エンドストップスイッチがその起動状態にあるときに、前記ＤＣモータ（２）の電流を切断するように、かつモータ電流が中断されたときに前記ＤＣモータ（２）によって生じる逆起電力の結果生じる電流を短絡させるために、第一ダイオード（３３；３６）を前記ＤＣモータ（２）の両端に接続するように構成されて成る、前記第一および第二エンドストップスイッチ（３１；３４）と、
前記ＤＣモータ（２）が前記スピンドルナット（６）を前記端位置から駆動させることを可能にするために、前記エンドストップスイッチの各々をまたいで接続された第二ダイオード（３２；３５）と、
追加コンポーネントがそれ自体による電圧降下をもたらしながら、前記第一ダイオードと同一方向に電流を導通させることができるように、前記第一ダイオード（３３、３６）の各々と直列に接続された少なくとも一つの追加コンポーネント（４３；４４；４５；４６；４８；５０；５１；５４）と、
を備えて成る、請求項１ないし９のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ（１）と、
少なくとも電源（１５）と、Ｈブリッジとして構成された四つの電子スイッチ（２２、２３、２４、２５）を含むドライバ回路（１４）とを含む制御ボックス（１３）であって、前記リニアアクチュエータ（１）の前記ＤＣモータ（２）をパルス幅変調電圧で駆動するように構成されて成る前記ドライバ回路（１４）と、
前記リニアアクチュエータ（１）を前記制御ボックス（１３）内の前記ドライバ回路（１４）に接続するケーブル（１２）と、
を備えたアクチュエータシステム（１１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピンドルナットが端位置に着いたときに起動するように構成された少なくとも一つのエンドストップスイッチを有するリニアアクチュエータ、およびリニアアクチュエータを含むアクチュエータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアアクチュエータは、典型的には電動モータの回転運動を機械設備の直線運動に変換するための装置であり、リニアアクチュエータは通常、可逆電動モータと、典型的には数段の伝動または減速歯車と、スピンドルと、スピンドルナットと、場合によっては起動要素とを備える。スピンドルナットは回転しないように固定される。スピンドルがモータによって回転すると、スピンドルナットはスピンドルに沿って移動し、こうして回転を二つの端位置間のスピンドルナットおよび／または起動要素の直線運動に変換する。他の種類の電動モータが使用されてもよいが、可逆電動モータは典型的には可逆電動ＤＣモータである。
【０００３】
リニアアクチュエータシステムは、高さ調節可能な例えばトラック、農業機械、工業オートメーション機器、病院用および介護用ベッド、レジャーベッドおよび椅子、テーブルまたはその他の家具など多くの様々な用途、ならびに幾つかの他の同様の用途に使用される。
【０００４】
これらの用途の多くで、アクチュエータシステムが使用され、リニアアクチュエータはケーブルを介して、少なくともドライバ回路および電源を含む制御ボックスに接続される。制御ボックスは通常、リニアアクチュエータが使用される機器上に配置される。ドライバ回路とリニアアクチュエータとの間のケーブルは、最大で２メートルまたはそれ以上の長さを有してよく、典型的には経済的理由から非シールド型ケーブルが使用される。
【０００５】
ドライバ回路は典型的には、スイッチのうちの二つが閉成状態のときモータが一方向に回転し、他の二つ電子スイッチが閉成状態のとき他の方向に回転するように、各モータ端子を正電源電圧またはグランド端子または負電源電圧のいずれかに接続させる四つの電子スイッチを備えた、Ｈブリッジドライバ回路である。
【０００６】
モータ速度はドライバ回路に供給されるＤＣ電圧レベルを調整することによって制御することができ、あるいはパルス幅変調（ＰＷＭ）を使用することができ、この場合、モータ速度は代わりにパルス幅変調のデューティサイクルを調整することによって制御される。本願はパルス幅変調が使用される状況に関係する。
【０００７】
上述したように、スピンドルナットおよび／または起動要素は、二つの端位置の間を移動することができる。典型的には、エンドストップスイッチは、端位置に達したときに、駆動電流を切断するために、スピンドルナットまたは起動要素によって起動される。さもなければ、スピンドルナットの望ましくない締付けが発生しかねず、そうすると元に戻すために大きい力が必要になり、さらに駆動電流の増大が起こり、一般的に駆動機構の過負荷が生じる。
【０００８】
エンドストップスイッチの例は、全てリナックＡ／Ｓの例えば欧州特許（ＥＰ）第６４７７９９号明細書、欧州特許出願公開（ＥＰ）第２００２１４８号明細書、国際特許出願公開（ＷＯ）第２００９／１５５９２２号明細書、および国際特許出願公開（ＷＯ）第２０１２／０８３９５１号明細書から公知である。
【０００９】
エンドストップスイッチは、モータ電流を中断する必要があることを示す信号を、制御ボックス内のドライバ回路に提供してよく、あるいは直接、モータ電流の回路ブレーカとして機能してよい。後者の場合、エンドストップスイッチが起動したときにモータ電流が中断されるように、エンドストップスイッチはリニアアクチュエータのモータと直列に接続される。
【００１０】
リニアアクチュエータの一部の実装例では、スピンドルナットを端位置から再び駆動させることができるように、「再始動」ダイオードはエンドストップスイッチと並列に接続されてよい。「再始動」ダイオードは、エンドストップスイッチによって中断された方向とは逆方向の電流により、ドライバ回路がモータを駆動させる方向に配設される。
【００１１】
さらに、モータ電流がエンドストップスイッチによって中断されたときに、できるだけ迅速にモータが停止することを確実にするために、モータによって生じる逆起電力（逆ＥＭＦ）によって発生する電流を短絡することができるように、エンドストップスイッチは、「短絡」ダイオードをモータの両端に接続するように構成されてよい。
【００１２】
この回路は、エンドストップスイッチがモータ電流を中断させたときに、モータを迅速に停止させ、かつ反対方向に再び始動させて、スピンドルナットを端位置から再び駆動させることができるが、この回路は、スピンドルナットを端位置から駆動させる間、モータがパルス幅変調電圧によって制御される状況で、電気的ノイズを発生させることがある。電気的ノイズの発生は、この状況で「短絡」ダイオードが依然として、エンドストップスイッチを介してモータの両端に接続されているという事実に関係する。パルス幅変調電圧のパルス中に、このダイオードは電圧を遮断するが、パルス間の休止中に、このダイオードは、モータを循環し続ける電流の少なくとも一部を導通させてよい。しかし、各パルスの開始時に、ダイオードが再びその遮断状態に入るまでに短い時間、つまり逆回復時間がかかる。この短い時間に、ダイオードは多かれ少なかれ電圧を短絡させ、それはダイオードに電流スパイクを発生させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】欧州特許第６４７７９９号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開（ＥＰ）第２００２１４８号明細書
【特許文献３】国際特許出願公開（ＷＯ）第２００９／１５５９２２号明細書
【特許文献４】国際特許出願公開（ＷＯ）第２０１２／０８３９５１号明細書
【発明の概要】
【００１４】
したがって、本発明の実施形態の目的は、制御ボックスからケーブルを介してアクチュエータに送達されたパルス幅変調電圧によって、スピンドルナットが端位置から駆動されるときに、上述した電気的ノイズの発生を低減または回避することのできるリニアアクチュエータを提供することである。
【００１５】
本発明の実施形態によれば、この目的は、可逆電動ＤＣモータと；前記可逆ＤＣモータによって駆動されるスピンドルと、スピンドルに搭載され回転しないように固定されたスピンドルナットであって、二つの端位置の間で移動するように構成された前記スピンドルナットと、スピンドルナットが端位置に着いたときに起動するように構成された少なくとも一つのエンドストップスイッチであって、エンドストップスイッチがその起動状態にあるときに、ＤＣモータの電流を切断するように、かつモータ電流が中断されたときにＤＣモータによって生じる逆起電力から結果的に生じる電流を短絡させるために、第一ダイオードをＤＣモータの両端に接続するように構成されて成るエンドストップスイッチと、ＤＣモータがスピンドルナットを前記端位置から駆動させることを可能にするために、前記エンドストップスイッチをまたいで接続された第二ダイオードと、追加コンポーネントがそれ自体による電圧降下をもたらしながら第一ダイオードと同一方向に電流を導通させることができるように、前記第一ダイオードと直列に接続された少なくとも一つの追加コンポーネントと、を備えたリニアアクチュエータにより達成される。
【００１６】
第一ダイオードすなわちモータ電流がエンドストップスイッチによって中断されたときにＤＣモータを短絡させるダイオードと直列の追加コンポーネントは、パルスの休止中にこのダイオードを循環するモータ電流の一部を低減または除去さえする一方、スピンドルナットは、制御ボックスからケーブルを介してアクチュエータに送達されるパルス幅変調電圧によって端位置から駆動される。パルスの休止中の第一ダイオードの電流の低減または除去は、ダイオードの逆回復時間の影響を低減または除去するので、この影響によって生じる電流スパイクおよび関連する電気的ノイズの問題もまた軽減または解消される。
【００１７】
一実施形態では、追加コンポーネントは、一回のダイオード電圧降下に少なくとも対応する電流を導通させたときに、それ自体による電圧降下をもたらすように構成されたコンポーネントである。このようにして、追加コンポーネントは少なくとも、ケーブルおよび制御ボックスを通してモータ電流を循環させるために、対応するダイオード電圧降下を代替経路で補償する。これは、追加コンポーネントがダイオード、ツェナーダイオード、一緒に接続されたそのベースおよびコレクタ端子を有するバイポーラトランジスタ、または一緒に接続されたそのゲートおよびソース端子を有する電界効果トランジスタである場合に、達成することができる。
【００１８】
この場合、第一ダイオードの逆回復時間によって生じる電流スパイクの影響は、インダクタが前記第一ダイオードおよび前記追加コンポーネントと直列に接続された場合に、さらに低減させることができる。インダクタは１〜１００μＨの範囲内、例えば１０μΗの自己インダクタンスを有してよい。
【００１９】
一実施形態では、追加コンポーネントはインダクタである。これは電流スパイクのレベルを低減し、したがって関連する電気的ノイズの問題を低減する。インダクタは１〜１００μＨの範囲内、例えば１０μΗの自己インダクタンスを有してよい。
【００２０】
一実施形態では、追加コンポーネントは、前記第一ダイオードの第一端に接続されたそのドレイン端子と、ＲＣ回路の中間点に接続されたそのゲート端子とを有する電界効果トランジスタであり、ＲＣ回路は、電界効果トランジスタのソース端子に接続されたコンデンサと、前記第一ダイオードの他端に接続された抵抗器とを含む。この回路は、パルスの休止中、スピンドルナットが端位置から駆動される間、第一ダイオードが電流を導通させることを防止し、したがって電流スパイクが発生しない。ＲＣ回路は、１００μｓ〜１ｍｓの範囲の時定数で設計されてよい。
【００２１】
リニアアクチュエータは、スピンドルナットが二つの端位置の一方に着いたときに起動するように構成された第一エンドストップスイッチおよびスピンドルナットが他方の端位置に着いたときに起動するように構成された第二エンドストップスイッチであって、各エンドストップスイッチがその起動状態にあるときに、ＤＣモータの電流を切断するように、かつモータ電流が中断されたときにＤＣモータによって生じる逆起電力から結果的に生じる電流を短絡させるために、第一ダイオードをＤＣモータの両端に接続するように構成されて成る第一および第二エンドストップスイッチと、ＤＣモータにスピンドルナットを前記端位置から駆動させるために、前記エンドストップスイッチの各々に接続された第二ダイオードと、追加コンポーネントがそれ自体による電圧降下をもたらしながら第一ダイオードと同一方向に電流を導通させることができるように、前記第一ダイオードの各々と直列に接続された少なくとも一つの追加コンポーネントとを含んでよい。このようにして、電気的ノイズの問題はスピンドルナットの両方の端位置で解決することができる。
【００２２】
アクチュエータシステムは、上述したリニアアクチュエータと、少なくとも電源およびＨブリッジとして構成された四つの電子スイッチを含むドライバ回路を含む制御ボックスであって、前記ドライバ回路がリニアアクチュエータのＤＣモータをパルス幅変調電圧で駆動するように構成されて成る制御ボックスと、リニアアクチュエータを制御ボックス内のドライバ回路に接続するケーブルとを備えてよい。このようにして、アクチュエータシステムは、リニアアクチュエータの記載した利点を享受することができる。アクチュエータシステムはさらに、ドライバ回路に接続されたリモートコントロールを含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
これから本発明の実施形態について、以下で図面を参照しながらさらに詳しく説明する。
【００２４】
【図１】リニアアクチュエータの一例を概略的に示す。
【図２】リニアアクチュエータが使用されているアクチュエータシステムの一例を示す。
【図３】ケーブルを介してドライバ回路に接続されたリニアアクチュエータの電気回路図を示す。
【図４】エンドストップスイッチ、短絡ダイオード、およびアクチュエータを端位置から駆動するための再始動ダイオードが設けられた図３のリニアアクチュエータを示す。
【図５】エンドストップスイッチがその起動状態で示された図４のリニアアクチュエータを示す。
【図６】モータがパルス幅変調電圧によって端位置から駆動される状況を表す電気回路図を示す。
【図７】ドライバ回路のグランドに接続された電界効果トランジスタがパルスの休止中オフ状態に維持される場合のモータの再始動中に図６の回路で印加されたパルス幅変調電圧および対応する電流の波形を示す。
【図８】ドライバ回路のグランドに接続された電界効果トランジスタがパルスの休止中オンに維持される状況における、図７と同様の波形を示す。
【図９】〜
【図１１】物理的に両方の端位置に配置されたエンドストップスイッチの様々な構成を示す。
【図１２】二つのエンドストップスイッチの位置が互いに置き換えられた図９の構成を示す。
【図１３】追加ダイオードが短絡ダイオードと直列に配設された図４および図５のリニアアクチュエータを示す。
【図１４】図１３のリニアアクチュエータのモータがパルス幅変調電圧によって端位置から駆動される状況を表す電気回路図を示す。
【図１５】モータの再始動中に図１４の回路で印加されたパルス幅変調電圧および対応する電流の波形を示す。
【図１６】ツェナーダイオードが短絡ダイオードと直列に配設された、図４および図５のリニアアクチュエータを示す。
【図１７】バイポーラトランジスタが短絡ダイオードと直列に配設された、図４および図５のリニアアクチュエータを示す。
【図１８】電界効果トランジスタが短絡ダイオードと直列に配設された、図４および図５のリニアアクチュエータを示す。
【図１９】追加ダイオードおよびインダクタが短絡ダイオードと直列に配設された、図４および図５のリニアアクチュエータを示す。
【図２０】図１９のリニアアクチュエータのモータがパルス幅変調電圧によって端位置から駆動される状況を表す電気回路図を示す。
【図２１】モータの再始動中に図２０の回路で印加されたパルス幅変調電圧および対応する電流の波形を示す。
【図２２】〜
【図２５】図１９の回路が両方の端位置に配設されたエンドストップスイッチの様々な構成を示す。
【図２６】インダクタが短絡ダイオードと直列に配設された、図４および図５のリニアアクチュエータを示す。
【図２７】図２６のリニアアクチュエータのモータがパルス幅変調電圧によって端位置から駆動される状況を表す電気回路図を示す。
【図２８】モータの再始動中に図２７の回路で印加されたパルス幅変調電圧および対応する電流の波形を示す。
【図２９】ＲＣ回路によって制御される電界効果トランジスタが短絡ダイオードと直列に配設された、図４および図５のリニアアクチュエータを示す。
【図３０】図２９のリニアアクチュエータのモータがパルス幅変調電圧によって端位置から駆動される状況を表す電気回路図を示す。
【図３１】モータの再始動中に図３０の回路で印加されたパルス幅変調電圧および対応する電流の波形を示す。
【図３２】図２９の回路が両方の端位置に配設されたリニアアクチュエータを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、リニアアクチュエータ１の一例を概略的に示す。リニアアクチュエータ１は可逆電動モータ２と、典型的には数段の伝動または減速歯車３と、ねじ山５を有するスピンドル４と、ねじ山５と係合するスピンドルナット６と、管状起動要素７とを含む。起動要素７の端部に、リニアアクチュエータ１を例えば搬送要素に取り付けるための取付けブラケット８が配置される。スピンドルナット６は回転しないように固定される。一部のリニアアクチュエータでは、スピンドルナットは、起動要素を使用することなく、例えば搬送要素に直接接続される。スピンドル４がモータ２によって回転すると、スピンドルナット６はスピンドル４に沿って移動し、こうして回転運動はスピンドルナット６および／または起動要素７の二つの端位置間の直線運動に変換される。モータの種類によっては、可逆電動モータ２はスピンドル４を直接駆動することができるので、伝動装置３を回避することができることが注目される。他の種類の電動モータを使用してもよいが、可逆電動モータ２は典型的には可逆電動ＤＣモータである。
【００２６】
リニアアクチュエータ１が使用されているアクチュエータシステム１１の一例を図２に示す。ケーブル１２を介して、リニアアクチュエータ１は、少なくともドライバ回路１４と電源１５とを含む制御ボックス１３に接続される。制御ボックス１３は通常、リニアアクチュエータ１が使用される機器上に配置される。この機器は、高さ調節が可能な例えばトラック、農業機械、工業オートメーション機器、病院用および介護用ベッド、レジャーベッドおよび椅子、テーブルまたは他の家具など、いくつかの異なる用途、および幾つかの他の同様の用途のいずれか一つを表すことができる。電源１５は典型的には電源ケーブル１６によりＡＣ主電源網に接続されるが、バッテリを単独でまたは主電源網に接続された電源装置と組み合わせて使用してもよい。最後に、ドライバ回路１４はリモートコントロール１７に接続され、リニアアクチュエータ１の動作をアクチュエータ１の近辺にいる人が制御することを可能にする。リモートコントロール１７とドライバ回路１４との間の接続は図２に示すように有線接続であってよいが、無線リンクまたは赤外線リンクなどの無線通信システムを使用されてもよい。ドライバ回路１４とリニアアクチュエータ１との間のケーブル１２は最大２メートルまたはそれ以上の長さを有してよく、典型的には、経済的理由から非シールド型ケーブルが使用される。
【００２７】
可逆電動ＤＣモータ２を駆動するドライバ回路１４は典型的には、図３に示すように四つの電子スイッチ２２、２３、２４、および２５を備えたＨブリッジドライバ回路である。ドライバ回路１４は、各モータ端子を正電源電圧またはグランド端子（すなわち負電源電圧）のいずれかに接続することが可能なので、モータ２は、電子スイッチ２２および２５が閉じたときに一方向に回転し、かつ電子スイッチ２３および２４が閉じたときに反対方向に回転する。スイッチ２２、２３、２４、および２５は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、またはバイポーラトランジスタなど、いずれかの種類の電子的に制御されるスイッチであってよく、以下でさらに詳述するように、それらはコントローラ２６によってオンオフが切り替わる。図３では、電子スイッチはＦＥＴとして示される。
【００２８】
モータ速度は、ドライバ回路１４に供給されるＤＣ電圧レベルを調整することによって制御することができ、あるいはパルス幅変調（ＰＷＭ）を使用することができ、その場合、モータ速度は代わりに、パルス幅変調のデューティサイクルを調整することによって制御される。下述するように、本願はパルス幅変調が使用される状況に関連する。
【００２９】
上述したように、スピンドルナット６および／または起動要素７は、二つの端位置間を移動することができる。端位置に達したときに、駆動電流を切断するために、そのことを決定することが望ましい。さもなければ、スピンドルナットの望ましくない締付けが発生しかねず、そうすると元に戻すために大きい力が必要になり、さらに駆動電流の増大が起こり、一般的に駆動機構の過負荷が生じる。
【００３０】
スピンドルナット６の完全伸長位置は、様々な仕方で決定することができる。典型的には、スピンドルナット６または起動要素７は、端位置に達したときに、エンドストップスイッチを起動させ、それはスピンドルナット６の内側位置または外側位置を決定する。エンドストップスイッチは、モータ電流を中断すべきであることを指示する信号をドライバ回路１４に提供してよく、あるいはそれは直接、モータ電流のための回路遮断器として機能してもよい。後者の状況の一例を図４に示す。
【００３１】
図４では、リニアアクチュエータ１のエンドストップスイッチ３１は、モータ２と直列に接続される。スピンドルナット６がエンドストップスイッチ３１に対応する端位置に達したとき（下述するように、同様のエンドストップスイッチが他方の端位置に関連して配置されてよい）、スイッチは起動し、モータ電流は中断される。図４では、モータ電流は、それが中断されたときに、図における左から右に流れていたと想定される。スピンドルナット６を端位置から再び駆動させることを可能にするために、エンドストップスイッチ３１によって中断された電流の方向とは逆方向の電流でドライバ回路１４にモータを駆動させる方向に、「再始動」ダイオード３２がエンドストップスイッチ３１と並列に接続される。モータ電流がエンドストップスイッチ３１によって中断されたとき、できるだけ迅速にモータ２が停止することを確実にするために、モータ２によって発生した逆起電力（逆ＥＭＦ）によって発生する電流を短絡することができるように、「短絡」ダイオード３３が同時にモータ２の両端に接続される。したがって、この状況で、エンドストップスイッチ３１は単なる回路遮断器ではなく、モータ２がドライバ回路１４に接続される第一状態と、モータ２が「短絡」ダイオード３３に接続される第二状態とを切り替える。図４では、モータ電流を中断するためだけでなく、「短絡」ダイオード３３をモータ２の両端に接続するためにも、同じ接点要素が使用される。しかし、エンドストップスイッチ３１は複数の接点要素を含んでもよいことが注目され、その場合、一つの接点要素はモータ電流を中断するために使用され、別の接点要素は「短絡」ダイオード３３をモータ２の両端に接続するために使用される。
【００３２】
図５は、モータ２が端位置で停止した後の状況を示す。図５は、エンドストップスイッチ３１がその起動状態にあり、モータ電流が中断され、「短絡」ダイオード３３が代わりにモータ２の両端に接続されること以外は、図４と同様である。
【００３３】
モータ２を再び始動させるために、ＦＥＴ２４および２３はオン（閉成）に切り替わるので、電流は正電圧からＦＥＴ２４、「再始動」ダイオード３２、モータ２、およびＦＥＴ２３を介してグランドに流れることができる。モータ２が通常のＤＣ電圧レベルによって駆動される場合、高い始動電流が電源に問題を生じるかもしれないことを除くと、これはうまく働く。しかし、モータ２がパルス幅変調電圧によって駆動される場合、ノイズの問題が発生する傾向があり、それについては以下で述べる。
【００３４】
図６は、モータ２が端位置から駆動される状況を表す電気回路図を示す。モータ２はその誘導特性のため、ここではインダクタンスとして示される。ＦＥＴ２３はこの状況では常にオンに切り替わるので、この図には示されない。それは単なるグランドへの復路の一部にすぎない。ＦＥＴ２４および２５はここでは、ＦＥＴに組み込まれた内蔵のいわゆるボディダイオードにより示される。図７は、モータの再始動中に回路で印加されたパルス幅変調電圧Ｕpwmおよび対応する電流の波形を示す。パルス幅変調電圧Ｕpwmは、１６  ２／３ｋＨｚの変調周波数に対応する６０μｓの周期Ｔで示される。
【００３５】
時間ｔ0で、ＦＥＴ２４をオンに切り替えることによって、第一電圧パルスが印加され、電流Ｉmotorがケーブル１２、「再始動」ダイオード３２、およびインダクタ（モータ）２を介して増加し始める。こうして、パルス中に電流はケーブル１２を介してモータに供給されるので、モータ電流Ｉmotorはケーブル１２内の電流Ｉcableに等しい。時間ｔ1で、すなわち第一パルスの終了時に、ＦＥＴ２４はオフに切り替わり、供給電流は中断される。しかし、モータ２の誘導特性のため、モータ電流Ｉmotorはパルスの休止中、同一レベルに維持される。この維持されるモータ電流は、Ｉdiodeとして「短絡」ダイオード３３を通る（モータ２から見て）内側のループ、またはＩcableとしてＦＥＴ２５（またはＦＥＴがオフの場合、そのボディダイオード）および「再始動」ダイオード３２を通る外側のループのいずれか、または二つのループの組合せを循環してよい。
【００３６】
ＦＥＴ２５がオフの場合、電流は主に、外側のループの二回のダイオード電圧降下と比較して、一回だけのダイオード電圧降下を有する内側のループをＩdiodeとして循環する。これは図７に示す状況である。
【００３７】
これはよくあることであるが、パルスの休止中にＦＥＴ２５がオンに維持される場合、各ループで一回のダイオード電圧降下があるだけなので、電流は内側のループＩdiodeと外側のループＩcableとの間でより均等に分割されてよいが、ケーブル１２には常に特定の抵抗およびインダクタンスが存在するので、電流は「短絡」ダイオード３３を通る内側のループを好む傾向がある。いずれにしても、時間ｔ2における次のパルスの開始時にＦＥＴ２４が再びオンに切り替わる前に、ＦＥＴ２５は短時間（例えば０．５〜１μｓ）オフに切り替わる必要がある。これは、外側のループには二回のダイオード電圧降下が存在するので、ｔ2の直前に少なくともこの短い時間中、モータ電流がＩdiodeとして「短絡」ダイオード３３を通る内側のループ内を循環し、したがってそれが導通することを意味する。これは図８に示される。
【００３８】
時間ｔ2における次のパルスの開始時にＦＥＴ２４が再びオンに切り替わると、モータ電流Ｉmotorは再びこのＦＥＴによって「再始動」ダイオード３２を介して送達され、第一パルス中に行われたのと同様に再び増大する。これは、電流がＩdiodeとして「短絡」ダイオード３３を循環するのを停止することを意味する。しかしながら、このダイオードは特定の逆回復時間を有し、順方向に導通している間にダイオードに蓄積された電荷を、それが遮断能力を達する前に、除去し（枯渇させ）なければならない。この逆回復時間中、ダイオードは事実上逆方向に導通し、多かれ少なかれ回路の短絡を示す。その結果、ＦＥＴ２４からケーブル１２、「再始動」ダイオード３２、および「短絡」ダイオード３３に短いが高い電流スパイクが発生する。これは、ＩcableのみならずＩdiodeのスパイクと共に図７および図８に示される。この電流スパイクの大きさは、回路、例えばケーブル１２の直列インピーダンスによって決定され、その持続時間はダイオードに蓄積された電荷によって決定され、それは再び、ｔ2の直前にダイオードを循環する電流のレベルに依存する。
【００３９】
この現象は、スピンドルナット６が再び端位置から駆動され、かつエンドストップスイッチ３１が「短絡」ダイオード３３を切断し、代わりにモータ２を直接、ドライバ回路１４によって供給されるパルス変調電圧に接続するまで、後続パルスの各々の開始時に繰り返される。典型的には、これは数百ミリ秒かかる。
【００４０】
図７および図８において、パルス幅変調電圧Ｕpwmは一例として５０％のデューティサイクルで示されていることが注目される。しかしながら、同様の波形は言うまでもなく、他の値のデューティサイクルに対しても描くことができる。
【００４１】
モータ電流よりかなり高い場合があるこの電流スパイクの発生は、ドライバ回路１４が、モータ電流に加えて、この電流スパイクを送達することができなければならないことを意味する。より重要なことは、ケーブル１２は典型的には非シールドケーブルであるので、ケーブルの電流スパイクが、ケーブルからのノイズ放射を引き起こすことであり、それはシステムの電磁場適合性（ＥＭＣ）に問題を生じることがある。さらに、上述したように、ケーブル１２には常に特定のインダクタンスが存在し、したがって、電流スパイク中にある量のエネルギがケーブルに蓄積される。蓄積されたエネルギは、１／２Ｌｉ2として算出することができる。ここでＬはケーブルのインダクタンスであり、ｉは電流である。スパイク後に、このエネルギは解放しなければならず、今はその遮断状態に入っている「短絡」ダイオード３３は特定のキャパシタンスを示すので、このキャパシタンスおよびケーブル１２のインダクタンスによって共振回路が形成され、したがって共振振動または共鳴が発生する。これらの振動の振幅はかなり大きくなることがあり、ダイオード３３のキャパシタンスは非線形であるので、振動は単一発振周波数を持たず、代わりに振動はより広い周波数スペクトル内で発生する。また、これらの振動は、ケーブル１２からのノイズ放射を引き起こすことがある。
【００４２】
上述した図４および図５では、エンドストップスイッチ３１はスピンドルナット６の端位置の一つに関連して配設される。しかし、上述したように、同様のエンドストップスイッチがもう一つの端位置に関連して配設されてよい。これは図９に示されており、ここでエンドストップスイッチ３１は、スピンドルナット６がその端位置の一つに達したときに起動され、かつエンドストップスイッチ３４はそれがもう一つの端位置に達したときに起動される。
【００４３】
また、エンドストップスイッチ３４は、スピンドルナット６を再び端位置から駆動させることができるように、エンドストップスイッチ３４によって中断された電流の方向とは反対方向の電流によりドライバ回路１４にモータを駆動させる方向に平行に接続された「再始動」ダイオード３５を有する。同様に、「短絡」ダイオード３６はモータ２の両端に接続されるので、モータ２によって生じた逆起電力（逆ＥＭＦ）によって発生する電流は短絡させることができる。これは、エンドストップスイッチ３４がモータ電流を停止させたときに、できるだけ迅速にモータ２が停止することを確実にする。エンドストップスイッチ３４ならびにダイオード３５および３６の機能は、ノイズスパイクの発生に関連する問題を含めて、エンドストップスイッチ３１ならびにダイオード３２および３３について記載したのと全く同じである。
【００４４】
「短絡」ダイオード３３および３６はまた、それらの機能を変えることなく、回路内でわずかに異なるように配設してもよい。これの二つの例を図１０および図１１に示す。
【００４５】
さらに、図９、図１０、および図１１では、回路図における二つのエンドストップスイッチ３１および３４の位置は、スイッチが起動したときに、モータ２から流れるモータ電流の代わりに、モータ２内に流れるモータ電流が中断されるように、互いに置き換えてもよい。この場合、四つのダイオード３２、３３、３５、および３６の方向も変えなければならない。これの一例を図１２に示す。それは図９に対応しており、二つのエンドストップスイッチの位置が互いに置き換えられただけである。同様の変形は、図１０および図１１の回路図に対しても行うことができる。
【００４６】
図１３は、上述した電流スパイクに起因するノイズの問題を軽減する回路変形の一例を示す。図１３は図４のアクチュエータ１に対応するが、ここでは追加ダイオード４３の形の追加コンポーネントが今や「短絡」ダイオード３３と直列に配設される。図１３では、追加ダイオード４３のカソードが「短絡」ダイオード３３のアノードに接続されるが、追加ダイオード４３は全く同様に、そのアノードが「短絡」ダイオード３３のカソードに接続されるように、「短絡」ダイオード３３の反対側に配設することもできる。図６と同様に、図１４は、図１３のモータ２が端位置から駆動される状況を表す簡易電気回路図を示す。モータの再始動中に変形回路で印加されたパルス幅変調電圧Ｕpwmおよび電流の対応する波形は図１５に示される。図１５は、ドライバ回路１４のＦＥＴ２５がパルスの休止中にオンに維持される状況における波形、すなわち図８の波形に対応する波形を示す。
【００４７】
時間ｔ1で、ＦＥＴ２４がオフに切り替わり、供給電流が中断されると、維持されるモータ電流Ｉmotorは主に、ＩcableとしてＦＥＴ２５および「再始動」ダイオード３２を通る外側のループを循環する。内側のループの二回のダイオード電圧降下と比較して、このループは今や一回だけのダイオード電圧降下を有するからである。しかしながら、再びＦＥＴ２５は、時間ｔ2における次のパルスの開始時にＦＥＴ２４が再びオンに切り替わる前に短時間（例えば０．５〜１μｓ）、オフに切り替わる必要がある。これは、今や各ループに二回のダイオード電圧降下が存在するため、ｔ2の直前のこの短い時間中に、モータ電流が内側のループＩdiodeと外側のループＩcableとの間でより均等に分割されることを意味する。こうして、「短絡」ダイオード３３および追加ダイオード４３は、ｔ2の直前のこの短時間の間だけ導通し、電流レベルは図８の状況と比較してかなり低減される。これは、順方向に導通している間に「短絡」ダイオード３３に蓄積される電荷もまた、それに相応して低減されることを意味する。
【００４８】
時間ｔ2における次のパルスの開始時にＦＥＴ２４が再びオンに切り替わり、モータ電流Ｉmotorが再びこのＦＥＴによって「再始動」ダイオード３２を介して送達される場合、「短絡」ダイオード３３の逆回復時間は今や、ダイオードに蓄積される電荷の低減のため、図８と比較してかなり短くなる。これは、ケーブル１２、「再始動」ダイオード３２、および「短絡」ダイオード３３に発生する電流スパイクもまたかなり短くなり、したがってスパイクのエネルギがかなり低減されることを意味する。ケーブル１２のインダクタンスのため、典型的にはスパイクの大きさもまた小さくなる。これは、図１５にＩcableおよびＩdiodeの短いスパイクと共に示される。スパイクの低減されたエネルギは、ケーブル１２から放射されるノイズ、および上述した他の影響をも低減する。
【００４９】
図１３の追加ダイオード４３は、他の種類のコンポーネントによって実現または交換されてもよい。これの少数の例を以下に提示する。図１６では、ツェナーダイオード４４が追加コンポーネントとして使用される。ツェナーダイオード４４は「短絡」ダイオード３３と直列に接続され、それは遮断方向の電流を防止するので、ツェナーダイオード４４は、ツェナーダイオードの代わりのダイオードとして使用され、ツェナーダイオード４４のツェナー電圧はしたがってあまり重要ではない。図１７では、バイポーラトランジスタ４５が追加コンポーネントとして使用される。トランジスタのベースおよびコレクタ端子は一緒に接続されるので、ベースエミッタダイオードはトランジスタをダイオードとして機能させる。図１８では、電界効果トランジスタ４６、例えばＭＯＳＦＥＴが追加コンポーネントとして使用される。この場合、電界効果トランジスタが常にオフになるように、ゲートおよびソース端子は一緒に接続される。しかしながら、ＦＥＴに組み込まれた内蔵ボディダイオードは、図１３の追加ダイオード４３と同じ機能を果たす。
【００５０】
図１３の回路は、図１９に示すように、インダクタ４７を「短絡」ダイオード３３および追加ダイオード４３と直列に配設することによって、さらに改善されてもよい。図２０は、モータ２が端位置から駆動される状況を表した、対応する簡易電気回路図を示す。モータの再始動中に変形回路で印加されたパルス幅変調電圧Ｕpwmおよび電流の対応する波形を図２１に示す。
【００５１】
時間ｔ2における次のパルスの開始時にＦＥＴ２４が再びオンに切り替わる前の短時間、ＦＥＴ２５がオフに切り替わるまで、モータ電流が主にｌcableとしてＦＥＴ２５および「再始動」ダイオード３２を通る外側ループ内を循環する図１３および図１４の回路の場合の波形は、図１５に示すものと同じである。内側のループにおける二回のダイオード電圧降下と比較して、このループは一回だけのダイオード電圧降下を有するからである。今や各ループに二回のダイオード電圧降下が存在するので、ｔ2の直前の短時間中に、モータ電流は、内側のループＩdiodeと外側のループＩcableとの間でより均等に分割される傾向がある。しかしながら、図２１に示すように、内側のループの電流Ｉdiodeは、式Ｖ＝Ｌｄｌ／ｄｔによって決定される特定のｄｌ／ｄｔでしか増加することができない。ここでＬはインダクタ４７の自己インダクタンスであり、Ｖはインダクタの電圧である。したがって、外側ループの電流Ｉcableは相応して減少する。これは、順方向に導通している間に「短絡」ダイオード３３に蓄積する電荷が、図１５の状況と比較してさらに低減されることを意味する。
【００５２】
時間ｔ2における次のパルスの開始時にＦＥＴ２４が再びオンに切り替わり、かつモータ電流Ｉmotorが再びこのＦＥＴによって「再始動」ダイオード３２を介して送達されるとき、「短絡」ダイオード３３はその逆回復時間中に依然として逆方向に導通することができる。しかしながら、インダクタ４７の存在のため、この電流は再び、上に示した式によって決定される特定のｄｌ／ｄｔでしか増加することができず、インダクタ４７の自己インダクタンスＬの適切な選択により、前の図に示した電流スパイクは低減され、実質的に発生しなくなることを確実にすることができる。これは図２１に示される。適切な値の一例は１０μＨの自己インダクタンスであるが、１〜１００μＨの範囲の値を使用することができる。実質的にスパイクはもはや発生せず、したがってケーブル１２から放出されるノイズおよび上に示した他の影響も事実上解消される。
インダクタ４７の利点は、電流のｄｌ／ｄｔが今や、ケーブル１２および回路の他の導体のずっと小さくかつ多かれ少なかれ未知のインダクタンスより優勢になるように設計された、インダクタ４７の明確に定義されたインダクタンスによって決定されることである。
【００５３】
インダクタ４７は、「短絡」ダイオード３３および図１６〜図１８に示した他の種類のコンポーネントと直列に使用することもできることが注目される。
【００５４】
また、図１３および図１６〜図１８の回路は、インダクタ４７の代わりに、別の種類のコンポーネント、例えば一つ以上のさらなるダイオード、または図１６〜図１８に示す他の種類のコンポーネントを、「短絡」ダイオード３３および追加ダイオード４３（または図１６〜図１８に示す他の種類のコンポーネント）と直列に配設することによって改善してもよいことも注目される。
【００５５】
図１３、図１４、図１６、図１７、図１８、図１９、および図２０に示し、かつ上に記載した回路は、スピンドルナット６の端位置の一つに関連して配設されたエンドストップスイッチ３１を有する。しかしながら、上述したように、同様のエンドストップスイッチが典型的には、図９、図１０、図１１、および図１２に示すもう一つの端位置に関連して配設され、エンドストップスイッチ３１はスピンドルナット６がその端位置の一つに達したときに起動され、かつエンドストップスイッチ３４はそれがもう一つの端位置に達したときに起動される。図１３、図１４、図１６、図１７、図１８、図１９、および図２０に示した解決策は、言うまでもなく、図９、図１０、図１１、および図１２の回路でも実現することができる。一例として、図２２〜図２５は、追加ダイオード４３およびインダクタ４７が「短絡」ダイオード３３と直列に配設された図１９の解決策を、いかにして図９、図１０、および図１１の回路に実現することができるかを示す。
【００５６】
したがって、図２２は図９に対応する。追加ダイオード４３およびインダクタ４７は「短絡」ダイオード３３と直列に配設され、追加ダイオード４８およびインダクタ４９は「短絡」ダイオード３６と直列に配設される。回路の機能は、図１９に関連して記載したのと同じである。
【００５７】
同様に、図２３は図１０に対応する。追加ダイオード４３およびインダクタ４７は「短絡」ダイオード３３と直列に配設され、追加ダイオード４８およびインダクタ４９は「短絡」ダイオード３６と直列に配設される。回路の機能は、図１９に関連して記載したのと同じである。しかし、この場合、回路は図２４に示すように実現することもでき、そこでは両方の端位置に共通の一つだけのインダクタ４７が使用される。スピンドルナット６がその端位置の一つに着いたため、エンドストップスイッチ３１が起動したときに、インダクタ４７は「短絡」ダイオード３３および追加ダイオード４３と直列になり、かつスピンドルナット６がもう一つの端位置に着いたため、エンドストップスイッチ３４が起動したときに、インダクタ４７は「短絡」ダイオード３６および追加ダイオード４８と直列になる。
【００５８】
図２５は図１１に対応する。ここでもまた、両方の端位置に共通の単一のインダクタ４７が使用される。再び、回路の機能は図１９に関連して記載したのと同じである。
【００５９】
図１９では、インダクタ４７は「短絡」ダイオード３３および追加ダイオード４３と直列に配設される。しかし、インダクタ５０を「短絡」ダイオード３３と直列の唯一の追加コンポーネントとして使用することもできる。これは図２６に示されており、再び図２７は、モータ２が端位置から駆動される状況を表した、対応する簡易電気回路図を示す。モータの再始動中のこの回路における印加されたパルス幅変調電圧Ｕpwmおよび電流の対応する波形を図２８に示す。
【００６０】
図８と比較して、つまりＦＥＴ２５がパルス休止中にオンに維持される状況で、時間ｔ1にＦＥＴ２４がオフに切り替えられたときに維持されるモータ電流Ｉmotorもまた、ここでは、各ループに一回のダイオード電圧降下が存在するだけであるので、内側のループＩdiodeと外側のループＩcableとの間で分割される。しかし、図２８に示すように、内側のループの電流Ｉdiodeは、インダクタ５０の存在のため、今や、よりゆっくりと増大する。外側ループＩcable内の電流は相応して減少する。
【００６１】
時間ｔ2における次のパルスの開始時にＦＥＴ２４が再びオンに切り替わる直前に、ＦＥＴ２５がオフに切り替わる短時間に、内側のループの電流Ｉdiodeは再び、特定のｄｌ／ｄｔでしか増加することができない。したがって、外側のループの電流Ｉcableは相応して減少する。
【００６２】
時間ｔ2における次のパルスの開始時にＦＥＴ２４が再びオンに切り替わり、モータ電流Ｉmotorが再びこのＦＥＴによって「再始動」ダイオード３２を介して送達されると、「短絡」ダイオード３３はその逆回復時間中に依然として逆方向に導通することができる。しかしながら、インダクタ５０の存在のため、この電流は再び上に示した式によって決定される特定のｄｌ／ｄｔでしか増加することができず、インダクタ５０の自己インダクタンスＬの適切な選択によって、図８に示す電流スパイクを事実上発生しないように低減することを確実にすることができる。適切な値の一例は１０μＨの自己インダクタンスであるが、１〜１００μＨの範囲の値を使用することができる。これは図２８に示される。実質的にスパイクはもはや発生せず、したがってケーブル１２から放出されるノイズおよび上に示した他の影響も事実上解消される。
【００６３】
このダイオードの逆回復時間によって生じる上記のノイズの問題を軽減または解消するために、「短絡」ダイオード３３と直列の追加コンポーネントとして使用することのできるコンポーネントのさらなる例は、エンドストップスイッチ３１がモータ電流を中断させる制動期間中にオンになるように、かつパルス幅変調電圧によりモータ２が端部停止位置から再び駆動されるときにオフになるように結合される電界効果トランジスタ、例えばＭＯＳＦＥＴである。このようにして、「短絡」ダイオード３３は、意図された通り中断後に短絡電流を導通させることができるが、モータ２が再び反対方向に始動すると、電流の導通は阻止される。これの一例は図２９に示される。
【００６４】
図２９で、ＭＯＳＦＥＴ５１は「短絡」ダイオード３３と直列に結合され、そのドレイン端子はダイオードのカソードに接続され、そのソース端子はエンドストップスイッチ３１に接続される。ＭＯＳＦＥＴ５１のゲート端子は、「短絡」ダイオード３３のアノードおよびモータに接続された抵抗器５２と、ＭＯＳＦＥＴ５１のソース端子に接続されたコンデンサ５３とから成るＲＣ回路に接続される。一例として、ＲＣ回路は１００μｓの時定数ＲＣで設計することができるが、１００μｓ〜１ｍｓの範囲の時定数を適切とすることができる。
【００６５】
モータ２がエンドストップスイッチ３１によって中断される前は、エンドストップスイッチがその上方位置にあるので、「短絡」ダイオード３３、ＭＯＳＦＥＴ５１、抵抗器５２、およびコンデンサ５３から成る回路は、回路の残部から切り離される。
【００６６】
エンドストップスイッチが起動すると、モータ２への供給電流は中断され、代わりに「短絡」ダイオード３３のある回路がモータ２の両端に接続される。この状況では、コンデンサ５３に電荷は存在せず、したがってその両端に電圧は無く、したがってＭＯＳＦＥＴ５１はオフになる。しかしながら、逆起電力がモータ２の両端に電圧をもたらすやいなや、コンデンサ５３は抵抗器５２を介して充電し始め、ＭＯＳＦＥＴ５１のゲート‐ソース電圧に等しいコンデンサ電圧がＭＯＳＦＥＴの閾電圧を超えると、ＭＯＳＦＥＴ５１はオンに切り替わる。これは言うまでもなく、ＲＣ回路の両端の電圧、すなわちコンデンサ５３が充電される電圧を、「短絡」ダイオード３３によるダイオード電圧降下に加えてＭＯＳＦＥＴ５１による電圧降下に低減させる。この電圧がＭＯＳＦＥＴをオンに維持するＭＯＳＦＥＴの閾電圧より充分に高くない場合、余分なダイオードを「短絡」ダイオード３３と直列に追加することができる。モータ２が回転を停止したため短絡回路の電流が停止すると、コンデンサ５３は放電し、ＭＯＳＦＥＴ５１はオフに切り替わる。
【００６７】
図３０は、モータ２が端位置から駆動される状況を表す回路の簡易電気回路図を示す。モータの再始動中にこの回路で印加されたパルス幅変調電圧Ｕpwmおよび電流の対応する波形は、図３１に示され、この図は、ＭＯＳＦＥＴ５１のゲート‐ソース電圧ＵGSをも示し、それはコンデンサ５３の電圧に等しい。コンデンサの電圧は１００μｓの範囲の時定数ＲＣに対して示される。
【００６８】
時間ｔ0で、ＦＥＴ２４をオンに切り替えることによって第一電圧パルスが印加され、モータ電流Ｉmotorが増加し始めると、コンデンサ５３は抵抗器５２を介して充電し始め、したがってＭＯＳＦＥＴ５１の負のゲート‐ソース電圧ＵGSが形成される。時間ｔ1で、ＦＥＴ２４がオフに切り替わり、供給電流が中断されると、負のゲート‐ソース電圧は、ＭＯＳＦＥＴ５１がそのオフ状態に維持されることを確実にする。ＭＯＳＦＥＴ５１の内蔵ボディダイオードの方向は、「短絡」ダイオード３３の方向とは逆であるので、ボディダイオードに電流は流れないことが注目される。したがって、ＭＯＳＦＥＴ５１は「短絡」ダイオード３３がいかなる電流をも導通させることを阻止するので、維持されたモータ電流Ｉmotorは今や、ＦＥＴ２５および「再始動」ダイオード３２を通してＩcableとして外側のループを循環するだけとなる。パルスの休止中、すなわちｔ1からｔ2まで、コンデンサ５３は再び放電するが、図３１に見ることができるように、ＭＯＳＦＥＴ５１のゲート‐ソース電圧ＵGSは負のままである。図３１では、波形は５０％のデューティサイクルの場合について示されていることが注目される。言うまでもなく、波形は他のデューティサイクルの場合わずかに異なるが、デューティサイクルの値が低い場合であっても、ＭＯＳＦＥＴ５１のゲート‐ソース電圧ＵGSは負のままであり、あるいは少なくとも閾電圧より低く維持されるので、パルスの休止中、ＭＯＳＦＥＴ５１はオフ状態に維持され、「短絡」ダイオード３３は導通を阻止される。
【００６９】
時間ｔ2における次のパルスの開始時に、ＦＥＴ２４が再びオンに切り替わり、モータ電流Ｉmotorが再びこのＦＥＴによって「再始動」ダイオード３２を介して送達されるとき、「短絡」ダイオード３３は導通しておらず、したがって逆回復は生じない。さらに、ＭＯＳＦＥＴ５１は依然としてそのオフ状態にあるので、内側のループに、すなわち「短絡」ダイオード３３およびＭＯＳＦＥＴ５１を通して電流スパイクは発生し得ない。したがって、この回路では、上述した電流スパイクは排除され、関連するノイズの問題は回避される。
【００７０】
図２９に示し、かつ上述した回路は、スピンドルナット６の端位置の一つに関連して配設されたエンドストップスイッチ３１を有する。しかし、上述したように、典型的には同様のエンドストップスイッチが、図９、図１０、図１１、および図１２に示すように、もう一つの端位置に関連して配設され、スピンドルナット６がその端位置の一つに達すると、エンドストップスイッチ３１が起動され、それがもう一つの端位置に達すると、エンドストップスイッチ３４が起動される。図２９に示した回路は、言うまでもなく、図９、図１０、図１１、および図１２の回路でも実現することができる。一例として、図３２は図９の回路における実現を示す。ＭＯＳＦＥＴ５１、抵抗器５２、およびコンデンサ５３は、上述したように「短絡」ダイオード３３の周りに配設され、相応して、ＭＯＳＦＥＴ５４、抵抗器５５、およびコンデンサ５６は「短絡」ダイオード３６の周りに配設される。回路の機能は、図２９に関連して記載したのと同じである。
【００７１】
図１２に示すように、二つのエンドストップスイッチ３１および３４の位置が互いに置き換えられ、四つのダイオード３２、３３、３５、および３６の方向も変化した場合、図３２の回路は、図３２で使用されたＮチャネルＭＯＳＦＥＴの代わりに、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴにより実現することができる。
【００７２】
換言すると、可逆電動ＤＣモータ２；前記可逆ＤＣモータ２によって駆動されるスピンドル４；スピンドル４に取り付けられ、回転しないように固定されたスピンドルナット６であって、端位置の間を移動するように構成された前記スピンドルナット６；スピンドルナット６が端位置にあるときに起動するように構成された少なくとも一つのエンドストップスイッチ３１；３４であってエンドストップスイッチ３１、３４が起動状態にあるときに、ＤＣモータ２の電流を切断し、かつモータ電流が中断されたときに、ＤＣモータ２によって生じる逆起電力の結果生じる電流を短絡させるために、第一ダイオード３３；３６をＤＣモータ２の両端に接続するように構成されて成る、エンドストップスイッチ３１、３４；ＤＣモータ２がスピンドルナット６を前記端位置から駆動させることを可能にするために、前記エンドストップスイッチ３１；３４をまたいで接続された第二ダイオード３２；３５；および前記第一ダイオード３３；３６と直列に接続される少なくとも一つの追加コンポーネント４３；４４；４５；４６；４８；５０；５１；５４であって、それ自体による電圧降下をもたらしながら、第一ダイオード３３；３６と同一方向に電流を導通させることができるようにした追加コンポーネント；を備えたリニアアクチュエータ１が開示される。
【００７３】
第一ダイオードすなわちモータ電流がエンドストップスイッチによって中断されたときにＤＣモータ２を短絡させるためのダイオードと直列の追加コンポーネントは、パルスの休止中、スピンドルナットが制御ボックスからケーブルを介してアクチュエータに送達されるパルス幅変調電圧によって端位置から駆動される間、このダイオードを通して循環するモータ電流の一部を低減または除去さえする。パルスの休止中、第一ダイオードの低減または除去された電流は、ダイオードの逆回復時間の影響を低減または除去するので、この影響によって生じた電流スパイクおよび関連する電気的ノイズの問題も軽減または解消される。
【００７４】
一実施形態では、追加コンポーネントは、少なくとも一回のダイオード電圧降下に対応する電流を導通させるときに、それ自体による電圧降下をもたらすように構成されたコンポーネント４３；４４；４５；４６；４８である。このようにして、追加コンポーネントは少なくとも、モータ電流をケーブルおよび制御ボックスを介して循環させるための代替経路における対応するダイオード電圧降下を補償する。これは、追加コンポーネントがダイオード４３；４８、ツェナーダイオード４４、そのベースおよびコレクタ端子が一緒に接続されたバイポーラトランジスタ４５、またはそのゲートおよびソース端子が一緒に接続された電界効果トランジスタ４６である場合に、達成することができる。
【００７５】
この場合、第一ダイオードの逆回復時間によって生じる電流スパイクの影響は、インダクタ４７；４９が前記第一ダイオード３３；３６および前記追加コンポーネントと直列に接続されている場合に、さらに低減することができる。インダクタ４７；４９は、１〜１００μＨの範囲、例えば１０μＨの自己インダクタンスを有してよい。
【００７６】
一実施形態では、追加コンポーネントはインダクタ５０である。これは電流スパイクのレベル、およびしたがって関連する電気的ノイズの問題を軽減する。インダクタ５０は、１〜１００μＨの範囲、例えば１０μＨの自己インダクタンスを有してよい。
【００７７】
したがって、可逆電動ＤＣモータ２と、前記可逆ＤＣモータ２によって駆動されるスピンドル４と、スピンドル４に取り付けられ、かつ回転しないように固定されたスピンドルナット６であって、二つの端位置の間を移動するように構成された前記スピンドルナット６と、スピンドルナット６が端位置にあるときに起動するように構成された少なくとも一つのエンドストップスイッチ３１；３４であって、エンドストップスイッチ３１、３４が起動状態にあるときに、ＤＣモータ２の電流を切断し、かつモータ電流が中断されたときに、ＤＣモータ２によって生じる逆起電力の結果生じる電流を短絡させるために、第一ダイオード３３；３６をＤＣモータ２の両端に接続するように構成されて成るエンドストップスイッチ３１、３４と、ＤＣモータ２がスピンドルナット６を前記端位置から駆動させることを可能にするために、前記エンドストップスイッチ３１；３４をまたいで接続される第二ダイオード３２；３５と、前記第一ダイオード３３；３６と直接に接続されたインダクタ５０とを備えたリニアアクチュエータ１が開示される。
【００７８】
一実施形態では、追加コンポーネントは、前記第一ダイオード３３；３６の第一端に接続されたそのドレイン端子と、ＲＣ回路の中間点に接続されたそのゲート端子とを有する電界効果トランジスタ５１；５４であり、ここでＲＣ回路は、電界効果トランジスタ５１；５４のソース端子に接続されたコンデンサ５３；５６と、前記第一ダイオード３３；３６の他端に接続された抵抗器５２；５５とを含む。この回路は、パルスの休止中、スピンドルナットが端位置から駆動される間、第一ダイオード３３；３６がいかなる電流をも導通させることを阻止し、したがって電流スパイクが発生しない。ＲＣ回路は、１００μｓ〜１ｍｓの範囲の時定数で設計されてよい。
【００７９】
したがって、可逆電動ＤＣモータ２と、前記可逆ＤＣモータ２によって駆動されるスピンドル４と、スピンドル４に取り付けられ、かつ回転しないように固定されたスピンドルナット６であって、二つの端位置の間を移動するように構成された前記スピンドルナット６と、スピンドルナット６が端位置にあるときに起動するように構成された少なくとも一つのエンドストップスイッチ３１；３４であって、エンドストップスイッチ３１、３４がその起動状態にあるときに、ＤＣモータ２の電流を切断し、かつモータ電流が中断されたときに、ＤＣモータ２によって生じる逆起電力の結果生じる電流を短絡させるために、第一ダイオード３３；３６をＤＣモータ２の両端に接続するように構成されて成るエンドストップスイッチ３１、３４と、ＤＣモータ２がスピンドルナット６を前記端位置から駆動させることを可能にするために、前記エンドストップスイッチ３１；３４をまたいで接続される第二ダイオード３２；３５と、前記第一ダイオード３３；３６と直列に接続された電界効果トランジスタ５１；５４であって、前記電界効果トランジスタ５１；５４が、前記第一ダイオード３３；３６の第一端に接続されたそのドレイン端子とＲＣ回路の中間点に接続されたそのゲート端子とを有し、ＲＣ回路が、電界効果トランジスタ５１；５４のソース端子に接続されたコンデンサ５３；５６と、前記第一ダイオード３３；３６の他端に接続された抵抗器５２；５５とを有して成る、前記電界効果トランジスタ５１；５４とを備えたリニアアクチュエータ１が開示される。
【００８０】
リニアアクチュエータは、スピンドルナット６が二つの端位置の一つにあるときに起動するように構成された第一エンドストップスイッチ３１およびスピンドルナット６がもう一つの端位置にあるときに起動するように構成された第二エンドストップスイッチ３４であって、各エンドストップスイッチがその起動状態にあるときに、ＤＣモータ２の電流を切断し、かつモータ電流が中断されたときにＤＣモータ２によって生じる逆起電力の結果生じる電流を短絡させるために、第一ダイオード３３；３６をＤＣモータ２の両端に接続するように構成されて成る第一および第二エンドストップスイッチと、ＤＣモータ２がスピンドルナット６を前記端位置から駆動させることを可能にするために前記エンドストップスイッチの各々に接続された第二ダイオード３２；３５と、追加コンポーネントがそれ自体による電圧降下をもたらしながら第一ダイオードと同じ方向に電流を導通することができるように、前記第一ダイオード３３、３６の各々と直列に接続された少なくとも一つの追加コンポーネント４３；４４；４５；４６；４８；５０；５１；５４とを含んでよい。このようにして、電気的ノイズの問題をスピンドルナットの両方の端位置で解消することができる。
【００８１】
アクチュエータシステムは、上述したリニアアクチュエータ；少なくとも電源１５と、Ｈブリッジとして構成された四つの電子スイッチ２２、２３、２４、２５を含むドライバ回路１４とを含む制御ボックス１３であって、前記ドライバ回路１４がリニアアクチュエータ１のＤＣモータ２をパルス幅変調電圧により駆動させるように構成されて成る、制御ボックス１３；およびリニアアクチュエータ１を制御ボックス１３内のドライバ回路１４に接続するケーブル１２；を備えてよい。このようにして、アクチュエータシステムはリニアアクチュエータの記載した利点を享受する。アクチュエータシステムはさらに、ドライバ回路１４に接続されたリモートコントロール１７を含んでよい。
【００８２】
本発明の様々な実施形態を記載しかつ示したが、本発明はそれらに限定されず、以下の特許請求の範囲に定義する対象の範囲内で、他の形で実施されてもよい。
【図１】
2020532254.tif 000003
【図２】
2020532254.tif 000004
【図３】
2020532254.tif 000005
【図４】
2020532254.tif 000006
【図５】
2020532254.tif 000007
【図６】
2020532254.tif 000008
【図７】
2020532254.tif 000009
【図８】
2020532254.tif 000010
【図９】
2020532254.tif 000011
【図１０】
2020532254.tif 000012
【図１１】
2020532254.tif 000013
【図１２】
2020532254.tif 000014
【図１３】
2020532254.tif 000015
【図１４】
2020532254.tif 000016
【図１５】
2020532254.tif 000017
【図１６】
2020532254.tif 000018
【図１７】
2020532254.tif 000019
【図１８】
2020532254.tif 000020
【図１９】
2020532254.tif 000021
【図２０】
2020532254.tif 000022
【図２１】
2020532254.tif 000023
【図２２】
2020532254.tif 000024
【図２３】
2020532254.tif 000025
【図２４】
2020532254.tif 000026
【図２５】
2020532254.tif 000027
【図２６】
2020532254.tif 000028
【図２７】
2020532254.tif 000029
【図２８】
2020532254.tif 000030
【図２９】
2020532254.tif 000031
【図３０】
2020532254.tif 000032
【図３１】
2020532254.tif 000033
【図３２】
2020532254.tif 000034
【国際調査報告】
2020532254.tif 000035
2020532254.tif 000036
2020532254.tif 000037