JPS60229660A - 制限角度トルクモ−タ - Google Patents

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】

本発８Ａは、特に高圧比例制御系統内の弁全直接に駆動
するのに用いられる制限角度トルクモ−イに関するもの
である。 液圧が例えばｉ、　ｏｏｏ　ｐｓｉ台またはそれ以上に
なることのあるタイプの液圧比例サーボ制御系統では、
比較的短かい行程の比例制御弁の駆ｌＥＩ］に制限角度
トルクモータを用いるのが有利でおることがわかってい
る。このような系統は、液体力学的な故障監視装置の必
要がなく更にまた電気−液圧弁（ＥＨＶ）の中立点の流
体損等がないので、弁の制御に電気−液圧弁を用いる他
の系統程複雑でなく一！た高価でない０更に、著しい重
量軽減かめジ、必要な熱交換器も少ない。けれども、こ
の特殊なモータ構造は高度に信頼性があり−またメンテ
ナンスフリーでなくてはならない。更に、モータは、最
小の必要電力で所要の出力金山すべきことが望ましい。 本発明のモータは、バックラッシュなしに電流°の関数
として正確な比例出力を′生じる０このようなモータは
、仕事１ｆｒ最大にし回転慣性を最小にする２極固定コ
イル回転磁石形のものが好適である。 本発明によれば、回転子磁石角と固定子巻線とは、比較
的太ｔｎ出力を生じるような関係全盲する。 更に、固定子巻線を段階的に変化し、印加モータ電流と
トルクとの間の所望のコサイン関係全回転角の関数とし
て得ることによって、トルク対回転特性を、直線伝動の
ための種々の回転体のコサイン関数によりよく整合する
ように最適にし、もって一定の出力が得られるようにす
ることができる〇更に本発明によれば、永久磁石は、回
転子細に適当に結合された１つまたはそれ以上の稀土類
金属磁石？用いて形成することができる。更にま几、回
転子磁石の破損の可能性ケなくするために回転子磁石の
周囲に保護被覆が設けられる〇更に本発明によれば、余
分の多重電気回路を得るために、完全に隔離された複数
のコイルが設けられる０ 更に本発明によれば、モータは、回転子アセン゛ブＩＪ
　ｔ−そのま＼にして固定子アセンブＩＪ　？交換する
ことが可能な、固定子アセンブリと回転子アセンブリと
より成るツーピースの最終的なアセンブリを有する。 更に本発明によれば、回転子細の軸受け１つの共通な回
転子ケーシング構体で支持されている。 また、回転子ケーシングの一端は閉じられ、他端は、動
的な軸シールを省くために開放される。液体は回転子細
の軸受の潤滑のために開放端を経て回転子ケーシングに
入り、固定子自体は液体と隔離されているので、熱伝導
性のＮ転子ケーシングとこれに含まれる液体とを経て固
定子巻線の発熱点に対する熱伝導路會与える〇 本発明によれば、回転子ケーシングへの液体入口は僅か
な間隙のギャップシールによって沢遇される。またあら
ゆる磁性汚染物がフィルタ間隙から回転子ケーシングに
入る機会を更に低減するために、液体入口点に磁気フィ
ルタトラップケ設けることができるｒ 更に本発明によれば、さもなければ磁性汚染物°をモー
タに引き付けがちな磁束通路金しゃ断し、ま九弁要素の
磁化を低減して弁測定オリイフイス等に磁性粒子が集ま
るのを防ぐために、回転子ケーシングへの流体入口に隣
接する種々のモータ部分を非磁性材料でつくるのが望ま
しい０更に本発明によれば、■著な渦電流制＠を与える
ために、回転子ケーシングが高い導電率全盲することが
望ましい０ 以下本発明全図面の実施例によって説明するＯ第１図に
は、本発明の制限角度トルクモータの実施例の全体を１
で示しである０制限角度トルクモータは、回路が簡単で
整流の必要が無いように使用されることが望ましい。こ
のようｌモータは、主として、流体圧が１０００ｐＳｉ
台またはそれ以上の高圧流体系統に使用するように意図
されたものであり、航空機（これに限られるものではな
いが）の制御装置の比例サーボ制御系統の升を直接動か
すのに用いられる０けれども、このモータ金地の用途に
も同じく使用できることは云う迄もない。 この種のモータは２つの主アセンブリ即ち回転°子ケー
シングＢ内におる回転子アセンブリ２と前記の回転子ケ
ーシングを取囲む固定子およびハウジングアセンブリ４
とより成るのが好ましい。 回転子アセンブリ２は、共通のケーシング構体で適当に
支持され几回転子軸受７，８によって、回転子ケーシン
グ８の両端の近くで該回転子ケーシング内に支承されて
い６０回転子ケーシングの一端１０は閉じられており、
一方他端１１１ｔ、図示しない適当な連結機構によって
弁部材またにその他の機構に回転子細を連結できるよう
に開放されている。軸受保持体１８が回転子ケーシング
８の開放端内部に溶接その他で固着されている０外端に
、偏心輪１５または、コサイン特性によって駆動するの
が好ましい直線伝動のｔめの他の適当な回転形状を有す
る駆動軸１４が回転子軸に適当に連結され、回転軸の回
転運ＩＥＩ駆動リンクの直線運動に変える。 回転子ケーシング８の開放端から少し離れた外側に段１
６を設けて保持部材１７と係合するようにできる◇この
保持部材は、回転子ケーシングを゛ボルト１８等で、図
示しない弁ハウジングその他の支持構体に締着するのに
用いることができる。 更に・前記の保持部材１７はねじ金切った環状の外面１
９を有し、ねじを切ったスリーブ２０または同等物によ
って、固定子および／・ウジングアセンブリＴｈこの保
持部材に取外し可能に取り付けることができる。前記の
スリーブ２０の内端は内向きのフランジ２１を有し、こ
のフランジは第１図に示すように固定子ハウジング２８
の外端の外向きのフランジ２２と重なる。このようにし
て組立てられると、回転子ケーシング８の開放端１２は
弁ハウジング（図示せす〕の開口内に延長し、回転子ア
センブリ２をその中に有する回転子ケーシングの内部を
弁系統の圧力にさらすが、固定子およびハウジングアセ
ンブリ４をこのような系統圧力より隔離する〇 このようなモータ構造は、動的な軸シールや軸受潤滑油
の供給の必要をなくしたことを含めて、液中モータ構造
の利点を有し、これにより機械的なしきい値（ｔｈｒｅ
ｓｈｏｌｄ　）やヒステリシス全最小・に低減する。同
時に、回転子ケーシングは、回転子アセンブリの回転を
回転子ケーシング外部の汚染される可能性のあるふん囲
気より隔離し、一方、固定子およびハウジングアセンブ
リ４″ｆｒ１動的なシールやリードワイヤヘッダの必要
なしに液体から隔離する。このことは、回転子アセンブ
リをそのま＼にして固定子およびハウジングアセンブリ
の交換を可能にする。 前述したことにより、このような回転子ケーシングは、
液体とモータ周囲との間の有効なインターフェース構造
並びに占Ｍ空間に対して最小の重量を有する高圧密閉体
全形成する０その上、回転子ケーシングと中にある液体
の熱伝導は、固定子巻線発熱点と、モータが取り付けら
れる弁ノ・ウジフグヒートシンク間の優れた熱伝導路？
与える。 更に回転子ケーシングは、系統の動的な要求に対して十
分な渦電流制動を与えまた圧力金保つのに十分に強い例
えばベリリウム鋼のような高い導電率の材料でつくるの
が望ましい０回転子ケーシング８は、これを取り囲む固
定子およびハウジング°アセンブリ４によって付加的

【
て支持きれ、したが１つて、内部の液正に耐えるための
ケーシングの必要強度が低減される。 圧力液体と共に異物が回転子ケーシングに浸入する可能
性をなくするために、回転子軸６と例えば０．０１ｍ（
０，００４インチ）またはそれ以下の最小間１！［２６
２有するギャップシール２５を回転子ケーシングへの液
体入口２７に設け、このギャップシールを通過する液体
ｋ濾過するようにすることができる。前記のギャップシ
ールハ、シなやかで詰ることのない適当なシール材料よ
りつくるのが好ましい。 更に・回転子ケーシングへの液体入口２７に最も近い回
転子および固定子アセンブリの種々の端部分は非磁性材
料でつくるのが望ましく、この非磁性材料は、さもなけ
れば磁性の汚染物をモータに引付けがちな磁束全じゃ萌
するだけでｌく１モータ駆動弁の重要な要素の磁化全低
減し、磁性粒子が弁測定オリイフイスその他に集中する
のを防ぐ。これ等は、例えば保持部材１７とこれに関連
′した取付はナツト１８、スリーブ２０　、　ｒ回転子
ケーシング３、回転子軸６の外端、駆動軸１４とこれに
関連した偏心輪、軸受支持体１Ｂ、およびギャップシー
ル２５等であるｅ 保持部材１７とこれに関連した取付はボルト１８並びに
回転子軸６の外端と駆動軸１４は例えば種々のタイプの
ステンレス鋼でつくり、一方回転子ケーシング８と軸受
保持体１Ｂとはベリリウム銅でつくるのが望ましい。ス
リーブ２ｏＵアルミニユームでつくるのが好ましい０け
れども、これ等の部分を他の適当な非磁性材料を用いて
つくってもよいことはわかるでおろう〇 更に、例えば永久磁石のワッシャ８０の形の磁気フィル
タトラップを、回転子ケーシングへの液体入口２７近く
の回転子細の外端に隣接して駆動軸１４の段８１に設け
、あらゆる磁性の汚染物がフィルタギャップ２６に侵入
する機会を更に低減するのが好ましい。 ２極モータは、比較的大きな出力およびまたは略々均一
な出力を得ることが望筐れる場合には常°に使用される
べきである０この種のモータは、回転子細の比較的大＠
な行程に亘って比較的高いトルクを出す。例えば、２極
モータの有用なトルク出力は、回転子の＋６０°または
一６０°の回転で最大トルクの略々５０％落ちるが、４
極モータの有用なトルク出力は＋８０°または一８０’
回転で略々５０％落ちる。 更に、印加された電動機電流と回転角との間にコサイン
関係を得るようにトルク対回転特性を最適にするために
２極モータの固定子巻線に段階をつけ、もって、偏心輪
およびその他の直線伝動のための回転体が回転子細の比
較的大＠な行程に亘って一定の力を発生するように追動
するのに役立つコサイン関数を補うことができることが
わかった０ 重複した余分の回路を得るために、同じ出力トルク対回
転特性を有する複数のコイルを設けることもできる０図
の好適な実施例においては、２つの重複回路を得るため
に２つのこのような択一的な２重コイル４０．４１が設
けられている０けれども必要ならば、付加的な余分の回
路を得るために８つまたは４つの巻線回路を設けてもよ
いことはわかるでおろう０苔し１つのコイルまたはその
関連回路が故障すれば、その予備回路が故障回路に代っ
て制御？維持する。どの回路が故障したかを検知する能
力は、故障が検知されると故障回路が切り離されて働か
ないようにする等して、故障監視装置内に設けることが
できる。 一定の出力な得るようにトルク対回転特性を出力伝動装
置のコサイン関数によりよく整合するために段階付けを
した巻Ｉｓを有する構造の本発明ののモータの１つの実
施例を第２図に示す。このモータは略４１４０°の磁石
角を有する、若し固定子積層鉄心が図のようＶＣｌから
１４迄の１４個の等間隔のスロット全盲すれば巻線は次
のように段階を付けられる、即ち、番号１．６．８およ
び１Ｂのスロットには比較的小さな巻回数（例えば２０
ターン）が設けられ、番号Ｚ、５．９および】２のスロ
ットには中程度の巻回数（例えば４０ターン）が設けら
れ、番号８，４．１０および１１のスロツ“トには最も
大きな巻回数（例えば５０ターン）が設けられる。図の
実施例では番号７と１４のスロットは巻線をもたず、所
望ならば省略してもよい〇実際に、等間隔墳たは非等間
隔と全問わず、より多数またはより少数のスロットに有
する固定子積層鉄心音用いてもよいが、この場合には、
前述のように所望の一定の出力を得るように伝動装置の
一１サイン関数によりよく整合させるためにトルク対回
転特性を最適にするには、別の段階付けをし次巻線パタ
ーンが必要となる◇ 第２図に示すように、コイル４０の巻線はスロット１で
始１ってスロット１１で終り、一方コイル４１の巻線は
スロット８で始壕ってスロット４で終るのが望咬しいＣ
更に、コイル４０の場合には、所望の巻回数が先づスロ
ット１と１８の間に４次いでスロット２と１２の間に、
最ｉｔ／Ｃスロット８と１１の間に巻かれるのが好まし
い。同様にコイル４１の場合には、所望の巻回数が先づ
スロット８と６の間に、次いでスロット９と５の間に、
最後にスロット１０と１４の間に巻かれるのが好せしい
。 コイル巻ｍは固定子内にあるので、固定子と回転子間の
磁束キャップは、回転子アセンブリ２と回転子ケーシン
グ８間の＄束通路間隙４Ｂおよび回転子ケーシングと後
述の回転子磁石４５を取り囲む保護被覆４９の厚さとの
両者に合うように比較的太きくなければならない。機械
的な配慮に基けば、磁束通路間隙はキャップシール間隙
２６の寸法の少なくとも２倍であるべきである０更Ｖｃ
Ｓ回転子の磁束ギャップは、磁束通路間隙４８と回転子
ケーシングおよび検層複機を含めて、１．２？ｍ（０，
５０インチ）台の径方向の寸法をもってよい◇−１１−
−１２＞Ｅ効率的に鋤くために、モータノ磁束４５は稀
土類金属磁石であることが望ましい。このような磁石回
転子は、回転子細に適当に結合された１つ一！たはそれ
以上の稀土類金属磁石全使用して形成することができる
◇第２図ＶＣ７Ｆした形でＶｉ、一対の永久磁石４５が
回転子軸６の主要部分４６の両側に結合されている。こ
のような回転子軸の主要部分４６は磁性鉄のような適当
な磁性材“料よりつくり、回転子軸の外端２８を該軸の
主要部分の一端に溶接等で固着することができる〇磁石
の内面は、これ等が結合されている回転仔細の表向の形
に対応した形でｌければならない◇史に、各磁石は前述
したようＫ　１４０°の磁石角を有する０６磁石の端は
、回転子軸の横断面軸と一直線に互に接触し、またこれ
等の磁石の外面は、各磁石の両端の開の空間を除いて全
体として円筒形の表面を形成するように彎曲されるのが
望ましい。前記の空間には非６１性の像形の挿入体ま７
ｔは！エボギシの充填体Φ８で満たされて円筒状の外面
が完成される０前記のような稀土類金属磁石は非常にも
ろいので、磁石を保護被覆４９内に入れて磁石がｌｌ！
損したりすることのないようにすなのが好ましい。この
ような保護被覆は、例えば、第１図に示すように磁石の
外面に適当に結合された回転子スリーブ５ｏと磁石の軸
方向両端で該研石に結合された一対の磁石保持体５１．
５２とよりなるものでよい。 以上本発明を１つの好適な実施例について図示パして説
明したが、明ｉ書の記載から当業者が同等゛の設計変更
を考えられることは明らかである０本発明は、その要旨
？逸脱しない範囲においてこれ等すべての変更を含むも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制限角度トルクモータの一笑施例の縦
断面図、 第２図は第１図の２〜２線における断（２）１でろるＯ １・・・モータ　２・・・回転子アセンブリ８・・・回
転子ケーシング ４・・・固定子およびハウジングアセンブリ６・・・回
転子軸　７，８・・・軸受

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　回転子アセンブリと、この回転子アセンブリを取り
   囲む回転子ケーシングと、この回転子ケーシングの一端
   上に延在する固定子アセンブリと、回転子アセンブリを
   そのま＼にして固定子アセプリを交換することが可能な
   ように固定子アセンブリ全回転子アセンブリに連結する
   連結装置と金有し、前記の回転子ケシングの前記の一端
   は閉じられ、他端は、潤滑液体が回転子ケーシングに入
   ることができるようＫＨ放されていることを特徴とする
   制限角度トルクモータ。 λ　回転子ケーシングは、この回転子ケーシングを支持
   構体に取り付けるのに用いられる保持部材と保合可能な
   外側段を前記の他端に隣接して有し、連結装置は、固定
   子アセンブリを保持部材に連結するスリーブ部材を治し
   、前記の保持部材とスリーブ部材）−Ｈ帽春可能。 なねじ面を有し、前記のスリーブ部材と固定子アセンブ
   リとは互に接触可能な重なり合うフランジ面を有する特
   許請求の範囲第１項記載の１−」限角度トルクモータ。 ＆　回転子アセンブリは、回転子ケーシングの１つの共
   通な構体で支持された回転子細の軸受に支承された回転
   子細を有する特許請求の範囲第１項記載の制限角度トル
   クモータ。 本　回転子アセンブリは更に、回転子細に取り付けられ
   几稀土類金属磁石とこの磁石を取ジ囲む保護被覆と金有
   し、前記の磁石は唯２つの磁極を形成する特許請求の範
   囲第８項記載の制・限角度トルクモータ〇 ＆　磁石の外表面は全体として円筒状表面を有し、保護
   被覆はこの円筒状表面に結合された回転子スリーブを有
   する特許請求の範囲第４項記載の制限角度トルクモータ
   。 已　保護被覆は、磁石の軸方向の両端で該磁石に結合さ
   れた一対の磁石保持体を有する特許請求の範囲第６項記
   載の制限角度トルクモ−タＯ Ｉ　固定子アセンブリは、余分な回路をそなえるために
   ・同一の出力トルク対回転特性を有する複数の隔離され
   たコイルを有する特許請求の範囲第１項記載の制限角度
   トルクモータ。 ＆　回転子ケーシングは、顕著な渦電流制動金与えるた
   めに、高い４電車を有する材料でつくられた特許請求の
   範囲第１項記載の制限角度トルクモータ。 ９、　回転子アセンブリは、２つの磁極を形成する磁石
   と、この回転子アセンブリの回転出力全直線出力に変換
   するためのコサイン関数をもつ伝動装置とを有し、固定
   子アセンブリは、モータから一定の出力１得るために前
   記伝動装置のコサイン関数と整合する、段階を付けた巻
   線をそなえｆＣ特許請求の範囲第１項記載の制限角度ト
   ルクモータ０ １α　磁石は略々１４０°の磁石角を有し、モータは回
   転子アセンブリの略々＋６０°または−６００の回転に
   亘って一定の力を発生する特許請求の範囲第９項記載の
   制限角度トルクモータ。