电动式直线移动促动器的制作方法

文档序号:17434758发布日期:2019-04-17 03:58阅读:168来源:国知局
电动式直线移动促动器的制作方法

本申请要求申请日为2016年8月24日,申请号为日本特愿2016-163589的申请的优先权,通过参照,将其整体作为构成本申请的一部分的内容而引用。

本发明涉及比如适用于电动制动装置的电动式直线移动促动器。



背景技术:

在下述的文献中,提出有电动促动器和电动机的专利申请的技术方案。

1.在直线运动部的外周上,在与该直线运动部相同的轴上,设置电动机的电动盘式制动装置(专利文献1)。

2.电动机设置下述轴上的电动制动装置,该轴与直线移动机构的旋转轴平行,并且不同于该旋转轴(专利文献2)。

3.八极九槽的双定子式的轴向间隙电动机(专利文献3)。

4.于周向设置2个系统的绕组的径向间隙电动机(专利文献4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2003—247576号公报

专利文献2:日本特开2010—270788号公报

专利文献3:日本特开2008—172884号公报

专利文献4:日本特开2004—201364号公报



技术实现要素:

发明要解决的课题

在于专利文献1~2中记载的那样的采用电动式直线移动促动器的电动制动装置中,一般而言车辆的装载空间是极为有限的,必须要求尽可能地通过节省的空间而实现功能。另外,比如,在以防抱死系统(antilockbrakesystem:简称为abs)为代表的车轮速度控制等中,对于电动制动器,要求高速、高精度的制动力控制。

比如,在专利文献1那样的于促动器的外周上设置电动机的结构中,由于电动机的转子直径大,故具有惯性力矩增加,损害响应性和控制精度的情况。或者,由于对于转子的旋转来说必须要求的运动能量与惯性力矩成比例,故具有为了实现高速的响应,瞬间的最大的耗电量增加,供给电力的电源器的成本高的可能性。另外,比如,在像电动盘式制动装置那样,促动器的加压对象如摩擦垫那样处于极高温的场合,由于电动机接近于热源,故具有耐久性的问题的可能性。

比如,在专利文献2那样的平行地设置电动机和直线移动促动器的场合,由于一般而言电动机和直线移动促动器的外观多为圆筒形,2个圆筒邻接,故具有在间隙中产生一定量的死区的可能性。另外,具有不依赖于要求规范而在电动机和直线移动促动器之间必须要求平行齿轮这样的连接机构,成本增加的可能性。此外,由于电动机和直线移动促动器分别必须要求支承结构,故具有空间和成本的问题的情况。

作为通过节省的空间而实现高转矩的电动机结构,人们知道有比如专利文献3所示那样的轴向间隙式同步电动机。但是,对于轴向间隙电动机,如果适用于一般旋转轴方向的尺寸短,另一方面径向尺寸容易大,比如专利文献1或专利文献2的结构的促动器,则其结果是,则具有产生占有空间增加的问题的情况。比如,在适用于专利文献1的结构的场合,在局部,外径过于扩大,在适用于专利文献2的结构的场合,如果电动机的外周大,则电动机和促动器的轴间距离扩大,死区增加。

另外,比如在像于专利文献1或专利文献2中记载的那样的适用于电动制动装置的电动式直线移动促动器中,具有要求非常高的冗余性的情况。此时,比如针对专利文献4那样的对绕组系统进行多重化处理,提高冗余性的电动机,在将径向间隙型电动机的绕组构成多个系统而抽出的场合,具有内部的布线结构复杂,成本增加或空间增加的可能性。另外,由于绕组复杂,故具有体积占有率降低的可能性。

本发明的目的在于提供一种电动式直线移动促动器,其可谋求空间的节省和成本的降低,并且可提高冗余性。

用于解决课题的技术方案

在下面,为了容易理解,适当参照实施方式的标号,对本发明进行说明。

本发明的电动式直线移动促动器1包括:电动机2;直线移动机构3,该直线移动机构3具有旋转输入输出轴5,经由该旋转输入输出轴5,将该电动机2的旋转运动转换为直线运动部6的直进运动;控制装置cu,该控制装置cu控制上述电动机2;

上述直线移动机构3和上述电动机2并列设置于与上述直线移动机构3的上述旋转输入输出轴5的轴心相同的轴心上;

上述电动机2包括定子7和转子8,该定子7和转子8按照产生有助于转矩的交链磁通的磁极的朝向与上述电动机2的旋转轴平行的方式设置;

上述转子8在该转子8的轴向的两个面上分别具有转矩发生面;

上述定子7包括分别设置在上述转子8的上述轴向的两侧的多个励磁机构7a、7b,该多个励磁机构7a、7b包括独立的线圈组11a、11b,该线圈组11a、11b针对轴向一方的励磁机构7a、(7b),具有1个以上的系统,并且在轴向两侧的励磁机构7a、7b中,共计具有2个以上的系统;

设置供电系统,该供电系统分别独立地对上述独立的线圈组11a、11b进行供电。

上述独立的线圈组11a、11b指可通过控制装置cu而分别地控制流过各线圈组11a、11b的电流(换言之,可通过控制装置cu,各励磁机构7a、7b的励磁磁通独立地控制),并且轴向两侧的线圈组11a、11b在结构上相互分离的含义。上述独立地供电指下述的含义,即,即使在对任意一者的线圈组11a、(11b)供电的电源系统或送电系统产生异常,不能对上述一者的线圈组11a、(11b)供电的状态的情况下,如果对另一者的线圈组11b、(11a)供电的电源系统和送电系统正常,仍可对上述另一者的线圈组11b、(11a)供电。

按照本方案,电动机2为所谓的轴向间隙电动机,该轴向间隙电动机包括定子7和转子8,该定子7和转子8按照产生有助于转矩的交链磁通的磁极的朝向与上述电动机2的旋转轴平行的方式设置。另外,直线移动机构3和电动机2并列设置于与直线移动机构3的旋转输入输出轴5的轴心相同的轴心上。由此,可实现与平行地设置电动机和直线移动促动器的结构等相比较,无效的空间小,谋求空间的节省,并且惯性力矩小,高响应的电动式直线移动促动器。

该电动机2为所谓的双定子型轴向间隙电动机,其中,在转子8的轴向的两个面上分别具有转矩发生面,转子7包括分别设置于转子8的轴向的两侧的多个励磁机构7a、7b。如果采用这样的双定子型轴向间隙电动机,则可谋求转矩密度的提高和惯性力矩的降低,认为该方式是优选的。

多个励磁机构7a、7b包括独立的线圈组11a、11b,该线圈组11a、11b针对轴向一方的励磁机构7a、(7b),具有1个以上的系统,并且在轴向两侧的励磁机构7a、7b中,共计具有2个以上的系统。由于供电系统50分别独立地对上述独立的线圈组11a、11b进行供电,故冗余性可提高,认为该方式是优选的。比如,即使在处于不能对其中一者的线圈组11a、(11b)进行供电的状态的情况下,仍可通过对另一者的线圈组11b、(11a)进行供电,对直线运动部6,施加所希望的轴向荷载。另外,由于轴向一方的励磁机构7a、(7b)和轴向另一方的励磁机构7b、(7a)在结构上预先于轴向分离,故可从相应的励磁机构7a、7b抽出布线,可通过简单的结构而实现。

上述控制装置cu也可包括电动机电力异常判断部54,该电动机电力异常判断部54根据上述励磁机构7a、7b中的电流和电压的预先确定的关系,分别判断对上述各励磁机构7a、7b的供电状态是否正常。上述预先确定的关系为通过设计等而任意地确定的电流和电压的关系,比如,通过试验和模拟中的任意一者或两者,求出而确定适合的关系。在此场合,电动机电力异常判断部54可根据励磁机构7a、7b中的电流和电压的预先确定的关系,以良好的精度判断对各励磁机构7a、7b的供电状态是否正常。

上述电动机电力异常判断部54也可根据包括上述多个励磁机构7a、7b中的平均电流和平均电压的预先确定的关系与各自的励磁机构7a、7b中的电流和电压的预先确定的关系的比较的信息,分别判断对上述各励磁机构7a、7b的供电状态是否正常。上述多个励磁机构7a、7b中的平均电流和平均电压的“预先确定的关系”,上述各自的励磁机构7a、7b中的电流和电压的“预先确定的关系”分别为通过设计等而任意地确定的关系,通过比如试验和模拟中的任意一者或两者,求出而确定适合的关系。

在对各励磁机构7a、7b的供电状态的异常判断中,轴向间隙电动机的转子8的轴向两侧的间隙因加工公差等的影响而不均匀的情况多,另外因交链磁通的发生状况,上述间隙容易变动。在此场合,间隙小的一侧的励磁机构7a、(7b)的感应电压高,间隙大的一侧的励磁机构7b、(7a)的感应电压低,预先计量或分析的规定结果的误差大,其结果是,具有不希望地判定为异常的情况。

由此,上述异常判断针对上述多个励磁机构7a、7b的平均电流和平均电压的预先确定的关系与各自的励磁机构7a、7b中的电流和电压的预先确定的关系的两者,进行是否异常的判断。在此场合,由于上述间隙变动造成的影响作为平均电流和平均电压(将它们统称为“平均值”)的结果而难以表示,故可防止异常的误判断。

上述控制装置cu也可包括供电限制等功能部72,该供电限制等功能部72在通过上述电动机电力异常判断部54而判定对任意的其中一个励磁机构7a、(7b)的供电状态异常时,限制或隔断对上述其中一个励磁机构7a、(7b)的供电;

增补功能部71,该增补功能部71针对通过上述电动机电力异常判断部54而判定供电状态正常的另一励磁机构7b、(7a),通过判定为正常的另一励磁机构7b、(7a),增补因限制或隔断供电的上述其中一个励磁机构7a、(7b)而减少的转矩。

按照该方案,供电限制等功能部72在判定对其中一个励磁机构7a、(7b)的供电状态异常时,限制或隔断对上述其中一个励磁机构7a、(7b)的供电。增补功能部71通过判定为正常的另一励磁机构7b、(7a),增补因限制或隔断供电的上述其中一个励磁机构7a、(7b)而减少的转矩。通过像这样通过另一励磁机构7b、(7a)增补异常造成的不足的转矩,可对直线运动部6施加所希望的轴向荷载。

上述控制装置cu也可包括轴荷载推算功能部60,该轴荷载推算功能部60推算伴随上述直线移动机构3的上述直线运动部6的直进运动而发生的轴向荷载的值;

上述供电限制等功能部72在判定对上述其中一个励磁机构7a、(7b)的供电状态异常,并且通过上述轴荷载推算功能部60而推算的轴向荷载小于预先确定的值时,按照可对上述电动机2进行通电的电流小于没有实施上述供电的限制或隔断的场合的方式限制电动机电流。

上述“预先确定的值”为通过设计等而任意地确定的轴向荷载的值,比如通过试验和模拟中的任意一者或两者,求出而确定适合的值。

在上述增补功能部71的转矩增补处理中,在双定子型轴向间隙电动机的仅仅1个系统的驱动的场合,具有通过推力方向的电磁力,转子8的姿势不稳定的情况。比如,由于越是轴向荷载弱的低负荷状态,对转子8的姿势的约束力越弱,故转子8的姿势不容易稳定。于是,供电限制等功能部72在判定对其中一个励磁机构7a、(7b)的供电状态异常时,在通过轴荷载推算功能部60而推算的轴向荷载小于预先确定的值的场合,按照可对电动机2进行通电的电流小于没有实施上述供电的限制或隔断的场合的方式限制电动机电流。在像这样轴向荷载小于预先确定的值的场合,通过以达到较小的程度而限制电动电流,可减轻转子8的姿势的不稳定化。

权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少2个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是,权利要求书中的各项权利要求的2个以上的任意的组合也包含在本发明中。

附图说明

根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明,会更清楚地理解本发明。但是,实施形式和附图用于单纯的图示和说明,不应用于限制本发明的范围。本发明的范围由后附的权利要求书确定。在附图中,多个附图中的同一部件标号表示同一或相应部分。

图1为本发明的一个实施方式的电动式直线移动促动器的剖视图;

图2为表示该电动式直线移动促动器的控制系统结构例子的方框图;

图3为表示本发明的另一实施方式的电动式直线移动促动器的控制系统的结构例子的方框图;

图4为具有任意的电动式直线移动促动器的电动制动装置的局部剖开的剖视图。

具体实施方式

根据图1和图2,对本发明的一个实施方式的电动式直线移动促动器进行说明。该电动式直线移动促动器用于比如装载于车辆上的电动制动装置(后述)。如图1所示那样,该电动式直线移动促动器1为下述的促动器,其中,电动机2与直线移动机构3在轴向串联。直线移动机构3和电动机2并列设置于与直线移动机构3的旋转输入输出轴5的轴心相同的轴心上。该电动式直线移动促动器1包括直线移动促动器主体ah与后述的控制装置cu。

直线移动促动器主体ah包括电动机2、直线移动机构3与外壳4。本例子的电动机2为双定子型的轴向间隙电动机。直线移动机构3包括直线运动部6,经由旋转输入输出轴5,将电动机2的旋转运动转换为直线运动部6的直进运动。外壳4保持直线移动机构3和电动机2。另外,为了简化起见,将布线等的一部分的结构省略。

对电动机2进行说明。电动机2包括定子7和转子8,该定子7和转子8按照产生有助于转矩的交链磁通的磁极的朝向与该电动机2的旋转轴平行的方式设置。定子7相对外壳4而静止地保持。转子8相对直线移动机构3的旋转输入输出轴5而静止地保持,通过间隔开地设置的定子7的交链磁通,产生转矩。转子8为在该转子8的轴向的两个面上分别具有转矩发生面的磁场机构。上述各“静止地”指除了间隙等的影响,大致的运动同步(换言之,相对地受到约束的)关系。

在圆筒形状的外壳4的内部,设置电动机2。在外壳4的内部,设置:直线移动机构接纳部4a,该直线移动机构接纳部4a接纳直线移动机构3的大部分;电动机接纳部4b,该电动机接纳部4b接纳电动机2的一部分;隔壁4c,该隔壁4c将该直线移动机构接纳部4a与电动机接纳部4b分隔开。电动机接纳部4b设置于外壳4的内部的轴向一端侧,直线移动机构接纳部4a设置于外壳4的内部的轴向另一端侧。

隔壁4c按照与和旋转轴l1平行的旋转输入输出轴5的轴向相垂直的方式设置,在其上形成有通孔,该通孔用于使旋转输入输出轴5从直线移动机构接纳部4a插入到电动机接纳部4b中。在于外壳4的电动机接纳部4b中接纳有电动机2的状态,设置电动机外罩45,该电动机外罩45封闭外壳4的电动机2侧(上述轴向一端侧)的开口端。

定子7包括在转子8的轴向的两侧分别面对而设置的一对励磁机构7a、7b。这些励磁机构7a、7b中的位于隔壁4c侧的一者为第1励磁机构7a,位于电动机外罩45侧的另一者为第2励磁机构7b。第1励磁机构7a包括磁芯10a、后轭铁9a与第1系统的线圈组11a。第2励磁机构7b包括磁芯10b、后轭铁9b与第2系统的线圈组11b。

对第1励磁机构7a进行说明。在外壳4内部的电动机接纳部4b中,按照与隔壁4c抵接的方式设置后磁轭9a,设置从该后磁轭9a而在轴向突出的磁芯10a。多个磁芯10a在圆周方向以一定间隔间隔开地设置。磁芯10a由比如叠层钢板或压粉磁芯等构成。在各磁芯10a上分别卷绕有第1系统的线圈组11a。

对第2励磁机构7b进行说明,在外壳4内部的电动机接纳部4b中,按照与电动机外罩45抵接的方式设置后磁轭9b,设置从该后磁轭9b在轴向突出的磁芯10b。多个该磁芯10b也与磁芯10a相同,在圆周方向以一定间隔而间隔开地设置。在各磁芯10b上分别卷绕有第2系统的线圈组11b。磁芯10b和第2系统的线圈组11b的其它结构为与前述的磁芯10a与第1系统的线圈组11a相同的结构。

如果采用由叠层钢板或压粉磁芯等构成的磁芯10a、磁芯10b,由于单位铜损的转矩提高,故认为该方式是优选的。但是,也可不采用磁芯,而形成空芯线圈,其具有部件的成本的降低和转矩变动的降低的效果。

第1、第2系统的线圈组11a、11b的卷绕方法既可部分卷绕,也可集中卷绕。第1、第2系统的线圈组11a、11b可分别通过控制装置cu而控制在各线圈组中流动的电流,在此方面,第1、第2系统的线圈组11a、11b在结构上相互于轴向而分离。这样的第1、第2系统的11a、11b称为相互独立的线圈组。

转子8比如为圆板状的部件,其包括永久磁铁8与保持该永久磁铁8a的保持部8b。保持部8b由比如树脂或不锈钢等的非磁性材料形成。如前述那样,定子7构成励磁机构,该励磁机构包括第1、第2系统的线圈组11a、11b,转子8构成采用永久磁铁8a的磁场机构,电动机2为永久磁铁同步电动机,则耐久性,转矩密度等优良,认为优选地用于电动式直线移动促动器。

转子8固定于直线移动机构3的旋转输入输出轴5的前端部分上。在图1的例子中,在旋转输入输出轴5中的侵入电动机接纳部4b的前端部分的外周面上,转子8夹持于2个止动圈24、24之间,于轴向定位而固定。在旋转输入输出轴5的前端部分的外周面上,分别形成固定该2个止动圈24、24的环状槽。

于是,转子8通过止动圈24、24,相对于旋转输入输出轴5,固定在相当于第1励磁机构7a和第2励磁机构7b之间的轴向位置。电动机2的旋转轴与直线移动机构3的旋转输入输出轴5同轴地设置。此外,可将转矩从转子8传递给旋转输入输出轴5的旋转轴周向的定位结构可通过平面加工、花键、嵌合摩擦力、焊接等而实现,虽然关于这一点的图示省略。

对直线移动机构3进行说明。在外壳4的内部的直线移动机构接纳部4a上组装有直线移动机构3的大部分。直线移动机构3通过电动机2的输出,使后述的制动盘片负荷制动力。该直线移动机构3经由旋转输入输出轴5,将电动机2的旋转运动转换为直线运动部6的直进运动。

直线移动机构3包括旋转输入输出轴5与转换机构部31,该旋转输入输出轴5通过电动机2而旋转驱动,该转换机构部31将旋转输入输出轴5的旋转运动转换为直进运动。转换机构部31包括:直线运动部6;轴承外壳32;作为环状的推力板的背板33;推力轴承34,该推力轴承34保持相对伴随直线运动部6的直进运动的轴向的荷载的反作用力;径向轴承35;支架36;滑动轴承37、38;行星滚筒39。

在直线移动机构接纳部4a的内周面上,圆筒状的直线运动部6以止转的方式,并且于轴向而自由移动地支承。在直线运动部6的内周面上,设置在径向内方突出呈螺旋状的螺旋突起。在该螺旋突起上啮合多个行星滚筒39。

在直线移动机构接纳部4a中的直线运动部6的轴向一端侧,设置轴承外壳32。该轴承外壳32包括圆筒状的轴套部与从该轴套部而延伸到径向外方的凸缘部。在上述轴套部的内部,嵌合多个径向轴承35,在这些径向轴承35的内圈内径面上,嵌合旋转输入输出轴5。旋转输入输出轴5经由多个径向轴承35,自由旋转地支承于轴承外壳32上。

在直线运动部6的内周上,设置支架36,该支架36可以旋转输入输出轴5为中心而旋转。支架36通过嵌合于其与旋转输入输出轴5之间的滑动轴承37、38,自由旋转地支承于旋转输入输出轴5上。在旋转输入输出轴5的轴向前端部分上,设置止动圈40,该止动圈40对轴承外壳32中的旋转输入输出轴5和支架36的轴向位置进行约束。

在支架36上,多个滚筒轴41在周向间隔开地设置。在支架36的轴向两端部,分别形成多个轴插入孔。各轴插入孔由在径向延伸规定距离的长孔构成。在各轴插入孔中,插入各滚筒轴41的轴向两端部,这些滚筒轴41在各轴插入孔的范围内,于轴向而自由移动地支承。在多个滚筒轴41中的轴向两端部,分别挂有使这些滚筒轴41偏置于径向内方的弹性环42。

在各滚筒轴41上自由旋转地支承有行星滚筒39。在各行星滚筒39的外周面上,形成与直线运动部6的螺旋突起啮合的圆周槽或螺旋槽。各行星滚筒39介设于旋转输入输出轴5的外周面与直线运动部6的内周面之间。通过弹性环42的偏置力,将各行星滚筒39按压于旋转输入输出轴5的外周面上。通过借助电动机2,旋转输入输出轴5旋转,与该旋转输入输出轴5的外周面接触的各行星滚筒39因接触摩擦而旋转。借此,直线运动部6在轴向移动,由此,设置于直线运动部6的轴向前端处的摩擦垫43(图4)相对制动盘片(图4)而抵接或离开。

对控制装置cu等进行说明。图2为表示该电动式直线移动促动器1的控制系统结构例子的方框图。如图2所示那样,控制装置cu为控制电动机2的装置,其包括促动器荷载控制器53,电动机电力异常判断部54,异常报告机构46,电流转换器55,电流控制器56,控制装置电源47,或电路48,与电动机驱动器57。此外,控制装置cu包括电流推算器58、角度推算器59与作为轴荷载推算功能部的轴荷载推算器60。在控制装置cu上连接多个电源器(在本例子中为第1、第2电源器49a、49b)。

促动器荷载控制器53求出电动机转矩,该电动机转矩是为了使直线移动机构3的推算轴荷载跟踪荷载指令值而必须要求的,作为电动机转矩指令值而输出。上述荷载指令值根据作为图示之外的制动踏板等的制动操作机构的操作量,比如,由该控制装置cu的高级控制机构16而提供。高级控制机构16采用比如控制车辆整体的电子控制单元(ecu)。上述推算轴荷载通过比如后述的轴荷载推算器60而推算。

具体来说,轴荷载推算器60可根据来自荷载传感器62的传感器输出,推算上述推算轴荷载,该荷载传感器62检测通过直线移动机构3的直线运动部6(图1),摩擦垫43(图4)按压制动盘片44(图4)时的按压力。荷载传感器62包括比如磁式的传感器和磁靶。在摩擦垫43按压制动盘片44时,在直线运动部6上作用有图4所示的内侧的反力。在这里,在电动制动设备装载于车辆上的状态,将车辆的车宽度方向中间侧称为上述内侧,将车辆的车宽度方向外侧称为外侧。

比如,由上述磁式的传感器和磁靶构成的图2所示的荷载传感器62将上述反力作为轴向的位移量而以磁方式检测。另外,作为荷载传感器62,也可采用磁式以外的光学式、涡电流式、或静电容式的传感器等。

轴荷载推算器60通过试验等而确认来自荷载传感器62的传感器输出与直线移动机构3的轴荷载(推力)的关系,将其设定在表格等中,由此可推算上述推算轴荷载。另外,推算轴荷载也可根据通过电流推算器58而推算的电动机电流与通过角度推算器59而推算的电动机角度的关系等而进行推算。

促动器荷载控制器53适当采用反馈控制或前馈控制等,求出电动机转矩,该电动机转矩是使推算轴荷载跟踪已提供的荷载指令值而必须要求的。

电流推算器58比如包括第1电流传感器58a和第2电流传感器58b,该第1电流传感器58a求出流过第1系统的线圈组11a的电动机电流,该第2电流传感器58b求出流过第2系统的线圈组11b的电动机电流。各电流传感器58a、58b可采用比如检测电流的磁场的磁场检测式,或测定分流电阻或fet等的两端的电压的电压测定式。角度推算器59可根据来自角度传感器63的传感器输出,推算转子8相对定子7的角度。角度传感器63采用比如角度传感器或编码器等。

电动机电力异常判断部54根据第1、第2励磁机构7a、7b中的电流和电压的预先确定的关系,分别判断对各励磁机构7a、7b的供电状态是否正常。在从第1、第2电源器49a、49b到电动机驱动器57的供电系统50发生异常时,判定上述供电状态异常。比如,在发生第1、第2电源器49a、49b与电动机驱动器57之间的电力线69或图式之外的供电线束断线,电动机驱动器57内的短路,或电源器本身的异常等时,判定上述供电状态异常。

电动机电力异常判断部54针对第1、第2系统的线圈组11a、11b的通电状态,比如,根据线圈电感、线圈电阻、转子磁通的感应电压与依赖于转子角速度等的电流与电压的关系,基于预先计量或分析的规定的结果的比较,可诊断是正常或异常。此外,在采用线束或连接器等的场合,也可单独地采用断线检测结构,虽然关于这一点的图示省略。

在电动机电力异常判断部54的异常判断中,轴向间隙电动机的转子8的轴向两侧的缝隙(间隙)因加工公差等的影响而不均匀的情况多,另外因交链磁通的发生状态,上述间隙容易变动。在此场合,间隙小的一侧的励磁机构的感应电压高,间隙大的一侧的励磁机构的感应电压低,与预先计量或分析的规定结果的误差大,其结果是,具有不希望地判定为异常的情况。

由此,上述异常判断也可有下述的功能,即,对多个励磁机构(第1、第2励磁机构7a、7b)中的平均电流和平均电压的预先确定的关系与各自的励磁机构7a、(7b)的电流和电压的预先确定的关系的两者,判断是否异常。在此场合,由于上述间隙变动造成的影响难以作为平均电流和平均电压(将它们统称为“平均值”)的结果而表现,故可防止异常的误判断。

异常报告机构46在通过电动机电力异常判断部54判定上述供电状态异常时,将异常发生信息输出给高级控制机构61。高级控制机构61接收来自异常报告机构46的异常发生信息,比如,在显示器70中,进行让人知晓电动机2的异常的显示,该显示器70设置于车辆的控制面板等上。

电流转换器55对应于通过促动器荷载控制器53而运算的电动机转矩指令值等,导出施加于第1、第2系统的线圈组11a、11b上的电流指令值。电流转换器55包括第一d轴、q轴电流确定部64、65,与第二d轴、q轴电流确定部66、67。第一d轴、q轴电流确定部64、65分别导出第1系统的线圈组11a的d轴电流指令值、q轴电流指令值。第二d轴、q轴电流确定部66、67分别导出第2系统的线圈组11b的d轴电流指令值、q轴电流指令值。

也可在通过前述的电动机电力异常判断部54,判定对任意一者的励磁机构7a、(7b)的供电状态异常,对另一励磁机构7b、(7a)的供电状态正常时,电流转换器55为具有通过上述正常的另一励磁机构7b、(7a),对因上述异常而不足的转矩进行增补的增补功能部71的结构。

在增补功能部71的转矩增补处理中,在双定子型轴向间隙电动机的仅仅1个系统的驱动的场合,具有因推力方向的电磁力,转子8的姿势不稳定的情况。比如,在图1的电动式直线移动促动器1中,由于越是轴向荷载弱的低负荷状态,对转子8的约束力越弱,故转子8的姿势容易不稳定。于是,如图2所示那样,电流转换器55也可设置供电等功能部72,该供电等功能部72除了为了发挥荷载而必须要求的转矩以外,允许响应性的降低,限制转矩(供电)。

即,供电限制等功能部72在电动机电力异常判断部54判定对其中一个励磁机构7a、(7b)的供电状态异常,并且通过轴荷载推算器60而推算的轴向荷载小于预先确定的值时,按照可对电动机2进行通电的电流小于没有进行供电的限制的场合的方式限制电动机电流。具体来说,限于轴向荷载小于预先确定的值的场合,按照限制对判定为异常的其中一个励磁机构7a、(7b)的供电的方式,分别导出第1、(第2)系统的线圈组11a、(11b)的d轴电流指令值、q轴电流指令值。

通过像这样限制电动机电流,减轻转子8的姿势的不稳定。在导出电动机电流的限制值时,如果预先通过分析,试验等的结果而制作查询表(简称为:lut)等,该查询表适当参照包括上述轴向荷载和通过电流推算器58而推算的电动机电流的参数,则运算负荷可减轻,认为该方式是优选的。

电流控制器56包括第1、第2电流控制器56a、56b。第1、第2电流控制器56a、56b根据分别相对应的第1、第2系统的线圈组11a、11b的电流推算结果,输出用于追踪电流指令值而控制的电动机电压。输出该电动机电压的运算适当采用反馈控制或反馈控制而实施。另外,第1系统的线圈组11a的电流通过第1电流传感器58a而推算。第2系统的线圈组11b的电流通过第2电流传感器58b而推算。以上述控制器为首的各运算器比如通过微型计算机、fpga、asic等的运算器而安装,可实现价格低,高性能的控制,认为该方式是优选的。

电动机驱动器57包括第1、第2电动机驱动器57a、57b。该第1、第2电动机驱动器57a、57b将对应的第1、第2电源器49a、49b的直流电流转换为用于电动机2的驱动的三相的交流电。供电系统50至少包括控制装置cu中的第1、第2电动机驱动器57a、57b,与第1、第2电源器49a、49b,以及将它们之间连接的电力线69。供电系统50具有分别独立地对前述的独立的第1、第2系统的线圈组11a、11b进行供电的功能。

如果控制装置电源47为在任意一者的电源器49a、(49b)正常的场合,相对电源器49a、49b,可通过或电路48而供电的形式,可进行冗余化处理,认为其是优选的。上述或电路48采用比如二极管或电路。

上述第1电动机驱动器57a向第1系统的线圈组11a输出交流电力,上述第2电动机驱动器57b向第2系统的线圈组11b输出交流电力。如果该第1、第2电动机驱动器57a、57b由比如采用fet这样的开关元件的半桥电路构成,采用通过第1、第2电流控制器56a、56b而输入高侧、低侧各开关的on-off信号的pwm控制,则可实现价格低,高精度的控制,认为该方式是优选的。

控制装置cu内的机构、控制器、转换器与推算器具体来说,由通过软件、硬件而实现的lut(查询表),或软件的数据库(library)中接纳的规定的转换函数;与其等效的软件等;另外根据需要,数据库(library)的比较函数,四则运算函数;可采用与它们等效的硬件等,进行运算,输出结果的硬件电路或处理器(在图中没有示出)上的软件函数构成。

按照以上描述的电动式直线移动促动器1,电动机2为所谓的轴向间隙电动机,其包括定子7和转子8,该定子7和转子8按照产生有助于转矩的交链磁通的磁极的朝向与上述电动机2的旋转轴平行的方式设置。另外,直线移动机构3和电动机2并列设置于与直线移动机构3的旋转输入输出轴5的轴心相同的轴心上。由此,与平行地设置电动机和直线移动机构的结构等相比较,可实现下述的电动式直线移动促动器,其中,无效的空间少,可谋求空间的节省,并且惯性力矩小,响应性高。

该电动机2为所谓的双定子型轴向间隙电动机,其中,在转子8的轴向的两个面上分别具有转矩发生面,定子7包括分别设置于转子8的两侧的多个励磁机构7a、7b。如果采用这样的双定子型轴向间隙电动机,则可谋求转矩密度的提高和惯性力矩的降低,认为该方式是优选的。

由于第1、第2励磁机构7a、7b包括相互独立的第1、第2系统的线圈组11a、11b,供电系统50分别单独地对上述独立的第1、第2系统的线圈组11a、11b进行供电,故冗余性可提高,认为该方式是优选的。比如,即使在处于不能对其中一个线圈组11a、(11b)进行供电的状态的情况下,仍对另一线圈组11b、(11a)进行供电,由此,可对直线运动部6施加所希望的轴向荷载。另外,由于第1、第2励磁机构7a、7b在结构上,预先于轴向而分离,故可分别从第1、第2励磁机构7a、7b而引出布线,可通过简洁的结构而实现。

另外,在本实施方式中,其是针对第1励磁机构7a包括第1系统的线圈组11a,第2励磁机构7b包括第2系统的线圈组11b的结构而给出。但是,本发明不限于上述的结构,设置于转子8的轴向两侧上的多个励磁机构的相应机构包括1个以上系统的独立的线圈组,转子8的轴向两侧的励磁机构也可共计而包括2个以上系统的单独的线圈组。即,设置于转子8的轴向一方上的励磁机构包括多个系统的单独的线圈组,设置于转子8的轴向另一者上的励磁机构还可包括1个系统的单独的线圈组。另外,设置于转子8的轴向两侧的多个励磁机构的相应机构也可包括多个系统的单独的线圈组。

对另一实施方式进行说明。在以下的说明中,对于对应于通过各实施方式而在先说明的事项的部分,采用同一标号,省略重复的说明。在仅仅对结构的一部分进行说明的场合,对于结构的其它的部分,只要没有特别的记载,与在先说明的方式相同。同一结构实现同一作用效果。不仅可进行通过实施的各方式而具体描述的部分的组合,而且如果没有特别地对组合产生妨碍,还可部分地将实施的方式之间组合。

如在另一实施方式中包括的图3所示那样,作为供电系统50,设置1个电源器49。也可仅仅对该电源器49,与第1、第2电动机驱动器57a、57b之间的送电系统进行多重化处理,即,冗余化处理。在此场合,比如,可谋求电源器49和电动机驱动器57之间的电力线69或图示之外的供电线束产生断线,或电动机驱动器57内的短路时的冗余化。另外,与图2的结构相比较,可减少电源器的数量,谋求成本的降低。此外,实现与图1、图2相同的作用效果。

图4为具有上述任意的电动式直线移动促动器的图示之外的电动制动装置的一部分剖开的剖视图。该电动制动装置基本上包括:前述任意的促动器1;制动盘片44,该制动盘片44为与车轮一体旋转的旋转部件;摩擦垫(摩擦件)43,该摩擦垫43与该制动盘片44接触,产生制动力,另外该电动制动装置包括控制电动式直线移动促动器的图示之外的控制装置。在车辆上,按照包围制动盘片44的外周侧部分的方式,分别设置卡钳51。卡钳51一体地设置于电动机的外壳4上。

在卡钳51的外侧的端部上设置爪部52。爪部52在轴向与制动盘片44的外侧的侧面面对。在该爪部52上支承有外侧的摩擦垫43。在卡钳51中的,直线移动机构3的直线移动部6的外侧端,支承有内侧的摩擦垫43。该摩擦垫43在轴向与制动盘片44的内侧的侧面面对。电动式直线移动促动器1进行使摩擦垫43相对制动盘片44抵接或离开的驱动。

在车辆的图示之外的转向节上支承有安装件(在图中没有示出)。在该安装件的纵向两端部,设置一对销支承片(在图中没有示出)。在这些销支承片的相应端部上,设置在轴向平行地一身的图示之外的滑动销。在这些滑动销上,卡钳51在轴向自由滑动地支承。

上述控制装置对应于图示之外的制动踏板的操作量,控制促动器1的电动机的旋转。在制动时,通过电动式直线移动促动器1的驱动,内侧的摩擦垫43与制动盘片44抵接,在轴向按压制动盘片44。通过该按压力的反力,卡钳51在内侧滑动。由此,由卡钳51的爪部52所支承的外侧的摩擦垫43与制动盘片44抵接。通过借助该外侧和内侧的摩擦垫43、43,从轴向两侧强烈地夹持制动盘片44,在制动盘片44上负荷制动力。

按照该方案,由于电动式直线移动促动器1谋求空间的节省,故即使在电动式直线移动促动器1的装载空间极为有限的车辆中,仍可装载该电动制动装置。于是,可提高电动制动装置的通用性,可在各种的车辆中装载该电动制动装置。

如果转子通过由非磁性材料构成的保持部来保持永久磁铁,则损失小,该方式是优选的,但是,也可通过由磁性件构成的保持部来保持永久磁铁。转子也可形成不采用保持部,而将由多个轴向磁极所磁化的单一磁铁直接地固定在旋转输入输出轴上的结构。此外,比如,也可采用使用了通过转子的旋转,定子电感变化的形状的铁芯的磁阻电动机的结构。

转子的永久磁铁采用在轴向贯通的磁铁,如果将磁极两面用作交链磁通,则可减少磁铁体积、电动机尺寸与部件数量,谋求成本的降低和空间的节省,在此方面,认为该方式是优选的,但是,也可采用在磁体的两个面上贴合磁体,提高耐热性的结构。

作为直线移动机构的转换机构部,除了行星滚筒以外,可采用滚珠丝杠等的各种丝杠机构、滚珠泵等的利用倾斜的机构等。图1的推力轴承为假定通过电动式直线移动促动器而按压对象的动作的配置,但是,也可构成按照相对与图1的轴向相反侧,保持荷载的方式设置对对象施加张拉荷载的促动器。

设置检测电动机角度、直线移动机构的轴荷载的传感器,但是,也可采用比如通过电动机电压而推算电动机角度的无传感器角度推算机构、根据促动器效率和电动机电流等而推算轴荷载的机构。适当设置热敏电阻、各电气系统的布线部件等的对于电动式直线移动促动器的适用来说必须要求的结构。

供电限制等功能部也可在判定对其中一个励磁机构的供电状态异常时,隔断对该其中一个励磁机构的供电。在电动制动装置中,适当地设置冗余机构和电源系统、传感器等的作为电动制动器而必要的结构。另外,作为控制运算,给出构成多个反馈环的例子,但是,比如,形成全部一起地处理电动机的电磁特性和运动特性的单一反馈系统等,控制系统的结构根据需要而适当确定。还可将各实施方式的电动式直线移动促动器用于电动制动装置以外的比如压力装置中。

如上所述,在参照附图的同时,对优选的实施方式进行了说明,但是在不脱离本发明的实质的范围内,可进行各种的追加、变更、删除。于是,这样的方式包含在本发明的范围内。

标号的说明:

标号1表示电动式直线移动促动器;

标号2表示电动机;

标号3表示直线移动机构;

标号5表示旋转输入输出轴;

标号7表示定子;

标号7a表示第1励磁机构;

标号7b表示第2励磁机构;

标号8表示转子;

标号11a表示第1系统的线圈组;

标号11b表示第2系统的线圈组;

标号50表示供电系统;

标号54表示电动机电力异常判断部;

标号60表示轴荷载推算器(轴荷载推算功能部)

标号71表示增补功能部;

标号72表示供电限制等功能部;

符号cu表示控制装置。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1