JP7217350B2 - electric linear actuator - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、自動車、鉄道車両等の車両の振動を緩衝する電動リニアアクチュエータに関する。 The present invention relates to an electric linear actuator that dampens vibrations of vehicles such as automobiles and railway vehicles.

一般に、自動車、鉄道車両等の車両には、車体側(ばね上)と車軸(台車、車輪)側(ばね下)との間に緩衝器が設けられている。このような緩衝器として、互いに相対直線運動可能に支持された電機子(コイル)と永久磁石とを備えた電動リニアアクチュエータ(リニアモータ)が知られている。ここで、特許文献1には、伸縮時の空気抵抗を低減するために、体積変化する空気室間に別途通路(連通溝)を設けることにより、空気の移動を可能としたリニアアクチュエータが記載されている。一方、特許文献2には、空気ばねの内部の空気を一方向に循環させることにより、電磁ダンパのコイルを冷却可能とした電磁サスペンション装置が記載されている。 In general, vehicles such as automobiles and railroad vehicles are provided with shock absorbers between a vehicle body side (sprung) and an axle (bogie, wheel) side (unsprung). As such a shock absorber, an electric linear actuator (linear motor) is known that includes an armature (coil) and a permanent magnet that are supported so as to be able to move linearly relative to each other. Here, Patent Document 1 describes a linear actuator that enables movement of air by providing separate passages (communication grooves) between air chambers whose volume changes in order to reduce air resistance during expansion and contraction. ing. On the other hand, Patent Literature 2 describes an electromagnetic suspension device capable of cooling coils of an electromagnetic damper by unidirectionally circulating air inside an air spring.

特開2014-003824号公報JP 2014-003824 A 特開2002-257189号公報JP-A-2002-257189

電動リニアアクチュエータは、作動時(伸縮時、ストローク時)の空気によるダンピング、即ち、内部の空気室の体積変化に伴う空気ばね力を低減できることが好ましい。これに加えて、電機子(コイル)の温度上昇を抑制すべく、電機子(コイル)を冷却できることが好ましい。 The electric linear actuator is preferably capable of reducing damping by air during operation (during expansion and contraction, during stroke), that is, air spring force associated with volume change of the internal air chamber. In addition to this, it is preferable that the armature (coil) can be cooled in order to suppress the temperature rise of the armature (coil).

本発明の目的は、空気ばね力を低減でき、かつ、電機子の冷却性を向上できる電動リニアアクチュエータを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electric linear actuator capable of reducing the air spring force and improving the cooling performance of the armature.

本発明の一実施形態は、相対移動する2部材間に取り付けられて制御力を発生させる電動リニアアクチュエータであって、該電動リニアアクチュエータは、一端部に底部を有し、該一端部が前記2部材間のうちの一方に取り付けられ、軸方向に延びる有底筒状の第1シリンダと、前記第1シリンダの軸方向に延び、前記第1シリンダの径方向内側に位置し、他端部が前記2部材間のうちの他方に取り付けられ、両端部が閉塞された筒状の第2シリンダと、前記第1シリンダの他端部に設けられ、前記第2シリンダの外周面と摺動し、前記第2シリンダの外周と外部とを仕切る仕切部材と、前記第1シリンダの内周面に、前記第1シリンダの軸方向に延びて環状に形成される複数の永久磁石と、前記第2シリンダの一端部に設けられた電機子と、一端部が前記第1シリンダの底部に取り付けられ、他端部が前記電機子の内周部を介して前記第2シリンダ内に延びるロッドと、前記電機子側に固定され、前記ロッドと摺動するガイド部と、前記第2シリンダ内部に配置され、前記第2シリンダの他端部に固定され、一端部が前記電機子まで延び、前記ロッドが挿入される第3シリンダと、を備え、前記第2シリンダには、一端側に位置して前記第1シリンダ内と前記第2シリンダ内とを連通する第1連通孔が形成され、前記第3シリンダには、前記第3シリンダ内と前記第2シリンダ内との間を連通する第2連通孔が形成され、前記第2連通孔は、前記第3シリンダと前記ロッドとが相対的に最小長位置のときに該ロッドの他端部よりも他端側に位置するよう形成されている。 One embodiment of the present invention is an electric linear actuator that is attached between two members that relatively move to generate a control force, the electric linear actuator having a bottom at one end, and the one end having the two a first cylindrical cylinder with a bottom attached to one of the members and extending in the axial direction; a cylindrical second cylinder attached to the other of the two members and having both ends closed; a partition member that separates the outer periphery and the exterior of the second cylinder; a plurality of permanent magnets that are annularly formed on the inner peripheral surface of the first cylinder and extend in the axial direction of the first cylinder; an armature provided at one end of the armature; a rod having one end attached to the bottom of the first cylinder and having the other end extending into the second cylinder via the inner peripheral portion of the armature; a guide portion fixed to the slave side and sliding with the rod; a guide portion disposed inside the second cylinder and fixed to the other end portion of the second cylinder; one end portion extends to the armature; a third cylinder that is connected to the second cylinder, the second cylinder is formed with a first communication hole that is located on one end side and communicates the inside of the first cylinder with the inside of the second cylinder; is formed with a second communication hole that communicates between the inside of the third cylinder and the inside of the second cylinder, and the second communication hole is formed when the third cylinder and the rod are at the minimum length position relative to each other. It is formed so as to be located on the other end side of the other end of the rod when .

本発明の一実施形態によれば、空気ばね力を低減でき、かつ、電機子の冷却性を向上できる。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to reduce the air spring force and improve the cooling performance of the armature.

実施形態による電動リニアアクチュエータが搭載された鉄道車両を概略的に示す側面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a side view schematically showing a railway vehicle equipped with an electric linear actuator according to an embodiment; 図1中の車体、インバータ、電動リニアアクチュエータ、加速度センサ等の位置関係を概略的に示す平面図である。FIG. 2 is a plan view schematically showing the positional relationship of the vehicle body, inverter, electric linear actuator, acceleration sensor, etc. in FIG. 1; 第1の実施形態による電動リニアアクチュエータを縮小状態で示す縦断面図である。1 is a vertical cross-sectional view showing an electric linear actuator in a contracted state according to a first embodiment; FIG. 図3の電動リニアアクチュエータを伸長状態で示す縦断面図である。4 is a longitudinal sectional view showing the electric linear actuator of FIG. 3 in an extended state; FIG. 第2の実施形態による電動リニアアクチュエータを縮小状態で示す縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing the electric linear actuator according to the second embodiment in a contracted state; 図5の電動リニアアクチュエータを伸長状態で示す縦断面図である。6 is a longitudinal sectional view showing the electric linear actuator of FIG. 5 in an extended state; FIG. 第3の実施形態による電動リニアアクチュエータを縮小状態で示す縦断面図である。FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing the electric linear actuator according to the third embodiment in a contracted state; 図7の電動リニアアクチュエータを伸長状態で示す縦断面図である。FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing the electric linear actuator of FIG. 7 in an extended state; 第4の実施形態による電動リニアアクチュエータを縮小状態で示す縦断面図である。FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing an electric linear actuator in a reduced state according to a fourth embodiment; 図9の電動リニアアクチュエータを伸長状態で示す縦断面図である。FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing the electric linear actuator of FIG. 9 in an extended state; 第5の実施形態による電動リニアアクチュエータを縮小状態で示す縦断面図である。FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing an electric linear actuator in a reduced state according to a fifth embodiment; 図11の電動リニアアクチュエータを伸長状態で示す縦断面図である。FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing the electric linear actuator of FIG. 11 in an extended state; 第6の実施形態による電動リニアアクチュエータを伸長状態で示す縦断面図である。FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing an electric linear actuator according to a sixth embodiment in an extended state; 第7の実施形態による電動リニアアクチュエータを伸長状態で示す縦断面図である。FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing an electric linear actuator according to a seventh embodiment in an extended state;

以下、実施形態による電動リニアアクチュエータを、鉄道車両に搭載した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, the case where the electric linear actuator according to the embodiment is mounted on a railway vehicle will be described as an example with reference to the accompanying drawings.

図1ないし図4は、第1の実施形態を示している。図1において、鉄道車両1(以下、車両1という)は、例えば乗客、乗務員等の乗員が乗車する車体2と、車体2の下側に設けられた前側の台車3Aおよび後側の台車3Bとを備えている。なお、図1および図2では、図面が複雑になることを避けるため、1両の車両1、即ち、1両編成の列車を示している。しかし、一般的には、複数の車両1を連結した列車、即ち、複数の車両1により編成された列車で運行される。 1 to 4 show a first embodiment. In FIG. 1, a railway vehicle 1 (hereinafter referred to as vehicle 1) includes a vehicle body 2 on which crew members such as passengers and crew members ride, and a front bogie 3A and a rear bogie 3B provided below the vehicle body 2. It has In order to avoid complicating the drawings, FIGS. 1 and 2 show one car 1, that is, a one-car train. However, in general, a train in which a plurality of cars 1 are connected, that is, a train composed of a plurality of cars 1 is operated.

台車3A,3Bには、車軸5,5の長さ方向の両端側(即ち、車体2の幅方向の両端側)にそれぞれ車輪4,4を設けてなる輪軸6,6が、前後方向に離間してそれぞれ2個ずつ取付けられている。これにより、各台車3A,3Bには、それぞれ4個の車輪4,4が設けられている。車両1は、各車輪4,4が左右のレールR(図1に一方のみ図示)上を回転することにより、レールRに沿って走行する。 The trucks 3A and 3B are provided with wheels 4 and 4 on both longitudinal ends of the axles 5 and 5 (that is, on both sides of the vehicle body 2 in the width direction). 2 each are attached. Thus, each truck 3A, 3B is provided with four wheels 4, 4, respectively. The vehicle 1 runs along the rails R as each wheel 4, 4 rotates on the left and right rails R (only one is shown in FIG. 1).

車両1の車体2と各台車3A,3Bとの間には、それぞれの台車3A,3B上で車体2を弾性的に支持する複数の空気ばね7A-7Dと、各空気ばね7A-7Dと並列関係をなすように配置された複数のアクチュエータ11A-11Dとが設けられている。空気ばね7A-7Dは、「枕ばね」または「懸架ばね」とも呼ばれ、「ばね上質量」となる車体2等と「ばね間質量」となる台車3A,3B等との間に設けられる「二次ばね」に対応する。なお、「一次ばね」は、台車3A,3Bに設けられる軸ばね、即ち、「ばね下質量」となる車輪4,4(輪軸6,6)と「ばね間質量」となる台車3A,3Bの台車枠との間に設けられる軸ばねに対応する。空気ばね7A-7Dは、各台車3A,3Bの左右両側にそれぞれ1個ずつ設けられている。 Between the vehicle body 2 of the vehicle 1 and each of the bogies 3A and 3B, a plurality of air springs 7A to 7D for elastically supporting the vehicle body 2 on each of the bogies 3A and 3B and parallel to each of the air springs 7A to 7D are provided. A plurality of actuators 11A-11D arranged in relationship are provided. The air springs 7A-7D are also called "pillow springs" or "suspension springs", and are provided between the vehicle body 2 or the like that serves as the "sprung mass" and the trucks 3A, 3B or the like that serve as the "spring mass". Corresponds to "secondary spring". The "primary springs" are the shaft springs provided on the trucks 3A, 3B, that is, the wheels 4, 4 (wheelsets 6, 6) serving as the "unsprung masses" and the trucks 3A, 3B serving as the "mass between springs". It corresponds to the shaft spring provided between the bogie frame. One air spring 7A-7D is provided on each of the left and right sides of each truck 3A, 3B.

アクチュエータ11A-11Dは、車両1の車体2と台車3A,3Bとの間に設けられた車体台車間アクチュエータであり、上下方向に調整可能な制御力を発生する。この場合、アクチュエータ11A-11Dは、リニアアクチュエータ(電動リニアアクチュエータ)、例えば、三相リニアモータ等の電動リニアモータ(電磁アクチュエータ)により構成されている。アクチュエータ11A-11Dは、空気ばね7A-7Dと共に、車体2と台車3A,3Bとの間で上下方向の振動を緩衝(減衰)する電動サスペンション(電磁サスペンション)を構成している。アクチュエータ11A-11Dは、1つの台車3A,3B毎に左右方向に離間して2つ設けられている。 The actuators 11A to 11D are inter-body and truck actuators provided between the vehicle body 2 of the vehicle 1 and the trucks 3A and 3B, and generate control forces that can be adjusted in the vertical direction. In this case, the actuators 11A-11D are composed of linear actuators (electric linear actuators), for example, electric linear motors (electromagnetic actuators) such as three-phase linear motors. The actuators 11A-11D, together with the air springs 7A-7D, constitute an electric suspension (electromagnetic suspension) that buffers (attenuates) vertical vibrations between the vehicle body 2 and the bogies 3A and 3B. Two actuators 11A to 11D are provided separately in the left-right direction for each of the carriages 3A and 3B.

アクチュエータ11A-11Dは、車両1に対して上下方向に取付けられている。アクチュエータ11A-11Dは、前側の台車3Aおよび後側の台車3Bに対する車体2の振動を、台車3A,3B毎に左右方向でそれぞれ個別に緩衝して低減させるように、制御装置14から個別に出力される指令信号に従って力を発生する。この場合、アクチュエータ11A-11Dは、インバータ12A-12Dを介して供給される電力によって力を発生する。インバータ12A-12Dは、アクチュエータ11A-11Dの電源回路である。 The actuators 11A-11D are attached to the vehicle 1 in the vertical direction. The actuators 11A to 11D are individually output from the control device 14 so as to dampen and reduce the vibration of the vehicle body 2 with respect to the front truck 3A and the rear truck 3B in the horizontal direction for each of the trucks 3A and 3B. Force is generated according to the command signal given. In this case, actuators 11A-11D generate forces from power supplied via inverters 12A-12D. Inverters 12A-12D are power supply circuits for actuators 11A-11D.

インバータ12A-12Dは、電力線側が図示しない車両電力源(例えば、架線、発電機等からの電力供給源)に接続されると共に、動力線側がアクチュエータ11A-11Dに接続されている。インバータ12A-12Dは、例えばトランジスタ、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)等からなる複数のスイッチング素子を含んで構成され、各スイッチング素子は、制御装置14からの指令信号に基づいて制御される。 The inverters 12A-12D are connected on the power line side to a vehicle power source (not shown) (for example, a power supply source from an overhead wire, a generator, etc.), and are connected to the actuators 11A-11D on the power line side. The inverters 12A-12D include a plurality of switching elements such as transistors, field effect transistors (FETs), insulated gate bipolar transistors (IGBTs), etc. Each switching element operates based on a command signal from the control device 14. controlled by

インバータ12A-12Dは、制御装置14からの指令信号と車両電力源からの電力とに基づいて、アクチュエータ11A-11Dを駆動する。即ち、アクチュエータ11A-11Dの力行時は、車両電力源からインバータ12A-12Dを経由して、アクチュエータ11A-11Dに電力が供給される。このとき、インバータ12A-12Dは、車両電力源から電力線を介して供給される電力から三相(u相、v相、w相)の交流電力を生成し、動力線を介して各アクチュエータ11A-11Dの各コイル31A,31B,31C(図3および図4参照)に電力を供給する。 Inverters 12A-12D drive actuators 11A-11D based on command signals from control device 14 and power from the vehicle power source. That is, when the actuators 11A-11D are powered, power is supplied from the vehicle power source to the actuators 11A-11D via the inverters 12A-12D. At this time, the inverters 12A-12D generate three-phase (u-phase, v-phase, and w-phase) AC power from the electric power supplied from the vehicle power source through the power line, and the actuators 11A-12D Power is supplied to each coil 31A, 31B, 31C (see FIGS. 3 and 4) of 11D.

図2に示すように、車体2には、前後方向と左右方向に離間した4隅側の位置に、それぞれの位置で車体2の上下方向の加速度をばね上加速度として検出する加速度センサ13A-13Dが設けられている。加速度センサ13A-13Dは、車両1の異なる複数個所にそれぞれ搭載されて車両1の挙動(より具体的には、車体2の振動状態)を検出するセンサ(挙動センサ)である。各加速度センサ13A-13Dは、制御装置14に接続されている。各加速度センサ13A-13Dは、それぞれの位置で検出した車体2の加速度の検出信号を制御装置14に互いに異なる信号(車両挙動である車体2の振動の検出信号)として出力する。 As shown in FIG. 2, acceleration sensors 13A to 13D are provided on the vehicle body 2 at four corner positions spaced apart in the front-rear direction and the left-right direction. is provided. The acceleration sensors 13A-13D are sensors (behavior sensors) mounted at different locations on the vehicle 1 to detect the behavior of the vehicle 1 (more specifically, the vibration state of the vehicle body 2). Each acceleration sensor 13A-13D is connected to the controller 14. FIG. Each of the acceleration sensors 13A-13D outputs detection signals of acceleration of the vehicle body 2 detected at respective positions to the control device 14 as different signals (detection signals of vibration of the vehicle body 2, which is vehicle behavior).

制御装置14は、各アクチュエータ11A-11Dが発生する力を可変に制御する。制御装置14は、例えばマイクロコンピュータ等により構成されている。制御装置14の入力側は、インバータ12A-12D、加速度センサ13A-13D等に接続されている。制御装置14の出力側は、各インバータ12A-12Dを介してアクチュエータ11A-11Dに接続されている。 A controller 14 variably controls the force generated by each actuator 11A-11D. The control device 14 is composed of, for example, a microcomputer. The input side of the control device 14 is connected to inverters 12A-12D, acceleration sensors 13A-13D, and the like. The output side of controller 14 is connected to actuators 11A-11D via respective inverters 12A-12D.

制御装置14には、車両1の車両情報(例えば、車両の走行位置、走行速度等)が通信回線15を介して入力される。制御装置14は、例えば、加速度センサ13A-13Dから得られる信号(加速度)と通信回線15を介して得られる信号(車両情報)とに基づいて内部で演算(制御演算)を行い、各アクチュエータ11A-11D(具体的には、各インバータ12A-12D)に指令信号を出力する。 Vehicle information of the vehicle 1 (for example, vehicle travel position, travel speed, etc.) is input to the control device 14 via the communication line 15 . The control device 14 internally performs calculations (control calculations) based on signals (acceleration) obtained from the acceleration sensors 13A to 13D and signals (vehicle information) obtained via the communication line 15, for example, and controls each actuator 11A. -11D (specifically, the inverters 12A-12D).

この場合、制御装置14は、車体2のロール(横揺れ)、ピッチ(前後方向の揺れ)等の振動を低減し乗り心地を向上すべく、サンプリング時間毎に加速度センサ13A-13Dからの検出信号等を読込みつつ、例えばスカイフック理論(スカイフック制御則)に従って指令信号(制御指令の電流値)を演算する。この上で、制御装置14は、指令信号をインバータ12A-12Dに個別に出力し、アクチュエータ11A-11D毎の発生力を可変に制御する。なお、アクチュエータ11A-11Dの制御則としては、スカイフック制御則に限るものではなく、例えばLQG制御則またはH∞制御則等を用いる構成でもよい。 In this case, the control device 14 outputs detection signals from the acceleration sensors 13A to 13D at each sampling time in order to reduce vibrations such as roll (horizontal shaking) and pitch (longitudinal shaking) of the vehicle body 2 and improve ride comfort. etc., the command signal (current value of the control command) is calculated according to, for example, Skyhook theory (Skyhook control law). Further, the controller 14 outputs command signals to the inverters 12A-12D individually to variably control the forces generated by the actuators 11A-11D. The control law for the actuators 11A-11D is not limited to the skyhook control law, and may be configured to use, for example, the LQG control law or the H∞ control law.

次に、アクチュエータ11A-11D(以下、単にアクチュエータ11ともいう)について、図3および図4を参照しつつ説明する。 Next, the actuators 11A-11D (hereinafter also simply referred to as the actuator 11) will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.

アクチュエータ11は、例えば車体2側に配置される固定子21と、台車3A,3B(車輪4)側に配置される可動子34とを有している。アクチュエータ11は、第1部材となる可動子34に設けられた永久磁石43と、第2部材となる固定子21に設けられた電機子29のコイル部材31とにより三相リニアモータ(三相リニア同期モータ)を構成している。より具体的には、アクチュエータ11は、相対変位可能な同軸状の内筒(変位部材)と外筒(変位部材)とからなる筒状リニア電磁式アクチュエータとして構成され、車体2(ばね上部材)と車輪4側の台車3A,3B(ばね下部材)との間に介装されている。この場合、アクチュエータ11は、内筒に対応する支持部材22のミドルチューブ23にコア30を介して設けられた複数相のコイル群からなるコイル部材31(コイル31A,31B,31C)と、外筒に対応するアウタチューブ35に設けられコイル部材31と対向する磁性部材としての永久磁石43とを備えている。 The actuator 11 has, for example, a stator 21 arranged on the side of the vehicle body 2 and a mover 34 arranged on the side of the trucks 3A and 3B (wheels 4). The actuator 11 operates as a three-phase linear motor (three-phase linear motor) by a permanent magnet 43 provided on the mover 34, which is the first member, and the coil member 31 of the armature 29, which is provided on the stator 21 which is the second member. synchronous motor). More specifically, the actuator 11 is configured as a cylindrical linear electromagnetic actuator composed of a coaxial inner cylinder (displacement member) and an outer cylinder (displacement member) that are relatively displaceable. and bogies 3A and 3B (unsprung members) on the wheel 4 side. In this case, the actuator 11 includes a coil member 31 (coils 31A, 31B, 31C) comprising a group of multi-phase coils provided via a core 30 on a middle tube 23 of a support member 22 corresponding to the inner cylinder, and an outer cylinder. A permanent magnet 43 as a magnetic member is provided on the outer tube 35 corresponding to the coil member 31 and faces the coil member 31 .

アクチュエータ11の固定子21と可動子34は、相対移動する2部材間(例えば、一方の部材となる台車3A,3Bと他方の部材となる車体2との間)にそれぞれ取り付けられている。固定子21と可動子34は、車体2と台車3A,3Bとの間に直線状に互いに相対変位(相対移動)可能に配置され、ストローク方向となる軸方向、即ち、相対変位の方向である図3および図4の上下方向に推力を発生させる。本実施形態では、第1部材と第2部材とのうち、第1部材を可動子34とし、第2部材を固定子21とした場合を例示している。しかし、これに限らず、第1部材を固定子とし、第2部材を可動子としてもよい。また、以下の説明では、アクチュエータ11の軸方向の一端側を下端側(図3および図4の下端側)とし、軸方向の他端側を上端側(図3および図4の上端側)とするが、アクチュエータ(電動リニアアクチュエータ)の軸方向の一端側を上端側とし、軸方向の他端側を下端側としてもよい。 The stator 21 and the mover 34 of the actuator 11 are attached between two members that relatively move (for example, between the trucks 3A and 3B as one member and the vehicle body 2 as the other member). The stator 21 and the mover 34 are arranged linearly between the vehicle body 2 and the bogies 3A and 3B so as to be relatively displaceable (relatively movable) with respect to each other. Thrust is generated in the vertical direction in FIGS. In this embodiment, of the first member and the second member, the case where the first member is the mover 34 and the second member is the stator 21 is exemplified. However, the invention is not limited to this, and the first member may be the stator and the second member may be the mover. In the following description, one axial end of the actuator 11 will be referred to as the lower end (the lower end in FIGS. 3 and 4), and the other axial end will be referred to as the upper end (the upper end in FIGS. 3 and 4). However, one axial end side of the actuator (electric linear actuator) may be the upper end side, and the other axial end side may be the lower end side.

固定子21は、その下端側に電機子29を有している。即ち、固定子21は、支持部材22と電機子29とストロークセンサ32とアウタシェル33とを備えている。支持部材22は、例えば軸方向に延びる筒状のミドルチューブ23と、ミドルチューブ23の径方向内側に配置されたインナチューブ28とを含んで構成されている。第2シリンダとしてのミドルチューブ23は、アウタチューブ35の軸方向に延び、アウタチューブ35の径方向内側に位置している。ミドルチューブ23の一端部(図3および図4の下端部)には、電機子29が設けられている。ミドルチューブ23の他端部(図3および図4の上端部)は、車体2(2部材間のうちの他方)に取り付けられている。ミドルチューブ23の両端部は、閉塞されている。即ち、ミドルチューブ23の一端部となる下端部は、一端側閉塞部となる下端側閉塞部24により閉塞されている。ミドルチューブ23の他端部となる上端部は、他端側閉塞部となるアッパプレート26により閉塞されている。 The stator 21 has an armature 29 on its lower end side. That is, the stator 21 has a support member 22 , an armature 29 , a stroke sensor 32 and an outer shell 33 . The support member 22 includes, for example, a cylindrical middle tube 23 extending in the axial direction and an inner tube 28 arranged radially inside the middle tube 23 . The middle tube 23 as a second cylinder extends in the axial direction of the outer tube 35 and is positioned radially inside the outer tube 35 . An armature 29 is provided at one end of the middle tube 23 (lower end in FIGS. 3 and 4). The other end (upper end of FIGS. 3 and 4) of the middle tube 23 is attached to the vehicle body 2 (the other of the two members). Both ends of the middle tube 23 are closed. That is, the lower end portion, which is one end portion of the middle tube 23, is closed by the lower end side closing portion 24, which is the one end side closing portion. The upper end portion, which is the other end portion of the middle tube 23, is closed by an upper plate 26, which is the other end side closing portion.

より具体的には、ミドルチューブ23は、上下方向(軸方向)に延びる円筒状の筒部25と、筒部25の下端側を閉塞する下端側閉塞部24と、筒部25の上端側を閉塞するアッパプレート26とを備えている。下端側閉塞部24には、電機子29が一体化(固定)するように設けられている。下端側閉塞部24には、電機子29の相対位置(即ち、アクチュエータ11のストローク量)を検出するストロークセンサ32が設けられている。アッパプレート26は、円板状に形成され、アウタチューブ35よりも大きな径寸法を有している。アッパプレート26の外周縁には、全周にわたって下方に向けて延びる円筒状のアウタシェル33が取付けられている。アッパプレート26には、例えば車両1のばね上(例えば、車体2)に取付けられる取付アイ27が設けられている。取付アイ27は、アッパプレート26を車両1のばね上部材(車体2側)に取付けるための取付部材である。アウタシェル33は、アウタチューブ35の上側ないし上半部およびミドルチューブ23を覆っている。アッパプレート26およびアウタシェル33は、車両1の走行時に飛び石等からミドルチューブ23およびアウタチューブ35を保護する。 More specifically, the middle tube 23 includes a cylindrical tubular portion 25 extending in the vertical direction (axial direction), a lower end closing portion 24 closing the lower end side of the tubular portion 25, and an upper end side of the tubular portion 25. and a closing upper plate 26 . An armature 29 is provided so as to be integrated (fixed) in the lower end side closing portion 24 . A stroke sensor 32 that detects the relative position of the armature 29 (that is, the stroke amount of the actuator 11) is provided in the lower end side closing portion 24. As shown in FIG. The upper plate 26 is formed in a disc shape and has a diameter dimension larger than that of the outer tube 35 . A cylindrical outer shell 33 extending downward over the entire circumference is attached to the outer peripheral edge of the upper plate 26 . The upper plate 26 is provided with a mounting eye 27 that is mounted, for example, on the sprung portion of the vehicle 1 (for example, the vehicle body 2). The attachment eye 27 is an attachment member for attaching the upper plate 26 to the sprung member of the vehicle 1 (on the side of the vehicle body 2). The outer shell 33 covers the upper or upper half of the outer tube 35 and the middle tube 23 . The upper plate 26 and the outer shell 33 protect the middle tube 23 and the outer tube 35 from flying stones and the like while the vehicle 1 is running.

第3シリンダとしてのインナチューブ28は、ミドルチューブ23の内部に配置されている。より具体的には、インナチューブ28は、ミドルチューブ23内部に離間して配置されている。インナチューブ28は、下端側が電機子29(コア30)の内周側を軸方向に延び、例えば嵌合、圧入等の手段を用いてコア30の内側に固定されている。即ち、インナチューブ28の一端部となる下端部28Aは、電機子29まで延びており、電機子29の内周側に位置している。インナチューブ28の他端部となる上端部28Bは、ミドルチューブ23の上端部、即ち、アッパプレート26に固定されている。換言すれば、インナチューブ28の上端部28Bは、アッパプレート26の位置まで軸方向に延びており、アッパプレート26により閉塞されている。インナチューブ28には、ロッド38が挿入されている。 An inner tube 28 as a third cylinder is arranged inside the middle tube 23 . More specifically, the inner tube 28 is spaced apart inside the middle tube 23 . The inner tube 28 has its lower end axially extending along the inner peripheral side of the armature 29 (core 30), and is fixed inside the core 30 by means of fitting, press-fitting, or the like. That is, the lower end portion 28A, which is one end portion of the inner tube 28, extends to the armature 29 and is positioned on the inner peripheral side of the armature 29. As shown in FIG. An upper end portion 28</b>B, which is the other end portion of the inner tube 28 , is fixed to the upper end portion of the middle tube 23 , that is, to the upper plate 26 . In other words, the upper end portion 28B of the inner tube 28 extends axially to the position of the upper plate 26 and is closed by the upper plate 26 . A rod 38 is inserted into the inner tube 28 .

電機子29は、環状に形成されている。電機子29の内周部(内周側の空間)は、ミドルチューブ23の内部(内側の空間)と接続されている。電機子29は、例えば磁性体からなる略筒状のコア30と、該コア30に設けられコイル部材31を構成する複数のコイル31A,31B,31C(即ち、u相コイル31A,v相コイル31B,w相コイル31C)とにより構成されている。なお、コイル部材31(コイル31A,31B,31C)の個数は、3個に限らず、例えば6個、9個、12個等、設計仕様等に応じて適宜に変更することができる。 Armature 29 is formed in an annular shape. The inner peripheral portion (inner space) of the armature 29 is connected to the inside (inner space) of the middle tube 23 . The armature 29 includes a substantially tubular core 30 made of, for example, a magnetic material, and a plurality of coils 31A, 31B, and 31C (that is, a u-phase coil 31A and a v-phase coil 31B) provided on the core 30 and constituting a coil member 31. , w-phase coil 31C). Note that the number of coil members 31 (coils 31A, 31B, 31C) is not limited to three, and can be appropriately changed to, for example, six, nine, twelve, etc., according to design specifications and the like.

ストロークセンサ32は、ミドルチューブ23の下端側閉塞部24に設けられている。ストロークセンサ32は、アクチュエータ11のストローク位置を検出する。即ち、ストロークセンサ32は、電機子29と可動子34との間の絶対位置または相対位置を測定する。ストロークセンサ32は、例えば、磁気抵抗の変化、ホール効果等を利用して磁界(磁場、磁束)、極性(磁極)を検出する磁気抵抗素子、ホール素子(ホールIC)等の磁気センサにより構成することができる。ストロークセンサ32は、ストロークセンサ32に対して軸方向に変位する永久磁石43の磁界、極性等を検出する。これにより、永久磁石43の軸方向位置(ストローク位置)を演算することができ、この位置に応じてコイル31A,31B,31Cに必要な電流を供給できる。なお、ストロークセンサ32は、磁気センサに限らず、レーザ変位計等、電機子29と可動子34との間の相対位置または絶対位置を測定することが可能な各種のストロークセンサ(変位センサ)を用いることができる。 The stroke sensor 32 is provided at the lower end blocking portion 24 of the middle tube 23 . A stroke sensor 32 detects the stroke position of the actuator 11 . That is, the stroke sensor 32 measures the absolute position or relative position between the armature 29 and the mover 34 . The stroke sensor 32 is composed of a magnetic sensor such as a magnetoresistive element or a Hall element (Hall IC) that detects a magnetic field (magnetic field, magnetic flux) and polarity (magnetic pole) using a change in magnetoresistance, a Hall effect, or the like. be able to. The stroke sensor 32 detects the magnetic field, polarity, etc. of the permanent magnet 43 axially displaced with respect to the stroke sensor 32 . Thereby, the axial position (stroke position) of the permanent magnet 43 can be calculated, and the necessary current can be supplied to the coils 31A, 31B, and 31C according to this position. Note that the stroke sensor 32 is not limited to a magnetic sensor, and various stroke sensors (displacement sensors) capable of measuring the relative position or absolute position between the armature 29 and the mover 34, such as a laser displacement meter, can be used. can be used.

可動子34は、その下端側が台車3A,3Bに接続されている。可動子34には、可動子34の軸方向に延びて環状に形成される複数の永久磁石43からなる界磁が設けられている。可動子34は、円筒状の部材となるアウタチューブ35を有している。即ち、可動子34は、電機子29(コア30およびコイル31A,31B,31C)の外周側に配置されるヨーク(外筒)としてのアウタチューブ35と、アウタチューブ35の内側に位置して軸方向に延びるロッド38と、アウタチューブ35に設けられコイル31A,31B,31Cに対し径方向に隙間をもって対向する磁性部材としての複数の永久磁石43とを備えている。なお、図面では複数の永久磁石43を1個の磁石として表しているが、例えば、円環状の複数の永久磁石43が軸方向に並んで設けられている。 The mover 34 is connected to the trucks 3A and 3B at its lower end side. The mover 34 is provided with a magnetic field consisting of a plurality of permanent magnets 43 extending in the axial direction of the mover 34 and formed in an annular shape. The mover 34 has an outer tube 35 which is a cylindrical member. That is, the mover 34 includes an outer tube 35 as a yoke (outer cylinder) arranged on the outer peripheral side of the armature 29 (the core 30 and the coils 31A, 31B, 31C), and a shaft positioned inside the outer tube 35. and a plurality of permanent magnets 43 as magnetic members provided on the outer tube 35 and opposed to the coils 31A, 31B, and 31C with gaps in the radial direction. Although the plurality of permanent magnets 43 are represented as one magnet in the drawing, for example, a plurality of ring-shaped permanent magnets 43 are provided side by side in the axial direction.

第1シリンダとしてのアウタチューブ35は、例えば、磁場の中に置くと磁路を形成する磁性材料を用いて形成されている。アウタチューブ35は、磁性材料を用いることにより、アクチュエータ11の磁気回路を形成すると共に、永久磁石43の磁束を外部に漏らさないためのカバーとしての機能も有している。アウタチューブ35は、有底筒状に形成され、軸方向に延びている。即ち、アウタチューブ35は、一端部となる下端部に底部37を有している。アウタチューブ35の下端部は、台車3A,3B(2部材間のうちの一方)に取り付けられる。アウタチューブ35は、上下方向(軸方向)に延びる円筒状の筒部36と、筒部36の下端側を閉塞する底部37と、筒部36の上端側に設けられミドルチューブ23に向かって径方向の内側へと延びた環状の仕切部材42とを備えている。 The outer tube 35 as the first cylinder is made of, for example, a magnetic material that forms a magnetic path when placed in a magnetic field. The outer tube 35 uses a magnetic material to form the magnetic circuit of the actuator 11 and also functions as a cover for preventing the magnetic flux of the permanent magnet 43 from leaking to the outside. The outer tube 35 is formed in a cylindrical shape with a bottom and extends in the axial direction. That is, the outer tube 35 has a bottom portion 37 at its lower end which is one end. The lower end of the outer tube 35 is attached to the trucks 3A, 3B (one of the two members). The outer tube 35 includes a cylindrical tubular portion 36 extending in the vertical direction (axial direction), a bottom portion 37 that closes the lower end side of the tubular portion 36 , and a diameter extending toward the middle tube 23 provided on the upper end side of the tubular portion 36 . and an annular partition member 42 extending inward in the direction.

筒部36の径方向内側には、複数の永久磁石43が軸方向に並んで配置されている。底部37には、筒部36の内側に位置して底部37から電機子29の内側を軸方向に延びるロッド38が設けられている。底部37には、ロッド38とは軸方向の反対側に位置して取付アイ41が設けられている。取付アイ41は、アウタチューブ35を車両1のばね下部材(台車3A,3B側)に取付けるための取付部材である。 A plurality of permanent magnets 43 are arranged in the axial direction inside the cylindrical portion 36 in the radial direction. The bottom portion 37 is provided with a rod 38 positioned inside the tubular portion 36 and axially extending from the bottom portion 37 to the inside of the armature 29 . A mounting eye 41 is provided on the bottom 37 axially opposite the rod 38 . The mounting eye 41 is a mounting member for mounting the outer tube 35 to the unsprung member of the vehicle 1 (bogies 3A, 3B side).

ロッド38は、インナチューブ28に挿入されている。ロッド38は、インナチューブ28内を、スリーブ、ブッシュ等の摺動部材からなる第1軸受39を介して軸方向に相対変位可能に摺動する。ロッド38は、一端部となる下端部38Aがアウタチューブ35の底部37に取り付けられている。また、ロッド38は、他端部となる上端部38Bが電機子29の内周部(内周側の空間)を介してミドルチューブ23内に延びている。第1軸受39は、例えばコア30の内周側に設けられている。即ち、第1軸受39は、電機子29側に固定されている。第1軸受39は、ロッド38と摺動する。第1軸受39は、ロッド38に対して電機子29をガイド(案内)するガイド部に相当する。なお、ロッド38は、アウタチューブ35の底部37に該アウタチューブ35と一体に形成する構成や、アウタチューブ35とは別体のロッド38を底部37にねじやボルト等を用いて固定する構成を採用することができる。 A rod 38 is inserted into the inner tube 28 . The rod 38 slides in the inner tube 28 via a first bearing 39 made of a sliding member such as a sleeve or a bush so as to be relatively displaceable in the axial direction. The rod 38 is attached to the bottom portion 37 of the outer tube 35 at a lower end portion 38A, which is one end portion. Further, the rod 38 has an upper end portion 38B, which is the other end portion, extending into the middle tube 23 via the inner peripheral portion (the space on the inner peripheral side) of the armature 29 . The first bearing 39 is provided, for example, on the inner peripheral side of the core 30 . That is, the first bearing 39 is fixed on the armature 29 side. The first bearing 39 slides on the rod 38 . The first bearing 39 corresponds to a guide portion that guides the armature 29 with respect to the rod 38 . The rod 38 may be formed integrally with the outer tube 35 at the bottom portion 37 of the outer tube 35, or may be fixed to the bottom portion 37 using screws, bolts, or the like. can be adopted.

仕切部材42は、アウタチューブ35の一端部となる上端部に設けられている。仕切部材42の内周面には、スリーブ、ブッシュ等の摺動部材からなりミドルチューブ23の外周面23Aと摺接する第2軸受40が設けられている。仕切部材42と第2軸受40は、ミドルチューブ23を軸方向に摺動可能に支持するガイドを構成している。即ち、仕切部材42は、第2軸受40を介してミドルチューブ23の外周面23Aと摺動する。仕切部材42は、ミドルチューブ23の外周と外部とを仕切っている。 The partition member 42 is provided at the upper end which is one end of the outer tube 35 . A second bearing 40 made of a sliding member such as a sleeve or a bush is provided on the inner peripheral surface of the partition member 42 and is in sliding contact with the outer peripheral surface 23A of the middle tube 23 . The partition member 42 and the second bearing 40 constitute a guide that supports the middle tube 23 so as to be slidable in the axial direction. That is, the partition member 42 slides on the outer peripheral surface 23A of the middle tube 23 via the second bearing 40 . The partition member 42 separates the outer circumference of the middle tube 23 from the outside.

界磁となる複数の永久磁石43は、可動子34に設けられている。即ち、アウタチューブ35の内周面35A側には、磁場を生じさせる部材である磁性部材としての複数の円環状の永久磁石43が軸方向に沿って並んで配置されている。即ち、複数の永久磁石43は、アウタチューブ35の内周面35Aに設けられている。複数の永久磁石43は、アウタチューブ35の軸方向に延びて環状に形成されている。この場合、軸方向に隣合う各永久磁石43は、例えば互いに逆極性になっている。例えば、内周面側がN極で外周面側がS極の永久磁石の隣には、内周面側がS極で外周面側がN極の永久磁石が配置されている。 A plurality of permanent magnets 43 that serve as magnetic fields are provided in the mover 34 . That is, on the inner peripheral surface 35A side of the outer tube 35, a plurality of annular permanent magnets 43 as magnetic members that generate a magnetic field are arranged along the axial direction. That is, the plurality of permanent magnets 43 are provided on the inner peripheral surface 35A of the outer tube 35. As shown in FIG. The plurality of permanent magnets 43 are annularly formed extending in the axial direction of the outer tube 35 . In this case, the axially adjacent permanent magnets 43 have opposite polarities, for example. For example, next to a permanent magnet with an N pole on the inner peripheral side and an S pole on the outer peripheral side, a permanent magnet with an S pole on the inner peripheral side and an N pole on the outer peripheral side is arranged.

次に、アクチュエータ11の空気室について説明する。 Next, the air chamber of the actuator 11 will be explained.

アクチュエータ11は、大きく分けて3つの空気室、即ち、可変空気室A、固定空気室Bおよび可変空気室Cを有している。可変空気室A(以下、空気室Aという)は、アウタチューブ35とミドルチューブ23との間の空間である。具体的には、空気室Aは、アウタチューブ35の内周と、ミドルチューブ23、コア30およびロッド38の外周とにより構成された空間である。可変空気室C(以下、空気室Cという)は、インナチューブ28内の空間である。具体的には、空気室Cは、インナチューブ28の内周と、ロッド38の外周とにより構成された空間(インナチューブ28の内側でロッド38が進入する空間)である。 The actuator 11 is roughly divided into three air chambers, that is, a variable air chamber A, a fixed air chamber B and a variable air chamber C. A variable air chamber A (hereinafter referred to as air chamber A) is a space between the outer tube 35 and the middle tube 23 . Specifically, the air chamber A is a space defined by the inner circumference of the outer tube 35 and the outer circumferences of the middle tube 23 , core 30 and rod 38 . A variable air chamber C (hereinafter referred to as an air chamber C) is a space within the inner tube 28 . Specifically, the air chamber C is a space defined by the inner circumference of the inner tube 28 and the outer circumference of the rod 38 (the space into which the rod 38 enters inside the inner tube 28).

これら2つの空気室A,Cは、アクチュエータ11の伸長、縮小に応じて体積が変化する。即ち、空気室A,Cの体積は、図4に示すアクチュエータ11の伸長時に増大し、図3に示すアクチュエータ11の縮小時に減少する。この場合、空気室Aの体積は、アクチュエータ11が縮小するときに、図4に示す伸長状態から図3に示すようにミドルチューブ23がアウタチューブ35内に侵入する(挿入される)ことにより減少する。一方、空気室Cの体積は、アクチュエータ11が縮小するときに、図4に示す伸長状態から図3に示すようにインナチューブ28内にロッド38が侵入する(挿入される)ことにより減少する。空気室Aと空気室Cは、体積変化の割合や容積変化量がそれぞれ異なるが、体積が増大するか減少するかは、アクチュエータ11のストローク(伸長、縮小)に連動して同様の傾向を示す。 These two air chambers A and C change in volume according to extension and contraction of the actuator 11 . That is, the volumes of the air chambers A and C increase when the actuator 11 shown in FIG. 4 expands, and decrease when the actuator 11 shown in FIG. 3 contracts. In this case, when the actuator 11 contracts, the volume of the air chamber A is reduced by the middle tube 23 entering (inserting) into the outer tube 35 as shown in FIG. 3 from the extended state shown in FIG. do. On the other hand, when the actuator 11 contracts, the volume of the air chamber C is reduced by the rod 38 penetrating (inserting) into the inner tube 28 as shown in FIG. 3 from the expanded state shown in FIG. The air chamber A and the air chamber C differ in volume change rate and volume change amount, but whether the volume increases or decreases shows a similar tendency in conjunction with the stroke (extension, contraction) of the actuator 11. .

一方、固定空気室B(以下、空気室Bという)は、ミドルチューブ23とインナチューブ28との間の空間である。具体的には、空気室Bは、ミドルチューブ23の内周と、インナチューブ28の外周とにより構成された空間である。この空気室Bは、アクチュエータ11のストロークに拘わらず、常に一定の体積を有している。なお、空気室Bは、例えば、アクチュエータ11のコイル31A,31B,31Cに接続されるケーブル(電力線)の配線経路として用いることができる。 On the other hand, the fixed air chamber B (hereinafter referred to as air chamber B) is a space between the middle tube 23 and the inner tube 28 . Specifically, the air chamber B is a space defined by the inner circumference of the middle tube 23 and the outer circumference of the inner tube 28 . This air chamber B always has a constant volume regardless of the stroke of the actuator 11 . The air chamber B can be used as a wiring path for cables (power lines) connected to the coils 31A, 31B, and 31C of the actuator 11, for example.

ところで、図1および図2に示すように、鉄道車両用の制御サスペンションシステムの一例として、アクティブサスペンションシステムがある。アクティブサスペンションシステムは、車両1の台車3A,3Bと車体2との間に二次ばねとなる空気ばね7A-7D(以下、単に空気ばね7ともいう)と並列にアクチュエータ11を配置することにより構成されている。制御サスペンションの一つであるアクティブサスペンションは、車体2の振動状態に合わせてリアルタイムでアクチュエータ11の制御力を変更することが可能であり、車両1の乗り心地を向上させることができる。制御サスペンションを構成する電動リニアアクチュエータとしては、例えば、回転モータを直動変換する方式、本実施形態のようなリニアモータを用いた方式等がある。アクチュエータ11の制御力は、コイル31A,31B,31Cに電気を流したことによって発生する電磁力(起磁力)と、コイル31A,31B,31Cと対向するように配置した永久磁石43の磁力との吸引力および/または反発力によって発生する。 By the way, as shown in FIGS. 1 and 2, there is an active suspension system as an example of a controlled suspension system for railway vehicles. The active suspension system is configured by arranging an actuator 11 in parallel with air springs 7A to 7D (hereinafter also simply referred to as air springs 7) serving as secondary springs between the bogies 3A and 3B of the vehicle 1 and the vehicle body 2. It is An active suspension, which is one of the control suspensions, can change the control force of the actuator 11 in real time according to the vibration state of the vehicle body 2, and can improve the ride comfort of the vehicle 1. As an electric linear actuator that constitutes a control suspension, for example, there are a system that converts a rotary motor into direct motion, a system that uses a linear motor as in this embodiment, and the like. The control force of the actuator 11 is the electromagnetic force (magnetomotive force) generated by applying electricity to the coils 31A, 31B, and 31C and the magnetic force of the permanent magnet 43 arranged to face the coils 31A, 31B, and 31C. Generated by attractive and/or repulsive forces.

ここで、電動リニアアクチュエータを鉄道車両で使用する場合、例えば、雨水や塵の侵入による固着(摺動部への噛み込み)や絶縁性能の低下を防止するために、防水/防塵構造が必要となる。このとき、電動リニアアクチュエータを密閉することで、防水/防塵構造を満たすことは可能である。しかし、電動リニアアクチュエータを密閉した場合、ストロークによる空気室の体積変化が問題となる可能性がある。具体的には、ストロークに伴う電動リニアアクチュエータの内部の体積変化によって空気ばね力が発生し、電動リニアアクチュエータの制御力を妨げる可能性がある。即ち、電動リニアアクチュエータとして、リニアモータ内に油を入れない構成を採用した場合、作動時に空気によるダンピングが発生し、電動リニアアクチュエータの制御力が妨げられる可能性がある。これにより、空気ばね力を補正(キャンセル)するための余分な力(電力)が必要になり、消費電力の増大、制御性能の低下、乗り心地の低下につながる可能性がある。換言すれば、電動リニアアクチュエータが本来持っている性能を発揮できない可能性がある。 Here, when electric linear actuators are used in railway vehicles, for example, a waterproof/dustproof structure is required to prevent sticking (clogging of sliding parts) and deterioration of insulation performance due to intrusion of rainwater and dust. Become. At this time, it is possible to satisfy the waterproof/dustproof structure by sealing the electric linear actuator. However, when the electric linear actuator is sealed, there is a possibility that the volume change of the air chamber due to the stroke may become a problem. Specifically, an air spring force is generated due to a change in the internal volume of the electric linear actuator that accompanies a stroke, which may interfere with the control force of the electric linear actuator. That is, if the electric linear actuator adopts a configuration in which oil is not put in the linear motor, damping may occur due to the air during operation, and the control force of the electric linear actuator may be hindered. As a result, extra force (electric power) is required to correct (cancel) the air spring force, which may lead to increased power consumption, decreased control performance, and decreased ride comfort. In other words, there is a possibility that the electric linear actuator cannot exhibit its original performance.

これに対して、特許文献1には、伸縮時の空気抵抗を低減するために、体積変化する空気室間に別途通路(連通溝)を設けることにより、空気の移動を可能としたリニアアクチュエータが記載されている。また、ストロークによる体積変化に対応するために、外部にサブタンクを設けることも考えられる。しかし、サブタンクを設ける場合は、サブタンクを設けるための追加のコストおよび設置スペースが必要になる。これにより、例えば、取付長が長くなる可能性、構造が複雑になる可能性がある。一方、特許文献2には、空気ばねの内部の空気を一方向に循環させることにより、電磁ダンパのコイルを冷却可能とした電磁サスペンション装置が記載されている。しかし、この構成の場合は、空気ばねの内部に電磁ダンパ(リニアアクチュエータ)を設ける必要があり、例えば、搭載性(搭載の自由度)が制限される可能性がある。 On the other hand, in Patent Document 1, in order to reduce the air resistance during expansion and contraction, a linear actuator is provided that allows air to move by providing a separate passage (communication groove) between the air chambers whose volume changes. Are listed. Also, it is conceivable to provide an external sub-tank in order to cope with the volume change due to the stroke. However, providing the sub-tank requires additional cost and installation space for providing the sub-tank. As a result, for example, the attachment length may increase and the structure may become complicated. On the other hand, Patent Literature 2 describes an electromagnetic suspension device capable of cooling coils of an electromagnetic damper by unidirectionally circulating air inside an air spring. However, in this configuration, it is necessary to provide an electromagnetic damper (linear actuator) inside the air spring, which may limit the mountability (degree of freedom of mounting), for example.

いずれにしても、電動リニアアクチュエータは、作動時(伸縮時、ストローク時)の空気によるダンピング、即ち、内部の空気室の体積変化に伴う空気ばね力を低減できることが好ましい。これに加えて、電機子(コイル)の温度上昇を抑制すべく、電機子(コイル)を冷却できることが好ましい。そこで、実施形態では、電動リニアアクチュエータ内の空気を逃がす(補償する)ことで、省電力で制御性能(製品性能)を向上すると共に、空気が流動することで、各部品(電機子等)の冷却が可能な構成としている。この場合、電磁サスペンションの構造を極力変えずに、電磁サスペンション内部の体積変化を抑制できるように構成している。 In any case, the electric linear actuator is preferably capable of reducing damping by air during operation (during expansion and contraction, during stroke), that is, air spring force associated with volume change of the internal air chamber. In addition to this, it is preferable that the armature (coil) can be cooled in order to suppress the temperature rise of the armature (coil). Therefore, in the embodiment, the air in the electric linear actuator is released (compensated) to improve the control performance (product performance) while saving power, and the flow of the air improves the performance of each part (armature, etc.). It has a cooling structure. In this case, the configuration is such that the change in volume inside the electromagnetic suspension can be suppressed without changing the structure of the electromagnetic suspension as much as possible.

即ち、第1の実施形態では、ミドルチューブ23に第1連通孔としての連通孔44が径方向に貫通する貫通孔として形成されている。この場合、連通孔44は、アクチュエータ11が図4に示すような伸長状態のとき、即ち、アウタチューブ35とミドルチューブ23とが相対的に最大長位置のときに、仕切部材42よりも一端側(下端側)に位置している。連通孔44は、第1シリンダ内となるアウタチューブ35内(アウタチューブ35とミドルチューブ23との間の空気室A)と、第2シリンダ内となるミドルチューブ23内(ミドルチューブ23とインナチューブ28との間の空気室B)とを連通している。これにより、2つの空気室A,Bは、同じ空間として空気の流通が可能に接続されている。 That is, in the first embodiment, the communication hole 44 as the first communication hole is formed in the middle tube 23 as a through hole penetrating in the radial direction. In this case, when the actuator 11 is in the extended state as shown in FIG. 4, that is, when the outer tube 35 and the middle tube 23 are at the relative maximum length position, the communication hole 44 is located on the one end side of the partition member 42. (lower end side). The communication hole 44 is formed inside the outer tube 35 (the air chamber A between the outer tube 35 and the middle tube 23) inside the first cylinder, and inside the middle tube 23 (the middle tube 23 and the inner tube 23) inside the second cylinder. 28 and air chamber B). As a result, the two air chambers A and B are connected as the same space so that air can circulate.

ここで、連通孔44は、図3および図4に示すように、円周上に180度離間して2個設けられている。しかし、連通孔44の個数は、図示の例に限らず、円周上に1個以上あればよい。また、連通孔44を空気が通過するときの空気抵抗が大きいと、空気ばね力が多く残ってしまう可能性がある。そこで、空気抵抗を抑制するために、例えば、連通孔44をミドルチューブ23の円周上の複数個所に設けてもよい。例えば、連通孔44を円周上に8個、かつ、軸方向に2個所の合計16個設けてもよい。即ち、連通孔44の個数や設置位置は、空気ばね力の抑制と空気抵抗の抑制とを考慮して任意に設計(設定)することができる。 Here, as shown in FIGS. 3 and 4, two communicating holes 44 are provided on the circumference at intervals of 180 degrees. However, the number of communication holes 44 is not limited to the example shown in the drawing, and it is sufficient if there is one or more on the circumference. Also, if the air resistance when the air passes through the communication hole 44 is large, there is a possibility that a large amount of air spring force will remain. Therefore, in order to suppress the air resistance, for example, the communication holes 44 may be provided at a plurality of locations on the circumference of the middle tube 23 . For example, 8 communication holes 44 may be provided on the circumference and 2 in the axial direction for a total of 16 communication holes 44 . That is, the number and installation positions of the communication holes 44 can be arbitrarily designed (set) in consideration of suppression of air spring force and suppression of air resistance.

一方、連通孔44の大きさ(孔径)は、大きいほど好ましいが、ミドルチューブ23の強度を確保する必要もある。一方、連通孔44が小さすぎる場合は、連通孔44を通る空気の流速が速くなり、空気が連通孔44を通過するときに音が発生する可能性がある。連通孔44の大きさを決めるためには、アクチュエータ11の最大速度とこのときの体積変化量とから最大流速を求め、連通孔44の孔径や個数を決めることが好ましい。いずれにしても、第1の実施形態では、ミドルチューブ23の連通孔44によって空気室Aと空気室Bとが接続されている。このため、空気室Aと空気室Bは、連通孔44を通じて空気の流通が可能となっている。 On the other hand, the size (hole diameter) of the communication hole 44 is preferably as large as possible, but it is also necessary to ensure the strength of the middle tube 23 . On the other hand, if the communication hole 44 is too small, the flow velocity of the air passing through the communication hole 44 increases, and there is a possibility that the air passing through the communication hole 44 will generate a sound. In order to determine the size of the communication holes 44 , it is preferable to determine the maximum flow velocity from the maximum velocity of the actuator 11 and the amount of volume change at this time, and determine the hole diameter and number of the communication holes 44 . In any case, in the first embodiment, the air chambers A and B are connected through the communication hole 44 of the middle tube 23 . Therefore, the air chamber A and the air chamber B can circulate air through the communication hole 44 .

第1の実施形態によるアクチュエータ11は、上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。 The actuator 11 according to the first embodiment has the configuration as described above, and the operation thereof will now be described.

車両1は、レールRに沿って、例えば図1および図2中の左側に向かって走行する。車両1が走行しているときに、例えばロール(横揺れ)またはピッチ(前後方向の揺れ)等の振動が発生すると、このときの上下方向の振動を各加速度センサ13A-13Dによって検出する。制御装置14は、各加速度センサ13A-13Dで検出した信号をそれぞれ個別な車両挙動(加速度)の検出信号として判別しつつ、車両1の振動を抑えるために、例えば各アクチュエータ11(11A-11D)で発生すべき目標制御力を演算する。そして、各アクチュエータ11(11A-11D)は、制御装置14から個別に出力される指令信号に従って、それぞれの発生制御力が目標制御力に沿った特性となるように可変に制御される。このとき、制御装置14からの指令信号に応じて電機子29の各コイル31A,31B,31Cに電力が供給される。 The vehicle 1 runs along the rail R toward the left side in FIGS. 1 and 2, for example. When the vehicle 1 is running, for example, if vibration such as roll (horizontal shaking) or pitch (front-rear shaking) occurs, the vertical vibration at this time is detected by each of the acceleration sensors 13A to 13D. The control device 14 discriminates signals detected by the acceleration sensors 13A to 13D as detection signals of individual vehicle behavior (acceleration), and controls the vibration of the vehicle 1 by controlling the actuators 11 (11A to 11D), for example. Calculate the target control force to be generated in Each actuator 11 (11A-11D) is variably controlled in accordance with command signals individually output from the control device 14 so that each generated control force has a characteristic along the target control force. At this time, power is supplied to the coils 31A, 31B, and 31C of the armature 29 according to command signals from the control device 14 .

ここで、第1の実施形態によれば、ミドルチューブ23には、アウタチューブ35内(空気室A)とミドルチューブ23内(空気室B)とを連通する連通孔44が形成されている。このため、ストロークに伴い、アウタチューブ35内(空気室A)とミドルチューブ23内(空気室B)との間を、連通孔44を通じて空気が流通する。これにより、ストロークに伴うアウタチューブ35内の空気室A,Bの体積変化を緩やかにできる。即ち、連通孔44が設けられていない構成と比較して、アウタチューブ35内の空気室A,Bの体積変化に伴う空気ばね力を低減することができ、空気ばね力を補正するための制御力(空気ばね成分を相殺するための制御力)を低減できる。この結果、少ない消費電力(省電力)で、所望の制御力を発生させることができ、アクチュエータ11が搭載された車両1の乗り心地(制振性能)を確保できる。即ち、空気ばね力を低減できる分、コイル31A,31B,31Cと永久磁石43との間で発生させるべき力を小さくできる。これにより、連通孔44が設けられていない構成と比較して少ない力で同等の乗り心地を確保できる。換言すれば、連通孔44が設けられていない構成と同等の消費電力で、さらに乗り心地を向上できる。 Here, according to the first embodiment, the middle tube 23 is formed with the communication hole 44 that communicates the inside of the outer tube 35 (air chamber A) with the inside of the middle tube 23 (air chamber B). Therefore, air flows through the communication hole 44 between the outer tube 35 (air chamber A) and the middle tube 23 (air chamber B) with the stroke. As a result, changes in volume of the air chambers A and B in the outer tube 35 due to the stroke can be moderated. That is, compared to a configuration in which the communication hole 44 is not provided, the air spring force associated with the volume change of the air chambers A and B in the outer tube 35 can be reduced, and the control for correcting the air spring force can be performed. The force (control force to offset the air spring component) can be reduced. As a result, a desired control force can be generated with less power consumption (power saving), and the ride comfort (vibration damping performance) of the vehicle 1 in which the actuator 11 is mounted can be ensured. That is, the force to be generated between the coils 31A, 31B, 31C and the permanent magnet 43 can be reduced by the amount that the air spring force can be reduced. As a result, the same level of ride comfort can be ensured with less force as compared to a configuration in which the communication hole 44 is not provided. In other words, it is possible to further improve riding comfort with power consumption equivalent to that of a configuration in which the communication hole 44 is not provided.

また、ストロークに伴い、アウタチューブ35内(空気室A)の空気だけでなく、ミドルチューブ23内(空気室B)の空気も流動する。このため、アウタチューブ35内の空気だけでなくミドルチューブ23内の空気も用いて発熱体となる電機子29を冷却することができる。これにより、電機子29の冷却性を向上することができ、電機子29の温度上昇を抑制できる。この結果、例えば、大きな推力を長時間発生させることができ、長時間の大きな振動を抑制することも可能となる。即ち、この面からも、乗り心地(制振性能)を向上できる。さらに、第1の実施形態では、サブタンクを必要としないため、取付長が長くなることや構造が複雑になることも抑制できる。 Further, along with the stroke, not only the air inside the outer tube 35 (air chamber A) but also the air inside the middle tube 23 (air chamber B) flows. Therefore, not only the air in the outer tube 35 but also the air in the middle tube 23 can be used to cool the armature 29, which serves as a heating element. Thereby, the cooling performance of the armature 29 can be improved, and the temperature rise of the armature 29 can be suppressed. As a result, for example, it is possible to generate a large thrust force for a long period of time, and it is also possible to suppress large vibrations for a long period of time. That is, from this aspect as well, the ride comfort (vibration damping performance) can be improved. Furthermore, since the first embodiment does not require a sub-tank, it is possible to prevent the mounting length from becoming long and the structure from becoming complicated.

第1の実施形態によれば、アウタチューブ35の底部37にロッド38が取り付けられており、ロッド38は、電機子29側に固定された第1軸受39と摺動する。このため、ストロークのときに電機子29がアウタチューブ35に対してロッド38によって軸方向に案内される構成で、空気ばね力を低減でき、かつ、電機子29の冷却性を向上できる。これにより、ミドルチューブ23の電機子29(即ち、固定子21)とアウタチューブ35の永久磁石43(即ち、可動子34)との軸方向の相対変位を安定して行うことができる構成で、乗り心地(制振性能)を向上できる。 According to the first embodiment, a rod 38 is attached to the bottom portion 37 of the outer tube 35, and the rod 38 slides on a first bearing 39 fixed on the armature 29 side. Therefore, the configuration in which the armature 29 is axially guided by the rod 38 with respect to the outer tube 35 during the stroke can reduce the air spring force and improve the cooling performance of the armature 29 . As a result, the armature 29 (that is, the stator 21) of the middle tube 23 and the permanent magnet 43 (that is, the mover 34) of the outer tube 35 can be stably displaced relative to each other in the axial direction. Ride comfort (vibration damping performance) can be improved.

第1の実施形態によれば、ミドルチューブ23の上端部には、ミドルチューブ23の内部に配置されたインナチューブ28が固定されており、インナチューブ28の下端部28Aは、電機子29まで延びている。このため、電機子29まで延びるインナチューブ28によって電機子29を位置決め(軸取り)することができ、ミドルチューブ23と電機子29との組立性を良好にできる。 According to the first embodiment, the inner tube 28 arranged inside the middle tube 23 is fixed to the upper end of the middle tube 23 , and the lower end 28 A of the inner tube 28 extends to the armature 29 . ing. Therefore, the armature 29 can be positioned (coaxially aligned) by the inner tube 28 extending to the armature 29, and the middle tube 23 and the armature 29 can be easily assembled.

次に、図5および図6は、第2の実施形態を示している。第2の実施形態の特徴は、ロッドの上端部に軸受部材を設けたことにある。なお、第2の実施形態では、第1の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。 Next, FIGS. 5 and 6 show a second embodiment. A feature of the second embodiment resides in that a bearing member is provided at the upper end of the rod. In addition, in 2nd Embodiment, the same code|symbol is attached|subjected to the same component as 1st Embodiment, and the description is abbreviate|omitted.

第2の実施形態では、ロッド38の他端部となる上端部38Bに軸受部材としてピストン51が設けられている。ピストン51の外周面は、インナチューブ28の内周面28Cと摺接する。これにより、ピストン51は、インナチューブ28の内周面28Cに対してロッド38を支持している。ピストン51は、インナチューブ28内(空気室C)を2室、即ち、図5および図6でピストン51よりも下側(ロッド38側)となる空気室C1と、図5および図6でピストン51よりも上側(ロッド38とは反対側)となる空気室C2とに仕切っている。ピストン51には、上下方向(軸方向)に延びる貫通孔として軸方向連通孔52が設けられている。軸方向連通孔52は、空気室C1と空気室C2との間を連通している。なお、第2の実施形態では、ピストン51に軸方向連通孔52が設けられているが、軸方向連通孔52を省略してもよい。 In the second embodiment, a piston 51 is provided as a bearing member at the upper end portion 38B, which is the other end portion of the rod 38. As shown in FIG. The outer peripheral surface of the piston 51 is in sliding contact with the inner peripheral surface 28</b>C of the inner tube 28 . Thereby, the piston 51 supports the rod 38 with respect to the inner peripheral surface 28C of the inner tube 28. As shown in FIG. The piston 51 has two chambers in the inner tube 28 (air chamber C), that is, an air chamber C1 below the piston 51 (on the rod 38 side) in FIGS. 51 and an air chamber C2 on the upper side (on the side opposite to the rod 38). The piston 51 is provided with an axial communication hole 52 as a through hole extending in the vertical direction (axial direction). The axial communication hole 52 communicates between the air chamber C1 and the air chamber C2. Although the piston 51 is provided with the axial communication hole 52 in the second embodiment, the axial communication hole 52 may be omitted.

第2の実施形態は、上述の如きピストン51をロッド38の上端部38Bに設けたもので、その基本的作用については、第1の実施形態によるものと格別差異はない。特に、第2の実施形態によれば、ストロークのときに電機子29に設けられた第1軸受39だけでなく、インナチューブ28およびピストン51によっても電機子29がロッド38に案内される。そして、このように軸方向に離間した2個所で案内される構成で、空気ばね力を低減でき、かつ、電機子29の冷却性を向上できる。このため、ミドルチューブ23の電機子29(即ち、固定子21)とアウタチューブ35の永久磁石43(即ち、可動子34)との軸方向の相対変位を安定して行うことができる構成で、乗り心地(制振性能)を向上できる。しかも、電機子29まで延びるインナチューブ28によって電機子29を位置決め(軸取り)することができ、ミドルチューブ23と電機子29との組立性を良好にできる。 In the second embodiment, the piston 51 as described above is provided at the upper end portion 38B of the rod 38, and its basic action is not particularly different from that in the first embodiment. In particular, according to the second embodiment, the armature 29 is guided on the rod 38 not only by the first bearing 39 provided on the armature 29 during the stroke, but also by the inner tube 28 and the piston 51 . With such a configuration in which the armature 29 is guided at two points spaced apart in the axial direction, the air spring force can be reduced and the cooling performance of the armature 29 can be improved. For this reason, the configuration enables stable axial relative displacement between the armature 29 (that is, the stator 21) of the middle tube 23 and the permanent magnet 43 (that is, the mover 34) of the outer tube 35. Ride comfort (vibration damping performance) can be improved. Moreover, the armature 29 can be positioned (coaxially aligned) by the inner tube 28 extending to the armature 29, so that the middle tube 23 and the armature 29 can be easily assembled.

次に、図7および図8は、第3の実施形態を示している。第3の実施形態の特徴は、第3シリンダ(インナチューブ)に第2連通孔を設けたことにある。なお、第3の実施形態では、第1の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。 Next, FIGS. 7 and 8 show a third embodiment. A feature of the third embodiment resides in that the third cylinder (inner tube) is provided with the second communication hole. In addition, in 3rd Embodiment, the same code|symbol is attached|subjected to the same component as 1st Embodiment, and the description is abbreviate|omitted.

前述した第1の実施形態では、第1連通孔44によって、空気室Aと空気室Bとを連通させている。しかし、空気室Cは、ストロークに伴い体積変化するが、空気室Cは他の空気室A,Bと接続されていない。そこで、第3の実施形態では、ミドルチューブ23に設けられた連通孔44に加えて、第2連通孔としての連通孔61がインナチューブ28に設けられている。連通孔61は、インナチューブ28の外周(筒部)に形成されている。連通孔61は、第3シリンダ内となるインナチューブ28内(空気室C)と、第2シリンダ内となるミドルチューブ23内(空気室B)との間を連通している。これにより、第3の実施形態では、3つの空気室A,B,Cが2つの連通孔44,61によって接続されている。即ち、3つの空気室A,B,Cは、同じ空間として空気の流通が可能に接続されている。 In the first embodiment described above, the air chambers A and B communicate with each other through the first communication hole 44 . However, the air chamber C is not connected to the other air chambers A and B, although the volume of the air chamber C changes with the stroke. Therefore, in the third embodiment, in addition to the communication hole 44 provided in the middle tube 23, the communication hole 61 is provided in the inner tube 28 as a second communication hole. The communication hole 61 is formed in the outer circumference (cylindrical portion) of the inner tube 28 . The communication hole 61 communicates between the inner tube 28 (air chamber C) inside the third cylinder and the middle tube 23 (air chamber B) inside the second cylinder. Thus, in the third embodiment, three air chambers A, B, C are connected by two communication holes 44, 61. As shown in FIG. That is, the three air chambers A, B, and C are connected as the same space so that air can circulate.

ここで、連通孔61の軸方向位置は、図7に示すような縮小状態(より具体的には、アクチュエータ11が縮み切った状態)でも、ロッド38の上端部38Bより上側(車体2側)であることが望ましい。しかし、連通孔61の設置位置が、インナチューブ28の上端部28Bの近傍である場合、ロッド38の上端部38Bから連通孔61までの距離が遠くなり、空気抵抗が増える可能性がある。これにより、空気ばね力が残る可能性がある。そこで、空気抵抗を減らす目的として、例えば、連通孔61をインナチューブ28の軸方向の複数個所に設けてもよい。即ち、連通孔61の孔径、個数、位置は、第1の実施形態の連通孔44と同様に、インナチューブ28の強度を確保でき、空気の流速が速くなることによる音が発生することを抑制でき、かつ、連通孔61を空気が通過するときの空気抵抗を抑制できるように設定することが好ましい。 Here, the axial position of the communication hole 61 is above the upper end portion 38B of the rod 38 (on the side of the vehicle body 2) even in the contracted state (more specifically, the state in which the actuator 11 is completely contracted) as shown in FIG. is desirable. However, if the communicating hole 61 is installed near the upper end 28B of the inner tube 28, the distance from the upper end 38B of the rod 38 to the communicating hole 61 increases, which may increase air resistance. This can leave an air spring force. Therefore, for the purpose of reducing air resistance, for example, the communication holes 61 may be provided at a plurality of locations in the axial direction of the inner tube 28 . That is, the diameter, number, and positions of the communication holes 61 are the same as those of the communication holes 44 of the first embodiment, so that the strength of the inner tube 28 can be ensured, and the generation of noise due to an increase in air velocity can be suppressed. Moreover, it is preferable to set so that the air resistance when the air passes through the communication hole 61 can be suppressed.

第3の実施形態は、上述の如き第2連通孔61をインナチューブ28に設けるもので、その基本的作用については、第1の実施形態によるものと格別差異はない。特に、第3の実施形態によれば、インナチューブ28に第2連通孔61が形成されているため、アウタチューブ35内とミドルチューブ23内とインナチューブ28内との3つの空間(空気室A、空気室B、空気室C)が連通孔44および連通孔61を介して一つの空間として連通する。これにより、空気ばね力をより低減でき、かつ、電機子29の冷却性をより向上できる。 In the third embodiment, the inner tube 28 is provided with the second communication hole 61 as described above, and its basic action is not particularly different from that of the first embodiment. In particular, according to the third embodiment, since the second communication hole 61 is formed in the inner tube 28, three spaces (air chamber A , air chamber B, and air chamber C) communicate as one space through the communication hole 44 and the communication hole 61 . As a result, the air spring force can be further reduced, and the cooling performance of the armature 29 can be further improved.

次に、図9および図10は、第4の実施形態を示している。第4の実施形態の特徴は、第1連通孔をミドルチューブの下端側閉塞部(一端側閉塞部)に設けたことにある。なお、第4の実施形態では、第3の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。 Next, FIGS. 9 and 10 show a fourth embodiment. A feature of the fourth embodiment is that the first communication hole is provided in the lower end side closing portion (one end side closing portion) of the middle tube. In addition, in 4th Embodiment, the same code|symbol is attached|subjected to the same component as 3rd Embodiment, and the description is abbreviate|omitted.

上述した第3の実施形態は、空気室A,B,Cを連通孔44および連通孔61で連通させることにより、ストロークに伴う体積変化によって発生する空気ばね力を低減している。しかし、第1連通孔としての連通孔44をミドルチューブ23の筒部25に設けた場合、アクチュエータ11の最小長(取付長)が長くなる可能性がある。即ち、アクチュエータ11が最大長のときに仕切部材42よりも一端側(下端側)に第1連通孔を設ける場合は、ミドルチューブ23の筒部25よりも下側に第1連通孔を設ける方が、アクチュエータ11の最小長(取付長)を短くできる。このため、例えば、電機子29のコア30に軸方向に延びる第1連通孔を設けることが考えられる。この場合には、第1連通孔の空気によってコイル31A,31B,31Cを直接的に冷却できるため、電機子29の冷却性能(冷却効率)を向上できる。しかし、この構成の場合は、大電流で大推力を発生したときに、コア30に第1連通孔を設けたことによる磁路の減少により、コア30が磁気飽和し、推力の発生効率が低下する可能性がある。 In the above-described third embodiment, the air chambers A, B, and C are communicated with each other through the communication hole 44 and the communication hole 61, thereby reducing the air spring force generated by the volume change accompanying the stroke. However, when the communication hole 44 as the first communication hole is provided in the tubular portion 25 of the middle tube 23, the minimum length (mounting length) of the actuator 11 may become long. That is, when the first communication hole is provided on the one end side (lower end side) of the partition member 42 when the actuator 11 is at its maximum length, the first communication hole is provided on the lower side of the cylindrical portion 25 of the middle tube 23. However, the minimum length (mounting length) of the actuator 11 can be shortened. For this reason, for example, it is conceivable to provide the core 30 of the armature 29 with a first communication hole extending in the axial direction. In this case, since the coils 31A, 31B, and 31C can be directly cooled by the air in the first communication holes, the cooling performance (cooling efficiency) of the armature 29 can be improved. However, in the case of this configuration, when a large thrust force is generated with a large current, the core 30 is magnetically saturated due to the decrease in the magnetic path due to the provision of the first communication hole in the core 30, and the thrust generation efficiency is reduced. there's a possibility that.

そこで、第4の実施形態では、ミドルチューブ23の筒部25よりも下端側に位置する下端側閉塞部24に、第1連通孔としての連通孔71が形成されている。連通孔71は、軸方向に延びる部位と径方向に延びる部位とを有している。ここで、下端側閉塞部24には、ストロークセンサ32が設けられている。このため、連通孔71は、ストロークセンサ32のセンシングに影響しない位置に設ける。連通孔71の孔径、個数は、下端側閉塞部24の強度を確保でき、空気の流速が速くなることによる音が発生することを抑制でき、かつ、連通孔71を空気が通過するときの空気抵抗を抑制できるように設定することが好ましい。 Therefore, in the fourth embodiment, a communicating hole 71 as a first communicating hole is formed in the lower end side closing portion 24 located on the lower end side of the cylindrical portion 25 of the middle tube 23 . The communication hole 71 has an axially extending portion and a radially extending portion. Here, a stroke sensor 32 is provided in the lower end blocking portion 24 . Therefore, the communication hole 71 is provided at a position that does not affect sensing by the stroke sensor 32 . The hole diameter and the number of the communication holes 71 can ensure the strength of the lower end side blocking portion 24, can suppress the generation of noise due to an increase in the flow velocity of the air, and can prevent the air from passing through the communication holes 71. It is preferable to set so that the resistance can be suppressed.

第4の実施形態は、上述の如き連通孔71をミドルチューブ23の下端側閉塞部24に設けるもので、その基本的作用については、第3の実施形態によるものと格別差異はない。特に、第4の実施形態によれば、ミドルチューブ23の下端側閉塞部24にストロークセンサ32が設けられており、かつ、下端側閉塞部24に連通孔71が形成されている。このため、ミドルチューブ23の下端側閉塞部24に連通孔71を設けることで、取付長が長くなることを抑制できる。この場合、連通孔71の設置位置は、筒部25よりも下側であるが、コア30(電機子29)ではない。このため、コア30に第1連通孔を形成する構成と比較して、磁路不足、磁気飽和の影響を抑制できる。また、連通孔71を流通する空気によってストロークセンサ32を冷却できる。 In the fourth embodiment, the communicating hole 71 as described above is provided in the lower end side closing portion 24 of the middle tube 23, and its basic function is not particularly different from that of the third embodiment. In particular, according to the fourth embodiment, the stroke sensor 32 is provided in the lower end side closing portion 24 of the middle tube 23 and the communication hole 71 is formed in the lower end side closing portion 24 . Therefore, by providing the communication hole 71 in the lower end side closing portion 24 of the middle tube 23, it is possible to suppress an increase in the attachment length. In this case, the installation position of the communication hole 71 is below the cylindrical portion 25, but not the core 30 (armature 29). Therefore, compared to the configuration in which the core 30 is formed with the first communication hole, the effects of insufficient magnetic paths and magnetic saturation can be suppressed. Also, the stroke sensor 32 can be cooled by the air flowing through the communication hole 71 .

次に、図11および図12は、第5の実施形態を示している。第5の実施形態の特徴は、アウタチューブに第3連通孔を設けたことにある。なお、第5の実施形態では、第4の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。 Next, FIGS. 11 and 12 show a fifth embodiment. A feature of the fifth embodiment is that the outer tube is provided with a third communication hole. In addition, in 5th Embodiment, the same code|symbol is attached|subjected to the component same as 4th Embodiment, and the description is abbreviate|omitted.

上述した第4の実施形態では、アクチュエータ11の3つの空気室A,B,Cを一つの空気室となるように連通させている。しかし、空気室A,B,Cは、一つの空気室として密閉されている。そこで、第5の実施形態では、アウタチューブ35に外気(大気)に通じる第3連通孔としての連通孔81が形成されている。連通孔81は、アウタチューブ35の内部と外部との間を連通している。これにより、アクチュエータ11内の空間、即ち、空気室A,B,Cは、連通孔81を介して外部(大気中)と連通している。連通孔81は、例えば、アクチュエータ11が図12に示すような伸長状態(より具体的には、アクチュエータ11が伸び切った状態)でも、アウタシェル33によって隠れる位置に設けられていることが望ましい。さらに、連通孔81の孔径、個数は、前述の連通孔44,61,71と同様に、アウタチューブ35の強度を確保でき、空気の流速が速くなることによる音が発生することを抑制でき、かつ、連通孔81を空気が通過するときの空気抵抗を抑制できるように設定することが好ましい。 In the fourth embodiment described above, the three air chambers A, B, and C of the actuator 11 are communicated to form one air chamber. However, the air chambers A, B, and C are sealed as one air chamber. Therefore, in the fifth embodiment, a communication hole 81 is formed in the outer tube 35 as a third communication hole communicating with the outside air (atmosphere). The communication hole 81 communicates between the inside and the outside of the outer tube 35 . As a result, the spaces within the actuator 11 , that is, the air chambers A, B, and C communicate with the outside (atmosphere) through the communication holes 81 . The communication hole 81 is preferably provided at a position hidden by the outer shell 33, for example, even when the actuator 11 is in the extended state (more specifically, the actuator 11 is fully extended) as shown in FIG. Furthermore, the hole diameter and the number of the communication holes 81 are the same as those of the communication holes 44, 61, and 71 described above, so that the strength of the outer tube 35 can be ensured, and the generation of noise due to the increase in air velocity can be suppressed. In addition, it is preferable to set so that air resistance when air passes through the communication hole 81 can be suppressed.

第5の実施形態は、上述の如き連通孔81をアウタチューブ35に設けるもので、その基本的作用については、第4の実施形態によるものと格別差異はない。特に、第5の実施形態によれば、アウタチューブ35内と外部とが連通孔81を介して連通するため、外部(外気)との空気の流通が可能となる。これにより、空気ばね力をより低減でき、かつ、電機子29の冷却性をより向上できる。即ち、空気室A,B,Cが外部と連通していない場合は、空気の流れがアクチュエータ11の内部の循環となる。これに対して、第5の実施形態では、3つの空気室A,B,Cが外部と連通している。このため、内部の空気循環による冷却に加えて、内部と外部との熱交換による冷却が可能となり、各部品(電機子29等)の温度上昇を抑制できる。 In the fifth embodiment, the communicating hole 81 as described above is provided in the outer tube 35, and its basic action is not particularly different from that of the fourth embodiment. In particular, according to the fifth embodiment, the inside of the outer tube 35 communicates with the outside through the communication hole 81, so air can flow with the outside (outside air). As a result, the air spring force can be further reduced, and the cooling performance of the armature 29 can be further improved. That is, when the air chambers A, B, and C do not communicate with the outside, the air flow circulates inside the actuator 11 . In contrast, in the fifth embodiment, three air chambers A, B, and C communicate with the outside. Therefore, in addition to cooling by internal air circulation, cooling by heat exchange between the inside and the outside is possible, and temperature rise of each part (armature 29, etc.) can be suppressed.

次に、図13は、第6の実施形態を示している。第6の実施形態の特徴は、第3連通孔にフィルタを設けることにある。なお、第6の実施形態では、第5の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。 Next, FIG. 13 shows a sixth embodiment. A feature of the sixth embodiment is that a filter is provided in the third communication hole. In addition, in 6th Embodiment, the same code|symbol is attached|subjected to the same component as 5th Embodiment, and the description is abbreviate|omitted.

上述した第5の実施形態は、アクチュエータ11の外部から連通孔81を介して塵や水等の異物がアクチュエータ11内に侵入する可能性がある。そして、塵の侵入が著しい場合には、アクチュエータ11が固着する可能性がある。また、水の侵入が著しい場合には、コイル31A,31B,31Cの絶縁性能が低下する可能性がある。 In the fifth embodiment described above, there is a possibility that foreign matter such as dust and water may enter the actuator 11 from the outside of the actuator 11 through the communication hole 81 . Then, if the intrusion of dust is significant, there is a possibility that the actuator 11 will stick. Also, if water intrusion is significant, the insulation performance of the coils 31A, 31B, and 31C may deteriorate.

そこで、第6の実施形態では、外気に通じる第3連通孔としての連通孔81に、アウタチューブ35の内部と外部との間を双方向に流通可能なフィルタ91が設けられている。即ち、連通孔81は、フィルタ91を備えている。フィルタ91は、連通孔81内に例えば接着により固定することができる。なお、フィルタ91の交換を考慮して、フィルタ91を連通孔81に着脱可能に取付ける(係合させる)構成を採用してもよい。フィルタ91は、例えば、メッシュ地のもの、焼結部材から構成されるもの等を用いることができる。フィルタ91の気孔径(濾過孔径)や厚さは、アクチュエータ11の実使用条件から選定することが望ましい。ただし、フィルタ91の気孔径を小さくした場合、または、フィルタ91の厚さを厚くした場合、空気抵抗(圧力損失)が増大する可能性がある。このため、空気抵抗と濾過性能(捕集性能)とを考慮してフィルタ91を選定することが望ましい。 Therefore, in the sixth embodiment, the communication hole 81 serving as the third communication hole communicating with the outside air is provided with a filter 91 that allows bidirectional communication between the inside and the outside of the outer tube 35 . That is, the communication hole 81 is equipped with the filter 91 . The filter 91 can be fixed in the communication hole 81 by, for example, adhesion. In consideration of replacement of the filter 91, a configuration in which the filter 91 is detachably attached (engaged) to the communication hole 81 may be employed. For the filter 91, for example, a mesh material, a sintered material, or the like can be used. It is desirable to select the pore diameter (filtration pore diameter) and thickness of the filter 91 based on the actual usage conditions of the actuator 11 . However, when the pore diameter of the filter 91 is reduced, or when the thickness of the filter 91 is increased, air resistance (pressure loss) may increase. Therefore, it is desirable to select the filter 91 in consideration of air resistance and filtration performance (collection performance).

第6の実施形態は、上述の如きフィルタ91を連通孔81に設けるもので、その基本的作用については、第5の実施形態によるものと格別差異はない。特に、第6の実施形態によれば、外部からの水や塵等の異物の侵入をフィルタ91により抑制することができる。これにより、連通孔81を介して外気の出し入れが可能な構成においても、防水性、防塵性を確保できる。 In the sixth embodiment, the filter 91 as described above is provided in the communication hole 81, and its basic action is not particularly different from that of the fifth embodiment. In particular, according to the sixth embodiment, the filter 91 can prevent foreign substances such as water and dust from entering from the outside. As a result, waterproofness and dustproofness can be ensured even in a configuration in which outside air can be taken in and out through the communication hole 81 .

即ち、アクチュエータ11は、空気室A,B,Cを密閉することで、外部からの水や塵等の異物の侵入を防ぐことができる。しかし、空気ばね力をより低減すべく、アクチュエータ11の空気室A,B,Cを外気と連通させると、アクチュエータ11内に外部から異物が侵入する可能性がある。これに対して、第6の実施形態では、連通孔81にフィルタ91を設けているため、空気ばね力をより低減しつつ、異物の侵入を抑制することができる。なお、アクチュエータ11が縮小するときは、アクチュエータ11内の空気がフィルタ91を介して排気(排出)され、アクチュエータ11が伸長するときは、アクチュエータ11内に外気がフィルタ91を介して吸気(吸入)される。アクチュエータ11は、最終的に取付長に戻るため、縮小の変位量の合計値と伸長の変位量の合計値とは同じになる。このため、アクチュエータ11に設けたフィルタ91は、吸気側に設けられる一般的なフィルタと比較して、フィルタ91に溜まる埃や塵の量を少なくできる。 That is, by sealing the air chambers A, B, and C, the actuator 11 can prevent foreign substances such as water and dust from entering from the outside. However, if the air chambers A, B, and C of the actuator 11 are communicated with the outside air in order to further reduce the air spring force, foreign matter may enter the actuator 11 from the outside. On the other hand, in the sixth embodiment, since the filter 91 is provided in the communication hole 81, it is possible to further reduce the air spring force and prevent foreign matter from entering. When the actuator 11 contracts, the air inside the actuator 11 is exhausted (discharged) through the filter 91, and when the actuator 11 expands, external air is taken in through the filter 91 into the actuator 11. be done. Since the actuator 11 finally returns to the attachment length, the total value of the contraction displacement amount and the total value of the extension displacement amount are the same. Therefore, the filter 91 provided on the actuator 11 can reduce the amount of dirt and dust accumulated on the filter 91 compared to a general filter provided on the intake side.

なお、第6の実施形態では、連通孔81にフィルタ91を設けている。これに対して、図示は省略するが、例えば、連通孔81以外の連通孔61,71にもフィルタを設けることができる。この場合、連通孔81のフィルタ91の気孔径、厚さ、および、連通孔61,71のフィルタの気孔径、厚さは、適宜設計することができる。例えば、連通孔81のフィルタ91の気孔径を大きくし、空気室Aの空気と外気とを積極的に入れ換える構成としてもよい。この場合、連通孔61,71のフィルタの気孔径は、連通孔81のフィルタ91の気孔径よりも小さく設定することにより、空気室B,Cへの水や塵等の異物の侵入を抑制するようにしてもよい。 In addition, in the sixth embodiment, a filter 91 is provided in the communication hole 81 . On the other hand, although not shown, for example, filters can also be provided in the communication holes 61 and 71 other than the communication hole 81 . In this case, the pore diameter and thickness of the filter 91 of the communication hole 81 and the pore diameter and thickness of the filters of the communication holes 61 and 71 can be appropriately designed. For example, the pore diameter of the filter 91 of the communication hole 81 may be increased to positively exchange the air in the air chamber A with the outside air. In this case, the pore diameters of the filters of the communication holes 61 and 71 are set to be smaller than the pore diameter of the filter 91 of the communication hole 81, thereby suppressing entry of foreign matter such as water and dust into the air chambers B and C. You may do so.

このような構成の場合、仮に連通孔81を介して空気室Aに異物が侵入したとしても、この異物は、連通孔71に設けたフィルタにより、空気室Bへの侵入を抑制することができる。仮に、空気室Bに異物が浸入した場合も、連通孔61に設けたフィルタにより、空気室Cへの侵入を抑制することができる。即ち、連通孔81にフィルタ91を設けるだけでなく、連通孔61,71にもフィルタを設けると共に、それぞれのフィルタ91をそれぞれの空気室A,B,Cに応じた気孔径や厚さに設定する。これにより、それぞれの空気室A,B,Cに適した防水性、防塵性を確保しつつ、ストロークに伴う体積変化による空気ばね力を低減することができる。 In the case of such a configuration, even if foreign matter enters the air chamber A through the communication hole 81, the foreign matter can be prevented from entering the air chamber B by the filter provided in the communication hole 71. . Even if a foreign object enters the air chamber B, it can be prevented from entering the air chamber C by the filter provided in the communication hole 61 . That is, not only the filter 91 is provided in the communication hole 81, but also filters are provided in the communication holes 61 and 71, and the pore diameter and thickness of each filter 91 are set according to the respective air chambers A, B, and C. do. Accordingly, it is possible to reduce the air spring force due to the volume change due to the stroke while ensuring waterproofness and dustproofness suitable for each of the air chambers A, B, and C.

次に、図14は、第7の実施形態を示している。第7の実施形態の特徴は、アウタチューブに設けられた第3連通孔の近傍に磁石を設けたことにある。なお、第7の実施形態では、第6の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。 Next, FIG. 14 shows a seventh embodiment. A feature of the seventh embodiment is that a magnet is provided in the vicinity of the third communication hole provided in the outer tube. In addition, in the seventh embodiment, the same reference numerals are given to the same constituent elements as in the sixth embodiment, and the description thereof will be omitted.

上述した第6の実施形態では、連通孔81にフィルタ91を設けることで、外気と連通する構成でも防水性、防塵性を確保できるようにしている。しかし、フィルタ91の気孔径によっては、異物(塵等)がフィルタ91を通過して内部に侵入する可能性がある。ここで、例えば、内部に侵入した塵が非磁性体粉(非磁性体成分)である場合、この非磁性体粉は、アクチュエータ11内の溜まりやすい場所(例えば、溝部や下部)に留まることが考えられる。一方、塵が磁性体粉(磁性体成分)である場合、この磁性体粉は、アクチュエータ11の各永久磁石43に付着することが考えられる。そして、一度付着した磁性体粉は、各永久磁石43の磁力が続く限り、各永久磁石43に付着し続け、時間の経過に伴って堆積する可能性がある。堆積した磁性体粉は、ある閾値を超えると、コア30やコイル31A,31B,31Cと接触し、これら部品の表面を傷付ける可能性がある。これにより、コイル31A,31B,31Cの絶縁性能が低下する可能性がある。 In the sixth embodiment described above, by providing the filter 91 in the communication hole 81, it is possible to secure waterproofness and dustproofness even in a configuration communicating with the outside air. However, depending on the pore size of the filter 91, foreign matter (such as dust) may pass through the filter 91 and enter inside. Here, for example, if the dust that has entered the interior is non-magnetic powder (non-magnetic component), this non-magnetic powder may stay in places where it is likely to accumulate (for example, grooves and lower parts) in the actuator 11. Conceivable. On the other hand, if the dust is magnetic powder (magnetic component), it is conceivable that this magnetic powder adheres to each permanent magnet 43 of the actuator 11 . As long as the magnetic force of each permanent magnet 43 continues, the magnetic powder that has once adhered will continue to adhere to each permanent magnet 43 and may accumulate over time. When the accumulated magnetic powder exceeds a certain threshold, it may come into contact with the core 30 and the coils 31A, 31B, and 31C and damage the surfaces of these parts. As a result, the insulation performance of the coils 31A, 31B, 31C may deteriorate.

そこで、第7の実施形態では、アクチュエータ11内に浸入した磁性体粉を付着させるための異物吸着磁石101(マグネット)がアウタチューブ35の内周側に設けられている。異物吸着磁石101の取付位置は、連通孔81の近傍が好ましい。例えば、異物吸着磁石101は、アウタチューブ35の内周面35Aまたは仕切部材42の内面で、かつ、連通孔81の近傍に設置することが望ましい。ただし、異物吸着磁石101の位置および寸法は、アクチュエータ11が伸長状態であっても、即ち、異物吸着磁石101が電機子29に接近しても、電機子29のコア30またはコイル31A,31B,31Cに接触しないように設定する。また、異物吸着磁石101の個数は、例えば、連通孔81の個数と同等以上であることが好ましい。異物吸着磁石101は、例えば、ネオジム磁石やフェライト磁石であることが望ましく、使用温度範囲に応じて適切に種類を選定することが好ましい。 Therefore, in the seventh embodiment, a foreign matter attracting magnet 101 (magnet) for adhering magnetic powder that has entered the actuator 11 is provided on the inner peripheral side of the outer tube 35 . The attachment position of the foreign matter attracting magnet 101 is preferably near the communication hole 81 . For example, the foreign matter attracting magnet 101 is desirably installed on the inner peripheral surface 35A of the outer tube 35 or the inner surface of the partition member 42 and near the communication hole 81 . However, the position and dimensions of the foreign matter attracting magnet 101 remain unchanged even when the actuator 11 is in an extended state, that is, even when the foreign matter attracting magnet 101 approaches the armature 29, the core 30 of the armature 29 or the coils 31A, 31B, Set so as not to touch 31C. Also, the number of foreign matter attracting magnets 101 is preferably equal to or greater than the number of communication holes 81, for example. The foreign matter attracting magnet 101 is preferably, for example, a neodymium magnet or a ferrite magnet, and it is preferable to appropriately select the type according to the operating temperature range.

第7の実施形態は、上述の如き異物吸着磁石101を連通孔81の近傍に設けるもので、その基本的作用については、第6の実施形態によるものと格別差異はない。特に、第7の実施形態は、連通孔81を介して侵入した磁性体粉が異物吸着磁石101によって集められる(引寄せられる)ため、磁性体粉が各永久磁石43に付着することを抑制できる。これにより、コイル31A,31B,31Cと磁性体粉との接触による損傷を抑制することができ、絶縁性能を良好に確保できる。 In the seventh embodiment, the foreign matter attracting magnet 101 as described above is provided in the vicinity of the communication hole 81, and its basic function is the same as that of the sixth embodiment. In particular, in the seventh embodiment, magnetic powder that has entered through the communication hole 81 is collected (attracted) by the foreign matter attracting magnet 101 , so magnetic powder can be prevented from adhering to each permanent magnet 43 . . As a result, damage due to contact between the coils 31A, 31B, and 31C and the magnetic powder can be suppressed, and good insulation performance can be ensured.

なお、第7の実施形態では、連通孔81にフィルタ91を設けることに加えて連通孔81の近傍に異物吸着磁石101を設ける構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、異物吸着磁石を設けるが、フィルタは設けない構成としてもよい。即ち、フィルタを省略してもよい。 In addition, in the seventh embodiment, in addition to providing the filter 91 in the communicating hole 81, the case where the foreign matter attracting magnet 101 is provided near the communicating hole 81 has been described as an example. However, the configuration is not limited to this, and for example, a configuration may be adopted in which the foreign matter attracting magnet is provided but the filter is not provided. That is, the filter may be omitted.

第1の実施形態では、第1シリンダとしてのアウタチューブ35にロッド38が取付けられた構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、ロッド(およびガイド部)を省略してもよい。このことは、第2の実施形態ないし第7の実施形態についても同様である。 In the first embodiment, the configuration in which the rod 38 is attached to the outer tube 35 as the first cylinder has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and for example, the rod (and guide section) may be omitted. This also applies to the second through seventh embodiments.

第1の実施形態では、第3シリンダとしてのインナチューブ28を備えた構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、インナチューブを省略してもよい。このことは、第3の実施形態ないし第7の実施形態についても同様である。 In the first embodiment, the case where the inner tube 28 as the third cylinder is provided has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the inner tube may be omitted, for example. This also applies to the third through seventh embodiments.

第1の実施形態では、ストロークセンサ32をミドルチューブ23の一端側閉塞部24に設ける構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、ストロークセンサを一端側閉塞部から外れた位置に設けてもよい。このことは、第2の実施形態ないし第7の実施形態についても同様である。 In the first embodiment, the case where the stroke sensor 32 is provided in the one end side blocking portion 24 of the middle tube 23 has been described as an example. However, not limited to this, for example, the stroke sensor may be provided at a position separated from the one end side blocking portion. This also applies to the second through seventh embodiments.

各実施形態では、車両1のばね上部材(例えば車体2)を固定側とし、車両1のばね下部材(例えば台車3A,3B、車輪4)を可動側とした場合を例に挙げて説明した。即ち、車両1のばね下部材となる台車3A,3Bに接続された第1部材を可動子34とし、車両1のばね上部材となる車体2に接続された第2部材を固定子21とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、車両のばね下部材を固定側とし、車両のばね上部材を可動側としてもよい。即ち、車両のばね下部材(台車)に接続される第1部材または第2部材を固定子とし、車両のばね上部材(車体)に接続される第1部材または第2部材を可動子としてもよい。換言すれば、第1部材を固定子とすると共に第2部材を可動子としてもよいし、第1部材を可動子とすると共に第2部材を固定子としてもよい。 In each embodiment, the case where the sprung member (for example, the vehicle body 2) of the vehicle 1 is on the fixed side and the unsprung member (for example, the trucks 3A and 3B and the wheels 4) of the vehicle 1 is on the movable side has been described as an example. . That is, the first member connected to the bogies 3A and 3B, which are the unsprung members of the vehicle 1, is the mover 34, and the second member, which is connected to the vehicle body 2 which is the sprung member of the vehicle 1, is the stator 21. A case has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and for example, the unsprung member of the vehicle may be the fixed side and the sprung member of the vehicle may be the movable side. That is, the first or second member connected to the unsprung member (bogie) of the vehicle may be the stator, and the first or second member connected to the sprung member (body) of the vehicle may be the mover. good. In other words, the first member may be the stator and the second member may be the mover, or the first member may be the mover and the second member may be the stator.

各実施形態では、電動リニアアクチュエータとしてのアクチュエータ11が取付けられる2部材間のうちの一方を台車3A,3Bとし、2部材間のうちの他方を車体2とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、電動リニアアクチュエータが取付けられる2部材間のうちの一方を車体とし、2部材間のうちの他方を台車としてもよい。 In each embodiment, a case where one of the two members to which the actuator 11 as the electric linear actuator is attached is the trucks 3A and 3B and the other of the two members is the vehicle body 2 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and for example, one of the two members to which the electric linear actuator is attached may be the vehicle body, and the other of the two members may be the truck.

各実施形態では、アクチュエータ11を車体2と台車3A,3Bとの間に上下方向に配置した場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、電動リニアアクチュエータを車体と台車との間に左右方向に配置してもよい。 In each embodiment, the case where the actuator 11 is arranged in the vertical direction between the vehicle body 2 and the trucks 3A and 3B has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and for example, the electric linear actuator may be arranged in the left-right direction between the vehicle body and the bogie.

各実施形態では、アクチュエータ11を車体2と台車3A,3Bとの間に配置した場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、電動リニアアクチュエータを台車(台車枠)と軸受箱(車輪、輪軸)との間に配置してもよい。 In each embodiment, the case where the actuator 11 is arranged between the vehicle body 2 and the bogies 3A and 3B has been described as an example. However, not limited to this, for example, an electric linear actuator may be arranged between a bogie (bogie frame) and a bearing box (wheel, wheelset).

各実施形態では、空気ばね7とアクチュエータ11とにより鉄道車両用の電動サスペンション(電磁サスペンション)を構成した場合を例に挙げて説明した。即ち、各実施形態では、アクチュエータ11を鉄道車両1に取付ける場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、自動車等の鉄道車両以外の車両に取付けてもよい。さらには、振動源となる種々の機械、建築物等に取付けられる各種の電動リニアアクチュエータとして広く適用することができる。さらに、各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。 In each embodiment, a case where an electric suspension (electromagnetic suspension) for a railway vehicle is configured by the air spring 7 and the actuator 11 has been described as an example. That is, in each embodiment, the case where the actuator 11 is attached to the railroad vehicle 1 has been described as an example. However, it is not limited to this, and may be attached to vehicles other than railway vehicles such as automobiles. Furthermore, it can be widely applied as various electric linear actuators attached to various machines, buildings, etc., which are sources of vibration. Furthermore, each embodiment is an example, and it goes without saying that partial substitutions or combinations of configurations shown in different embodiments are possible.

以上説明した実施形態に基づく電動リニアアクチュエータとして、例えば下記に述べる態様のものが考えられる。 As an electric linear actuator based on the embodiments described above, for example, the following modes are conceivable.

第1の態様としては、相対移動する2部材間に取り付けられて制御力を発生させる電動リニアアクチュエータであって、該電動リニアアクチュエータは、一端部に底部を有し、該一端部が前記2部材間のうちの一方に取り付けられ、軸方向に延びる有底筒状の第1シリンダと、前記第1シリンダの軸方向に延び、前記第1シリンダの径方向内側に位置し、他端部が前記2部材間のうちの他方に取り付けられ、両端部が閉塞された筒状の第2シリンダと、前記第1シリンダの他端部に設けられ、前記第2シリンダの外周面と摺動し、前記第2シリンダの外周と外部とを仕切る仕切部材と、前記第1シリンダの内周面に、前記第1シリンダの軸方向に延びて環状に形成される複数の永久磁石と、前記第2シリンダの一端部に設けられた電機子と、を備え、前記第2シリンダには、前記第1シリンダと前記第2シリンダとが相対的に最大長位置のときに前記仕切部材よりも一端側に位置して前記第1シリンダ内と前記第2シリンダ内とを連通する第1連通孔が形成されている。 As a first aspect, there is provided an electric linear actuator that is attached between two members that move relative to each other to generate a control force, the electric linear actuator having a bottom portion at one end portion, and the one end portion extending from the two members. a bottomed cylindrical first cylinder that is attached to one of the gaps and extends in the axial direction; a bottomed cylindrical first cylinder that extends in the axial direction of the first cylinder; A cylindrical second cylinder that is attached to the other of the two members and that is closed at both ends; a partition member that separates the outer periphery and the exterior of a second cylinder; a plurality of permanent magnets that are annularly formed on the inner peripheral surface of the first cylinder and extend in the axial direction of the first cylinder; an armature provided at one end, wherein the second cylinder is positioned closer to the one end than the partition member when the first cylinder and the second cylinder are at their maximum length positions relative to each other. A first communication hole is formed to communicate between the inside of the first cylinder and the inside of the second cylinder.

この第1の態様によれば、ストロークに伴い、第1シリンダ内と第2シリンダ内との間を、第1連通孔を通じて空気が流通する。このため、第1シリンダ内の空気室の体積変化に伴う空気ばね力を低減することができ、空気ばね力を補正するための制御力を低減できる。これにより、少ない消費電力(省電力)で、所望の制御力を発生させることができ、例えば電動リニアアクチュエータが搭載された車両の乗り心地(制振性能)を確保できる。また、ストロークに伴い、第1シリンダ内の空気だけでなく、第2シリンダ内の空気も流動する。このため、第1シリンダ内の空気だけでなく第2シリンダ内の空気も用いて発熱体となる電機子を冷却することができる。これにより、電機子の冷却性を向上することができ、電機子の温度上昇を抑制できる。この結果、例えば、大きな推力を長時間発生させることができ、長時間の大きな振動を抑制することも可能となる。即ち、この面からも、乗り心地(制振性能)を向上できる。 According to this first aspect, air flows through the first communication hole between the inside of the first cylinder and the inside of the second cylinder along with the stroke. Therefore, it is possible to reduce the air spring force associated with the volume change of the air chamber in the first cylinder, and reduce the control force for correcting the air spring force. As a result, a desired control force can be generated with less power consumption (power saving), and for example, ride comfort (vibration damping performance) of a vehicle equipped with an electric linear actuator can be ensured. Further, along with the stroke, not only the air in the first cylinder but also the air in the second cylinder flows. Therefore, not only the air in the first cylinder but also the air in the second cylinder can be used to cool the armature, which is a heating element. Thereby, the cooling performance of the armature can be improved, and the temperature rise of the armature can be suppressed. As a result, for example, it is possible to generate a large thrust force for a long period of time, and it is also possible to suppress large vibrations for a long period of time. That is, from this aspect as well, the ride comfort (vibration damping performance) can be improved.

第2の態様としては、第1の態様において、前記電機子は環状で、その内周部は前記第2シリンダの内部と接続されており、一端部が前記第1シリンダの底部に取り付けられ、他端部が前記電機子の内周部を介して前記第2シリンダ内に延びるロッドと、前記電機子側に固定され、前記ロッドと摺動するガイド部と、を備える。この第2の態様によれば、ストロークのときに電機子が第1シリンダに対してロッドによって軸方向に案内される構成で、空気ばね力を低減でき、かつ、電機子の冷却性を向上できる。これにより、第2シリンダの電機子と第1シリンダの永久磁石との軸方向の相対変位をより安定して行うことができる構成で、乗り心地(制振性能)を向上できる。 As a second aspect, in the first aspect, the armature is annular, the inner peripheral portion thereof is connected to the inside of the second cylinder, and one end portion is attached to the bottom portion of the first cylinder, A rod, the other end of which extends into the second cylinder through the inner peripheral portion of the armature, and a guide portion fixed to the armature side and sliding on the rod, are provided. According to the second aspect, the armature is axially guided by the rod with respect to the first cylinder during the stroke, so that the air spring force can be reduced and the cooling performance of the armature can be improved. . With this structure, the relative displacement in the axial direction between the armature of the second cylinder and the permanent magnet of the first cylinder can be more stably performed, and the ride comfort (vibration damping performance) can be improved.

第3の態様としては、第2の態様において、前記第2シリンダ内部に配置され、前記第2シリンダの他端部に固定され、一端部が前記電機子まで延び、前記ロッドが挿入される第3シリンダと、前記ロッドの他端部に設けられ、前記第3シリンダの内周面に対して前記ロッドを支持する軸受部材と、を備える。この第3の態様によれば、第3シリンダとロッドの軸受部材とによっても電機子がロッドに案内される構成で、空気ばね力を低減でき、かつ、電機子の冷却性を向上できる。これにより、第2シリンダの電機子と第1シリンダの永久磁石との軸方向の相対変位をより安定して行うことができる構成で、乗り心地(制振性能)を向上できる。しかも、電機子まで延びる第3シリンダによって電機子の位置決め(軸取り)ができるため、組立性を良好にできる。 As a third aspect, in the second aspect, a third armature is disposed inside the second cylinder, fixed to the other end of the second cylinder, one end extends to the armature, and the rod is inserted into the armature. and a bearing member provided at the other end of the rod and supporting the rod with respect to the inner peripheral surface of the third cylinder. According to the third aspect, the armature is guided by the rod also by the third cylinder and the bearing member of the rod, so that the air spring force can be reduced and the cooling performance of the armature can be improved. With this structure, the relative displacement in the axial direction between the armature of the second cylinder and the permanent magnet of the first cylinder can be more stably performed, and the ride comfort (vibration damping performance) can be improved. Moreover, since the armature can be positioned (coaxially aligned) by the third cylinder extending to the armature, the ease of assembly can be improved.

第4の態様としては、第3の態様において、前記第3シリンダの外周には、前記第3シリンダ内と前記第2シリンダ内との間を連通する第2連通孔が形成されている。この第4の態様によれば、第1シリンダ内と第2シリンダ内と第3シリンダ内との3つの空間が第1連通孔および第2連通孔を介して連通する。これにより、この面からも、空気ばね力を低減でき、かつ、電機子の冷却性を向上できる。 As a fourth aspect, in the third aspect, a second communication hole is formed in the outer circumference of the third cylinder for communicating between the inside of the third cylinder and the inside of the second cylinder. According to this fourth aspect, the three spaces of the first cylinder, the second cylinder, and the third cylinder communicate with each other through the first communication hole and the second communication hole. As a result, from this aspect as well, the air spring force can be reduced, and the cooling performance of the armature can be improved.

第5の態様としては、第1ないし第4の態様のいずれかにおいて、前記第2シリンダの一端側閉塞部には、前記電機子の相対位置を検出するストロークセンサが設けられ、前記第1連通孔は、前記一端側閉塞部に形成される。この第5の態様によれば、第2シリンダの一端側閉塞部に第1連通孔を設けることで、取付長が長くなることを抑制できる。また、第1連通孔を流通する空気によってストロークセンサを冷却できる。 As a fifth aspect, in any one of the first to fourth aspects, a stroke sensor for detecting the relative position of the armature is provided in the one end side closing portion of the second cylinder, and the first communication A hole is formed in the one end side closing portion. According to the fifth aspect, by providing the first communication hole in the one-end-side closed portion of the second cylinder, it is possible to suppress an increase in the attachment length. Also, the stroke sensor can be cooled by the air flowing through the first communication hole.

第6の態様としては、第1ないし第5の態様のいずれかにおいて、前記第1シリンダには、前記第1シリンダの内部と外部との間を連通する第3連通孔が形成されている。この第6の態様によれば、第1シリンダ内と外部とが第3連通孔を介して連通するため、外部との空気の流通が可能となる。これにより、空気ばね力をより低減でき、かつ、電機子の冷却性をより向上できる。 As a sixth aspect, in any one of the first to fifth aspects, the first cylinder is formed with a third communication hole that communicates between the inside and the outside of the first cylinder. According to this sixth aspect, since the inside of the first cylinder communicates with the outside through the third communication hole, air can flow with the outside. As a result, the air spring force can be further reduced, and the cooling performance of the armature can be further improved.

第7の態様としては、第6の態様において、前記第3連通孔には、前記第1シリンダの内部と外部との間を双方向に流通可能なフィルタを備える。この第7の態様によれば、外部からの水や塵等の異物の侵入をフィルタにより抑制することができる。これにより、第3連通孔を介して外気の出し入れが可能な構成においても、防水性、防塵性を確保できる。 As a seventh aspect, in the sixth aspect, the third communication hole is provided with a filter capable of bi-directionally flowing between the inside and the outside of the first cylinder. According to the seventh aspect, the filter can prevent foreign substances such as water and dust from entering from the outside. As a result, waterproofness and dustproofness can be ensured even in a configuration in which outside air can be taken in and out through the third communication hole.

尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Also, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Moreover, it is possible to add, delete, or replace part of the configuration of each embodiment with another configuration.

本願は、2019年7月11日付出願の日本国特許出願第2019-129144号に基づく優先権を主張する。2019年7月11日付出願の日本国特許出願第2019-129144号の明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書を含む全開示内容は、参照により本願に全体として組み込まれる。 This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-129144 filed on July 11, 2019. The entire disclosure, including the specification, claims, drawings, and abstract of Japanese Patent Application No. 2019-129144 filed on July 11, 2019, is incorporated herein by reference in its entirety.

2 車体(2部材) 3A,3B 台車(2部材) 11,11A-11D アクチュエータ(電動リニアアクチュエータ) 23 ミドルチューブ(第2シリンダ) 23A 外周面 24 下端側閉塞部(一端側閉塞部) 28 インナチューブ(第3シリンダ) 28A,38A 下端部(一端部) 28B,38B 上端部(他端部) 28C,35A 内周面 29 電機子 32 ストロークセンサ 35 アウタチューブ(第1シリンダ) 37 底部 38 ロッド 39 第1軸受(ガイド部) 42 仕切部材 43 複数の永久磁石 44,71 連通孔(第1連通孔) 51 ピストン(軸受部材) 61 連通孔(第2連通孔) 81 連通孔(第3連通孔) 91 フィルタ 2 Car body (2 members) 3A, 3B Carriage (2 members) 11, 11A-11D Actuator (electric linear actuator) 23 Middle tube (second cylinder) 23A Outer peripheral surface 24 Lower end side closed part (one end side closed part) 28 Inner tube (third cylinder) 28A, 38A lower end (one end) 28B, 38B upper end (other end) 28C, 35A inner peripheral surface 29 armature 32 stroke sensor 35 outer tube (first cylinder) 37 bottom 38 rod 39 third 1 bearing (guide part) 42 partition member 43 a plurality of permanent magnets 44, 71 communication hole (first communication hole) 51 piston (bearing member) 61 communication hole (second communication hole) 81 communication hole (third communication hole) 91 filter

Claims (6)

相対移動する2部材間に取り付けられて制御力を発生させる電動リニアアクチュエータであって、
該電動リニアアクチュエータは、
一端部に底部を有し、該一端部が前記2部材間のうちの一方に取り付けられ、軸方向に延びる有底筒状の第1シリンダと、
前記第1シリンダの軸方向に延び、前記第1シリンダの径方向内側に位置し、他端部が前記2部材間のうちの他方に取り付けられ、両端部が閉塞された筒状の第2シリンダと、
前記第1シリンダの他端部に設けられ、前記第2シリンダの外周面と摺動し、前記第2シリンダの外周と外部とを仕切る仕切部材と、
前記第1シリンダの内周面に、前記第1シリンダの軸方向に延びて環状に形成される複数の永久磁石と、
前記第2シリンダの一端部に設けられた電機子と、
一端部が前記第1シリンダの底部に取り付けられ、他端部が前記電機子の内周部を介して前記第2シリンダ内に延びるロッドと、
前記電機子側に固定され、前記ロッドと摺動するガイド部と、
前記第2シリンダ内部に配置され、前記第2シリンダの他端部に固定され、一端部が前記電機子まで延び、前記ロッドが挿入される第3シリンダと、を備え、
前記第2シリンダには、一端側に位置して前記第1シリンダ内と前記第2シリンダ内とを連通する第1連通孔が形成され、
前記第3シリンダには、前記第3シリンダ内と前記第2シリンダ内との間を連通する第2連通孔が形成され
前記第2連通孔は、前記第3シリンダと前記ロッドとが相対的に最小長位置のときに該ロッドの他端部よりも他端側に位置するよう形成されていることを特徴とする電動リニアアクチュエータ。
An electric linear actuator that is attached between two members that relatively move and generates a control force,
The electric linear actuator is
a bottomed cylindrical first cylinder having a bottom at one end, the one end being attached to one of the two members and extending in the axial direction;
A cylindrical second cylinder that extends in the axial direction of the first cylinder, is positioned radially inside the first cylinder, has the other end attached to the other of the two members, and has both ends closed. and,
a partition member provided at the other end of the first cylinder, sliding on the outer peripheral surface of the second cylinder, and partitioning the outer periphery of the second cylinder from the outside;
a plurality of permanent magnets formed in an annular shape extending in the axial direction of the first cylinder on the inner peripheral surface of the first cylinder;
an armature provided at one end of the second cylinder;
a rod having one end attached to the bottom of the first cylinder and having the other end extending into the second cylinder through the inner circumference of the armature;
a guide portion fixed to the armature side and sliding on the rod;
a third cylinder arranged inside the second cylinder, fixed to the other end of the second cylinder, one end extending to the armature, and into which the rod is inserted;
The second cylinder is formed with a first communication hole located on one end side and communicating between the inside of the first cylinder and the inside of the second cylinder,
The third cylinder is formed with a second communication hole that communicates between the inside of the third cylinder and the inside of the second cylinder ,
wherein the second communication hole is formed so as to be positioned closer to the other end than the other end of the rod when the third cylinder and the rod are at the minimum length position relative to each other; linear actuator.
請求項1に記載の電動リニアアクチュエータであって、
前記第1連通孔は、前記第1シリンダと前記第2シリンダとが相対的に最大長位置のときに前記仕切部材よりも一端側に位置するよう形成されていることを特徴とする電動リニアアクチュエータ。
The electric linear actuator according to claim 1,
The electric linear actuator, wherein the first communication hole is formed so as to be located on the one end side of the partition member when the first cylinder and the second cylinder are at the maximum length position relative to each other. .
請求項1または2に記載の電動リニアアクチュエータであって、
前記ロッドの他端部に設けられ、前記第3シリンダの内周面に対して前記ロッドを支持する軸受部材と、
を備えることを特徴とする電動リニアアクチュエータ。
The electric linear actuator according to claim 1 or 2,
a bearing member provided at the other end of the rod and supporting the rod with respect to the inner peripheral surface of the third cylinder;
An electric linear actuator comprising:
請求項1ないしのいずれか1項に記載の電動リニアアクチュエータであって、
前記第2シリンダの一端側閉塞部には、前記電機子の相対位置を検出するストロークセンサが設けられ、
前記第1連通孔は、前記一端側閉塞部に形成されることを特徴とする電動リニアアクチュエータ。
The electric linear actuator according to any one of claims 1 to 3 ,
A stroke sensor for detecting the relative position of the armature is provided at one end side closing portion of the second cylinder,
The electric linear actuator, wherein the first communication hole is formed in the one end side closing portion.
請求項1ないしのいずれか1項に記載の電動リニアアクチュエータであって、
前記第1シリンダには、前記第1シリンダの内部と外部との間を連通する第3連通孔が形成されていることを特徴とする電動リニアアクチュエータ。
The electric linear actuator according to any one of claims 1 to 4 ,
The electric linear actuator, wherein the first cylinder is formed with a third communication hole that communicates between the inside and the outside of the first cylinder.
請求項に記載の電動リニアアクチュエータであって、
前記第3連通孔には、前記第1シリンダの内部と外部との間を双方向に流通可能なフィルタを備えることを特徴とする電動リニアアクチュエータ。
The electric linear actuator according to claim 5 ,
The electric linear actuator, wherein the third communication hole is provided with a filter capable of bi-directionally flowing between the inside and the outside of the first cylinder.
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