超扁平執(zhí)行器 “FLEXWAVE” דAxial Flux Motor”

充分運(yùn)用形狀上的優(yōu)勢(shì)，開發(fā)出裝有減速器的輕薄短小型執(zhí)行器

充分運(yùn)用形狀上的優(yōu)勢(shì)，開發(fā)出裝有減速器的輕薄短小型執(zhí)行器

日本的老年人口不斷增加，預(yù)計(jì)在2025年將達(dá)到總?cè)丝诘?0%。護(hù)理設(shè)施已出現(xiàn)嚴(yán)重的人才短缺，減輕護(hù)理工作人員的負(fù)擔(dān)已成為一項(xiàng)重要的社會(huì)課題。在這種狀況下，對(duì)能夠輔助身體功能的動(dòng)力服的需求越來(lái)越高。據(jù)推算，動(dòng)力服的市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到120億日元，未來(lái)五年將實(shí)現(xiàn)5倍以上的增長(zhǎng)。
關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)用執(zhí)行器是構(gòu)成動(dòng)力服不可缺少的部件。該執(zhí)行器由起到控制作用的減速器和產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的電機(jī)所構(gòu)成，安裝到人體之后，能結(jié)合人體的行動(dòng)，發(fā)揮較大的力量，從而減輕腰部、腿部的負(fù)擔(dān)。

目前的行情為60～300萬(wàn)日元。執(zhí)行器的安裝位置因型號(hào)不同而有所差異，大部分是安裝在腰部和膝部，需要兩個(gè)軸左右。高級(jí)型號(hào)具有四個(gè)以上的軸。

通過(guò)采用“可變形齒輪”結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫控制和薄型化。

驅(qū)動(dòng)部件的原理是，如果需要較大的力，則執(zhí)行器就會(huì)變大、變厚。 但是，在護(hù)理現(xiàn)場(chǎng)，需要穿過(guò)狹窄的通道或門，而且需要格外小心避免傷害到使用者。因此，動(dòng)力服用執(zhí)行器需要輕薄、緊湊。

日本電產(chǎn)新寶從2015年起提供的減速器——“FLEXWAVE”就是能滿足這一護(hù)理現(xiàn)場(chǎng)需求的薄型減速機(jī)構(gòu)。即使是腰用的中型款，相對(duì)于90mm的直徑，厚度也只有20mm。此外，為了實(shí)現(xiàn)護(hù)理工作人員的正確動(dòng)作，執(zhí)行器需要進(jìn)行非常精密的控制。在這里就出現(xiàn)了一個(gè)課題，即齒輪和齒輪之間產(chǎn)生的齒隙（間隙）。FLEXWAVE雖然采用將外齒輪和內(nèi)齒輪組合的方式，但在內(nèi)側(cè)設(shè)置了變形為橢圓形的彈性軸承。另外，通過(guò)將具有高延展性的薄型鋼材用于外齒輪并將其與軸承一起變形，作為與內(nèi)齒輪嚙合的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)低齒隙。齒輪比的自由度從而也得到改善，并且實(shí)現(xiàn)了50～120相差懸殊的無(wú)縫控制。

通過(guò)與新方式電機(jī)組合，實(shí)現(xiàn)了薄型及高功率密度。

另一方面，超扁平執(zhí)行器用“Axial Flat Motor(AFM)”是尼得科的臺(tái)灣電機(jī)基礎(chǔ)技術(shù)研究所開發(fā)的、近年來(lái)備受矚目的電機(jī)結(jié)構(gòu)。為了確保扭矩，常規(guī)的Radial Flux Motor(RFM)垂直方向較長(zhǎng)，而AFM具有增大直徑以獲得扭矩的優(yōu)點(diǎn)。

AFM可以通過(guò)增大直徑而無(wú)需垂直加長(zhǎng)來(lái)獲得扭矩。

因此，當(dāng)輸出高達(dá)170W時(shí)，其厚度約為21mm。
日本電產(chǎn)新寶發(fā)揮該集團(tuán)內(nèi)的協(xié)作效應(yīng)，企劃設(shè)計(jì)了將FLEXWAVE與AFM相結(jié)合的執(zhí)行器。厚度相對(duì)于上述直徑90mm，為41.5mm。實(shí)現(xiàn)了非常扁平且輕量的執(zhí)行器。本公司推出了輸出功率和尺寸各異的三種產(chǎn)品，根據(jù)使用部位和工作性質(zhì)，以滿足各種動(dòng)力服的應(yīng)用。

日本電產(chǎn)新寶的執(zhí)行器，在功率密度（相對(duì)于一定質(zhì)量的功率）方面遠(yuǎn)超其他公司的產(chǎn)品

目前，除了動(dòng)力服之外，本公司還在商討將其應(yīng)用于包括電動(dòng)輪椅在內(nèi)的個(gè)人移動(dòng)車輛領(lǐng)域。此外，也可向以SCARA機(jī)器人為代表的生產(chǎn)設(shè)備、自主移動(dòng)式的多關(guān)節(jié)機(jī)器人等領(lǐng)域推廣。在大街小巷、家庭中，與機(jī)器人一同生活的社會(huì)離我們絕不遙遠(yuǎn)。未來(lái)，對(duì)小型化且高功率執(zhí)行器的需求將迅速增長(zhǎng)。為此，尼得科集團(tuán)將進(jìn)一步加快研發(fā)力度。