電動アクチュエータの動作原理は、電磁モーターと機械的伝達システムを介して電気エネルギーを機械的運動に変換することです。
コアメカニズム
- 電気的作動: 入力信号（デジタルオン/オフまたはアナログ4-20mA）は、制御ユニットに内部モーターへの電力供給をトリガーします。
- モーター回転: モーターのワイヤーコイルに電流が流れると、磁場が発生します。この磁場はモーター内の磁石と相互作用し、比較的低いトルクで高速でシャフトを回転させます。
- トルク増幅: ギアボックス（例：平歯車、ウォームギア、遊星歯車）は、モーターの高速を減速させながら、トルクを大幅に増加させ、重い負荷を動かすために必要な力を提供します。
- 運動変換:
- ロータリーアクチュエータ: ギア出力はシャフトを直接回転させ、通常は90°（1/4回転）または360°（多回転）のバルブ操作を行います。
- リニアアクチュエータ: 回転運動は、リードスクリューやボールスクリューを使用して直線運動に変換されます。スクリューが回転すると、ナットがその長さに沿って移動し、ロッドまたはピストンを伸縮させます。
制御および安全機能
- リミットスイッチ: これらは、アクチュエータが完全に伸長または後退した位置に達するとモーターへの電力を遮断し、機械的損傷を防ぎます。
- フィードバックセンサー: ポテンショメータやエンコーダなどのコンポーネントは、アクチュエータの正確な位置に関するリアルタイムデータをPLC（プログラマブルロジックコントローラー）に提供し、正確な変調制御を行います。
- フェイルセーフメカニズム: 電源喪失の場合、バッテリーバックアップやスプリングリターン機構などのシステムは、アクチュエータを安全な「デフォルト」位置に戻します。
- ブレーキ: 多くの場合、モーターに取り付けられ、使用しないときはローターを所定の位置にロックして、外部からの力（パイプ内の流体圧など）がメカニズムを逆転させるのを防ぎます。