マイクロマシン、アクチュエータシステム、そのプログラムおよび記録媒体、並びに、アクチュエータ

【課題】マイクロマシン本体の動作を高精度で制御することが出来るマイクロマシンを実現する。
【解決手段】本発明のマイクロマシンは、交流磁場を動力源として動作するマイクロマシン本体を正弦波により制御する制御部を備えている。この制御部が、正弦波のバイアスや振幅を調整することにより、マイクロマシン本体の方向性や速度を高精度で制御することができる。

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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流磁場を動力源として動作するマイクロマシン本体と、マイクロマシン本体の動作を制御する制御手段とを備えたマイクロマシンにおいて、
上記制御手段は、マイクロマシン本体を制御するための正弦波の波形調整を行う正弦波調整手段を備えていることを特徴とするマイクロマシン。
【請求項２】
磁石、および、当該磁石の振動を推進力に変換する変換部材を含み、時間的に変動する変動磁場による上記磁石の振動によって上記変換部材を移動および／または変形させて推進するアクチュエータと、
時間的に変動する第１制御信号に応じた上記変動磁場を発生させる第１磁場発生装置に対して、上記第１制御信号を供給する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記第１制御信号の波形調整によって、上記アクチュエータの動作を制御することを特徴とするアクチュエータシステム。
【請求項３】
上記変換部材は、弾性体であり、
上記アクチュエータは、時間的に変動する変動磁場による上記磁石の振動によって上記弾性体を振動させて推進することを特徴とする請求項１記載のアクチュエータシステム。
【請求項４】
上記制御手段は、上記第１制御信号として、波形調整された正弦波信号を生成することを特徴とする請求項２または３記載のアクチュエータシステム。
【請求項５】
上記制御手段は、上記正弦波信号のバイアスを変更することによって、上記アクチュエータの進行方向を変化させることを特徴とする請求項４記載のアクチュエータシステム。
【請求項６】
上記制御手段は、上記正弦波信号の正負の時間比または振幅比を変更することによって、上記アクチュエータの進行方向を変化させることを特徴とする請求項４記載のアクチュエータシステム。
【請求項７】
上記制御手段は、上記正弦波信号の振幅を変更することによって、上記アクチュエータの速度を制御することを特徴とする請求項２、３、４または５記載のアクチュエータシステム。
【請求項８】
上記制御手段は、上記第１磁場発生装置と、上記アクチュエータを内包し、その内部でアクチュエータを移動させる収容物との少なくとも一方を移動させる移動手段を備えていることを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載のアクチュエータシステム。
【請求項９】
上記制御手段は、上記第１磁場発生装置とは異なる方向の磁界を形成可能な第２磁場発生装置による磁場形成を制御して、上記アクチュエータの進行方向を変化させることを特徴とする請求項２〜８のいずれか一項に記載のアクチュエータシステム。
【請求項１０】
上記制御手段は、上記第２磁場発生装置としての磁石と、上記アクチュエータを内包し、その内部でアクチュエータを移動させる収容物との少なくとも一方を移動させて、上記第２磁場発生装置による磁場形成を制御することを特徴とする請求項９記載のアクチュエータシステム。
【請求項１１】
上記制御手段は、上記第２磁場発生装置としての電磁石のコイルへ直流電流を供給するか否かによって、上記第２磁場発生装置による磁場形成を制御することを特徴とする請求項９記載のアクチュエータシステム。
【請求項１２】
上記制御手段は、上記第２磁場発生装置としての電磁石のコイルへ供給する第２制御電流を制御することによって、上記磁場発生装置による磁場形成を制御することを特徴とする請求項９記載のアクチュエータシステム。
【請求項１３】
上記制御手段は、上記第２制御電流の波形を調整することによって、上記磁場発生装置による磁場形成を制御することを特徴とする請求項１２記載のアクチュエータシステム。
【請求項１４】
上記制御手段は、上記第１磁場発生装置としての電磁石のコイルへ第１制御信号として供給する第１制御電流と、上記第１磁場発生装置とは異なる方向の磁界を形成可能な第２磁場発生装置としての電磁石のコイルへ供給する第２制御電流との位相差、および／または、振幅比を調整することによって、上記アクチュエータの進行方向を変化させることを特徴とする請求項２〜１３のいずれか一項に記載のアクチュエータシステム。
【請求項１５】
上記第１磁場発生装置は、リング状または矩形枠状の鉄心の４方向から中心方向へ突出する磁極のうちの互いに対向する１対の磁極と、当該磁極の対に巻きつけられた導線とを含むものであり、
上記第２磁場発生装置は、上記鉄心の残余の磁極の対と、当該磁極の対に巻きつけられた導線とを含むものであって、
上記制御手段は、上記第１磁場発生装置の導線へ上記第１制御信号として供給する第１制御電流と、上記第２磁場発生装置の導線へ上記第２制御信号として供給する第２制御電流との位相差、および／または、振幅比を調整することによって、上記アクチュエータの進行方向を変化させることを特徴とする請求項２〜１３のいずれか一項に記載のアクチュエータシステム。
【請求項１６】
上記第１磁場発生装置は、リング状または矩形枠状の鉄心の３以上の方向から中心方向へ突出する磁極の１つと、当該磁極に巻きつけられた導線とを含むものであり、
上記第２磁場発生装置は、上記鉄心の磁極の残余にそれぞれ対応する電磁石を備え、当該各電磁石には、それぞれの磁極に巻きつけられた導線が含まれているものであって、
上記制御手段は、上記第１磁場発生装置の導線へ上記第１制御信号として供給する第１制御電流と、上記第２磁場発生装置の各電磁石の導線へ上記第２制御信号として供給する第２制御電流のそれぞれとの位相差、および／または、振幅比を調整することによって、上記アクチュエータの進行方向を変化させることを特徴とする請求項２〜１３のいずれか一項に記載のアクチュエータシステム。
【請求項１７】
上記第１磁場発生装置は、複数の鉄心に巻きつけられたコイルを含み、
上記複数の鉄心のうち、隣り合う２つの鉄心は、各鉄心に巻きつけられたコイルの位置が互いにズレるように、各鉄心の高さが互いに異なっていることを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載のアクチュエータシステム。
【請求項１８】
上記移動手段は、回転可能なゴンドラを含み、
当該ゴンドラには、上記第１磁場発生装置が固定されていると共に、
当該ゴンドラには、スリップリングによって電流を供給することを特徴とする請求項８記載のアクチュエータシステム。
【請求項１９】
時間的に変動する変動磁場を動力源として動作するアクチュエータに対して変動磁場を与えることによって、当該アクチュエータを駆動するアクチュエータシステムであって、
時間的に変動する第１制御信号に応じて、時間的に変動する変動磁場を発生させる第１磁場発生装置と、
時間的に変動する第２制御信号に応じて、上記第１磁場発生装置とは異なる方向で、しかも、時間的に変動する磁界を形成可能な第２磁場発生装置と、
上記第１および第２磁場発生装置に対して与える第１および第２制御信号を制御する制御手段とを備えていることを特徴とするアクチュエータシステム。
【請求項２０】
上記アクチュエータは、磁石、並びに、当該磁石の回転を推進力に変換する変換部材を含み、上記両磁場発生装置によって形成される変動磁場による上記磁石の回転によって上記変換部材を移動および／または変形させて推進するアクチュエータであって、
上記制御手段は、上記両制御信号として、位相差の互いに異なる信号を生成することにより、上記変動磁場の磁束密度ベクトルの方向を周期的に回転させることを特徴とする請求項１９記載のアクチュエータシステム。
【請求項２１】
上記制御手段は、上記両制御信号の振幅比を制御して、上記アクチュエータの進行方向を制御することを特徴とする請求項２０記載のアクチュエータシステム。
【請求項２２】
上記アクチュエータは、マイクロマシンであることを特徴とする請求項２〜２１のいずれか一項に記載のアクチュエータシステム。
【請求項２３】
時間的に変動する第１制御信号に応じた変動磁場を生成する第１磁場発生装置へ与える第１制御信号を生成可能なコンピュータのプログラムであって、
磁石、および、当該磁石の振動を推進力に変換する変換部材を含むアクチュエータであって、時間的に変動する変動磁場による上記磁石の振動によって上記変換部材を移動および／または変形させて推進するアクチュエータの動作を、上記第１制御信号の波形調整により制御する制御手段として、上記コンピュータを動作させるプログラム。
【請求項２４】
請求項２３記載のプログラムが記録された記録媒体。
【請求項２５】
磁石と弾性体とを含み、時間的に変動する変動磁場による上記磁石の振動によって上記弾性体を振動させて推進するアクチュエータであって、
上記弾性体の断面形状は、互いに直交する２軸を中心に線対称な形状であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２６】
磁石と弾性体とを含み、時間的に変動する変動磁場による上記磁石の振動によって上記弾性体を振動させて推進するアクチュエータであって、
上記磁石は、アクチュエータの重心位置に設けられていることを特徴とするアクチュエータ。

【図１】