モータ装置、及びロボット装置
【課題】駆動時の消費電力を低減する。
【解決手段】回転子の少なくとも一部に掛けられる伝達部と、少なくとも複数の容量性駆動素子を有し、容量性駆動素子によって伝達部を移動させる駆動部と、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態にして伝達部を移動させる駆動動作と、回転子と伝達部との間を回転力非伝達状態にして伝達部を所定の位置に戻す復帰動作とを、駆動部に行わせる制御部と、複数の容量性駆動素子のうち少なくとも１つの容量性駆動素子に放出させた電荷を容量性駆動素子に供給する電荷受け渡し部とを備える。
【解決手段】回転子の少なくとも一部に掛けられる伝達部と、少なくとも複数の容量性駆動素子を有し、容量性駆動素子によって伝達部を移動させる駆動部と、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態にして伝達部を移動させる駆動動作と、回転子と伝達部との間を回転力非伝達状態にして伝達部を所定の位置に戻す復帰動作とを、駆動部に行わせる制御部と、複数の容量性駆動素子のうち少なくとも１つの容量性駆動素子に放出させた電荷を容量性駆動素子に供給する電荷受け渡し部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ装置、及びロボット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
旋回系機械を駆動させるアクチュエータとして、モータ装置が用いられている（例えば、特許文献１を参照）。近年では、ヒューマノイドロボットの関節部分などに多くのモータ装置が使用されており、より消費電力の少ないモータ装置が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−３１１２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のようなモータ装置は、供給された電力の使用効率を高くすることができないことがあり、この場合に消費電力が多くなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、消費電力を低減することができるモータ装置、及びロボット装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態は、回転子の少なくとも一部に掛けられる伝達部と、少なくとも複数の容量性駆動素子を有し、前記容量性駆動素子によって前記伝達部を移動させる駆動部と、前記回転子と前記伝達部との間を回転力伝達状態にして前記伝達部を移動させる駆動動作と、前記回転子と前記伝達部との間を回転力非伝達状態にして前記伝達部を所定の位置に戻す復帰動作とを、前記駆動部に行わせる制御部と、前記複数の容量性駆動素子のうち少なくとも１つの前記容量性駆動素子に放出させた電荷を前記容量性駆動素子に供給する電荷受け渡し部とを備えることを特徴とするモータ装置である。
【０００７】
また、本発明の一実施形態は、回転子の少なくとも一部に掛けられる伝達部と、少なくとも容量性駆動素子を有し、前記容量性駆動素子によって前記伝達部を移動させる駆動部と、前記回転子と前記伝達部との間を回転力伝達状態にして前記伝達部を移動させる駆動動作と、前記回転子と前記伝達部との間を回転力非伝達状態にして前記伝達部を所定の位置に戻す復帰動作とを、前記駆動部に行わせる制御部と、前記容量性駆動素子から電荷を放出させて容量素子に蓄積させ、前記容量素子に蓄積させた電荷を前記容量性駆動素子に供給する電荷受け渡し部とを備えることを特徴とするモータ装置である。
【０００８】
また、本発明の一実施形態は、上記のモータ装置を備えることを特徴とするロボット装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、モータ装置は、消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態によるモータ装置の構成の一例を示す構成図である。
【図２】本実施形態における回転子の構成の一例を示す構成図である。
【図３】本実施形態における駆動部の構成の一例を示す断面図である。
【図４】本実施形態におけるモータ装置の接続の一例を示す構成図である。
【図５】本実施形態における制御部の構成の一例を示すブロック図である。
【図６】本実施形態における制御部と電荷受け渡し部との構成の一例を示すブロック図である。
【図７】本実施形態におけるオイラーの原理に基づく伝達部と回転子との接触角と、伝達効率との関係の一例を示すグラフである。
【図８】本実施形態における駆動部に供給される電圧波形の一例を示すグラフである。
【図９】本実施形態における駆動部の駆動準備動作の一例を示す断面図である。
【図１０】本実施形態における駆動部の駆動動作の一例を示す断面図である。
【図１１】本実施形態における駆動部の復帰動作の一例を示す断面図である。
【図１２】本実施形態における複数の駆動部に供給される電圧波形の一例を示すグラフである。
【図１３】本実施形態における制御部の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１４】本実施形態における制御部が出力する電圧波形と、駆動部に供給される電圧波形との一例を示すグラフである。
【図１５】本発明の第２の実施形態によるモータ装置の構成の一例を示す構成図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態によるモータ装置の構成の一例を示す構成図である。
【図１７】本実施形態における６個の電荷受け渡し部を備えるモータ装置の構成の一例を示す構成図である。
【図１８】本発明の第４の実施形態によるモータ装置の構成の一例を示す構成図である。
【図１９】本実施形態における容量素子を備える電荷受け渡し部の構成の一例を示すブロック図である。
【図２０】本実施形態における容量素子を備える電荷受け渡し部を複数備えるモータ装置の構成の一例を示す構成図である。
【図２１】本発明の第５の実施形態によるロボット装置の構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１の実施形態］
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るモータ装置ＭＴＲの一例を示す概略構成図である。
【００１２】
［モータ装置ＭＴＲの構成］
図１に示すように、モータ装置ＭＴＲは、回転子ＳＦと、複数の伝達部ＢＴと、複数の駆動部ＡＣと、支持部材ＢＳと、制御部５０と、電荷受け渡し部６０とを備えている。モータ装置ＭＴＲは、回転子ＳＦ及び複数の駆動部ＡＣが支持部材ＢＳによって支持された状態になっており、複数の駆動部ＡＣにそれぞれ接続されている伝達部ＢＴが回転子ＳＦに掛けられている構成になっている。
また、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、Ｕ相と、Ｖ相と、Ｗ相とからなる各相の駆動部ＡＣを、回転子ＳＦの回転軸方向に沿って備えている。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、駆動部ＡＣとしての、Ｕ相の駆動部ＡＣＵと、Ｖ相の駆動部ＡＣＶと、Ｗ相の駆動部ＡＣＷとを備えている。Ｕ相の駆動部ＡＣＵは、伝達部ＢＴとしての、Ｕ相の伝達部ＢＴＵを備えている。同様に、Ｖ相の駆動部ＡＣＶは、Ｖ相の伝達部ＢＴＶを、Ｗ相の駆動部ＡＣＷは、Ｗ相の伝達部ＢＴＷを備えている。なお、以下の説明において、特定の駆動部を示す必要がない場合には、単に駆動部ＡＣと記載する。また、以下の説明において、特定の伝達部を示す必要がない場合には、単に伝達部ＢＴと記載する。
【００１３】
また、例えば、Ｕ相の駆動部ＡＣＵと、Ｖ相の駆動部ＡＣＶと、Ｗ相の駆動部ＡＣＷとは、回転子ＳＦの円周方向に等角度でずれた位置、具体的には１２０°ずつずれた位置に配置されている。伝達部ＢＴは、例えば、回転子ＳＦの回転軸方向に沿って、それぞれ幅（回転軸方向の寸法）を等しくして配置されている。
【００１４】
図２は、回転子ＳＦの構成を示す図である。
同図に示すように、回転子ＳＦは、中実の円柱状に形成されており、軸部１１と、拡径部１２とを有している。軸部１１は、例えば不図示のベアリング機構などを介して支持部材ＢＳの軸受部４１（図１参照）に回転可能に支持されている。拡径部１２は、軸部１１に対して径が大きく形成された部分である。軸部１１及び拡径部１２は、共通の回転軸を有するように形成されている。拡径部１２の表面は、伝達部ＢＴが掛けられる周面（例、外周面）となる。回転子ＳＦは、例えばアルミニウムなどの導電材料によって構成されている。また、例えば、回転子ＳＦは、円筒形のような中空状に形成されてもよい。なお、伝達部ＢＴは、回転子ＳＦの周面である内周面に掛けられるように構成されてもよい。
【００１５】
［駆動部ＡＣの構成］
駆動部ＡＣＵの構成について説明する。なお、駆動部ＡＣＶ及び駆動部ＡＣＷは、駆動部ＡＣＵと同一の構成であるため、説明を省略する。以下、各図の説明においてはＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。
【００１６】
図３は、駆動部ＡＣＵの構成を示す平面図である。
駆動部ＡＣＵは、例えばステンレス等の材料を用いて矩形の板状に形成されており、Ｚ軸方向に回転子ＳＦが貫通する穴として貫通部１０が、Ｚ方向視のほぼ中央部に形成されている。駆動部ＡＣＵは、伝達部ＢＴＵを備えている。また、駆動部ＡＣＵは、電歪素子（圧電素子）３２ＡＵ及び電歪素子（圧電素子）３２ＢＵを備えている。なお、以下の説明において、特定の駆動素子を示す必要がない場合には、単に電歪素子３２と記載する。
【００１７】
伝達部ＢＴＵは、ベルト部２３と、第１端部２１及び第２端部２２とを有している。ベルト部２３は、貫通部１０によって形成された壁部１０ａに沿って、例えばＺ軸方向に幅をもつ帯状に形成され、例えば弾性変形可能な程度の厚さに形成されている。ベルト部２３は、貫通部１０に挿入される回転子ＳＦの外周を囲うように配置される。換言すると、回転子ＳＦは、貫通部１０のうちベルト部２３によって囲まれる空間に挿入される。ベルト部２３は、例えば回転子ＳＦの少なくとも一部に掛けることができるようになっている。
【００１８】
電歪素子３２は、例えばピエゾ素子などの電気機械変換素子である。この電気機械変換素子は、電圧を加えることによって伸縮する。また、本実施形態における電気機械変換素子は、例えば、振動や伸縮などが可能な容量性の駆動素子（容量性駆動素子）である。
電歪素子（容量性駆動素子）３２ＡＵは、支持部３３によって支持されている。電歪素子３２ＡＵは、図３に示す−Ｘ側の端部の位置が支持部３３に固定されている。このため、電歪素子３２ＡＵは、Ｘ軸方向に伸縮することで図中＋Ｘ側の端部の位置がＸ軸方向に移動することになる。電歪素子３２ＡＵのうち＋Ｘ側の端部は、支持部３３の先端部３３ａに接続されている。支持部３３の先端部３３ａは、例えば第１端部２１に接続されている。支持部３３は、先端部３３ａよりも−Ｘ側に、例えば伸縮部３３ｂを有している。伸縮部３３ｂは、電歪素子３２ＡＵの＋Ｘ側端部の移動に合わせて先端部３３ａが移動するように伸縮する。
【００１９】
電歪素子（容量性駆動素子）３２ＢＵは、支持部３４によって支持されている。電歪素子３２ＢＵは、図３に示す＋Ｘ側の端部の位置が支持部３４に固定されている。このため、電歪素子３２ＢＵは、Ｘ軸方向に伸縮することで図中−Ｘ側の端部の位置がＸ軸方向に移動することになる。電歪素子３２ＢＵのうち−Ｘ側の端部は、支持部３４の先端部３４ａに接続されている。支持部３４の先端部３４ａは、例えば第２端部２２に接続されている。支持部３４は、先端部３４ａよりも＋Ｘ側に、例えば伸縮部３４ｂを有している。伸縮部３４ｂは、電歪素子３２ＢＵの−Ｘ側端部の移動に合わせて先端部３４ａが移動するように伸縮する。
【００２０】
このように、電歪素子３２ＡＵ及び電歪素子３２ＢＵは、電圧が印加されることにより、Ｘ軸方向に伸縮する。電歪素子３２ＡＵが＋Ｘ方向に伸びれば、先端部３３ａとともに第１端部２１が＋Ｘ方向に移動して、ベルト部２３が移動する。同様に、電歪素子３２ＢＵが−Ｘ方向に伸びれば、先端部３４ａとともに第２端部２２が−Ｘ方向に移動して、ベルト部２３が移動する。電歪素子３２ＡＵ及び電歪素子３２ＢＵは、後述するように制御部５０が備えている出力部５７にそれぞれ接続されており、制御部５０から出力される電圧波形に基づいて伸縮することにより、伝達部ＢＴＵを移動させる。
【００２１】
［各部の接続の構成］
本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、駆動部ＡＣＵが備える電歪素子３２ＡＵ及び駆動部ＡＣＶが備える電歪素子３２ＡＶと、電荷受け渡し部６０とを接続することにより、電歪素子３２ＡＵから電歪素子３２ＡＶに電荷を移動させることができる。以下、図４〜図６を用いて、モータ装置ＭＴＲが備える各部の接続の構成について説明する。
図４は、駆動部ＡＣと制御部５０と電荷受け渡し部６０との接続の構成を示した図である。上述したように、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、Ｕ相の駆動部ＡＣＵと、Ｖ相の駆動部ＡＣＶと、Ｗ相の駆動部ＡＣＷとを備えている。図４に示すように、駆動部ＡＣＵは、伝達部ＢＴＵと、一対の電歪素子３２ＡＵ及び電歪素子３２ＢＵとを備えている。また、駆動部ＡＣＶは、伝達部ＢＴＶと、一対の電歪素子３２ＡＶ及び電歪素子３２ＢＶとを備えている。また、駆動部ＡＣＷは、伝達部ＢＴＷと、一対の電歪素子３２ＡＷ及び電歪素子３２ＢＷとを備えている。
電歪素子３２ＡＵ及び電歪素子３２ＡＶは、制御部５０と、電荷受け渡し部６０とに接続されている。また、電歪素子３２ＢＵ、電歪素子３２ＢＶ、電歪素子３２ＡＷ及び電歪素子３２ＢＷは、制御部５０に接続されている。
以下、制御部５０及び電荷受け渡し部６０の構成について説明する。
【００２２】
［制御部５０の構成］
まず、制御部５０の構成について説明する。
図５は、制御部５０の構成を示した図である。
制御部５０は、取得部５１と、比較部５２と、算出部５３と、読み出し部５４と、記憶部５５と、生成部５６と、出力部５７と、検出部５８とを備えている。
記憶部５５には、各電歪素子３２を駆動する駆動条件と、後述する切り替え部６５１を切換えるタイミングの情報として切換えタイミング情報とが、各電歪素子３２を駆動する操作量に関連付けられて、予め記憶されている。本実施形態において、駆動条件は、例えば電歪素子３２の駆動電圧及び駆動時間である。また、本実施形態において、操作量には、例えば駆動部ＡＣの電歪素子３２を駆動する速度と、電歪素子３２を駆動する周期とが含まれている。
取得部５１は、上位装置から制御の目標値を取得する。本実施形態において、目標値は、例えば回転子ＳＦの角速度である。取得部５１は、目標値として、例えば回転子ＳＦの目標角速度を上位装置から取得する。なお、目標値は、回転子ＳＦの位置（例、回転位置など）であってもよい。
検出部５８は、駆動部ＡＣの駆動状態を検出する。本実施形態において、検出部５８は、回転子ＳＦの角速度を検出するエンコーダ５８１を備えている。このエンコーダ５８１は、回転子ＳＦの回転に伴って、回転子ＳＦの角速度に比例した周波数のパルス波であって、互いにパルスの位相が異なる２つのパルス波を出力する。これら２つのパルス波の位相差は、回転子ＳＦの回転方向によって変化する。つまり、検出部５８は、エンコーダ５８１が出力する２つのパルス波によって、回転子ＳＦが回転する速度と、回転子ＳＦの回転方向とを検出する。
【００２３】
比較部５２は、例えば、取得部５１によって取得された目標値と、検出部５８によって検出された検出値とを比較する。本実施形態において、比較部５２は、例えば取得された回転子ＳＦの目標角速度と、検出された回転子ＳＦの角速度とを比較して、回転子ＳＦの目標角速度と回転子ＳＦの角速度との差分を比較結果として求める。
算出部５３は、比較部５２によって比較された結果に基づいて、駆動部ＡＣの操作量を算出する。本実施形態において、算出部５３は、例えば取得された回転子ＳＦの目標角速度と、検出された回転子ＳＦの角速度との差分に基づいて、各電歪素子３２の動作方向と動作速度とを駆動部ＡＣの操作量として算出する。
読み出し部５４は、記憶部５５に記憶されている複数の駆動条件のうちから、算出された駆動部ＡＣの操作量に関連付けられている駆動条件を、各電歪素子３２を駆動する駆動条件として読み出す。駆動条件が読み出されたことにより、各電歪素子３２の駆動電圧及び駆動時間が読み出される。また、読み出し部５４は、記憶部５５に記憶されている複数の切換えタイミング情報のうちから、算出された駆動部ＡＣの操作量に関連付けられている切換えタイミング情報を、切り替え部６５１を切換える切換えタイミング情報として読み出す。
生成部５６は、読み出された各電歪素子３２の駆動電圧及び駆動時間に基づいて、各駆動素子を駆動する電圧波形を生成するとともに、読み出された切換えタイミング情報に基づいて、切り替え部６５１を切換える制御信号を生成する。
【００２４】
出力部５７は、上述した図４に示すように電歪素子３２ＡＵと、電歪素子３２ＢＵと、電歪素子３２ＡＶと、電歪素子３２ＢＶと、電歪素子３２ＡＷと、電歪素子３２ＢＷとに接続されている。また、出力部５７は、後述する電荷受け渡し部６０が備えている電荷放出部６５の切り替え部６５１に接続されている。
【００２５】
［電荷受け渡し部６０の構成］
次に電荷受け渡し部６０の構成について説明する。
図６は、電荷受け渡し部６０と、制御部５０の出力部５７との構成を示した図である。
出力部５７は、電歪素子３２に対応させた数の増幅部５７１及びダイオード５７２を備えている。増幅部５７１は、生成部５６によって生成された電圧波形を増幅する。ダイオード５７２は、増幅部５７１によって増幅された電圧波形を電歪素子３２に供給するとともに、電歪素子３２から増幅部５７１に電流が流入することを防止する。また、出力部５７は、生成された電圧波形を、増幅部５７１からダイオード５７２を介して各駆動部ＡＣが備える各電歪素子３２に出力するとともに、電荷受け渡し部６０が備える切り替え部６５１を切換える制御信号を切り替え部６５１に出力する。
電荷受け渡し部６０は、トランス部６３と、電荷放出部６５と、電荷供給部６６とを備えている。
トランス部６３は、一次側の巻線（一次側）６３Ａと、二次側の巻線（二次側）６３Ｂとを備えている。一次側の巻線６３Ａと二次側の巻線６３Ｂとは、相互インダクタンスによって磁気的に結合されている。一次側の巻線６３Ａの一端は、Ｕ相の電歪素子（第１の電歪素子）３２ＡＵの一端と、出力部５７のダイオード５７２ＡＵとに接続されている。一次側の巻線６３Ａの他端は、電荷放出部６５に接続されている。二次側の巻線６３Ｂの一端は、Ｖ相の電歪素子（第２の電歪素子）３２ＡＶの一端と、出力部５７のダイオード５７２ＡＶとに接続されている。二次側の巻線６３Ｂの他端は、電荷供給部６６に接続されている。トランス部６３は、Ｕ相の電歪素子３２ＡＵに蓄積されている電荷を放出させて生じるエネルギを、Ｖ相の電歪素子３２ＡＶに電荷を供給するための起電力に変換する。つまり、トランス部６３は、相互インダクタンスの大きさに応じて、一次側の巻線６３Ａに流れる電荷に相当する起電力を二次側の巻線６３Ｂが備える両端子間に発生させ、二次側の巻線６３Ｂに接続されている回路に電荷を供給する。
【００２６】
電荷放出部６５は、制御部５０から出力される制御信号に基づいて、電歪素子３２ＡＵに蓄積されている電荷を放出させる切り替え部６５１を備えている。
切り替え部６５１は、例えば半導体スイッチであり、電歪素子３２ＡＵに接続されている第１の端子ＴＭ１と、一次側の巻線６３Ａに接続されている第２の端子ＴＭ２との間を、出力部５７に接続された制御端子ＴＭ３の電圧によって導通状態又は非導通状態にさせる。本実施形態の切り替え部６５１は、制御部５０から出力される制御信号がしきい値電圧よりも高い電圧、例えば電圧Ｖonであれば、第１の端子ＴＭ１と第２の端子ＴＭ２との間を導通状態にさせる。一方、切り替え部６５１は、制御部５０から出力される制御信号がしきい値電圧よりも低い電圧、例えば電圧Ｖoffであれば、第１の端子ＴＭ１と第２の端子ＴＭ２との間を非導通状態にさせる。
【００２７】
電荷供給部６６は、一方向にのみ電流を流す、例えばダイオード６６１を備えている。
ダイオード６６１は、電歪素子３２ＡＶに接続されている第１の端子ＴＭ４から、二次側の巻線６３Ｂに接続されている第２の端子ＴＭ５にのみ電流を流す。
【００２８】
上述した構成により、制御部５０は、制御信号を電圧Ｖoffにして出力部５７から出力して、切り替え部６５１を非導通状態にするとともに、増幅部５７１ＡＵからダイオード５７２ＡＵを介して、電歪素子３２ＡＵに電荷を供給する。これにより制御部５０は、電歪素子３２ＡＵを伸張させる。次に、制御部５０は、制御信号を電圧Ｖonにして出力部５７から出力して、切り替え部６５１を導通状態にする。このとき、制御部５０は、電歪素子３２ＡＵから増幅部５７１に電荷が流れ込むことを、ダイオード５７２ＡＵによって防止する。このようにして制御部５０は、電歪素子３２ＡＵに蓄積されている電荷を一次側の巻線６３Ａに供給する。これにより、二次側の巻線６３Ｂには、相互インダクタンスに応じた起電力が発生し、ダイオード６６１を介して電歪素子３２ＡＶに電荷が供給される。このようにして、制御部５０は、電歪素子３２ＡＵに蓄積されている電荷に相当する電荷を、トランス部６３を介して電歪素子３２ＡＶに供給する。また、制御部５０は、電歪素子３２ＡＵに蓄積されているエネルギのうち、トランス部６３などの損失によって失われるエネルギに相当するぶんの電荷を、増幅部５７１ＡＶからダイオード５７２ＡＶを介して、電歪素子３２ＡＶに供給する。このとき、電荷放出部６５は、増幅部５７１ＡＶからダイオード５７２ＡＶを介して二次側の巻線６３Ｂに電荷が流れ込むことを、ダイオード６６１によって防止する。
このようにして、制御部５０と電荷受け渡し部６０とは、電歪素子３２ＡＵに蓄積されている電荷に相当する電荷を電歪素子３２ＡＶに供給して、電歪素子３２ＡＵを収縮させるとともに、電歪素子３２ＡＶを伸張させる。
【００２９】
［回転子ＳＦの駆動原理］
次に、本実施形態のモータ装置ＭＴＲが、回転子ＳＦを駆動させる原理について説明する。Ｕ相の駆動部ＡＣは、回転子ＳＦを駆動させる際に、回転子ＳＦに巻き掛けられたＵ相の伝達部ＢＴＵに有効張力を生じさせ、当該有効張力によって回転子ＳＦにトルクを伝達する。Ｖ相及びＷ相は、いずれもＵ相と同一の構成であるため、説明を省略する。
【００３０】
オイラーの摩擦ベルト理論により、回転子ＳＦに巻き掛けられた伝達部ＢＴＵの第１端部２１側の張力Ｔ１及び第２端部２２側の張力Ｔ２が下記式（１）を満たすとき、伝達部ＢＴＵと回転子ＳＦとの間で摩擦力が生じ、伝達部ＢＴＵが移動することにより、回転子ＳＦが回転する。この伝達部ＢＴＵの移動により、回転子ＳＦにトルクが伝達される。ただし、式（１）において、μは伝達部ＢＴＵと回転子ＳＦとの間の見かけ上の摩擦係数であり、θは伝達部ＢＴＵの有効巻き付き角である。
【００３１】
【数１】
【００３２】
このとき、トルクの伝達に寄与する有効張力は、（Ｔ１−Ｔ２）によって表される。上記式（１）に基づいて有効張力（Ｔ１−Ｔ２）を求めると、下記式（２）のようになる。式（２）は、Ｔ１を用いて有効張力を表す式である。
【００３３】
【数２】
【００３４】
上記式（２）より、回転子ＳＦに伝達されるトルクは伝達部ＢＴＵの張力Ｔ１によって一意に決定されることがわかる。式（２）の右辺のＴ１の係数部分は、伝達部ＢＴＵと回転子ＳＦとの間の摩擦係数μ及び伝達部ＢＴＵの有効巻き付き角θにそれぞれ依存する。
図７は、摩擦係数μを変化させたときの有効巻き付き角θと係数部分の値との関係を示すグラフである。グラフの横軸は有効巻き付き角θを示しており、グラフの縦軸は係数部分の値を示している。
【００３５】
図７に示すように、例えば摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻き付き角θが３００度以上のときに係数部分の値がおよそ０．８以上となっている。このことから、摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻き付き角θを３００度以上とすることにより、伝達部ＢＴＵによる張力Ｔ１のおよそ８０％以上の力が回転子ＳＦのトルクに寄与することがわかる。
【００３６】
このように、トルクの大きさは伝達部ＢＴＵの張力Ｔ１によって一意に決定されることになり、例えば伝達部ＢＴＵの移動距離などには無関係であることがわかる。
上述した原理に基づいて、制御部５０は、電歪素子３２ＡＵ及び電歪素子３２ＢＵを変形させて回転子ＳＦに回転力を伝達する。
【００３７】
［電歪素子を駆動する電圧波形］
ここで、図８〜図１１を用いて、電歪素子３２を駆動する駆動信号の電圧波形について説明する。
図８は、Ｕ相の駆動部ＡＣＵが備える１対の電歪素子３２ＡＵ及び電歪素子３２ＢＵが、伝達部ＢＴＵを移動させて回転子ＳＦを回転させる際に、電歪素子３２に供給される駆動信号の電圧波形を示している。本実施形態の電歪素子３２は、印加される電圧が高くなれば伸張し、印加される電圧が低くなれば収縮する。つまり、電歪素子３２は図８に示す電圧波形が電圧ＶＬから電圧ＶＨに変化した場合には伸張し、電圧波形が電圧ＶＨから電圧ＶＬに変化した場合には収縮する。なお、他の相の駆動部ＡＣにおいても同様であるため、Ｖ相及びＷ相については、説明を省略する。
駆動部ＡＣＵは、駆動準備動作と駆動動作と復帰動作とを順次繰り返すことによって、伝達部ＢＴＵを移動させ、回転子ＳＦに回転力を伝達する。以下、各動作について説明する。
【００３８】
まず、駆動準備動作は、駆動部ＡＣＵが伝達部ＢＴを回転子ＳＦに対して回転力を伝達していない状態から、回転力を伝達している状態にさせる動作である。
図９は、駆動部ＡＣＵが駆動準備動作を行っている状態を示している。
駆動準備動作は、伝達部ＢＴＵが、駆動力の伝達を開始する位置（以下、「駆動開始位置」と表記する）にあり、回転子ＳＦに対して回転力を伝達していない状態から開始される。
図８（ａ）に示すように、駆動準備動作を行う期間である時刻ｔ１ａ〜ｔ２ａの間において制御部５０から電歪素子３２ＡＵに出力される電圧波形は、例えば電圧波形Ｗ１のように電圧ＶＬから電圧ＶＨに単調増加する。この電圧波形Ｗ１によって電歪素子３２ＡＵは、図９に示すように＋Ｘ方向に伸びるように駆動される。これにより、電歪素子３２ＡＵに接続されている第１端部２１は、＋Ｘ方向に移動する。このようにして、駆動部ＡＣＵは、伝達部ＢＴＵを回転子ＳＦに接触させ、伝達部ＢＴＵと回転子ＳＦとの間において摩擦力が生じる状態にさせる。
【００３９】
次に、駆動動作は、駆動部ＡＣＵが伝達部ＢＴを回転子ＳＦに対して回転力を伝達した状態にさせて、回転子ＳＦを回転させる動作である。
図１０は、駆動部ＡＣＵが駆動動作を行っている状態を示している。
図８（ｂ）に示すように、駆動動作を行う期間である時刻ｔ１ｂ〜ｔ２ｂの間において制御部５０から電歪素子３２ＡＵに出力される電圧波形は、例えば電圧波形Ｗ２のように電圧ＶＨから電圧ＶＬに単調減少する。この電圧波形Ｗ２によって電歪素子３２ＡＵは、電歪素子３２ＡＵは、図１０に示すように−Ｘ方向に縮むように駆動される。これと同時に、図８（ｂ）に示すように制御部５０から電歪素子３２ＢＵに出力される電圧波形は、例えば電圧波形Ｗ３のように電圧ＶＬから電圧ＶＨに単調増加する。この電圧波形Ｗ３によって、電歪素子３２ＢＵは、図１０に示すように−Ｘ方向に伸びるように駆動される。このとき、第１端部２１と第２端部２２との間の距離を一定に保つように電歪素子３２ＡＵと、電歪素子３２ＢＵとが駆動される。これにより、第１端部２１と、第２端部２２とは、一定の距離を保って＋Ｘ方向に移動される。このようにして、駆動部ＡＣＵは、伝達部ＢＴＵを回転子ＳＦに対して回転力を伝達した状態にさせて、回転子ＳＦを回転させる。
【００４０】
次に、復帰動作は、伝達部ＢＴが、回転子ＳＦに対して回転力を伝達していない状態にされて、駆動開始位置に戻される動作である。
図１１は、駆動部ＡＣＵが復帰動作を行っている状態を示している。
図８（ｃ）に示すように復帰動作を行う期間である時刻ｔ１ｃ〜ｔ２ｃの間において制御部５０から電歪素子３２ＢＵに出力される電圧波形は、例えば電圧波形Ｗ４のように電圧ＶＨから電圧ＶＬに単調減少する。この電圧波形Ｗ４によって、電歪素子３２ＢＵは、図１１に示すように＋Ｘ方向に縮むように駆動される。これにより、第２端部２２は、−Ｘ方向に移動される。このようにして、駆動部ＡＣＵは、伝達部ＢＴＵを回転子ＳＦに対して回転力を伝達していない状態にさせる。
【００４１】
次に、各相の駆動部ＡＣを駆動する順序について説明する。
図１２は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相の駆動部ＡＣについて、各駆動部ＡＣがそれぞれ備える１対の電歪素子３２に供給される電圧波形を示している。
上述したように、各相の駆動部ＡＣが備えている１対の電歪素子３２は、駆動準備動作と駆動動作と復帰動作とを繰り返して、回転子ＳＦを回転させる。このとき、制御部５０は、電圧波形の位相を１２０度ずつずらして各相の駆動部ＡＣに供給する。つまり、図１２に示す時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、Ｕ相の駆動部ＡＣＵは駆動準備動作を、Ｖ相の駆動部ＡＣＶは復帰動作を、Ｗ相の駆動部ＡＣＷは駆動動作をそれぞれ行う。また、図１２に示す時刻ｔ３〜ｔ４の期間において、Ｕ相の駆動部ＡＣＵは駆動動作を、Ｖ相の駆動部ＡＣＶは駆動準備動作を、Ｗ相の駆動部ＡＣＷは復帰動作をそれぞれ行う。また、図１２に示す時刻ｔ５〜ｔ６の期間において、Ｕ相の駆動部ＡＣＵは復帰動作を、Ｖ相の駆動部ＡＣＶは駆動動作を、Ｗ相の駆動部ＡＣＷは駆動準備動作をそれぞれ行う。このようにして、制御部５０は、出力する電圧波形によって各駆動部ＡＣが備えている電歪素子３２を伸縮させて、伝達部ＢＴを移動させ、回転子ＳＦを回転させる。
【００４２】
このとき、図１２に示す時刻ｔ３〜ｔ４の期間において、Ｕ相の駆動部ＡＣＵが備える電歪素子３２ＡＵに供給される電圧波形Ｗ５と、Ｖ相の駆動部ＡＣＶが備える電歪素子３２ＡＶに供給される電圧波形Ｗ６とは、電圧値及び継続時間が同一であり、傾きが互いに逆である関係を有している。
【００４３】
［制御部５０の動作］
制御部５０は、記憶部５５に予め記憶されている各駆動部ＡＣの駆動条件に基づいて、駆動部ＡＣを駆動する。以下、制御部５０の動作について説明する。
【００４４】
図１３は、制御部５０の動作の一例を示すフローチャートである。
まず、取得部５１は、上位装置から回転子ＳＦの目標角速度を取得する（ステップＳ１０１）。この目標角速度には、回転子ＳＦが回転する速度と、回転子ＳＦの回転方向とが含まれている。なお、本実施形態においては、角速度が正の値の場合は上述した図１０に示す方向に回転子ＳＦを回転させる正回転を、角速度が負の値の場合は上述した図１０に示す方向と逆の方向に回転子ＳＦを回転させる逆回転を表している。
【００４５】
次に、検出部５８は、回転子ＳＦの角速度を検出する（ステップＳ１０２）。上述したように、検出部５８は、エンコーダ５８１が出力する２つのパルス波の周期と位相差とによって回転子ＳＦが回転する速度と、回転子ＳＦの回転方向とを検出する。
【００４６】
次に、比較部５２は、取得部５１によって取得された回転子ＳＦの目標角速度と、検出部５８によって検出された回転子ＳＦの角速度とを比較する（ステップＳ１０３）。ここで、比較部５２は、取得された回転子ＳＦの目標角速度と検出された回転子ＳＦの角速度との差分を比較の結果として求める。
【００４７】
次に、算出部５３は、ステップＳ１０３において求められた取得された回転子ＳＦの目標角速度と検出された回転子ＳＦの角速度との差分に基づいて、駆動部ＡＣの操作量を算出する（ステップＳ１０４）。上述したように、この操作量には、駆動部ＡＣの電歪素子３２を駆動する速度と、電歪素子３２を駆動する周期とが含まれている。
【００４８】
次に、読み出し部５４は、記憶部５５に記憶されている複数の駆動条件のうちから、算出された駆動部ＡＣの操作量に関連付けられている駆動条件を、各電歪素子３２を駆動する駆動条件として読み出す。また、読み出し部５４は、記憶部５５に記憶されている複数の切換えタイミング情報から、算出された駆動部ＡＣの操作量に関連付けられている切換えタイミング情報を、切り替え部６５１を切換える切換えタイミング情報として読み出す（ステップＳ１０５）。ここで、予め記憶部５５に記憶されている複数の駆動条件は、上述したように、電歪素子３２を駆動する速度と、電歪素子３２を駆動する周期とに関連付けられている。つまり、読み出し部５４は、ステップＳ１０４において算出された駆動部ＡＣの電歪素子３２を駆動する速度と、電歪素子３２を駆動する周期と関連付けられている駆動条件を、記憶部５５から読み出す。これにより、各電歪素子３２の駆動電圧及び駆動時間と、切り替え部６５１を切換える切換えタイミング情報とが記憶部５５から読み出される。
【００４９】
次に、生成部５６は、ステップＳ１０５において読み出された各電歪素子３２の駆動条件に基づいて、各電歪素子３２に対応する電圧波形をそれぞれ生成するとともに、読み出された切換えタイミング情報に基づいて、切り替え部６５１を切換える制御信号を生成する（ステップＳ１０６）。本実施形態において、生成部５６は、電歪素子３２ＡＵと、電歪素子３２ＢＵと、電歪素子３２ＡＶと、電歪素子３２ＢＶと、電歪素子３２ＡＷと、電歪素子３２ＢＷとの６つの電歪素子３２に対応する電圧波形として、例えば図１４に示す電圧波形Ｗ５と、電圧波形Ｗ８とをそれぞれ生成する。また、本実施形態において、生成部５６は、切り替え部６５１を切換える制御信号として、例えば図１４に示す制御信号の電圧波形Ｗ７を生成する。
【００５０】
次に、出力部５７は、生成された電圧波形を増幅して、増幅した電圧波形を対応する電歪素子３２に出力するとともに、ステップＳ１０５において読み出された制御信号を切り替え部６５１に出力する（ステップＳ１０７）。
【００５１】
図１４は、制御部５０が上述した各ステップを実行した結果、各電歪素子３２に供給される電圧波形と、制御部５０から出力される電圧波形との一例を示している。本実施形態においては、例えば図１４に示すように、制御部５０から出力される制御信号の電圧は、時刻ｔ３〜ｔ４において電圧Ｖonとなる（電圧波形Ｗ７）。この制御信号の電圧波形Ｗ７によって、時刻ｔ３〜ｔ４において、切り替え部６５１は導通状態とされる。したがって、時刻ｔ３〜ｔ４において、電歪素子３２に供給される駆動信号の電圧波形と同期して出力される制御信号に基づいて、上述したように電歪素子３２ＡＵに蓄積されている電荷に相当する電荷が、トランス部６３を介して電歪素子３２ＡＶに供給される。
上述したように、制御部５０は、電歪素子３２ＡＵに蓄積されているエネルギのうち、トランス部６３などの損失によって失われるエネルギに相当する分の電荷を、増幅部５７１ＡＶからダイオード５７２ＡＶを介して、電歪素子３２ＡＶに供給する。この結果、制御部５０から電歪素子３２ＡＶに出力される電圧波形は、例えば図１４に示すように、時刻ｔ３〜ｔ３．１において単調増加する波形になる（電圧波形Ｗ８１）。また、制御部５０から電歪素子３２ＡＶに出力される電圧波形は、時刻ｔ３．１〜ｔ３．２において単調減少する波形になる（電圧波形Ｗ８２）。また、制御部５０から電歪素子３２ＡＶに出力される電圧波形は、時刻ｔ３．２〜ｔ６において一定の電圧ＶＬになる（電圧波形Ｗ８３〜Ｗ８６）。ここで、時刻ｔ３〜ｔ３．２において電圧波形Ｗ８１〜Ｗ８２によって電歪素子３２ＡＶに供給されるエネルギは、電歪素子３２ＡＵに蓄積されているエネルギのうち、トランス部６３などの損失によって失われるエネルギに相当する。
一方、時刻ｔ３〜ｔ４において電歪素子３２ＡＶに供給される電圧波形は、図１４に示す電圧波形Ｗ６１である。また、時刻ｔ４〜ｔ５において電歪素子３２ＡＶに供給される電圧波形は、図１４に示す電圧波形Ｗ６２である。また、時刻ｔ５〜ｔ６において電歪素子３２ＡＶに供給される電圧波形は、図１４に示す電圧波形Ｗ６３である。つまり、制御部５０は、電圧波形Ｗ６１〜Ｗ６３よりもエネルギが少ない電圧波形Ｗ８１〜Ｗ８６を電歪素子３２ＡＶに供給して、電歪素子３２ＡＶを駆動する。
【００５２】
以上説明したとおり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、回転子ＳＦの少なくとも一部に掛けられる伝達部ＢＴと、少なくとも複数の電歪素子３２を有し、電歪素子３２によって伝達部ＢＴを移動させる駆動部ＡＣを備えている。また、モータ装置ＭＴＲは、回転子ＳＦと伝達部ＢＴとの間を回転力伝達状態にして伝達部ＢＴを移動させる駆動動作と、回転子ＳＦと伝達部ＢＴとの間を回転力非伝達状態にして伝達部ＢＴを所定の位置に戻す復帰動作とを、駆動部ＡＣに行わせる制御部５０を備えている。また、モータ装置ＭＴＲは、複数の電歪素子３２のうち少なくとも１つの電歪素子３２に放出させた電荷を電歪素子３２に供給する電荷受け渡し部６０とを備えている。
これにより、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２が有する電荷を他の電歪素子３２に移動させて電歪素子３２を駆動することができるため、供給された電力の使用効率を高くすることができる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、消費電力を低減することができる。
【００５３】
また、本実施形態のモータ装置ＭＴＲが備える電荷受け渡し部６０は、第１の電歪素子３２ＡＵと第２の電歪素子３２ＡＶとに接続され、第１の電歪素子３２ＡＵに蓄積された電荷を放出させ、第１の電歪素子３２ＡＵから放出させた電荷に相当する電荷を第２の電歪素子３２ＡＶに供給する。
これにより、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２が有する電荷を他の電歪素子３２に移動させて電歪素子３２を駆動することができるため、供給された電力の使用効率を高くすることができる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、消費電力を低減することができる。
【００５４】
また、本実施形態のモータ装置ＭＴＲが備える電荷受け渡し部６０は、第１の電歪素子３２ＡＵに蓄積された電荷を放出させて生じるエネルギを、第２の電歪素子３２ＡＶに電荷を供給する起電力に変換するトランス部６３を備えている。
これにより、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２が有する電荷を、電歪素子３２が有する電荷のエネルギを利用して他の電歪素子３２に供給させることができる。このため、供給された電力の使用効率をさらに高くすることができる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、消費電力を低減することができる。
【００５５】
また、本実施形態のモータ装置ＭＴＲが備える制御部５０は、駆動動作において、電歪素子３２に電荷を放出させる制御信号を電荷受け渡し部６０に出力する。
これにより、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２が有する電荷を、制御部５０が定めるタイミングによって他の電歪素子３２に供給させることができる。このため、電歪素子３２の駆動条件に応じて、供給された電力の使用効率を高くすることができる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、消費電力を低減することができる。
【００５６】
また、本実施形態のモータ装置ＭＴＲが備える制御部５０は、少なくとも駆動動作における駆動信号と同期して、電歪素子３２から電荷を放出させる制御信号を電荷受け渡し部６０に出力する。これにより、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２が有する電荷を、制御部５０が電歪素子３２を駆動するタイミングに同期させて他の電歪素子３２に供給させることができる。このため、電歪素子３２の駆動条件に応じて、供給された電力の使用効率を高くすることができる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、消費電力を低減することができる。
【００５７】
また、本実施形態のモータ装置ＭＴＲが備える電荷受け渡し部６０は、制御信号に基づいて電荷を電歪素子３２に供給するための切り替え部６５１を備える。
これにより、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２が有する電荷を、制御部５０が他の電歪素子３２に供給させるか否かを選択することができる。このため、モータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２の駆動タイミングに応じて、電歪素子３２が有する電荷を、他の電歪素子３２供給することができるため、電力の使用効率を高くすることができる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、消費電力を低減することができる。また、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、オイラーの摩擦ベルト理論により、高いトルクを回転子ＳＦに付加することが可能である。
【００５８】
以上、第１の実施形態のモータ装置ＭＴＲについて説明したが、駆動部ＡＣは、例示した３個に限られない。例えば、モータ装置ＭＴＲは、６個の駆動部ＡＣを備えていてもよい。この場合、モータ装置ＭＴＲに要求される回転子ＳＦのトルクなどの制約によって、モータ装置ＭＴＲの構成を変えることができる。
【００５９】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
図１５は、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲの一例を示す概略構成図である。なお、第１の実施形態と同じ構成及び動作については説明を省略する。
本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、第１の実施形態において説明した電歪素子３２ＡＵから電歪素子（容量性駆動素子）ＡＶに電荷を移動させることに加え、電歪素子３２ＡＶから電歪素子３２ＡＵに電荷を移動させることができる構成になっている。以下、その構成について説明する。
【００６０】
本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、制御部５０−２と電荷受け渡し部６０−２とを備えている。
制御部５０−２は、出力部５７−２を備えている。
出力部５７−２は、後述する電荷受け渡し部６０−２が備えている電荷放出部６５−２の切り替え部６５１−２に接続されており、切り替え部６５１−２を切換える制御信号を切り替え部６５１−２に出力する。
電荷受け渡し部６０−２は、電荷放出部６５−２と、電荷供給部６６−２とを備えている。
電荷放出部６５−２は、制御部５０−２から出力される制御信号に基づいて、電歪素子３２ＡＶに蓄積されている電荷を放出させる切り替え部６５１−２を備えている。
切り替え部６５１−２は、切り替え部６５１と同様に例えば半導体スイッチであり、電歪素子３２ＡＶに接続されている第１の端子ＴＭ１−２と、二次側の巻線６３Ｂに接続されている第２の端子ＴＭ２−２との間を、制御部５０−２に接続された制御端子ＴＭ３−２の電圧によって導通状態又は非導通状態にさせる。
電荷供給部６６−２は、一方向にのみ電流を流す、例えばダイオード６６１−２を備えている。
ダイオード６６１−２は、電歪素子３２ＡＵに接続されている第１の端子ＴＭ４−２から、一次側の巻線６３Ａに接続されている第２の端子ＴＭ５−２にのみ電流を流す。
【００６１】
上述した構成により、制御部５０−２は、制御信号により切り替え部６５１を非導通状態にするとともに、制御信号により切り替え部６５１−２を非導通状態にして、電歪素子３２ＡＶに電荷を供給する。これにより制御部５０−２は、電歪素子３２ＡＶを伸張させる。次に、制御部５０−２は、制御信号により切り替え部６５１−２を導通状態にする。これにより制御部５０−２は、二次側の巻線６３Ｂに電荷を供給する。このようにして、制御部５０−２は、電歪素子３２ＡＶに蓄積されている電荷に相当する電荷を、トランス部６３を介して電歪素子３２ＡＵに供給する。また、制御部５０−２は、電歪素子３２ＡＶに蓄積されているエネルギのうち、トランス部６３などの損失によって失われるエネルギに相当する分の電荷を、電歪素子３２ＡＵに供給する。このとき、電荷放出部６５−２は、一次側の巻線６３Ａに電荷が流れ込むことを、ダイオード６６１−２によって防止する。
このようにして、制御部５０−２と電荷受け渡し部６０−２とは、電歪素子３２に供給される駆動信号の電圧波形と同期して出力される制御信号に基づいて、電歪素子３２ＡＶに蓄積されている電荷に相当する電荷を電歪素子３２ＡＵに供給して、電歪素子３２ＡＶを変形させるとともに、電歪素子３２ＡＵを変形させる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２ＡＵから電歪素子３２ＡＶに電荷を移動させることが可能であるし、電歪素子３２ＡＶから電歪素子３２ＡＵに電荷を移動させることが可能である。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態のモータ装置ＭＴＲが備える電荷受け渡し部６０は、一次側の巻線（一次側）６３Ａと二次側の巻線（二次側）６３Ｂとが相互インダクタンスによって磁気結合されているトランス部６３を備えている。またこのトランス部６３は、一次側の巻線（一次側）６３Ａの一端が第１の電歪素子（容量性駆動素子）３２ＡＵの一端と接続され、二次側の巻線（二次側）６３Ｂの一端が第２の電歪素子（容量性駆動素子）３２ＡＶの一端とに接続され、第１の電歪素子３２ＡＵに蓄積されている電荷を放出させて生じるエネルギを、第２の電歪素子３２ＡＶに電荷を供給する起電力に変換する。また、電荷受け渡し部６０は、第１の電歪素子３２ＡＵの他端とトランス部６３の一次側の巻線（一次側）６３Ａの他端とに接続され、第１の電歪素子３２ＡＵに蓄積されている電荷を放出させ、当該放出させた電荷をトランス部６３に供給する第１の電荷放出部６５を備えている。また、電荷受け渡し部６０は、第２の電歪素子３２ＡＶの他端とトランス部６３の二次側の巻線（二次側）６３Ｂの他端とに接続され、第２の電歪素子３２ＡＶに蓄積されている電荷を放出させ、当該放出させた電荷をトランス部６３に供給する第２の電荷放出部６５Ｂを備えている。また、電荷受け渡し部６０は、トランス部６３の一次側の巻線（一次側）６３Ａの他端と第１の電歪素子３２ＡＵの他端とに接続され、第２の電荷放出部６５Ｂによって電荷を放出させて生じたエネルギを、トランス部６３を介して変換された起電力によって第１の電歪素子３２ＡＵに電荷を供給する第１の電荷放出部６５を備えている。また、電荷受け渡し部６０は、トランス部６３の二次側の巻線（二次側）６３Ｂの他端と第２の電歪素子３２ＡＶの他端とに接続され、第１の電荷放出部６５によって電荷を放出させて生じたエネルギを、トランス部６３を介して変換された起電力によって第２の電歪素子３２ＡＶに電荷を供給する第２の電荷供給部６６−２を備えている。
【００６３】
これにより、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、第１の電歪素子（容量性駆動素子）３２ＡＵが有する電荷を、第１の電歪素子３２ＡＵが有する電荷のエネルギを利用して第２の電歪素子（容量性駆動素子）３２ＡＶに供給させることができる。さらに、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、第２の電歪素子３２ＡＶが有する電荷を、第２の電歪素子３２ＡＶが有する電荷のエネルギを利用して第１の電歪素子３２ＡＵに供給させることができる。このため、回転子ＳＦを第１の実施例において説明した回転方向とは逆に回転させる場合にも、供給された電力の使用効率を高くすることができる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、回転子ＳＦの回転方向によらず消費電力を低減することができる。
【００６４】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。
図１６は、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲの一例を示す概略構成図である。なお、上述した実施形態と同じ構成及び動作については説明を省略する。
本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、第２の実施形態において説明した駆動部ＡＣＵの電歪素子３２と駆動部ＡＣＶの電歪素子（容量性駆動素子）３２との間において電荷を移動させることに加え、駆動部ＡＣＶの電歪素子３２と駆動部ＡＣＷの電歪素子３２との間においても電荷を移動させることができる構成になっている。また、モータ装置ＭＴＲは、駆動部ＡＣＵの電歪素子３２と駆動部ＡＣＷの電歪素子３２との間においても電荷を移動させることができる構成になっている。以下、その構成について説明する。
【００６５】
本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、制御部５０−３と、駆動部ＡＣの数に対応した複数の電荷受け渡し部６０−２を備えている。本実施形態においては、モータ装置ＭＴＲは、第１の電荷受け渡し部６０−２−１と、第２の電荷受け渡し部６０−２−２と、第３の電荷受け渡し部６０−２−３とを備えている。
制御部５０−３は、各電歪素子３２に接続されるとともに、各電荷受け渡し部６０−２が備えている切り替え部６５１（本実施形態では、切り替え部６５１−１、６５１−２、６５１−３）及び切り替え部６５１−２（本実施形態では、切り替え部６５１−２−１、６５１−２−２、６５１−２−３）に接続されている。
第１の電荷受け渡し部６０−２−１が備えている二次側の巻線６３Ｂ−１は、第２の電荷受け渡し部６０−２−２が備えている一次側の巻線６３Ａ−２と、切り替え部６５１−２と、ダイオード６６１−２−２とに接続されている。第２の電荷受け渡し部６０−２−２が備えている二次側の巻線６３Ｂ−２は、第３の電荷受け渡し部６０−２−３が備えている一次側の巻線６３Ａ−３と、切り替え部６５１−３と、ダイオード６６１−２−３とに接続されている。第３の電荷受け渡し部６０−２−３が備えている二次側の巻線６３Ｂ−３は、第１の電荷受け渡し部６０−２−１が備えている一次側の巻線６３Ａ−１と、切り替え部６５１−１と、ダイオード６６１−２−１とに接続されている。つまり、３つの電荷受け渡し部６０−２が環状に連続的に接続されている。
制御部５０−３は、各駆動部ＡＣの駆動条件に応じて、各電荷受け渡し部６０−２が備えている各切り替え部に対して所定の順序（切り替え順序）で制御信号を出力する。一例として、図１２及び図１６を用いて、この切り替え順序を以下に説明する。図１２において、時刻ｔ２〜ｔ３の期間では、電歪素子３２ＡＵは電荷が蓄積されている状態であり、電歪素子３２ＡＶ及び３２ＡＷは放電されている状態である。次に、時刻ｔ３〜ｔ４の期間では、制御部５０−３は、切り替え部６５１−１に制御信号を出力して、電歪素子３２ＡＵに蓄積されている電荷を電歪素子３２ＡＶに電荷を移動させる。時刻ｔ４〜ｔ５の期間では、電歪素子３２ＡＶのみが電荷を蓄えている状態であり、電歪素子３２ＡＷ及びＡＵは電荷を放電している状態である。続いて、時刻ｔ５〜ｔ６の期間では、制御部５０−３は、切り替え部６５１−２に制御信号を出力して、電歪素子３２ＡＶに蓄積されている電荷を電歪素子３２ＡＷに移動させる。同様に、次のサイクルのｔ１〜ｔ２の期間において、制御部５０−３は、切り替え部６５１−３に制御信号を出力して、電歪素子３２ＡＷに蓄積されている電荷を電歪素子３２ＡＵに移動させる。このように、電荷は、電歪素子３２ＡＵから電歪素子３２ＡＶ、３２ＡＷへと順次移動される。
このように、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、それぞれの電歪素子３２の間において電荷を移動させる。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態のモータ装置ＭＴＲにおいて、複数の電歪素子３２は少なくとも２つの異なる電荷受け渡し部６０−２に接続され、制御部５０−３は、電荷受け渡し部６０−２のうち、いずれかの電荷受け渡し部６０−２を介して供給される電荷を、電荷が供給される電荷受け渡し部６０−２とは異なる他の電荷受け渡し部６０−２に放出させる。
これにより、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２が有する電荷を、他の電歪素子３２に供給させた後、該電荷を供給された電歪素子３２が有する電荷を、所定の順序でさらに他の電歪素子３２に供給させることができる。このため、複数の電歪素子３２間において電荷を所定の順序（切り替え順序）で連続的に循環させて受け渡すことができ、供給された電力の使用効率をさらに高くすることができる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、消費電力を低減することができる。
【００６７】
なお、図１７に示すように、モータ装置ＭＴＲは、例えば６個の電荷受け渡し部６０−２を備えていてもよい。この場合、モータ装置ＭＴＲは、例えば３つの駆動部ＡＣが備えているすべての電歪素子３２の間において所定の順序で電荷を受け渡すことが可能になり、供給された電力の使用効率をさらに高くすることができる。一例として、図１２及び図１７を用いて、この切り替え順序を以下に説明する。例えば、図１６の例と同様に、電歪素子３２ＡＵ、３２ＡＶ及び３２ＡＷの組み合わせについては、制御部５０−４は、電歪素子３２ＡＵ→電歪素子３２ＡＶ→電歪素子３２ＡＷの順に電荷を移動させる。同時に、電歪素子３２ＢＵ、３２ＢＶ及び３２ＢＷの組み合わせについては、制御部５０−４は、電歪素子３２ＢＷ→電歪素子３２ＢＵ→電歪素子３２ＢＶの順に電荷を移動させる。これらによって、図１７のようなモータ装置ＭＴＲの構成においても図１２のシーケンスを実現することができる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、全ての電歪素子（容量性駆動素子）の駆動消費電力を低減することができる。
【００６８】
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態を説明する。
図１８は、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲの一例を示す概略構成図である。なお、上述した実施形態と同じ構成及び動作については説明を省略する。
本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、上記の実施形態において説明した２つの電歪素子３２において電荷を移動させる構成とは異なる構成を有している。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、駆動部ＡＣが備える電歪素子（容量性駆動素子）３２と、電荷受け渡し部６０−４が備える容量素子７１との間において電荷を移動させることができる構成になっている。以下、その構成について説明する。
【００６９】
本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、制御部５０−４と、電荷受け渡し部６０−４を備えている。
制御部５０−４は、各電歪素子３２に接続されるとともに、電荷受け渡し部６０−４が備えている切り替え部６５１及び切り替え部６５１−４に接続されている。
電荷受け渡し部６０−４は、電荷放出部６５と、電荷放出部６５−４と、電荷供給部６６−２と、電荷供給部６６−４と、容量部７０とを備えている。
容量部７０は、例えばコンデンサなどの容量素子７１を備えており、供給された電荷を蓄電する。
電荷放出部６５−４は、制御部５０−４から出力される制御信号に基づいて、容量素子７１に蓄積されている電荷を放出させる切り替え部６５１−４を備えている。
切り替え部６５１−４は、切り替え部６５１と同様に例えば半導体スイッチであり、容量素子７１に接続されている第１の端子ＴＭ１−４と、二次側の巻線６３Ｂに接続されている第２の端子ＴＭ２−４との間を、制御部５０−４に接続された制御端子ＴＭ３−４の電圧によって導通状態又は非導通状態にさせる。
電荷供給部６６−４は、一方向にのみ電流を流す、例えばダイオード６６１−４を備えている。
ダイオード６６１−４は、容量素子７１に接続されている第１の端子ＴＭ４−４から、二次側の巻線６３Ｂに接続されている第２の端子ＴＭ５−４にのみ電流を流す。
【００７０】
図１９は、電荷受け渡し部６０−４の構成を示している。
電歪素子３２ＡＵは、制御部５０−４の出力部５７−４が備えている増幅部５７１ＡＵからダイオード５７２ＡＵを介して電荷が供給される。電荷放出部６５−２は、制御部５０−４によって切り替え部６５１−２が導通状態にされると、電歪素子３２ＡＵに蓄積されていた電荷をトランス部６３の一次側の巻線６３Ａを介して放出させる。電荷供給部６６−４は、一次側の巻線６３Ａを流れる電荷によって生じる起電力により、二次側の巻線６３Ｂを介して容量素子７１に電荷を供給する。このようにして、電歪素子３２ＡＵに蓄積されていた電荷に相当する電荷を、容量素子７１に供給して、容量素子７１に電荷を蓄積させる。
また、電荷放出部６５−４は、制御部５０−４によって切り替え部６５１−４が導通状態にされると、容量素子７１に蓄積されていた電荷をトランス部６３の二次側の巻線６３Ｂを介して放出させる。電荷供給部６６−２は、二次側の巻線６３Ｂを流れる電荷によって生じる起電力により、一次側の巻線６３Ａを介して電歪素子３２ＡＵに電荷を供給する。このようにして、容量素子７１に蓄積されていた電荷に相当する電荷を、電歪素子３２ＡＵに供給して、電歪素子３２ＡＵに電荷を蓄積させる。
このように、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、駆動部ＡＣが備える電歪素子３２と、電荷受け渡し部６０−４が備える容量素子７１との間において電荷を移動させることができる。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、回転子ＳＦの少なくとも一部に掛けられる伝達部ＢＴと、少なくとも電歪素子（容量性駆動素子）３２を有し、電歪素子３２によって伝達部ＢＴを移動させる駆動部ＡＣを備えている。また、モータ装置ＭＴＲは、回転子ＳＦと伝達部ＢＴとの間を回転力伝達状態にして伝達部ＢＴを移動させる駆動動作と、回転子ＳＦと伝達部ＢＴとの間を回転力非伝達状態にして伝達部ＢＴを所定の位置に戻す復帰動作とを、駆動部ＡＣに行わせる制御部５０−４を備えている。また、モータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２から電荷を放出させて容量素子７１に蓄積させ、容量素子７１に蓄積させた電荷を電歪素子３２に供給する電荷受け渡し部６０−４とを備えている。
つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、電荷を蓄積する容量素子７１を備えている。モータ装置ＭＴＲは、電荷受け渡し部６０は、電歪素子３２と容量素子７１とのうち、一方の素子に蓄積されている電荷を放出させ、当該電荷を放出させて生じるエネルギを含むエネルギによって、他方の素子に電荷を供給する。
これにより、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２が有する電荷に相当する電荷をトランス部６３を介して容量素子７１に供給させることができる。さらに、容量素子７１が有する電荷を、トランス部６３を介して当該電歪素子３２に供給させることができる。このため、他の電歪素子３２の駆動条件によらず、電歪素子３２と容量素子７１との間において電荷を往復させて受け渡すことができるため、供給された電力の使用効率を高くすることができる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、消費電力を低減することができる。
【００７２】
なお、モータ装置ＭＴＲは、駆動部ＡＣの数に応じた複数の電荷受け渡し部６０−４を備えていてもよい。例えば、図２０に示すように、モータ装置ＭＴＲは、６個の電荷受け渡し部６０−４を備えており、電荷受け渡し部６０−４が６個の駆動部ＡＣにそれぞれ接続されていてもよい。
これにより、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、複数の駆動部ＡＣが備えているそれぞれの電歪素子３２の駆動条件によらず、電歪素子３２と容量素子７１との間において電荷を往復させて受け渡すことができるため、供給された電力の使用効率をさらに高くすることができる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、消費電力を低減することができる。
【００７３】
なお、モータ装置ＭＴＲは、電荷受け渡し部６０−４に加えて上記の各実施形態において説明した電荷受け渡し部を備えていてもよい。
これにより、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、複数の駆動部ＡＣが備えているそれぞれの電歪素子３２の駆動条件によらず、電歪素子３２と容量素子７１との間において電荷を往復させて受け渡すことができる。さらに、モータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２が有する電荷を他の電歪素子３２に移動させて電歪素子３２を駆動することができる。このため、モータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２の駆動条件に応じて容量素子７１に電荷を供給するか、他の電歪素子３２に電荷を供給するかを選択して、電歪素子３２を駆動することができる。このため、供給された電力の使用効率をさらに高くすることができる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、消費電力を低減することができる。
【００７４】
［第５の実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態として、上記のモータ装置ＭＴＲを備えるロボット装置ＲＢＴへの適用例を説明する。
図１５は、モータ装置ＭＴＲを例えばロボットアームＡＲＭに適用させた構成を示す図である。本実施形態のロボット装置ＲＢＴは、上記各実施形態において説明したモータ装置ＭＴＲを備える。
【００７５】
図２１に示すように、モータ装置ＭＴＲがカップリングＣＰＬを介してロボットアームＡＲＭに接続されている。上記実施形態のモータ装置ＭＴＲは、上述した制御部と電荷受け渡し部とによって駆動部ＡＣを駆動するため、ロボットアームＡＲＭを駆動する際の消費電力を低減することができる。また、上記実施形態のモータ装置ＭＴＲは、ロボットの関節部分や工作機械の駆動部ＡＣなどにも応用することができる。これによって、モータ装置ＭＴＲは、ロボット装置ＲＢＴを駆動する際の消費電力を低減することができる。また、ロボット装置ＲＢＴとしては、産業用に用いられるアームロボットやハンドロボットであってもよく、サービスロボットに用いられるロボットでもよい。
【００７６】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
【００７７】
上記の実施形態では、電歪素子３２は例えばピエゾ素子などの構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えば電荷を蓄えられる容量性素子など、他のアクチュエータを用いる構成であっても構わない。例えば、電歪素子（容量性駆動素子）３２は、容量性の駆動素子として、磁歪材料と圧電材料とを組み合わせた複合素子であっても構わない。
【００７８】
以下、上記の各実施形態において説明した制御部５０と、制御部５０−２と、制御部５０−３と、制御部５０−４とをまとめて制御部ＣＯＮＴとして説明する。
なお、上記の実施形態では、モータ装置ＭＴＲは、予め記憶部５５に記憶されている電歪素子３２の駆動条件に基づいて電歪素子３２を駆動する電圧波形を生成しているが、これに限られない。例えば、制御部ＣＯＮＴは、実時間処理によって電歪素子３２の駆動条件を生成し、生成した駆動条件に基づいて電歪素子３２を駆動する電圧波形を生成してもよい。これにより、回転子ＳＦに加わる負荷トルクが変動したような場合においても、制御部ＣＯＮＴは、電歪素子３２を駆動する電圧波形と、制御信号とを生成することができる。つまり、外乱が発生した場合でも、モータ装置ＭＴＲは、消費電力を低減することができる。
【００７９】
なお、上記の各実施形態における制御部ＣＯＮＴ、又はこの制御部ＣＯＮＴが備える各部は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびマイクロプロセッサにより実現させるものであってもよい。
【００８０】
なお、この制御部ＣＯＮＴ、又はこの制御部ＣＯＮＴが備える各部は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、この制御部ＣＯＮＴ、又はこの制御部ＣＯＮＴが備える各部はメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、制御部ＣＯＮＴ、又はこの制御部ＣＯＮＴが備える各部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【００８１】
また、制御部ＣＯＮＴ、又はこの制御部ＣＯＮＴが備える各部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、制御部ＣＯＮＴ、又はこの制御部ＣＯＮＴが備える各部による処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００８２】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【符号の説明】
【００８３】
ＭＴＲ…モータ装置、ＳＦ…回転子、ＡＣ…駆動部、ＢＴ…伝達部、ＲＢＴ…ロボット装置、３２…電歪素子（容量性駆動素子）、５０…制御部、５０−２…制御部、５０−３…制御部、５０−４…制御部、６０…電荷受け渡し部、６０−２…電荷受け渡し部、６０−３…電荷受け渡し部、６０−４…電荷受け渡し部、６３…トランス部、６３Ａ…一次側の巻線（一次側）、６３Ｂ…二次側の巻線（二次側）、６５…電荷放出部（第１の電荷放出部）、６５−２…電荷放出部（第２の電荷放出部）、６６…電荷供給部（第１の電荷供給部）、６６−２…電荷供給部（第２の電荷供給部）、７０…容量部、７１…容量素子、６５１…切り替え部、６５１−２…切り替え部、６５１−３…切り替え部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ装置、及びロボット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
旋回系機械を駆動させるアクチュエータとして、モータ装置が用いられている（例えば、特許文献１を参照）。近年では、ヒューマノイドロボットの関節部分などに多くのモータ装置が使用されており、より消費電力の少ないモータ装置が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−３１１２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のようなモータ装置は、供給された電力の使用効率を高くすることができないことがあり、この場合に消費電力が多くなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、消費電力を低減することができるモータ装置、及びロボット装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態は、回転子の少なくとも一部に掛けられる伝達部と、少なくとも複数の容量性駆動素子を有し、前記容量性駆動素子によって前記伝達部を移動させる駆動部と、前記回転子と前記伝達部との間を回転力伝達状態にして前記伝達部を移動させる駆動動作と、前記回転子と前記伝達部との間を回転力非伝達状態にして前記伝達部を所定の位置に戻す復帰動作とを、前記駆動部に行わせる制御部と、前記複数の容量性駆動素子のうち少なくとも１つの前記容量性駆動素子に放出させた電荷を前記容量性駆動素子に供給する電荷受け渡し部とを備えることを特徴とするモータ装置である。
【０００７】
また、本発明の一実施形態は、回転子の少なくとも一部に掛けられる伝達部と、少なくとも容量性駆動素子を有し、前記容量性駆動素子によって前記伝達部を移動させる駆動部と、前記回転子と前記伝達部との間を回転力伝達状態にして前記伝達部を移動させる駆動動作と、前記回転子と前記伝達部との間を回転力非伝達状態にして前記伝達部を所定の位置に戻す復帰動作とを、前記駆動部に行わせる制御部と、前記容量性駆動素子から電荷を放出させて容量素子に蓄積させ、前記容量素子に蓄積させた電荷を前記容量性駆動素子に供給する電荷受け渡し部とを備えることを特徴とするモータ装置である。
【０００８】
また、本発明の一実施形態は、上記のモータ装置を備えることを特徴とするロボット装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、モータ装置は、消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態によるモータ装置の構成の一例を示す構成図である。
【図２】本実施形態における回転子の構成の一例を示す構成図である。
【図３】本実施形態における駆動部の構成の一例を示す断面図である。
【図４】本実施形態におけるモータ装置の接続の一例を示す構成図である。
【図５】本実施形態における制御部の構成の一例を示すブロック図である。
【図６】本実施形態における制御部と電荷受け渡し部との構成の一例を示すブロック図である。
【図７】本実施形態におけるオイラーの原理に基づく伝達部と回転子との接触角と、伝達効率との関係の一例を示すグラフである。
【図８】本実施形態における駆動部に供給される電圧波形の一例を示すグラフである。
【図９】本実施形態における駆動部の駆動準備動作の一例を示す断面図である。
【図１０】本実施形態における駆動部の駆動動作の一例を示す断面図である。
【図１１】本実施形態における駆動部の復帰動作の一例を示す断面図である。
【図１２】本実施形態における複数の駆動部に供給される電圧波形の一例を示すグラフである。
【図１３】本実施形態における制御部の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１４】本実施形態における制御部が出力する電圧波形と、駆動部に供給される電圧波形との一例を示すグラフである。
【図１５】本発明の第２の実施形態によるモータ装置の構成の一例を示す構成図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態によるモータ装置の構成の一例を示す構成図である。
【図１７】本実施形態における６個の電荷受け渡し部を備えるモータ装置の構成の一例を示す構成図である。
【図１８】本発明の第４の実施形態によるモータ装置の構成の一例を示す構成図である。
【図１９】本実施形態における容量素子を備える電荷受け渡し部の構成の一例を示すブロック図である。
【図２０】本実施形態における容量素子を備える電荷受け渡し部を複数備えるモータ装置の構成の一例を示す構成図である。
【図２１】本発明の第５の実施形態によるロボット装置の構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１の実施形態］
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るモータ装置ＭＴＲの一例を示す概略構成図である。
【００１２】
［モータ装置ＭＴＲの構成］
図１に示すように、モータ装置ＭＴＲは、回転子ＳＦと、複数の伝達部ＢＴと、複数の駆動部ＡＣと、支持部材ＢＳと、制御部５０と、電荷受け渡し部６０とを備えている。モータ装置ＭＴＲは、回転子ＳＦ及び複数の駆動部ＡＣが支持部材ＢＳによって支持された状態になっており、複数の駆動部ＡＣにそれぞれ接続されている伝達部ＢＴが回転子ＳＦに掛けられている構成になっている。
また、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、Ｕ相と、Ｖ相と、Ｗ相とからなる各相の駆動部ＡＣを、回転子ＳＦの回転軸方向に沿って備えている。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、駆動部ＡＣとしての、Ｕ相の駆動部ＡＣＵと、Ｖ相の駆動部ＡＣＶと、Ｗ相の駆動部ＡＣＷとを備えている。Ｕ相の駆動部ＡＣＵは、伝達部ＢＴとしての、Ｕ相の伝達部ＢＴＵを備えている。同様に、Ｖ相の駆動部ＡＣＶは、Ｖ相の伝達部ＢＴＶを、Ｗ相の駆動部ＡＣＷは、Ｗ相の伝達部ＢＴＷを備えている。なお、以下の説明において、特定の駆動部を示す必要がない場合には、単に駆動部ＡＣと記載する。また、以下の説明において、特定の伝達部を示す必要がない場合には、単に伝達部ＢＴと記載する。
【００１３】
また、例えば、Ｕ相の駆動部ＡＣＵと、Ｖ相の駆動部ＡＣＶと、Ｗ相の駆動部ＡＣＷとは、回転子ＳＦの円周方向に等角度でずれた位置、具体的には１２０°ずつずれた位置に配置されている。伝達部ＢＴは、例えば、回転子ＳＦの回転軸方向に沿って、それぞれ幅（回転軸方向の寸法）を等しくして配置されている。
【００１４】
図２は、回転子ＳＦの構成を示す図である。
同図に示すように、回転子ＳＦは、中実の円柱状に形成されており、軸部１１と、拡径部１２とを有している。軸部１１は、例えば不図示のベアリング機構などを介して支持部材ＢＳの軸受部４１（図１参照）に回転可能に支持されている。拡径部１２は、軸部１１に対して径が大きく形成された部分である。軸部１１及び拡径部１２は、共通の回転軸を有するように形成されている。拡径部１２の表面は、伝達部ＢＴが掛けられる周面（例、外周面）となる。回転子ＳＦは、例えばアルミニウムなどの導電材料によって構成されている。また、例えば、回転子ＳＦは、円筒形のような中空状に形成されてもよい。なお、伝達部ＢＴは、回転子ＳＦの周面である内周面に掛けられるように構成されてもよい。
【００１５】
［駆動部ＡＣの構成］
駆動部ＡＣＵの構成について説明する。なお、駆動部ＡＣＶ及び駆動部ＡＣＷは、駆動部ＡＣＵと同一の構成であるため、説明を省略する。以下、各図の説明においてはＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。
【００１６】
図３は、駆動部ＡＣＵの構成を示す平面図である。
駆動部ＡＣＵは、例えばステンレス等の材料を用いて矩形の板状に形成されており、Ｚ軸方向に回転子ＳＦが貫通する穴として貫通部１０が、Ｚ方向視のほぼ中央部に形成されている。駆動部ＡＣＵは、伝達部ＢＴＵを備えている。また、駆動部ＡＣＵは、電歪素子（圧電素子）３２ＡＵ及び電歪素子（圧電素子）３２ＢＵを備えている。なお、以下の説明において、特定の駆動素子を示す必要がない場合には、単に電歪素子３２と記載する。
【００１７】
伝達部ＢＴＵは、ベルト部２３と、第１端部２１及び第２端部２２とを有している。ベルト部２３は、貫通部１０によって形成された壁部１０ａに沿って、例えばＺ軸方向に幅をもつ帯状に形成され、例えば弾性変形可能な程度の厚さに形成されている。ベルト部２３は、貫通部１０に挿入される回転子ＳＦの外周を囲うように配置される。換言すると、回転子ＳＦは、貫通部１０のうちベルト部２３によって囲まれる空間に挿入される。ベルト部２３は、例えば回転子ＳＦの少なくとも一部に掛けることができるようになっている。
【００１８】
電歪素子３２は、例えばピエゾ素子などの電気機械変換素子である。この電気機械変換素子は、電圧を加えることによって伸縮する。また、本実施形態における電気機械変換素子は、例えば、振動や伸縮などが可能な容量性の駆動素子（容量性駆動素子）である。
電歪素子（容量性駆動素子）３２ＡＵは、支持部３３によって支持されている。電歪素子３２ＡＵは、図３に示す−Ｘ側の端部の位置が支持部３３に固定されている。このため、電歪素子３２ＡＵは、Ｘ軸方向に伸縮することで図中＋Ｘ側の端部の位置がＸ軸方向に移動することになる。電歪素子３２ＡＵのうち＋Ｘ側の端部は、支持部３３の先端部３３ａに接続されている。支持部３３の先端部３３ａは、例えば第１端部２１に接続されている。支持部３３は、先端部３３ａよりも−Ｘ側に、例えば伸縮部３３ｂを有している。伸縮部３３ｂは、電歪素子３２ＡＵの＋Ｘ側端部の移動に合わせて先端部３３ａが移動するように伸縮する。
【００１９】
電歪素子（容量性駆動素子）３２ＢＵは、支持部３４によって支持されている。電歪素子３２ＢＵは、図３に示す＋Ｘ側の端部の位置が支持部３４に固定されている。このため、電歪素子３２ＢＵは、Ｘ軸方向に伸縮することで図中−Ｘ側の端部の位置がＸ軸方向に移動することになる。電歪素子３２ＢＵのうち−Ｘ側の端部は、支持部３４の先端部３４ａに接続されている。支持部３４の先端部３４ａは、例えば第２端部２２に接続されている。支持部３４は、先端部３４ａよりも＋Ｘ側に、例えば伸縮部３４ｂを有している。伸縮部３４ｂは、電歪素子３２ＢＵの−Ｘ側端部の移動に合わせて先端部３４ａが移動するように伸縮する。
【００２０】
このように、電歪素子３２ＡＵ及び電歪素子３２ＢＵは、電圧が印加されることにより、Ｘ軸方向に伸縮する。電歪素子３２ＡＵが＋Ｘ方向に伸びれば、先端部３３ａとともに第１端部２１が＋Ｘ方向に移動して、ベルト部２３が移動する。同様に、電歪素子３２ＢＵが−Ｘ方向に伸びれば、先端部３４ａとともに第２端部２２が−Ｘ方向に移動して、ベルト部２３が移動する。電歪素子３２ＡＵ及び電歪素子３２ＢＵは、後述するように制御部５０が備えている出力部５７にそれぞれ接続されており、制御部５０から出力される電圧波形に基づいて伸縮することにより、伝達部ＢＴＵを移動させる。
【００２１】
［各部の接続の構成］
本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、駆動部ＡＣＵが備える電歪素子３２ＡＵ及び駆動部ＡＣＶが備える電歪素子３２ＡＶと、電荷受け渡し部６０とを接続することにより、電歪素子３２ＡＵから電歪素子３２ＡＶに電荷を移動させることができる。以下、図４〜図６を用いて、モータ装置ＭＴＲが備える各部の接続の構成について説明する。
図４は、駆動部ＡＣと制御部５０と電荷受け渡し部６０との接続の構成を示した図である。上述したように、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、Ｕ相の駆動部ＡＣＵと、Ｖ相の駆動部ＡＣＶと、Ｗ相の駆動部ＡＣＷとを備えている。図４に示すように、駆動部ＡＣＵは、伝達部ＢＴＵと、一対の電歪素子３２ＡＵ及び電歪素子３２ＢＵとを備えている。また、駆動部ＡＣＶは、伝達部ＢＴＶと、一対の電歪素子３２ＡＶ及び電歪素子３２ＢＶとを備えている。また、駆動部ＡＣＷは、伝達部ＢＴＷと、一対の電歪素子３２ＡＷ及び電歪素子３２ＢＷとを備えている。
電歪素子３２ＡＵ及び電歪素子３２ＡＶは、制御部５０と、電荷受け渡し部６０とに接続されている。また、電歪素子３２ＢＵ、電歪素子３２ＢＶ、電歪素子３２ＡＷ及び電歪素子３２ＢＷは、制御部５０に接続されている。
以下、制御部５０及び電荷受け渡し部６０の構成について説明する。
【００２２】
［制御部５０の構成］
まず、制御部５０の構成について説明する。
図５は、制御部５０の構成を示した図である。
制御部５０は、取得部５１と、比較部５２と、算出部５３と、読み出し部５４と、記憶部５５と、生成部５６と、出力部５７と、検出部５８とを備えている。
記憶部５５には、各電歪素子３２を駆動する駆動条件と、後述する切り替え部６５１を切換えるタイミングの情報として切換えタイミング情報とが、各電歪素子３２を駆動する操作量に関連付けられて、予め記憶されている。本実施形態において、駆動条件は、例えば電歪素子３２の駆動電圧及び駆動時間である。また、本実施形態において、操作量には、例えば駆動部ＡＣの電歪素子３２を駆動する速度と、電歪素子３２を駆動する周期とが含まれている。
取得部５１は、上位装置から制御の目標値を取得する。本実施形態において、目標値は、例えば回転子ＳＦの角速度である。取得部５１は、目標値として、例えば回転子ＳＦの目標角速度を上位装置から取得する。なお、目標値は、回転子ＳＦの位置（例、回転位置など）であってもよい。
検出部５８は、駆動部ＡＣの駆動状態を検出する。本実施形態において、検出部５８は、回転子ＳＦの角速度を検出するエンコーダ５８１を備えている。このエンコーダ５８１は、回転子ＳＦの回転に伴って、回転子ＳＦの角速度に比例した周波数のパルス波であって、互いにパルスの位相が異なる２つのパルス波を出力する。これら２つのパルス波の位相差は、回転子ＳＦの回転方向によって変化する。つまり、検出部５８は、エンコーダ５８１が出力する２つのパルス波によって、回転子ＳＦが回転する速度と、回転子ＳＦの回転方向とを検出する。
【００２３】
比較部５２は、例えば、取得部５１によって取得された目標値と、検出部５８によって検出された検出値とを比較する。本実施形態において、比較部５２は、例えば取得された回転子ＳＦの目標角速度と、検出された回転子ＳＦの角速度とを比較して、回転子ＳＦの目標角速度と回転子ＳＦの角速度との差分を比較結果として求める。
算出部５３は、比較部５２によって比較された結果に基づいて、駆動部ＡＣの操作量を算出する。本実施形態において、算出部５３は、例えば取得された回転子ＳＦの目標角速度と、検出された回転子ＳＦの角速度との差分に基づいて、各電歪素子３２の動作方向と動作速度とを駆動部ＡＣの操作量として算出する。
読み出し部５４は、記憶部５５に記憶されている複数の駆動条件のうちから、算出された駆動部ＡＣの操作量に関連付けられている駆動条件を、各電歪素子３２を駆動する駆動条件として読み出す。駆動条件が読み出されたことにより、各電歪素子３２の駆動電圧及び駆動時間が読み出される。また、読み出し部５４は、記憶部５５に記憶されている複数の切換えタイミング情報のうちから、算出された駆動部ＡＣの操作量に関連付けられている切換えタイミング情報を、切り替え部６５１を切換える切換えタイミング情報として読み出す。
生成部５６は、読み出された各電歪素子３２の駆動電圧及び駆動時間に基づいて、各駆動素子を駆動する電圧波形を生成するとともに、読み出された切換えタイミング情報に基づいて、切り替え部６５１を切換える制御信号を生成する。
【００２４】
出力部５７は、上述した図４に示すように電歪素子３２ＡＵと、電歪素子３２ＢＵと、電歪素子３２ＡＶと、電歪素子３２ＢＶと、電歪素子３２ＡＷと、電歪素子３２ＢＷとに接続されている。また、出力部５７は、後述する電荷受け渡し部６０が備えている電荷放出部６５の切り替え部６５１に接続されている。
【００２５】
［電荷受け渡し部６０の構成］
次に電荷受け渡し部６０の構成について説明する。
図６は、電荷受け渡し部６０と、制御部５０の出力部５７との構成を示した図である。
出力部５７は、電歪素子３２に対応させた数の増幅部５７１及びダイオード５７２を備えている。増幅部５７１は、生成部５６によって生成された電圧波形を増幅する。ダイオード５７２は、増幅部５７１によって増幅された電圧波形を電歪素子３２に供給するとともに、電歪素子３２から増幅部５７１に電流が流入することを防止する。また、出力部５７は、生成された電圧波形を、増幅部５７１からダイオード５７２を介して各駆動部ＡＣが備える各電歪素子３２に出力するとともに、電荷受け渡し部６０が備える切り替え部６５１を切換える制御信号を切り替え部６５１に出力する。
電荷受け渡し部６０は、トランス部６３と、電荷放出部６５と、電荷供給部６６とを備えている。
トランス部６３は、一次側の巻線（一次側）６３Ａと、二次側の巻線（二次側）６３Ｂとを備えている。一次側の巻線６３Ａと二次側の巻線６３Ｂとは、相互インダクタンスによって磁気的に結合されている。一次側の巻線６３Ａの一端は、Ｕ相の電歪素子（第１の電歪素子）３２ＡＵの一端と、出力部５７のダイオード５７２ＡＵとに接続されている。一次側の巻線６３Ａの他端は、電荷放出部６５に接続されている。二次側の巻線６３Ｂの一端は、Ｖ相の電歪素子（第２の電歪素子）３２ＡＶの一端と、出力部５７のダイオード５７２ＡＶとに接続されている。二次側の巻線６３Ｂの他端は、電荷供給部６６に接続されている。トランス部６３は、Ｕ相の電歪素子３２ＡＵに蓄積されている電荷を放出させて生じるエネルギを、Ｖ相の電歪素子３２ＡＶに電荷を供給するための起電力に変換する。つまり、トランス部６３は、相互インダクタンスの大きさに応じて、一次側の巻線６３Ａに流れる電荷に相当する起電力を二次側の巻線６３Ｂが備える両端子間に発生させ、二次側の巻線６３Ｂに接続されている回路に電荷を供給する。
【００２６】
電荷放出部６５は、制御部５０から出力される制御信号に基づいて、電歪素子３２ＡＵに蓄積されている電荷を放出させる切り替え部６５１を備えている。
切り替え部６５１は、例えば半導体スイッチであり、電歪素子３２ＡＵに接続されている第１の端子ＴＭ１と、一次側の巻線６３Ａに接続されている第２の端子ＴＭ２との間を、出力部５７に接続された制御端子ＴＭ３の電圧によって導通状態又は非導通状態にさせる。本実施形態の切り替え部６５１は、制御部５０から出力される制御信号がしきい値電圧よりも高い電圧、例えば電圧Ｖonであれば、第１の端子ＴＭ１と第２の端子ＴＭ２との間を導通状態にさせる。一方、切り替え部６５１は、制御部５０から出力される制御信号がしきい値電圧よりも低い電圧、例えば電圧Ｖoffであれば、第１の端子ＴＭ１と第２の端子ＴＭ２との間を非導通状態にさせる。
【００２７】
電荷供給部６６は、一方向にのみ電流を流す、例えばダイオード６６１を備えている。
ダイオード６６１は、電歪素子３２ＡＶに接続されている第１の端子ＴＭ４から、二次側の巻線６３Ｂに接続されている第２の端子ＴＭ５にのみ電流を流す。
【００２８】
上述した構成により、制御部５０は、制御信号を電圧Ｖoffにして出力部５７から出力して、切り替え部６５１を非導通状態にするとともに、増幅部５７１ＡＵからダイオード５７２ＡＵを介して、電歪素子３２ＡＵに電荷を供給する。これにより制御部５０は、電歪素子３２ＡＵを伸張させる。次に、制御部５０は、制御信号を電圧Ｖonにして出力部５７から出力して、切り替え部６５１を導通状態にする。このとき、制御部５０は、電歪素子３２ＡＵから増幅部５７１に電荷が流れ込むことを、ダイオード５７２ＡＵによって防止する。このようにして制御部５０は、電歪素子３２ＡＵに蓄積されている電荷を一次側の巻線６３Ａに供給する。これにより、二次側の巻線６３Ｂには、相互インダクタンスに応じた起電力が発生し、ダイオード６６１を介して電歪素子３２ＡＶに電荷が供給される。このようにして、制御部５０は、電歪素子３２ＡＵに蓄積されている電荷に相当する電荷を、トランス部６３を介して電歪素子３２ＡＶに供給する。また、制御部５０は、電歪素子３２ＡＵに蓄積されているエネルギのうち、トランス部６３などの損失によって失われるエネルギに相当するぶんの電荷を、増幅部５７１ＡＶからダイオード５７２ＡＶを介して、電歪素子３２ＡＶに供給する。このとき、電荷放出部６５は、増幅部５７１ＡＶからダイオード５７２ＡＶを介して二次側の巻線６３Ｂに電荷が流れ込むことを、ダイオード６６１によって防止する。
このようにして、制御部５０と電荷受け渡し部６０とは、電歪素子３２ＡＵに蓄積されている電荷に相当する電荷を電歪素子３２ＡＶに供給して、電歪素子３２ＡＵを収縮させるとともに、電歪素子３２ＡＶを伸張させる。
【００２９】
［回転子ＳＦの駆動原理］
次に、本実施形態のモータ装置ＭＴＲが、回転子ＳＦを駆動させる原理について説明する。Ｕ相の駆動部ＡＣは、回転子ＳＦを駆動させる際に、回転子ＳＦに巻き掛けられたＵ相の伝達部ＢＴＵに有効張力を生じさせ、当該有効張力によって回転子ＳＦにトルクを伝達する。Ｖ相及びＷ相は、いずれもＵ相と同一の構成であるため、説明を省略する。
【００３０】
オイラーの摩擦ベルト理論により、回転子ＳＦに巻き掛けられた伝達部ＢＴＵの第１端部２１側の張力Ｔ１及び第２端部２２側の張力Ｔ２が下記式（１）を満たすとき、伝達部ＢＴＵと回転子ＳＦとの間で摩擦力が生じ、伝達部ＢＴＵが移動することにより、回転子ＳＦが回転する。この伝達部ＢＴＵの移動により、回転子ＳＦにトルクが伝達される。ただし、式（１）において、μは伝達部ＢＴＵと回転子ＳＦとの間の見かけ上の摩擦係数であり、θは伝達部ＢＴＵの有効巻き付き角である。
【００３１】
【数１】
【００３２】
このとき、トルクの伝達に寄与する有効張力は、（Ｔ１−Ｔ２）によって表される。上記式（１）に基づいて有効張力（Ｔ１−Ｔ２）を求めると、下記式（２）のようになる。式（２）は、Ｔ１を用いて有効張力を表す式である。
【００３３】
【数２】
【００３４】
上記式（２）より、回転子ＳＦに伝達されるトルクは伝達部ＢＴＵの張力Ｔ１によって一意に決定されることがわかる。式（２）の右辺のＴ１の係数部分は、伝達部ＢＴＵと回転子ＳＦとの間の摩擦係数μ及び伝達部ＢＴＵの有効巻き付き角θにそれぞれ依存する。
図７は、摩擦係数μを変化させたときの有効巻き付き角θと係数部分の値との関係を示すグラフである。グラフの横軸は有効巻き付き角θを示しており、グラフの縦軸は係数部分の値を示している。
【００３５】
図７に示すように、例えば摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻き付き角θが３００度以上のときに係数部分の値がおよそ０．８以上となっている。このことから、摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻き付き角θを３００度以上とすることにより、伝達部ＢＴＵによる張力Ｔ１のおよそ８０％以上の力が回転子ＳＦのトルクに寄与することがわかる。
【００３６】
このように、トルクの大きさは伝達部ＢＴＵの張力Ｔ１によって一意に決定されることになり、例えば伝達部ＢＴＵの移動距離などには無関係であることがわかる。
上述した原理に基づいて、制御部５０は、電歪素子３２ＡＵ及び電歪素子３２ＢＵを変形させて回転子ＳＦに回転力を伝達する。
【００３７】
［電歪素子を駆動する電圧波形］
ここで、図８〜図１１を用いて、電歪素子３２を駆動する駆動信号の電圧波形について説明する。
図８は、Ｕ相の駆動部ＡＣＵが備える１対の電歪素子３２ＡＵ及び電歪素子３２ＢＵが、伝達部ＢＴＵを移動させて回転子ＳＦを回転させる際に、電歪素子３２に供給される駆動信号の電圧波形を示している。本実施形態の電歪素子３２は、印加される電圧が高くなれば伸張し、印加される電圧が低くなれば収縮する。つまり、電歪素子３２は図８に示す電圧波形が電圧ＶＬから電圧ＶＨに変化した場合には伸張し、電圧波形が電圧ＶＨから電圧ＶＬに変化した場合には収縮する。なお、他の相の駆動部ＡＣにおいても同様であるため、Ｖ相及びＷ相については、説明を省略する。
駆動部ＡＣＵは、駆動準備動作と駆動動作と復帰動作とを順次繰り返すことによって、伝達部ＢＴＵを移動させ、回転子ＳＦに回転力を伝達する。以下、各動作について説明する。
【００３８】
まず、駆動準備動作は、駆動部ＡＣＵが伝達部ＢＴを回転子ＳＦに対して回転力を伝達していない状態から、回転力を伝達している状態にさせる動作である。
図９は、駆動部ＡＣＵが駆動準備動作を行っている状態を示している。
駆動準備動作は、伝達部ＢＴＵが、駆動力の伝達を開始する位置（以下、「駆動開始位置」と表記する）にあり、回転子ＳＦに対して回転力を伝達していない状態から開始される。
図８（ａ）に示すように、駆動準備動作を行う期間である時刻ｔ１ａ〜ｔ２ａの間において制御部５０から電歪素子３２ＡＵに出力される電圧波形は、例えば電圧波形Ｗ１のように電圧ＶＬから電圧ＶＨに単調増加する。この電圧波形Ｗ１によって電歪素子３２ＡＵは、図９に示すように＋Ｘ方向に伸びるように駆動される。これにより、電歪素子３２ＡＵに接続されている第１端部２１は、＋Ｘ方向に移動する。このようにして、駆動部ＡＣＵは、伝達部ＢＴＵを回転子ＳＦに接触させ、伝達部ＢＴＵと回転子ＳＦとの間において摩擦力が生じる状態にさせる。
【００３９】
次に、駆動動作は、駆動部ＡＣＵが伝達部ＢＴを回転子ＳＦに対して回転力を伝達した状態にさせて、回転子ＳＦを回転させる動作である。
図１０は、駆動部ＡＣＵが駆動動作を行っている状態を示している。
図８（ｂ）に示すように、駆動動作を行う期間である時刻ｔ１ｂ〜ｔ２ｂの間において制御部５０から電歪素子３２ＡＵに出力される電圧波形は、例えば電圧波形Ｗ２のように電圧ＶＨから電圧ＶＬに単調減少する。この電圧波形Ｗ２によって電歪素子３２ＡＵは、電歪素子３２ＡＵは、図１０に示すように−Ｘ方向に縮むように駆動される。これと同時に、図８（ｂ）に示すように制御部５０から電歪素子３２ＢＵに出力される電圧波形は、例えば電圧波形Ｗ３のように電圧ＶＬから電圧ＶＨに単調増加する。この電圧波形Ｗ３によって、電歪素子３２ＢＵは、図１０に示すように−Ｘ方向に伸びるように駆動される。このとき、第１端部２１と第２端部２２との間の距離を一定に保つように電歪素子３２ＡＵと、電歪素子３２ＢＵとが駆動される。これにより、第１端部２１と、第２端部２２とは、一定の距離を保って＋Ｘ方向に移動される。このようにして、駆動部ＡＣＵは、伝達部ＢＴＵを回転子ＳＦに対して回転力を伝達した状態にさせて、回転子ＳＦを回転させる。
【００４０】
次に、復帰動作は、伝達部ＢＴが、回転子ＳＦに対して回転力を伝達していない状態にされて、駆動開始位置に戻される動作である。
図１１は、駆動部ＡＣＵが復帰動作を行っている状態を示している。
図８（ｃ）に示すように復帰動作を行う期間である時刻ｔ１ｃ〜ｔ２ｃの間において制御部５０から電歪素子３２ＢＵに出力される電圧波形は、例えば電圧波形Ｗ４のように電圧ＶＨから電圧ＶＬに単調減少する。この電圧波形Ｗ４によって、電歪素子３２ＢＵは、図１１に示すように＋Ｘ方向に縮むように駆動される。これにより、第２端部２２は、−Ｘ方向に移動される。このようにして、駆動部ＡＣＵは、伝達部ＢＴＵを回転子ＳＦに対して回転力を伝達していない状態にさせる。
【００４１】
次に、各相の駆動部ＡＣを駆動する順序について説明する。
図１２は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相の駆動部ＡＣについて、各駆動部ＡＣがそれぞれ備える１対の電歪素子３２に供給される電圧波形を示している。
上述したように、各相の駆動部ＡＣが備えている１対の電歪素子３２は、駆動準備動作と駆動動作と復帰動作とを繰り返して、回転子ＳＦを回転させる。このとき、制御部５０は、電圧波形の位相を１２０度ずつずらして各相の駆動部ＡＣに供給する。つまり、図１２に示す時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、Ｕ相の駆動部ＡＣＵは駆動準備動作を、Ｖ相の駆動部ＡＣＶは復帰動作を、Ｗ相の駆動部ＡＣＷは駆動動作をそれぞれ行う。また、図１２に示す時刻ｔ３〜ｔ４の期間において、Ｕ相の駆動部ＡＣＵは駆動動作を、Ｖ相の駆動部ＡＣＶは駆動準備動作を、Ｗ相の駆動部ＡＣＷは復帰動作をそれぞれ行う。また、図１２に示す時刻ｔ５〜ｔ６の期間において、Ｕ相の駆動部ＡＣＵは復帰動作を、Ｖ相の駆動部ＡＣＶは駆動動作を、Ｗ相の駆動部ＡＣＷは駆動準備動作をそれぞれ行う。このようにして、制御部５０は、出力する電圧波形によって各駆動部ＡＣが備えている電歪素子３２を伸縮させて、伝達部ＢＴを移動させ、回転子ＳＦを回転させる。
【００４２】
このとき、図１２に示す時刻ｔ３〜ｔ４の期間において、Ｕ相の駆動部ＡＣＵが備える電歪素子３２ＡＵに供給される電圧波形Ｗ５と、Ｖ相の駆動部ＡＣＶが備える電歪素子３２ＡＶに供給される電圧波形Ｗ６とは、電圧値及び継続時間が同一であり、傾きが互いに逆である関係を有している。
【００４３】
［制御部５０の動作］
制御部５０は、記憶部５５に予め記憶されている各駆動部ＡＣの駆動条件に基づいて、駆動部ＡＣを駆動する。以下、制御部５０の動作について説明する。
【００４４】
図１３は、制御部５０の動作の一例を示すフローチャートである。
まず、取得部５１は、上位装置から回転子ＳＦの目標角速度を取得する（ステップＳ１０１）。この目標角速度には、回転子ＳＦが回転する速度と、回転子ＳＦの回転方向とが含まれている。なお、本実施形態においては、角速度が正の値の場合は上述した図１０に示す方向に回転子ＳＦを回転させる正回転を、角速度が負の値の場合は上述した図１０に示す方向と逆の方向に回転子ＳＦを回転させる逆回転を表している。
【００４５】
次に、検出部５８は、回転子ＳＦの角速度を検出する（ステップＳ１０２）。上述したように、検出部５８は、エンコーダ５８１が出力する２つのパルス波の周期と位相差とによって回転子ＳＦが回転する速度と、回転子ＳＦの回転方向とを検出する。
【００４６】
次に、比較部５２は、取得部５１によって取得された回転子ＳＦの目標角速度と、検出部５８によって検出された回転子ＳＦの角速度とを比較する（ステップＳ１０３）。ここで、比較部５２は、取得された回転子ＳＦの目標角速度と検出された回転子ＳＦの角速度との差分を比較の結果として求める。
【００４７】
次に、算出部５３は、ステップＳ１０３において求められた取得された回転子ＳＦの目標角速度と検出された回転子ＳＦの角速度との差分に基づいて、駆動部ＡＣの操作量を算出する（ステップＳ１０４）。上述したように、この操作量には、駆動部ＡＣの電歪素子３２を駆動する速度と、電歪素子３２を駆動する周期とが含まれている。
【００４８】
次に、読み出し部５４は、記憶部５５に記憶されている複数の駆動条件のうちから、算出された駆動部ＡＣの操作量に関連付けられている駆動条件を、各電歪素子３２を駆動する駆動条件として読み出す。また、読み出し部５４は、記憶部５５に記憶されている複数の切換えタイミング情報から、算出された駆動部ＡＣの操作量に関連付けられている切換えタイミング情報を、切り替え部６５１を切換える切換えタイミング情報として読み出す（ステップＳ１０５）。ここで、予め記憶部５５に記憶されている複数の駆動条件は、上述したように、電歪素子３２を駆動する速度と、電歪素子３２を駆動する周期とに関連付けられている。つまり、読み出し部５４は、ステップＳ１０４において算出された駆動部ＡＣの電歪素子３２を駆動する速度と、電歪素子３２を駆動する周期と関連付けられている駆動条件を、記憶部５５から読み出す。これにより、各電歪素子３２の駆動電圧及び駆動時間と、切り替え部６５１を切換える切換えタイミング情報とが記憶部５５から読み出される。
【００４９】
次に、生成部５６は、ステップＳ１０５において読み出された各電歪素子３２の駆動条件に基づいて、各電歪素子３２に対応する電圧波形をそれぞれ生成するとともに、読み出された切換えタイミング情報に基づいて、切り替え部６５１を切換える制御信号を生成する（ステップＳ１０６）。本実施形態において、生成部５６は、電歪素子３２ＡＵと、電歪素子３２ＢＵと、電歪素子３２ＡＶと、電歪素子３２ＢＶと、電歪素子３２ＡＷと、電歪素子３２ＢＷとの６つの電歪素子３２に対応する電圧波形として、例えば図１４に示す電圧波形Ｗ５と、電圧波形Ｗ８とをそれぞれ生成する。また、本実施形態において、生成部５６は、切り替え部６５１を切換える制御信号として、例えば図１４に示す制御信号の電圧波形Ｗ７を生成する。
【００５０】
次に、出力部５７は、生成された電圧波形を増幅して、増幅した電圧波形を対応する電歪素子３２に出力するとともに、ステップＳ１０５において読み出された制御信号を切り替え部６５１に出力する（ステップＳ１０７）。
【００５１】
図１４は、制御部５０が上述した各ステップを実行した結果、各電歪素子３２に供給される電圧波形と、制御部５０から出力される電圧波形との一例を示している。本実施形態においては、例えば図１４に示すように、制御部５０から出力される制御信号の電圧は、時刻ｔ３〜ｔ４において電圧Ｖonとなる（電圧波形Ｗ７）。この制御信号の電圧波形Ｗ７によって、時刻ｔ３〜ｔ４において、切り替え部６５１は導通状態とされる。したがって、時刻ｔ３〜ｔ４において、電歪素子３２に供給される駆動信号の電圧波形と同期して出力される制御信号に基づいて、上述したように電歪素子３２ＡＵに蓄積されている電荷に相当する電荷が、トランス部６３を介して電歪素子３２ＡＶに供給される。
上述したように、制御部５０は、電歪素子３２ＡＵに蓄積されているエネルギのうち、トランス部６３などの損失によって失われるエネルギに相当する分の電荷を、増幅部５７１ＡＶからダイオード５７２ＡＶを介して、電歪素子３２ＡＶに供給する。この結果、制御部５０から電歪素子３２ＡＶに出力される電圧波形は、例えば図１４に示すように、時刻ｔ３〜ｔ３．１において単調増加する波形になる（電圧波形Ｗ８１）。また、制御部５０から電歪素子３２ＡＶに出力される電圧波形は、時刻ｔ３．１〜ｔ３．２において単調減少する波形になる（電圧波形Ｗ８２）。また、制御部５０から電歪素子３２ＡＶに出力される電圧波形は、時刻ｔ３．２〜ｔ６において一定の電圧ＶＬになる（電圧波形Ｗ８３〜Ｗ８６）。ここで、時刻ｔ３〜ｔ３．２において電圧波形Ｗ８１〜Ｗ８２によって電歪素子３２ＡＶに供給されるエネルギは、電歪素子３２ＡＵに蓄積されているエネルギのうち、トランス部６３などの損失によって失われるエネルギに相当する。
一方、時刻ｔ３〜ｔ４において電歪素子３２ＡＶに供給される電圧波形は、図１４に示す電圧波形Ｗ６１である。また、時刻ｔ４〜ｔ５において電歪素子３２ＡＶに供給される電圧波形は、図１４に示す電圧波形Ｗ６２である。また、時刻ｔ５〜ｔ６において電歪素子３２ＡＶに供給される電圧波形は、図１４に示す電圧波形Ｗ６３である。つまり、制御部５０は、電圧波形Ｗ６１〜Ｗ６３よりもエネルギが少ない電圧波形Ｗ８１〜Ｗ８６を電歪素子３２ＡＶに供給して、電歪素子３２ＡＶを駆動する。
【００５２】
以上説明したとおり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、回転子ＳＦの少なくとも一部に掛けられる伝達部ＢＴと、少なくとも複数の電歪素子３２を有し、電歪素子３２によって伝達部ＢＴを移動させる駆動部ＡＣを備えている。また、モータ装置ＭＴＲは、回転子ＳＦと伝達部ＢＴとの間を回転力伝達状態にして伝達部ＢＴを移動させる駆動動作と、回転子ＳＦと伝達部ＢＴとの間を回転力非伝達状態にして伝達部ＢＴを所定の位置に戻す復帰動作とを、駆動部ＡＣに行わせる制御部５０を備えている。また、モータ装置ＭＴＲは、複数の電歪素子３２のうち少なくとも１つの電歪素子３２に放出させた電荷を電歪素子３２に供給する電荷受け渡し部６０とを備えている。
これにより、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２が有する電荷を他の電歪素子３２に移動させて電歪素子３２を駆動することができるため、供給された電力の使用効率を高くすることができる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、消費電力を低減することができる。
【００５３】
また、本実施形態のモータ装置ＭＴＲが備える電荷受け渡し部６０は、第１の電歪素子３２ＡＵと第２の電歪素子３２ＡＶとに接続され、第１の電歪素子３２ＡＵに蓄積された電荷を放出させ、第１の電歪素子３２ＡＵから放出させた電荷に相当する電荷を第２の電歪素子３２ＡＶに供給する。
これにより、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２が有する電荷を他の電歪素子３２に移動させて電歪素子３２を駆動することができるため、供給された電力の使用効率を高くすることができる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、消費電力を低減することができる。
【００５４】
また、本実施形態のモータ装置ＭＴＲが備える電荷受け渡し部６０は、第１の電歪素子３２ＡＵに蓄積された電荷を放出させて生じるエネルギを、第２の電歪素子３２ＡＶに電荷を供給する起電力に変換するトランス部６３を備えている。
これにより、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２が有する電荷を、電歪素子３２が有する電荷のエネルギを利用して他の電歪素子３２に供給させることができる。このため、供給された電力の使用効率をさらに高くすることができる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、消費電力を低減することができる。
【００５５】
また、本実施形態のモータ装置ＭＴＲが備える制御部５０は、駆動動作において、電歪素子３２に電荷を放出させる制御信号を電荷受け渡し部６０に出力する。
これにより、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２が有する電荷を、制御部５０が定めるタイミングによって他の電歪素子３２に供給させることができる。このため、電歪素子３２の駆動条件に応じて、供給された電力の使用効率を高くすることができる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、消費電力を低減することができる。
【００５６】
また、本実施形態のモータ装置ＭＴＲが備える制御部５０は、少なくとも駆動動作における駆動信号と同期して、電歪素子３２から電荷を放出させる制御信号を電荷受け渡し部６０に出力する。これにより、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２が有する電荷を、制御部５０が電歪素子３２を駆動するタイミングに同期させて他の電歪素子３２に供給させることができる。このため、電歪素子３２の駆動条件に応じて、供給された電力の使用効率を高くすることができる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、消費電力を低減することができる。
【００５７】
また、本実施形態のモータ装置ＭＴＲが備える電荷受け渡し部６０は、制御信号に基づいて電荷を電歪素子３２に供給するための切り替え部６５１を備える。
これにより、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２が有する電荷を、制御部５０が他の電歪素子３２に供給させるか否かを選択することができる。このため、モータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２の駆動タイミングに応じて、電歪素子３２が有する電荷を、他の電歪素子３２供給することができるため、電力の使用効率を高くすることができる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、消費電力を低減することができる。また、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、オイラーの摩擦ベルト理論により、高いトルクを回転子ＳＦに付加することが可能である。
【００５８】
以上、第１の実施形態のモータ装置ＭＴＲについて説明したが、駆動部ＡＣは、例示した３個に限られない。例えば、モータ装置ＭＴＲは、６個の駆動部ＡＣを備えていてもよい。この場合、モータ装置ＭＴＲに要求される回転子ＳＦのトルクなどの制約によって、モータ装置ＭＴＲの構成を変えることができる。
【００５９】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
図１５は、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲの一例を示す概略構成図である。なお、第１の実施形態と同じ構成及び動作については説明を省略する。
本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、第１の実施形態において説明した電歪素子３２ＡＵから電歪素子（容量性駆動素子）ＡＶに電荷を移動させることに加え、電歪素子３２ＡＶから電歪素子３２ＡＵに電荷を移動させることができる構成になっている。以下、その構成について説明する。
【００６０】
本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、制御部５０−２と電荷受け渡し部６０−２とを備えている。
制御部５０−２は、出力部５７−２を備えている。
出力部５７−２は、後述する電荷受け渡し部６０−２が備えている電荷放出部６５−２の切り替え部６５１−２に接続されており、切り替え部６５１−２を切換える制御信号を切り替え部６５１−２に出力する。
電荷受け渡し部６０−２は、電荷放出部６５−２と、電荷供給部６６−２とを備えている。
電荷放出部６５−２は、制御部５０−２から出力される制御信号に基づいて、電歪素子３２ＡＶに蓄積されている電荷を放出させる切り替え部６５１−２を備えている。
切り替え部６５１−２は、切り替え部６５１と同様に例えば半導体スイッチであり、電歪素子３２ＡＶに接続されている第１の端子ＴＭ１−２と、二次側の巻線６３Ｂに接続されている第２の端子ＴＭ２−２との間を、制御部５０−２に接続された制御端子ＴＭ３−２の電圧によって導通状態又は非導通状態にさせる。
電荷供給部６６−２は、一方向にのみ電流を流す、例えばダイオード６６１−２を備えている。
ダイオード６６１−２は、電歪素子３２ＡＵに接続されている第１の端子ＴＭ４−２から、一次側の巻線６３Ａに接続されている第２の端子ＴＭ５−２にのみ電流を流す。
【００６１】
上述した構成により、制御部５０−２は、制御信号により切り替え部６５１を非導通状態にするとともに、制御信号により切り替え部６５１−２を非導通状態にして、電歪素子３２ＡＶに電荷を供給する。これにより制御部５０−２は、電歪素子３２ＡＶを伸張させる。次に、制御部５０−２は、制御信号により切り替え部６５１−２を導通状態にする。これにより制御部５０−２は、二次側の巻線６３Ｂに電荷を供給する。このようにして、制御部５０−２は、電歪素子３２ＡＶに蓄積されている電荷に相当する電荷を、トランス部６３を介して電歪素子３２ＡＵに供給する。また、制御部５０−２は、電歪素子３２ＡＶに蓄積されているエネルギのうち、トランス部６３などの損失によって失われるエネルギに相当する分の電荷を、電歪素子３２ＡＵに供給する。このとき、電荷放出部６５−２は、一次側の巻線６３Ａに電荷が流れ込むことを、ダイオード６６１−２によって防止する。
このようにして、制御部５０−２と電荷受け渡し部６０−２とは、電歪素子３２に供給される駆動信号の電圧波形と同期して出力される制御信号に基づいて、電歪素子３２ＡＶに蓄積されている電荷に相当する電荷を電歪素子３２ＡＵに供給して、電歪素子３２ＡＶを変形させるとともに、電歪素子３２ＡＵを変形させる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２ＡＵから電歪素子３２ＡＶに電荷を移動させることが可能であるし、電歪素子３２ＡＶから電歪素子３２ＡＵに電荷を移動させることが可能である。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態のモータ装置ＭＴＲが備える電荷受け渡し部６０は、一次側の巻線（一次側）６３Ａと二次側の巻線（二次側）６３Ｂとが相互インダクタンスによって磁気結合されているトランス部６３を備えている。またこのトランス部６３は、一次側の巻線（一次側）６３Ａの一端が第１の電歪素子（容量性駆動素子）３２ＡＵの一端と接続され、二次側の巻線（二次側）６３Ｂの一端が第２の電歪素子（容量性駆動素子）３２ＡＶの一端とに接続され、第１の電歪素子３２ＡＵに蓄積されている電荷を放出させて生じるエネルギを、第２の電歪素子３２ＡＶに電荷を供給する起電力に変換する。また、電荷受け渡し部６０は、第１の電歪素子３２ＡＵの他端とトランス部６３の一次側の巻線（一次側）６３Ａの他端とに接続され、第１の電歪素子３２ＡＵに蓄積されている電荷を放出させ、当該放出させた電荷をトランス部６３に供給する第１の電荷放出部６５を備えている。また、電荷受け渡し部６０は、第２の電歪素子３２ＡＶの他端とトランス部６３の二次側の巻線（二次側）６３Ｂの他端とに接続され、第２の電歪素子３２ＡＶに蓄積されている電荷を放出させ、当該放出させた電荷をトランス部６３に供給する第２の電荷放出部６５Ｂを備えている。また、電荷受け渡し部６０は、トランス部６３の一次側の巻線（一次側）６３Ａの他端と第１の電歪素子３２ＡＵの他端とに接続され、第２の電荷放出部６５Ｂによって電荷を放出させて生じたエネルギを、トランス部６３を介して変換された起電力によって第１の電歪素子３２ＡＵに電荷を供給する第１の電荷放出部６５を備えている。また、電荷受け渡し部６０は、トランス部６３の二次側の巻線（二次側）６３Ｂの他端と第２の電歪素子３２ＡＶの他端とに接続され、第１の電荷放出部６５によって電荷を放出させて生じたエネルギを、トランス部６３を介して変換された起電力によって第２の電歪素子３２ＡＶに電荷を供給する第２の電荷供給部６６−２を備えている。
【００６３】
これにより、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、第１の電歪素子（容量性駆動素子）３２ＡＵが有する電荷を、第１の電歪素子３２ＡＵが有する電荷のエネルギを利用して第２の電歪素子（容量性駆動素子）３２ＡＶに供給させることができる。さらに、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、第２の電歪素子３２ＡＶが有する電荷を、第２の電歪素子３２ＡＶが有する電荷のエネルギを利用して第１の電歪素子３２ＡＵに供給させることができる。このため、回転子ＳＦを第１の実施例において説明した回転方向とは逆に回転させる場合にも、供給された電力の使用効率を高くすることができる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、回転子ＳＦの回転方向によらず消費電力を低減することができる。
【００６４】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。
図１６は、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲの一例を示す概略構成図である。なお、上述した実施形態と同じ構成及び動作については説明を省略する。
本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、第２の実施形態において説明した駆動部ＡＣＵの電歪素子３２と駆動部ＡＣＶの電歪素子（容量性駆動素子）３２との間において電荷を移動させることに加え、駆動部ＡＣＶの電歪素子３２と駆動部ＡＣＷの電歪素子３２との間においても電荷を移動させることができる構成になっている。また、モータ装置ＭＴＲは、駆動部ＡＣＵの電歪素子３２と駆動部ＡＣＷの電歪素子３２との間においても電荷を移動させることができる構成になっている。以下、その構成について説明する。
【００６５】
本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、制御部５０−３と、駆動部ＡＣの数に対応した複数の電荷受け渡し部６０−２を備えている。本実施形態においては、モータ装置ＭＴＲは、第１の電荷受け渡し部６０−２−１と、第２の電荷受け渡し部６０−２−２と、第３の電荷受け渡し部６０−２−３とを備えている。
制御部５０−３は、各電歪素子３２に接続されるとともに、各電荷受け渡し部６０−２が備えている切り替え部６５１（本実施形態では、切り替え部６５１−１、６５１−２、６５１−３）及び切り替え部６５１−２（本実施形態では、切り替え部６５１−２−１、６５１−２−２、６５１−２−３）に接続されている。
第１の電荷受け渡し部６０−２−１が備えている二次側の巻線６３Ｂ−１は、第２の電荷受け渡し部６０−２−２が備えている一次側の巻線６３Ａ−２と、切り替え部６５１−２と、ダイオード６６１−２−２とに接続されている。第２の電荷受け渡し部６０−２−２が備えている二次側の巻線６３Ｂ−２は、第３の電荷受け渡し部６０−２−３が備えている一次側の巻線６３Ａ−３と、切り替え部６５１−３と、ダイオード６６１−２−３とに接続されている。第３の電荷受け渡し部６０−２−３が備えている二次側の巻線６３Ｂ−３は、第１の電荷受け渡し部６０−２−１が備えている一次側の巻線６３Ａ−１と、切り替え部６５１−１と、ダイオード６６１−２−１とに接続されている。つまり、３つの電荷受け渡し部６０−２が環状に連続的に接続されている。
制御部５０−３は、各駆動部ＡＣの駆動条件に応じて、各電荷受け渡し部６０−２が備えている各切り替え部に対して所定の順序（切り替え順序）で制御信号を出力する。一例として、図１２及び図１６を用いて、この切り替え順序を以下に説明する。図１２において、時刻ｔ２〜ｔ３の期間では、電歪素子３２ＡＵは電荷が蓄積されている状態であり、電歪素子３２ＡＶ及び３２ＡＷは放電されている状態である。次に、時刻ｔ３〜ｔ４の期間では、制御部５０−３は、切り替え部６５１−１に制御信号を出力して、電歪素子３２ＡＵに蓄積されている電荷を電歪素子３２ＡＶに電荷を移動させる。時刻ｔ４〜ｔ５の期間では、電歪素子３２ＡＶのみが電荷を蓄えている状態であり、電歪素子３２ＡＷ及びＡＵは電荷を放電している状態である。続いて、時刻ｔ５〜ｔ６の期間では、制御部５０−３は、切り替え部６５１−２に制御信号を出力して、電歪素子３２ＡＶに蓄積されている電荷を電歪素子３２ＡＷに移動させる。同様に、次のサイクルのｔ１〜ｔ２の期間において、制御部５０−３は、切り替え部６５１−３に制御信号を出力して、電歪素子３２ＡＷに蓄積されている電荷を電歪素子３２ＡＵに移動させる。このように、電荷は、電歪素子３２ＡＵから電歪素子３２ＡＶ、３２ＡＷへと順次移動される。
このように、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、それぞれの電歪素子３２の間において電荷を移動させる。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態のモータ装置ＭＴＲにおいて、複数の電歪素子３２は少なくとも２つの異なる電荷受け渡し部６０−２に接続され、制御部５０−３は、電荷受け渡し部６０−２のうち、いずれかの電荷受け渡し部６０−２を介して供給される電荷を、電荷が供給される電荷受け渡し部６０−２とは異なる他の電荷受け渡し部６０−２に放出させる。
これにより、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２が有する電荷を、他の電歪素子３２に供給させた後、該電荷を供給された電歪素子３２が有する電荷を、所定の順序でさらに他の電歪素子３２に供給させることができる。このため、複数の電歪素子３２間において電荷を所定の順序（切り替え順序）で連続的に循環させて受け渡すことができ、供給された電力の使用効率をさらに高くすることができる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、消費電力を低減することができる。
【００６７】
なお、図１７に示すように、モータ装置ＭＴＲは、例えば６個の電荷受け渡し部６０−２を備えていてもよい。この場合、モータ装置ＭＴＲは、例えば３つの駆動部ＡＣが備えているすべての電歪素子３２の間において所定の順序で電荷を受け渡すことが可能になり、供給された電力の使用効率をさらに高くすることができる。一例として、図１２及び図１７を用いて、この切り替え順序を以下に説明する。例えば、図１６の例と同様に、電歪素子３２ＡＵ、３２ＡＶ及び３２ＡＷの組み合わせについては、制御部５０−４は、電歪素子３２ＡＵ→電歪素子３２ＡＶ→電歪素子３２ＡＷの順に電荷を移動させる。同時に、電歪素子３２ＢＵ、３２ＢＶ及び３２ＢＷの組み合わせについては、制御部５０−４は、電歪素子３２ＢＷ→電歪素子３２ＢＵ→電歪素子３２ＢＶの順に電荷を移動させる。これらによって、図１７のようなモータ装置ＭＴＲの構成においても図１２のシーケンスを実現することができる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、全ての電歪素子（容量性駆動素子）の駆動消費電力を低減することができる。
【００６８】
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態を説明する。
図１８は、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲの一例を示す概略構成図である。なお、上述した実施形態と同じ構成及び動作については説明を省略する。
本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、上記の実施形態において説明した２つの電歪素子３２において電荷を移動させる構成とは異なる構成を有している。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、駆動部ＡＣが備える電歪素子（容量性駆動素子）３２と、電荷受け渡し部６０−４が備える容量素子７１との間において電荷を移動させることができる構成になっている。以下、その構成について説明する。
【００６９】
本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、制御部５０−４と、電荷受け渡し部６０−４を備えている。
制御部５０−４は、各電歪素子３２に接続されるとともに、電荷受け渡し部６０−４が備えている切り替え部６５１及び切り替え部６５１−４に接続されている。
電荷受け渡し部６０−４は、電荷放出部６５と、電荷放出部６５−４と、電荷供給部６６−２と、電荷供給部６６−４と、容量部７０とを備えている。
容量部７０は、例えばコンデンサなどの容量素子７１を備えており、供給された電荷を蓄電する。
電荷放出部６５−４は、制御部５０−４から出力される制御信号に基づいて、容量素子７１に蓄積されている電荷を放出させる切り替え部６５１−４を備えている。
切り替え部６５１−４は、切り替え部６５１と同様に例えば半導体スイッチであり、容量素子７１に接続されている第１の端子ＴＭ１−４と、二次側の巻線６３Ｂに接続されている第２の端子ＴＭ２−４との間を、制御部５０−４に接続された制御端子ＴＭ３−４の電圧によって導通状態又は非導通状態にさせる。
電荷供給部６６−４は、一方向にのみ電流を流す、例えばダイオード６６１−４を備えている。
ダイオード６６１−４は、容量素子７１に接続されている第１の端子ＴＭ４−４から、二次側の巻線６３Ｂに接続されている第２の端子ＴＭ５−４にのみ電流を流す。
【００７０】
図１９は、電荷受け渡し部６０−４の構成を示している。
電歪素子３２ＡＵは、制御部５０−４の出力部５７−４が備えている増幅部５７１ＡＵからダイオード５７２ＡＵを介して電荷が供給される。電荷放出部６５−２は、制御部５０−４によって切り替え部６５１−２が導通状態にされると、電歪素子３２ＡＵに蓄積されていた電荷をトランス部６３の一次側の巻線６３Ａを介して放出させる。電荷供給部６６−４は、一次側の巻線６３Ａを流れる電荷によって生じる起電力により、二次側の巻線６３Ｂを介して容量素子７１に電荷を供給する。このようにして、電歪素子３２ＡＵに蓄積されていた電荷に相当する電荷を、容量素子７１に供給して、容量素子７１に電荷を蓄積させる。
また、電荷放出部６５−４は、制御部５０−４によって切り替え部６５１−４が導通状態にされると、容量素子７１に蓄積されていた電荷をトランス部６３の二次側の巻線６３Ｂを介して放出させる。電荷供給部６６−２は、二次側の巻線６３Ｂを流れる電荷によって生じる起電力により、一次側の巻線６３Ａを介して電歪素子３２ＡＵに電荷を供給する。このようにして、容量素子７１に蓄積されていた電荷に相当する電荷を、電歪素子３２ＡＵに供給して、電歪素子３２ＡＵに電荷を蓄積させる。
このように、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、駆動部ＡＣが備える電歪素子３２と、電荷受け渡し部６０−４が備える容量素子７１との間において電荷を移動させることができる。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、回転子ＳＦの少なくとも一部に掛けられる伝達部ＢＴと、少なくとも電歪素子（容量性駆動素子）３２を有し、電歪素子３２によって伝達部ＢＴを移動させる駆動部ＡＣを備えている。また、モータ装置ＭＴＲは、回転子ＳＦと伝達部ＢＴとの間を回転力伝達状態にして伝達部ＢＴを移動させる駆動動作と、回転子ＳＦと伝達部ＢＴとの間を回転力非伝達状態にして伝達部ＢＴを所定の位置に戻す復帰動作とを、駆動部ＡＣに行わせる制御部５０−４を備えている。また、モータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２から電荷を放出させて容量素子７１に蓄積させ、容量素子７１に蓄積させた電荷を電歪素子３２に供給する電荷受け渡し部６０−４とを備えている。
つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、電荷を蓄積する容量素子７１を備えている。モータ装置ＭＴＲは、電荷受け渡し部６０は、電歪素子３２と容量素子７１とのうち、一方の素子に蓄積されている電荷を放出させ、当該電荷を放出させて生じるエネルギを含むエネルギによって、他方の素子に電荷を供給する。
これにより、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２が有する電荷に相当する電荷をトランス部６３を介して容量素子７１に供給させることができる。さらに、容量素子７１が有する電荷を、トランス部６３を介して当該電歪素子３２に供給させることができる。このため、他の電歪素子３２の駆動条件によらず、電歪素子３２と容量素子７１との間において電荷を往復させて受け渡すことができるため、供給された電力の使用効率を高くすることができる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、消費電力を低減することができる。
【００７２】
なお、モータ装置ＭＴＲは、駆動部ＡＣの数に応じた複数の電荷受け渡し部６０−４を備えていてもよい。例えば、図２０に示すように、モータ装置ＭＴＲは、６個の電荷受け渡し部６０−４を備えており、電荷受け渡し部６０−４が６個の駆動部ＡＣにそれぞれ接続されていてもよい。
これにより、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、複数の駆動部ＡＣが備えているそれぞれの電歪素子３２の駆動条件によらず、電歪素子３２と容量素子７１との間において電荷を往復させて受け渡すことができるため、供給された電力の使用効率をさらに高くすることができる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、消費電力を低減することができる。
【００７３】
なお、モータ装置ＭＴＲは、電荷受け渡し部６０−４に加えて上記の各実施形態において説明した電荷受け渡し部を備えていてもよい。
これにより、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、複数の駆動部ＡＣが備えているそれぞれの電歪素子３２の駆動条件によらず、電歪素子３２と容量素子７１との間において電荷を往復させて受け渡すことができる。さらに、モータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２が有する電荷を他の電歪素子３２に移動させて電歪素子３２を駆動することができる。このため、モータ装置ＭＴＲは、電歪素子３２の駆動条件に応じて容量素子７１に電荷を供給するか、他の電歪素子３２に電荷を供給するかを選択して、電歪素子３２を駆動することができる。このため、供給された電力の使用効率をさらに高くすることができる。つまり、本実施形態のモータ装置ＭＴＲは、消費電力を低減することができる。
【００７４】
［第５の実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態として、上記のモータ装置ＭＴＲを備えるロボット装置ＲＢＴへの適用例を説明する。
図１５は、モータ装置ＭＴＲを例えばロボットアームＡＲＭに適用させた構成を示す図である。本実施形態のロボット装置ＲＢＴは、上記各実施形態において説明したモータ装置ＭＴＲを備える。
【００７５】
図２１に示すように、モータ装置ＭＴＲがカップリングＣＰＬを介してロボットアームＡＲＭに接続されている。上記実施形態のモータ装置ＭＴＲは、上述した制御部と電荷受け渡し部とによって駆動部ＡＣを駆動するため、ロボットアームＡＲＭを駆動する際の消費電力を低減することができる。また、上記実施形態のモータ装置ＭＴＲは、ロボットの関節部分や工作機械の駆動部ＡＣなどにも応用することができる。これによって、モータ装置ＭＴＲは、ロボット装置ＲＢＴを駆動する際の消費電力を低減することができる。また、ロボット装置ＲＢＴとしては、産業用に用いられるアームロボットやハンドロボットであってもよく、サービスロボットに用いられるロボットでもよい。
【００７６】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
【００７７】
上記の実施形態では、電歪素子３２は例えばピエゾ素子などの構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えば電荷を蓄えられる容量性素子など、他のアクチュエータを用いる構成であっても構わない。例えば、電歪素子（容量性駆動素子）３２は、容量性の駆動素子として、磁歪材料と圧電材料とを組み合わせた複合素子であっても構わない。
【００７８】
以下、上記の各実施形態において説明した制御部５０と、制御部５０−２と、制御部５０−３と、制御部５０−４とをまとめて制御部ＣＯＮＴとして説明する。
なお、上記の実施形態では、モータ装置ＭＴＲは、予め記憶部５５に記憶されている電歪素子３２の駆動条件に基づいて電歪素子３２を駆動する電圧波形を生成しているが、これに限られない。例えば、制御部ＣＯＮＴは、実時間処理によって電歪素子３２の駆動条件を生成し、生成した駆動条件に基づいて電歪素子３２を駆動する電圧波形を生成してもよい。これにより、回転子ＳＦに加わる負荷トルクが変動したような場合においても、制御部ＣＯＮＴは、電歪素子３２を駆動する電圧波形と、制御信号とを生成することができる。つまり、外乱が発生した場合でも、モータ装置ＭＴＲは、消費電力を低減することができる。
【００７９】
なお、上記の各実施形態における制御部ＣＯＮＴ、又はこの制御部ＣＯＮＴが備える各部は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびマイクロプロセッサにより実現させるものであってもよい。
【００８０】
なお、この制御部ＣＯＮＴ、又はこの制御部ＣＯＮＴが備える各部は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、この制御部ＣＯＮＴ、又はこの制御部ＣＯＮＴが備える各部はメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、制御部ＣＯＮＴ、又はこの制御部ＣＯＮＴが備える各部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【００８１】
また、制御部ＣＯＮＴ、又はこの制御部ＣＯＮＴが備える各部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、制御部ＣＯＮＴ、又はこの制御部ＣＯＮＴが備える各部による処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００８２】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【符号の説明】
【００８３】
ＭＴＲ…モータ装置、ＳＦ…回転子、ＡＣ…駆動部、ＢＴ…伝達部、ＲＢＴ…ロボット装置、３２…電歪素子（容量性駆動素子）、５０…制御部、５０−２…制御部、５０−３…制御部、５０−４…制御部、６０…電荷受け渡し部、６０−２…電荷受け渡し部、６０−３…電荷受け渡し部、６０−４…電荷受け渡し部、６３…トランス部、６３Ａ…一次側の巻線（一次側）、６３Ｂ…二次側の巻線（二次側）、６５…電荷放出部（第１の電荷放出部）、６５−２…電荷放出部（第２の電荷放出部）、６６…電荷供給部（第１の電荷供給部）、６６−２…電荷供給部（第２の電荷供給部）、７０…容量部、７１…容量素子、６５１…切り替え部、６５１−２…切り替え部、６５１−３…切り替え部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子の少なくとも一部に掛けられる伝達部と、
少なくとも複数の容量性駆動素子を有し、前記容量性駆動素子によって前記伝達部を移動させる駆動部と、
前記回転子と前記伝達部との間を回転力伝達状態にして前記伝達部を移動させる駆動動作と、前記回転子と前記伝達部との間を回転力非伝達状態にして前記伝達部を所定の位置に戻す復帰動作とを、前記駆動部に行わせる制御部と、
前記複数の容量性駆動素子のうち少なくとも１つの前記容量性駆動素子に放出させた電荷を前記容量性駆動素子に供給する電荷受け渡し部と
を備えることを特徴とするモータ装置。
【請求項２】
前記複数の容量性駆動素子は、第１の容量性駆動素子と、第２の容量性駆動素子とを含み、
前記電荷受け渡し部は、前記第１の容量性駆動素子と前記第２の容量性駆動素子とに接続され、前記第１の容量性駆動素子に蓄積された電荷を放出させ、前記第１の容量性駆動素子から放出させた前記電荷に相当する電荷を前記第２の容量性駆動素子に供給する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ装置。
【請求項３】
前記電荷受け渡し部は、前記第１の容量性駆動素子に蓄積された電荷を放出させて生じるエネルギを、前記第２の容量性駆動素子に電荷を供給する起電力に変換するトランス部を備える
ことを特徴とする請求項２に記載のモータ装置。
【請求項４】
前記電荷受け渡し部は、
一次側と二次側とが相互インダクタンスによって磁気結合されているトランス部であって、前記一次側の一端が前記第１の容量性駆動素子の一端と接続され、前記二次側の一端が前記第２の容量性駆動素子の一端とに接続され、前記第１の容量性駆動素子に蓄積されている電荷を放出させて生じるエネルギを、前記第２の容量性駆動素子に電荷を供給する起電力に変換するトランス部と、
前記第１の容量性駆動素子の他端と前記トランス部の前記一次側の他端とに接続され、前記第１の容量性駆動素子に蓄積されている電荷を放出させ、当該放出させた電荷を前記トランス部に供給する第１の電荷放出部と、
前記第２の容量性駆動素子の他端と前記トランス部の前記二次側の他端とに接続され、前記第２の容量性駆動素子に蓄積されている電荷を放出させ、当該放出させた電荷を前記トランス部に供給する第２の電荷放出部と、
前記トランス部の前記一次側の他端と前記第１の容量性駆動素子の他端とに接続され、前記第２の電荷放出部によって電荷を放出させて生じたエネルギを、前記トランス部を介して変換された起電力によって前記第１の容量性駆動素子に電荷を供給する第１の電荷供給部と、
前記トランス部の前記二次側の他端と前記第２の容量性駆動素子の他端とに接続され、前記第１の電荷放出部によって電荷を放出させて生じたエネルギを、前記トランス部を介して変換された起電力によって前記第２の容量性駆動素子に電荷を供給する第２の電荷供給部と、
を備える
ことを特徴とする請求項２に記載のモータ装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記駆動動作において、前記容量性駆動素子に前記電荷を放出させる制御信号を前記電荷受け渡し部に出力する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項６】
前記制御部は、少なくとも前記駆動動作における駆動信号と同期して、前記容量性駆動素子から前記電荷を放出させる制御信号を前記電荷受け渡し部に出力する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項７】
前記電荷受け渡し部は、前記制御信号に基づいて前記電荷を前記容量性駆動素子に供給するための切り替え部を備える
ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のモータ装置。
【請求項８】
前記複数の容量性駆動素子は、
少なくとも２つの異なる前記電荷受け渡し部に接続され、前記電荷受け渡し部のうち、いずれかの電荷受け渡し部を介して供給された電荷を、当該電荷受け渡し部とは異なる他の電荷受け渡し部が放出させる
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項９】
前記電荷を蓄積する容量素子を備え、
前記電荷受け渡し部は、前記容量性駆動素子と前記容量素子とのうち、一方の素子に蓄積されている前記電荷を放出させ、当該電荷を放出させて生じるエネルギを含むエネルギによって、他方の素子に電荷を供給する
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項１０】
回転子の少なくとも一部に掛けられる伝達部と、
少なくとも容量性駆動素子を有し、前記容量性駆動素子によって前記伝達部を移動させる駆動部と、
前記回転子と前記伝達部との間を回転力伝達状態にして前記伝達部を移動させる駆動動作と、前記回転子と前記伝達部との間を回転力非伝達状態にして前記伝達部を所定の位置に戻す復帰動作とを、前記駆動部に行わせる制御部と、
前記容量性駆動素子から電荷を放出させて容量素子に蓄積させ、前記容量素子に蓄積させた電荷を前記容量性駆動素子に供給する電荷受け渡し部と
を備えることを特徴とするモータ装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載のモータ装置を備えることを特徴とするロボット装置。
【請求項１】
回転子の少なくとも一部に掛けられる伝達部と、
少なくとも複数の容量性駆動素子を有し、前記容量性駆動素子によって前記伝達部を移動させる駆動部と、
前記回転子と前記伝達部との間を回転力伝達状態にして前記伝達部を移動させる駆動動作と、前記回転子と前記伝達部との間を回転力非伝達状態にして前記伝達部を所定の位置に戻す復帰動作とを、前記駆動部に行わせる制御部と、
前記複数の容量性駆動素子のうち少なくとも１つの前記容量性駆動素子に放出させた電荷を前記容量性駆動素子に供給する電荷受け渡し部と
を備えることを特徴とするモータ装置。
【請求項２】
前記複数の容量性駆動素子は、第１の容量性駆動素子と、第２の容量性駆動素子とを含み、
前記電荷受け渡し部は、前記第１の容量性駆動素子と前記第２の容量性駆動素子とに接続され、前記第１の容量性駆動素子に蓄積された電荷を放出させ、前記第１の容量性駆動素子から放出させた前記電荷に相当する電荷を前記第２の容量性駆動素子に供給する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ装置。
【請求項３】
前記電荷受け渡し部は、前記第１の容量性駆動素子に蓄積された電荷を放出させて生じるエネルギを、前記第２の容量性駆動素子に電荷を供給する起電力に変換するトランス部を備える
ことを特徴とする請求項２に記載のモータ装置。
【請求項４】
前記電荷受け渡し部は、
一次側と二次側とが相互インダクタンスによって磁気結合されているトランス部であって、前記一次側の一端が前記第１の容量性駆動素子の一端と接続され、前記二次側の一端が前記第２の容量性駆動素子の一端とに接続され、前記第１の容量性駆動素子に蓄積されている電荷を放出させて生じるエネルギを、前記第２の容量性駆動素子に電荷を供給する起電力に変換するトランス部と、
前記第１の容量性駆動素子の他端と前記トランス部の前記一次側の他端とに接続され、前記第１の容量性駆動素子に蓄積されている電荷を放出させ、当該放出させた電荷を前記トランス部に供給する第１の電荷放出部と、
前記第２の容量性駆動素子の他端と前記トランス部の前記二次側の他端とに接続され、前記第２の容量性駆動素子に蓄積されている電荷を放出させ、当該放出させた電荷を前記トランス部に供給する第２の電荷放出部と、
前記トランス部の前記一次側の他端と前記第１の容量性駆動素子の他端とに接続され、前記第２の電荷放出部によって電荷を放出させて生じたエネルギを、前記トランス部を介して変換された起電力によって前記第１の容量性駆動素子に電荷を供給する第１の電荷供給部と、
前記トランス部の前記二次側の他端と前記第２の容量性駆動素子の他端とに接続され、前記第１の電荷放出部によって電荷を放出させて生じたエネルギを、前記トランス部を介して変換された起電力によって前記第２の容量性駆動素子に電荷を供給する第２の電荷供給部と、
を備える
ことを特徴とする請求項２に記載のモータ装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記駆動動作において、前記容量性駆動素子に前記電荷を放出させる制御信号を前記電荷受け渡し部に出力する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項６】
前記制御部は、少なくとも前記駆動動作における駆動信号と同期して、前記容量性駆動素子から前記電荷を放出させる制御信号を前記電荷受け渡し部に出力する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項７】
前記電荷受け渡し部は、前記制御信号に基づいて前記電荷を前記容量性駆動素子に供給するための切り替え部を備える
ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のモータ装置。
【請求項８】
前記複数の容量性駆動素子は、
少なくとも２つの異なる前記電荷受け渡し部に接続され、前記電荷受け渡し部のうち、いずれかの電荷受け渡し部を介して供給された電荷を、当該電荷受け渡し部とは異なる他の電荷受け渡し部が放出させる
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項９】
前記電荷を蓄積する容量素子を備え、
前記電荷受け渡し部は、前記容量性駆動素子と前記容量素子とのうち、一方の素子に蓄積されている前記電荷を放出させ、当該電荷を放出させて生じるエネルギを含むエネルギによって、他方の素子に電荷を供給する
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項１０】
回転子の少なくとも一部に掛けられる伝達部と、
少なくとも容量性駆動素子を有し、前記容量性駆動素子によって前記伝達部を移動させる駆動部と、
前記回転子と前記伝達部との間を回転力伝達状態にして前記伝達部を移動させる駆動動作と、前記回転子と前記伝達部との間を回転力非伝達状態にして前記伝達部を所定の位置に戻す復帰動作とを、前記駆動部に行わせる制御部と、
前記容量性駆動素子から電荷を放出させて容量素子に蓄積させ、前記容量素子に蓄積させた電荷を前記容量性駆動素子に供給する電荷受け渡し部と
を備えることを特徴とするモータ装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載のモータ装置を備えることを特徴とするロボット装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１３−５５７７８（Ｐ２０１３−５５７７８Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９１８３７（Ｐ２０１１−１９１８３７）
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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