(57)【要約】【課題】小型化が可能であり、また、必要な作動力を確保しつつ高精度の位置決めを行うことができ、機械的ジャミングが発生しないアクチュエータを提供する。【解決手段】棒状の部材とされたロッド１０と、電流によって所定方向に伸縮する導電性高分子２２を有する導電性高分子アクチュエータ２０と、磁極配列が固定されている磁極固定部４２と、電流の切り替えによって磁極配列が変更される磁極可変部４４と、を有して、磁極可変部４４の磁極配列が変更されることで磁極固定部４２と磁極可変部４４とが相対的に移動する電磁力アクチュエータ４０とを備え、磁極固定部４２及び磁極可変部４４のいずれか一方は、それらの相対的な移動方向と導電性高分子２２の伸縮方向とが一致するように、導電性高分子２２に接続され、ロッド１０は、導電性高分子２２及びそれに接続されている磁極固定部４２及び磁極可変部４４のいずれか一方に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状の部材とされたロッドと、
電流によって所定方向に伸縮する導電性高分子を有する導電性高分子アクチュエータ、又は電流によって所定方向に伸縮する電極積層素子を有する積層型静電アクチュエータと、
磁極配列が固定されている磁極固定部と、電流の切り替えによって磁極配列が変更される磁極可変部と、を有して、前記磁極可変部の磁極配列が変更されることで前記磁極固定部と前記磁極可変部とが相対的に移動する電磁力アクチュエータと、
を備え、
前記磁極固定部及び前記磁極可変部のいずれか一方は、それらの相対的な移動方向と前記導電性高分子又は前記電極積層素子の伸縮方向とが一致するように、前記導電性高分子又は前記電極積層素子に接続され、
前記ロッドは、前記導電性高分子又は前記電極積層素子、及び、それに接続されている前記磁極固定部及び前記磁極可変部のいずれかの前記一方に接続されている電動アクチュエータ。
【請求項２】
前記ロッドを収容するケーシングを備え、
前記導電性高分子又は前記電極積層素子は、前記伸縮方向における一端側が前記ケーシングに対して接続され、
前記磁極可変部は、前記ケーシングに対して固定され、
前記磁極固定部は、前記導電性高分子又は前記電極積層素子の前記伸縮方向における他端側に接続され、
前記ロッドは、前記磁極固定部に接続されている請求項１に記載の電動アクチュエータ。
【請求項３】
前記導電性高分子アクチュエータ又は前記積層型静電アクチュエータ、及び、前記磁極可変部に電気を供給する電気供給部と、
前記電気供給部から出力する電気を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記ロッドを移動させるとき、前記導電性高分子アクチュエータ又は前記積層型静電アクチュエータの伸縮、及び、前記磁極可変部と前記磁極固定部との相対的な移動が同時に実行されるように前記電気供給部を制御する請求項１又は２に記載の電動アクチュエータ。
【請求項４】
前記制御部は、前記ロッドの移動を終了させるとき、前記磁極固定部と前記磁極可変部との相対移動を停止させるように前記電気供給部を制御する請求項３に記載の電動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動アクチュエータの軽量化と高出力化が進み、航空機の舵面操作において電動アクチュエータが採用される機会が増加している。しかしながら、電動アクチュエータにボールスクリュー機構が採用されている場合、回転するスクリュー上でボールナットが固着する機械的ジャミングの発生が懸念される。
【０００３】
機械的ジャミングが発生した場合、航空機の舵面が意図しない位置で固定されてしまい、パイロットの意思通りに機体を制御することが困難になり、重大事故に繋がる可能性がある。
【０００４】
このような事象の対策として、クラッチが設けられたアクチュエータを採用する方法があり、アクチュエータに設けられたクラッチを切り離すことで、意図しない位置で固定された舵面を航空機から解放して、正常な他の舵面の操作によって機体を制御する方法がある。
【０００５】
また、航空機の舵面操作に採用されるものではないが、特許文献１には、アクチュエータ部材に自然変形が生じる状況下（例えば、周囲環境の水分や油分の影響）において、アクチュエータの作動を安定化させるために、アクチュエータ部材の伸長による張力変化を張力の付与によって矯正する付与装置が備えられたアクチュエータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１８−５０４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されているアクチュエータには、例えばボールスクリュー機構等の機械的構造を採用していないので、ボールナットの固着に起因する機械的ジャミングが発生することがないと考えられる。
【０００８】
しかしながら、上述の付与装置はアクチュエータ部材を矯正するものであって、アクチュエータの作動に必要な作動力はあくまでもアクチュエータ部材が担うこととなる。このため、作動力確保のためにアクチュエータ部材の大型化が懸念される。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、小型化が可能であり、また、必要な作動力を確保しつつ高精度の位置決めを行うことができ、機械的ジャミングが発生しないアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る電動アクチュエータは以下の手段を採用する。
即ち、本発明の一態様に係る電動アクチュエータにおいては、棒状の部材とされたロッドと、電流によって所定方向に伸縮する導電性高分子を有する導電性高分子アクチュエータ、又は電流によって所定方向に伸縮する電極積層素子を有する積層型静電アクチュエータと、磁極配列が固定されている磁極固定部と、電流の切り替えによって磁極配列が変更される磁極可変部と、を有して、前記磁極可変部の磁極配列が変更されることで前記磁極固定部と前記磁極可変部とが相対的に移動する電磁力アクチュエータとを備え、前記磁極固定部及び前記磁極可変部のいずれか一方は、それらの相対的な移動方向と前記導電性高分子又は前記電極積層素子の伸縮方向とが一致するように、前記導電性高分子又は前記電極積層素子に接続され、前記ロッドは、前記導電性高分子又は前記電極積層素子、及び、それに接続されている前記磁極固定部及び前記磁極可変部のいずれかの前記一方に接続されている。
【００１１】
本態様に係る電動アクチュエータによれば、磁極固定部及び磁極可変部のいずれか一方は、それらの相対的な移動方向と導電性高分子又は電極積層素子の伸縮方向とが一致するように導電性高分子又は電極積層素子に接続され、ロッドは、導電性高分子又は電極積層素子、及び、それに接続されている磁極固定部及び磁極可変部のいずれか一方に接続されている。
これによって、ロッドは、導電性高分子又は電極積層素子、及び、それに接続されている磁極固定部及び磁極可変部のいずれか一方に対して、並列的に接続されていることとなる。換言すると、ロッドは、導電性高分子アクチュエータ又は積層型静電アクチュエータ、及び、電磁力アクチュエータの２つのアクチュエータによって軸線方向に移動されることとなる。したがって、ロッドは、２つのアクチュエータから同時に作動力を受けることが可能となる。言い換えると、ロッドには、導電性高分子アクチュエータ又は積層型静電アクチュエータによる作動力、及び、電磁力アクチュエータによる作動力の合力が作用することとなる。
したがって、ロッドの移動に必要な作動力を２つのアクチュエータで担えば足り、１つ当たりのアクチュエータに必要な電力を抑制するとともに小型化を可能とする。
【００１２】
このとき、導電性高分子アクチュエータ又は積層型静電アクチュエータは、電磁力アクチュエータに比べて、伸縮力（すなわち、ロッドを移動させる作動力）が大きいが、位置決めの精度や応答性が高くない。これに対して、電磁力アクチュエータは、導電性高分子アクチュエータ又は積層型静電アクチュエータに比べて、磁極可変部と磁極固定部との間に作用する力（すなわち、ロッドを移動させる作動力）は小さいが位置決めの精度や応答性が良好である。
【００１３】
このため、ロッドの移動（すなわち、電動アクチュエータの伸縮）に必要な作動力のうち、大部分の作動力を導電性高分子アクチュエータ又は積層型静電アクチュエータが担い、残りの作動力を電磁力アクチュエータが担うように構成することで、ロッドの移動に際して、２つのアクチュエータによって必要な作動力を確保できる。また、ロッドの移動の終了に際して、電磁力アクチュエータによって応答性が高く、かつ、高精度の位置決めを行うことができる。
【００１４】
このような電動アクチュエータは、例えば、航空機の舵面（エルロン、エレベータ、ラダー等）の操作に採用されて好適である。この場合、例えばボールスクリュー機構において発生する可能性がある機械的ジャミングが発生しないので、航空機の舵面が意図しない位置で固定されることを抑制できる。そのうえ、小型化が可能であり、また、必要な作動力を確保しつつ応答性の高い高精度の位置決めを行うことができる。
【００１５】
また、本発明の一態様に係る電動アクチュエータにおいては、前記ロッドを収容するケーシングを備え、前記導電性高分子又は前記電極積層素子は、前記伸縮方向における一端側が前記ケーシングに対して接続され、前記磁極可変部は、前記ケーシングに対して固定され、前記磁極固定部は、前記導電性高分子又は前記電極積層素子の前記伸縮方向における他端側に接続され、前記ロッドは、前記磁極固定部に接続されている。
【００１６】
本態様に係る電動アクチュエータによれば、磁極可変部がケーシングに対して固定され、磁極固定部が導電性高分子又は電極積層素子に接続され、ロッドが磁極固定部に接続されている。
磁極可変部は、磁力を発生させるために電気を供給する必要があり、磁極固定部（例えば、各極が交互に配列された永久磁石）に比べてその構造が複雑である。このため、磁極可変部をケーシングに接続して固定することで、複雑な構造とされた磁極可変部の移動（導電性高分子又は電極積層素子の伸縮に伴う移動）を回避することができる。これにより、構造の簡便化を実現できる。
【００１７】
また、本発明の一態様に係る電動アクチュエータにおいては、前記導電性高分子アクチュエータ又は前記積層型静電アクチュエータ、及び、前記磁極可変部に電気を供給する電気供給部と、前記電気供給部から出力する電気を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記ロッドを移動させるとき、前記導電性高分子アクチュエータ又は前記積層型静電アクチュエータの伸縮、及び、前記磁極可変部と前記磁極固定部との相対的な移動が同時に実行されるように前記電気供給部を制御する。
【００１８】
本態様に係る電動アクチュエータによれば、制御部は、ロッドを移動させるとき、導電性高分子アクチュエータ又は積層型静電アクチュエータの伸縮、及び、磁極可変部と磁極固定部との相対的な移動が同時に実行されるように電気供給部を制御する。
これによって、ロッドは２つのアクチュエータ（電性高分子アクチュエータ又は積層型静電アクチュエータ、及び、電磁力アクチュエータ）から同時に作動力を受けるので、ロッドには、２つの作動力の合力が作用することとなる。このため、ロッドの移動（すなわち、電動アクチュエータの伸縮）に際して、必要な作動力を２つのアクチュエータによって確保できる。
【００１９】
また、本発明の一態様に係る電動アクチュエータにおいて、前記制御部は、前記ロッドの移動を終了させるとき、前記磁極固定部と前記磁極可変部との相対移動を停止させるように前記電気供給部を制御する。
【００２０】
本態様に係る電動アクチュエータによれば、制御部は、ロッドの移動を終了させるとき、磁極固定部と磁極可変部との相対移動を停止させるように電気供給部を制御する。
上述の通り、導電性高分子アクチュエータ又は積層型静電アクチュエータは、位置決めの精度や応答性が高くない。詳細には、導電性高分子アクチュエータ又は積層型静電アクチュエータは、所定位置において伸縮を終了させるとき、例えば、伸縮方向において減衰振動をしながら徐々に所定位置に整定していく。これに対して、電磁力アクチュエータは、位置決めの精度や応答性が良好である。詳細には、磁極固定部及び磁極可変部は、所定位置においてそれらの相対的な移動を終了させるとき、その所定位置に対して精度よく、かつ、直ちに停止して位置決めされる。
このため、ロッドの移動（すなわち、電動アクチュエータの伸縮）を終了させるに際して、ロッドの移動を終了させる位置において、磁極固定部と磁極可変部との相対移動を停止させることで、導電性高分子アクチュエータ又は積層型静電アクチュエータに生じ得る振動を抑え込むことができる。このため、電動アクチュエータ全体としては、応答性が高く、かつ、高精度の位置決めを行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る電動アクチュエータによれば、小型化が可能であり、また、必要な作動力を確保しつつ高精度の位置決めを行うことができ、機械的ジャミングが発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。
【図２】ロッドの正面図である。
【図３】ロッドの部分断面図である。
【図４】磁極固定部が固定されたロッドの部分断面図である。
【図５】導電性高分子アクチュエータの作動を示す概略構成図である。
【図６】導電性高分子アクチュエータの作動を示す概略構成図である。
【図７】ロッド及びロッドに作動力を負荷する導電性高分子の縦断面図である。
【図８】電磁力アクチュエータの作動を示す概略構成図である。
【図９】電磁力アクチュエータの作動を示す概略構成図である。
【図１０】電磁力アクチュエータの作動を示す概略構成図である。
【図１１】ロッド及びロッドに作動力を負荷する電磁力アクチュエータの縦断面図である。
【図１２】ロッド、導電性高分子アクチュエータ及び電磁力アクチュエータの縦断面図である。
【図１３】導電性高分子アクチュエータ及び電磁力アクチュエータのロッドに対する接続関係をモデル化した図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータの作動を示す縦断面図である。
【図１５】導電性高分子アクチュエータの整定に関するグラフを示す図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータの作動を示す縦断面図である。
【図１７】導電性高分子アクチュエータ及び電磁力アクチュエータの整定に関するグラフを示す図である。
【図１８】電動アクチュエータの変形例に係る縦断面図である。
【図１９】電極積層素子の作動を示す概略構成図である。
【図２０】電極積層素子の変位と時間の関係をグラフ化した図である。
【図２１】積層型静電アクチュエータの変位と時間の関係をグラフ化した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータについて、図面を用いて説明する。
【００２４】
電動アクチュエータ１Ａは、例えば、航空機の舵面操作に用いられる伸縮式アクチュエータに採用されて好適なアクチュエータとされる。
なお、航空機の舵面としては、例えば、エルロン、エレベータ、ラダー等が挙げられるが、これらの舵面に限定されない。
また、航空機の舵面操作以外に用いられる伸縮式アクチュエータとしても採用できることは言うまでもない。
【００２５】
図１に示すように、電動アクチュエータ１Ａは、筒状のケーシング８０と、ケーシング８０に収容されたロッド１０及びロッド１０を移動させる導電性高分子アクチュエータ２０及び電磁力アクチュエータ４０とを備えている。
また、電動アクチュエータ１Ａは、導電性高分子アクチュエータ２０及び電磁力アクチュエータ４０に電気を供給する電気供給部７０を備えていてもよい。なお、電気供給部７０は、後述するように、外部電源とされてもよい。
【００２６】
図１に示すように、ケーシング８０は、筒状の部材とされており、その内部に後述するロッド１０、導電性高分子アクチュエータ２０、電磁力アクチュエータ４０等が収容されている。ケーシング８０は、例えば、ステンレス鋼製とされる。この他、チタン製やアルミニウム製であってもよい。
【００２７】
図１から図３に示すように、ロッド１０は、軸線Ｘの方向（以下、単に「軸線方向」という。）に延在するとともに、内部に空間Ｓ１が形成されることで一部分が中空とされた棒状の部材である。ロッド１０は、例えば、ステンレス鋼製とされる。この他、チタン製やアルミニウム製であってもよい。
【００２８】
ロッド１０には、その先端側（図２において左側）に接続部１２が設けられている。接続部１２は、例えば航空機の舵面側に接続される。
航空機の舵面は、接続部１２を介して、電動アクチュエータ１Ａからその作動力が伝達される。
【００２９】
ロッド１０には、その基部側（図２において右側）に基部側鍔部１４が一体に形成されている。
基部側鍔部１４は、ロッド１０の外径に対して拡大した外径を有している。また、中空とされたロッド１０の内径に対して縮小した内径を有している。
【００３０】
ロッド１０には、軸線方向における接続部１２と基部側鍔部１４との間に先端側鍔部１６が一体に形成されている。
先端側鍔部１６は、基部側鍔部１４と同様に、ロッド１０の外径に対して拡大した外径を有している。また、中空とされたロッド１０の内径に対して縮小した内径を有している。
このとき、先端側鍔部１６の内径と基部側鍔部１４の内径とは、同径とされることが好ましい。外径についても同様である。
【００３１】
なお、先端側鍔部１６及び基部側鍔部１４は、必ずしもロッド１０に一体に形成される必要はなく、別体とされた先端側鍔部１６及び基部側鍔部１４がロッド１０に接続固定されてもよい。
【００３２】
図４に示すように、ロッド１０の内部（空間Ｓ１）における先端側鍔部１６と基部側鍔部１４との間、詳細には、軸線方向において対向する先端側鍔部１６の側面（図１において右側面）と基部側鍔部１４の側面（図１において左側面）との間には、軸線方向から見て環状とされた磁極固定部４２がロッド１０の内周面に対して固定（例えば、嵌め合わせによって固定）されている。
【００３３】
磁極固定部４２は、例えば永久磁石とされ、軸線方向に沿って磁極の配列が固定されている。詳細には、軸線方向に沿ってＳ極とＮ極とが交互に配列されている。図４の場合、先端側鍔部１６側からＮ極、Ｓ極、Ｎ極・・・の順に固定されて配列されている。
【００３４】
上述の磁極固定部４２は、図１等に示されている電磁力アクチュエータ４０を構成する部品の１つである。電磁力アクチュエータ４０の詳細については後述する。
【００３５】
図１に示すように、導電性高分子アクチュエータ２０は、導電性高分子２２と、電極２４と、を備える。
【００３６】
図５に示すように、導電性高分子２２は、所定方向（図５において左右方向）に延在する筒状の物体である。
【００３７】
図１に示すように、導電性高分子２２はケーシング８０に収容されるとともに、その延在方向における一端（図１において右端）がケーシング８０の内側底部（基部８２）に接続されている。また、他端（図１において左端）は、ロッド１０に形成されている基部側鍔部１４の側面（図１において基部側鍔部１４の右側面）に接続されている。
【００３８】
ケーシング８０の内部、かつ、導電性高分子２２の周囲には、複数の電極２４が設けられている。図１において、各電極２４は、ケーシング８０の内周面に設けられている。
各電極２４は、電気供給部７０が有する第１電源２６と電力線を介して電気的に接続されており、各第１電源２６からそれぞれ電気が供給される。
【００３９】
このとき、ケーシング８０の内周面と導電性高分子２２の外周面との間に形成された空間Ｓ２は電解質２８で満たされており、第１電源２６から電極２４に供給された電流を電解質２８を介して導電性高分子２２に流すことができる。
【００４０】
図５及び図６に示すように、導電性高分子２２は、電解質２８を介して電極２４から電流が流されると伸縮する。図５及び図６の場合、導電性高分子２２は、その延在方向に伸びている。
【００４１】
導電性高分子２２の材料は、例えば、炭素等の導電性素材を含有させたポリアセチレン、ポリエチレン、ポチエステル等の半導体材料とされる。また、電解質２８は、例えば、水酸化カリウム溶液、リチウム塩溶液等とされる。
【００４２】
上述の通り、導電性高分子２２は、伸縮方向における一端がケーシング８０の基部８２に接続され、他端がロッド１０（基部側鍔部１４）に接続されている。また、ロッド１０の軸線方向と導電性高分子２２の伸縮方向とを一致させている。
このため、図７に示すように、ロッド１０は、導電性高分子２２の伸縮によって、軸線方向に移動される。このとき、導電性高分子２２によってロッド１０に負荷される作動力をＦ１とする。ただし、Ｆ１は、作動力の便宜的な記載であって、定数であってもよいし、変数であってもよい。
【００４３】
なお、図７は、説明のために簡略化されており、ロッド１０、導電性高分子２２、基部８２の一部を除いて、各部品の記載を省略している。
【００４４】
図１に示すように、電磁力アクチュエータ４０は、上述の磁極固定部４２と、磁極可変部４４と、を備えている。
【００４５】
磁極固定部４２は、上述の通り、軸線方向から見たとき環状とされており、先端側鍔部１６と基部側鍔部１４との間に位置するロッド１０の内周面に対して固定されている。
【００４６】
図１及び図８に示すように、磁極可変部４４は、所定方向（図８において左右方向）に延在する棒状の物体とされている。また、図１に示すように、その延在方向における一端側（図１において左端側）の区間は、電流によって磁力が発生する電磁石とされている。
【００４７】
図１に示すように、磁極可変部４４は、ケーシング８０に収容されるとともに、環状の導電性高分子２２及び環状の磁極固定部４２に挿通されている。また、その延在方向における他端（図１において右端）がケーシング８０の基部８２に接続されている。
【００４８】
磁極可変部４４は、電気供給部７０が有する第２電源４６と電力線を介して電気的に接続されており、第２電源４６から電気が供給される。
【００４９】
図８から図１０に示すように、磁極可変部４４は、第２電源４６から供給される電流の位相を切り替えることによって、延在方向に沿ったＳ極とＮ極との配列を変化させることができる。具体的には、延在方向に沿ってＮ極、Ｓ極、Ｎ極・・・の順に配列されていた磁極が、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極・・・の順に配列される。
【００５０】
上述の通り、磁極可変部４４は、磁極固定部４２に挿通されているため、磁極の配列を変更することで、磁極固定部４２と磁極可変部４４とは、非接触で相対的に移動する。
【００５１】
このとき、図１及び図４に示すように、磁極固定部４２は、ロッド１０に対して固定されている。また、磁極固定部４２と磁極可変部４４との相対移動の方向と、ロッド１０の軸線方向とを一致させている。
【００５２】
このため、図１１に示すように、ロッド１０は、磁極固定部４２と磁極可変部４４との相対移動によって、軸線方向に移動される。このとき、磁極固定部４２には、磁極可変部４４によって作動力Ｆ２が負荷される。本実施形態においては、磁極可変部４４がケーシング８０に対して接続されているため、結果として、ロッド１０に作動力Ｆ２が負荷されることとなる。また、ロッド１０は、ケーシング８０に対して移動されることとなる。
ただし、Ｆ２は、作動力の便宜的な記載であって、定数であってもよいし、変数であってもよい。
【００５３】
なお、図１１は、説明のために簡略化されており、ロッド１０、電磁力アクチュエータ４０、基部８２の一部を除いて、各部品の記載を省略している。
【００５４】
図１に示すように、電気供給部７０は、第１電源２６と、第２電源４６と、を備えている。電気供給部７０は、図示しない制御部との間で信号の送受信が可能とされており、制御部によって第１電源２６及び第２電源４６から出力される電気の特性（電流、電圧、周波数等）が制御される。
なお、電気供給部７０は、電動アクチュエータ１Ａと一体に設けられてもよいし、別体（すなわち、外部電源）であってもよい。また、第１電源２６と第２電源４６とは、単一の電源とされてもよく、この場合、単一の電源から並列回路によって導電性高分子２２及び磁極可変部４４に電気を供給する。
【００５５】
制御部は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
【００５６】
図１２に示すように、導電性高分子２２と磁極固定部４２とは、ロッド１０を介して間接的に接続されている。詳細には、基部側鍔部１４に接続された導電性高分子２２は、基部側鍔部１４及び先端側鍔部１６に固定された磁極固定部４２と、基部側鍔部１４を介して間接的に接続されている。
また、ロッド１０は、導電性高分子２２及び磁極固定部４２に対して接続されている。
【００５７】
このため、磁極固定部４２は、ロッド１０と共に導電性高分子２２によって軸線方向に移動される。ロッド１０の移動に際して、ロッド１０には、導電性高分子２２から作動力Ｆ１が負荷される。
また、磁極固定部４２には、ケーシング８０に対して接続された磁極可変部４４から作動力Ｆ２が負荷される。結果として、磁極固定部４２に接続されたロッド１０に磁極可変部４４から作動力Ｆ２が負荷されることとなる。
このため、導電性高分子２２から作動力Ｆ１が負荷されているロッド１０に対して磁極可変部４４から作動力Ｆ２が負荷されることとなる。つまり、ロッド１０には、導電性高分子２２及び磁極固定部４２から、並列的に２つの作動力（作動力Ｆ１及び作動力Ｆ２）が負荷され得る。換言すると、ロッド１０は、導電性高分子アクチュエータ２０及び電磁力アクチュエータ４０によって同時に作動力が負荷され得る。
【００５８】
図１３は、導電性高分子アクチュエータ２０による作動力Ｆ１及び電磁力アクチュエータ４０による作動力Ｆ２が、ロッド１０に対してどのように負荷されるのかをモデル化した図である。
【００５９】
図１２及び図１３に示すように、導電性高分子２２の伸縮及び磁極固定部４２の移動が同時に実行されることで、ロッド１０には、作動力Ｆ１と作動力Ｆ２との合力が負荷される。具体的には、図示しない制御部によって、導電性高分子２２の伸縮及び磁極固定部４２の移動が同時に実行されるように第１電源２６及び第２電源４６から出力される電気を制御することで、ロッド１０に対して作動力Ｆ１と作動力Ｆ２との合力を負荷させることができる。
【００６０】
次に、導電性高分子アクチュエータ２０及び電磁力アクチュエータ４０の特性に基いた、電動アクチュエータ１Ａを伸縮させる際の制御について説明する。
【００６１】
導電性高分子アクチュエータ２０には、次のような特性がある。
すなわち、導電性高分子アクチュエータ２０は、電磁力アクチュエータ４０よりも大きな作動力を発生させられる。その反面、導電性高分子アクチュエータ２０は、電磁力アクチュエータ４０よりも位置決めの精度や応答性が高くない。
【００６２】
例えば、図１４に示すように、電動アクチュエータ１Ａの長さをＬ０（図１参照）からＬ１に伸ばす場合、すなわち、ロッド１０をＬ１−Ｌ０だけ移動させた場合を考える。
【００６３】
電動アクチュエータ１Ａの長さがＬ１に到達したとき、制御部によって導電性高分子２２の伸長を停止位置にて停止させた場合であっても、弾性を有する導電性高分子２２は、自身の質量に起因する慣性力によって、停止位置の周辺で軸線方向に沿った微小な伸縮運動を繰り返しながら徐々に整定する。例えば、図１５に示すように、導電性高分子２２の変位（縦軸）は、時間（横軸）の経過とともに停止位置に対して減衰振動するように徐々に整定していく。
なお、上述の導電性高分子２２に係る説明においては、電磁力アクチュエータ４０から作動力の負荷はないものとしている。また、導電性高分子２２のみでロッド１０の移動に必要な作動力を担えるのもとしている。
【００６４】
一方、電磁力アクチュエータ４０には、次のような特性がある。
すなわち、電磁力アクチュエータ４０は、導電性高分子アクチュエータ２０ほどの作動力は発生させられない。その反面、電磁力アクチュエータ４０は、電磁力アクチュエータ４０よりも位置決めの精度や応答性が高い。
【００６５】
このような電磁力アクチュエータ４０の特性によって、電動アクチュエータ１Ａを次のように伸ばすことができる。
すなわち、電動アクチュエータ１Ａの長さがＬ１に到達して、ロッド１０の移動を終了させるとき、電磁力アクチュエータ４０によって、ロッド１０を所定位置（電動アクチュエータ１Ａの長さがＬ１となった位置）にて停止させることで、導電性高分子２２に生じる弾性変形を抑え込むことができる。
【００６６】
例えば、図１６に示すように、電動アクチュエータ１Ａの長さがＬ１に到達したとき、制御部によって導電性高分子２２の伸長を停止させるとともに磁極固定部４２の移動をその位置にて停止させることで、図１７に示すグラフのように、導電性高分子２２の変位を素早く停止位置に停止させることができる。詳細には、導電性高分子２２が停止位置に到達した時刻ｔ１において磁極固定部４２の移動を停止さることで、導電性高分子２２の変位を抑え込んで停止位置に停止させることができる。
【００６７】
なお、導電性高分子２２の伸長終了時に生じる弾性変形による力は、電磁力アクチュエータ４０によって負荷できる作動力Ｆ２に比べて十分に小さい。このため、導電性高分子２２の弾性変形を電磁力アクチュエータ４０によって容易に抑え込むことができる。
【００６８】
上述の説明では、電動アクチュエータ１Ａの長さを伸ばす場合を例にして説明したが、ロッド１０を移動させて電動アクチュエータ１Ａの長さを短くする場合も同様である。
【００６９】
以上より、電動アクチュエータ１Ａの伸縮に際して、ロッド１０の移動は、導電性高分子アクチュエータ２０及び電磁力アクチュエータ４０の作動力によって同時に実行されることが好ましい。これは、２つのアクチュエータによって大きな作動力を確保できることによる。なお、ロッド１０の移動に必要な作動力は、例えば、ロッド１０に接続された舵面を操作するために必要な作動力とされる。
また、電動アクチュエータ１Ａの伸縮の終了に際して、導電性高分子２２の弾性変形を抑え込むように、電磁力アクチュエータ４０が有する磁極固定部４２及び磁極可変部４４の相対移動を所定の位置にて停止させることが好ましい。
【００７０】
本実施形態に係る電動アクチュエータ１Ａによれば、以下の効果を奏する。
【００７１】
ロッド１０には、導電性高分子アクチュエータ２０よる作動力Ｆ１及び電磁力アクチュエータ４０による作動力Ｆ２の合力が作用することとなる。
このため、ロッド１０の移動に必要な作動力を２つのアクチュエータで担えば足り、１つ当たりのアクチュエータに必要な電力を抑制するとともに小型化を可能とする。
【００７２】
このとき、導電性高分子アクチュエータ２０は、電磁力アクチュエータ４０に比べて、伸縮力（すなわち、ロッド１０を移動させる作動力Ｆ１）が大きいが、位置決めの精度や応答性が高くない。これに対して、電磁力アクチュエータ４０は、導電性高分子アクチュエータ２０に比べて、磁極可変部４４と磁極固定部４２との間に作用する力（すなわち、ロッド１０を移動させる作動力Ｆ２）は小さいが位置決めの精度や応答性が良好である。
【００７３】
このため、ロッド１０の移動（すなわち、電動アクチュエータ１Ａの伸縮）に必要な作動力のうち、大部分の作動力を導電性高分子アクチュエータ２０が担い、残りの作動力を電磁力アクチュエータ４０が担うように構成することで、ロッド１０の移動に際して、２つのアクチュエータによって必要な作動力を確保できる。また、ロッド１０の移動の終了に際して、電磁力アクチュエータ４０によって応答性が高く、かつ、高精度の位置決めを行うことができる。
【００７４】
また、磁極可変部４４がケーシング８０に対して固定されている場合、磁極固定部４２よりも構造が複雑な磁極可変部４４の移動（導電性高分子２２の伸縮に伴う移動）を回避することができる。このため、構造の簡便化を実現できる。
【００７５】
なお、磁極固定部４２と磁極可変部４４とは入れ替えてもよく、例えば、ロッド１０に対して磁極可変部４４を固定するとともにケーシング８０に対して磁極固定部４２を固定してもよい。
【００７６】
〔変形例〕
図１８に示すように、導電性高分子アクチュエータ２０に代えて積層型静電アクチュエータ３０を採用した電動アクチュエータ１Ｂとしてもよい。
【００７７】
積層型静電アクチュエータ３０は、複数の電極積層素子３２が軸線方向に並べられて形成された列が、複数配列されることで構成されている。
【００７８】
１つの電極積層素子３２は、複数の電極が所定方向に積層された素子であって、第１電源２６からの電圧の印加によって、その所定方向（積層方向）に伸縮する。
例えば、図１９及び図２０に示すように、１つの電極積層素子３２は、電圧の印加によって、所定方向にｄＬだけ伸長する。
【００７９】
このとき、積層型静電アクチュエータ３０としては、適当数の電極積層素子３２を軸線方向に並べるとともに個々の電極積層素子３２を所定方向にｄＬだけそれぞれ伸ばすことで、図２１に示すように、積層型静電アクチュエータ３０の長さをＬ２まで伸ばすことができる。つまり、積層型静電アクチュエータ３０としては、図２１の破線で示すように、Ｌ２まで線形的に伸びるに等しくなる。
これによって、導電性高分子アクチュエータ２０に代えて積層型静電アクチュエータ３０を採用できる。
【符号の説明】
【００８０】
１Ａ，１Ｂ  電動アクチュエータ
１０  ロッド
１２  接続部
１４  基部側鍔部
１６  先端側鍔部
２０  導電性高分子アクチュエータ
２２  導電性高分子
２４  電極
２６  第１電源
２８  電解質
３０  積層型静電アクチュエータ
３２  電極積層素子
４０  電磁力アクチュエータ
４２  磁極固定部
４４  磁極可変部
４６  第２電源
７０  電気供給部
８０  ケーシング
８２  基部
Ｓ１  空間
Ｓ２  空間
Ｘ    軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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