(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の励磁コイルを有する固定子と、異なる磁極を交互に配した磁極部を有し、回転可能であるとともに、軸方向へも可動可能な可動子と、前記可動子を支持する軸受部を備えた電磁アクチュエータにおいて、
前記可動子の磁極部は、薄膜磁石であって、可動子の回転方向及び軸方向に異なる極性に微細着磁された磁極が、隣り合う磁極同士を異極として、マトリックス状に配置されており、
前記固定子の励磁コイルは、前記磁極部に形成されている磁極のマトリックスに対して、以下の式が成り立つように、コイルパターンをマトリックス状に配置した円筒状のパターンコイルであり、
【数１】
0005292541.tif 000005
前記励磁コイルの配置において、マトリックスを構成する励磁コイルを、同一の磁極のみで励磁した隣接する複数のコイルの範囲を１つの領域として、領域毎に励磁パターンを変化させることにより、前記可動子を回転、直動及び螺旋運動等の回転と直動の複合動作運動するように構成されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁アクチュエータにおいて、
前記可動子を支持する軸受部が、前記固定子の内周部全体に亘り配置されており、前記軸受部の内周面全体で可動子を支持していることを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項３】
前記マトリックスを構成する個々の励磁コイルについて、少なくとも一部の励磁コイルの中空部に、磁性体を配置することを特徴とする請求項１又は２記載の電磁アクチュエータ。
【請求項４】
複数の励磁コイルを有する固定子と、異なる磁極を交互に配した磁極部を有し、回転可能であるとともに、軸方向へも可動可能な可動子と、前記可動子を支持する軸受部を備えた電磁アクチュエータにおいて、
前記可動子の磁極部は、凹部を有する部分と凹部を有さない部分が、交互に並んだ状態でマトリックス状に配置されており、前記凹部を有する部分には同一の磁極で永久磁石が、凹部形状の構成面に対して同一の方向で配置されており、前記凹部を有さない部分に前記永久磁石とは異極の磁極が誘起されていることにより、前記マトリックス状の配置において、可動子の回転方向及び軸方向に異なる極性の磁極が、隣り合う磁極同士を異極となっており、
前記固定子の励磁コイルは、前記磁極部に形成されている磁極のマトリックスに対して、以下の式が成り立つように、コイルパターンをマトリックス状に配置した円筒状のパターンコイルであり、
【数２】
0005292541.tif 000006
前記励磁コイルの配置において、マトリックスを構成する励磁コイルを、同一の磁極のみで励磁した隣接する複数のコイルの範囲を１つの領域として、領域毎に励磁パターンを変化させることにより、前記可動子を回転、直動及び螺旋運動等の回転と直動の複合動作運動するように構成されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項５】
請求項４に記載の電磁アクチュエータにおいて、
前記可動子を支持する軸受部が、前記固定子の内周部全体に亘り配置されており、前記軸受部の内周面全体で可動子を支持していることを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項６】
前記マトリックスを構成する個々の励磁コイルについて、少なくとも一部の励磁コイルの中空部に、磁性体を配置することを特徴とする請求項４又は５記載の電磁アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動子に回転、直動及び回転と直動の複合動作をさせることが可能な電磁アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、血管内視鏡用デバイスの分野において、φ２ｍｍ以下の極小径の電磁モータあるいは、超音波モータ等を用いたアクチュエータの開発が進んでいる。
【０００３】
このような血管内視鏡用デバイスの生体内で使用するアクチュエータとしては、安全性の面からより低電圧で駆動できること、血管内に挿入する為により小型であること、より高度な操作を行う為に複雑な動作、例えば回転と直動及び螺旋運動等の回転と直動の複合動作を高精度に、単一の駆動源で行えることが望まれている。
【０００４】
血管内視鏡用デバイスにおいて適用可能なφ２ｍｍ程度の極小径の電磁モータと超音波モータを駆動電圧で比較すると、超音波モータは駆動電圧で数１０〜１００Ｖを印加する必要があるのに対して、電磁モータは直流電圧で３Ｖ以下の低電圧での駆動が可能である。
【０００５】
一方、電磁式のモータで、回転運動と直動運動に加えて螺旋運動（回転運動＋直動運動）を行えるアクチュエータとしては、以下に挙げられる構造のものがある（特許文献１）。
【０００６】
これは、固定子鉄心にロータリ巻線とリニア巻線を施して固定子を形成するとともに、円筒状の可動子鉄心の表面に、Ｎ極磁石を周方向及び軸方向に１極置きに配設し、この各Ｎ極磁石とは周方向及び軸方向に１極ずらせた位置に、Ｓ極磁石を周方向及び軸方向に１極置きに配設して可動子を形成した構造である。
【０００７】
この構造においてロータリ巻線に三相交流を印加して可動子を回転させ、あるいはリニア巻線に直流を印加して可動子を直進させ、あるいは両巻線にそれぞれ三相交流及び直流を印加して螺旋運動をさせるものである。
【０００８】
上記、従来技術によれば、力率、効率、制御性の良い電磁モータで、回転、直動、螺旋の各運動を行えるという効果を有する。
【特許文献１】特開２００５−２０８８５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来技術である特許文献１に記載のアクチュエータは、可動子を回転運動させるため、交流電圧を印加する励磁コイル（ロータリ巻線）と直動運動をさせるための直流電圧を印加する励磁コイル（リニア巻線）を別々に配置する必要がある構造である為、φ２ｍｍ程度の大きさで、これを実現することは極めて困難であった。
【００１０】
また、血管内視鏡用デバイスに求められる微細で精密な動作を可動子に行わせることも、回転運動させるため交流電圧を印加する励磁コイル（ロータリ巻線）と直動運動をさせるための直流電圧を印加する励磁コイル（リニア巻線）を別々に配置する構造においては極めて困難であるといえる。
【００１１】
一方、超音波モータは、微細で精密な動作が可能であるが、高速で駆動させることが困難であるとともに、駆動するため数１０〜１００Ｖの駆動電圧を印加する必要があるため、生体内に使用するデバイスとしては好ましくない。
【００１２】
これらの課題に対して、本発明は、極小径でありながら、回転、直動及び螺旋運動等の回転と直動の複合動作運動を、低電圧駆動で高精度に行うことが可能な電磁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】
【００１３】
この発明の請求項１記載の発明は、複数の励磁コイルを有する固定子と、異なる磁極を交互に配した磁極部を有し、回転可能であるとともに、軸方向への直動も可能な可動子と、前記可動子を支持する軸受部を備えた電磁アクチュエータである。
【００１４】
前記可動子の磁極部は、薄膜磁石であって、可動子の回転方向及び軸方向に異なる極性に微細着磁された磁極が、隣り合う磁極同士を異極として、マトリックス状に配置されている。
【００１５】
前記固定子の励磁コイルは、前記磁極部に形成されている磁極のマトリックスに対して、以下の式が成り立つように、コイルパターンをマトリックス状に配置した円筒状のパターンコイルである。
【数３】
0005292541.tif 000002
【００１６】
前記励磁コイルの配置において、マトリックスを構成する励磁コイルを、同一の磁極のみで励磁した隣接する複数のコイルの範囲を１つの領域として、領域毎に励磁パターンを変化させることにより、前記可動子を回転、直動及び螺旋運動等の回転と直動の複合動作運動するように構成したものである。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の電磁アクチュエータにおいて、可動子を支持する軸受部が、固定子の内周部全体に亘り配置されており、前記軸受部の内周面全体で可動子を支持している。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の電磁アクチュエータにおいて、マトリックスを構成する個々の励磁コイルについて、少なくとも一部の励磁コイルの中空部に、磁性体を配置したものである。
【００１９】
請求項４記載の発明は、複数の励磁コイルを有する固定子と、異なる磁極を交互に配した磁極部を有し、回転可能であるとともに、軸方向へも可動可能な可動子と、前記可動子を支持する軸受部を備えた電磁アクチュエータにおいて、前記可動子の磁極部は、凹部を有する部分と凹部を有さない部分が、交互に並んだ状態でマトリックス状に配置されており、前記凹部を有する部分には同一の磁極で永久磁石が、凹部形状の構成面に対して同一の方向で配置されており、前記凹部を有さない部分に前記永久磁石とは異極の磁極が誘起されていることにより、前記マトリックス状の配置において、可動子の回転方向及び軸方向に異なる極性の磁極が、隣り合う磁極同士を異極となっており、前記固定子の励磁コイルは、前記磁極部に形成されている磁極のマトリックスに対して、以下の式が成り立つように、コイルパターンをマトリックス状に配置した円筒状のパターンコイルであり、
【数４】
0005292541.tif 000003
前記励磁コイルの配置において、マトリックスを構成する励磁コイルを、同一の磁極のみで励磁した隣接する複数のコイルの範囲を１つの領域として、領域毎に励磁パターンを変化させることにより、前記可動子を回転、直動及び螺旋運動等の回転と直動の複合動作運動するように構成したものである。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項４に記載の電磁アクチュエータにおいて、可動子を支持する軸受部が、固定子の内周部全体に亘り配置されており、前記軸受部の内周面全体で可動子を支持している。
【００２１】
請求項６記載の発明は、請求項４又は５に記載の電磁アクチュエータにおいて、マトリックスを構成する個々の励磁コイルについて、少なくとも一部の励磁コイルの中空部に、磁性体を配置したものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の態様の１つによれば、回転、直動及び螺旋運動等の回転と直動の複合動作運動を、低電圧駆動で高精度に行うことが可能な、小型の電磁アクチュエータを実現することができる。
【００２３】
更に本発明の態様の１つによれば、励磁コイルにパターンコイルを使用することにより、マトリックス状に配置する励磁コイルの多セグメント化により、より精密な動作が可能になるとともに、固定子の更なる小型化が可能となる。
【００２４】
更に本発明の態様の１つによれば、少なくとも一部の励磁コイルの中空部に、磁性体を配置することにより、励磁コイルの無通電時においても、可動子を保持することが可能となる。
【００２５】
更に本発明の態様の１つによれば、可動子の磁極部における磁極の配置を、薄膜磁石の微細着磁により行うことで、可動子の磁極部の更なる多極化と、可動子の更なる小型化が可能となる。
【００２６】
更に本発明の態様の１つによれば、可動子の磁極部は、凹部を有する部分と凹部を有さない部分が、交互に並んだ状態でマトリックス状に配置されている。
【００２７】
凹部を有する部分には同一の磁極の永久磁石を、凹部形状の構成面に対して同一の方向で配置し、凹部を有さない部分に永久磁石とは異極の磁極が誘起する。
【００２８】
このようにすることにより、永久磁石を隣り合う磁極の向きを変えて着磁する場合と比較して磁極幅が、凹部を有する部分と有さない部分の幾何学的形状にて決定するため、その磁極幅のばらつきを低減でき、磁極幅が小さくなればなるほどその効果は著しい。
【００２９】
また、本可動子の構造上、磁石は単極対着磁であるため、着磁ヨークの構造が簡易となり、十分なコイルスペースが確保できるため、反磁場係数の大きい薄膜磁石であっても飽和着磁が可能となる。すなわち、磁極の発生磁束密度の向上と磁極毎の発生磁束密度のばらつきの抑制が可能である。
【００３０】
さらに、永久磁石を隣り合う磁極の向きを変えてマトリックス状に配置して、同様の磁極部を構成する場合よりも使用する永久磁石の数量を低減することができる。
【００３１】
更に本発明の態様の１つによれば、可動子を支持する軸受部を固定子の内周部全体に亘り配置し、軸受部の内周面全体で可動子を支持する構造とすることにより、軸受部によって可動子の軸長方向への可動範囲が制限されなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の最良の形態に係る回転直動複合動作アクチュエータについて、図面を参照して説明する。尚、各実施形態における同一の構成部分については同一の符号を付している。
【００３３】
実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１による回転、直動及び回転と直動の複合動作が可能な電磁アクチュエータの構造図である。
【００３４】
円筒形状のハウジング１０４とハウジング１０４の内周部に配置した複数のコイルから成る励磁コイル部１０５により構成されている固定子１０６と、異なる磁極の永久磁石を交互に配した円筒状の磁極部１０２と出力軸１０３から成る可動子１０１と、可動子１０１を支持する軸受部１０７を備えた構造となっている。
【００３５】
また、円筒状の磁極部１０２は円周方向に異なる磁極の永久磁石すなわちＮ極とＳ極が交互に４極配置された状態のものが、更に軸長方向にも互いに隣合う永久磁石が互いに異極となるようにして６列並んでいる。すなわち可動子１０１の磁極部１０２には、円筒形状の外周部に４×６列のマトリックス状に磁極が配置されている。
【００３６】
そして、固定子１０６に備わる励磁コイル部１０５には、磁極部１０２に形成されている４×６列の磁極のマトリックスに対して、４×４列の範囲の磁極のマトリックスに対応する範囲にコイルが配置されている。
【００３７】
このとき磁極部１０２にマトリックス状に配置されている磁極の１つ、つまりは磁極の１マトリックスに対して、円周方向に３個、軸長方向に２個で計６個のコイルが配置されている。すなわち円筒形状のハウジング１０４の内周部に備わる励磁コイル部１０５には、１２×８列のマトリックス状にコイルが配置されている。
【００３８】
図２及び図３は本発明の実施の形態１における、回転方向の磁極部１０２の磁極と励磁コイル部１０５のコイルの位置関係と動作原理を示した図である。
【００３９】
図２（ａ）で前記磁極とコイルの位置関係を表し、図２（ｂ）は円筒状の磁極部１０２において円筒形状の外周部に磁極が構成しているマトリックスを展開した展開図を、図２（ｃ）は円筒状の励磁コイル部１０５においてコイルが構成しているマトリックスの円筒形状の内周側を展開した展開図を表したものである。すなわち図２（ｂ）と図２（ｃ）の展開図において対応するマトリックスは鏡像関係にある。
【００４０】
図２で示されているように、励磁コイル部１０５を構成するコイルが、磁極の１マトリックスに対応する３×２列（円周方向×軸長方向）の範囲で同一の磁極に励磁され、且つ、円周方向及び軸長方向に隣り合う３×２列の範囲は異極に励磁されている。
【００４１】
磁極の１マトリックスに対応する、同一の磁極に励磁されたコイルの領域が、その範囲の大きさを変えることなく、円周方向に次々と移動することにより、対応する磁極部１０２の磁極との間に生じる吸引と反発の力により、可動子が回転する。
【００４２】
具体的には、例えば図２（ｂ）の磁極部１０２において磁極が構成しているマトリックスの展開図におけるＭｂ−１（Ｎ極）に対して、図２（ｃ）−１の励磁コイル部１０５においてコイルが構成しているマトリックスの展開図で対応している領域の範囲は、〔Ｃａ−１、２、３、Ｃｂ−１、２、３〕のＳ極に励磁された６箇所の励磁コイルで構成される範囲である。
【００４３】
この励磁コイル群が、図３（ｃ）−２の状態〔Ｃａ−２、３、４、Ｃｂ−２、３、４〕→図２（ｃ）−３の状態〔Ｃａ−３、４、５、Ｃｂ−３、４、５〕→図２（ｃ）−４の状態〔Ｃａ−４、５、６、Ｃｂ−４、５、６〕とその領域の範囲の大きさを変えずに移動することにより、Ｍｂ−１（Ｎ極）も、図３（ａ）−２、３、４のように、その位置を変え、同様に隣り合う領域の範囲においても同時に、磁極の１マトリックスに対応する領域の範囲の位置を変えていくことにより可動子の回転運動となる。
【００４４】
図４及び図５は本発明の実施の形態１における、直動方向の磁極部１０２の磁極と励磁コイル部１０５のコイルの位置関係と動作原理を示した図である。
【００４５】
図４（ａ）で前記磁極とコイルの位置関係を表し、図４（ｂ）は円筒状の磁極部１０２において円筒形状の外周部に磁極が構成しているマトリックスを展開した展開図を、図４（ｃ）は円筒状の励磁コイル部１０５においてコイルが構成しているマトリックスの円筒形状の内周側を展開した展開図を表したものである。すなわち図４（ｂ）と図４（ｃ）の展開図において対応するマトリックスは鏡像関係にある。
【００４６】
図４で示されているように、励磁コイル部１０５を構成するコイルが、磁極の１マトリックスに対応する３×２列（周方向×軸長方向）の範囲で同一の磁極に励磁され、且つ、円周方向及び軸長方向に隣り合う３×２列の範囲は異極に励磁されている。
【００４７】
磁極の１マトリックスに対応する、同一の磁極に励磁されたコイルの領域が、励磁コイル部１０５の両端以外では、その範囲の大きさを変えることなく、軸長方向に次々と移動することにより、対応する磁極部１０２の磁極との間に生じる吸引と反発の力により、可動子が直動する。
【００４８】
具体的には、例えば図４（ｂ）の磁極部１０２において磁極が構成しているマトリックスの展開図におけるＭｅ−１（Ｓ極）に対して、図４（ｃ）−１の励磁コイル部１０５においてコイルが構成しているマトリックスの展開図で対応している領域の範囲は、〔Ｃｇ−１、２、３、Ｃｈ−１、２、３〕のＮ極に励磁された６箇所の励磁コイルで構成される範囲である。
【００４９】
この励磁コイル群が、図５（ｃ）−２の状態〔Ｃｆ−１、２、３、Ｃｇ−１、２、３〕→図５（ｃ）−３の状態〔Ｃｅ−１、２、３、Ｃｆ−１、２、３〕→図５（ｃ）−４の状態〔Ｃｄ−１、２、３、Ｃｅ−１、２、３〕とその領域の範囲の大きさを変えずに移動することにより、Ｍｅ−１（Ｓ極）も、図５（ａ）−２、３、４のように、その位置を変え、同様に隣り合う領域の範囲においても同時に、磁極の１マトリックスに対応する領域の範囲の位置を変えていくことにより可動子の直動運動となる。
【００５０】
更に、励磁コイル群を、コイルが構成しているマトリックスの展開図において、磁極部１０２において磁極が構成しているマトリックスの１マトリックスに対応する領域を斜めに移動させることにより、可動子に回転と直動の複合運動をさせることができる。
【００５１】
具体的には、例えば、図４（ｃ）−１の励磁コイル部１０５において、Ｎ極に励磁された６箇所の励磁コイルの領域の範囲〔Ｃｇ−１、２、３、Ｃｈ−１、２、３〕を、〔Ｃｆ−２、３、４、Ｃｇ−２、３、４〕→〔Ｃｅ−３、４、５、Ｃｆ−３、４、５〕→〔Ｃｄ−４、５、６、Ｃｅ−４、５、６〕へとその領域の範囲の大きさを変えずに移動させることにより可動子に回転と直動の複合運動をさせることができる。
【００５２】
実施の形態２
実施の形態１においては、駆動原理の理解を容易にするために図１で示される磁極部１０２に磁極を４×６列、励磁コイル部１０５にコイルを１２×８列でマトリックス状に配置した形態としたが、励磁コイル部１０５に構成するコイルのマトリックスを更に細分化した構造を、外径φ２ｍｍ以下の極小径サイズのアクチュエータに適用することができる。この極小径のアクチュエータへの適用の形態を実施の形態２として説明する。
【００５３】
図６は本発明の実施の形態２による回転、直動及び回転と直動の複合動作が可能な電磁アクチュエータの構造図である。
【００５４】
基本的な駆動原理と構造は実施の形態１と同一であるが、アクチュエータのサイズは外径φ２ｍｍ、両端の出力軸１０３を含む全長１４ｍｍとする。
【００５５】
この極小径のハウジング１０４の内周部に配置する励磁コイル部１０５を、略渦巻形状で４０×４８列（円周方向×軸長方向）のマトリックスを層状に形成したパターンコイルとした。
【００５６】
そして、磁極部１０２に、円周方向で約３００μｍのピッチ幅で、磁極の向きがラジアル方向になるように微細着磁を施しており、これにより、隣り合う磁極同士が異極である４×６列（円周方向×軸長方向）のマトリックスを形成している。
【００５７】
このとき、磁極の１マトリックスに対応する励磁コイル部１０５のコイルが形成する領域は、１０×８列である。
【００５８】
この実施の形態２のアクチュエータは、血管内視鏡用デバイスとして生体の血管内で使用可能なサイズであるとともに、励磁コイル部１０５に構成するコイルのマトリックスを細分化したことで、より精密な可動子の動作が可能となる。
【００５９】
更に、回転と直動の複合動作においては、出力軸１０３に渦をなす螺旋状の動作や、回転方向の移動量と直動方向の移動量を不規則に変化させた極めて複雑な動作をさせることができる。
【００６０】
実施の形態３
図７は本発明の実施の形態３による、励磁コイル部１０５を構成するコイルの中空部１０９に、磁性体１０８を配置した状態を図示したものである。
【００６１】
磁性体１０８を備えることにより励磁コイル部１０５の無通電時においても、可動子１０１を保持することができる。
【００６２】
このコイルの中空部に配置する磁性体１０８は、励磁コイル部１０５を構成する全てのコイルの中空部に配置してもよいし、一部のコイルの中空部に配置するのみであってもよい。
【００６３】
実施の形態４
図８は本発明の実施の形態４による、可動子１０１の磁性材料から成る磁極部１０２の凹部１１０を有する部分と有さない部分とが、交互に並んだ状態でマトリックス状に配置されており、凹部１１０を有する部分には永久磁石１０２ａのＮ極側が、可動子１０１の外周面に現れるようにして、凹部形状の構成面に配置されており、凹部１１０を有さない部分にはＳ極の磁極が誘起するようにした状態を図示したものである。
【００６４】
図８中の拡大図に示す磁気ギャップの距離ｘとｙ及び各磁極と励磁コイル部１０５との距離を調整することにより、永久磁石のＮ極と対応する励磁コイル部１０５のコイルとの間で発生する推力と、凹部１１０を有さない部分に誘起したＳ極と対応する励磁コイル部１０５のコイルとの間で発生する推力とを同じ値とすることができる。
【００６５】
永久磁石１０２ａは凹部における配置を全て逆にして、凹部１１０を有する部分には永久磁石１０２ａのＳ極側が、可動子１０１の外周面に現れるようにして、凹部形状の構成面に配置し、凹部１１０を有さない部分にはＮ極の磁極が誘起するようにしてもよい。
【００６６】
実施の形態５
図９は本発明の実施の形態５による、可動子１０１を支持する軸受部１０７を固定子１０６を構成する励磁コイル部１０５の内周部全体に亘り配置し、軸受部１０７の内周面全体で可動子１０１を支持する構造状態を図示したものである。
【００６７】
この構造により、軸受部１０７により可動子１０１の軸長方向への可動範囲が制限されなくなる。
【００６８】
実施の形態６
図１０は本発明の実施の形態６による、電磁アクチュエータの構造を図示したものである。
【００６９】
この実施の形態６は、実施の形態５の軸受部１０７を固定子１０６を構成する励磁コイル部１０５の内周部全体に亘り配置した構造に対して、実施の形態４による凹部１１０を有する可動子１０１を用いたものである。
【００７０】
この実施の形態６による構造では、軸受部１０７により可動子１０１の軸長方向への可動範囲が制限されなくなるのに加えて、軸受部１０７が可動子１０１を凹部１１０を有さない部分のみで支持することにより摺動面積を低減することができる。また、同凹部１１０を有さない部分は、永久磁石に比較し、表面粗さを小さくすることが可能である。
【００７１】
これにより、軸受部１０７の内径と長さが同様の条件であるならば、可動子１０１が凹部を有さない場合と比較して軸受部１０７と可動子１０１の摺動損失及び磨耗が、より低減される。
【００７２】
上述した実施の形態では、実施の形態１として磁極部１０２に磁極を４×６列、励磁コイル部１０５にコイルを１２×８列でマトリックス状に配置した例、実施の形態２として磁極部１０２に磁極を４×６列、励磁コイル部１０５に励磁コイルを４０×４８列でマトリックス状に配置した例を挙げて説明したが、磁極と励磁コイルの配置はこれらの組合せに限定されない。
【００７３】
本発明における、磁極と励磁コイルのマトリックス状の配置状態は、以下の条件を満たせばよい。
可動子の磁極・・・隣り合う磁極同士を異極として、マトリックス状に配置
固定子の励磁コイル・・・以下の式が成り立つように、コイルをマトリックス状に配置
【数５】
0005292541.tif 000004
【００７４】
駆動の際は、隣接したｍ×ｎの領域同士が交互に異極となるようにコイルを領域毎のパターン状に励磁する。
【００７５】
回転は、ｍ×ｎ領域をｍ方向に１以上ｍ−１以下のマトリックスずつ回転方向に移動させるように励磁パターンを変更する。磁石の磁極が変更前のｍ×ｎ領域から反発し、かつ、変更後のｍ×ｎ領域へ向かって吸引するように回転する。
【００７６】
直動も回転同様、ｍ×ｎ領域をｎ方向に１以上ｎ−１以下のマトリックスずつ直動方向に移動させるように励磁パターンを変更する。
【００７７】
回転直動複合動作は、ｍ×ｎ領域をｍ方向に１以上ｍ−１以下のマトリックス、且つｎ方向に１以上ｎ−１以下のマトリックスずつ、すなわちコイルマトリックスを展開した際の斜め方向に向かって任意の角度で、励磁パターンを推移させることにより可動子が複合運動を行う。
【００７８】
また、実施の形態２において、生体の血管内で使用する血管内視鏡用デバイスに適用可能な電磁アクチュエータとして、そのサイズを外径φ２ｍｍ、長さ１４ｍｍとしたが、本発明の電磁アクチュエータを適用できるのは、血管内視鏡用デバイス等の分野には限定されず、当然ながら、電磁アクチュエータとしてのサイズも外径φ２ｍｍ、長さ１４ｍｍに限定されるものではない。
【００７９】
可動子の回転と直動及びそれらの複合動作を用いる任意のデバイスに適用することが可能であり、そのサイズも適用するデバイスと必要とする直動方向のストロークに応じて、任意のサイズで実現することができる。
【００８０】
加えて、本発明の電磁アクチュエータに適用される励磁コイル、磁極及び可動子を支持する軸受の種類、形態も特に限定されるものではなく、必要とするアクチュエータのサイズ及び性能等に応じて、適当なものを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施の形態１を示す電磁アクチュエータの断面図である。
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１に係る、電磁アクチュエータ回転方向の可動子の磁極と励磁コイルの位置関係を表した図である。      （ｂ）本発明の実施の形態１に係る、可動子の磁極が構成しているマトリックスの展開図である。      （ｃ）本発明の実施の形態１に係る、電磁アクチュエータの固定子の励磁コイルが構成しているマトリックスの展開図である。
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１に係る、電磁アクチュエータ回転動作時の可動子の磁極と励磁コイルの位置関係を表した図である。      （ｃ）本発明の実施の形態１に係る、電磁アクチュエータ回転動作時の固定子の励磁コイルが構成しているマトリックスの展開図である。
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１に係る、電磁アクチュエータ直動運動時の可動子の磁極と励磁コイルの位置関係を表した図である。      （ｂ）本発明の実施の形態１に係る、可動子の磁極が構成しているマトリックスの展開図である。      （ｃ）本発明の実施の形態１に係る、電磁アクチュエータの固定子の励磁コイルが構成しているマトリックスの展開図である。
【図５】（ａ）本発明の実施の形態１に係る、電磁アクチュエータ直動運動時の可動子の磁極と励磁コイルの位置関係を表した図である。      （ｃ）本発明の実施の形態１に係る、電磁アクチュエータ直動運動時の固定子の励磁コイルが構成しているマトリックスの展開図である。
【図６】本発明の実施の形態２を示す、電磁アクチュエータの断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３を示す、電磁アクチュエータの断面図である。
【図８】本発明の実施の形態４を示す、電磁アクチュエータの断面図である。
【図９】本発明の実施の形態５を示す、電磁アクチュエータの断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態６を示す、電磁アクチュエータの断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１００            回転直動複合動作電磁アクチュエータ
１０１            可動子
１０２            磁極部
１０２ａ          永久磁石
１０３            出力軸
１０４            ハウジング
１０５            励磁コイル部
１０６            固定子
１０７            軸受部
１０８            磁性体
１０９            中空部
１１０            凹部
ｘ、ｙ            磁気ギャップの距離
【図１】
0005292541.tif 000007
【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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