(57)【要約】【課題】容易に高速回転が得られ回転特性も良く、さらに、構造が簡単であり小型のマイクロマシーン化が可能な回転駆動装置を提供する。【解決手段】円形状のロータ１２０を、中心を支点として回転させる回転駆動方法である。支点を通りロータ１２０の回転軸線と交差し、かつ、互いに交差する少なくとも２つの軸線まわりに、ロータ１２０の位相の異なる揺動モーメントを発生させる。【選択図】図１
2007143396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形状のロータを、中心を支点として回転させる回転駆動方法であって、
前記支点を通り前記ロータの回転軸線と交差し、かつ、互いに交差する少なくとも２つの軸線まわりに、前記ロータの位相の異なる揺動モーメントを発生させることを特徴とする回転駆動方法。
【請求項２】
円形状のロータを、中心を支点として回転させる回転駆動方法であって、
前記支点を通り前記ロータの回転軸線と交差し、かつ、互いに交差する少なくとも２つの軸線まわりに、当該少なくとも２つの軸線相互の交差角度に応じた位相差を有する前記ロータの揺動モーメントを発生させることを特徴とする回転駆動方法。
【請求項３】
前記少なくとも２つの軸線は、前記ロータの前記回転軸線と直交することを特徴とする請求項１または請求項２記載の回転駆動方法。
【請求項４】
前記少なくとも２つの軸線は互いに直交し、当該少なくとも２つの軸線まわりにπ／２の位相差を有する前記ロータの揺動モーメントを発生させることを特徴とする請求項２または請求項３記載の回転駆動方法。
【請求項５】
ステータと、
前記ステータに、中心を支点として回転可能に支持された円形状のロータと、
前記支点を通り前記ロータの回転軸線と交差し、かつ、互いに交差する少なくとも２つの軸線まわりに、前記ロータの位相の異なる揺動モーメントをそれぞれ発生可能な複数の駆動部材と、
を備えたことを特徴とする回転駆動装置。
【請求項６】
ステータと、
前記ステータに、中心を支点として回転可能に支持された円形状のロータと、
前記支点を通り前記ロータの回転軸線と交差し、かつ、互いに交差する少なくとも２つの軸線まわりに、当該少なくとも２つの軸線相互の交差角度に応じた位相差を有する前記ロータの揺動モーメントをそれぞれ発生可能な複数の駆動部材と、
を備えたことを特徴とする回転駆動装置。
【請求項７】
前記複数の駆動部材は、前記ロータの前記回転軸線と直交する前記少なくとも２つの軸線まわりに、前記ロータの揺動モーメントをそれぞれ発生可能であることを特徴とする請求項５または請求項６記載の回転駆動装置。
【請求項８】
前記複数の駆動部材は、相互に直交する前記少なくとも２つの軸線まわりにπ／２の位相差を有する前記ロータの揺動モーメントをそれぞれ発生可能であることを特徴とする請求項６または請求項７記載の回転駆動装置。
【請求項９】
前記複数の駆動部材は、前記ステータに設けられることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項１０】
前記各駆動部材は、電磁力を用いて前記ロータの揺動モーメントを発生可能な電磁力駆動部材で構成されることを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項１１】
前記各駆動部材は、静電力を用いて前記ロータの揺動モーメントを発生可能な静電力駆動部材で構成されることを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項１２】
前記各駆動部材は、圧電力を用いて前記ロータの揺動モーメントを発生可能な圧電力駆動部材で構成されることを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項１３】
前記各駆動部材は、光圧力を用いて前記ロータの揺動モーメントを発生可能な光圧力駆動部材で構成されることを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項１４】
前記各駆動部材は、光起電力を用いて前記ロータの揺動モーメントを発生可能な光起電力駆動部材で構成されることを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項１５】
前記各駆動部材は、熱応力（熱膨張）を用いて前記ロータの揺動モーメントを発生可能な熱応力（熱膨張）駆動部材で構成されることを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項１６】
前記ロータが回転している状態で、回転速度を加速または減速させる加速／減速部材をさらに備えたことを特徴とする請求項５〜１５のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項１７】
前記加速／減速部材は、前記ロータの一部の領域が有する磁荷または電荷の極性と同じ極性の磁場または電場と、逆の極性の磁場または電場とを切り換えて発生可能な磁極または電極を備え、
前記ロータの前記領域が前記加速／減速部材を通過する手前において、前記磁極または電極が前記磁荷または電荷の極性と逆の極性の磁場または電場を発生することで前記ロータを加速させ、また、前記磁極または電極が前記磁荷または電荷の極性と同じ極性の磁場または電場を発生することで前記ロータを減速させることを特徴とする請求項１６記載の回転駆動装置。
【請求項１８】
前記加速／減速部材は、前記ステータに設けられることを特徴とする請求項１６または請求項１７記載の回転駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ジャイロセンサに適用されるコリオリの力、すなわちジャイロモーメントを利用した回転駆動方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転駆動装置はステータ板に固定された保持筒の内側に軸受を保持し、その外周に磁芯コアを取付けてこれに複数の駆動コイルを巻き、ロータケースに固定したロータマグネットでその磁芯コアを囲むようにしてロータ軸を軸受に軸支させ、ロータケースの外周部に位置検出センサを配置した構成を有していた。
【特許文献１】特開平９−３２２５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述のような回転駆動装置では磁芯コアを囲むようにしてマグネットが配置されるため小型化が難しいという問題があった。
【０００４】
この発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、構造が簡単で小型のマイクロマシン化が可能であり、しかも、容易に高速回転が得られ回転特性も良い回転駆動方法および装置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】
【０００５】
この発明の請求項１に係る回転駆動方法は、円形状のロータを、中心を支点として回転させる回転駆動方法であって、前記支点を通り前記ロータの回転軸線と交差し、かつ、互いに交差する少なくとも２つの軸線まわりに、前記ロータの位相の異なる揺動モーメントを発生させることを特徴とする。
【０００６】
この発明の請求項２に係る回転駆動方法は、円形状のロータを、中心を支点として回転させる回転駆動方法であって、前記支点を通り前記ロータの回転軸線と交差し、かつ、互いに交差する少なくとも２つの軸線まわりに、当該少なくとも２つの軸線相互の交差角度に応じた位相差を有する前記ロータの揺動モーメントを発生させることを特徴とする。
【０００７】
この発明の請求項３に係る回転駆動方法は、請求項１または請求項２記載の回転駆動方法において、前記少なくとも２つの軸線は、前記ロータの前記回転軸線と直交することを特徴とする。
【０００８】
この発明の請求項４に係る回転駆動方法は、請求項２または請求項３記載の回転駆動方法において、前記少なくとも２つの軸線は互いに直交し、当該少なくとも２つの軸線まわりにπ／２の位相差を有する前記ロータの揺動モーメントを発生させることを特徴とする。
【０００９】
この発明の請求項５に係る回転駆動装置は、ステータと、前記ステータに、中心を支点として回転可能に支持された円形状のロータと、前記支点を通り前記ロータの回転軸線と交差し、かつ、互いに交差する少なくとも２つの軸線まわりに、前記ロータの位相の異なる揺動モーメントをそれぞれ発生可能な複数の駆動部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
この発明の請求項６に係る回転駆動装置は、ステータと、前記ステータに、中心を支点として回転可能に支持された円形状のロータと、前記支点を通り前記ロータの回転軸線と交差し、かつ、互いに交差する少なくとも２つの軸線まわりに、当該少なくとも２つの軸線相互の交差角度に応じた位相差を有する前記ロータの揺動モーメントをそれぞれ発生可能な複数の駆動部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
この発明の請求項７に係る回転駆動装置は、請求項５または請求項６記載の回転駆動装置において、前記複数の駆動部材は、前記ロータの前記回転軸線と直交する前記少なくとも２つの軸線まわりに、前記ロータの揺動モーメントをそれぞれ発生可能であることを特徴とする。
【００１２】
この発明の請求項８に係る回転駆動装置は、請求項６または請求項７記載の回転駆動装置において、前記複数の駆動部材は、相互に直交する前記少なくとも２つの軸線まわりにπ／２の位相差を有する前記ロータの揺動モーメントをそれぞれ発生可能であることを特徴とする。
【００１３】
この発明の請求項９に係る回転駆動装置は、請求項５〜８のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記複数の駆動部材は、前記ステータに設けられることを特徴とする。
【００１４】
この発明の請求項１０に係る回転駆動装置は、請求項５〜９のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記各駆動部材は、電磁力を用いて前記ロータの揺動モーメントを発生可能な電磁力駆動部材で構成されることを特徴とする。
【００１５】
この発明の請求項１１に係る回転駆動装置は、請求項５〜９のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記各駆動部材は、静電力を用いて前記ロータの揺動モーメントを発生可能な静電力駆動部材で構成されることを特徴とする。
【００１６】
この発明の請求項１２に係る回転駆動装置は、請求項５〜９のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記各駆動部材は、圧電力を用いて前記ロータの揺動モーメントを発生可能な圧電力駆動部材で構成されることを特徴とする。
【００１７】
この発明の請求項１３に係る回転駆動装置は、請求項５〜９のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記各駆動部材は、光圧力を用いて前記ロータの揺動モーメントを発生可能な光圧力駆動部材で構成されることを特徴とする。
【００１８】
この発明の請求項１４に係る回転駆動装置は、請求項５〜９のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記各駆動部材は、光起電力を用いて前記ロータの揺動モーメントを発生可能な光起電力駆動部材で構成されることを特徴とする。
【００１９】
この発明の請求項１５に係る回転駆動装置は、請求項５〜９のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記各駆動部材は、熱応力（熱膨張）を用いて前記ロータの揺動モーメントを発生可能な熱応力（熱膨張）駆動部材で構成されることを特徴とする。
【００２０】
この発明の請求項１６に係る回転駆動装置は、請求項５〜１５のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記ロータが回転している状態で、回転速度を加速または減速させる加速／減速部材をさらに備えたことを特徴とする。
【００２１】
この発明の請求項１７に係る回転駆動装置は、請求項１６記載の回転駆動装置において、前記加速／減速部材は、前記ロータの一部の領域が有する磁荷または電荷の極性と同じ極性の磁場または電場と、逆の極性の磁場または電場とを切り換えて発生可能な磁極または電極を備え、前記ロータの前記領域が前記加速／減速部材を通過する手前において、前記磁極または電極が前記磁荷または電荷の極性と逆の極性の磁場または電場を発生することで前記ロータを加速させ、また、前記磁極または電極が前記磁荷または電荷の極性と同じ極性の磁場または電場を発生することで前記ロータを減速させることを特徴とする。
【００２２】
この発明の請求項１８に係る回転駆動装置は、請求項１６または請求項１７記載の回転駆動装置において、前記加速／減速部材は、前記ステータに設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
この発明は以上のように、円形状のロータを、中心を支点として回転させる回転駆動方法であって、前記支点を通り前記ロータの回転軸線と交差し、かつ、互いに交差する少なくとも２つの軸線まわりに、前記ロータの位相の異なる揺動モーメントを発生させるように構成したので、容易に高速回転が得られ回転特性も良く、構造が簡単で小型のマイクロマシン化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は、この発明による回転駆動装置の第１の実施形態を示す概略的斜視図であり、この回転駆動装置１０１は、概略的に平面で示すステータ１１０に、円形状のロータ１２０が、中心を支点として回転可能に、そして、揺動可能に支持されたものである。
【００２６】
ロータ１２０の中心は、ステータ１１０に設けたピボット軸受け１１１により上下から支持されている。そのため、ロータ１２０は、ピボット軸受け１１１を支点として、この支点のまわりに回転可能に支持されている。また、ロータ１２０は、周縁の任意の箇所がステータ１１０に接触しない範囲で、揺動可能に支持されている。
【００２７】
ステータ１１０には、ピボット軸受け１１１の支点（ロータ１２０の中心）で互いに直交する３軸のうち、ロータ１２０の回転軸Ｚを除く２軸Ｘ，Ｙのまわりにロータ１２０の揺動モーメントＭｘ，Ｍｙをそれぞれ発生（誘起）可能な２つの駆動部材１１５ａ，１１５ｂが設けてある。
【００２８】
すなわち、Ｘ軸のまわりにロータ１２０の揺動モーメントＭｘを発生可能な第１の駆動部材１１５ａと、Ｙ軸のまわりにロータ１２０の揺動モーメントＭｙを発生可能な第２の駆動部材１１５ｂとが、ピボット軸受け１１１の支点（ロータ１２０の中心）を中心とする９０°の角度で配置されている。
【００２９】
このような駆動部材１１５ａ，１１５ｂを９０°の位相差で作動させることにより、ロータ１２０にＸ軸まわりの揺動モーメントＭｘとＹ軸まわりの揺動モーメントＭｙを交互に発生（誘起）させることができる。そして、ロータ１２０にＸ軸まわりの揺動モーメントＭｘとＹ軸まわりの揺動モーメントＭｙを９０°の位相差で交互に発生させることで、ロータ１２０の回転軸ＺのまわりにモーメントＭｚが生起され、このＺ軸まわりのモーメントＭｚにより、ロータ１２０はＺ軸を回転軸として回転することとなる。
【００３０】
このような駆動部材１１５ａ，１１５ｂを作動させる入力波形は、図２に示すような矩形波（パルス波形）を用いることができる。ここで、図２も参照してロータ１２０の回転方向について説明する。
【００３１】
まず、図２（ａ）に示すように、第１の駆動部材１１５ａを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第２の駆動部材１１５ｂを作動させたときは、ロータ１２０にはＸ軸まわりの揺動モーメントＭｘに続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもってＹ軸まわりの揺動モーメントＭｙが交互に発生（誘起）し、これにより、Ｚ軸まわりには図１に矢印ａで示すようなモーメントＭｚａが生起される。すなわち、ロータ１２０は、第２の駆動部材１１５ｂに対応する位置（箇所）１２０ｂが第１の駆動部材１１５ａに対応する位置（箇所）１２０ａへ移動する方向に回転する。
【００３２】
反対に、図２（ｂ）に示すように、第２の駆動部材１１５ｂを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第１の駆動部材１１５ａを作動させたときは、ロータ１２０にはＹ軸まわりの揺動モーメントＭｙに続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもってＸ軸まわりの揺動モーメントＭｘが交互に発生（誘起）し、これにより、Ｚ軸まわりには図１に矢印ｂで示すようなモーメントＭｚｂが生起される。すなわち、ロータ１２０は、第１の駆動部材１１５ａに対応する位置（箇所）１２０ａが第２の駆動部材１１５ｂに対応する位置（箇所）１２０ｂへ移動する方向に回転する。
【００３３】
なお、駆動部材１１５ａ，１１５ｂを作動させる入力波形は、図２に示すような矩形波（パルス波形）に代えて、例えば正弦波を用いることもできる。
【００３４】
このような駆動部材１１５ａ，１１５ｂは、例えば、電磁力を用いてロータ１２０に駆動力を発生する電磁力駆動部材で構成することができる。この場合、駆動部材１１５ａ，１１５ｂを電磁石で構成し、ロータ１２０を磁性体で構成することにより、電磁力駆動部材１１５ａ，１１５ｂに通電した時、ロータ１２０をそれぞれ駆動部材１１５ａ，１１５ｂの方向に吸引することができる。
【００３５】
また、駆動部材１１５ａ，１１５ｂは、例えば、静電力を用いてロータ１２０に駆動力を発生する静電力駆動部材で構成することができる。この場合、駆動部材１１５ａ，１１５ｂは電極で構成し、ロータ１２０を絶縁体または誘電体で構成することにより、静電力駆動部材１１５ａ，１１５ｂに通電した時、ロータ１２０をそれぞれ駆動部材１１５ａ，１１５ｂの方向に吸引もしくは逆方向に反発させることができる。
【００３６】
また、駆動部材１１５ａ，１１５ｂは、例えば、圧電力を用いてロータ１２０に駆動力を発生する圧電力駆動部材で構成することができる。この場合、駆動部材１１５ａ，１１５ｂは圧電素子で構成し、ステータ１１０を介さずにロータ１２０に直接接触させることで、圧電力駆動部材１１５ａ，１１５ｂを駆動させた時、ロータ１２０をそれぞれ駆動部材１１５ａ，１１５ｂの方向の逆方向に反発させることができる。
【００３７】
また、駆動部材１１５ａ，１１５ｂは、例えば、光圧力を用いてロータ１２０に駆動力を発生する光圧力駆動部材で構成することができる。この場合、駆動部材１１５ａ，１１５ｂはフォトンプレッシャー排出装置で構成することで、光圧力駆動部材１１５ａ，１１５ｂを駆動させた時、ロータ１２０をそれぞれ駆動部材１１５ａ，１１５ｂの方向の逆方向に反発させることができる。
【００３８】
また、駆動部材１１５ａ，１１５ｂは、例えば、光起電力を用いてロータ１２０に駆動力を発生する光起電力駆動部材で構成することができる。この場合、駆動部材１１５ａ，１１５ｂはレーザー排出装置で構成し、ロータ１２０にはフォトダイオードにより起電力を発生させる構成にすることで、光起電力駆動部材１１５ａ，１１５ｂを駆動させた時、ロータ１２０をそれぞれ駆動部材１１５ａ，１１５ｂの方向に吸引もしくは逆方向に反発させることができる。
【００３９】
また、駆動部材１１５ａ，１１５ｂは、例えば、熱応力（熱膨張）を用いてロータ１２０に駆動力を発生する熱応力（熱膨張）駆動部材で構成することができる。この場合、駆動部材１１５ａ，１１５ｂは熱源で構成し、ステータ１１０を介さずにロータ１２０に直接接触させロータ１２０に熱応力（熱膨張）を加えることで、熱応力（熱膨張）駆動部材１１５ａ，１１５ｂを駆動させた時、ロータ１２０をそれぞれ駆動部材１１５ａ，１１５ｂの方向の逆方向に反発させることができる。
【００４０】
ここで、上記のような回転駆動装置１０１の動作原理について、図３を参照して説明する。図３は、一般的に地球ゴマ１と呼ばれるものの概略的斜視図であり、これはジャイロモーメントを利用したものである。
【００４１】
ロータ２０の中心は、ジンバル１０に設けたピボット軸受け１１により左右から支持されている。そのためロータ２０はＸ軸を中心に回転可能である。また、ジンバル１０の中心は、ジンバル１２に設けたピボット軸受け１３により左右から支持されている。そのためジンバル１０はＹ軸を中心に回転可能である。また、ジンバル１２はピボット軸受け１４により上部図示しない上下から支持されている。そのためジンバル１２はＺ軸を中心に回転可能である。
【００４２】
このような地球ゴマ１において、Ｘ軸を中心に揺動モーメントＭｘで回転しているロータ２０がある。これにＹ軸を中心にジンバル１０を回転させ、揺動モーメントＭｙを加える。するとＺ軸を中心にＭｚというジャイロモーメントが発生し、ジンバル１２が回転する。
【００４３】
回転駆動装置１０１は、このジャイロモーメントの作用をロータ１２０の動力として実現したものである。
【００４４】
すなわち、図１において、ロータ１２０の支点（すなわちピボット軸受け１１１の中心）において、直交する３軸Ｘ，Ｙ，Ｚにジャイロモーメントを当てはめると、コリオリの力によりＭｚａ，Ｍｚｂという回転力が発生し、ロータ１２０が自転することが理解される。
【００４５】
この回転駆動装置１０１は、さらに、ステータ１１０に、ロータ１２０が回転している状態で回転速度を加速または減速させる加速／減速部材１１６を設けることが好ましい。
【００４６】
加速／減速部材１１６は、図４に示すように、ロータ１２０の一部の領域１２６が有する磁荷（磁気）の極性（Ｎ極またはＳ極）と同じ極性の磁場と、逆の極性の磁場とを切り換えて発生可能な磁極（電磁石）１１７を備えて構成される。
【００４７】
すなわち、図４に示すように、ロータ１２０の一部の領域１２６に磁石プレート１２７を貼り付けておく。例えば、ロータ１２０の上面側にＮ極の磁石プレート１２７Ｎ、ロータ１２０の下面側にＳ極の磁石プレート１２７Ｓを貼り付けておく。
【００４８】
ロータ１２０が回転しているとき磁石プレート１２７を貼り付けた領域１２６が通過する位置またはその付近に、加速／減速部材１１６の電磁石（磁極）１１７を配置する。例えば、図４に示すように、ロータ１２０の上面側に電磁石（磁極）１１７Ｕを配置し、ロータ１２０の下面側に電磁石（磁極）１１７Ｄを配置する。
【００４９】
そして、ロータ１２０の前記領域１２６が加速／減速部材１１６を通過する手前で、電磁石１１７Ｕ，１１７Ｄに通電してＮ極またはＳ極の磁極を生起させる。また、ロータ１２０の前記領域１２６が加速／減速部材１１６を通過する瞬間に、電磁石１１７Ｕ，１１７Ｄの通電を解除して消極させる。このような電磁石１１７Ｕ，１１７Ｄのオン／オフのタイミングは、適宜のセンサを用いて的確に行う。
【００５０】
ロータ１２０の回転を加速させるときは、図４に示すように、電磁石１１７Ｕに通電してＳ極の磁極を生起させるとともに、電磁石１１７Ｄに通電してＮ極の磁極を生起させる。これにより、ロータ１２０の上面側の磁石プレート１２７Ｎ（Ｎ極）には、電磁石１１７Ｕの磁極（Ｓ極）から磁気的な吸引力が作用し、かつ、ロータ１２０の下面側の磁石プレート１２７Ｓ（Ｓ極）には、電磁石１１７Ｄの磁極（Ｎ極）から磁気的な吸引力が作用し、その結果、ロータ１２０の回転は加速される。
【００５１】
一方、ロータ１２０の回転を減速させるときは、図５に示すように、電磁石１１７Ｕに通電してＮ極の磁極を生起させるとともに、電磁石１１７Ｄに通電してＳ極の磁極を生起させる。これにより、ロータ１２０の上面側の磁石プレート１２７Ｎ（Ｎ極）には、電磁石１１７Ｕの磁極（Ｎ極）から磁気的な斥力が作用し、かつ、ロータ１２０の下面側の磁石プレート１２７Ｓ（Ｓ極）には、電磁石１１７Ｄの磁極（Ｓ極）から磁気的な斥力が作用し、その結果、ロータ１２０の回転は減速される。
【００５２】
また、加速／減速部材１１６は、図６に示すように、ロータ１２０の一部の領域１２８が有する電荷の極性（＋極または−極）と同じ極性の電場と、逆の極性の電場とを切り換えて発生可能な電極部１１８を備えて構成することも可能である。
【００５３】
すなわち、図６に示すように、ロータ１２０の一部の領域１２８に＋極または−極（例えば−極）を帯電させておく。
【００５４】
ロータ１２０が回転しているとき前記帯電領域１２８が通過する位置またはその付近に、加速／減速部材１１６の電極部１１８を配置する。例えば、図６に示すように、ロータ１２０の上面側に電極部１１８Ｕを配置し、ロータ１２０の下面側に電極部１１８Ｄを配置する。そして、ロータ１２０の前記帯電領域１２８が加速／減速部材１１６を通過する手前で、電極部１１８Ｕ，１１８Ｄに通電して＋極または−極の電極を生起させる。
【００５５】
ロータ１２０の回転を加速させるときは、図６（ａ）に示すように、電極部１１８Ｕ，１１８Ｄに通電して＋極の電極を生起させる。これにより、ロータ１２０の前記帯電領域１２８（−極）には、電極部１１８Ｕ，１１８Ｄの電極（＋極）から電気的な吸引力が作用し、その結果、ロータ１２０の回転は加速される。
【００５６】
一方、ロータ１２０の回転を減速させるときは、図６（ｂ）に示すように、電極部１１８Ｕ，１１８Ｄに通電して−極の電極を生起させる。これにより、ロータ１２０の前記帯電領域１２８（−極）には、電極部１１８Ｕ，１１８Ｄの電極（−極）から電気的な斥力が作用し、その結果、ロータ１２０の回転は減速される。
【００５７】
図７は、この発明による回転駆動装置の第２の実施形態を示す概略的斜視図であり、この回転駆動装置２０１は、図１に示す回転駆動装置１０１とほぼ同様のものであるため、同様の部分には図１で用いた符号に１００を加えた符号を付けて示し、重複する説明は省略する。
【００５８】
この回転駆動装置２０１は、ロータ２２０がその中心を支持するピボット軸受け２１１を支点として、この支点のまわりに回転可能に支持され、また、周縁の任意の箇所がステータ２１０に接触しない範囲で、揺動可能に支持されている。
【００５９】
ステータ２１０には、ピボット軸受け２１１の支点（ロータ２２０の中心）で互いに直交する３軸のうち、ロータ２２０の回転軸Ｚを除く２軸Ｘ，Ｙのまわりにロータ２２０の揺動モーメントＭｘ，Ｍｙをそれぞれ発生（誘起）可能な４つの駆動部材２１５ａ，２１５ｂ，２１５ｃ，２１５ｄが設けてある。
【００６０】
すなわち、Ｘ軸のまわりにロータ２２０の揺動モーメントＭｘ１を発生可能な第１の駆動部材２１５ａと、Ｙ軸のまわりにロータ２２０の揺動モーメントＭｙ１を発生可能な第２の駆動部材２１５ｂと、Ｘ軸のまわりにロータ２２０の揺動モーメントＭｘ２を発生可能な第３の駆動部材２１５ｃと、Ｙ軸のまわりにロータ２２０の揺動モーメントＭｙ２を発生可能な第４の駆動部材２１５ｄとが、ピボット軸受け２１１の支点（ロータ２２０の中心）を中心とする９０°の角度で配置されている。
【００６１】
このような駆動部材２１５ａ，２１５ｂ，２１５ｃ，２１５ｄを９０°の位相差で作動させることにより、ロータ２２０にＸ軸まわりの揺動モーメントＭｘとＹ軸まわりの揺動モーメントＭｙを交互に発生（誘起）させ、ロータ２２０の回転軸ＺのまわりにモーメントＭｚを生起させ、このＺ軸まわりのモーメントＭｚにより、ロータ２２０はＺ軸を回転軸として回転する。
【００６２】
このような駆動部材２１５ａ，２１５ｂ，２１５ｃ，２１５ｄを作動させる入力波形は、図８に示すような矩形波（パルス波形）を用いることができる。ここで、図８も参照してロータ２２０の回転方向について説明する。
【００６３】
まず、図８（ａ）に示すように、第１の駆動部材２１５ａを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第２の駆動部材２１５ｂを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第３の駆動部材２１５ｃを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第４の駆動部材２１５ｄを作動させたときは、ロータ２２０には、Ｘ軸まわりの揺動モーメントＭｘ１に続いてこれと９０°の位相差をもってＹ軸まわりの揺動モーメントＭｙ１が、さらにＸ軸まわりの揺動モーメントＭｘ２に続いてこれと９０°の位相差をもってＹ軸まわりの揺動モーメントＭｙ２が交互に発生（誘起）し、これにより、Ｚ軸まわりには図７に矢印ａで示すようなモーメントＭｚａが生起される。すなわち、ロータ２２０は、第２の駆動部材２１５ｂに対応する位置（箇所）２２０ｂが第１の駆動部材２１５ａに対応する位置（箇所）２２０ａへ移動する方向に回転する。
【００６４】
反対に、図８（ｂ）に示すように、第４の駆動部材２１５ｄを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第３の駆動部材２１５ｃを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第２の駆動部材２１５ｂを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第１の駆動部材２１５ａを作動させたときは、ロータ２２０には、Ｙ軸まわりの揺動モーメントＭｙ２に続いてこれと９０°の位相差をもってＸ軸まわりの揺動モーメントＭｘ２が、さらにＹ軸まわりの揺動モーメントＭｙ１に続いてこれと９０°の位相差をもってＸ軸まわりの揺動モーメントＭｘ１が交互に発生（誘起）し、これにより、Ｚ軸まわりには図７に矢印ｂで示すようなモーメントＭｚｂが生起される。すなわち、ロータ２２０は、第１の駆動部材２１５ａに対応する位置（箇所）２２０ａが第２の駆動部材２１５ｂに対応する位置（箇所）２２０ｂへ移動する方向に回転する。
【００６５】
この実施形態の場合も、第１の実施形態の加速／減速部材１１６と同様に、適宜の加速／減速部材を設けることが好ましい。
【００６６】
図９は、この発明による回転駆動装置の第３の実施形態を示す概略的平面図、図１０は概略的右側面図、図１１は概略的正面図である。この回転駆動装置３０１は、図７に示す回転駆動装置２０１とほぼ同様のものであるため、同様の部分には図７で用いた符号に１００を加えた符号を付けて示し、重複する説明は省略する。
【００６７】
この回転駆動装置３０１は、ロータ３２０がその中心を支持する軸受け３１１を支点として、この支点のまわりに回転可能に支持され、また、揺動可能に支持されている。そして、軸受け支点３１１（ロータ３２０の中心）で互いに直交する３軸のうち、ロータ３２０の回転軸Ｚを除く２軸Ｘ，Ｙのまわりにロータ３２０の揺動モーメントＭｘ，Ｍｙをそれぞれ発生（誘起）可能な４つの駆動部材３１５ａ，３１５ｂ，３１５ｃ，３１５ｄとして、圧電素子（圧電セラミックス）を使用したものである。
【００６８】
ステータ３１０には、駆動部材としての４つの圧電素子（圧電セラミックス）３１５ａ，３１５ｂ，３１５ｃ，３１５ｄが、ロータ３２０の回転および揺動支点３１１を中心とする９０°の角度で配置されている。そして、これらの圧電素子（圧電セラミックス）３１５ａ，３１５ｂ，３１５ｃ，３１５ｄに支持されたステータ板３１９の各圧電素子（圧電セラミックス）に対応する突起部３１９ａ，３１９ｂ，３１９ｃ，３１９ｄがロータ３２０を突き上げることで、ロータ３２０の揺動モーメントＭｘ，Ｍｙをそれぞれ発生するようになっている。
【００６９】
圧電素子（圧電セラミックス）は、＋電圧を印加すると縦方向に伸び、−電圧を印加すると縮む機能を有する。そこで、圧電素子（圧電セラミックス）３１５ａに−電圧を印加し、かつ、圧電素子（圧電セラミックス）３１５ｃに＋電圧を印加すると、圧電素子（圧電セラミックス）３１５ａが縮み、かつ、圧電素子（圧電セラミックス）３１５ｃが伸びることで、ステータ板３１９が、図１０に傾斜面３９０で示すように傾斜する。これにより、圧電素子（圧電セラミックス）３１５ｃに対応するステータ板３１９の突起部３１９ｃがロータ３２０を突き上げることで、Ｘ軸のまわりにロータ３２０の揺動モーメントＭｘ１を発生する。
【００７０】
また、圧電素子（圧電セラミックス）３１５ｂに−電圧を印加し、かつ、圧電素子（圧電セラミックス）３１５ｄに＋電圧を印加すると、圧電素子（圧電セラミックス）３１５ｂが縮み、かつ、圧電素子（圧電セラミックス）３１５ｄが伸びることで、ステータ板３１９が、図１１に傾斜面３９０で示すように傾斜する。これにより、圧電素子（圧電セラミックス）３１５ｄに対応するステータ板３１９の突起部３１９ｄがロータ３２０を突き上げることで、Ｙ軸のまわりにロータ３２０の揺動モーメントＭｙ１を発生する。
【００７１】
同様に、圧電素子（圧電セラミックス）３１５ａに＋電圧を印加し、かつ、圧電素子（圧電セラミックス）３１５ｃに−電圧を印加すると、圧電素子（圧電セラミックス）３１５ａが伸び、かつ、圧電素子（圧電セラミックス）３１５ｃが縮むことで、ステータ板３１９が、図１０に示す傾斜面３９０とは逆方向に傾斜する。これにより、圧電素子（圧電セラミックス）３１５ａに対応するステータ板３１９の突起部３１９ａがロータ３２０を突き上げることで、Ｘ軸のまわりにロータ３２０の揺動モーメントＭｘ２を発生する。
【００７２】
また、圧電素子（圧電セラミックス）３１５ｂに＋電圧を印加し、かつ、圧電素子（圧電セラミックス）３１５ｄに−電圧を印加すると、圧電素子（圧電セラミックス）３１５ｂが伸び、かつ、圧電素子（圧電セラミックス）３１５ｄが縮むことで、ステータ板３１９が、図１１に示す傾斜面３９０とは逆方向に傾斜する。これにより、圧電素子（圧電セラミックス）３１５ｂに対応するステータ板３１９の突起部３１９ｂがロータ３２０を突き上げることで、Ｙ軸のまわりにロータ３２０の揺動モーメントＭｙ２を発生する。
【００７３】
このようにして、ロータ３２０に、Ｘ軸まわりの揺動モーメントＭｘ１に続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもってＹ軸まわりの揺動モーメントＭｙ１、さらにＸ軸まわりの揺動モーメントＭｘ２に続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもってＹ軸まわりの揺動モーメントＭｙ２を交互に発生（誘起）させることにより、Ｚ軸まわりには図９に矢印ａで示すようなモーメントＭｚａが生起されて回転する。
【００７４】
反対に、ロータ３２０に、Ｙ軸まわりの揺動モーメントＭｙ２に続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもってＸ軸まわりの揺動モーメントＭｘ２、さらにＹ軸まわりの揺動モーメントＭｙ１に続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもってＸ軸まわりの揺動モーメントＭｘ１を交互に発生（誘起）させると、Ｚ軸まわりには図９に矢印ｂで示すようなモーメントＭｚｂが生起されて回転する。
【００７５】
この実施形態の場合も、第１の実施形態の加速／減速部材１１６と同様に、適宜の加速／減速部材を設けることが好ましい。
【００７６】
図１２は、この発明による回転駆動装置の第４の実施形態を示す概略的斜視図、図１３は要部の拡大断面図である。この回転駆動装置４０１は、図１に示す回転駆動装置１０１とほぼ同様のものであるため、同様の部分には図１で用いた符号に３００を加えた符号を付けて示し、重複する説明は省略する。
【００７７】
この回転駆動装置４０１は、ステータ４１０に対して、ロータ４２０が中心を支点（軸受け）３１１として、この支点のまわりに回転可能に支持され、また、揺動可能に支持されている。そして、この支点４１１（ロータ４２０の中心）で互いに直交する３軸のうち、ロータ４２０の回転軸Ｚを除く２軸Ｘ，Ｙのまわりにロータ４２０の揺動モーメントＭｘ，Ｍｙをそれぞれ発生（誘起）可能な２つの駆動部材４１５ａ，４１５ｂとして、光照射装置を使用したものである。このため、ロータ４２０の表面には、光照射装置（駆動部材）４１５ａ，４１５ｂから光を照射される部分に、金蒸着コート４２１（図１３に破線で示す）が形成されている。
【００７８】
ステータ４１０には、駆動部材としての２つの光照射装置４１５ａ，４１５ｂが、ロータ４２０の回転および揺動支点４１１を中心とする９０°の角度で配置されている。そして、これらの光照射装置４１５ａ，４１５ｂから光が照射されると、ロータ４２０の各光照射装置に対応する部分４２０ａ，４２０ｂで照射光は反射し、光圧力は下方向に働くことで、ロータ４２０の揺動モーメントＭｘ，Ｍｙをそれぞれ発生するようになっている。
【００７９】
すなわち、Ｘ軸のまわりにロータ４２０の揺動モーメントＭｘを発生可能な第１の駆動部材４１５ａと、Ｙ軸のまわりにロータ４２０の揺動モーメントＭｙを発生可能な第２の駆動部材４１５ｂとが、ピボット軸受け４１１の支点（ロータ４２０の中心）を中心とする９０°の角度で配置されている。
【００８０】
このような駆動部材４１５ａ，４１５ｂを９０°の位相差で作動させることにより、ロータ４２０にＸ軸まわりの揺動モーメントＭｘとＹ軸まわりの揺動モーメントＭｙを交互に発生（誘起）させ、ロータ４２０の回転軸ＺのまわりにモーメントＭｚを生起させ、このＺ軸まわりのモーメントＭｚにより、ロータ４２０はＺ軸を回転軸として回転する。
【００８１】
このような駆動部材４１５ａ，４１５ｂを作動させる入力波形は、図２に示すような矩形波（パルス波形）を用いることができる。ここで、図２も参照して円盤型ロータ４２０の回転方向について説明する。
【００８２】
まず、図２（ａ）に示すように、第１の駆動部材４１５ａを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第２の駆動部材４１５ｂを作動させたときは、ロータ４２０には、Ｘ軸まわりの揺動モーメントＭｘに続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもってＹ軸まわりの揺動モーメントＭｙが交互に発生（誘起）し、これにより、Ｚ軸まわりには図１２に矢印ａで示すようなモーメントＭｚａが生起される。すなわち、ロータ４２０は、第２の駆動部材４１５ｂに対応する位置（箇所）４２０ｂが第１の駆動部材４１５ａに対応する位置（箇所）４２０ａへ移動する方向に回転する。
【００８３】
反対に、図２（ｂ）に示すように、第２の駆動部材４１５ｂを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第１の駆動部材４１５ａを作動させたときは、ロータ４２０には、Ｙ軸まわりの揺動モーメントＭｙに続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもってＸ軸まわりの揺動モーメントＭｘが交互に発生（誘起）し、これにより、Ｚ軸まわりには図１２に矢印ｂで示すようなモーメントＭｚｂが生起される。すなわち、ロータ４２０は、第１の駆動部材４１５ａに対応する位置（箇所）４２０ａが第２の駆動部材４１５ｂに対応する位置（箇所）４２０ｂへ移動する方向に回転する。
【００８４】
この実施形態の場合も、第１の実施形態の加速／減速部材１１６と同様に、適宜の加速／減速部材を設けることが好ましい。
【００８５】
以上のようなこの発明によれば、ロータと直交する軸上に駆動力発生部を２点以上有し、それぞれの駆動力を位相をずらして作動させることでロータを回転するという原理を利用することによって、軸芯コアを囲むようにしてマグネットを配置する必要がなくなる。すなわち、小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】この発明による回転駆動装置の第１の実施形態を示す概略的斜視図である。
【図２】図１の回転駆動装置の駆動部材に入力する入力波形の一例を示す波形図である。
【図３】ジャイロモーメントを説明するための概略的斜視図である。
【図４】図１の回転駆動装置の加速方法の一例を示す説明図である。
【図５】図１の回転駆動装置の減速方法の一例を示す説明図である。
【図６】図１の回転駆動装置の加速方法および減速方法の他の例を示す説明図である。
【図７】この発明による回転駆動装置の第２の実施形態を示す概略的斜視図である。
【図８】図７の回転駆動装置の駆動部材に入力する入力波形の一例を示す波形図である。
【図９】この発明による回転駆動装置の第３の実施形態を示す概略的平面図である。
【図１０】図９の回転駆動装置の概略的右側面図である。
【図１１】図９の回転駆動装置の概略的正面図である。
【図１２】この発明による回転駆動装置の第４の実施形態を示す概略的斜視図である。
【図１３】図１２の回転駆動装置の要部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０１，２０１，３０１，４０１  回転駆動装置
１１０，２１０，３１０，４１０  ステータ
１１１，２１１，３１１，４１１  ピボット軸受け
１１５ａ，１１５ｂ，２１５ａ，２１５ｂ，２１５ｃ，２１５ｄ  駆動部材
３１５ａ，３１５ｂ，３１５ｃ，３１５ｄ  駆動部材（圧電素子，圧電セラミックス）
４１５ａ，４１５ｂ  駆動部材（光照射装置）
１２０，２２０，３２０，４２０  ロータ
１１６  加速／減速部材
１１７  電磁石
１２７  磁気プレート
【図１】
2007143396.tif 000003
【図２】
2007143396.tif 000004
【図３】
2007143396.tif 000005
【図４】
2007143396.tif 000006
【図５】
2007143396.tif 000007
【図６】
2007143396.tif 000008
【図７】
2007143396.tif 000009
【図８】
2007143396.tif 000010
【図９】
2007143396.tif 000011
【図１０】
2007143396.tif 000012
【図１１】
2007143396.tif 000013
【図１２】
2007143396.tif 000014
【図１３】
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