"基端部がベース側に支持され相互に周回方向へ一定間隔で離間設置され先端側の接触駆動部で被動球体を安定に接触保持して3自由度方向に回転駆動可能とする複数の圧電ユニットと、前記被動球体に前記複数の圧電ユニットの各接触駆動部に対する接触力を付与する保持部と、を備えた球形ホイールモータであって、前記各圧電ユニットは、前記被動球体に対し前記基端部から接触駆動部へ向い傾斜設定されて前記基端部と接触駆動部との各間にそれぞれ相互に並列配置された各一対の圧電素子を備え、前記各一対の圧電素子に、駆動波形の位相をずらして電圧を印加する、ことを特徴とする球形ホイールモータ。請求項1記載の球形ホイールモータであって、前記圧電ユニットは、前記周回方向へ120°間隔で3組備えられた、ことを特徴とする球形ホイールモータ。請求項1又は2記載の球形ホイールモータであって、前記圧電ユニットは、前記傾斜により前記接触駆動部の中央を通る中立線が被動球体の中心で交差する、ことを特徴とする球形ホイールモータ。請求項1~3の何れか1項記載の球形ホイールモータであって、前記保持部は、前記中立線上で前記接触駆動部に取り付けられた永久磁石である、ことを特徴とする球形ホイールモータ。請求項1~4の何れか1項記載の球形ホイールモータを用いた球形ホイールモータのシステムであって、センサによる前記被動球体の回転角度の検出値に基づき前記被動球体の回転角速度を制御するために前記印加電圧を制御する制御部、を備えたことを特徴とする球形ホイールモータのシステム。解決しようとする問題点は、3自由度の回転駆動をさせるために圧電素子が多く、構造が複雑であった点である。本発明は、一組の圧電ユニットに要する圧電素子の数を減らし、構造を簡単にすることを可能にするために、基端部がベース側に支持され相互に周回方向へ一定間隔で離間設置され先端側の接触駆動部で被動球体を安定に接触保持して3自由度方向に回転駆動可能とする複数の圧電ユニットと、前記被動球体に前記複数の圧電ユニットの各接触駆動部に対する接触力を付与する保持部とを備えた球形ホイールモータであって、前記各圧電ユニットは、前記被動球体に対し前記基端部から接触駆動部へ向い傾斜設定されて前記基端部と接触駆動部との各間にそれぞれ相互に並列配置された各一対の圧電素子を備え、前記各一対の圧電素子に、駆動波形の位相をずらして電圧を印加することを特徴とする。本発明は、上記構成であるから、駆動波形の位相をずらした電圧の印加により被動球体を3自由度方向に回転駆動させることにより、一組の圧電ユニットに要する圧電素子の数を減らし、構造を簡単にすることができる。一組の圧電ユニットに要する圧電素子の数を減らし、構造を簡単にすることを可能にするという目的を、並列配置された一対の圧電素子に対し、駆動波形の位相をずらした電圧を印加することにより実現した。[球形ホイールモータのシステム]図1は、球形ホイールモータのシステム図である。図1のように、球形ホイールモータのシステム1は、球形ホイールモータ3と制御部5とからなっている。球形ホイールモータ3は、金属製などのベース7上に圧電ユニット組9により、被動球体として磁性体ボール状の球形ホイール11を支えている。制御部5は、ベース7上のセンサ13による球形ホイール11の回転角度の検出値に基づき球形ホイール11の回転角速度を制御するために圧電ユニット組9への印加電圧を制御する。このため、制御部5は、センサ13からの信号を受ける角度角速度検出器15、制御マイコン17、6相スイッチング回路19、増幅器21、23、25,27、29、31を備えている。各増幅器21、23、25,27、29、31は、圧電ユニット組9側に接続され、圧電ユニット組9側に制御した電圧を印加できるようになっている。すなわち、制御部5が、センサ13による球形ホイール11の回転角度の検出値に基づき球形ホイール11の回転角速度を制御するために印加電圧を制御するようになっている。[球形ホイールモータ]図2は、球形ホイールモータの側面図、図3は、球形ホイールモータの平面図、図4は、球形ホイールモータの斜視図である。図2~図4のように、球形ホイールモータ3は、圧電ユニット組9が、3組の圧電ユニット33、35、37を備える他、保持部として3個の永久磁石34、36、38図3を備えている。3組の圧電ユニット33、35、37は、ベース7の平面から見て周回方向へ120°間隔で備えられ、基端部39、41、43がベース7側に支持されている。これらの圧電ユニット33、35、37は、ベース7の平面から見て相互に周回方向へ一定間隔、例えば120°間隔で離間設置され、先端側の接触駆動部としてのステータ45、47、49により球形ホイール11を安定に接触保持して3自由度方向に回転駆動可能とする。3組の圧電ユニット33、35、37は、同一構造に形成されている。各圧電ユニット33、35、37は、基端部39、41、43とステータ45、47、49との各間にそれぞれ相互に並列配置された各一対の圧電素子33a、33b、35a、35b、37a、37b備えている。各圧電素子33a、33b、35a、35b、37a、37bは、円形板状の圧電素子片を積層して柱状に一体的に構成したものであり、柱状の各端部が基端部39、41、43とステータ45、47、49とに固定されている。基端部39、41、43は、非磁性体、例えばアルミニウムで形成され、各圧電素子33a、33b、35a、35b、37a、37bの一端部を結合する各一対の台座部39a、41a、43aと、この台座部39a、41a、43aを支え矩形台部39b、41b、43bとからなっている。ステータ45、47、49は、非磁性体、例えばアルミニウムで台形状に形成され、先端がフラットな駆動面45a、47a、49aとなっている。静止状態では、駆動面45a、47a、49aの各中央点に球形ホイール11が点接触し、3点支持となっている。駆動面45a、47a、49aが面何で楕円運動すると球形ホイール11が相対回転する。ベース7には、各圧電ユニット33、35、37毎に一対の三角板形状のブラケット51a、51b、53a、53b、55a、55bが立設され、各ブラケット51a、51b、53a、53b、55a、55bの斜面51aa、51ba、53aa、53ba、55aa、55baに矩形台部39b、41b、43bの締結部39ba、41ba、43baをビス57により締結固定している。斜面51aa、51ba、53aa、53ba、55aa、55baは、ベース7の平面に対して例えば45°の角度を成し、この角度により、各圧電ユニット33、35、37が、球形ホイール11に対し基端部39、41、43からステータ45、47、49へ向かって傾斜設定される。したがって、圧電ユニット33、35、37は、前記傾斜によりステータ45、47、49の中央を通る中立線が球形ホイール11の中心で交差し、中立線は、球形ホイール11の3軸と共通する。永久磁石34、36、38は、矩形体形状に形成され、各圧電ユニット33、35、37の中立線上で各ステータ45、47、49内に埋め込むように取り付けられている。すなわち、各ステータ45、47、49の底面側に矩形の挿入穴が形成され、この挿入穴に各永久磁石34、36、38が挿入により各別に着脱自在に取り付けられている。永久磁石34、36、38は、各ステータ45、47、49に対する接触力を球形ホイール11に付与するものであり、各ステータ45、47、49の駆動面45a、47a、49aに球形ホイール11を引き付けている。引き付けの強さは、印加電圧との関係で予め決定されている。なお、保持部としての永久磁石34、36、38は、電磁石に代えることもでき、印加電圧及び角度情報の両方を用いて引付力を設定するように構成することができる。また、使用環境や使用状況及び要求精度等により、印加電圧及び角度情報の一方のみを用いて引付力を設定することもできる。保持部は、ばね部材で球形ホイール11に力を与え、圧電ユニット33、35、37に押し付ける構成することも可能である。圧電ユニット33、35、37のそれぞれの各圧電素子33a、33b、35a、35b、37a、37bには、図1の増幅器21、23、25、27、29、31が給電可能に接続されている。[球形ホイールの回転]制御マイコン17により制御される6相スイッチング回路19から増幅器21、23、25、27、29、31を介して各圧電ユニット33、35、37毎に電圧が印加される。この場合、各圧電素子33a、33b、35a、35b、37a、37bの各一対間で位相をずらした駆動波形の電圧が印加される。この位相をずらした電圧印加により、各ステータ45、47、49の駆動面45a、47a、49aが面内方向で楕円運動する。この楕円運動は、図5に示すようなものである。図5の縦軸はZ軸方向、横軸はX軸方向である。図5のように、位相のずれ10°61、50°63、90°65、130°67、170°69に応じて楕円運動が変化し、位相ずれの増大に応じて長い楕円となる。このような楕円運動を各ステータ45、47、49の駆動面45a、47a、49aに与え、その合成により、駆動面45a、47a、49aと球形ホイール11との間の摩擦力を介して球形ホイール11を3自由度で回転運動させることができる。このとき、センサ13により球形ホイール11の回転角度を検出して角度角速度検出器15へ入力し、制御マイコン17が球形ホイール11の回転角度、角速度を読み込むことで印加電圧を制御し、球形ホイール11を任意の方向へ、任意の角速度で回転させることができる。[任意の角速度ベクトルωの生成]図6は、球形ホイール11に働く角速度ベクトルの説明図である。図6のように,球形ホイール11の原点にOxyzの直交座標系を定義する。球形ホイール11の角速度ベクトルをωとすると、この角速度ベクトルωは直交座標系の角軸方向成分に分解できる。式で書くと次のようになる。ω=ωxiωyjωzki、j、kは、各軸の基底ベクトルである。逆に、各軸方向に別々の回転ベクトルが生じるような力を球形ホイール11に加えれば、そのベクトルの和が球形ホイール11の角速度ベクトルωとなり、その方向速さで球形ホイール11は回転することになる。本願発明実施例の球形ホイールモータ3では,圧電素子2個一組の駆動部における楕円運動が軸まわりの角速度ベクトルを生成し、この駆動部を3組使うことで任意の方向速さに球体を回転させる。、という方式を取っている。したがって、例えばx軸周りに球形ホイール11を回転させるためには、圧電素子は2個で十分となる。[実施例の効果]本願発明の実施例は、基端部39、41、43がベース7側に支持され相互に周回方向へ一定間隔で離間設置され先端側のステータ45、47、49の駆動面45a、47a、49aで球形ホイール11を安定に接触保持して3自由度方向に回転駆動可能とする3組の圧電ユニット33、35、37と、球形ホイール11に各ステータ45、47、49の駆動面45a、47a、49aに対する接触力を付与する永久磁石34、36、38とを備えた球形ホイールモータ3である。そして、各圧電ユニット33、35、37は、球形ホイール11に対し基端部39、41、43からステータ45、47、49へ向い傾斜設定されて基端部39、41、43とステータ45、47、49との各間にそれぞれ相互に並列配置された各一対の圧電素子33a、33b、35a、35b、37a、37bを備えている。各一対の圧電素子33a、33b、35a、35b、37a、37bには、駆動波形の位相をずらして電圧を印加する。このため、各ステータ45、47、49の駆動面45a、47a、49aに図5のような楕円運動を与えることができ、その合成により球形ホイール11を3自由度で回転させることができる。しかも、センサ13による球形ホイール11の回転角度の検出値に基づき印加電圧を制御することで球形ホイール11の回転角速度を任意に制御することができる。したがって、人口衛星の姿勢制御、監視カメラ等の指向方向制御、ロボットの関節部などに用いられ得る多自由度回転駆動制御装置として、大きく期待することができながら、圧電素子33a、33b、35a、35b、37a、37bが少なく、球形ホイールモータのシステム及び球形ホイールモータの構造が簡単となり、小型、軽量で安価にすることも可能となる。"