JP2018133961A - アクチュエータおよび防振システム - Google Patents

Abstract

【課題】 従来と比べて高速かつ高応答性を有し、大きな推力を連続的に発生できるアクチュエータおよび防振システムを提供することを目的とする。
【解決手段】 複数の第１磁石と複数の第２磁石とが周方向に交互に配置され、複数の第１磁石の磁極は周方向と交差する半径方向の外側を向いて配置され、複数の第２磁石の磁極は半径方向の内側を向いて配置される可動子と、可動子の内側に、温度に応じて透磁率が変化する磁性体とコイルとが同心円状に配置され、磁性体とコイルとが配置された位置と異なる位置で、複数の第１磁石および複数の第２磁石のいずれかと対向する位置の各々に凸部が配置された固定子とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アクチュエータおよび防振システムに関する。

アクチュエータには、コイルに通電することにより生じる磁束と永久磁石との相互作用による電磁力を用いて、大きな推力を発生させるものがある。

例えば、ソレノイド型のアクチュエータとボイスコイルモータ型のアクチュエータとを駆動する方向に直列に配置することにより、優れた応答性を有し、短い時間で大きな推力を発生できるアクチュエータの技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−７２９９８号公報

しかしながら、従来のアクチュエータでは、ソレノイド型およびボイスコイルモータ型の各アクチュエータが有するコイルの発熱による故障等の影響を回避するために、連続的に大きな推力を発生させることが難しいことがある。また、従来のアクチュエータは、連続的に一定の推力を発生させる場合、消費エネルギーが増大するという問題もある。

また、従来のアクチュエータは、ソレノイド型およびボイスコイルモータ型のアクチュエータの２つを用いることから、小型化が難しいことがある。

本発明は、従来と比べて高速かつ高応答性を有し、大きな推力を連続的に発生できるアクチュエータおよび防振システムを提供することを目的とする。

本発明を例示するアクチュエータの一態様は、複数の第１磁石と複数の第２磁石とが周方向に交互に配置され、複数の第１磁石の磁極は周方向と交差する半径方向の外側を向いて配置され、複数の第２磁石の磁極は半径方向の内側を向いて配置される可動子と、可動子の内側に、温度に応じて透磁率が変化する磁性体とコイルとが同心円状に配置され、磁性体とコイルとが配置された位置と異なる位置で、複数の第１磁石および複数の第２磁石のいずれかと対向する位置の各々に凸部が配置された固定子とを備える。

本発明を例示する防振システムの一態様は、複数の第１磁石と複数の第２磁石とが周方向に交互に配置され、複数の第１磁石の磁極は周方向と交差する半径方向の外側を向いて配置され、複数の第２磁石の磁極は半径方向の内側を向いて配置される可動子と、可動子の内側に、温度に応じて透磁率が変化する磁性体とコイルとが同心円状に配置され、磁性体とコイルとが配置された位置と異なる位置で、複数の第１磁石および複数の第２磁石のいずれかと対向する位置の各々に凸部が配置された固定子とを有するアクチュエータと、アクチュエータに電力を供給する電源とアクチュエータに搭載された対象物における振動を検出するセンサと、センサにより検出された振動を打ち消すように、電源がアクチュエータに供給する電力を制御する制御装置とを備える。

本発明は、従来と比べて高速かつ高応答性を有し、大きな推力を連続的に発生できる。

アクチュエータおよび防振システムの一実施形態を示す図である。 図１に示したアクチュエータの一例を示す図である。 図２に示したアクチュエータの動作の一例を示す図である。 図２に示したアクチュエータにおいて、一部の永久磁石と対向する位置に、同じ磁極の永久磁石がコア部材に配置される一例を示す図である。 アクチュエータおよび防振システムの別の実施形態を示す図である。 図５に示したアクチュエータの一例を示す図である。 図６に示した固定子の一例を示す図である。

以下、図面を用いて実施形態について説明する。

図１は、アクチュエータおよび防振システムの一実施形態を示す。

図１に示した防振システムＳＹＳは、制御装置１０、センサ２０、電源３０およびアクチュエータ４０を有する。

制御装置１０は、プロセッサ等の演算処理装置およびハードディスク装置等の記憶装置を含むコンピュータ装置である。制御装置１０は、演算処理装置が記憶装置に記憶された制御プログラムを実行することにより、電源３０およびアクチュエータ４０の動作を制御する。

センサ２０は、例えば、加速度センサ等である。センサ２０は、振動の抑制対象の対象物ＯＢＪが搭載されたアクチュエータ４０の面上に配置され、対象物ＯＢＪにおける振動を検出する。センサ２０は、検出した振動を示す信号を制御装置１０に出力する。

電源３０は、アクチュエータ４０に対して電力を供給する。例えば、電源３０は、センサ２０により検出された振動に応じた制御装置１０からの制御指示に基づいて、アクチュエータ４０に電圧や電流等の電力をアクチュエータ４０に供給する。これにより、アクチュエータ４０は、振動を打ち消すように動作する。

アクチュエータ４０は、机や床、あるいはトラックの荷台等の平面部材５０に配置され、平面部材５０からの振動が対象物ＯＢＪに伝播するのを打ち消すように、電源３０により供給される電圧や電流に応じて動作する。

図２は、図１に示したアクチュエータ４０の一例を示す。図２（ａ）は、アクチュエータ４０を横から見たＸＺ平面の断面を示す。図２（ｂ）は、アクチュエータ４０を正のＺ軸方向から見たＸＹ平面の断面を示す。

図２に示すように、アクチュエータ４０は、筒状部材７１の内側に永久磁石ＭＡＧが周方向に配置された可動子７０を有する。また、アクチュエータ４０は、コア部材８１と、コア部材８１に内側から順に配置されたコイルＣＬおよび感温磁性体８２と、底板８４と、６つの凸部８３とを含む固定子８０を有する。また、図２では、銅等の金属部材６０を用いて、底板８４と平面部材５０とを接続し、アクチュエータ４０が平面部材５０に設置される。なお、金属部材６０を用いることなく、底板８４と平面部材５０とを接続し、アクチュエータ４０が平面部材５０に設置されてもよい。

筒状部材７１は、鉄等の強磁性体であり、上面にセンサ２０および対象物ＯＢＪが搭載される。

永久磁石ＭＡＧは、例えば、図２（ｂ）に示すように、磁極の向きが互いに異なる４つの永久磁石ＭＡＧ１−ＭＡＧ４を一組とする６つの組を用いて、ハルバッハ配列となるように筒状部材７１の内側に周方向に配列される。永久磁石ＭＡＧ１は、筒状部材７１の半径方向の外側を向いた磁極を有し、永久磁石ＭＡＧ２は、筒状部材７１の周方向のうち時計回りの方向を向いた磁極を有する。また、永久磁石ＭＡＧ３は、筒状部材７１の半径方向の内側を向いた磁極を有し、永久磁石ＭＡＧ４は、筒状部材７１の周方向のうち反時計回りの方向を向いた磁極を有する。

なお、永久磁石ＭＡＧ１−ＭＡＧ４の組は、４以上の複数の組が筒状部材７１の内側に配置されるのが好ましい。また、永久磁石ＭＡＧは、磁極が筒状部材７１の半径方向の外側を向いた永久磁石ＭＡＧ１と内側を向いた永久磁石ＭＡＧ３とを一組とし、４以上の複数の組の永久磁石ＭＡＧ１と永久磁石ＭＡＧ３とが筒状部材７１の内側の周方向に配置されてもよい。

コア部材８１は、純鉄等の強磁性体であり、円柱状の形状を有する。コア部材８１には、例えば、図２（ａ）に示すように、可動子７０の永久磁石ＭＡＧと対向するように、コイルＣＬおよび感温磁性体８２が内側から順に周方向に配置される。また、コア部材８１には、永久磁石ＭＡＧのうち筒状部材７１の半径方向の外側を向いた磁極の永久磁石ＭＡＧ１の各々と対向する位置に、凸部８３が配置される。凸部８３は、コア部材８１と同様に純鉄等の強磁性体であり、接着剤等を用いてコア部材８１に配置されてもよく、コア部材８１と一体に形成されてもよい。なお、凸部８３は、筒状部材７１の半径方向の内側を向いた磁極の永久磁石ＭＡＧ３の各々と対向する位置に配置されてもよい。

コイルＣＬは、電源３０から供給される電力に応じた磁束を発生し、コア部材８１と凸部８３とを着磁する。これにより、コイルＣＬで発生した磁束は、凸部８３を介して永久磁石ＭＡＧと間で電磁力が発生する。コイルＣＬで発生した磁束と永久磁石ＭＡＧとの電磁力については、図３で説明する。

感温磁性体８２は、温度に応じて透磁率が変化する磁性体であり、例えば、磁性がなくなるキュリー温度が常温等に設定された鉄とニッケルとの合金等である。感温磁性体８２には、永久磁石ＭＡＧのうち筒状部材７１の半径方向の内側を向いた磁極の永久磁石ＭＡＧ３の磁束が内部を通り、隣接する外側を向いた磁極の永久磁石ＭＡＧ１へと出て行く磁気回路が形成される。これより、可動子７０は、永久磁石ＭＡＧと感温磁性体８２とが接する面に平行なＺ軸方向の磁力が発生する。

なお、図２（ａ）に示したアクチュエータ４０のように、永久磁石ＭＡＧが感温磁性体８２に対して正のＺ軸方向に変位している場合、永久磁石ＭＡＧと感温磁性体８２との磁力は、負のＺ軸方向に発生する。一方、永久磁石ＭＡＧが感温磁性体８２に対して負のＺ軸方向に変位している場合、永久磁石ＭＡＧと感温磁性体８２との磁力は、正のＺ軸方向に発生する。

そして、アクチュエータ４０は、永久磁石ＭＡＧと感温磁性体８２との磁力と、永久磁石ＭＡＧと鉄等の凸部８３との間の磁力（正のＺ軸方向）と、コイルＣＬの磁束と永久磁石ＭＡＧとの電磁力（正のＺ軸方向）とにより、対象物ＯＢＪの重さと任意の位置で均衡させる。以下では、永久磁石ＭＡＧと感温磁性体８２との磁力と、永久磁石ＭＡＧと凸部８３との磁力との合力は、“バイアス力”とも称される。

なお、感温磁性体８２は、永久磁石ＭＡＧと対向して周方向に配置されるため、永久磁石ＭＡＧから見た感温磁性体８２の磁気抵抗は、可動子７０の変位によらず一定となる。すなわち、バイアス力は、可動子７０の変位によらず一定の値を示しバックドライバビリティを有する。そして、バイアス力は、温度が一定の場合、可動子７０の変位によらず一定であるため、アクチュエータ４０の上面に搭載される対象物ＯＢＪの重さと、コイルＣＬの磁束と永久磁石ＭＡＧとの間の電磁力とを、連続的に均衡させることができる。また、均衡した状態で、コイルＣＬの磁束と永久磁石ＭＡＧとの間の電磁力を変化させることで、アクチュエータ４０は、可動子７０の位置を任意の位置に変位させることができ、平面部材５０からの振動を抑制できる。

また、感温磁性体８２は、電源３０からの電力でコイルＣＬが駆動することにより発生する熱で加熱され磁性が変化し、バイアス力が変化する。これにより、アクチュエータ４０は、対象物ＯＢＪの重さに応じて感温磁性体８２の温度を変えることにより、様々な重さの対象物ＯＢＪとバイアス力とを任意の位置で連続的に均衡させることができる。

なお、永久磁石ＭＡＧ、コイルＣＬ、感温磁性体８２および凸部８３のＺ軸方向の長さは、例えば、要求される可動子７０の可動範囲の２倍等に決定されるのが好ましい。

底板８４は、銅等の金属の板部材であり、金属部材６０を介して、平面部材５０上にアクチュエータ４０が固定される。

図３は、図２に示したアクチュエータ４０の動作の一例を示す。図３は、図２（ａ）と同様に、アクチュエータ４０のＸＺ平面の断面を示す。

例えば、制御装置１０は、バイアス力が対象物ＯＢＪの重さと均衡している場合、図３に示すように、一点破線で示した磁束ＭＦをコイルＣＬに発生するように、電源３０に対して電力をコイルＣＬに供給させる。これにより、凸部８３は、Ｎ極に磁化し、凸部８３に対向する筒状部材７１の内側の面は、Ｓ極に磁化する。これにより、凸部８３に対向する筒状部材７１の内側の面と凸部８３とは、永久磁石ＭＡＧ１の極性（筒状部材７１の半径方向の外側の向き）と逆向きの極性を有する。すなわち、凸部８３に対向する永久磁石ＭＡＧ１は、正のＺ軸方向の電磁力を受け、図３に示すように、可動子７０は、正のＺ軸方向に変位する。そして、可動子７０は、バイアス力および対象物ＯＢＪの重さと、電磁力とが釣り合う位置で停止する。すなわち、アクチュエータ４０は、対象物ＯＢＪを任意の位置で保持することができる。

そして、制御装置１０は、センサ２０により検出された振動を抑制するために、検出された振動と逆位相でアクチュエータ４０を振動させるように、電源３０に対してコイルＣＬに供給する電力を制御する。そして、アクチュエータ４０は、対象物ＯＢＪを任意の位置で保持しつつ、平面部材５０からの振動を抑制する。

以上、図１から図３に示した実施形態では、アクチュエータ４０は、可動子７０に配置された永久磁石ＭＡＧと固定子８０のコイルＣＬに発生する磁束との間の電磁力と、バイアス力とを用いて、対象物ＯＢＪを任意の位置で均衡させる。そして、感温磁性体８２が永久磁石ＭＡＧと対向して周方向に配置されるため、永久磁石ＭＡＧに対する感温磁性体８２の磁気抵抗は、可動子７０の変位によらず一定となる。すなわち、バイアス力は、可動子７０の変位によらず一定の推力を示しバックドライバビリティを有する。このため、バイアス力は、温度が一定の場合、アクチュエータ４０の上面に搭載される対象物ＯＢＪの重さと、コイルＣＬの磁束と永久磁石ＭＡＧとの間の電磁力とを連続的に均衡させることができ、アクチュエータ４０は、大きな推力を連続的に発生できる。

また、バイアス力と対象物ＯＢＪの重さとが均衡した状態で、コイルＣＬの磁束と永久磁石ＭＡＧとの間の電磁力を変化させることにより、アクチュエータ４０は、可動子７０の位置を任意の位置に変位させることができる。これにより、アクチュエータ４０は、コイルＣＬの磁束と永久磁石ＭＡＧとの間の電磁力による高速かつ高応答性を有し、高効率に平面部材５０からの振動を抑制できる。また、アクチュエータ４０は、バイアス力を用いることから、コイルＣＬで消費される電力を抑制できる。

また、アクチュエータ４０は、永久磁石ＭＡＧ、感温磁性体８２およびコイルＣＬがそれぞれ円筒状に配置されることにより、永久磁石ＭＡＧを感温磁性体８２とコイルＣＬとで共用してバイアス力と電磁力とを発生させることができる。これにより、アクチュエータ４０は、小型化できる。

また、アクチュエータ４０は、永久磁石ＭＡＧのうち、筒状部材７１の半径方向の内側を向いた磁極の一部の永久磁石ＭＡＧ３と対向する位置に、永久磁石ＭＡＧ３と同じ磁極の永久磁石がコア部材８１に配置されてもよい。

図４は、図２に示したアクチュエータ４０において、一部の永久磁石ＭＡＧ３と対向する位置に、永久磁石ＭＡＧ３と同じ磁極の永久磁石ＥＭＧがコア部材８１に配置される一例を示す。図４は、図２（ｂ）と同様に、アクチュエータ４０を正のＺ軸方向から見たＸＹ平面の断面を示す。

永久磁石ＥＭＧは、６つの永久磁石ＭＡＧ３のうち３つの永久磁石ＭＡＧ３と対向する位置のコア部材８１に配置される。この場合、バイアス力は、永久磁石ＭＡＧと感温磁性体８２との磁力と、永久磁石ＭＡＧと凸部８３との磁力と、永久磁石ＭＡＧと永久磁石ＥＭＧとの磁力との合力である。これにより、コイルＣＬに電力が供給されていない場合で、感温磁性体８２の温度が低い場合でも、アクチュエータ４０は、バイアス力と対象物ＯＢＪの重さとの間で均衡させることができる。そして、アクチュエータ４０は、永久磁石ＥＭＧがない場合と比べて少ない電力で可動子７０を変位させることができ、コイルＣＬで消費される電力を抑制できる。

図５は、アクチュエータおよび防振システムの別の実施形態を示す。図１で説明した要素と同一または同様の機能を有する要素については、同一または同様の符号を付し、これらについては、詳細な説明を省略する。

図５に示した防振システムＳＹＳ１は、制御装置１０、センサ２０、電源３０およびアクチュエータ４０ａを有する。

図６は、図５に示したアクチュエータ４０ａの一例を示す。図６（ａ）は、アクチュエータ４０ａを横から見たＸＺ平面の断面を示す。図６（ｂ）は、アクチュエータ４０を正のＺ軸方向から見たＸＹ平面の断面を示す。

図６に示すように、アクチュエータ４０ａは、図１に示したアクチュエータ４０と同様に、筒状部材７１の内側に永久磁石ＭＡＧが周方向に配置された可動子７０を有する。また、アクチュエータ４０ａは、コア部材８１と、コア部材８１の一部に内側から順に配置された熱回路ＨＴ、コイルＣＬおよび感温磁性体８２と、底板８４と、６つの凸部８３と、天板８５とを含む固定子８０を有する。また、アクチュエータ４０ａは、図２の場合と同様に、銅等の熱伝導率が高い金属部材６０を用いて、底板８４と平面部材５０とを接続し、平面部材５０に設置される。なお、金属部材６０を用いることなく、底板８４と平面部材５０とを接続し、アクチュエータ４０ａが平面部材５０に設置されてもよい。なお、図６（ｂ）では、天板８５は省略されている。

筒状部材７１は、図１の場合と同様に、鉄等の強磁性体であり、上面にセンサ２０および対象物ＯＢＪが搭載される。

永久磁石ＭＡＧは、例えば、図２（ｂ）の場合と同様に、磁極の向きが互いに異なる４つの永久磁石ＭＡＧ１−ＭＡＧ４を一組とする６つの組を用いて、ハルバッハ配列となるように筒状部材７１の内側に周方向に配列される。なお、永久磁石ＭＡＧ１−ＭＡＧ４の組は、４以上の複数の組が筒状部材７１の内側に配置されるのが好ましい。また、永久磁石ＭＡＧは、磁極が筒状部材７１の半径方向の外側を向いた永久磁石ＭＡＧ１と内側を向いた永久磁石ＭＡＧ３とを一組とし、４以上の複数の組の永久磁石ＭＡＧ１と永久磁石ＭＡＧ３とが筒状部材７１の内側の周方向に配置されてもよい。

コア部材８１は、純鉄等の強磁性体であり、円柱状の形状を有する。図６（ａ）に示すように、コア部材８１には、可動子７０の永久磁石ＭＡＧと対向するように、熱回路ＨＴが配置される。そして、コア部材８１には、熱回路ＨＴの外周にコイルＣＬおよび感温磁性体８２が内側から順に配置される。また、コア部材８１には、図１に示したアクチュエータ４０と同様に、永久磁石ＭＡＧのうち筒状部材７１の半径方向の外側を向いた磁極の永久磁石ＭＡＧ１の各々と対向する位置に、凸部８３が配置される。凸部８３は、コア部材８１と同様に純鉄等の強磁性体であり、接着剤等を用いてコア部材８１に配置されてもよく、コア部材８１と一体に形成されてもよい。なお、凸部８３は、筒状部材７１の半径方向の内側を向いた磁極の永久磁石ＭＡＧ３の各々と対向する位置に配置されてもよい。

コイルＣＬは、電源３０から供給される電力に応じた磁束を発生し、コア部材８１と凸部８３とを着磁する。これにより、コイルＣＬで発生した磁束は、凸部８３を介して永久磁石ＭＡＧと間で電磁力が発生する。

感温磁性体８２は、温度に応じて透磁率が変化する磁性体であり、例えば、磁性がなくなるキュリー温度が常温等に設定された鉄とニッケルとの合金等である。感温磁性体８２には、永久磁石ＭＡＧのうち筒状部材７１の半径方向の内側を向いた磁極の永久磁石ＭＡＧ３の磁束が内部を通り、隣接する外側を向いた磁極の永久磁石ＭＡＧ１へと出て行く磁気回路が形成される。これより、可動子７０は、永久磁石ＭＡＧと感温磁性体８２とが接する面に平行なＺ軸方向の磁力が発生する。

なお、図６（ａ）に示したアクチュエータ４０のように、永久磁石ＭＡＧが感温磁性体８２に対して正のＺ軸方向に変位している場合、永久磁石ＭＡＧと感温磁性体８２との磁力は、負のＺ軸方向に発生する。一方、永久磁石ＭＡＧが感温磁性体８２に対して負のＺ軸方向に変位している場合、永久磁石ＭＡＧと感温磁性体８２との磁力は、正のＺ軸方向に発生する。

底板８４は、銅等の熱伝導率が高い金属の板部材であり、金属部材６０を介して、平面部材５０上にアクチュエータ４０ａが固定される。

天板８５は、例えば、鉄等の金属の板部材であり、３つの支持部８６を用いて配置される。なお、図６（ａ）に示すように、各支持部８６は、感温磁性体８２と天板８５とを接続する。そして、天板８５の凸部８３と対向する面には、負のＺ軸方向に向いた磁極の永久磁石ＭＨ１と、正のＺ軸方向に向いた磁極の永久磁石ＭＨ２とを一対とする６組が、接着剤等を用いて、図６（ｂ）に示すように配置される。なお、支持部８６は、金属等と比べて熱伝導率が小さい素材であることが好ましい。

熱回路ＨＴは、天板８５に配置された６組の永久磁石ＭＨ１、ＭＨ２と協働して、コイルＣＬで発生した熱により加熱された感温磁性体８２の温度を調整する。これにより、感温磁性体８２の磁性が一定に保たれて、連続的に一定のバイアス力を出力することができ、対象物ＯＢＪの重さとバイアス力と電磁力とを均衡させることができる。そして、コイルＣＬの磁束と永久磁石ＭＡＧとの間の電磁力を高速に変化させることにより、平面部材５０からの振動を抑制できる。熱回路ＨＴの構造、および熱回路ＨＴと６組の永久磁石ＭＨ１、ＭＨ２との動作については、図７で説明する。

６組の永久磁石ＭＨ１、ＭＨ２は、熱回路ＨＴの動作を制御する制御部の一例である。６組の永久磁石ＭＨ１、ＭＨ２と熱回路ＨＴとは、温度調整部の一例である。

なお、アクチュエータ４０ａは、熱回路ＨＴと永久磁石ＭＨ１、ＭＨ２とを用いる代わりに、水等の液体や気体を感温磁性体８２に直接噴霧する噴霧器等を用いて、感温磁性体８２の温度を調整してもよい。

図７は、図６に示した固定子８０の一例を示す。図７（ａ）は、正のＺ軸方向から見た断熱（すなわち、感温磁性体８２の加熱）時における固定子８０のＸＹ平面の断面を示す。図７（ｂ）は、正のＺ軸方向から見た放熱（すなわち、感温磁性体８２の冷却）時における固定子８０のＸＹ平面の断面を示す。なお、図７では、固定子８０のうち、コア部材８１、熱回路ＨＴ、コイルＣＬおよび感温磁性体８２を示す。また、図６（ｂ）は、断熱時のアクチュエータ４０ａを示す。

図７に示すように、熱回路ＨＴは、２つの円筒形のユニットＵ１、Ｕ２を有する。ユニットＵ１は、銅等の金属の筒状部材であり、接着剤等を用いてコア部材８１の外周に配置される。そして、ユニットＵ１は、頭頂部が斜めに形成された銅等の金属の突起部Ｈ１を、ユニットＵ１の外周側に１２個有する。また、各突起部Ｈ１の頭頂部には、熱伝導シートＨ２が配置される。

ユニットＵ２は、銅等の金属の筒状部材であり、ユニットＵ１の外周側に配置される。ユニットＵ２は、放熱時に熱伝導シートＨ２を介してユニットＵ１の突起部Ｈ１と接続され、感温磁性体８２およびコイルＣＬの熱を伝導する銅等の金属の突起部Ｈ３をユニットＵ２の内周側に１２個有する。そして、ユニットＵ２の外周側には、接着剤等を用いて、コイルＣＬおよび感温磁性体８２が順に配置される。なお、突起部Ｈ１、Ｈ３の数および形状は、熱回路ＨＴに対して要求される温度の調整能力、すなわち伝導する感温磁性体８２およびコイルＣＬの熱量に応じて適宜決定されることが好ましい。

図７（ａ）に示すように、熱回路ＨＴは、断熱時において、ユニットＵ１の突起部Ｈ１および熱伝導シートＨ２と、ユニットＵ２の突起部Ｈ３とが接続されていない状態に設定される。例えば、図３に示した磁束ＭＦが発生するように、制御装置１０は、コイルＣＬに電力を供給する制御指示を電源３０に対して出力する。これにより、凸部８３は、コイルＣＬに発生した磁束ＭＦによりＮ極に磁化する。そして、Ｎ極に磁化した凸部８３は、永久磁石ＭＡＧとの間で電磁力を発生するとともに、負のＺ軸方向に向いた磁極の永久磁石ＭＨ１との間で電磁力を発生する。これにより、互いに接続されたコイルＣＬ、感温磁性体８２、ユニットＵ２および天板８５は、時計回りに一体に回転する。そして、ユニットＵ１の突起部Ｈ１および熱伝導シートＨ２と、ユニットＵ２の突起部Ｈ３とは離れ、図７（ａ）に示した状態に設定される。

一方、図７（ｂ）に示すように、熱回路ＨＴは、放熱時において、ユニットＵ１の突起部Ｈ１および熱伝導シートＨ２と、ユニットＵ２の突起部Ｈ３とを接続する状態に設定される。例えば、制御装置１０は、凸部８３が断熱時においてＮ極に磁化しているため、図３の場合と逆向きの磁束をコイルＣＬに発生させるように、短い時間、コイルＣＬに電力を供給する制御指示を電源３０に対して出力する。これにより、凸部８３は、Ｓ極に磁化する。Ｓ極に磁化した凸部８３は、永久磁石ＭＡＧとの間で電磁力を発生するとともに、正のＺ軸方向に向いた磁極を有する永久磁石ＭＨ２との間で電磁力を発生する。そして、互いに接続されたコイルＣＬ、感温磁性体８２、ユニットＵ２および天板８５は、反時計回りに一体に回転する。この結果、ユニットＵ１の突起部Ｈ１および熱伝導シートＨ２と、ユニットＵ２の突起部Ｈ３とは接続され、図７（ｂ）に示した状態に設定される。その後、感温磁性体８２およびコイルＣＬの熱は、熱回路ＨＴ、コア部材８１、底板８４および金属部材６０を介して放熱される。

なお、熱回路ＨＴは、図７に示した構造と異なる他の構造でもよく、熱回路ＨＴに対して要求される温度の調整能力、すなわち伝導する感温磁性体８２およびコイルＣＬの熱量に応じて適宜決定されることが好ましい。

以上、図５から図７に示した実施形態では、アクチュエータ４０ａは、可動子７０に配置された永久磁石ＭＡＧと固定子８０のコイルＣＬに発生する磁束との間の電磁力と、バイアス力とを用いて、対象物ＯＢＪを任意の位置で均衡させる。そして、感温磁性体８２が永久磁石ＭＡＧと対向して周方向に配置されるため、永久磁石ＭＡＧに対する感温磁性体８２の磁気抵抗は、可動子７０の変位によらず一定となる。すなわち、バイアス力は、可動子７０の変位によらず一定の推力を示しバックドライバビリティを有する。このため、バイアス力は、温度が一定の場合、アクチュエータ４０ａの上面に搭載される対象物ＯＢＪの重さと、コイルＣＬの磁束と永久磁石ＭＡＧとの間の電磁力とを連続的に均衡させることができ、アクチュエータ４０ａは、大きな推力を連続的に発生できる。

また、バイアス力と対象物ＯＢＪの重さとが均衡した状態で、コイルＣＬの磁束と永久磁石ＭＡＧとの間の電磁力を変化させることにより、アクチュエータ４０ａは、可動子７０の位置を任意の位置に変位させることができる。これにより、アクチュエータ４０ａは、コイルＣＬの磁束と永久磁石ＭＡＧとの間の電磁力による高速かつ高応答性を有し、高効率に平面部材５０からの振動を抑制できる。また、アクチュエータ４０ａは、バイアス力を用いることにより、コイルＣＬで消費される電力を抑制できる。

また、アクチュエータ４０ａは、熱回路ＨＴおよび永久磁石ＭＨ１、ＭＨ２を有することにより、感温磁性体８２の温度を一定に制御できる。これにより、アクチュエータ４０ａは、所望の温度におけるバイアス力を一定に制御でき、コイルＣＬで消費される電力を抑制できる。

また、アクチュエータ４０ａは、永久磁石ＭＡＧ、感温磁性体８２およびコイルＣＬがそれぞれ円筒状に配置されることにより、永久磁石ＭＡＧを感温磁性体８２とコイルＣＬとで共用してバイアス力と電磁力とを発生させることができる。これにより、アクチュエータ４０ａは、小型化できる。

また、アクチュエータ４０ａは、図４の場合と同様に、永久磁石ＭＡＧのうち、筒状部材７１の半径方向の内側を向いた磁極の一部の永久磁石ＭＡＧ３と対向する位置に、永久磁石ＭＡＧ３と同じ磁極の永久磁石ＥＭＧがコア部材８１に配置されてもよい。この場合、バイアス力は、永久磁石ＭＡＧと感温磁性体８２との磁力と、永久磁石ＭＡＧと凸部８３との磁力と、永久磁石ＭＡＧと永久磁石ＥＭＧとの磁力との合力である。これにより、コイルＣＬに電力が供給されていない場合で、感温磁性体８２の温度が低い場合でも、アクチュエータ４０ａは、バイアス力と対象物ＯＢＪの重さとの間で均衡させることができる。そして、アクチュエータ４０ａは、永久磁石ＥＭＧがない場合と比べて少ない電力で可動子７０を変位させることができ、コイルＣＬで消費される電力を抑制できる。

以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲が、その精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図する。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずであり、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物によることも可能である。

１０…制御装置；２０…センサ；３０…電源；４０，４０ａ…アクチュエータ；５０…平面部材；６０…金属部材；７０…可動子；７１…筒状部材；８０…固定子；８１…コア部材；８２…感温磁性体；８３…凸部；８４…底板；８５…天板；８６…支持部；ＣＬ…コイル；ＨＴ…熱回路；Ｈ１，Ｈ３…突起部；Ｈ２…熱伝導シート；ＭＡＧ，ＭＡＧ１−ＭＡＧ４，ＥＭＧ，ＨＭ１，ＭＨ２…永久磁石；ＯＢＪ…対象物；ＳＹＳ，ＳＹＳ１…防振システム

Claims (6)

1. 複数の第１磁石と複数の第２磁石とが周方向に交互に配置され、前記複数の第１磁石の磁極は前記周方向と交差する半径方向の外側を向いて配置され、前記複数の第２磁石の磁極は前記半径方向の内側を向いて配置される可動子と、
   前記可動子の内側に、温度に応じて透磁率が変化する磁性体とコイルとが同心円状に配置され、前記磁性体と前記コイルとが配置された位置と異なる位置で、前記複数の第１磁石および前記複数の第２磁石のいずれかと対向する位置の各々に凸部が配置された固定子と
   を備えることを特徴とするアクチュエータ。
2. 請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
   前記複数の第１磁石および前記複数の第２磁石は、ハルバッハ配列で前記周方向に配置されることを特徴とするアクチュエータ。
3. 請求項１または請求項２に記載のアクチュエータにおいて、
   前記固定子は、前記凸部が配置されなかった前記複数の第１磁石または前記複数の第２磁石の一部と対向する位置に、同じ極性を有する磁石が配置されることを特徴とするアクチュエータ。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のアクチュエータにおいて、
   前記固定子は、
   前記磁性体の温度を調整する温度調整部をさらに備える
   ことを特徴とするアクチュエータ。
5. 請求項４に記載のアクチュエータにおいて、
   前記温度調整部は、
   前記コイルの内周に配置され、前記磁性体の熱を伝導する熱回路と、
   前記熱回路を制御する制御部とをさらに備える
   ことを特徴とするアクチュエータ。
6. 複数の第１磁石と複数の第２磁石とが周方向に交互に配置され、前記複数の第１磁石の磁極は前記周方向と交差する半径方向の外側を向いて配置され、前記複数の第２磁石の磁極は前記半径方向の内側を向いて配置される可動子と、前記可動子の内側に、温度に応じて透磁率が変化する磁性体とコイルとが同心円状に配置され、前記磁性体と前記コイルとが配置された位置と異なる位置で、前記複数の第１磁石および前記複数の第２磁石のいずれかと対向する位置の各々に凸部が配置された固定子とを有するアクチュエータと、
   前記アクチュエータに電力を供給する電源と、
   前記アクチュエータに搭載された対象物における振動を検出するセンサと、
   前記センサにより検出された前記振動を打ち消すように、前記電源が前記アクチュエータに供給する前記電力を制御する制御装置と
   を備えることを特徴とする防振システム。

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