WO2019123772A1 - アクチュエータ - Google Patents

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WO2019123772A1
WO2019123772A1 PCT/JP2018/037146 JP2018037146W WO2019123772A1 WO 2019123772 A1 WO2019123772 A1 WO 2019123772A1 JP 2018037146 W JP2018037146 W JP 2018037146W WO 2019123772 A1 WO2019123772 A1 WO 2019123772A1
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WO
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stator
rotor
gear
teeth
outer peripheral
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PCT/JP2018/037146
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Inventor
キリル ファンヘールデン
Original Assignee
ソニー株式会社
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Publication date
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Priority to JP2019560816A priority patent/JP7156311B2/ja
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Priority to CN201880080143.4A priority patent/CN111466070B/zh
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/06—Rolling motors, i.e. motors having the rotor axis parallel to the stator axis and following a circular path as the rotor rolls around the inside or outside of the stator ; Nutating motors, i.e. having the rotor axis parallel to the stator axis inclined with respect to the stator axis and performing a nutational movement as the rotor rolls on the stator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
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    • H02K21/22—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos
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    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H02K16/02—Machines with one stator and two or more rotors

Definitions

  • the present disclosure relates to an actuator.
  • actuators have been used in various devices.
  • a robot arm provided with a force control type actuator at a joint and a plurality of arms connected via the joint.
  • Patent Document 1 listed below describes a rotary actuator provided with a motor and a reduction gear.
  • the motor has a rotor having a rotor shaft, and an annular stator having a plurality of coil portions projecting toward the rotor, and the reduction gear has a sun gear attached to an eccentric portion of the rotor shaft. And a ring gear formed with an internal toothing that meshes with the external toothing of the sun gear.
  • the present disclosure proposes a new and improved actuator capable of achieving high output with a smaller number of parts.
  • the stator having the teeth arranged on the outer peripheral surface and the teeth arranged on the outer peripheral surface rotate around the central axis of the stator while meshing with the teeth arranged on the outer peripheral surface of the stator.
  • a second gear which rotates while meshing with a first gear coaxially connected to a central axis of the rotor and is connected to an output shaft, and the stator includes an electromagnet.
  • the actuator is provided, wherein the rotor has a magnet, and the magnetic pole of the electromagnet, which corresponds to the position of the rotor, moves along the circumferential direction of the stator.
  • the stator having the teeth arranged on the outer peripheral surface and the teeth arranged on the outer peripheral surface are engaged with the teeth arranged on the outer peripheral surface of the stator, and around the central axis of the stator.
  • a third gear that rotates while meshing with the teeth arranged on the outer circumferential surface of the rotor, the third gear being any one of the stator and the third gear, A magnet, the other of the stator and the third gear having an electromagnet, the magnetic pole of the electromagnet corresponding to the position of the rotor being in the circumferential direction of the stator or the third gear It said third gear is rotated by moving along the circumferential direction, the actuator is provided.
  • the stator having the teeth arranged on the outer peripheral surface and the teeth arranged on the outer peripheral surface are engaged with the teeth arranged on the outer peripheral surface of the stator, and around the central axis of the stator.
  • a second gear which rotates while meshing with a first gear coaxially connected to a central axis of the rotor and is connected to an output shaft, and the stator
  • the stator has three or more predetermined number of layers along the axial direction of the stator, and the teeth are arranged on the outer peripheral surface of each of the predetermined number of layers, each of the predetermined number of layers Has a magnet having a predetermined magnetization pattern in the circumferential direction of the layer, the rotor has the predetermined number of electromagnets along the axial direction of the rotor, and each of the predetermined number of electromagnets
  • the magnetic poles of the switch are switched according to the position of the rotor. That, the actuator is provided.
  • FIG. 2 is a view showing an example of a cross section of the actuator 10 taken along the line AA shown in FIG. 1; It is the figure which showed roughly the shape of the actuator 10 which the bottom side of the actuator 10 looked at. It is a figure showing a part of internal configuration of actuator 10 concerning this embodiment. It is the figure which showed the external appearance structure of a part of rotor 120 which concerns on this embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the relationship between the size of the teeth arranged in stator 100 and the size of the teeth of sun gear 140.
  • FIG. 7 is a diagram showing an angle difference between the teeth arranged on the rotor 120 and the teeth of the planetary gear 130.
  • FIG. 10 is a view schematically showing a cross section of stator 100 orthogonal to the axial direction of stator 100 according to Modification 2 of the embodiment. It is the figure which showed the example of the external appearance structure of the actuator 10 which concerns on the modification 5 of this embodiment. It is the figure which showed roughly the structure of the rotor 120 which concerns on the modification 6 of this embodiment.
  • a plurality of components having substantially the same functional configuration may be distinguished by attaching different alphabets to the same reference numerals.
  • a plurality of components having substantially the same functional configuration are distinguished as the layer 110a and the layer 110b as necessary.
  • the same reference numerals will be given.
  • the layers 110a and 110b need not be particularly distinguished, they are simply referred to as layers 110.
  • a geared motor in which a reduction gear is attached to the motor has been developed.
  • the geared motor can output larger torque than a single motor by decelerating the rotation of the motor.
  • existing geared motors are configured by combining independently configured motors and gears. That is, in the existing geared motor, the motor and the gear are not integrated. For this reason, in the existing geared motor, it is difficult to reduce the total number of parts, and there is a disadvantage that the weight is also increased.
  • the actuator 10 is engaged with the stator 100 in which the teeth 1104 are arranged on the outer peripheral surface and the teeth 1104 in which the teeth 1204 arranged on the outer peripheral surface are arranged on the outer peripheral surface of the stator 100 , And a sun gear 140 which rotates while meshing with a planetary gear 130 coaxially connected to the central axis of the rotor 120 and is connected to an output shaft, and the stator 100 includes an electromagnet
  • the rotor 120 has a magnet 1200, and the magnetic poles of the electromagnet 1100 corresponding to the position of the rotor 120 can move along the circumferential direction of the stator 100. For this reason, for example, high output can be realized with a smaller number of parts as compared to the existing geared motor.
  • the planetary gear 130 is an example of a first gear according to the present disclosure.
  • the sun gear 140 is an example of a second gear according to the present disclosure.
  • FIG. 1 is a view showing an example of the appearance configuration of the actuator 10.
  • FIG. 2 is a view showing an example of a cross section of the actuator 10 taken along the line AA shown in FIG.
  • FIG. 3 is a view schematically showing the shape of the actuator 10 as seen from the bottom side of the actuator 10. As shown in FIG.
  • the actuator 10 includes a stator 100, a rotor 120, a planetary gear 130, a sun gear 140, and a carrier 150. Also, as shown in FIG. 2, the actuator 10 may further include a housing 200. However, the present invention is not limited to this example, and the actuator 10 may not have the housing 200.
  • the stator 100 can have a plurality of electromagnets 1100 and a plurality of magnets (permanent magnets) 1102. Further, as shown in FIG. 1, a plurality of teeth 1104 are arranged on the outer peripheral surface of the stator 100.
  • the stator 100 has two or more predetermined numbers (for example, three) of layers 110 along the axial direction of the stator 100, and a plurality of outer surfaces of each of the predetermined number of layers 110 are provided.
  • the teeth 1104 of are arranged. More specifically, on the outer peripheral surface of each of the predetermined number of layers 110, teeth 1104 having substantially the same shape are arranged in approximately the same number. In the following, an example in which the predetermined number is “3” will be mainly described.
  • each of the three layers 110 may have an electromagnet 1100 and a magnet 1102.
  • the radial length of the magnet 1102 may be designed to be larger than the radial length of the electromagnet 1100.
  • each of the three layers 110 may be substantially identical.
  • the shape of the outer peripheral surface of each layer 110 is substantially the same. More specifically, on the outer peripheral surface of each layer 110 (more specifically, the outer peripheral surface of the magnet 1102 of each layer 110), teeth 1104 having substantially the same shape may be arranged in approximately the same number.
  • the individual members arranged on the outer peripheral surface of each of the three layers 110 when viewed from the axial direction of the stator 100 (the bottom surface side of the actuator 10 in the example shown in FIG.
  • the three layers 110 may be combined such that the positions of the teeth 1104 of each are different from one another. For example, as shown in FIG.
  • the individual teeth 1104 arranged on the outer circumferential surface of each of the three layers 110 in the circumferential direction of the outer circumferential surface of the stator 100 are combined such that the spacings are approximately equal. According to this configuration, as described later, the rotor 120 can smoothly rotate around the central axis of the stator 100.
  • the shapes and sizes of the electromagnets 1100 included in each layer 110 may be substantially the same. Also, the shape and size of the magnets 1102 that each layer 110 has may be substantially the same.
  • FIG. 4 is a view showing a part of the internal configuration of the actuator 10.
  • the electromagnets 1100 of the respective layers 110 can be energized through a power supply unit (not shown) disposed outside the actuator 10 through a power supply cable (not shown) or the like.
  • the supply of power to the electromagnet 1100 of each layer 110 can be controlled by, for example, a control unit (not shown) disposed outside the actuator 10.
  • a control unit not shown
  • magnetic flux can flow around the electromagnet 1100.
  • the directions of the magnetic flux may be reversed, and the directions of the magnetic poles of the layers 110 may be reversed.
  • control unit may switch the combination of the directions of the currents applied to the electromagnets 1100 of each of the three layers 110 according to the passage of time.
  • the magnetic poles of the electromagnet 1100 of each layer 110 can move along the circumferential direction of the stator 100.
  • the rotor 120 can rotate along the circumferential direction of the stator 100.
  • control unit may be configured to include, for example, processing circuits such as a central processing unit (CPU) and a graphics processing unit (GPU).
  • CPU central processing unit
  • GPU graphics processing unit
  • the control unit can integrally control the operation of the actuator 10.
  • control unit and the power supply unit are not limited to the example disposed outside the actuator 10, and one or more of them may be disposed inside the actuator 10.
  • Rotor 120 As shown in FIG. 1, a plurality of teeth 1204 are arranged on the outer peripheral surface of the rotor 120.
  • the rotor 120 rotates about the central axis of the stator 100 while the individual teeth 1204 arranged on the outer peripheral surface of the rotor 120 and the individual teeth 1104 arranged on the outer peripheral surface of the stator 100 mesh with each other.
  • FIG. 5 is a view showing an example of the external appearance of a part of the rotor 120.
  • the rotor 120 may have a predetermined number (eg, three) of magnets 1200 along the axial direction of the rotor 120.
  • FIG. 5 shows an example in which only two magnets 1200 are disposed for convenience, the present invention is not limited to such an example, and three or more magnets 1200 may be disposed.
  • an example in which the rotor 120 has three magnets 1200 will be mainly described, for example, as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the rotor 120 can be configured by alternately combining the magnets 1200 and the members 1202 one by one along the axial direction of the rotor 120. That is, members 1202 may be respectively disposed between the respective adjacent magnets 1200.
  • the member 1202 may be made of, for example, a magnetic material such as iron.
  • a plurality of teeth 1204 are arranged on the outer peripheral surface of the member 1202. The individual teeth 1204 arranged on the outer peripheral surface of the member 1202 may mesh with the individual teeth 1104 arranged on the outer peripheral surface of the stator 100 (more specifically, each layer 110).
  • the rotor 120 is disposed relative to the stator 100 such that the individual teeth 1204 arranged on the outer peripheral surface of the rotor 120 and the individual teeth 1104 arranged on the outer peripheral surface of the stator 100 mesh with each other. Be done.
  • the rotor 120 is configured such that the electromagnets 1100 included in each of the three layers 110 of the stator 100 and each of the three magnets 1200 included in the rotor 120 face each other. Placed against
  • the rotor 120 is connected to the planetary gear 130 coaxially with the central axis of the rotor 120.
  • the carrier 150 is disposed between the rotor 120 and the planetary gear 130, and the rotor 120 is connected to the planetary gear 130.
  • the rod-like connecting portion 122 is disposed between the member 1202a at one end of the rotor 120, the hole (not shown) of the carrier 150, and the planetary gear 130. It can be done.
  • the connection portion 122 can fix the rotor 120 and the planetary gear 130.
  • the connecting portion 122 is inserted between the hole 1206 at the center of the member 1202a shown in FIG. 5, the hole of the carrier 150, and the hole (not shown) of the planetary gear 130, whereby the rotor 120 and the planetary gear 130 can be fixed.
  • Planetary gear 130 rotates around the central axis of the stator 100 while meshing with a sun gear 140 described later as the rotor 120 rotates. Also, the number of teeth of the planetary gear 130 and the number of teeth 1204 arranged on the rotor 120 may be designed to be the same.
  • the number of teeth 1104 arranged on the outer peripheral surface of stator 100 may be designed to be smaller than the number of teeth of sun gear 140 by a predetermined number.
  • the number of teeth 1104 arranged on the outer peripheral surface of stator 100 is N
  • the number of teeth of sun gear 140 is N + 1.
  • the reduction ratio of the actuator 10 is (N + 1) / N.
  • N is a predetermined number of 2 or more.
  • the size of teeth 1104 of stator 100 may be designed to be larger than the size of teeth 1400 of sun gear 140.
  • the size of the teeth 1204 of the rotor 120 may be designed to be larger than the size of the teeth 1300 of the planetary gear 130.
  • the stator 100 and the sun gear 140 may be designed such that the radial length of the stator 100 and the radial length of the sun gear 140 are substantially the same.
  • the relationship between the size of the teeth 1104 and the size of the teeth 1400 of the sun gear 140 matches the relationship between the number of teeth 1104 arranged on the outer peripheral surface of the stator 100 and the number of teeth of the sun gear 140. For example, they can be determined at design time using dislocation coefficients.
  • the rotor 120 and the planetary gear 130 can be coaxially connected.
  • a predetermined angular difference ⁇ offset
  • the teeth 1204 of the rotor 120 and the teeth 1104 of the stator 100 are reliably engaged, and the teeth 1300 of the planetary gear 130 and the teeth 1400 of the sun gear 140 are reliably engaged.
  • Sun gear 140 As shown in FIG. 1, the sun gear 140 is disposed inside the planetary gear 130 with respect to the central axis of the stator 100. Further, while the teeth 1400 on the outer peripheral surface of the sun gear 140 mesh with the outer teeth 1300 of the planetary gear 130, the sun gear 140 rotates. The rotational axis of sun gear 140 may be coaxial with the central axis of stator 100.
  • the sun gear 140 can be rotatably supported around the central axis of the stator 100.
  • a bearing 142 is disposed between the housing 200 and the sun gear 140.
  • the bearing 142 rotatably supports the sun gear 140 about the central axis of the stator 100.
  • sun gear 140 may be coupled to an output shaft (not shown) of the actuator 10.
  • the present invention is not limited to this example, and the sun gear 140 may be the output shaft of the actuator 10.
  • Carrier 150 The carrier 150 is ring-shaped. As described above, the carrier 150 is fixed between the rotor 120 and the planetary gear 130.
  • Carrier 150 may be rotatably supported about the central axis of stator 100.
  • a bearing 152 is disposed between the housing 200 and the carrier 150.
  • the bearing 152 rotatably supports the carrier 150 around the central axis of the stator 100.
  • FIG. 2 shows an example in which one carrier 150 is disposed on each of both end sides in the axial direction of the stator 100
  • the present embodiment is not limited to this example.
  • only one carrier 150 may be disposed only at one end side (the sun gear 140 side) in the axial direction of the stator 100.
  • the stator 100, the rotor 120, the sun gear 140, the bearings 142, the bearings 152 and the like may be disposed in the housing 200.
  • the housing 200 can support the stator 100, the bearings 142, the bearings 152, and the like.
  • the shape of the housing 200 is not particularly limited.
  • the housing 200 may have a cylindrical shape or a prismatic shape (such as a square prism).
  • FIG. 8 is a view for explaining an outline of the operation of the actuator 10.
  • the teeth 1204 arranged on the outer peripheral surface of the rotor 120 are arranged on the outer peripheral surface of the stator 100 as shown in FIG.
  • the rotor 120 begins to rotate about the central axis of the stator 100 while meshing with the teeth 1104 being made.
  • the planetary gear 130 coaxially connected to the central axis of the rotor 120 starts to rotate around the central axis of the stator 100 (together with the rotor 120) while meshing with the sun gear 140.
  • the sun gear 140 also starts to rotate around the central axis of the stator 100.
  • the output torque may increase according to the ratio (reduction ratio) of the number of teeth 1104 of the stator 100 to the number of teeth of the sun gear 140.
  • the carrier 150 can also rotate around the central axis of the stator 100 (together with the rotor 120).
  • FIGS. 9A-11 The principle of rotation of the rotor 120 will now be described in more detail with reference to FIGS. 9A-11.
  • 9A and 9B correspond to the positions of the individual teeth 1104 arranged on the outer peripheral surface of the stator 100 (more specifically, each of the three layers 110) when viewed from the upper surface side of the stator 100. It is a figure showing an example of change of a magnetic pole.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the principle of rotation of the rotor 120 at each timing shown in FIGS. 9A and 9B. In the example shown in FIGS.
  • the teeth 1104 are arranged in the circumferential direction of the stator 100 in the order of the teeth 1104a, the teeth 1104b, the teeth 1104c, the teeth 1104d, and the teeth 1104e.
  • 9A and 9B for each layer 110 of the stator 100, the individual teeth 1104 included in the layer 110 are hatched with different types. That is, tooth 1104a and tooth 1104d are included in one layer 110a, tooth 1104b and tooth 1104e are included in another layer 110b, and tooth 1104c is included in yet another layer 110c .
  • the intervals between and are equally spaced.
  • 9A to 10 show an example in which the magnetic pole of the magnet 1200 of the rotor 120 is the N pole when viewed from the upper surface side of the rotor 120.
  • a current is supplied to the electromagnet 1100 of each layer 110 so that the magnetic poles corresponding to the individual teeth 1104 included in the layer 110 are the same.
  • all the magnetic poles corresponding to the individual teeth 1104 in the layer 110a including the teeth 1104a when viewed from the upper surface side of the stator 100 can be “N-pole”.
  • the magnetic poles of the individual teeth 1104 in the layer 110b including the teeth 1104b when viewed from the top side of the stator 100 can all be "N-poles”.
  • the magnetic poles of the individual teeth 1104 in the layer 110c including the teeth 1104c when viewed from the upper surface side of the stator 100 can be all “S-poles”.
  • the rotor 120 repels the teeth 1104a and 1104b, respectively, and is attracted to the teeth 1104c.
  • the rotor 120 moves to the right in FIG. 9A along the circumferential direction of the stator 100 by a predetermined distance (for example, a distance corresponding to approximately half of the circumferential length of one tooth 1104).
  • the (pattern) can be switched sequentially in a predetermined order.
  • the combination of magnetic poles corresponding to each layer 110 can be controlled to change at the same time intervals, respectively, along the transition sequence shown in FIG.
  • the rotor 120 can rotate continuously around the central axis of the stator 100.
  • the rotor 120 repels with the teeth 1104a and 1104b, respectively, and is attracted to the teeth 1104c. As a result, the rotor 120 moves to the right in FIG. 9A by the predetermined distance along the circumferential direction of the stator 100 (similar to time t1).
  • the rotor 120 repulses the teeth 1104a, 1104b and 1104d and is attracted to the teeth 1104c.
  • the rotor 120 can move to the right in FIG. 9A by the predetermined distance along the circumferential direction of the stator 100 (similar to time t1).
  • the force vector acting on the rotor 120 from the side of the tooth 1104a and the force vector acting on the rotor 120 from the side of the tooth 1104d cancel each other.
  • the rotor 120 can be magnetically stabilized.
  • the magnetic poles corresponding to the positions of the individual teeth 1104 arranged on the outer peripheral surface of each of the three layers 110 are switched according to the position of the rotor 120, respectively.
  • the supply of power to the electromagnet 1100 of each of the three layers 110 can be controlled.
  • the direction of the magnetic field (magnetic flux) generated around the electromagnet 1100 of each of the three layers 110 can be switched depending on the position of the rotor 120, respectively.
  • the rotor 120 can rotate about the central axis of the stator 100 by the magnetic attraction of the rotor 120 to the stator 100 and the magnetic repulsion of the rotor 120 with the stator 100 repeatedly. .
  • the planetary gear 130 is combined with the rotor 120 coaxially with the central axis of the rotor 120. Then, these components are respectively arranged such that the teeth 1204 of the rotor 120 and the teeth 1104 of the stator 100 mesh with each other and the planetary gear 130 and the sun gear 140 mesh with each other. That is, the stator 100, the rotor 120, the planetary gear 130, and the sun gear 140 can be integrally combined. Thus, the total number of parts may be reduced compared to existing actuators (such as geared motors), for example, as no other parts are needed to couple these parts together.
  • actuators such as geared motors
  • the actuator 10 according to the present embodiment can achieve high output with a smaller number of parts.
  • the actuator 10 can also realize high output with less weight.
  • Torque-to-weight ratio (torque per unit weight) can be increased.
  • manufacturing costs will be reduced compared to existing actuators.
  • the rotor 120 and the stator 100 are arranged such that the teeth 1204 arranged on the outer peripheral surface of the rotor 120 mesh with the teeth 1104 arranged on the outer peripheral surface of the stator 100.
  • the air gap that is, the space between the stator 100 and the rotor 120
  • high output increase in output torque
  • the actuator 10 can include a large number of rotors 120 and a large number of planetary gears 130.
  • the gear of the actuator 10 is more rigid than, for example, an existing planetary gear reducer, and is not easily broken.
  • large numbers of forces can be applied at the contact portion because the number of simultaneously contacting teeth is small.
  • the actuator 10 since the actuator 10 includes a large number of rotors 120, the number of simultaneously contacting teeth is increased, so that the force can be dispersed among the large number of rotors 120 (gears). Therefore, each rotor 120 (gear) is unlikely to be damaged.
  • Modified example The present embodiment is not limited to the above-described example, and various modifications can be applied. Next, modified examples of the present embodiment will be described in “3-1. Modified Example 1” to “3-7. Modified Example 7”.
  • the ring gear 160 may have a magnet (not shown). Furthermore, the ring gear 160 can rotate around the central axis of the stator 100 while the teeth 1204 arranged on the outer peripheral surface of the rotor 120 and the teeth of the ring gear 160 mesh with each other. Note that, unlike the embodiment described above, the rotor 120 does not have the magnet 1200 at all, and may be made of only a magnetic material such as iron, for example.
  • the ring gear 160 is moved by moving the magnetic poles corresponding to the position of the rotor 120 of the electromagnets 1100 of the layers 110 of the stator 100 along the circumferential direction of the stator 100. It can rotate around a central axis of 100. More specifically, the movement of the magnetic poles allows the ring gear 160 to rotate about the central axis of the stator 100 while the teeth (inner teeth) of the ring gear 160 mesh with the teeth 1204 of the rotor 120. Then, as the ring gear 160 rotates, the rotor 120 can rotate around the central axis of the stator 100 while the teeth 1204 of the rotor 120 mesh with the teeth 1104 of the stator 100. As a result, rotation of the planetary gear 130 coupled to the rotor 120 can rotate the sun gear 140 about the central axis of the stator 100.
  • ring gear 160 has three layers (not shown) along the axial direction of ring gear 160, and each of the three layers can have an electromagnet (not shown). Also, unlike the embodiment described above, each layer 110 of the stator 100 basically does not have the electromagnet 1100.
  • the ring gear 160 can rotate around the central axis of the stator 100 while the teeth of the ring gear 160 mesh with the teeth 1204 of the rotor 120 (as in the pattern 1). Also, the rotor 120 may be made of only a magnetic body.
  • the ring gear 160 itself is moved by the magnetic poles of the electromagnets of the layers of the ring gear 160 corresponding to the position of the rotor 120 moving in the circumferential direction of the ring gear 160. It can rotate around the central axis of stator 100. That is, the ring gear 160 can rotate around the central axis of the stator 100 while the magnetic poles of the electromagnets included in the layers of the ring gear 160 are switched along the circumferential direction of the ring gear 160. More specifically, the movement of the magnetic poles allows the ring gear 160 to rotate around the central axis of the stator 100 while the teeth of the ring gear 160 mesh with the teeth 1204 of the rotor 120.
  • the rotor 120 can rotate around the central axis of the stator 100 while the teeth 1204 of the rotor 120 mesh with the teeth 1104 of the stator 100.
  • the sun gear 140 can be rotated about the central axis of the stator 100 by rotation of the planetary gear 130 connected to the rotor 120 (similar to the pattern 1 described above).
  • each layer 110 of the stator 100 may be configured to have a plurality of slots (Slot-coil) 170 for arranging the electromagnets 1100.
  • FIG. 14 is a view schematically showing a cross section of one layer 110 in a direction orthogonal to the axial direction of the stator 100 according to the present modification. As shown in FIG. 14, each of the plurality of slots 170 in each layer 110 may be arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction of the layer 110.
  • each layer 110 of the stator 100 has an electromagnet 1100 and a magnet 1102.
  • the ring gear 160 has one or more (for example, three) magnets such that the magnetic orientation is in the radial direction of the ring gear 160. Also in this case, an action substantially similar to the action described in Section 3-1-1 can be realized.
  • Modification 3 Although the above-described “Modification 1” describes an example in which the ring gear 160 is a gear having teeth that mesh with the teeth 1204 of the rotor 120, the present disclosure is not limited to such an example. As another alternative, the ring gear 160 may be a gear (internal gear) having teeth that mesh with the teeth 1300 of the planetary gear 130. The ring gear 160 according to the present modification is an example of a second gear according to the present disclosure.
  • ring gear 160 is disposed outside of planetary gear 130 with respect to the central axis of stator 100.
  • the rotational axis of the ring gear 160 may be coaxial with the central axis of the stator 100.
  • the ring gear 160 rotates around the central axis of the stator 100 while the individual teeth (internal teeth) of the ring gear 160 mesh with the individual teeth 1300 of the planetary gear 130.
  • FIG. 15 is a view showing an example of the appearance configuration of the actuator 10 according to the present modification.
  • each of the plurality of rotors 120 may be arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the stator 100.
  • the magnetic poles of the electromagnets 1100 of the layers 110 of the stator 100 corresponding to the positions of the plurality of rotors 120 are controlled to move along the circumferential direction of the stator 100, respectively.
  • the actuator 10 includes a number of rotors 120 and a number of planet gears 130.
  • the large number of planet gears 130 rotate while meshing with the sun gear 140, there is an advantage that the sun gear 140 is more resistant to breakage.
  • the external gear on the input shaft side more specifically, flexspline
  • the internal gear on the output shaft side more specifically, circular spline
  • the actuator 10 according to the present modification can be provided with a larger number of planet gears 130 than the number of planet gears in the existing planetary gear reducer. Therefore, each gear is less likely to be broken than existing planetary gear reducers.
  • the stator 100 includes the electromagnet 1100 and the magnet 1102 and the rotor 120 includes the magnet 1200.
  • the present disclosure is not limited to this example.
  • the stator 100 may not have the electromagnet 1100, and the rotor 120 may have an electromagnet instead of the magnet 1200.
  • the stator 100 has three layers 110, and each of the three layers 110 has a magnet 1102 having a predetermined magnetization pattern in the circumferential direction of the layers 110.
  • the predetermined magnetization pattern may be a pattern in which N poles and S poles are alternately magnetized at predetermined intervals (for example, an interval of one or more teeth 1104) in the circumferential direction of each layer 110.
  • each layer 110 does not have the electromagnet 1100 as described above.
  • FIG. 16 is a view schematically showing a configuration of a rotor 120 according to the present modification.
  • the rotor 120 according to the present variation includes three electromagnets 1210 along the axial direction of the rotor 120.
  • each of the three electromagnets 1210 can be energized via a power supply cable or the like from a power supply unit disposed outside the actuator 10.
  • the direction of the current supplied to each of the three electromagnets 1210 can be further controlled by the control unit described above in which the supply of power to each of the three electromagnets 1210 is performed.
  • magnetic flux flows around each electromagnet 1210, for example, as shown by a dashed dotted line in FIG.
  • the control unit may switch the combination of the directions of the currents supplied to the individual electromagnets 1210 according to the passage of time.
  • the rotor 120 is disposed relative to the stator 100 in such a positional relationship that the magnets 1102 of each of the three layers 110 of the stator 100 and the three electromagnets 1210 of the rotor 120 respectively face each other.
  • the supply of power to the three electromagnets 1210 is controlled such that the magnetic poles of the three electromagnets 1210 of the rotor 120 are switched according to the position of the rotor 120, respectively.
  • the orientations of the magnetic poles of the three electromagnets 1210 are also switched according to the position of the rotor 120.
  • the rotor 120 is centered on the stator 100. It can rotate around an axis. More specifically, rotor 120 may rotate about the central axis of stator 100 while teeth 1204 of rotor 120 mesh with teeth 1104 of stator 100.
  • the design of the actuator 10 can be appropriately changed such that the mechanical ratio (such as a reduction ratio) and the magnetic orientation of the magnet 1102 (of the stator 100) become optimal.
  • air gaps may be added as needed between any of the components.
  • at least one hole (for example, a hole passing through the central axis of the stator 100 and penetrating in the axial direction) may be provided in the stator 100.
  • a stator having teeth arranged on the outer peripheral surface, A rotor rotating around a central axis of the stator while meshing with teeth arranged on the outer peripheral surface of the stator, the teeth arranged on the outer peripheral surface; A second gear which rotates while meshing with a first gear coaxially connected to the central axis of the rotor and is connected to an output shaft; Equipped with The stator has an electromagnet, The rotor has a magnet and An actuator, wherein the magnetic poles of the electromagnet, corresponding to the position of the rotor, move along the circumferential direction of the stator.
  • the stator has two or more predetermined number of layers along the axial direction of the stator, The teeth are arranged on the outer peripheral surface of each of the predetermined number of layers, Each of the predetermined number of layers comprises the electromagnet
  • the stator and the rotor are disposed in such a positional relationship that an electromagnet of each of the predetermined number of layers and each of the predetermined number of magnets of the rotor face each other.
  • the second gear is disposed outside the first gear with respect to the central axis of the stator,
  • the second gear is an internal gear
  • the actuator according to any one of (9) to (12), wherein a rotation axis of the second gear is coaxial with a central axis of the stator.
  • a ring type carrier is fixed between the rotor and the first gear, The rotation axis of the carrier is coaxial with the central axis of the stator,
  • the actuator according to any one of (9) to (15), wherein the carrier rotates around a central axis of the stator according to rotation of the rotor.
  • a stator having teeth arranged on the outer peripheral surface, A rotor rotating around a central axis of the stator while meshing with teeth arranged on the outer peripheral surface of the stator, the teeth arranged on the outer peripheral surface;
  • a second gear which rotates while meshing with a first gear coaxially connected to the central axis of the rotor and is connected to an output shaft;
  • a third gear that is located on the opposite side of the stator with respect to the rotor, and rotates while meshing with the teeth arranged on the outer peripheral surface of the rotor; Equipped with Any one of the stator and the third gear has a magnet, The other one of the stator and the third gear has an electromagnet.
  • a stator having teeth arranged on the outer peripheral surface, A rotor rotating around a central axis of the stator while meshing with teeth arranged on the outer peripheral surface of the stator, the teeth arranged on the outer peripheral surface; A second gear which rotates while meshing with a first gear coaxially connected to the central axis of the rotor and is connected to an output shaft; Equipped with The stator has three or more predetermined number of layers along the axial direction of the stator, The teeth are arranged on the outer peripheral surface of each of the predetermined number of layers, Each of the predetermined number of layers comprises a magnet having a predetermined magnetization pattern in the circumferential direction of the layers, The rotor has the predetermined number of electromagnets along an axial direction of the rotor, An actuator, wherein the magnetic poles of each of the predetermined number of electromagnets are switched according to the position of the rotor.

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Abstract

【課題】より少ない数の部品で高出力を実現可能な、アクチュエータを提案する。 【解決手段】外周面に歯が配列されているステータと、外周面に配列されている歯が前記ステータの外周面に配列されている歯と噛み合いながら、前記ステータの中心軸回りに回転するロータと、前記ロータの中心軸と同軸に連結されている第１のギアと噛み合いながら回転し、かつ、出力軸に連結されている第２のギアと、を備え、前記ステータは、電磁石を有し、前記ロータは、磁石を有し、前記ロータの位置に対応する、前記電磁石の磁極は、前記ステータの周方向に沿って移動する、アクチュエータ。

Description

アクチュエータ
　本開示は、アクチュエータに関する。
　従来、様々な装置においてアクチュエータが用いられている。例えば、関節部に力制御型のアクチュエータを備え、当該関節部を介して複数のアームが接続されたロボットアームが知られている。
　例えば、下記特許文献１には、電動機および減速機を備える回転式アクチュエータが記載されている。当該電動機は、ロータ軸を有するロータと、ロータ側へ突出する複数のコイル部を有する円環状のステータとを有し、かつ、当該減速機は、ロータ軸の偏心部に取り付けられたサンギアと、サンギアの外歯に噛み合う内歯が形成されたリングギアとを有する。
特開２００９－１７７９８２号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の技術では、電動機と減速機とがそれぞれ独立して構成されている。このため、特許文献１に記載の技術では、例えば電動機と減速機との間で部品を共有できないので、部品の総数が多くなり得る。
　そこで、本開示では、より少ない数の部品で高出力を実現可能な、新規かつ改良されたアクチュエータを提案する。
　本開示によれば、外周面に歯が配列されているステータと、外周面に配列されている歯が前記ステータの外周面に配列されている歯と噛み合いながら、前記ステータの中心軸回りに回転するロータと、前記ロータの中心軸と同軸に連結されている第１のギアと噛み合いながら回転し、かつ、出力軸に連結されている第２のギアと、を備え、前記ステータは、電磁石を有し、前記ロータは、磁石を有し、前記ロータの位置に対応する、前記電磁石の磁極は、前記ステータの周方向に沿って移動する、アクチュエータが提供される。
　また、本開示によれば、外周面に歯が配列されているステータと、外周面に配列されている歯が前記ステータの外周面に配列されている歯と噛み合いながら、前記ステータの中心軸回りに回転するロータと、前記ロータの中心軸と同軸に連結されている第１のギアと噛み合いながら回転し、かつ、出力軸に連結されている第２のギアと、前記ロータに対して前記ステータの反対側に位置し、かつ、前記ロータの外周面に配列されている歯と噛み合いながら回転する第３のギアと、を備え、前記ステータおよび前記第３のギアのうちのいずれか一方は、磁石を有し、前記ステータおよび前記第３のギアのうちのいずれか他方は、電磁石を有し、前記ロータの位置に対応する、前記電磁石の磁極が、前記ステータの周方向または前記第３のギアの周方向に沿って移動することにより前記第３のギアが回転する、アクチュエータが提供される。
　また、本開示によれば、外周面に歯が配列されているステータと、外周面に配列されている歯が前記ステータの外周面に配列されている歯と噛み合いながら、前記ステータの中心軸回りに回転するロータと、前記ロータの中心軸と同軸に連結されている第１のギアと噛み合いながら回転し、かつ、出力軸に連結されている第２のギアと、を備え、前記ステータは、前記ステータの軸方向に沿って３以上の所定の数の層を有し、前記所定の数の層の各々の外周面には、前記歯が配列されており、前記所定の数の層の各々は、当該層の周方向に関し所定の着磁パターンを有する磁石を有し、前記ロータは、前記ロータの軸方向に沿って前記所定の数の電磁石を有し、前記所定の数の電磁石の各々の磁極は、前記ロータの位置に応じて切り替えられる、アクチュエータが提供される。
　以上説明したように本開示によれば、より少ない数の部品で高出力を実現することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本開示の実施形態に係るアクチュエータ１０の外観構成の例を示した図である。 図１に示したＡ－Ａ線によるアクチュエータ１０の断面の例を示した図である。 アクチュエータ１０の底面側が見たアクチュエータ１０の形状を概略的に示した図である。 本実施形態に係るアクチュエータ１０の内部構成の一部を示した図である。 本実施形態に係るロータ１２０の一部の外観構成を示した図である。 ステータ１００に配列されている歯のサイズと太陽ギア１４０の歯のサイズとの関係の例を示した図である。 ロータ１２０に配列されている歯と遊星ギア１３０の歯との間の角度差を示した図である。 本実施形態に係るアクチュエータ１０の動作の概要を説明するための図である。 本実施形態に係るロータ１２０の回転の原理を説明するための図である。 本実施形態に係るロータ１２０の回転の原理を説明するための図である。 図９Ａおよび図９Ｂに示した各タイミングにおけるロータ１２０の回転の原理を説明するための別の図である。 本実施形態に係るステータ１００の各層１１０に対応する磁極のパターンの遷移例を示した図である。 本実施形態の変形例１に係る、リングギア１６０がロータ１２０を支持する構成を概略的に示した図である。 本実施形態の変形例２に係る、ステータ１００の磁石１１０２の磁気配向の例を概略的に示した図である。 本実施形態の変形例２に係る、ステータ１００の軸方向に直交するステータ１００の断面を概略的に示した図である。 本実施形態の変形例５に係るアクチュエータ１０の外観構成の例を示した図である。 本実施形態の変形例６に係るロータ１２０の構成を概略的に示した図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。例えば、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、必要に応じて層１１０ａおよび層１１０ｂのように区別する。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。例えば、層１１０ａおよび層１１０ｂを特に区別する必要が無い場合には、単に層１１０と称する。
　また、以下に示す項目順序に従って当該「発明を実施するための形態」を説明する。
　１．背景
　２．実施形態の詳細な説明
　３．変形例
　４．むすび
＜＜１．背景＞＞
　まず、本開示の特徴を明確に示すために、本開示の実施形態に係るアクチュエータ１０を創作するに至った背景について説明する。
　従来、モータに減速機を取り付けたギヤードモータが開発されている。このギヤードモータは、モータの回転を減速させることにより、モータ単体よりも大きいトルクを出力できる。しかしながら、既存のギヤードモータは、それぞれ独立して構成されたモータとギアとが組み合わされて構成されている。つまり、既存のギヤードモータでは、モータとギアとが一体化されてはいない。このため、既存のギヤードモータでは、部品の総数を削減することが困難であり、また、重量も大きくなるというデメリットがある。
　そこで、上記事情を一着眼点にして、本実施形態に係るアクチュエータ１０を創作するに至った。アクチュエータ１０は、外周面に歯１１０４が配列されているステータ１００と、外周面に配列されている歯１２０４がステータ１００の外周面に配列されている歯１１０４と噛み合いながら、ステータ１００の中心軸回りに回転するロータ１２０と、ロータ１２０の中心軸と同軸に連結されている遊星ギア１３０と噛み合いながら回転し、かつ、出力軸に連結されている太陽ギア１４０と、を備え、ステータ１００は、電磁石１１００を有し、ロータ１２０は、磁石１２００を有し、ロータ１２０の位置に対応する、電磁石１１００の磁極は、ステータ１００の周方向に沿って移動し得る。このため、例えば既存のギヤードモータと比較して、より少ない数の部品で高出力を実現することができる。
　ここで、遊星ギア１３０は、本開示に係る第１のギアの一例である。また、太陽ギア１４０は、本開示に係る第２のギアの一例である。以下、このような本実施形態の内容について順次詳細に説明する。
＜＜２．実施形態の詳細な説明＞＞
　＜２－１．構成＞
　まず、本実施形態に係るアクチュエータ１０の構成について、主として図１～図３を参照して説明する。図１は、アクチュエータ１０の外観構成の一例を示した図である。図２は、図１に示したＡ－Ａ線によるアクチュエータ１０の断面の一例を示した図である。図３は、アクチュエータ１０の底面側が見たアクチュエータ１０の形状を概略的に示した図である。
　図１および図２に示したように、アクチュエータ１０は、ステータ１００、ロータ１２０、遊星ギア１３０、太陽ギア１４０、および、キャリア１５０を有する。また、図２に示したように、アクチュエータ１０は、筐体２００をさらに有し得る。但し、かかる例に限定されず、アクチュエータ１０は、筐体２００を有しなくてもよい。
　｛２－１－１．ステータ１００｝
　ステータ１００は、複数の電磁石１１００および複数の磁石（永久磁石）１１０２を有し得る。また、図１に示したように、ステータ１００の外周面には、複数の歯１１０４が配列されている。例えば、ステータ１００は、ステータ１００の軸方向に沿って２以上の所定の数（例えば３つ）の層１１０を有し、かつ、当該所定の数の層１１０の各々の外周面には、複数の歯１１０４が配列されている。より具体的には、当該所定の数の層１１０の各々の外周面には、略同一の形状の歯１１０４が、略同数ずつ配列されている。以下では、当該所定の数が「３」である例を主として説明する。
　図１および図２に示したように、３つの層１１０の各々は、電磁石１１００および磁石１１０２を有し得る。図２に示したように、磁石１１０２の径方向の長さは、電磁石１１００の径方向の長さよりも大きくなるように設計され得る。
　また、３つの層１１０の各々の形状およびサイズは、それぞれ略同一であり得る。例えば、各層１１０の外周面の形状は、略同一である。より具体的には、各層１１０の外周面（より詳細には、各層１１０の磁石１１０２の外周面）には、略同一の形状の歯１１０４が略同数ずつそれぞれ配列され得る。また、図３に示したように、ステータ１００の軸方向（図３に示した例ではアクチュエータ１０の底面側）から見たときの、３つの層１１０の各々の外周面に配列されている個々の歯１１０４の位置が互いに異なるように、３つの層１１０は組み合わされ得る。例えば、図３に示したように、ステータ１００の軸方向から見たときの、３つの層１１０の各々の外周面に配列されている個々の歯１１０４の、ステータ１００の外周面の周方向における間隔がそれぞれ略等間隔になるように、３つの層１１０は組み合わされる。かかる構成によれば、後述するように、ロータ１２０が、ステータ１００の中心軸回りに円滑に回転することができる。
　さらに、各層１１０が有する電磁石１１００の形状およびサイズは、略同一であり得る。また、各層１１０が有する磁石１１０２の形状およびサイズは、略同一であり得る。
　図４は、アクチュエータ１０の内部構成の一部を示した図である。例えばアクチュエータ１０の外部に配置されている電源部（図示省略）から電源ケーブル（図示省略）などを介して、各層１１０の電磁石１１００は通電され得る。さらに、例えばアクチュエータ１０の外部に配置されている制御部（図示省略）により、各層１１０の電磁石１１００に対する電力の供給が制御され得る。これにより、例えば図４に示したように、電磁石１１００の周りに磁束が流れ得る。また、個々の電磁石１１００に対して電流を流す方向が逆方向に切り替えられると、磁束が流れる方向がそれぞれ逆方向になり、各層１１０の磁極の向きがそれぞれ逆になり得る。例えば、制御部は、３つの層１１０の各々の電磁石１１００に流される電流の向きの組み合わせを、時間の経過に応じて切り替え得る。これにより、図９Ａ～図９Ｂを参照して後述するように、各層１１０の電磁石１１００の磁極が、ステータ１００の周方向に沿って移動し得る。その結果、後述するように、ロータ１２０が、ステータ１００の周方向に沿って回転し得る。
　ここで、制御部は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等の処理回路を含んで構成され得る。制御部は、アクチュエータ１０の動作を統括的に制御し得る。なお、制御部および電源部がアクチュエータ１０の外部に配置される例に限定されず、これらのうちの一以上は、アクチュエータ１０の内部に配置されてもよい。
　｛２－１－２．ロータ１２０｝
　図１に示したように、ロータ１２０の外周面には複数の歯１２０４が配列されている。ロータ１２０の外周面に配列されている個々の歯１２０４と、ステータ１００の外周面に配列されている個々の歯１１０４とが噛み合いながら、ロータ１２０は、ステータ１００の中心軸回りに回転する。
　図５は、ロータ１２０の一部の外観構成の例を示した図である。図５に示したように、ロータ１２０は、ロータ１２０の軸方向に沿って所定の数（例えば３つ）の磁石１２００を有し得る。なお、図５では、便宜上、磁石１２００が２つだけ配置される例を示しているが、かかる例に限定されず、磁石１２００は３つ以上配置され得る。以下では、例えば図１および図２に示したように、ロータ１２０が３つの磁石１２００を有する例を主として説明する。
　図５に示したように、ロータ１２０は、磁石１２００と部材１２０２とが、ロータ１２０の軸方向に沿ってそれぞれ一つずつ交互に組み合わされることにより構成され得る。つまり、個々の隣接する磁石１２００の間には部材１２０２がそれぞれ配置され得る。部材１２０２は、例えば鉄などの磁性体で構成され得る。また、図５に示したように、部材１２０２の外周面には、複数の歯１２０４が配列されている。部材１２０２の外周面に配列されている個々の歯１２０４は、ステータ１００（より詳細には各層１１０）の外周面に配列されている個々の歯１１０４と噛み合い得る。
　前述したように、ロータ１２０の外周面に配列されている個々の歯１２０４と、ステータ１００の外周面に配列されている個々の歯１１０４とが噛み合うように、ロータ１２０はステータ１００に対して配置される。例えば、図４に示したように、ステータ１００の３つの層１１０の各々が有する電磁石１１００と、ロータ１２０が有する３つの磁石１２００の各々とがそれぞれ向かい合うような位置関係で、ロータ１２０はステータ１００に対して配置される。
　また、ロータ１２０は、ロータ１２０の中心軸と同軸に遊星ギア１３０と連結されている。例えば、図１に示したように、ロータ１２０と遊星ギア１３０との間にキャリア１５０が配置され、かつ、ロータ１２０は、遊星ギア１３０と連結されている。より具体的には、図２に示したように、ロータ１２０の一方の端の部材１２０２ａと、キャリア１５０の孔（図示省略）と、遊星ギア１３０との間に、棒状の連結部１２２が配置され得る。連結部１２２は、ロータ１２０と遊星ギア１３０とを固定し得る。例えば、図５に示した部材１２０２ａの中央の孔１２０６と、キャリア１５０の孔と、遊星ギア１３０の孔（図示省略）との間に連結部１２２が挿通されることにより、ロータ１２０と遊星ギア１３０とは固定され得る。
　｛２－１－３．遊星ギア１３０｝
　遊星ギア１３０は、ロータ１２０の回転に伴い、後述する太陽ギア１４０と噛み合いながら、ステータ１００の中心軸回りに回転する。また、遊星ギア１３０の歯数と、ロータ１２０に配列されている歯１２０４の数とは同一であるように設計され得る。
　ここで、ステータ１００の外周面に配列されている歯１１０４の数は、太陽ギア１４０の歯数よりも所定の数だけ少ないように設計され得る。例えば、ステータ１００の外周面に配列されている歯１１０４の数は、Ｎであり、かつ、太陽ギア１４０の歯数は、Ｎ＋１である。この場合、アクチュエータ１０の減速比は、（Ｎ＋１）／Ｎになる。なお、Ｎは、２以上の所定の数である。
　さらに、ステータ１００の歯１１０４のサイズは、太陽ギア１４０の歯１４００のサイズよりも大きくなるように設計され得る。同様に、ロータ１２０の歯１２０４のサイズは、遊星ギア１３０の歯１３００のサイズよりも大きくなるように設計され得る。例えば、ステータ１００の径方向の長さと太陽ギア１４０の径方向の長さとが略同一になるように、ステータ１００および太陽ギア１４０はそれぞれ設計され得る。この場合、ステータ１００の外周面に配列されている歯１１０４の数と太陽ギア１４０の歯数との関係に適合するように、歯１１０４のサイズと太陽ギア１４０の歯１４００のサイズとの関係が、例えば転位係数を用いて設計時に定められ得る。
　ここで、図６を参照して、歯１１０４のサイズと太陽ギア１４０の歯１４００のサイズとの関係の設定例について説明する。例えば、歯１１０４のサイズをβとすると、下記の数式（１）および数式（２）を用いて、太陽ギア１４０の歯のサイズは、（数式（１）および数式（２）における）αまたはδに定められ得る。なお、数式（１）および数式（２）におけるγは、転位量である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　なお、前述したようにロータ１２０と遊星ギア１３０とが同軸に連結され得る。この場合、図７に示したように、ロータ１２０に配列されている個々の歯１２０４と遊星ギア１３０の個々の歯１３００との間に所定の角度差θ（オフセット）が設けられ得る。これにより、ロータ１２０の歯１２０４とステータ１００の歯１１０４とが確実に噛み合い、かつ、遊星ギア１３０の歯１３００と太陽ギア１４０の歯１４００とが確実に噛み合うように構成される。
　｛２－１－４．太陽ギア１４０｝
　図１に示したように、太陽ギア１４０は、ステータ１００の中心軸に対して遊星ギア１３０よりも内側に配置されている。また、太陽ギア１４０の外周面の歯１４００が、遊星ギア１３０の外歯１３００と噛み合いながら、太陽ギア１４０は回転する。太陽ギア１４０の回転軸は、ステータ１００の中心軸と同軸であり得る。
　太陽ギア１４０は、ステータ１００の中心軸回りに回転可能に支持され得る。例えば、図２に示したように、筐体２００と太陽ギア１４０との間にベアリング１４２が配置される。この場合、ベアリング１４２は、太陽ギア１４０をステータ１００の中心軸回りに回転可能に支持する。
　さらに、太陽ギア１４０は、アクチュエータ１０の出力軸（図示省略）に連結され得る。但し、かかる例に限定されず、太陽ギア１４０がアクチュエータ１０の出力軸であってもよい。
　｛２－１－５．キャリア１５０｝
　キャリア１５０は、リング型である。前述したように、キャリア１５０は、ロータ１２０と遊星ギア１３０との間で固定されている。
　キャリア１５０は、ステータ１００の中心軸回りに回転可能に支持され得る。例えば、図２に示したように、筐体２００とキャリア１５０との間にベアリング１５２が配置される。この場合、ベアリング１５２は、キャリア１５０をステータ１００の中心軸回りに回転可能に支持する。上記の構成によれば、ロータ１２０がステータ１００の中心軸回りに回転し始めると、ロータ１２０に固定されているキャリア１５０にロータ１２０の回転力が伝達されることにより、例えば図８において矢印で示したように、キャリア１５０は、ロータ１２０と一緒に、ステータ１００の中心軸回りに回転し得る。
　なお、図２では、ステータ１００の軸方向における両端側にキャリア１５０がそれぞれ一つずつ配置される例を示しているが、本実施形態はかかる例に限定されない。例えば図１に示したように、ステータ１００の軸方向における一端側（太陽ギア１４０側）のみにキャリア１５０が一つだけ配置されてもよい。
　｛２－１－６．筐体２００｝
　図２に示したように、筐体２００内には、ステータ１００、ロータ１２０、および、太陽ギア１４０、ベアリング１４２、および、ベアリング１５２などが配置され得る。また、筐体２００は、ステータ１００、ベアリング１４２、および、ベアリング１５２などを支持し得る。なお、筐体２００の形状は特に限定されない。例えば、筐体２００は、円筒形であってもよいし、角柱（四角柱など）形であってもよい。
　＜２－２．動作＞
　以上、本実施形態に係るアクチュエータ１０の構成について説明した。次に、図８～図１０を参照して、前述した構成に基づくアクチュエータ１０の動作について説明する。
　｛２－２－１．概要｝
　まず、図８を参照して、アクチュエータ１０の動作の概要について説明する。図８は、アクチュエータ１０の動作の概要を説明するための図である。ロータ１２０の位置に対応する、３つの層１１０の各々の磁場が適切に変化すると、図８に示したように、ロータ１２０の外周面に配列されている歯１２０４がステータ１００の外周面に配列されている歯１１０４と噛み合いながら、ロータ１２０は、ステータ１００の中心軸回りに回転し始める。これにより、ロータ１２０の中心軸と同軸に連結されている遊星ギア１３０は、太陽ギア１４０と噛み合いながら、ステータ１００の中心軸回りに（ロータ１２０と一緒に）回転し始める。その結果、太陽ギア１４０も、ステータ１００の中心軸回りに回転し始める。この際、ステータ１００の歯１１０４の数と太陽ギア１４０の歯数との比（減速比）に応じて、出力トルクが増加し得る。
　また、ロータ１２０が回転することにより、キャリア１５０もステータ１００の中心軸回りに（ロータ１２０と一緒に）回転し得る。
　｛２－２－２．ロータ１２０の回転の原理｝
　次に、図９Ａ～図１１を参照して、ロータ１２０の回転の原理についてより詳細に説明する。図９Ａおよび図９Ｂは、ステータ１００の上面側から見たときの、ステータ１００（より詳細には、３つの層１１０の各々）の外周面に配列されている個々の歯１１０４の位置に対応する磁極の切り替わりの例を示した図である。図１０は、図９Ａおよび図９Ｂに示した各タイミングにおけるロータ１２０の回転の原理を説明するための図である。図９Ａおよび図９Ｂに示した例では、歯１１０４ａ、歯１１０４ｂ、歯１１０４ｃ、歯１１０４ｄ、および、歯１１０４ｅの順に、ステータ１００の周方向に沿って歯１１０４が配列されている。なお、図９Ａおよび図９Ｂでは、ステータ１００の層１１０ごとに、当該層１１０に含まれる個々の歯１１０４に対してそれぞれ異なる種類の網掛けを付している。つまり、歯１１０４ａおよび歯１１０４ｄは、ある層１１０ａに含まれており、歯１１０４ｂおよび歯１１０４ｅは別の層１１０ｂに含まれており、そして、歯１１０４ｃは、さらに別の層１１０ｃに含まれている。
　また、図９Ａ～図１０では、個々の隣接する２つのタイミング（つまり、Ｔ＝ｔ１とＴ＝ｔ２との間、Ｔ＝ｔ２とＴ＝ｔ３との間、および、Ｔ＝ｔ３とＴ＝ｔ４との間）の間隔がそれぞれ等間隔である例を示している。また、図９Ａ～図１０では、ロータ１２０の上面側から見たときの、ロータ１２０の磁石１２００の磁極がＮ極である例を示している。
　図９Ａに示したように、ステータ１００の層１１０ごとに、当該層１１０に含まれる個々の歯１１０４に対応する磁極がそれぞれ同一になるように、各層１１０の電磁石１１００に対して電流が流され得る。例えば、図９Ａに示したＴ＝ｔ１時点では、ステータ１００の上面側から見たときの、歯１１０４ａを含む層１１０ａ内の個々の歯１１０４に対応する磁極は全て「Ｎ極」になり得る。同様に、ステータ１００の上面側から見たときの、歯１１０４ｂを含む層１１０ｂ内の個々の歯１１０４の磁極は全て「Ｎ極」になり得る。また、ステータ１００の上面側から見たときの、歯１１０４ｃを含む層１１０ｃ内の個々の歯１１０４の磁極は全て「Ｓ極」になり得る。これにより、例えば図１０に示したｔ１時点の図のように、ロータ１２０は、歯１１０４ａおよび歯１１０４ｂとそれぞれ反発し、かつ、歯１１０４ｃに引き付けられる。その結果、ロータ１２０は、ステータ１００の周方向に沿って、所定の距離（例えば一つの歯１１０４の周方向の長さの略半分に相当する距離）だけ、図９Ａの右側へ移動する。
　さらに、ロータ１２０が磁気的に不安定な位置から磁気的に安定する位置まで、ステータ１００の周方向に沿って移動する度に、図１１に示したように、各層１１０に対応する磁極の組み合わせ（パターン）が、所定の順序に沿って逐次切り替えられ得る。例えば、各層１１０に対応する磁極の組み合わせは、図１１に示した遷移順序に沿って、それぞれ同一の時間間隔ごとに変化するように制御され得る。図９Ａおよび図９Ｂに示した例では、Ｔ＝ｔ１～ｔ３の間は、各層１１０に対応する磁極の組み合わせは、（Ｎ極、Ｎ極、Ｓ極）である。そして、Ｔ＝ｔ４に達した際に、各層１１０に対応する磁極の組み合わせは、上記の組み合わせから（Ｓ極、Ｎ極、Ｎ極）へと切り替えられ、かつ、Ｔ＝ｔ４～ｔ６の間は、この組み合わせが維持される。このように制御されることにより、ロータ１２０は、ステータ１００の中心軸回りに連続的に回転し得る。
　以下、上記の原理についてより詳細に説明する。図１０に示したように、Ｔ＝ｔ２時点では、ロータ１２０は、歯１１０４ａおよび歯１１０４ｂとそれぞれ反発し、かつ、歯１１０４ｃに引き付けられる。その結果、（ｔ１時点と同様に）ロータ１２０は、ステータ１００の周方向に沿って当該所定の距離だけ、図９Ａの右側へ移動する。
　さらに、Ｔ＝ｔ３時点では、ロータ１２０は、歯１１０４ａ、歯１１０４ｂ、および、歯１１０４ｄとそれぞれ反発し、かつ、歯１１０４ｃに引き付けられる。これにより、（ｔ１時点と同様に）ロータ１２０は、ステータ１００の周方向に沿って当該所定の距離だけ、図９Ａの右側へ移動し得る。そして、例えばＴ＝ｔ４に達する直前において、歯１１０４ａの側からロータ１２０に働く力ベクトルと、歯１１０４ｄの側からロータ１２０に働く力ベクトルとが互いに打ち消し合うようになる。これにより、ロータ１２０は、磁気的に安定し得る。
　その後、図９Ｂに示したように、Ｔ＝ｔ４時点では、（ステータ１００の上面側から見たときの）歯１１０４ａを含む層１１０ａ内の個々の歯１１０４に対応する磁極は全て「Ｓ極」、歯１１０４ｂを含む層１１０ｂ内の個々の歯１１０４の磁極は全て「Ｎ極」、かつ、歯１１０４ｃを含む層１１０ｃ内の個々の歯１１０４の磁極は全て「Ｎ極」になるように、各層１１０の電磁石１１００に対して流される電流の向きが切り替えられる。これにより、ロータ１２０は、歯１１０４ｂおよび歯１１０４ｃとそれぞれ反発し、かつ、歯１１０４ｄに引き付けられるようになる。換言すれば、ロータ１２０は、磁気的に安定な状態から磁気的に不安定な状態になる。その結果、ロータ１２０は、ステータ１００の周方向に沿って、所定の距離（例えば一つの歯１１０４の周方向の長さの略半分に相当する距離）だけ、図９Ａの右側へ移動する。
　上記のように、本実施形態によれば、３つの層１１０の各々の外周面に配列されている個々の歯１１０４の位置に対応する磁極が、ロータ１２０の位置に応じてそれぞれ切り替わるように、３つの層１１０の各々が有する電磁石１１００に対する電力の供給が制御され得る。これにより、３つの層１１０の各々が有する電磁石１１００の周りに生じる磁場（磁束）の向きも、ロータ１２０の位置に応じてそれぞれ切り替わり得る。その結果、ロータ１２０がステータ１００に磁気的に引き付けられることと、ロータ１２０がステータ１００と磁気的に反発することとが繰り返されることにより、ロータ１２０は、ステータ１００の中心軸回りに回転し得る。
　＜２－３．効果＞
　｛２－３－１．効果１｝
　以上説明したように、本実施形態によれば、ロータ１２０の中心軸と同軸に、遊星ギア１３０はロータ１２０と組み合わされる。そして、ロータ１２０の歯１２０４とステータ１００の歯１１０４とが噛み合い、かつ、遊星ギア１３０と太陽ギア１４０とが噛み合うように、これらの部品がそれぞれ配置される。つまり、ステータ１００、ロータ１２０、遊星ギア１３０、および、太陽ギア１４０が一体的に組み合わされ得る。従って、例えばこれらの部品同士を結合するための他の部品が不要になるので、既存のアクチュエータ（ギヤードモータなど）と比べて部品の総数が減少し得る。
　従って、本実施形態に係るアクチュエータ１０は、より少ない数の部品で高出力を実現することができる。例えば、アクチュエータ１０は、より小さい重量で、高出力を実現することも可能となる。その結果、Ｔｏｒｑｕｅ－ｔｏ－ｗｅｉｇｈｔ　ｒａｔｉｏ（単位重量あたりのトルク）が増加し得る。さらに、部品の総数が減少し得るので、既存のアクチュエータと比べて製造コストが減少することも期待できる。
　｛２－３－２．効果２｝
　また、本実施形態によれば、ロータ１２０の外周面に配列されている歯１２０４がステータ１００の外周面に配列されている歯１１０４と噛み合うように、ロータ１２０とステータ１００とが配置される。このため、エアギャップ（つまり、ステータ１００とロータ１２０との空間）がゼロになり得る。従って、アクチュエータ１０のサイズを大きくせずに、高出力（出力トルクの増加）を実現することができる。
　また、このように構成されることにより、ロータ１２０の回転を支持するためのベアリングが不要となる。従って、部品の総数がさらに減少し得る。
　｛２－３－３．効果３｝
　詳細については図１５を参照して後述するが、さらに、本実施形態によれば、アクチュエータ１０は、多数のロータ１２０および多数の遊星ギア１３０を備えることが可能である。これにより、アクチュエータ１０の歯車は、例えば既存の遊星歯車減速機などと比較して、より強固になり、容易に破損することがない。例えば、既存の技術では、同時に接触する歯の数が少ないので、接触部分において大きな力がかかり得る。一方、本実施形態によれば、アクチュエータ１０が多数のロータ１２０を備えることにより、同時に接触する歯の数が多くなるので、当該多数のロータ１２０（歯車）の間で力が分散され得る。従って、各ロータ１２０（歯車）が破損し難い。
＜＜３．変形例＞＞
　本実施形態は前述した例に限定されず、各種の変形例が適用可能である。次に、本実施形態の変形例について、「３－１．変形例１」～「３－７．変形例７」において説明する。
　＜３－１．変形例１＞
　上記の説明では、ロータ１２０をキャリア１５０が支持する例を示したが、本開示はかかる例に限定されない。例えば、図１２に示したように、ロータ１２０に対してステータ１００の反対側に配置されたリングギア１６０がロータ１２０を支持してもよい。以下、この変形例の具体的な構成の２つのパターンについて、「３－１－１．パターン１」～「３－１－２．パターン２」において説明する。
　｛３－１－１．パターン１｝
　まず、本変形例のパターン１に係る構成について説明する。パターン１では、リングギア１６０は、磁石（図示省略）を有し得る。さらに、ロータ１２０の外周面に配列されている歯１２０４とリングギア１６０の歯とが噛み合いながら、リングギア１６０は、ステータ１００の中心軸回りに回転し得る。なお、前述した実施形態とは異なり、ロータ１２０は、磁石１２００を全く有さず、例えば鉄などの磁性体のみで構成され得る。
　このパターン１に係る構成によれば、ステータ１００の各層１１０が有する電磁石１１００の、ロータ１２０の位置に対応する磁極が、ステータ１００の周方向に沿って移動することにより、リングギア１６０は、ステータ１００の中心軸回りに回転し得る。より具体的には、当該磁極の移動により、リングギア１６０の歯（内歯）がロータ１２０の歯１２０４と噛み合いながら、リングギア１６０は、ステータ１００の中心軸回りに回転し得る。そして、リングギア１６０が回転することにより、ロータ１２０の歯１２０４がステータ１００の歯１１０４と噛み合いながら、ロータ１２０は、ステータ１００の中心軸回りに回転し得る。その結果、ロータ１２０に連結している遊星ギア１３０が回転することにより、太陽ギア１４０がステータ１００の中心軸回りに回転し得る。
　｛３－１－２．パターン２｝
　次に、本変形例のパターン２に係る構成について説明する。パターン２では、リングギア１６０は、リングギア１６０の軸方向に沿って３層（図示省略）を有し、かつ、当該３層の各々は、電磁石（図示省略）を有し得る。また、前述した実施形態とは異なり、ステータ１００の各層１１０は、基本的に、電磁石１１００を有しない。なお、（パターン１と同様に）リングギア１６０の歯がロータ１２０の歯１２０４と噛み合いながら、リングギア１６０は、ステータ１００の中心軸回りに回転し得る。また、ロータ１２０は、磁性体のみで構成され得る。
　このパターン２に係る構成によれば、リングギア１６０の各層が有する電磁石の、ロータ１２０の位置に対応する磁極が、リングギア１６０の周方向に沿って移動することにより、リングギア１６０自身が、ステータ１００の中心軸回りに回転し得る。つまり、リングギア１６０の各層が有する電磁石の磁極がリングギア１６０の周方向に沿って切り替わりながら、リングギア１６０は、ステータ１００の中心軸回りに回転し得る。より具体的には、当該磁極の移動により、リングギア１６０の歯がロータ１２０の歯１２０４と噛み合いながら、リングギア１６０は、ステータ１００の中心軸回りに回転し得る。そして、リングギア１６０が回転することにより、ロータ１２０の歯１２０４がステータ１００の歯１１０４と噛み合いながら、ロータ１２０は、ステータ１００の中心軸回りに回転し得る。その結果、（上記のパターン１と同様に）ロータ１２０に連結している遊星ギア１３０が回転することにより、太陽ギア１４０がステータ１００の中心軸回りに回転し得る。
　＜３－２．変形例２＞
　また、前述した実施形態では、図８に示したように、ステータ１００の各層１１０が有する磁石１１０２の磁気配向が、ステータ１００の軸方向である例について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。別の変形例として、例えば図１３に示したように、磁石１１０２の磁気配向は、ステータ１００の径方向であってもよい。
　本変形例では、例えば図１４に示したように、ステータ１００の各層１１０は、電磁石１１００を配置するためのスロット（Ｓｌｏｔ‐ｃｏｉｌ）１７０を複数有するように構成されてもよい。図１４は、本変形例に係る、ステータ１００の軸方向に直交する方向による一つの層１１０の断面を概略的に示した図である。図１４に示したように、各層１１０において当該複数のスロット１７０の各々は、当該層１１０の周方向において略等間隔に配置されてもよい。
　さらに、上記の「変形例１のパターン１」と本変形例（「変形例２」）とが組み合わされることも可能である。具体的には、ステータ１００の各層１１０は、電磁石１１００および磁石１１０２を有する。そして、リングギア１６０は、磁気配向がリングギア１６０の径方向であるような磁石を一以上（例えば３つ）有する。この場合に関しても、３－１－１節で述べた作用と概略同様の作用が実現され得る。
　＜３－３．変形例３＞
　上記の「変形例１」では、リングギア１６０が、ロータ１２０の歯１２０４と噛み合う歯を有するギアである例について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。別の変形例として、リングギア１６０は、遊星ギア１３０の歯１３００と噛み合う歯を有するギア（内歯車）であってもよい。本変形例に係るリングギア１６０は、本開示に係る第２のギアの一例である。
　本変形例では、リングギア１６０は、ステータ１００の中心軸に対して遊星ギア１３０よりも外側に配置される。また、リングギア１６０の回転軸は、ステータ１００の中心軸と同軸であり得る。例えば、リングギア１６０の個々の歯（内歯）が遊星ギア１３０の個々の歯１３００と噛み合いながら、リングギア１６０は、ステータ１００の中心軸回りに回転する。
　＜３－４．変形例４＞
　前述した実施形態では、太陽ギア１４０に出力軸が連結されている（または、太陽ギア１４０が出力軸である）例について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。別の変形例として、（太陽ギア１４０の代わりに）キャリア１５０に当該出力軸が連結されていてもよいし、または、キャリア１５０が当該出力軸であってもよい。あるいは、上記の「変形例３」に係るリングギア１６０に当該出力軸が連結されていてもよいし、または、「変形例３」に係るリングギア１６０が当該出力軸であってもよい。
　＜３－５．変形例５＞
　また、前述した実施形態では、図１等に示したように、アクチュエータ１０がロータ１２０を１つだけ備える例を主として説明したが、本開示はかかる例に限定されない。例えば図１５に示したように、アクチュエータ１０はロータ１２０を複数備えてもよい。図１５は、本変形例に係るアクチュエータ１０の外観構成の例を示した図である。
　｛３－５－１．構成｝
　図１５に示したように、本変形例では、個々のロータ１２０は、当該ロータ１２０の外周面に配列されている歯がステータ１００の外周面に配列されている歯１１０４と噛み合いながら、ステータ１００の中心軸回りにそれぞれ回転し得る。また、当該複数のロータ１２０の各々は、ステータ１００の外周面の周方向において互いに略等間隔に配置され得る。本変形例では、当該複数のロータ１２０の各々の位置に対応する、ステータ１００の各層１１０が有する電磁石１１００の磁極が、ステータ１００の周方向に沿ってそれぞれ移動するように制御される。
　｛３－５－２．効果｝
　本変形例では、例えば図１５に示したように、アクチュエータ１０は、多数のロータ１２０および多数の遊星ギア１３０を備える。これにより、多数の遊星ギア１３０が太陽ギア１４０と噛み合いながらそれぞれ回転するので、太陽ギア１４０がより壊れにくいという利点がある。例えば、既存の波動歯車減速機では、入力軸側の外歯車（より詳細にはフレクスプライン）と出力軸側の内歯車（より詳細にはサーキュラ・スプライン）とは、２枚の歯だけが噛み合いながら回転する。一方、本変形例に係るアクチュエータ１０は、多数の遊星ギア１３０の各々と太陽ギア１４０とが同時に噛み合いながら回転するので、既存の波動歯車減速機よりも各ギアが壊れにくい。
　また、本変形例に係るアクチュエータ１０は、既存の遊星歯車減速機における遊星歯車の数よりも多くの数の遊星ギア１３０を備えることが可能である。このため、既存の遊星歯車減速機よりも各ギアが壊れにくい。
　＜３－６．変形例６＞
　また、前述した実施形態では、ステータ１００が電磁石１１００および磁石１１０２を有し、かつ、ロータ１２０が磁石１２００を有する例について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。別の変形例として、ステータ１００は電磁石１１００を有さず、かつ、ロータ１２０が磁石１２００の代わりに電磁石を有してもよい。
　｛３－６－１．構成｝
　以下、本変形例の具体的な内容について説明する。本変形例では、ステータ１００は、３つの層１１０を有し、かつ、当該３つの層１１０の各々は、当該層１１０の周方向に関し所定の着磁パターンを有する磁石１１０２をそれぞれ有する。ここで、当該所定の着磁パターンは、各層１１０の周方向において所定の間隔（例えば一以上の歯１１０４の間隔など）ごとにＮ極とＳ極とが交互に着磁されたパターンであり得る。なお、前述したように、各層１１０は、電磁石１１００を有さない。
　図１６は、本変形例に係るロータ１２０の構成を概略的に示した図である。図１６に示したように、本変形例に係るロータ１２０は、ロータ１２０の軸方向に沿って３つの電磁石１２１０を有する。例えばアクチュエータ１０の外部に配置されている電源部から電源ケーブルなどを介して、当該３つの電磁石１２１０の各々は通電され得る。さらに、当該３つの電磁石１２１０の各々に流される電流の向きは、さらに、当該３つの電磁石１２１０の各々に対する電力の供給が、前述した制御部により制御され得る。これにより、例えば図１６において一点鎖線で示したように、個々の電磁石１２１０の周りに磁束が流れる。また、個々の電磁石１２１０に対して電流を流す方向が逆方向に切り替えられると、磁束が流れる方向がそれぞれ逆方向になり、当該電磁石１２１０の磁極の向きがそれぞれ逆になり得る。例えば、制御部は、個々の電磁石１２１０に流される電流の向きの組み合わせを、時間の経過に応じて切り替え得る。
　また、ステータ１００の３つの層１１０の各々が有する磁石１１０２と、ロータ１２０が有する３つの電磁石１２１０の各々とがそれぞれ向かい合うような位置関係で、ロータ１２０はステータ１００に対して配置される。
　｛３－６－２．作用｝
　本変形例に係る構成によれば、ロータ１２０が有する３つの電磁石１２１０の各々の磁極が、ロータ１２０の位置に応じてそれぞれ切り替わるように、当該３つの電磁石１２１０に対する電力の供給が制御される。これにより、当該３つの電磁石１２１０の各々の磁極の向きも、ロータ１２０の位置に応じてそれぞれ切り替わる。その結果、当該３つの電磁石１２１０の各々が、ステータ１００の周方向に沿って、ステータ１００に引き付けられることと、ステータ１００と反発することとが繰り返されることにより、ロータ１２０は、ステータ１００の中心軸回りに回転し得る。より具体的には、ロータ１２０の歯１２０４がステータ１００の歯１１０４と噛み合いながら、ロータ１２０は、ステータ１００の中心軸回りに回転し得る。
　＜３－７．変形例７＞
　また、本実施形態では、機械的比（減速比など）、および、（ステータ１００の）磁石１１０２の磁気配向が最適になるように、アクチュエータ１０の設計が適宜変更可能である。例えば、任意の部品間に空隙が適宜追加されてもよい。また、ステータ１００において一以上の孔（例えばステータ１００の中心軸を通り、かつ、軸方向に貫通する孔など）が設けられてもよい。
＜＜４．むすび＞＞
　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
　また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
　なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
　外周面に歯が配列されているステータと、
　外周面に配列されている歯が前記ステータの外周面に配列されている歯と噛み合いながら、前記ステータの中心軸回りに回転するロータと、
　前記ロータの中心軸と同軸に連結されている第１のギアと噛み合いながら回転し、かつ、出力軸に連結されている第２のギアと、
を備え、
　前記ステータは、電磁石を有し、
　前記ロータは、磁石を有し、
　前記ロータの位置に対応する、前記電磁石の磁極は、前記ステータの周方向に沿って移動する、アクチュエータ。
（２）
　前記ステータは、前記ステータの軸方向に沿って２以上の所定の数の層を有し、
　前記所定の数の層の各々の外周面には、前記歯が配列されており、
　前記所定の数の層の各々は、前記電磁石を有し、
　前記ロータは、前記ロータの軸方向に沿って前記所定の数の磁石を有する、前記（１）に記載のアクチュエータ。
（３）
　前記所定の数の層の各々が有する電磁石と、前記ロータが有する前記所定の数の磁石の各々とがそれぞれ向かい合うような位置関係で、前記ステータと前記ロータとが配置されている、前記（２）に記載のアクチュエータ。
（４）
　前記所定の数は、３以上である、前記（３）に記載のアクチュエータ。
（５）
　個々の隣接する前記磁石の間には、磁性体で構成された部材がそれぞれ配置されている、前記（４）に記載のアクチュエータ。
（６）
　前記所定の数の層の各々の外周面の形状は略同一である、前記（４）または（５）に記載のアクチュエータ。
（７）
　前記ステータの軸方向から見たときの、前記所定の数の層の各々の外周面に配列されている個々の歯の位置が互いに異なるように、前記所定の数の層は組み合わされている、前記（６）に記載のアクチュエータ。
（８）
　前記ステータの軸方向から見たときの、前記所定の数の層の各々の外周面に配列されている個々の歯の、前記ステータの外周面の周方向における間隔が、それぞれ略等間隔になるように、前記所定の数の層は組み合わされている、前記（７）に記載のアクチュエータ。
（９）
　前記ステータの外周面に配列されている歯の数は、前記第２のギアの歯数よりも所定の数だけ少ない、前記（８）に記載のアクチュエータ。
（１０）
　前記ステータの外周面に配列されている個々の歯のサイズは、前記第２のギアの個々の歯のサイズよりも大きい、前記（９）に記載のアクチュエータ。
（１１）
　前記ロータの位置に対応する、前記所定の数の層の各々が有する電磁石の磁極が、前記ステータの周方向に沿って移動することに伴い、前記ロータが前記ステータに引き付けられることと、前記ロータが前記ステータと反発することとが繰り返されることにより、前記ロータは、前記ステータの中心軸回りに回転する、前記（９）または（１０）に記載のアクチュエータ。
（１２）
　前記ロータの位置に対応する、前記所定の数の層の各々の外周面に配列されている個々の歯の位置ごとに磁極がそれぞれ切り替わるように、前記所定の数の層の各々が有する電磁石に対する電力の供給が制御される、前記（１１）に記載のアクチュエータ。
（１３）
　前記第１のギアをさらに備え、
　前記第２のギアは、前記ステータの中心軸に対して前記第１のギアよりも内側に配置されており、
　前記第２のギアの回転軸は、前記ステータの中心軸と同軸である、前記（９）～（１２）のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
（１４）
　前記第２のギアの外歯が、前記第１のギアの外歯と噛み合いながら回転する、前記（１３）に記載のアクチュエータ。
（１５）
　前記第１のギアをさらに備え、
　前記第２のギアは、前記ステータの中心軸に対して前記第１のギアよりも外側に配置されており、
　前記第２のギアは、内歯車であり、
　前記第２のギアの回転軸は、前記ステータの中心軸と同軸である、前記（９）～（１２）のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
（１６）
　前記ロータと前記第１のギアとの間には、リング型のキャリアが固定されており、
　前記キャリアの回転軸は、前記ステータの中心軸と同軸であり、
　前記ロータの回転に応じ、前記キャリアは、前記ステータの中心軸回りに回転する、前記（９）～（１５）のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
（１７）
　前記ロータを複数備え、
　複数の前記ロータの各々は、当該ロータの外周面に配列されている歯が前記ステータの外周面に配列されている歯と噛み合いながら、前記ステータの中心軸回りに回転し、
　前記複数の前記ロータの各々は、前記ステータの外周面の周方向において互いに略等間隔に配置されており、
　前記複数の前記ロータの各々の位置に対応する、前記電磁石の磁極が、前記ステータの周方向に沿ってそれぞれ移動する、前記（９）～（１６）のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
（１８）
　外周面に歯が配列されているステータと、
　外周面に配列されている歯が前記ステータの外周面に配列されている歯と噛み合いながら、前記ステータの中心軸回りに回転するロータと、
　前記ロータの中心軸と同軸に連結されている第１のギアと噛み合いながら回転し、かつ、出力軸に連結されている第２のギアと、
　前記ロータに対して前記ステータの反対側に位置し、かつ、前記ロータの外周面に配列されている歯と噛み合いながら回転する第３のギアと、
を備え、
　前記ステータおよび前記第３のギアのうちのいずれか一方は、磁石を有し、
　前記ステータおよび前記第３のギアのうちのいずれか他方は、電磁石を有し、
　前記ロータの位置に対応する、前記電磁石の磁極が、前記ステータの周方向または前記第３のギアの周方向に沿って移動することにより前記第３のギアが回転する、アクチュエータ。
（１９）
　前記第３のギアが回転することにより、前記ロータは前記ステータの中心軸回りに回転する、前記（１８）に記載のアクチュエータ。
（２０）
　外周面に歯が配列されているステータと、
　外周面に配列されている歯が前記ステータの外周面に配列されている歯と噛み合いながら、前記ステータの中心軸回りに回転するロータと、
　前記ロータの中心軸と同軸に連結されている第１のギアと噛み合いながら回転し、かつ、出力軸に連結されている第２のギアと、
を備え、
　前記ステータは、前記ステータの軸方向に沿って３以上の所定の数の層を有し、
　前記所定の数の層の各々の外周面には、前記歯が配列されており、
　前記所定の数の層の各々は、当該層の周方向に関し所定の着磁パターンを有する磁石を有し、
　前記ロータは、前記ロータの軸方向に沿って前記所定の数の電磁石を有し、
　前記所定の数の電磁石の各々の磁極は、前記ロータの位置に応じて切り替えられる、アクチュエータ。
１０　アクチュエータ
１００　ステータ
１１０　層
１２０　ロータ
１２２　連結部
１３０　遊星ギア
１４０　太陽ギア
１４２、１５２　ベアリング
１５０　キャリア
１６０　リングギア
１７０　スロット
２００　筐体
１１００、１２１０　電磁石
１１０２、１２００　磁石
１１０４、１２０４、１３００、１４００　歯
１２００　磁石
１２０２　部材
１２０６　孔

Claims (20)

  1. 　外周面に歯が配列されているステータと、
    　外周面に配列されている歯が前記ステータの外周面に配列されている歯と噛み合いながら、前記ステータの中心軸回りに回転するロータと、
    　前記ロータの中心軸と同軸に連結されている第１のギアと噛み合いながら回転し、かつ、出力軸に連結されている第２のギアと、
    を備え、
    　前記ステータは、電磁石を有し、
    　前記ロータは、磁石を有し、
    　前記ロータの位置に対応する、前記電磁石の磁極は、前記ステータの周方向に沿って移動する、アクチュエータ。
  2. 　前記ステータは、前記ステータの軸方向に沿って２以上の所定の数の層を有し、
    　前記所定の数の層の各々の外周面には、前記歯が配列されており、
    　前記所定の数の層の各々は、前記電磁石を有し、
    　前記ロータは、前記ロータの軸方向に沿って前記所定の数の磁石を有する、請求項１に記載のアクチュエータ。
  3. 　前記所定の数の層の各々が有する電磁石と、前記ロータが有する前記所定の数の磁石の各々とがそれぞれ向かい合うような位置関係で、前記ステータと前記ロータとが配置されている、請求項２に記載のアクチュエータ。
  4. 　前記所定の数は、３以上である、請求項３に記載のアクチュエータ。
  5. 　個々の隣接する前記磁石の間には、磁性体で構成された部材がそれぞれ配置されている、請求項４に記載のアクチュエータ。
  6. 　前記所定の数の層の各々の外周面の形状は略同一である、請求項４に記載のアクチュエータ。
  7. 　前記ステータの軸方向から見たときの、前記所定の数の層の各々の外周面に配列されている個々の歯の位置が互いに異なるように、前記所定の数の層は組み合わされている、請求項６に記載のアクチュエータ。
  8. 　前記ステータの軸方向から見たときの、前記所定の数の層の各々の外周面に配列されている個々の歯の、前記ステータの外周面の周方向における間隔が、それぞれ略等間隔になるように、前記所定の数の層は組み合わされている、請求項７に記載のアクチュエータ。
  9. 　前記ステータの外周面に配列されている歯の数は、前記第２のギアの歯数よりも所定の数だけ少ない、請求項８に記載のアクチュエータ。
  10. 　前記ステータの外周面に配列されている個々の歯のサイズは、前記第２のギアの個々の歯のサイズよりも大きい、請求項９に記載のアクチュエータ。
  11. 　前記ロータの位置に対応する、前記所定の数の層の各々が有する電磁石の磁極が、前記ステータの周方向に沿って移動することに伴い、前記ロータが前記ステータに引き付けられることと、前記ロータが前記ステータと反発することとが繰り返されることにより、前記ロータは、前記ステータの中心軸回りに回転する、請求項９に記載のアクチュエータ。
  12. 　前記ロータの位置に対応する、前記所定の数の層の各々の外周面に配列されている個々の歯の位置ごとに磁極がそれぞれ切り替わるように、前記所定の数の層の各々が有する電磁石に対する電力の供給が制御される、請求項１１に記載のアクチュエータ。
  13. 　前記第１のギアをさらに備え、
    　前記第２のギアは、前記ステータの中心軸に対して前記第１のギアよりも内側に配置されており、
    　前記第２のギアの回転軸は、前記ステータの中心軸と同軸である、請求項９に記載のアクチュエータ。
  14. 　前記第２のギアの外歯が、前記第１のギアの外歯と噛み合いながら回転する、請求項１３に記載のアクチュエータ。
  15. 　前記第１のギアをさらに備え、
    　前記第２のギアは、前記ステータの中心軸に対して前記第１のギアよりも外側に配置されており、
    　前記第２のギアは、内歯車であり、
    　前記第２のギアの回転軸は、前記ステータの中心軸と同軸である、請求項９に記載のアクチュエータ。
  16. 　前記ロータと前記第１のギアとの間には、リング型のキャリアが固定されており、
    　前記キャリアの回転軸は、前記ステータの中心軸と同軸であり、
    　前記ロータの回転に応じ、前記キャリアは、前記ステータの中心軸回りに回転する、請求項９に記載のアクチュエータ。
  17. 　前記ロータを複数備え、
    　複数の前記ロータの各々は、当該ロータの外周面に配列されている歯が前記ステータの外周面に配列されている歯と噛み合いながら、前記ステータの中心軸回りに回転し、
    　前記複数の前記ロータの各々は、前記ステータの外周面の周方向において互いに略等間隔に配置されており、
    　前記複数の前記ロータの各々の位置に対応する、前記電磁石の磁極が、前記ステータの周方向に沿ってそれぞれ移動する、請求項９に記載のアクチュエータ。
  18. 　外周面に歯が配列されているステータと、
    　外周面に配列されている歯が前記ステータの外周面に配列されている歯と噛み合いながら、前記ステータの中心軸回りに回転するロータと、
    　前記ロータの中心軸と同軸に連結されている第１のギアと噛み合いながら回転し、かつ、出力軸に連結されている第２のギアと、
    　前記ロータに対して前記ステータの反対側に位置し、かつ、前記ロータの外周面に配列されている歯と噛み合いながら回転する第３のギアと、
    を備え、
    　前記ステータおよび前記第３のギアのうちのいずれか一方は、磁石を有し、
    　前記ステータおよび前記第３のギアのうちのいずれか他方は、電磁石を有し、
    　前記ロータの位置に対応する、前記電磁石の磁極が、前記ステータの周方向または前記第３のギアの周方向に沿って移動することにより前記第３のギアが回転する、アクチュエータ。
  19. 　前記第３のギアが回転することにより、前記ロータは前記ステータの中心軸回りに回転する、請求項１８に記載のアクチュエータ。
  20. 　外周面に歯が配列されているステータと、
    　外周面に配列されている歯が前記ステータの外周面に配列されている歯と噛み合いながら、前記ステータの中心軸回りに回転するロータと、
    　前記ロータの中心軸と同軸に連結されている第１のギアと噛み合いながら回転し、かつ、出力軸に連結されている第２のギアと、
    を備え、
    　前記ステータは、前記ステータの軸方向に沿って３以上の所定の数の層を有し、
    　前記所定の数の層の各々の外周面には、前記歯が配列されており、
    　前記所定の数の層の各々は、当該層の周方向に関し所定の着磁パターンを有する磁石を有し、
    　前記ロータは、前記ロータの軸方向に沿って前記所定の数の電磁石を有し、
    　前記所定の数の電磁石の各々の磁極は、前記ロータの位置に応じて切り替えられる、アクチュエータ。
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