特開 2024-163796 アクチュエータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024163796

(43)【公開日】2024-11-22

(54)【発明の名称】アクチュエータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 33/02 20060101AFI20241115BHJP

   G06F 3/01 20060101ALI20241115BHJP

【ＦＩ】

H02K33/02 A

G06F3/01 560

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023079684

(22)【出願日】2023-05-12

(71)【出願人】

【識別番号】504139662

【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(72)【発明者】

【氏名】部矢 明

(72)【発明者】

【氏名】井上 剛志

(72)【発明者】

【氏名】檀 佑次朗

【テーマコード（参考）】

5E555

5H633

【Ｆターム（参考）】

5E555AA08

5E555BA38

5E555BB38

5E555DA24

5E555FA00

5H633BB07

5H633BB16

5H633BB20

5H633GG02

5H633GG08

5H633GG13

5H633HH17

5H633HH24

5H633JA02

(57)【要約】

【課題】磁石フリーの３自由度のアクチュエータを提供する。
【解決手段】固定子２０と、固定子２０と第１方向隙間を介して第１方向に対向する可動子２２と、固定子２０および可動子２２のいずれかに保持される複数のコイル２４と、固定子２０および可動子２２の一方に接続され、固定子２０および可動子２２の他方と、第２方向隙間を介して、第１方向と異なる第２方向に対向する対向部２６と、複数のコイル２４のそれぞれに供給する電流を制御し、固定子２０と可動子２２とを通る磁路であって、固定子２０と可動子２２との間に吸引力を発生させる磁路を形成する制御装置１２と、を備える。制御装置１２は、第１方向隙間を経由し、第２方向隙間を経由しない第１磁路と、第２方向隙間を経由する第２磁路と、を形成可能である。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定子と、前記固定子と第１方向隙間を介して第１方向に対向する可動子と、前記固定子および前記可動子のいずれかに保持されるｎ個（ｎ≧２）のコイルと、前記固定子および前記可動子の一方に接続され、前記固定子および前記可動子の他方と、第２方向隙間を介して、前記第１方向と異なる第２方向に対向する対向部と、を含むアクチュエータ本体と、
前記ｎ個のコイルのそれぞれに供給する電流を制御し、前記固定子と前記可動子とを通る磁路であって、前記固定子と前記可動子との間に吸引力を発生させる磁路を形成する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記第１方向隙間を経由し、前記第２方向隙間を経由しない第１磁路と、前記第２方向隙間を経由する第２磁路と、を形成可能であるアクチュエータ装置。

【請求項2】

前記第１方向隙間の幅は、前記第２方向隙間の幅よりも短い、請求項１に記載のアクチュエータ装置。

【請求項3】

前記アクチュエータ本体は、ｎ回回転対称に形成される、請求項１に記載のアクチュエータ装置。

【請求項4】

前記固定子および前記可動子は筒状である請求項１に記載のアクチュエータ装置。

【請求項5】

前記対向部は、円板状であり、前記固定子および前記可動子の前記一方の端部に接続される、請求項４に記載のアクチュエータ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、アクチュエータに関する。

【背景技術】

【0002】

ＶＲやメタバースへの没入感を高める技術として、ハプティクスと呼ばれる力覚提示技術が注目を集めている。非特許文献１は、力覚提示のためのアクチュエータ装置を開示する。このアクチュエータ装置は、３自由度のアクチュエータ装置であり、単一の装置で３自由度の駆動を実現できる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】Ryosuke Nakamura, Akira Heya, Katsuhiro Hirata "Performance Analysis of a Compact Three-Degree-of-Freedom Oscillatory Actuator for Haptic Device" IEEJ TRANSACTIONS ON ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING, vol.17, p.881-889, 2022.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明者らは、磁石フリーの３自由度のアクチュエータに想到した。

【0005】

本開示はこうした状況に鑑みてなされ、その目的は、磁石フリーの３自由度のアクチュエータを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本開示のある態様のアクチュエータは、固定子と、固定子と第１方向隙間を介して第１方向に対向する可動子と、固定子および可動子のいずれかに保持される複数のコイルと、固定子および可動子の一方に接続され、固定子および可動子の他方と、第２方向隙間を介して、第１方向と異なる第２方向に対向する対向部と、複数のコイルのそれぞれに供給する電流を制御し、固定子と可動子とを通る磁路であって、固定子と可動子との間に吸引力を発生させる磁路を形成する制御装置と、を備える。制御装置は、第１方向隙間を経由し、第２方向隙間を経由しない第１磁路と、第２方向隙間を経由する第２磁路と、を形成可能である。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、磁石フリーの３自由度のアクチュエータを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態のアクチュエータの構成を示す図である。

【図2】図１のアクチュエータ本体の斜視図である。

【図3】図１のアクチュエータ本体の側面図である。

【図4】図３のＡ矢視図である。

【図5】図４のＢ－Ｂ線断面図である。

【図6】図３のＡ－Ａ線断面図である。

【図7】図７（ａ）、（ｂ）は、図１のアクチュエータ装置の動作原理を説明する図である。

【図8】図８（ａ）、（ｂ）は、図１のアクチュエータ装置の動作原理を説明する図である。

【図9】変形例に係るアクチュエータ本体を示す断面図である。

【図10】変形例に係るアクチュエータ本体を示す断面図である。

【図11】図１１（ａ）～（ｃ）はそれぞれ、変形例に係るアクチュエータ本体１０を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１は、実施の形態のアクチュエータ装置１の構成を示す図である。アクチュエータ装置１は、アクチュエータ本体１０と、制御装置１２と、を備える。本実施の形態では、アクチュエータ装置１を力覚提示装置として機能させる。アクチュエータ本体１０は、指輪型に構成されており、指にはめて使用される。

【0010】

図２～６は、アクチュエータ本体１０を示す図である。図２は、アクチュエータ本体１０の斜視図である。図２では、可動子２２を半透明で示す。図３は、アクチュエータ本体１０の側面図である。図４は、図３のＡ矢視図である。図４は、アクチュエータ本体１０の正面図ともいえる。図５は、図４のＣ－Ｃ線断面図である。図６は、図３のＢ－Ｂ線断面図である。図５、６では、ばね２６，２８の表示を省略している。

【0011】

以下、アクチュエータ本体１０の中心軸Ｏに平行な方向を「軸方向」とし、中心軸Ｏを中心とする円の半径方向を「径方向」とし、中心軸Ｏを中心とする円の円周方向を「周方向」とする。また、便宜的に、軸方向の一方側（図３において右側）を右側とし、他方側（図３において左側）を左側とする。これらの表記は、アクチュエータ本体１０が使用される姿勢を制限するものではなく、アクチュエータ本体１０は任意の姿勢で使用されうる。

【0012】

アクチュエータ本体１０は、固定子２０と、可動子２２と、第１コイル２４ａ、第２コイル２４ｂおよび第３コイル２４ｃ（以下、特に区別しない場合には「コイル２４」という）と、対向部２６と、３つの径方向支持ばね２７と、３つの軸方向支持ばね２８と、を備える。

【0013】

固定子２０は、両端が開口した筒部３０と、それぞれ筒部３０の外周面３０ｂから径方向外向きに突出する第１突起３４ａ、第２突起３４ｂおよび第３突起３４ｃ（以下、特に区別しない場合には「突起３４」という）と、を含む。固定子２０、すなわち筒部３０および３つの突起３４は、所定の磁性材料により形成される磁性体である。固定子２０は、好ましくは、透磁率の高い材料、すなわち軟磁性材料により形成される軟磁性体である。

【0014】

筒部３０は、円筒状に形成される。変形例として、筒部３０は、筒部３０を径方向に貫通する切り欠きや穴を有していてもよい。筒部３０は、磁路を避けた位置、例えば後述の磁路Ｍ_ａｂ，Ｍ_ａｃ，Ｍ_ａｚ，Ｍ_ｂｚ，Ｍ_ｃｚを避けた位置に、切り欠きや穴を有していてもよい。

【0015】

３つの突起３４は、円柱状に形成される。なお、３つの突起３４は、四角柱状などの角柱状や、その他の形状に形成されてもよい。第１突起３４ａ、第２突起３４ｂ、第３突起３４ｃはそれぞれ、第１コイル２４ａ、第２コイル２４ｂ、第３コイル２４ｃを保持する。３つの突起３４ひいては３つのコイル２４は、互いに異なる周方向位置に配置される。言い換えると、３つの突起３４ひいては３つのコイル２４は、軸方向（第２方向）に並ばないように配置される。３つの突起３４ひいては３つのコイル２４は、特に限定されないが、互いに同じ軸方向位置に形成されてもよい。つまり、３つの突起３４ひいては３つのコイル２４は、同一円周上に設けられてもよい。３つの突起３４ひいては３つのコイル２４は、特に限定されないが、同一円周上において周方向に等間隔（すなわち１２０°間隔）に設けられてもよい。この場合、固定子２０ひいてはアクチュエータ本体１０は、中心軸Ｏまわりに３回回転対称の形状を有する。

【0016】

可動子２２は、円筒状に形成される。可動子２２は、所定の磁性材料により形成される磁性体である。可動子２２は、好ましくは、透磁率の高い材料、すなわち軟磁性材料により形成される軟磁性体である。可動子２２は、径方向（第１方向）隙間Ｇ_１を介して、固定子２０と径方向（第１方向）に対向する。なお、固定子２０と可動子２２とが対向する方向を、第１方向と捉えることもできる。可動子２２は、径方向隙間Ｇ_１を介して、３つの突起３４ひいては筒部３０を環囲する。可動子２２は、この例では、３つのコイル２４を環囲している。

【0017】

可動子２２の左側の端面２２ａは、軸方向（第２方向）隙間Ｇ_２を介して、対向部２６の右側を向いた主表面２６ａと軸方向（第２方向）に対向する。なお、第１方向に直交する方向であって、対向部２６の法線と平行な方向を、第２方向と捉えることもできる。可動子２２の右側の端面２２ｂは、図示の例のように筒部３０の右側の端面３０ａと面一であってもよいし、筒部３０の右側の端面３０ａよりも右側に突出していてもよい。あるいは、筒部３０の右側の端面３０ａが可動子２２の右側の端面２２ｂよりも右側に突出していてもよい。

【0018】

変形例として、可動子２２は、可動子２２を径方向に貫通する切り欠きや穴を有していてもよい。可動子２２は、磁路を避けた位置、例えば後述の磁路Ｍ_ａｂ，Ｍ_ａｃ，Ｍ_ａｚ，Ｍ_ｂｚ，Ｍ_ｃｚを避けた位置に、切り欠きや穴を有していてもよい。

【0019】

対向部２６は、所定の磁性材料により形成される磁性体である。対向部２６は、好ましくは、透磁率の高い材料、すなわち軟磁性材料により形成される軟磁性体である。対向部２６は、筒部３０の左端に接続される。対向部２６は、円板状に形成され、筒部３０から径方向外向きに張り出している。なお、対向部２６は、周方向に間欠的に形成されてもよい。この場合、対向部２６は、少なくとも、突起３４あるいはコイル２４と軸方向において対向する範囲に、間欠的に設けられてもよい。

【0020】

３つのコイル２４に電流が供給されていない状態における、３つの突起３４のそれぞれと可動子２２との径方向隙間Ｇ_１の幅は、いずれも同じであって、幅Ｌ_１である（図５、６参照）。また、３つのコイル２４に電流が供給されていない状態における、可動子２２の左側の端面２２ａと対向部２６の右側を向いた主表面２６ａとの軸方向における距離は、距離Ｌ_２である（図５参照）。距離Ｌ_１は、距離Ｌ_２よりも短い。つまり、アクチュエータ本体１０は、距離Ｌ_１が距離Ｌ_２よりも短くなるように形成されている。

【0021】

３つの径方向支持ばね２７は、コイルばねであり、可動子２２と筒部３０との間に、径方向に伸縮可能に配置される。詳しくは、３つの径方向支持ばね２７はそれぞれ、一端が筒部３０の外周面３０ｂに接続され、他端が可動子２２の内周面２２ｃに接続される。３つの径方向支持ばね２７は、互いに同じ軸方向位置に設けられてもよい。つまり、３つの径方向支持ばね２７は、同一円周上に設けられてもよい。３つの径方向支持ばね２７は、同一円周上において周方向に等間隔に設けられてもよい。３つの径方向支持ばね２７はそれぞれ、周方向で隣り合うコイル２４とコイル２４の間に設けられてもよい。３つの径方向支持ばね２７を介して、筒部３０は可動子２２を径方向に支持する。

【0022】

３つの軸方向支持ばね２８は、コイルばねであり、可動子２２と筒部３０との間に、軸方向に伸縮可能に配置される。詳しくは、３つの軸方向支持ばね２８はそれぞれ、一端が対向部２６の主表面２６ａに接続され、他端がばね固定部材４０の対向部２６と対向する対向面４０ａに接続される。ばね固定部材４０は、可動子２２の内周面２２ｃに固定されている。ばね固定部材４０は、可動子２２と一体に形成されてもよい。

【0023】

制御装置１２は、アクチュエータ本体１０に電流を供給して固定子２０に対する可動子２２の移動を制御する。具体的には、制御装置１２は、３つのコイル２４への電流の供給を制御する。制御装置１２の構成は特に限定されないが、典型的には駆動回路を含みうる。

【0024】

続いて、アクチュエータ装置１の動作原理を説明する。ここでは、筒部３０および可動子２２は切り欠きや穴を有しない円筒であり、３つの突起３４ひいては３つのコイル２４は同一円周上において周方向に等間隔（すなわち１２０°間隔）に設けられているものとする。

【0025】

図７（ａ）、（ｂ）は、可動子２２を固定子２０に対して径方向に移動させる場合について説明する図である。図７（ａ）は図６に対応し、図７（ｂ）は図５に対応する。

【0026】

第１コイル２４ａに電流を供給すると、第１コイル２４ａは磁束を発生し、磁路Ｍ_ａｂ，Ｍ_ａｃが形成される。磁路Ｍ_ａｂは、第１突起３４ａ、第１突起３４ａと可動子２２との径方向隙間Ｇ_１ａ、可動子２２、可動子２２と第２突起３４ｂとの径方向隙間Ｇ_１ｂ、第２突起３４ｂおよび筒部３０を通る閉ループである。磁路Ｍ_ａｃは、第１突起３４ａ、第１突起３４ａと可動子２２との径方向隙間Ｇ_１ａ、可動子２２、可動子２２と第３突起３４ｃとの径方向隙間Ｇ_１ｃ、第３突起３４ｃおよび筒部３０を通る閉ループである。

【0027】

なお、可動子２２と対向部２６との間の軸方向における距離Ｌ_２が突起３４と可動子２２との間の径方向における距離Ｌ_１よりも長いため、突起３４、可動子２２、軸方向隙間Ｇ_２、対向部２６および筒部３０を通る磁路は形成されない。

【0028】

磁路Ｍ_ａｂの磁束により、第１突起３４ａと可動子２２との径方向隙間Ｇ_１ａに、その径方向隙間Ｇ_１ａを縮める方向の吸引力（リラクタンス力）ｆ_ａ１が生じ、第２突起３４ｂと可動子２２との径方向隙間Ｇ_１ｂに、その径方向隙間Ｇ_１ｂを縮める方向の吸引力ｆ_ｂが生じる。

【0029】

磁路Ｍ_ａｃの磁束により、第１突起３４ａと可動子２２との径方向隙間Ｇ_１ａに、その径方向隙間Ｇ_１ａを縮める方向の吸引力ｆ_ａ２が生じ、第３突起３４ｃと可動子２２との径方向隙間Ｇ_１ｃに、その径方向隙間Ｇ_１ｃを縮める方向の吸引力ｆ_ｃが生じる。

【0030】

可動子２２には、これらの４つの吸引力（ｆ_ａ１、ｆ_ａ２、ｆ_ｂ、ｆ_ｃ）の合力が働く。この合力は、第１突起３４ａと可動子２２との径方向隙間Ｇ_１ａを縮める方向の力であり、したがって可動子２２は径方向隙間Ｇ_１ａを縮める方向に移動する。第１コイル２４ａへの電流の供給を停止すると、可動子２２に吸引力は働かなくなり、可動子２２は径方向支持ばね２７の復元力によって元の位置に戻る。

【0031】

なお、ここでは径方向隙間Ｇ_１ａを縮める方向に可動子２２を移動させる場合について説明したが、３つのコイル２４のそれぞれに供給する電流を制御することにより、径方向における任意の方向に可動子２２を移動させることができる。

【0032】

図８（ａ）、（ｂ）は、可動子２２を固定子２０に対して軸方向に移動させる場合について説明する図である。図８（ａ）は図６に対応し、図８（ｂ）は図５に対応する。

【0033】

３つのコイル２４に同じ大きさの電流を供給すると、第１コイル２４ａ，第２コイル２４ｂ，第３コイル２４ｃはそれぞれ磁束を発生し、磁路Ｍ_ａｚ，Ｍ_ｂｚ，Ｍ_ｃｚが形成される。磁路Ｍ_ａｚは、第１突起３４ａ、可動子２２、軸方向隙間Ｇ_２、対向部２６および筒部３０を通る閉ループである。磁路Ｍ_ｂｚは、第２突起３４ｂ、可動子２２、軸方向隙間Ｇ_２、対向部２６および筒部３０を通る閉ループである。磁路Ｍ_ｃｚは、第３突起３４ｃ、可動子２２、軸方向隙間Ｇ_２、対向部２６および筒部３０を通る閉ループである。

【0034】

なお、この例では、互いに相殺し合うため、実質的に周方向に磁束は流れない。

【0035】

磁路Ｍ_ａｚの磁束により、第１突起３４ａと可動子２２との径方向隙間Ｇ_１ａに、その径方向隙間Ｇ_１ａを縮める方向の吸引力ｆ_ａが生じ、対向部２６と可動子２２との軸方向隙間Ｇ_２に、その軸方向隙間Ｇ_２を縮める方向の吸引力ｆ_ａｚが生じる。

【0036】

磁路Ｍ_ｂｚの磁束により、第２突起３４ｂと可動子２２との径方向隙間Ｇ_１ｂに、その径方向隙間Ｇ_１ｂを縮める方向の吸引力ｆ_ｂが生じ、対向部２６と可動子２２との軸方向隙間Ｇ_２に、その軸方向隙間Ｇ_２を縮める方向の吸引力ｆ_ｂｚ（図示せず）が生じる。

【0037】

磁路Ｍ_ｃｚの磁束により、第３突起３４ｃと可動子２２との径方向隙間Ｇ_１ｃに、その径方向隙間Ｇ_１ｃを縮める方向の吸引力ｆ_ｃが生じ、対向部２６と可動子２２との軸方向隙間Ｇ_２に、その軸方向隙間Ｇ_２を縮める方向の吸引力ｆ_ｃｚ（図示せず）が生じる。

【0038】

可動子２２には、これらの６つの吸引力（ｆ_ａ、ｆ_ｂ、ｆ_ｃ、ｆ_ａｚ、ｆ_ｂｚ、ｆ_ｃｚ）の合力が働く。この合力は、可動子２２と対向部２６との軸方向隙間Ｇ_２を縮める方向の力であり、したがって可動子２２は軸方向隙間Ｇ_２を縮める方向すなわち軸方向に移動する。３つのコイル２４への電流の供給を停止すると、可動子２２に吸引力は働かなくなり、可動子２２は軸方向支持ばね２８の復元力によって元の位置に戻る。

【0039】

つまり、制御装置１２が３つのコイル２４のそれぞれに供給する電流を制御することにより、径方向隙間Ｇ_１を経由し、軸方向隙間Ｇ_２を経由しない磁路が形成され、固定子２０と可動子２２との間に径方向の吸引力を生じ、可動子２２が径方向に移動する。

【0040】

また、制御装置１２が３つのコイル２４のそれぞれに供給する電流を制御することにより、軸方向隙間Ｇ_２を経由する磁路が形成され、固定子２０と可動子２２との間に軸方向の吸引力を生じ、可動子２２が軸方向に移動する。

【0041】

なお、制御装置１２は、３つのコイル２４のそれぞれに供給する電流を制御することにより、径方向隙間Ｇ_１を経由し軸方向隙間Ｇ_２を経由しない磁路と、軸方向隙間Ｇ_２を経由する磁路とを同時に形成することも可能である。この場合、軸方向と交差する任意の方向に可動子２２を移動させることができる。

【0042】

以上がアクチュエータ装置１の構成である。続いてその動作を説明する。

【0043】

可動子２２を移動させるために、コイル２４に電流を供給する。コイル２４に電流が供給されると、コイル２４は磁束を発生し、磁路が形成される。この磁路の磁束により、固定子２０と可動子２２との間に吸引力（リラクタンス力）が生じ、可動子２２が固定子２０に対して移動する。コイル２４への電流の供給を停止すると、ばねの復元力によって可動子２２は元の位置に戻る。コイル２４への電流の供給と、供給の停止とを繰り返すことで、可動子２２を振動させることができる。詳しくは、可動子２２を偏加速度振動させることで、力覚提示を実現することができる。

【0044】

続いて、第１コイル２４ａ、第２コイル２４ｂ、第３コイル２４ｃに印加すべき電流の計算方法について説明する。ここでは、便宜的に、アクチュエータ本体１０の中心軸Ｏをｚ軸とし、中心軸Ｏに直交する方向をそれぞれｘ軸、ｙ軸とするｘｙｚ座標系を設定する。

【0045】

第１コイル２４ａ、第２コイル２４ｂ、第３コイル２４ｃの印加電流と、第１コイル２４ａ、第２コイル２４ｂ、第３コイル２４ｃの鎖交磁束には、以下の式（１）の関係が成立する。

【数1】

【0046】

また、有限要素法を用いた解析により、周方向に等間隔（すなわち１２０°間隔）に第１コイル２４ａ、第２コイル２４ｂ、第３コイル２４ｃが設けられる場合について、第１コイル２４ａ、第２コイル２４ｂ、第３コイル２４ｃの鎖交磁束と、可動子２２に働く力には、以下の式（２）の関係が成立する。

【数2】

【0047】

式（１）および式（２）より、第１コイル２４ａ、第２コイル２４ｂ、第３コイルの鎖交磁束と、可動子２２に働く力について、以下の式（３）の関係が得られる。

【数3】

【0048】

式（１）および式（２）を用い、さらに近似により式を簡略化することにより、第１コイル２４ａ、第２コイル２４ｂ、第３コイル２４ｃの印加電流は、第１コイル２４ａ、第２コイル２４ｂ、第３コイル２４ｃの鎖交磁束を用いて、以下の式（４）で表すことができる。

【数4】

【0049】

式（３）および式（４）より、目標とする力を可動子２２に与えるために第１コイル２４ａ、第２コイル２４ｂ、第３コイル２４ｃに印加すべき電流を計算できる。

【0050】

なお、計算から得られる電流による力の方向を有限要素解析で測定したところ、目標とする力の方向との平均誤差は、７．４３％であり、力覚提示目的としては許容範囲の結果が得られた。

【0051】

以上説明したように、本実施の形態のアクチュエータ装置１によれば、アクチュエータ本体１０が磁石を備えない３自由度のアクチュエータ装置を実現できる。一般に磁石は脆いため、磁石を薄くするには限界がある。したがって、アクチュエータ本体１０が磁石を含む場合、磁石の存在がアクチュエータ本体１０の小型化の足かせとなる。これに対し、本実施の形態によれば、上述のように磁石を備えないため、小型化に有利である。

【0052】

また、本実施の形態によれば、アクチュエータ本体１０が磁石を備えないため、その分、部品点数が少ないアクチュエータ装置１を実現でき、その製造コストを低減できる。

【0053】

また、本実施の形態によれば、アクチュエータ本体１０は、３回回転対称に形成される。この場合、目標とする力を可動子２２に与えるための電流の計算が、比較的容易になる。

【0054】

また、本実施の形態によれば、アクチュエータ本体１０が指輪型に構成される。詳しくは、固定子２０および可動子２２が筒状に構成される。したがって、アクチュエータ本体１０を指に装着できるため、例えばメタバースやＶＲへの応用に有利である。

【0055】

以上、本開示を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、その各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、変形例を示す。

【0056】

（第１変形例）
実施の形態では、コイル２４が固定子２０に保持される場合について説明したが、これには限定されず、コイル２４は可動子２２に保持されてもよい。例えば、可動子２２の内周面２２ｃに３つの突起３４が設けられ、可動子２２が３つのコイル２４を保持してもよい。

【0057】

（第２変形例）
実施の形態および上述の変形例では、アクチュエータ本体１０が３つのコイル２４を備えたが、これには限定されず、アクチュエータ本体１０は、複数、すなわちＮ（Ｎ≧２）個のコイルを備えていていればよい。この場合、好ましくは、アクチュエータ本体１０は、Ｎ回回転対称の形状を有する。

【0058】

（第３変形例）
実施の形態および上述の変形例では、対向部２６は固定子２０に接続されていたが、対向部２６は可動子２２に接続されてもよい。図９は、変形例に係るアクチュエータ本体１０を示す断面図である。図９は、図５に対応する。対向部２６は、円板状に形成され、可動子２２の左側の端面２２ａから径方向内向きに張り出している。対向部２６は、周方向に間欠的に形成されてもよい。この場合、対向部２６は、少なくとも、突起３４あるいはコイル２４と軸方向において対向する範囲に、間欠的に設けられてもよい。固定子２０の筒部３０の左端の端面３０ｃは、軸方向隙間Ｇ_２を介して、対向部２６の右側を向いた主表面２６ａと軸方向に対向する。

【0059】

（第４変形例）
実施の形態および上述の変形例では、筒部３０および可動子２２が円筒状である場合について説明したが、これには限定されず、筒部３０および可動子２２は、三角筒状や六角筒状などの角筒状であってもよい。図１０は、変形例に係るアクチュエータ本体１０を示す断面図である。図１０は、図５に対応する。筒部３０および可動子２２は、六角筒状に形成されている。なお、筒部３０と可動子２２とが異なる形状であってもよい。例えば筒部３０が円筒状に形成され、可動子２２が六角筒状に形成されてもよい。

【0060】

（第５変形例）
実施の形態および上述の変形例では、固定子２０が筒状、言い換えると中空である場合について説明したが、これには限定されず、固定子２０は、円柱状あるいは角柱状、言い換えると中実であってもよい。

【0061】

（第６変形例）
実施の形態および上述の変形例では、可動子２２が筒状である場合について説明したが、これには限定されない。図１１（ａ）～（ｃ）はそれぞれ、変形例に係るアクチュエータ本体１０を示す図である。

【0062】

図１１（ａ）の例では、固定子２０は円筒状に形成され、可動子２２は、軸方向に直交する断面がＣ字状に形成されている。

【0063】

図１１（ｂ）の例では、固定子２０は三角筒状に形成され、可動子２２は、軸方向に直交する断面が逆Ｖ字状に形成されている。

【0064】

図１１（ｃ）の例では、固定子２０は四角筒状に形成され、可動子２２は、軸方向に直交する断面が板状に形成されている。

【0065】

図１１（ａ）～（ｃ）において、複数の突起３４ひいては複数のコイル２４は、第２方向（紙面に垂直な方向）に並ばないように配置されている。複数の突起３４ひいては複数のコイル２４は、第２方向の位置が互いに異なっていてもよい。

【0066】

（第７変形例）
アクチュエータ装置１は、指輪型の複数のアクチュエータ本体１０と、複数のアクチュエータ本体１０を制御する制御装置１２と、を備えてもよい。複数のアクチュエータ本体１０はそれぞれ、別々の指にはめて使用されてもよい。制御装置１２が複数のアクチュエータ本体１０のそれぞれを独立に制御し、複数のアクチュエータ本体１０が互いに独立に３自由度に力覚提示してもよい。

【0067】

（第８変形例）
実施の形態および上述の変形例のアクチュエータ装置１の技術思想は、力覚提示装置以外の様々な装置に適用することができる。例えばアクチュエータ装置１の技術思想は、位置決めのためのアクチュエータ装置に適用されてもよく、例えば微少な位置決めを行うためのアクチュエータ装置に適用されてもよい。また例えばアクチュエータ装置１の技術思想は、振動装置として、様々な産業機器および民生機器に適用されてもよい。

【0068】

（本開示の各態様）本開示のある態様のアクチュエータ装置は、固定子と、固定子と第１方向隙間を介して第１方向に対向する可動子と、固定子および可動子のいずれかに保持されるｎ個（ｎ≧２）のコイルと、固定子および可動子の一方に接続され、固定子および可動子の他方と、第２方向隙間を介して、第１方向と異なる第２方向に対向する対向部と、を含むアクチュエータ本体と、ｎ個のコイルのそれぞれに供給する電流を制御し、固定子と可動子とを通る磁路であって、固定子と可動子との間に吸引力を発生させる磁路を形成する制御装置と、を備える。制御装置は、第１方向隙間を経由し、第２方向隙間を経由しない第１磁路と、第２方向隙間を経由する第２磁路と、を形成可能である。

【0069】

ある態様では、第１方向隙間の幅は、第２方向隙間の幅よりも短い。

【0070】

これらの態様によれば、アクチュエータ本体が磁石を備えない３自由度のアクチュエータ装置を実現できる。

【0071】

ある態様では、アクチュエータ本体は、ｎ回回転対称に形成される。

【0072】

この態様によれば、目標とする力を可動子に与えるための電流の計算が、比較的容易になる。

【0073】

ある態様では、固定子および可動子は筒状である。

【0074】

この態様によれば、アクチュエータ本体を、指に装着可能に構成できる。

【0075】

ある態様では、対向部は、円板状であり、固定子および可動子の一方の端部に接続される。

【符号の説明】

【0076】

１ アクチュエータ装置、 １０ アクチュエータ本体、 １２ 制御装置、 ２０ 固定子、 ２２ 可動子、 ２４ コイル、 ２６ 対向部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】