コアレスモーター、ロボットハンドおよびロボット
【課題】同一方向の回転であれば電流の流れる方向を切り替える必要が無く、よって簡単な構造でブラシレスとし、且つコアレスレスモーターを提供する。
【解決手段】回転軸と、前記回転軸に固定され、前記回転軸の軸方向にＮ極とＳ極とを配置し、前記回転軸の回転中心を中心として円柱状に形成された永久磁石を備える磁石体と、前記磁石体の前記永久磁石の前記Ｎ極面、もしくは前記Ｓ極面に対向配置される第１の面を有し、前記磁石体の前記回転中心において前記磁石体と相対的に回転可能に配置される半導体装置と、を備え、前記半導体装置は、前記第１の面に前記回転中心から放射状に配置される１以上の導体配線と、前記半導体装置は、少なくとも前記導体配線に流す電流の方向を切り替える回路を含む駆動回路と、前記磁石体と前記半導体装置との相対的な回転位置を検出する検出回路と、を含むコアレスモーター。
【解決手段】回転軸と、前記回転軸に固定され、前記回転軸の軸方向にＮ極とＳ極とを配置し、前記回転軸の回転中心を中心として円柱状に形成された永久磁石を備える磁石体と、前記磁石体の前記永久磁石の前記Ｎ極面、もしくは前記Ｓ極面に対向配置される第１の面を有し、前記磁石体の前記回転中心において前記磁石体と相対的に回転可能に配置される半導体装置と、を備え、前記半導体装置は、前記第１の面に前記回転中心から放射状に配置される１以上の導体配線と、前記半導体装置は、少なくとも前記導体配線に流す電流の方向を切り替える回路を含む駆動回路と、前記磁石体と前記半導体装置との相対的な回転位置を検出する検出回路と、を含むコアレスモーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアレスモーター、ロボットハンドおよびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、小型モーターとしては、ブラシモーターと呼ばれるＤＣモーターが良く知られている。このＤＣモーターでは、ローターに巻かれている巻線に流れる電流の向きを、ステーターに配置された永久磁石のＮＳ極に対応して、変化させてローターを回転させている。巻線の電流の向きはモーターに配置されたブラシと整流子によって機械的に切り替える簡単な構造ではあるが、ブラシ寿命が短いという課題があった（特許文献１）。
【０００３】
この課題を解決するために、ブラシレスモーターが提案された。ブラシレスモーターでは巻線をステーター側に配置し、磁石がローター側に配置される。このように配置しステーター側に配置したローターの位置検出センサーによって、巻線に適切な方向の電流を流してローターを回転させるため、ブラシを必要としない。例えば、特許文献２に開示されているブラシレスモーターでは磁気センサーを用いてローターの位置検出を行い、位置検出結果の出力によって巻線へ流す電流の制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６４−２６３５４号公報
【特許文献２】特開２０１０−９３９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述の特許文献２であっても、磁気センサーの出力値からの位置情報を得るための演算回路、位置情報から電流の切り換えを行う制御回路、などを組み込んだ駆動回路部を必要とし、小型モーターを実現することが困難であった。
【０００６】
そこで、同一方向の回転であれば電流の流れる方向を切り替える必要が無く、よって簡単な構造でブラシレスとし、且つコアレスレスモーターを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、少なくとも上述の課題の一つを解決するように、下記の形態または適用例として実現され得る。
【０００８】
〔適用例１〕本適用例のコアレスモーターは、回転軸と、前記回転軸に固定され、前記回転軸の軸方向にＮ極とＳ極とを配置し、前記回転軸の回転中心を中心として円柱状に形成された永久磁石を備える磁石体と、前記磁石体の前記永久磁石の前記Ｎ極面、もしくは前記Ｓ極面に対向配置される第１の面を有し、前記磁石体の前記回転中心において前記磁石体と相対的に回転可能に配置される半導体装置と、を備え、前記半導体装置は、前記第１の面に前記回転中心から放射状に配置される１以上の導体配線と、前記半導体装置は、少なくとも前記導体配線に流す電流の方向を切り替える回路を含む駆動回路と、前記磁石体と前記半導体装置との相対的な回転位置を検出する検出回路と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
上述の適用例によれば、円柱状の磁石の回転軸方向の一方側にＮ極、他方側にＳ極を配置した磁石と、Ｎ極とＳ極のどちらか一方、もしくは両方に対向するように、且つ回転軸を中心とする放射状に配置された放射配線とによって、放射配線に一方向、例えば中心側から外側へ、あるいは外側から中心側へ、の向きの電流を流すことにより、磁石と放射配線を備えた半導体装置とを相対的に一方向に回転させることができる。すなわち、電流の向きを変換させる必要が無いので、簡単な構造のコアレスモーターを得ることができる。
【００１０】
更に、放射配線を半導体装置に形成することにより、コアレスモーター内に駆動回路などの電気回路を備えることができるため、外部回路を必要とせず小型で構造の単純なコアレスモーターを得ることができる。
【００１１】
〔適用例２〕上述の適用例において、前記半導体装置の前記第１の面の反対面である第２の面に、前記回転中心から放射状に配置される１以上の前記導体配線が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
上述の適用例によれば、より高い回転力（回転トルク）を備えるコアレスモーターを得ることができる。
【００１３】
〔適用例３〕上述の適用例において、前記半導体装置は、２以上の半導体素子を積層して形成され、前記半導体素子の接合面に前記回転中心から放射状に配置される１以上の前記導体配線が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
上述の適用例によれば、積層された複数の導体配線の放射配線により、更に大きい電流を流すことが可能となり、高い回転力（回転トルク）を備えるコアレスモーターを得ることができる。
【００１５】
〔適用例４〕上述の適用例において、前記半導体装置が、前記磁石体の前記Ｎ極側と前記Ｓ極側と、に少なくとも１以上、配置されていることを特徴とする。
【００１６】
上述の適用例によれば、磁石体を挟んで両側に半導体装置を配置することで、実質的に大きい電流を流すことが可能となり、高い回転力（回転トルク）を備えるコアレスモーターを得ることができる。
【００１７】
〔適用例５〕上述の適用例において、前記半導体装置に対して、前記磁石体を回転させることを特徴とする。
【００１８】
上述の適用例によれば、半導体装置が固定されていることで、半導体装置と外部回路との接続が容易になり、装置への装着を容易にすることができる。
【００１９】
〔適用例６〕上述の適用例のコアレスモーターを複数、前記回転軸方向に配置し、前記回転軸の前記回転軸端部同士が固着され一体化させた、もしくは一体の前記回転軸を備えることを特徴とする。
【００２０】
上述の適用例によれば、回転軸に固定されるコアレスモーターの数に比例して、大きな出力（トルク）のモーターを得ることができる。
【００２１】
〔適用例７〕本適用例のロボットハンドは、上述の適用例のコアレスモーターを備える。
【００２２】
本適用例のロボットハンドは、小型のコアレスモーターを用いることで、汎用性が高く、複雑な電子機器の組み立て作業や検査等が可能なロボットに適用することができる。
【００２３】
〔適用例８〕本適用例のロボットは、上述の適用例のロボットハンドを備える。
【００２４】
上述の適用例によれば、汎用性が高く、複雑な電子機器の組み立て作業や検査等が可能なロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態のコアレスモーターを示す、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は概略平面図、（ｃ）は（ｂ）Ａ−Ａ´部の概略断面図。
【図２】第１実施形態の半導体装置を示す、（ａ）は上平面図、（ｂ）は（ａ）Ｂ−Ｂ´部の断面図、（ｃ）は下平面図。
【図３】第１実施形態のコアレスモーターの動作を説明する、（ａ）は平面模式図、（ｂ）は断面模式図。
【図４】第１実施形態の半導体装置にかかる回路ブロック図。
【図５】第１実施形態のコアレスモーターのその他の実施形態を示す概略断面図。
【図６】第２実施形態のロボットハンドを示す概略外観図。
【図７】第３実施形態のロボットの外観図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係るコアレスモーターの概略を示す、（ａ）は分解状態の斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ｂ）Ａ−Ａ´部の組み立て概略断面図である。
【００２８】
図１（ａ）に示すコアレスモーター１００（以下、モーター１００という）は、磁石体１０と、磁石体１０の磁石１０ａの磁極面である１０ｂ、１０ｃに対向配置され、磁石体１０の回転軸１０ｄが挿通する貫通孔２１ａを有する半導体装置２１と貫通孔２２ａを有する半導体装置２２と、磁石体１０と半導体装置２１、２２とを収納する収納容器３０とにより構成されている。
【００２９】
磁石体１０は、回転軸１０ｄに磁石１０ａが一体的に固着されている。回転軸１０ｄは、モーターの回転を効率良く動作させるために、非磁性材により形成されることが望ましく、例えば硬質プラスチックス、セラミックス、ガラス、非磁性金属であればＴｉ、Ａｌの単体もしくはその合金が好ましい。
【００３０】
磁石１０ａは、回転軸１０ｄの軸方向に磁極（Ｎ極、Ｓ極）が配置されるように形成されている。図１（ａ）では、図面指示上方側の磁極面１０ｂにはＮ極が、下方側の磁極面１０ｃにはＳ極が、配置される磁石１０ａを例示したが、図面指示上方側の磁極面１０ｂにＳ極が、下方側の磁極面１０ｃにＮ極が、配置された磁石１０ａであっても良い。
【００３１】
また、磁石１０ａは回転軸１０ｄを中心として回転させるため、外形状は回転軸１０ｄ中心を中心とする円形が望ましい。しかし円形に限定されるものではなく、回転軸１０ｄに磁石体１０の回転によって回転軸１０ｄに振れを生じさせない形状であれば良く、例えば回転軸１０ｄの中心を図心とする多角形、好ましくは正多角形として適用することができる。
【００３２】
また、磁石材料としては、特に限定されないが、より高い磁力を保持する材料を用いることが好ましいが、例えば鉄、コバルト、ニッケル、ネオジウムなどが好適に用いられる。
【００３３】
図１（ｃ）に示すように、半導体装置２１、２２の一方の面２１ｂ、２２ｂを磁石体１０の磁石１０ａの磁極面１０ｂ、１０ｃに対向させて、半導体装置２１、２２が配置される。図２は半導体装置２１、２２の（ａ）は上平面図、（ｂ）は（ａ）Ｂ−Ｂ´部の断面図、（ｃ）は下平面図を示し、半導体装置２１、２２には、磁石１０ａに対向する面２１ｂ、２２ｂには導体配線４１、４３が備えられ、磁石１０ａに対向する面２１ｂ、２２ｂと反対の面２１ｃ、２２ｃには導体配線４２、４４が備えられている。このように配置された磁石体１０、半導体装置２１、２２を、収納容器３１、３２により密閉収納し、モーター１００を得る。
【００３４】
上述の半導体装置２１、２２について図２を用いて、詳しく説明する。半導体装置２１と半導体装置２２は、同じ構成を備える装置であるので、半導体装置２１を例に説明する。
【００３５】
図２（ｂ）に示すように、半導体装置２１は半導体素子２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを積層して形成されても良い。本例では３層構造を例に説明するが、これに限定されず、１層以上であれば要求仕様に基づいて適宜、積層する半導体素子数を決めれば良い。このように形成された半導体装置２１には、磁石１０ａの磁極面１０ｂに対向する面２１ｂと、面２１ｂの反対の面２１ｃには導体配線４１、４２が形成されている。
【００３６】
また、面２１ｂを有する半導体素子２１Ａと、面２１ｃを有する半導体素子２１Ｃと、中間に配置される半導体素子２１Ｂと、の接合部にも導体配線４Ａ、４Ｂが形成されている。これら導体配線４Ａ、４Ｂは導体配線４１、４２と同じ形態の配線である。
【００３７】
図２（ａ）（ｃ）に示すように、導体配線４１、４２は、貫通孔２１ａの中心から放射状に延伸される放射配線４１ａ、４２ａと、放射配線４１ａ、４２ａを貫通孔２１ａ側で接続する内環状配線４１ｂ、４２ｂと、半導体装置２１の外周側で放射配線４１ａ、４２ａを接続する外環状配線４１ｃ、４２ｃと、が形成されている。この、内環状配線４１ｂ、４２ｂと、外環状配線４１ｃ、４２ｃと、は図示しない接続端子によって半導体装置２１に形成された駆動回路部に電気的に接続される。また、導体配線４Ａ、４Ｂにおいても図示しない内環状配線および外環状配線は、半導体装置２１の駆動回路部に電気的に接続されている。
【００３８】
導体配線４１、４２は、例えばＡｕ、Ａｇ、Ａｌなどの導電性に高い金属を蒸着あるいはスパッタリングにより半導体素子表面に形成する。放射配線４１ａ、４２ａは本例では８本の配線が等角度の点対称に配置されているが、これに限定はされない。しかし、モーター１００の磁石体１０の変動の少ない回転を得るためには、放射配線４１ａ、４２ａは本例のように等角に配置することが好ましい。また、放射配線４１ａ、４２ａの本数も、本例に限定はされない。例えば、１本であっても磁石体１０を回転させることはできる。しかし、上述同様に磁石体１０の変動の少ない回転を得るためには、回転中心に対して点対称に配置されることが好ましく、従って、放射配線４１ａ、４２ａは偶数本配置されることが好ましい。
【００３９】
なお、本例では半導体装置２１、２２の面２１ｂ、２２ｂ、および面２１ｃ、２２ｃの両面に導体配線４１、４２、４３、４４を配置する構成としたが、半導体装置２１、２２の面２１ｂ、２２ｂ、および面２１ｃ、２２ｃのどちらか一方の面に導体配線を備える構成としても良い。また、半導体装置２１、２２のどちらか一方の両面に導体配線を形成し、他の一方の半導体装置には片面に導体配線を形成する構成としても良い。
【００４０】
また、半導体装置２１、２２の面２１ｂ、２２ｂ、および面２１ｃ、２２ｃの両面に導体配線４１、４２、４３、４４を配置する構成とした場合、例えば半導体装置２１における導体配線４１、４２において放射配線４１ａ、４２ａが、図２の図示例では平面視において、重なる配置となっているが、平面視において重ならない配置であっても良い。
【００４１】
更に、本例では磁石１０ａを挟んで半導体装置２１、２２を配置する構成としたが、半導体装置２１、２２のどちらか一方だけ、すなわち１個を配置する構成としても良く、その場合でも、半導体装置の両面もしくは片面に導体配線を備える構成としても良い。
【００４２】
次に、本実施形態に係るモーター１００の動作について説明する。図３は、モーター１００における磁石体１０と、磁石１０ａに対向配置される導体配線４１、４３を模式的に表した図であり、図３（ａ）は、図３（ｂ）の断面図におけるＰ方向からの矢視図を図面左側に、Ｑ方向からに矢視図を図面右側に、表わした平面図である。なお、図３においては、半導体装置２１、２２の素子部分、収納容器３０は省略してある。
【００４３】
図３（ａ）に示す、Ｃ１１、Ｃ２１は半導体装置２１内の配線Ｌ１、Ｌ２と電気的に接続する接点を示し、Ｃ１２、Ｃ２２は半導体装置２１内の駆動回路部と接続する設定を示す。同様に、Ｃ３１、Ｃ４１は半導体装置２２内の配線Ｌ３、Ｌ４と電気的に接続する接点を示し、Ｃ３２、Ｃ４２は半導体装置２１内の駆動回路部と接続する設定を示す。
【００４４】
図３（ｂ）に示す磁石体１０は、磁石１０ａの磁極面１０ｂ側にＮ極、磁極面１０ｃ側にＳ極を配置している。このように配置された磁石１０ａからは、磁界はＮ極側からＳ極側に向かう磁界Ｍｆとなる。この磁石１０ａのＮ極側となる磁極面１０ｂと、磁極面１０ｂに対向配置される導体配線４１とにおいては、図３（ａ）の左側に示すように、放射配線４１ａに内環状配線４１ｂから外環状配線４１ｃに向かって電流Ｉoutを流す。すなわち、接点Ｃ２２に＋（プラス）、接点Ｃ１２に−（マイナス）の電圧を印加する。これにより、放射配線４１ａには磁石１０ａの磁力線方向に対して図示の時計回り方向の力Ｆwaが発生する。しかし、放射配線４１ａが形成される半導体装置２１は収納容器３０により回転不可に固定されているため、その反作用として磁石１０ａに反時計回り方向の力ｆuwが発生し、磁石体１０は反時計回りの方向Ｒuwに回転する。
【００４５】
また、放射配線４１ａに外環状配線４１ｃから内環状配線４１ｂに向かって電流Ｉinを流す。すなわち、接点Ｃ２２に−（マイナス）、接点Ｃ１２に＋（プラス）の電圧を印加する。これにより、放射配線４１ａには磁石１０ａの磁力線方向に対して図示の反時計回り方向の力Ｆuwが発生する。しかし、放射配線４１ａが形成される半導体装置２１は収納容器３０により回転不可に固定されているため、その反作用として磁石１０ａに時計回り方向の力ｆwaが発生し、磁石体１０は反時計回りの方向Ｒwaに回転する。
【００４６】
次に、図３（ｂ）に示す磁石１０ａのＳ極側となる磁極面１０ｃと、磁極面１０ｃに対向配置される導体配線４３とにおいては、図３（ａ）の右側に示すように、放射配線４３ａに内環状配線４３ｂから外環状配線４３ｃに向かって電流Ｉ´outを流す。すなわち、接点Ｃ４２に＋（プラス）、接点Ｃ３２に−（マイナス）の電圧を印加する。これにより、放射配線４３ａには磁石１０ａの磁力線方向に対して図示の反時計回り方向の力Ｆ´uwが発生する。しかし、放射配線４３ａが形成される半導体装置２２は収納容器３０により回転不可に固定されているため、その反作用として磁石１０ａに時計回り方向の力ｆ´waが発生し、磁石体１０は時計回りの方向Ｒ´waに回転する。
【００４７】
また、放射配線４３ａに外環状配線４３ｃから内環状配線４３ｂに向かって電流Ｉ´inを流す。すなわち、接点Ｃ４２に−（マイナス）、接点Ｃ３２に＋（プラス）の電圧を印加する。これにより、放射配線４３ａには磁石１０ａの磁力線方向に対して図示の時計回り方向の力Ｆ´waが発生する。しかし、放射配線４３ａが形成される半導体装置２２は収納容器３０により回転不可に固定されているため、その反作用として磁石１０ａに反時計回り方向の力ｆ´uwが発生し、磁石体１０は反時計回りの方向Ｒ´uwに回転する。
【００４８】
図３の説明に記述したとおり、図３（ａ）は左側図のＰ方向矢視図と、右側図のＱ方向矢視図とは反転した関係にあるため、右側図のＱ方向矢視図における反時計回りの回転Ｒ´uwは左側図のＰ方向矢視図における時計回り回転Ｒwaと同じ方向である。すなわち、図３（ｂ）に示す磁石１０ａの配置において、放射配線４１ａ、４３ａに対して内環状配線４１ｂ、４３ｂから外環状配線４１ｃ、４３ｃに向かって電流Ｉout、Ｉ´outを流すことで、磁石体１０は図３（ａ）に示す反時計回り回転Ｒuwを発生させることができる。また、放射配線４１ａ、４３ａに対して外環状配線４１ｃ、４３ｃから内環状配線４１ｂ、４３ｂに向かって電流Ｉin、Ｉ´inを流すことで、磁石体１０は図３（ａ）に示す時計回り回転Ｒwaを発生させることができる。
【００４９】
上述の通りモーター１００は内環状配線４１ｂ、４３ｂと接続される接点Ｃ２２、Ｃ４２に同電位（＋または−）を付加し、外環状配線４１ｃ、４３ｃと接続される接点Ｃ１２、Ｃ３２に接点Ｃ２２、Ｃ４２とは逆の電位を付加することで、所望の回転方向に制御できるモーター１００を得ることができ。すなわち、放射配線４１ａ、４３ａに対して、内環状配線４１ｂ、４３ｂから外環状配線４１ｃ、４３ｃに向けて、あるいは、外環状配線４１ｃ、４３ｃから内環状配線４１ｂ、４３ｂに向けて電流を流すことにより、モーター１００の回転方向を制御することができる。
【００５０】
図４は半導体装置２１、２２の回路ブロック図である。モーター１００に備える半導体装置２１、２２は、モーター１００を備える図示しない機器が有する装置制御部３００からの制御信号を駆動回路部２１０で受ける。駆動回路部２１０には、装置制御部３００から送られる電源を、所定出力の調整などを行う電源回路部２１０ａと、導体配線４１、４２、４３、４４に出力する電源の電流方向切換、出力端子Ｃ１２、Ｃ２２〜Ｃｙｚへの電源投入を制御する切換回路部２１０ｂを備えている。
【００５１】
切換回路部２１０ｂによって、所定の電源が投入され、導体配線４１、４２、４３、４４に備える接続端子Ｃ１１、Ｃ２１〜Ｃｗｘを介して、導体配線４１、４２、４３、４４の放射配線に所定の方向の電流を流し、磁石体１０を回転させる。
【００５２】
また、磁石体１０の回転位置を検出し、回転制御を行う場合には、半導体装置２１、２２のいずれか一方、もしくは両方に備える検出回路部２００に含む、図示しないセンシング手段、例えば磁気センサー、光センサーなどによって得られる信号を取得する検出手段２００ｂによって取得した信号を、演算手段２００ａに送り磁石体１０の位置信号として駆動回路部２１０へ送出し、所定の回転制御を実行する。
【００５３】
なお、切換回路部２１０ｂは、例えば、磁石体１０を一方向にのみ回転させるモーター１００である場合には、備えなくても良い。また、検出回路部２００は、磁石体１０の回転位置検出、あるいは回転位置制御を行う必要に無い仕様のモーター１００であれば、備えなくても良い。
【００５４】
上述の駆動回路部２１０には、上述の駆動制御に関する回路部を備えることに限定されない。例えば、放射配線へ流す電流値などを制御して回転速度を制御する電流制御回路など、モーター１００の要求仕様に合わせて適宜、必要な回路構成とすることができる。また、制御方法として、アナログ方式、デジタル方式のどちらでも良い。
【００５５】
（変形例）
本実施形態に係るモーター１００の、その他の実施形態について説明する。図５は、本実施形態に係るモーター１００の、その他の形態を模式的に示す断面図である。図５（ａ）は、モーター１００に対して、図示しない導体配線を備える半導体装置２０が磁石体１０のＮ極側、Ｓ極側、それぞれに複数備える構成としたモーター１１０を示す。本例では、半導体装置２０は、Ｎ、Ｓ極側それぞれに２個配置したが、これに限定されない。また、Ｎ極側に配置される半導体装置２０の数と、Ｓ極側に配置される半導体装置２０の数が同じでなくても良い。但し、同数であるほうが安定した磁石体１０の回転を得易いので好ましい。
【００５６】
図５（ｂ）は、複数の磁石１１ａを備える磁石体１１を備え、磁石１１ａに挟まれるように半導体装置２０を複数配置する構成としたモーター１２０を示す。本例に示すモーター１２０では、半導体装置２０は２個配置されるが、これに限定されない。
【００５７】
図５（ｃ）は、複数の磁石１２ａを備える磁石体１２を備え、磁石１２ａを挟むように半導体装置２０を配置する構成としたモーター１３０を示す。本例に示すモーター１３０では、磁石１２ａ、半導体装置２０の数に限定されず、例えば図５（ｄ）に示すように、磁石１３ａを３個以上配置し、この磁石１３ａを挟むように半導体装置２０を４個以上配置する構成としたモーター１４０でも良い。また、モーター１３０および１４０の構成において、磁石１２ａ、１３ａの間に複数の半導体装置２０を配置しても良い。
【００５８】
図５（ｅ）は、第１実施形態に係るモーター１００と同様の構成の磁石１４ａと半導体装置２０を備えるモーターユニット１５０ａを複数、回転軸１４ｂによって連結した構成としたモーター１５０を示す。本例のモーター１５０は、モーター１００の構成を基本としたモーターユニット１５０ａを例示しているが、上述のその他の実施形態に係るモーター１１０、１２０、１３０、１４０などの構成を基本とするモーターユニット１５０ａを構成しても良い。
【００５９】
（第２実施形態）
図６は、本実施形態のモーター１００を備えるロボットハンド１０００の構成を示す図である。ロボットハンド１０００は、基部１１００と、基部１１００に接続された指部１２００とを備えている。基部１１００と指部１２００との接続部と、指部１２００の間接部とには、モーター１００が設けられている。モーター１００が駆動することによって、指部１２００が屈曲し、物体を把持することができる。超小型モーターであるモーター１００を用いることによって、小型でありながら多数のモーターを備えるロボットハンドを実現することができる。
【００６０】
（第３実施形態）
図７は、第２実施形態のロボットハンド１０００を備えるロボット２０００の構成を示す図である。ロボット２０００は、本体部２１００、アーム部２２００およびロボットハンド１０００等から構成されている。本体部２１００は、例えば床、壁、天井、移動可能な台車の上などに固定される。アーム部２２００は、本体部２１００に対して可動に設けられており、本体部２１００にはアーム部２２００を回転させるための動力を発生させる図示しないアクチュエーターや、アクチュエーターを制御する制御部等が内蔵されている。
【００６１】
アーム部２２００は、第１フレーム２２１０、第２フレーム２２２０、第３フレーム２２３０、第４フレーム２２４０および第５フレーム２２５０から構成されている。第１フレーム２２１０は、回転屈折軸を介して、本体部２１００に回転可能または屈折可能に接続されている。第２フレーム２２２０は、回転屈折軸を介して、第１フレーム２２１０および第３フレーム２２３０に接続されている。第３フレーム２２３０は、回転屈折軸を介して、第２フレーム２２２０および第４フレーム２２４０に接続されている。第４フレーム２２４０は、回転屈折軸を介して、第３フレーム２２３０および第５フレーム２２５０に接続されている。第５フレーム２２５０は、回転屈折軸を介して、第４フレーム２２４０に接続されている。アーム部２２００は、制御部の制御によって、各フレーム２２１０〜２２５０が各回転屈折軸を中心に複合的に回転または屈折し動く。
【００６２】
アーム部２２００の第５フレーム２２５０のうち第４フレーム２２４０が設けられた他方には、ロボットハンド１０００が取り付けられており、対象物を把持することができる。
ロボットハンド１０００を用いることによって、汎用性が高く、複雑な電子機器の組み立て作業や検査等が可能なロボットを提供することができる。
【００６３】
以上のように実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、モーター、ロボットハンドおよびロボットの構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１０…磁石体、２１，２２…半導体装置、３０…収納容器、１００…コアレスモーター。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアレスモーター、ロボットハンドおよびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、小型モーターとしては、ブラシモーターと呼ばれるＤＣモーターが良く知られている。このＤＣモーターでは、ローターに巻かれている巻線に流れる電流の向きを、ステーターに配置された永久磁石のＮＳ極に対応して、変化させてローターを回転させている。巻線の電流の向きはモーターに配置されたブラシと整流子によって機械的に切り替える簡単な構造ではあるが、ブラシ寿命が短いという課題があった（特許文献１）。
【０００３】
この課題を解決するために、ブラシレスモーターが提案された。ブラシレスモーターでは巻線をステーター側に配置し、磁石がローター側に配置される。このように配置しステーター側に配置したローターの位置検出センサーによって、巻線に適切な方向の電流を流してローターを回転させるため、ブラシを必要としない。例えば、特許文献２に開示されているブラシレスモーターでは磁気センサーを用いてローターの位置検出を行い、位置検出結果の出力によって巻線へ流す電流の制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６４−２６３５４号公報
【特許文献２】特開２０１０−９３９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述の特許文献２であっても、磁気センサーの出力値からの位置情報を得るための演算回路、位置情報から電流の切り換えを行う制御回路、などを組み込んだ駆動回路部を必要とし、小型モーターを実現することが困難であった。
【０００６】
そこで、同一方向の回転であれば電流の流れる方向を切り替える必要が無く、よって簡単な構造でブラシレスとし、且つコアレスレスモーターを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、少なくとも上述の課題の一つを解決するように、下記の形態または適用例として実現され得る。
【０００８】
〔適用例１〕本適用例のコアレスモーターは、回転軸と、前記回転軸に固定され、前記回転軸の軸方向にＮ極とＳ極とを配置し、前記回転軸の回転中心を中心として円柱状に形成された永久磁石を備える磁石体と、前記磁石体の前記永久磁石の前記Ｎ極面、もしくは前記Ｓ極面に対向配置される第１の面を有し、前記磁石体の前記回転中心において前記磁石体と相対的に回転可能に配置される半導体装置と、を備え、前記半導体装置は、前記第１の面に前記回転中心から放射状に配置される１以上の導体配線と、前記半導体装置は、少なくとも前記導体配線に流す電流の方向を切り替える回路を含む駆動回路と、前記磁石体と前記半導体装置との相対的な回転位置を検出する検出回路と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
上述の適用例によれば、円柱状の磁石の回転軸方向の一方側にＮ極、他方側にＳ極を配置した磁石と、Ｎ極とＳ極のどちらか一方、もしくは両方に対向するように、且つ回転軸を中心とする放射状に配置された放射配線とによって、放射配線に一方向、例えば中心側から外側へ、あるいは外側から中心側へ、の向きの電流を流すことにより、磁石と放射配線を備えた半導体装置とを相対的に一方向に回転させることができる。すなわち、電流の向きを変換させる必要が無いので、簡単な構造のコアレスモーターを得ることができる。
【００１０】
更に、放射配線を半導体装置に形成することにより、コアレスモーター内に駆動回路などの電気回路を備えることができるため、外部回路を必要とせず小型で構造の単純なコアレスモーターを得ることができる。
【００１１】
〔適用例２〕上述の適用例において、前記半導体装置の前記第１の面の反対面である第２の面に、前記回転中心から放射状に配置される１以上の前記導体配線が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
上述の適用例によれば、より高い回転力（回転トルク）を備えるコアレスモーターを得ることができる。
【００１３】
〔適用例３〕上述の適用例において、前記半導体装置は、２以上の半導体素子を積層して形成され、前記半導体素子の接合面に前記回転中心から放射状に配置される１以上の前記導体配線が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
上述の適用例によれば、積層された複数の導体配線の放射配線により、更に大きい電流を流すことが可能となり、高い回転力（回転トルク）を備えるコアレスモーターを得ることができる。
【００１５】
〔適用例４〕上述の適用例において、前記半導体装置が、前記磁石体の前記Ｎ極側と前記Ｓ極側と、に少なくとも１以上、配置されていることを特徴とする。
【００１６】
上述の適用例によれば、磁石体を挟んで両側に半導体装置を配置することで、実質的に大きい電流を流すことが可能となり、高い回転力（回転トルク）を備えるコアレスモーターを得ることができる。
【００１７】
〔適用例５〕上述の適用例において、前記半導体装置に対して、前記磁石体を回転させることを特徴とする。
【００１８】
上述の適用例によれば、半導体装置が固定されていることで、半導体装置と外部回路との接続が容易になり、装置への装着を容易にすることができる。
【００１９】
〔適用例６〕上述の適用例のコアレスモーターを複数、前記回転軸方向に配置し、前記回転軸の前記回転軸端部同士が固着され一体化させた、もしくは一体の前記回転軸を備えることを特徴とする。
【００２０】
上述の適用例によれば、回転軸に固定されるコアレスモーターの数に比例して、大きな出力（トルク）のモーターを得ることができる。
【００２１】
〔適用例７〕本適用例のロボットハンドは、上述の適用例のコアレスモーターを備える。
【００２２】
本適用例のロボットハンドは、小型のコアレスモーターを用いることで、汎用性が高く、複雑な電子機器の組み立て作業や検査等が可能なロボットに適用することができる。
【００２３】
〔適用例８〕本適用例のロボットは、上述の適用例のロボットハンドを備える。
【００２４】
上述の適用例によれば、汎用性が高く、複雑な電子機器の組み立て作業や検査等が可能なロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態のコアレスモーターを示す、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は概略平面図、（ｃ）は（ｂ）Ａ−Ａ´部の概略断面図。
【図２】第１実施形態の半導体装置を示す、（ａ）は上平面図、（ｂ）は（ａ）Ｂ−Ｂ´部の断面図、（ｃ）は下平面図。
【図３】第１実施形態のコアレスモーターの動作を説明する、（ａ）は平面模式図、（ｂ）は断面模式図。
【図４】第１実施形態の半導体装置にかかる回路ブロック図。
【図５】第１実施形態のコアレスモーターのその他の実施形態を示す概略断面図。
【図６】第２実施形態のロボットハンドを示す概略外観図。
【図７】第３実施形態のロボットの外観図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係るコアレスモーターの概略を示す、（ａ）は分解状態の斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ｂ）Ａ−Ａ´部の組み立て概略断面図である。
【００２８】
図１（ａ）に示すコアレスモーター１００（以下、モーター１００という）は、磁石体１０と、磁石体１０の磁石１０ａの磁極面である１０ｂ、１０ｃに対向配置され、磁石体１０の回転軸１０ｄが挿通する貫通孔２１ａを有する半導体装置２１と貫通孔２２ａを有する半導体装置２２と、磁石体１０と半導体装置２１、２２とを収納する収納容器３０とにより構成されている。
【００２９】
磁石体１０は、回転軸１０ｄに磁石１０ａが一体的に固着されている。回転軸１０ｄは、モーターの回転を効率良く動作させるために、非磁性材により形成されることが望ましく、例えば硬質プラスチックス、セラミックス、ガラス、非磁性金属であればＴｉ、Ａｌの単体もしくはその合金が好ましい。
【００３０】
磁石１０ａは、回転軸１０ｄの軸方向に磁極（Ｎ極、Ｓ極）が配置されるように形成されている。図１（ａ）では、図面指示上方側の磁極面１０ｂにはＮ極が、下方側の磁極面１０ｃにはＳ極が、配置される磁石１０ａを例示したが、図面指示上方側の磁極面１０ｂにＳ極が、下方側の磁極面１０ｃにＮ極が、配置された磁石１０ａであっても良い。
【００３１】
また、磁石１０ａは回転軸１０ｄを中心として回転させるため、外形状は回転軸１０ｄ中心を中心とする円形が望ましい。しかし円形に限定されるものではなく、回転軸１０ｄに磁石体１０の回転によって回転軸１０ｄに振れを生じさせない形状であれば良く、例えば回転軸１０ｄの中心を図心とする多角形、好ましくは正多角形として適用することができる。
【００３２】
また、磁石材料としては、特に限定されないが、より高い磁力を保持する材料を用いることが好ましいが、例えば鉄、コバルト、ニッケル、ネオジウムなどが好適に用いられる。
【００３３】
図１（ｃ）に示すように、半導体装置２１、２２の一方の面２１ｂ、２２ｂを磁石体１０の磁石１０ａの磁極面１０ｂ、１０ｃに対向させて、半導体装置２１、２２が配置される。図２は半導体装置２１、２２の（ａ）は上平面図、（ｂ）は（ａ）Ｂ−Ｂ´部の断面図、（ｃ）は下平面図を示し、半導体装置２１、２２には、磁石１０ａに対向する面２１ｂ、２２ｂには導体配線４１、４３が備えられ、磁石１０ａに対向する面２１ｂ、２２ｂと反対の面２１ｃ、２２ｃには導体配線４２、４４が備えられている。このように配置された磁石体１０、半導体装置２１、２２を、収納容器３１、３２により密閉収納し、モーター１００を得る。
【００３４】
上述の半導体装置２１、２２について図２を用いて、詳しく説明する。半導体装置２１と半導体装置２２は、同じ構成を備える装置であるので、半導体装置２１を例に説明する。
【００３５】
図２（ｂ）に示すように、半導体装置２１は半導体素子２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを積層して形成されても良い。本例では３層構造を例に説明するが、これに限定されず、１層以上であれば要求仕様に基づいて適宜、積層する半導体素子数を決めれば良い。このように形成された半導体装置２１には、磁石１０ａの磁極面１０ｂに対向する面２１ｂと、面２１ｂの反対の面２１ｃには導体配線４１、４２が形成されている。
【００３６】
また、面２１ｂを有する半導体素子２１Ａと、面２１ｃを有する半導体素子２１Ｃと、中間に配置される半導体素子２１Ｂと、の接合部にも導体配線４Ａ、４Ｂが形成されている。これら導体配線４Ａ、４Ｂは導体配線４１、４２と同じ形態の配線である。
【００３７】
図２（ａ）（ｃ）に示すように、導体配線４１、４２は、貫通孔２１ａの中心から放射状に延伸される放射配線４１ａ、４２ａと、放射配線４１ａ、４２ａを貫通孔２１ａ側で接続する内環状配線４１ｂ、４２ｂと、半導体装置２１の外周側で放射配線４１ａ、４２ａを接続する外環状配線４１ｃ、４２ｃと、が形成されている。この、内環状配線４１ｂ、４２ｂと、外環状配線４１ｃ、４２ｃと、は図示しない接続端子によって半導体装置２１に形成された駆動回路部に電気的に接続される。また、導体配線４Ａ、４Ｂにおいても図示しない内環状配線および外環状配線は、半導体装置２１の駆動回路部に電気的に接続されている。
【００３８】
導体配線４１、４２は、例えばＡｕ、Ａｇ、Ａｌなどの導電性に高い金属を蒸着あるいはスパッタリングにより半導体素子表面に形成する。放射配線４１ａ、４２ａは本例では８本の配線が等角度の点対称に配置されているが、これに限定はされない。しかし、モーター１００の磁石体１０の変動の少ない回転を得るためには、放射配線４１ａ、４２ａは本例のように等角に配置することが好ましい。また、放射配線４１ａ、４２ａの本数も、本例に限定はされない。例えば、１本であっても磁石体１０を回転させることはできる。しかし、上述同様に磁石体１０の変動の少ない回転を得るためには、回転中心に対して点対称に配置されることが好ましく、従って、放射配線４１ａ、４２ａは偶数本配置されることが好ましい。
【００３９】
なお、本例では半導体装置２１、２２の面２１ｂ、２２ｂ、および面２１ｃ、２２ｃの両面に導体配線４１、４２、４３、４４を配置する構成としたが、半導体装置２１、２２の面２１ｂ、２２ｂ、および面２１ｃ、２２ｃのどちらか一方の面に導体配線を備える構成としても良い。また、半導体装置２１、２２のどちらか一方の両面に導体配線を形成し、他の一方の半導体装置には片面に導体配線を形成する構成としても良い。
【００４０】
また、半導体装置２１、２２の面２１ｂ、２２ｂ、および面２１ｃ、２２ｃの両面に導体配線４１、４２、４３、４４を配置する構成とした場合、例えば半導体装置２１における導体配線４１、４２において放射配線４１ａ、４２ａが、図２の図示例では平面視において、重なる配置となっているが、平面視において重ならない配置であっても良い。
【００４１】
更に、本例では磁石１０ａを挟んで半導体装置２１、２２を配置する構成としたが、半導体装置２１、２２のどちらか一方だけ、すなわち１個を配置する構成としても良く、その場合でも、半導体装置の両面もしくは片面に導体配線を備える構成としても良い。
【００４２】
次に、本実施形態に係るモーター１００の動作について説明する。図３は、モーター１００における磁石体１０と、磁石１０ａに対向配置される導体配線４１、４３を模式的に表した図であり、図３（ａ）は、図３（ｂ）の断面図におけるＰ方向からの矢視図を図面左側に、Ｑ方向からに矢視図を図面右側に、表わした平面図である。なお、図３においては、半導体装置２１、２２の素子部分、収納容器３０は省略してある。
【００４３】
図３（ａ）に示す、Ｃ１１、Ｃ２１は半導体装置２１内の配線Ｌ１、Ｌ２と電気的に接続する接点を示し、Ｃ１２、Ｃ２２は半導体装置２１内の駆動回路部と接続する設定を示す。同様に、Ｃ３１、Ｃ４１は半導体装置２２内の配線Ｌ３、Ｌ４と電気的に接続する接点を示し、Ｃ３２、Ｃ４２は半導体装置２１内の駆動回路部と接続する設定を示す。
【００４４】
図３（ｂ）に示す磁石体１０は、磁石１０ａの磁極面１０ｂ側にＮ極、磁極面１０ｃ側にＳ極を配置している。このように配置された磁石１０ａからは、磁界はＮ極側からＳ極側に向かう磁界Ｍｆとなる。この磁石１０ａのＮ極側となる磁極面１０ｂと、磁極面１０ｂに対向配置される導体配線４１とにおいては、図３（ａ）の左側に示すように、放射配線４１ａに内環状配線４１ｂから外環状配線４１ｃに向かって電流Ｉoutを流す。すなわち、接点Ｃ２２に＋（プラス）、接点Ｃ１２に−（マイナス）の電圧を印加する。これにより、放射配線４１ａには磁石１０ａの磁力線方向に対して図示の時計回り方向の力Ｆwaが発生する。しかし、放射配線４１ａが形成される半導体装置２１は収納容器３０により回転不可に固定されているため、その反作用として磁石１０ａに反時計回り方向の力ｆuwが発生し、磁石体１０は反時計回りの方向Ｒuwに回転する。
【００４５】
また、放射配線４１ａに外環状配線４１ｃから内環状配線４１ｂに向かって電流Ｉinを流す。すなわち、接点Ｃ２２に−（マイナス）、接点Ｃ１２に＋（プラス）の電圧を印加する。これにより、放射配線４１ａには磁石１０ａの磁力線方向に対して図示の反時計回り方向の力Ｆuwが発生する。しかし、放射配線４１ａが形成される半導体装置２１は収納容器３０により回転不可に固定されているため、その反作用として磁石１０ａに時計回り方向の力ｆwaが発生し、磁石体１０は反時計回りの方向Ｒwaに回転する。
【００４６】
次に、図３（ｂ）に示す磁石１０ａのＳ極側となる磁極面１０ｃと、磁極面１０ｃに対向配置される導体配線４３とにおいては、図３（ａ）の右側に示すように、放射配線４３ａに内環状配線４３ｂから外環状配線４３ｃに向かって電流Ｉ´outを流す。すなわち、接点Ｃ４２に＋（プラス）、接点Ｃ３２に−（マイナス）の電圧を印加する。これにより、放射配線４３ａには磁石１０ａの磁力線方向に対して図示の反時計回り方向の力Ｆ´uwが発生する。しかし、放射配線４３ａが形成される半導体装置２２は収納容器３０により回転不可に固定されているため、その反作用として磁石１０ａに時計回り方向の力ｆ´waが発生し、磁石体１０は時計回りの方向Ｒ´waに回転する。
【００４７】
また、放射配線４３ａに外環状配線４３ｃから内環状配線４３ｂに向かって電流Ｉ´inを流す。すなわち、接点Ｃ４２に−（マイナス）、接点Ｃ３２に＋（プラス）の電圧を印加する。これにより、放射配線４３ａには磁石１０ａの磁力線方向に対して図示の時計回り方向の力Ｆ´waが発生する。しかし、放射配線４３ａが形成される半導体装置２２は収納容器３０により回転不可に固定されているため、その反作用として磁石１０ａに反時計回り方向の力ｆ´uwが発生し、磁石体１０は反時計回りの方向Ｒ´uwに回転する。
【００４８】
図３の説明に記述したとおり、図３（ａ）は左側図のＰ方向矢視図と、右側図のＱ方向矢視図とは反転した関係にあるため、右側図のＱ方向矢視図における反時計回りの回転Ｒ´uwは左側図のＰ方向矢視図における時計回り回転Ｒwaと同じ方向である。すなわち、図３（ｂ）に示す磁石１０ａの配置において、放射配線４１ａ、４３ａに対して内環状配線４１ｂ、４３ｂから外環状配線４１ｃ、４３ｃに向かって電流Ｉout、Ｉ´outを流すことで、磁石体１０は図３（ａ）に示す反時計回り回転Ｒuwを発生させることができる。また、放射配線４１ａ、４３ａに対して外環状配線４１ｃ、４３ｃから内環状配線４１ｂ、４３ｂに向かって電流Ｉin、Ｉ´inを流すことで、磁石体１０は図３（ａ）に示す時計回り回転Ｒwaを発生させることができる。
【００４９】
上述の通りモーター１００は内環状配線４１ｂ、４３ｂと接続される接点Ｃ２２、Ｃ４２に同電位（＋または−）を付加し、外環状配線４１ｃ、４３ｃと接続される接点Ｃ１２、Ｃ３２に接点Ｃ２２、Ｃ４２とは逆の電位を付加することで、所望の回転方向に制御できるモーター１００を得ることができ。すなわち、放射配線４１ａ、４３ａに対して、内環状配線４１ｂ、４３ｂから外環状配線４１ｃ、４３ｃに向けて、あるいは、外環状配線４１ｃ、４３ｃから内環状配線４１ｂ、４３ｂに向けて電流を流すことにより、モーター１００の回転方向を制御することができる。
【００５０】
図４は半導体装置２１、２２の回路ブロック図である。モーター１００に備える半導体装置２１、２２は、モーター１００を備える図示しない機器が有する装置制御部３００からの制御信号を駆動回路部２１０で受ける。駆動回路部２１０には、装置制御部３００から送られる電源を、所定出力の調整などを行う電源回路部２１０ａと、導体配線４１、４２、４３、４４に出力する電源の電流方向切換、出力端子Ｃ１２、Ｃ２２〜Ｃｙｚへの電源投入を制御する切換回路部２１０ｂを備えている。
【００５１】
切換回路部２１０ｂによって、所定の電源が投入され、導体配線４１、４２、４３、４４に備える接続端子Ｃ１１、Ｃ２１〜Ｃｗｘを介して、導体配線４１、４２、４３、４４の放射配線に所定の方向の電流を流し、磁石体１０を回転させる。
【００５２】
また、磁石体１０の回転位置を検出し、回転制御を行う場合には、半導体装置２１、２２のいずれか一方、もしくは両方に備える検出回路部２００に含む、図示しないセンシング手段、例えば磁気センサー、光センサーなどによって得られる信号を取得する検出手段２００ｂによって取得した信号を、演算手段２００ａに送り磁石体１０の位置信号として駆動回路部２１０へ送出し、所定の回転制御を実行する。
【００５３】
なお、切換回路部２１０ｂは、例えば、磁石体１０を一方向にのみ回転させるモーター１００である場合には、備えなくても良い。また、検出回路部２００は、磁石体１０の回転位置検出、あるいは回転位置制御を行う必要に無い仕様のモーター１００であれば、備えなくても良い。
【００５４】
上述の駆動回路部２１０には、上述の駆動制御に関する回路部を備えることに限定されない。例えば、放射配線へ流す電流値などを制御して回転速度を制御する電流制御回路など、モーター１００の要求仕様に合わせて適宜、必要な回路構成とすることができる。また、制御方法として、アナログ方式、デジタル方式のどちらでも良い。
【００５５】
（変形例）
本実施形態に係るモーター１００の、その他の実施形態について説明する。図５は、本実施形態に係るモーター１００の、その他の形態を模式的に示す断面図である。図５（ａ）は、モーター１００に対して、図示しない導体配線を備える半導体装置２０が磁石体１０のＮ極側、Ｓ極側、それぞれに複数備える構成としたモーター１１０を示す。本例では、半導体装置２０は、Ｎ、Ｓ極側それぞれに２個配置したが、これに限定されない。また、Ｎ極側に配置される半導体装置２０の数と、Ｓ極側に配置される半導体装置２０の数が同じでなくても良い。但し、同数であるほうが安定した磁石体１０の回転を得易いので好ましい。
【００５６】
図５（ｂ）は、複数の磁石１１ａを備える磁石体１１を備え、磁石１１ａに挟まれるように半導体装置２０を複数配置する構成としたモーター１２０を示す。本例に示すモーター１２０では、半導体装置２０は２個配置されるが、これに限定されない。
【００５７】
図５（ｃ）は、複数の磁石１２ａを備える磁石体１２を備え、磁石１２ａを挟むように半導体装置２０を配置する構成としたモーター１３０を示す。本例に示すモーター１３０では、磁石１２ａ、半導体装置２０の数に限定されず、例えば図５（ｄ）に示すように、磁石１３ａを３個以上配置し、この磁石１３ａを挟むように半導体装置２０を４個以上配置する構成としたモーター１４０でも良い。また、モーター１３０および１４０の構成において、磁石１２ａ、１３ａの間に複数の半導体装置２０を配置しても良い。
【００５８】
図５（ｅ）は、第１実施形態に係るモーター１００と同様の構成の磁石１４ａと半導体装置２０を備えるモーターユニット１５０ａを複数、回転軸１４ｂによって連結した構成としたモーター１５０を示す。本例のモーター１５０は、モーター１００の構成を基本としたモーターユニット１５０ａを例示しているが、上述のその他の実施形態に係るモーター１１０、１２０、１３０、１４０などの構成を基本とするモーターユニット１５０ａを構成しても良い。
【００５９】
（第２実施形態）
図６は、本実施形態のモーター１００を備えるロボットハンド１０００の構成を示す図である。ロボットハンド１０００は、基部１１００と、基部１１００に接続された指部１２００とを備えている。基部１１００と指部１２００との接続部と、指部１２００の間接部とには、モーター１００が設けられている。モーター１００が駆動することによって、指部１２００が屈曲し、物体を把持することができる。超小型モーターであるモーター１００を用いることによって、小型でありながら多数のモーターを備えるロボットハンドを実現することができる。
【００６０】
（第３実施形態）
図７は、第２実施形態のロボットハンド１０００を備えるロボット２０００の構成を示す図である。ロボット２０００は、本体部２１００、アーム部２２００およびロボットハンド１０００等から構成されている。本体部２１００は、例えば床、壁、天井、移動可能な台車の上などに固定される。アーム部２２００は、本体部２１００に対して可動に設けられており、本体部２１００にはアーム部２２００を回転させるための動力を発生させる図示しないアクチュエーターや、アクチュエーターを制御する制御部等が内蔵されている。
【００６１】
アーム部２２００は、第１フレーム２２１０、第２フレーム２２２０、第３フレーム２２３０、第４フレーム２２４０および第５フレーム２２５０から構成されている。第１フレーム２２１０は、回転屈折軸を介して、本体部２１００に回転可能または屈折可能に接続されている。第２フレーム２２２０は、回転屈折軸を介して、第１フレーム２２１０および第３フレーム２２３０に接続されている。第３フレーム２２３０は、回転屈折軸を介して、第２フレーム２２２０および第４フレーム２２４０に接続されている。第４フレーム２２４０は、回転屈折軸を介して、第３フレーム２２３０および第５フレーム２２５０に接続されている。第５フレーム２２５０は、回転屈折軸を介して、第４フレーム２２４０に接続されている。アーム部２２００は、制御部の制御によって、各フレーム２２１０〜２２５０が各回転屈折軸を中心に複合的に回転または屈折し動く。
【００６２】
アーム部２２００の第５フレーム２２５０のうち第４フレーム２２４０が設けられた他方には、ロボットハンド１０００が取り付けられており、対象物を把持することができる。
ロボットハンド１０００を用いることによって、汎用性が高く、複雑な電子機器の組み立て作業や検査等が可能なロボットを提供することができる。
【００６３】
以上のように実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、モーター、ロボットハンドおよびロボットの構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１０…磁石体、２１，２２…半導体装置、３０…収納容器、１００…コアレスモーター。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸に固定され、前記回転軸の軸方向にＮ極とＳ極とを配置し、前記回転軸の回転中心を中心として円柱状に形成された永久磁石を備える磁石体と、
前記磁石体の前記永久磁石の前記Ｎ極面、もしくは前記Ｓ極面に対向配置される第１の面を有し、前記磁石体の前記回転中心において前記磁石体と相対的に回転可能に配置される半導体装置と、を備え、
前記半導体装置は、前記第１の面に前記回転中心から放射状に配置される１以上の導体配線と、
前記半導体装置は、少なくとも前記導体配線に流す電流の方向を切り替える回路を含む駆動回路と、前記磁石体と前記半導体装置との相対的な回転位置を検出する検出回路と、を含む、
ことを特徴とするコアレスモーター。
【請求項２】
前記半導体装置の前記第１の面の反対面である第２の面に、前記回転中心から放射状に配置される１以上の前記導体配線が形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のコアレスモーター。
【請求項３】
前記半導体装置は、２以上の半導体素子を積層して形成され、
前記半導体素子の接合面に前記回転中心から放射状に配置される１以上の前記導体配線が形成されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のコアレスモーター。
【請求項４】
前記半導体装置が、前記磁石体の前記Ｎ極側と前記Ｓ極側と、に少なくとも１以上、配置されている、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のコアレスモーター。
【請求項５】
前記半導体装置に対して、前記磁石体を回転させる、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のコアレスモーター。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のコアレスモーターを複数、前記回転軸方向に配置し、
前記回転軸の前記回転軸端部同士が固着され一体化させた、もしくは一体の前記回転軸を備える、
ことを特徴とするコアレスモーター。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のコアレスモーターを備えたロボットハンド。
【請求項８】
請求項７に記載のロボットハンドをそなえたロボット。
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸に固定され、前記回転軸の軸方向にＮ極とＳ極とを配置し、前記回転軸の回転中心を中心として円柱状に形成された永久磁石を備える磁石体と、
前記磁石体の前記永久磁石の前記Ｎ極面、もしくは前記Ｓ極面に対向配置される第１の面を有し、前記磁石体の前記回転中心において前記磁石体と相対的に回転可能に配置される半導体装置と、を備え、
前記半導体装置は、前記第１の面に前記回転中心から放射状に配置される１以上の導体配線と、
前記半導体装置は、少なくとも前記導体配線に流す電流の方向を切り替える回路を含む駆動回路と、前記磁石体と前記半導体装置との相対的な回転位置を検出する検出回路と、を含む、
ことを特徴とするコアレスモーター。
【請求項２】
前記半導体装置の前記第１の面の反対面である第２の面に、前記回転中心から放射状に配置される１以上の前記導体配線が形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のコアレスモーター。
【請求項３】
前記半導体装置は、２以上の半導体素子を積層して形成され、
前記半導体素子の接合面に前記回転中心から放射状に配置される１以上の前記導体配線が形成されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のコアレスモーター。
【請求項４】
前記半導体装置が、前記磁石体の前記Ｎ極側と前記Ｓ極側と、に少なくとも１以上、配置されている、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のコアレスモーター。
【請求項５】
前記半導体装置に対して、前記磁石体を回転させる、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のコアレスモーター。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のコアレスモーターを複数、前記回転軸方向に配置し、
前記回転軸の前記回転軸端部同士が固着され一体化させた、もしくは一体の前記回転軸を備える、
ことを特徴とするコアレスモーター。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のコアレスモーターを備えたロボットハンド。
【請求項８】
請求項７に記載のロボットハンドをそなえたロボット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１１０１７９（Ｐ２０１２−１１０１７９Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５８６５１（Ｐ２０１０−２５８６５１）
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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