電気機械装置およびそれを用いたアクチュエーター、モーター、ロボット、ロボットハンド。

【課題】電気機械装置を小型化する技術を提供する。
【解決手段】電気機械装置の一種である動力発生装置１００は、中心軸１１０と、永久磁
石１２３を有するローター１２１と、ローター１２１の外周に配置されたステーターであ
る電磁コイル１２４と、ローター１２１に連結され、回転駆動力の伝達に用いられる回転
機構部１３０と、前記回転機構と負荷とを接続する負荷接続部１３３とを備える。ロータ
ー１２１には、中心軸１１０と永久磁石１２３との間において、少なくとも中心軸１１０
の軸方向の一方に開口し、回転機構部１３０の少なくとも一部を収容する収容空間として
の凹部１２１２が形成されている。回転機構部１３０は、ローターと接続または一体に形
成される入力部と、ステーターと接続または一体に形成される固定部と、負荷接続部１３
３と接続または一体に形成される出力部とを有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気機械装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットの関節部位を駆動する動力源としては、通常、モーターが用いられる（下記特
許文献１等）。モーターは、一般に、モーターの回転速度やトルクを調整する減速機など
の回転機構と接続されて用いられる。ロボットを小型化するためには、モーターやそれに
接続される回転機構によって構成される電力と動力とを変換する電気機械装置が、よりコ
ンパクトに構成されることが望ましい。これまで、こうした要求に対して十分な工夫がな
されてこなかったのが実情であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５９８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、電気機械装置を小型化する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］
電気機械装置であって、中心軸と、前記中心軸の外周に沿って配置されたローター磁石
を有するローターと、前記ローターの外周に配置されたステーターと、前記ローターに連
結され、回転駆動力の伝達に用いられる回転機構と、前記回転機構と負荷とを接続する負
荷接続部と、を備え、前記ローターには、前記中心軸と前記ローター磁石との間において
、少なくとも前記中心軸の軸方向の一方に開口し、前記回転機構の少なくとも一部を収容
する収容空間が形成されており、前記回転機構は、前記ローターと接続または一体に形成
される入力部と、前記ステーターと接続または一体に形成される固定部と、前記負荷接続
部と接続または一体に形成される出力部と、を有し、増速機または減速機として機能する
、電気機械装置。
この電気機械装置によれば、回転機構の少なくとも一部がローターの収容空間に収容さ
れて、回転を発生させるローターと、それを伝達する回転機構とが一体的に構成される。
従って、電気機械発生装置が小型化される。
【０００７】
［適用例２］
適用例１に記載の電気機械装置であって、前記中心軸は、前記中心軸の軸方向に延びる
貫通孔を有し、前記貫通孔には、前記ローターの回転を制御するための電気を送信する導
電線が挿通されている、電気機械装置。
この電気機械装置によれば、ローターの回転を制御するための導電線が、中心軸の内部
に挿通されるため、導電線の外部への露出が抑制され、導電線の保護性や配設性が向上す
る。また、電気機械装置が搭載される機器の意匠性が、導電線の露出によって低下してし
まうことが抑制される。
【０００８】
［適用例３］
適用例１または２に記載の電気機械装置であって、前記回転機構の中心部に配置された
サンギアと、前記回転機構の外周部に配置されたアウターギアと、前記サンギアと前記ア
ウターギアとの間に配置されたプラネタリーギアと、前記プラネタリーギアを接続された
プラネタリーキャリアと、を有する遊星ギアを含み、前記回転機構は、前記サンギアと前
記アウターギアと前記プラネタリーキャリアの３つのうちの１つが前記入力部であり、残
り２つのうちの１つが前記固定部であり、残りの１つが出力部である、電気機械装置。
この電気機械装置によれば、遊星ギアとローターとが一体的に構成されるため、電気機
械装置が小型化される。
【０００９】
［適用例４］
適用例１または２に記載の電気機械装置であって、前記回転機構は、前記回転機構の中
心部に配置されたウェーブジェネレーターと、前記回転機構の外周部に配置されたサーキ
ュラスプラインと、前記ウェーブジェネレーターと前記サーキュラスプラインとの間に配
置されたフレックススプラインと、を有するハーモニックドライブ機構（「ハーモニック
ドライブ」は登録商標）を含み、前記回転機構は、前記ウェーブジェネレーターと、前記
サーキュラスプラインと、前記フレックススプラインの３つのうちの１つが前記入力部で
あり、残り２つのうちの１つが前記固定部であり、残りの１つが出力部である、電気機械
装置。
この電気機械装置によれば、ハーモニックドライブ（登録商標）機構とローターとが一
体的に構成されるため、電気機械装置が小型化される。
【００１０】
［適用例５］
適用例１または２に記載の電気機械装置であって、前記回転機構は、外縁にエピトコロ
イド平行曲線形状を有し中心に形成された第１の孔と前記第１の孔の周りに形成された複
数の第２の孔とを有する曲線板と、前記曲線板の前記エピトコロイド平行曲線と接するよ
うに配置される外ピンと、前記第２の孔の中に配置される内ピンと、前記第１の孔の中に
配置される偏心体と、を有するサイクロ機構を含み、前記偏心体と前記外ピンと前記内ピ
ンの３つのうちの１つが前記入力部であり、残り２つのうちの１つが前記固定部であり、
残りの１つが出力部である、電気機械装置。
この電気機械装置によれば、サイクロ機構とローターとが一体的に構成されるため、電
気機械装置が小型化される。
【００１１】
［適用例６］
適用例１〜５のいずれか一つに記載の電気機械装置において、さらに、ローターと一体
に形成されたエンコーダーを備える、電気機械装置。
この電気機械装置によれば、エンコーダーとローターとが一体的に構成されるため、電
気機械装置が小型化される。
【００１２】
［適用例７］
アクチュエーターであって、適用例１〜６のいずれか一つに記載の電気機械装置を備え
る、アクチュエーター。
このアクチュエーターによれば、駆動源として小型化された電気機械装置を用いるため
、よりコンパクトな構成とすることが可能である。
【００１３】
［適用例８］
モーターであって、中心軸と、前記中心軸の外周に沿って配置されたローター磁石を有
するローターと、前記ローターの外周に配置されたステーターと、前記ローターに連結さ
れ、回転駆動力の伝達に用いられる回転機構と、前記回転機構と負荷とを接続する負荷接
続部と、を備え、前記中心軸と前記ローター磁石との間には、少なくとも前記中心軸の軸
方向の一方に開口し、前記ローターに連結され、回転駆動力の伝達に用いられる回転機構
の少なくとも一部を収容するための収容空間が形成されており、前記回転機構は、前記ロ
ーターと接続または一体に形成される入力部と、前記ステーターと接続または一体に形成
される固定部と、前記負荷接続部と接続または一体に形成される出力部と、を有し、増速
機または減速機として機能する、モーター。
このモーターであれば、ローターと回転機構とをよりコンパクトに一体的化して構成す
ることが可能である。
【００１４】
［適用例９］
ロボットであって、基部と、前記基部を移動させるための駆動部と、を備え、前記駆動
部は、適用例１〜６のいずれか一つに記載の電気機械装置を含む、ロボット。
【００１５】
［適用例１０］
ロボットであって、基部と、前記基部に対して相対的に運動する運動部と、前記運動部
を前記基部に対して運動させる駆動部と、を備え、前記駆動部は、適用例１〜６のいずれ
か一つに記載の電気機械装置を含む、ロボット。
【００１６】
［適用例１１］
ロボットハンドであって、基部と、前記基部に配置され、対象物を把持する把持部と、
前記把持部を駆動して前記把持部に対して前記対象物を把持させる駆動部と、を備え、前
記駆動部は、請求項７に記載のアクチュエーターを含む、ロボットハンド。
【００１７】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、モーターや発電装
置などの電気機械装置、それを用いたアクチュエーターやロボット、ロボットアーム、移
動体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施例におけるロボットアームの構成を示す概略図。
【図２】参考例としてのロボットアームの構成を示す概略図。
【図３】第１実施例の動力発生装置の内部構成を示す概略断面図。
【図４】第１実施例の動力発生装置の内部構成を示す概略分解断面図。
【図５】第１実施例の動力発生装置の内部において回転駆動力が伝達される機構を説明するための模式図。
【図６】第１実施例の他の構成例としての動力発生装置の構成を示す概略図。
【図７】第１実施例の他の構成例としての動力発生装置の構成を示す概略図。
【図８】第１実施例の他の構成例としての動力発生装置の構成を示す概略図。
【図９】第２実施例の動力発生装置の内部構成を示す概略断面図。
【図１０】第２実施例の動力発生装置の内部構成を示す概略分解断面図。
【図１１】第２実施例の動力発生装置の二段式の遊星ギアにおいて、回転駆動力が伝達される機構を説明するための模式図。
【図１２】第３実施例の動力発生装置の内部構成を示す概略断面図。
【図１３】第３実施例の動力発生装置の内部構成を示す概略分解断面図。
【図１４】第３実施例の動力発生装置の内部において回転駆動力が伝達される機構を説明するための模式図。
【図１５】第４実施例の動力発生装置の内部構成を示す概略断面図。
【図１６】第４実施例の動力発生装置の内部構成を示す概略分解断面図。
【図１７】第４実施例の動力発生装置の内部において回転駆動力が伝達される機構を説明するための模式図。
【図１８】第５実施例の動力発生装置の構成を示す概略断面図。
【図１９】第５実施例の動力発生装置に取り付けられる回転軸の種類を例示する概略図。
【図２０】本発明の第６実施例としての動力発生装置１００Ｅの内部構成を示す概略断面図である。
【図２１】動力発生装置１００Ｅの各構成部を分解して示す概略分解断面図である。
【図２２】サイクロ機構を模式的に示す説明図である。
【図２３】第６の実施例の変形例としての動力発生装置１００Ｆの構成を示す概略図である。
【図２４】第７の実施例としての動力発生装置１００Ｇの構成を示す概略図である。
【図２５】永久磁石と電磁コイル群の構成を示す説明図である。
【図２６】第８の実施例としての動力発生装置１００Ｈの構成を示す概略図である。
【図２７】エンコーダーの構成の一例を示す説明図である。
【図２８】エンコーダーの構成の変形例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
A．第１実施例：
図１（Ａ），（Ｂ）は本発明の一実施例としてのロボットアーム１０（「ロボットハン
ド」とも呼ぶ。）の構成を示す概略図である。図１（Ａ）は、ロボットアーム１０の変形
態様を示す模式図であり、変形前のロボットアーム１０と、変形後のロボットアーム１０
とが図示されている。なお、図１（Ａ）には、互いに直交する３次元矢印ｘ，ｙ，ｚが図
示されている。
【００２０】
ロボットアーム１０は、４つの基体部１１〜１４を備える。４つの基体部１１〜１４は
それぞれ、第１〜第３の関節部Ｊ１〜Ｊ３を介して、互いに直列に連結されている。以後
、ロボットアーム１０において、第１の基体部１１側を「後端側」と呼び、第４の基体部
１４側を「先端側」と呼ぶ。
【００２１】
ロボットアーム１０は、各関節部Ｊ１〜Ｊ３における回動により、各基体部１１〜１４
の連結角度が変わり、全体として湾曲状の形態に変形する。なお、図１（Ａ）では、ロボ
ットアーム１０の変形後の態様として、ロボットアーム１０が紙面上側に向かって湾曲し
た状態が図示されている。
【００２２】
図１（Ｂ）は、ロボットアーム１０の内部構成を示す概略断面図である。なお、図１（
Ｂ）には、図１（Ａ）と対応するように三次元矢印ｘ，ｙ，ｚが図示されている。各基体
部１１〜１４の内部は中空であり、各関節部Ｊ１〜Ｊ３の動力源である動力発生装置１０
０と、動力発生装置１００からの駆動力が伝達される２つのベベルギア（かさ歯車）２１
，２２と、が収容されている。以下では、第１と第２の基体部１１，１２を連結する第１
の関節部Ｊ１の構成について説明する。なお、第２と第３の基体部１２，１３を連結する
第２の関節部Ｊ２および第３と第４の基体部１３，１４を連結する第３の関節部Ｊ３の構
成は、第１の関節部Ｊ１の構成と同様であるため、その説明は省略する。
【００２３】
動力発生装置１００は、電磁力により回転駆動力を発生するモーターを有している。動
力発生装置１００の詳細な内部構成については後述する。動力発生装置１００は、第１の
基体部１１の先端側に配置されており、第１のベベルギア２１の回転軸と接続されている
。第１のベベルギア２１は、その回転軸が第１と第２の基体部１１，１２の境界を貫通す
るように配置され、回転軸の先端に設けられた歯車部（ギア部）が第２の基体部１２内に
配置されている。
【００２４】
第２のベベルギア２２は、第２の基体部１２の後端側において、そのギア部が第１のベ
ベルギア２１のギア部と連結するように、第２の基体部１２の内壁面に固定的に取り付け
られている。動力発生装置１００から伝達された回転駆動力によって、第１のベベルギア
２１が回転する。第１のベベルギア２１の回転により、第２のベベルギア２２が回転し、
第２の基体部１２が回動する。
【００２５】
ところで、ロボットアーム１０の内部には、各動力発生装置１００に電力や制御信号を
送信するための導電線の束である導電線束２５が挿通されている。具体的には、導電線束
２５は、後端側から第１の基体部１１の内部に挿通され、その一部の導電線が分岐して第
１の基体部１１内の動力発生装置１００の接続部に接続される。そして、残りの導電線束
２５は、動力発生装置１００の中央を通る貫通孔（後述）と、第１のベベルギア２１の中
心軸を貫通する貫通孔（図示は省略）とを通って、第２の基体部１２へと延びる。
【００２６】
導電線束２５は、第２の基体部１２においても、同様に配設されている。即ち、第２の
基体部１２内部に挿通された導電線束２５は、その一部が動力発生装置１００に接続され
、残りが、動力発生装置１００および第１のベベルギア２１の内部を通って、第３の基体
部１３へと挿通される。そして、第３の基体部１３に挿通された導電線束２５は、動力発
生装置１００に接続される。
【００２７】
図２（Ａ），（Ｂ）は、本実施例の参考例としてのロボットアーム１０ｃｆを示す概略
図である。図２（Ａ），（Ｂ）は、導電線束２５が動力発生装置１００および第１のベベ
ルギア２１の外部に配線されている点以外は、図１（Ａ），（Ｂ）とほぼ同じである。
【００２８】
この参考例のロボットアーム１０ｃｆでは、導電線束２５が各関節部Ｊ１〜Ｊ３におい
て外部に露出されている。そのため、ロボットアーム１０ｃｆの変形に伴って、各関節部
Ｊ１〜Ｊ３において、導電線束２５が各基体部１１〜１４に挟まれるなどして劣化してし
まう可能性がある。また、導電線束２５が外部に露出していることにより、ロボットアー
ム１０ｃｆの意匠性を低下させてしまう可能性がある。しかし、本実施例のロボットアー
ム１０であれば、導電線束２５の外部に露出していないため、こうした不具合の発生が抑
制されている。
【００２９】
図３は、動力発生装置１００の内部構成を示す概略断面図であり、図４は、動力発生装
置１００の各構成部を分解して示す概略分解断面図である。なお、図３および図４には、
動力発生装置１００に接続される第１のベベルギア２１の回転軸が破線で図示されている
。動力発生装置１００は、中心軸１１０と、モーター部１２０と、回転機構部１３０とを
備える。
【００３０】
モーター部１２０と回転機構部１３０とは、後述するように、互いに勘合して一体化す
るように配置され、中心軸１１０は、一体化されたモーター部１２０と回転機構部１３０
の中央を貫通するように配置される。中心軸１１０は、軸方向に延びる貫通孔１１１を有
しており、貫通孔１１１には、導電線束２５が挿通されている。
【００３１】
モーター部１２０は、ローター１２１と、ケーシング１２２とを備える。モーター部１
２０は、以下に説明するように、ラジアルギャップ型の構成を有している。ローター１２
１の本体部は略円盤形状を有しており、その本体部の側壁の外周面には、永久磁石１２３
が円筒形に配列されている。永久磁石１２３の磁束の方向は、放射方向である。なお、永
久磁石１２３の裏側の面（ローター１２１の側壁側の面）には、磁力効率を向上させるた
めの磁石バックヨーク１２５が配置されている。
【００３２】
ローター１２１は、その中央に中心軸１１０を挿通させるための貫通孔１２１１を有し
ている。なお、貫通孔１２１１の内壁面と、中心軸１１０の外周面との間には、ローター
１２１が中心軸１１０を中心に回転可能とするための軸受け部１１２が配置されている。
軸受け部１１２は、例えば、ボールベアリングによって構成することができる。
【００３３】
ローター１２１の回転機構部１３０と対向する側の面には、貫通孔１２１１を中心とす
る略円環状の溝として形成された凹部１２１２が設けられている。貫通孔１２１１と凹部
１２１２とを隔てる略円筒状の隔壁１２１３の外側の壁面には、ギア歯１２１ｔが形成さ
れている。以後、このローター１２１の中央に設けられたギア歯１２１ｔを有する隔壁１
２１３を「ローターギア１２１３」と呼ぶ。後述するように、本実施例におけるローター
ギア１２１３は、遊星ギアのサンギアとして機能する。
【００３４】
ケーシング１２２は、回転機構部１３０と対向する側の面が開放された略円筒形状の中
空容体であり、ローター１２１を収容する。ケーシング１２２は、炭素繊維強化プラスチ
ック（ＣＦＲＰ；carbon fiber reinforced plastics）などの樹脂材料によって構成され
るものとしても良い。これによって、動力発生装置１００の軽量化が可能である。
【００３５】
ケーシング１２２の底面の中央には、中心軸１１０を挿通するための貫通孔１２２１が
形成されている。中心軸１１０とケーシング１２２とは互いに固定的に取り付けられる。
なお、ケーシング１２２の外側には、中心軸１１０の保持性を向上させるための軸受けリ
ング１１３が勘合的に取り付けられている。
【００３６】
ケーシング１２２の内周面には、電磁コイル１２４が、ローター１２１の永久磁石１２
３と間隔を有しつつ対向するように円筒形に配列されている。即ち、モーター部１２０で
は、電磁コイル１２４がステーターとして機能し、中心軸１１０を中心としてローター１
２１を回転させる。なお、電磁コイル１２４とケーシング１２２との間には、磁力効率を
向上させるためのコイルバックヨーク１２８が配置されている。
【００３７】
ケーシング１２２の底面には、永久磁石１２３の位置を検出する位置検出部１２６と、
ローター１２１の回転を制御するための回転制御回路１２７が設けられている。位置検出
部１２６は、例えば、ホール素子によって構成され、永久磁石１２３の周回軌道の位置に
対応するように配置されている。位置検出部１２６は、回転制御回路１２７と信号線を介
して接続されている。
【００３８】
回転制御回路１２７には、導電線束２５から分岐した導電線が接続されている。また、
回転制御回路１２７は、電磁コイル１２４と電気的に接続されている。回転制御回路１２
７は、位置検出部１２６が出力する検出信号を動力発生装置１００の駆動を制御する制御
部（図示せず）に送信する。また、回転制御回路１２７は、制御部からの制御信号に従っ
て、電磁コイル１２４に電力を供給して磁界を発生させ、ローター１２１を回転させる。
【００３９】
回転機構部１３０は、ローター１２１のローターギア１２１３とともに遊星ギアを構成
し、減速機として機能する。回転機構部１３０は、ギア固定部１３１と、３個のプラネタ
リーギア１３２と、負荷接続部１３３とを備える。なお、図３および図４では便宜上、２
個のプラネタリーギア１３２のみを図示してある。
【００４０】
ギア固定部１３１は、内壁面にギア歯１３１ｔが設けられた略円環状のギアであるアウ
ターギア１３１１と、アウターギア１３１１の外周に突出した鍔部１３１２とを有してい
る。ギア固定部１３１は、鍔部１３１２と、モーター部１２０のケーシング１２２の側壁
端面とを固定用ボルト１１４によって締結することにより、モーター部１２０に固定的に
取り付けられる。
【００４１】
ギア固定部１３１のアウターギア１３１１は、ローター１２１の凹部１２１２に収容さ
れる。また、アウターギア１３１１の内周面と、ローターギア１２１３の外周面との間に
は、３個のプラネタリーギア１３２が、ローターギア１２１３の外周に沿って、ほぼ等間
隔で配置される。なお、プラネタリーギア１３２のギア歯１３２ｔと、アウターギア１３
１１のギア歯１３１ｔおよびローターギア１２１３のギア歯１２１ｔとが互いに噛み合う
ことにより、これら３種のギア１２１３，１３２，１３１１は連結される。
【００４２】
負荷接続部１３３は、プラネタリーキャリアとして機能する略円筒形状の部材である。
負荷接続部１３３の底面の中央には、中心軸１１０を挿通する貫通孔１３３１が設けられ
ている。貫通孔１３３１の内壁面と、中心軸１１０の外周面との間には、負荷接続部１３
３が中心軸１１０を中心に回転可能とするための軸受け部１１２が配置されている。なお
、負荷接続部１３３に取り付けられた軸受け部１１２と、ローター１２１に取り付けられ
た軸受け部１１２との間には、スペーサー１１５が配置される。
【００４３】
ここで、ギア固定部１３１の中央部には、アウターギア１３１１の内周空間に連通する
略円形形状の開口部１３１３が形成されており、負荷接続部１３３は、その開口部１３１
３に配置される。負荷接続部１３３のモーター部１２０側（図３および図４の紙面右側）
の底面には、ローター１２１の凹部１２１２に収容されたプラネタリーギア１３２の回転
軸１３２ｓを回転可能に保持するための軸孔１３３２が形成されている。
【００４４】
負荷接続部１３３の外側（図３および図４の紙面左側）の底面には、中心軸１１０の保
持性を向上させるための軸受けリング１１３が勘合的に取り付けられている。負荷接続部
１３３の外側の底面には、さらに、第１のベベルギア２１の回転軸が、固定用ボルト１１
４によって固定されている。
【００４５】
図５は、動力発生装置１００の内部において回転駆動力が伝達される機構を説明するた
めの模式図である。図５には、中心軸１１０の軸方向に沿って動力発生装置１００を見た
ときの、ローターギア１２１３と、３個のプラネタリーギア１３２と、アウターギア１３
１１と、負荷接続部１３３とが模式的に図示されている。なお、図５では、便宜上、各ギ
アのギア歯の図示は省略されている。
【００４６】
ここで、動力発生装置１００において、ローター１２１の回転にともなってサンギアで
あるローターギア１２１３が、一点鎖線の矢印で図示する方向に回転する場合を想定する
。上述したとおり、アウターギア１３１１は固定配置されているため、ローターギア１２
１３の回転に伴って、各プラネタリーギア１３２が、自身の回転軸１３２ｓを中心に実線
矢印で図示する方向に回転（「自転」とも呼ぶ。）しつつ、ローターギア１２１３の周り
を二点鎖線の矢印で示す方向に周回移動（「公転」とも呼ぶ。）する。各プラネタリーギ
ア１３２の周回移動に伴って、負荷接続部１３３が回転し、負荷接続部１３３に接続され
た第１のベベルギア２１（図１）が回転する。
【００４７】
ところで、通常のモーターでは、モーターの応答性を向上させるために、ローターの径
を縮小し、そのイナーシャ（モーターイナーシャ）を低減させ、イナーシャ特性を向上さ
せることが好ましい。これに対し、本実施例のモーター部１２０では、ローター１２１の
径は、回転機構部１３０を収容可能な程度に拡大されており、モーターイナーシャが増大
されている。しかし、本発明の発明者は、本実施例のように、ローター１２１を大径化し
、モーターイナーシャが増大した場合であっても、動力発生装置１００の制御に対する過
渡応答性の低下は抑制されることを見出した。この理由は、以下のためである。
【００４８】
即ち、本実施例の動力発生装置１００では、ローター１２１の径の大型化に伴い、モー
ター部１２０において発生するトルクが増大されており、ローター１２１の回転開始時、
回転方向の切り替え時において、回転機構部１３０に伝達されるトルクが増大されている
。従って、動力発生装置１００では、モーター部１２０の回転の変化に対して即応的に回
転機構部１３０を追従させることができ、動力発生装置１００の過渡応答性の低下が抑制
される。即ち、動力発生装置１００では、モーター部１２０におけるイナーシャ特性の低
下が、ローター１２１の大径化に伴うトルク特性の向上によって補償されている。
【００４９】
このように、本実施例の動力発生装置１００では、ローター１２１にサンギアが一体的
に設けられ、ローター１２１に設けられた凹部１２１２に、プラネタリーギア１３２と、
アウターギア１３１１とが収容されている。即ち、動力発生装置１００は、モーターと減
速機である遊星ギアとが、コンパクトに一体化された構成を有しており、この動力発生装
置１００を用いることにより、ロボットアーム１０を小型化・軽量化することが可能であ
る。
【００５０】
また、動力発生装置１００では、ローター１２１の回転駆動を制御するための導電線束
２５が、中心軸１１０の内部に挿通されている。従って、この動力発生装置１００を用い
ることにより、導電線束２５の配設性が向上する。また、導電線束２５が外部に露出する
ことを回避でき、ロボットアーム１０の駆動に伴う導電線束２５の劣化を抑制するととも
に、ロボットアーム１０の意匠性の向上が可能である。
【００５１】
B．第１実施例の他の構成例：
図６（Ａ）は、本実施例の他の構成例としての動力発生装置１００ａの構成を示す概略
図である。図６（Ａ）は、ブラシシール部１４０が設けられている点以外は、図３とほぼ
同じである。ブラシシール部１４０は、負荷接続部１３３の側面と、ギア固定部１３１の
開口部１３１３の内周面との間に設けられ、動力発生装置１００の内部への塵芥の侵入を
抑制する。これによって、動力発生装置１００の劣化が抑制される。
【００５２】
図６（Ｂ）は、本実施例の他の構成例としての動力発生装置１００ｂの構成を示す概略
図である。図６（Ｂ）は、ブラシシール部１４０に換えて、ゴムシール部１４１が設けら
れている点以外は、図６（Ａ）とほぼ同じである。ゴムシール部１４１は、負荷接続部１
３３の側面と、ギア固定部１３１の開口部１３１３の内周面との間に設けられ、動力発生
装置１００を気密にシールする。これによって、気流による動力発生装置１００における
ギアやローターの回転損失を低減することができる。
【００５３】
図７（Ａ）は、本実施例の他の構成例としての動力発生装置１００ｃの構成を示す概略
図である。図７（Ａ）は、熱交換フィン１４２が設けられている点以外は、図３とほぼ同
じである。熱交換フィン１４２は、モーター部１２０のケーシング１２２の外表面に設け
られている。これによって、電磁コイル１２４におけるコイル電流による発熱を効率的に
冷却することができ、モーター部１２０の出力トルクを増大させることができる。なお、
熱交換フィン１４２と、電磁コイル１２４のためのコイルバックヨーク１２８とを直接的
に接触するように配置するものとしても良い。これによって、電磁コイル１２４の発熱に
対する放熱効果を向上させることができる。熱交換フィン１４２に換えて、ケーシング１
２２の外周に冷媒ジャケットを装着させるものとしても良い。
【００５４】
図７（Ｂ）は、本実施例の他の構成例としての動力発生装置１００ｄの構成を示す概略
図である。図７（Ｂ）は、回転制御回路１２７に換えて、ケーシング１４４の内部に、制
御部１４３と、通信部１４３ｃと、ドライバ回路１４３ｄとが設けられている点以外は、
図３とほぼ同じである。制御部１４３は、中央処理装置と主記憶装置とを有するマイクロ
コンピュータによって構成され、通信部１４３ｃと、ドライバ回路１４３ｄとを制御する
。通信部１４３ｃは、外部とのコマンドの通信を実行する。ドライバ回路１４３ｄは、制
御部１４３の指令に応じて、電磁コイル１２４に流す電流を制御する。即ち、この構成例
では、動力発生装置１００ｄに一体的に設けられた制御部１４３、通信部１４３ｃ、ドラ
イバ回路１４３ｄによって、動力発生装置１００ｄを、外部から送信されたコマンド指令
に応じて駆動させることができる。
【００５５】
図８（Ａ），（Ｂ）は、本実施例の他の構成例としての動力発生装置１００ｅの構成を
示す概略図である。図８（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、負荷接続部１３３に換えて、負荷接
続部１３３ｅが設けられ、第１のベベルギア２１の回転軸を示す破線が省略されている点
以外は図３とほぼ同じである。図８（Ａ），（Ｂ）の構成例における動力発生装置１００
ｅは、第１実施例の動力発生装置１００とは異なり、ロボットアーム１０とは異なる構成
を有するアクチュエーターやマニピュレーターに用いられる。
【００５６】
図８（Ａ）に示す構成例では、負荷接続部１３３ｅは、ギア固定部１３１から突出した
側壁面にギア歯１３３ｔが設けられた平歯車と一体的に構成されている点以外は、第１実
施例の負荷接続部１３３（図３）と同様に構成されている。即ち、この構成例では、負荷
接続部１３３ｅが、プラネタリーキャリアとして機能するとともに、外部負荷へと回転駆
動力を伝達するギアとしても機能する。
【００５７】
図８（Ｂ）に示す構成例は、負荷接続部１３３ｅがベベルギアと一体的に構成されてい
る点以外は、図８（Ａ）の構成例と同様の構成である。このように、負荷接続部１３３ｅ
は、種々のタイプのギアと一体的に構成することが可能である。
【００５８】
C．第２実施例：
図９，図１０は本発明の第２実施例としての動力発生装置１００Ａの構成を示す概略図
である。図９は、動力発生装置１００Ａの内部構成を示す概略断面図であり、図１０は、
動力発生装置１００Ａの各構成部を分解して示す概略分解断面図である。この動力発生装
置１００Ａは、遊星ギアを二段重ねた減速機とモーターとを一体化した構成を有しており
、以下の点が第１実施例の動力発生装置１００（図３，図４）と異なる。
【００５９】
第２実施例の動力発生装置１００Ａは、回転機構部１３０Ａを有している。回転機構部
１３０Ａのギア固定部１３１Ａには、中心軸１１０の軸方向に並列に重ねて設けられた第
１と第２のアウターギア１３１１ａ，１３１１ｂが設けられている。第１と第２のアウタ
ーギア１３１１ａ，１３１１ｂは、ギア固定部１３１Ａがケーシング１２２に固定的に取
り付けられたときに、ともにローター１２１の凹部１２１２に収容される。
【００６０】
第１のアウターギア１３１１ａは、ローターギア１２１３と第１のプラネタリーギア１
３２ａを介して連結される。即ち、ローターギア１２１３は、一段目の遊星ギアにおける
サンギアとして機能する。第１のプラネタリーギア１３２ａは、プラネタリーキャリア１
３５に回転可能に取り付けられる。
【００６１】
プラネタリーキャリア１３５は、比較的径が大きい円筒形状の前段部１３５１と、比較
的経の小さい円筒形状の後段部１３５２とが連接された回転部材である。プラネタリーキ
ャリア１３５の前段部１３５１は、第１と第２のアウターギア１３１１ａ，１３１１ｂの
間に配置され、その底面に第１のプラネタリーギア１３２ａの回転軸１３２ｓを保持する
ための軸孔１３５４が設けられている。後段部１３５２は、側壁面にギア歯１３５ｔが形
成されるとともに、第２のアウターギア１３１１ｂの内周空間に配置される。
【００６２】
なお、プラネタリーキャリア１３５の中央部には、中心軸１１０を挿通するための貫通
孔１３５３が、前段部１３５１および後段部１３５２をともに貫通して設けられている。
貫通孔１３５３と中心軸１１０との間には、プラネタリーキャリア１３５を回転可能とす
るための軸受け部１１２が配置される。なお、軸受け部１１２同士の間には、適宜、スペ
ーサー１１５が配置される。
【００６３】
プラネタリーキャリア１３５の後段部１３５２と、第２のアウターギア１３１１ｂとの
間には、第２のプラネタリーギア１３２ｂが配置される。即ち、後段部１３５２は、二段
目の遊星ギアにおけるサンギアとして機能する。第２のプラネタリーギア１３２ｂは、プ
ラネタリーキャリアとして機能する負荷接続部１３３に、回転可能に取り付けられる。
【００６４】
図１１（Ａ），（Ｂ）は、動力発生装置１００Ａの二段式の遊星ギアにおいて回転駆動
力が伝達される機構を説明するための、図５と同様な模式図である。図１１（Ａ）には、
ローターギア１２１３と、第１のプラネタリーギア１３２ａと、第１のアウターギア１３
１１ａと、プラネタリーキャリア１３５の前段部１３５１とで構成される一段目の遊星ギ
アが図示されている。一段目の遊星ギアでは、ローターギア１２１３の回転に伴って、第
１のプラネタリーギア１３２ａが自身の回転軸１３２ｓを中心に回転しつつ、ローターギ
ア１２１３の外周を周回移動する。第１のプラネタリーギア１３２ａの周回移動に伴って
、プラネタリーキャリア１３５の前段部１３５１が回転する。
【００６５】
なお、図１１（Ａ）では、ローターギア１２１３の回転方向を一点鎖線の矢印で図示し
、第１のプラネタリーギア１３２ａの回転方向を実線の矢印で図示してある。また、第１
のプラネタリーギア１３２ａの周回移動の方向、即ち、プラネタリーキャリア１３５の回
転方向を二点鎖線の矢印で図示してある。
【００６６】
図１１（Ｂ）には、プラネタリーキャリア１３５の後段部１３５２と、第２のプラネタ
リーギア１３２ｂと、第２のアウターギア１３１１ｂと、負荷接続部１３３で構成される
二段目の遊星ギアが図示されている。二段目の遊星ギアでは、プラネタリーキャリア１３
５の後段部１３５２の回転に伴って、第２のプラネタリーギア１３２ｂが自身の回転軸１
３２ｓを中心に回転しつつ、プラネタリーキャリア１３５の後段部１３５２の外周を周回
移動する。第２のプラネタリーギア１３２ｂの周回移動に伴って、負荷接続部１３３が回
転し、負荷接続部１３３に接続された外部負荷に回転駆動力が伝達される。
【００６７】
なお、図１１（Ｂ）では、プラネタリーキャリア１３５の後段部１３５２の回転方向を
二点鎖線の矢印で図示し、第２のプラネタリーギア１３２ｂの回転方向を実線の矢印で図
示してある。また、第２のプラネタリーギア１３２ｂの周回移動の方向、即ち、負荷接続
部１３３の回転方向を破線の矢印で図示してある。
【００６８】
このように、第２実施例の動力発生装置１００Ａは、より高トルクの回転駆動力の出力
が可能な減速機として二段式の遊星ギアを、ローター１２１の凹部１２１２に収容し、小
型化されている。この動力発生装置１００Ａをロボットアーム１０（図１）に適用すれば
、第１実施例の場合より高いトルクで、第１〜第３の関節部Ｊ１〜Ｊ３を回動させること
ができる。なお、動力発生装置１００Ａでは、さらに多くの段数を有する遊星ギアが構成
されるものとしても良い。
【００６９】
D．第３実施例：
図１２，図１３は、本発明の第３実施例としての動力発生装置１００Ｂの構成を示す概
略図である。図１２は、動力発生装置１００Ｂの内部構成を示す概略断面図であり、図１
３は、動力発生装置１００Ｂの各構成部を分解して示す概略分解断面図である。この動力
発生装置１００Ｂは、増速機として機能する遊星ギアとモーターとを一体化した構成を有
しており、ベベルギア２１に回転駆動力を伝達する。ベベルギア２１は外部負荷となる。
動力発生装置１００Ｂは、以下の点が第１実施例の動力発生装置１００（図３，図４）と
異なる。
【００７０】
第３実施例のモーター部１２０Ｂは、ローター１２１Ｂを備える。ローター１２１Ｂは
、中央に設けられた隔壁１２１３の外表面のギア歯１２１ｔが省略され、ローター１２１
Ｂの側壁の内周面にギア歯１２１ｔＢが設けられている点以外は、第１実施例で説明した
ローター１２１の構成と同様の構成を有する。第３実施例の動力発生装置１００Ｂでは、
ローター１２１Ｂがアウターギアとして機能する。
【００７１】
動力発生装置１００Ｂの回転機構部１３０Ｂは、サンギア１３６を備える。サンギア１
３６は、中央に中心軸１１０を挿通するための貫通孔１３６１が設けられた略円筒状の部
材であり、側壁面にギア歯１３６ｔが形成されている。貫通孔１３６１は、ローター１２
１Ｂの中央の隔壁１２１３を、空隙を残しつつ収容可能な前段部１３６１ａと、中心軸１
１０と固定的に接続される後段部１３６１ｂとを有する。
【００７２】
プラネタリーギア１３２は、ローター１２１Ｂの凹部１２１２に配置され、サンギア１
３６とアウターギアであるローター１２１Ｂとを連結する。プラネタリーギア１３２は、
プラネタリーキャリアとして機能する負荷接続部１３３に回転可能に取り付けられる。負
荷接続部１３３には、ベベルギア２１の回転軸（二点破線で図示）が固定用ボルト１１４
によって取り付けられている。
【００７３】
図１４は、動力発生装置１００Ｂの内部において回転駆動力が伝達される機構を説明す
るための図１１と同様な模式図である。サンギア１３６は中心軸１１０に固定されている
ため、アウターギアであるローター１２１Ｂの回転に伴って、プラネタリーギア１３２は
、自身の回転軸１３２ｓを中心に回転するとともに、サンギア１３６の外周を周回移動す
る。プラネタリーギア１３２の周回移動に伴って、プラネタリーキャリアである負荷接続
部１３３が回転する。
【００７４】
なお、図１４では、ローター１２１Ｂの回転方向が一点鎖線の矢印で図示され、プラネ
タリーギア１３２の回転方向が実線の矢印で図示されている。また、図１４では、プラネ
タリーギア１３２の周回移動の方向、即ち、負荷接続部１３３の回転方向が、二点鎖線の
矢印で図示されている。
【００７５】
このように、第３実施例の動力発生装置１００Ｂであれば、増速機として機能する遊星
ギアがモーター部１２０のローター１２１Ｂの凹部１２１２に収容され、小型化されてい
る。従って、この動力発生装置１００Ｂを用いれば、高速な回転駆動力を要するアクチュ
エーターやマニピュレーターを、よりコンパクトに構成することが可能である。
【００７６】
上記の第１の実施例では、遊星ギアを減速機として機能させ、第３の実施例では、遊星
ギアを増速機として機能させている。遊星ギアにおいては、サンギア（ＳＧ）とアウター
ギア（ＯＧ）とプラネタリーキャリア（ＰＣ）の３つのうちの１つを入力部とし（ロータ
ー１２１と一体的に設けられ、あるいは接続され）、残り２つのうちの１つを出力部とし
（負荷接続部１３３と一体的に設けられ、あるいは接続され）、残りの１つを固定部とし
ても（ステーター（ケーシング１２２）と一体に設けられ、あるいは接続されても）よい
。遊星ギアでは、サンギア（ＳＧ）とアウターギア（ＯＧ）とプラネタリーキャリア（Ｐ
Ｃ）とを、入力部と固定部と出力部と、のどれに割り当てるかにより、遊星ギアを減速機
あるいは増速機として用いることが決めることが出来る。逆に言えば、遊星ギアを、減速
機あるいは、増速機として用いるかにより、入力部、固定部、出力部をどれにするかを決
定することになる。また、そのときの減速比（増速比）は、サンギア（ＳＧ）とアウター
ギア（ＯＧ）の歯数により決定することが出来る。
【００７７】
サンギアの歯数をＺａ、アウターギアの歯数をＺｃとすると、各状態における減速比及
び入力部の回転方向に対する出力部の回転方向は、以下のように示される。
ＳＧＯＧＰＣ減速比増減速回転方向
入力部固定部出力部Ｚａ／（Ｚａ＋Ｚｃ）減速同方向
固定部入力部出力部Ｚｃ／（Ｚａ＋Ｚｃ）減速同方向
固定部出力部入力部（Ｚａ＋Ｚｃ）／Ｚｃ増速同方向
出力部固定部入力部（Ｚａ＋Ｚｃ）／Ｚａ増速同方向
入力部出力部固定部 −Ｚａ／Ｚｃ減速逆方向
出力部入力部固定部 −Ｚｃ／Ｚａ増速逆方向
【００７８】
E．第４実施例：
図１５，図１６は、本発明の第３実施例としての動力発生装置１００Ｃの構成を示す概
略図である。図１５は、動力発生装置１００Ｃの内部構成を示す概略断面図であり、図１
６は、動力発生装置１００Ｃの各構成部を分解して示す概略分解断面図である。この動力
発生装置１００Ｃは、ハーモニックドライブ機構（「ハーモニックドライブ」は登録商標
）とモーターとを一体化した構成を有しており、ベベルギア２１に回転駆動力を伝達する
。動力発生装置１００Ｃは、以下の点が第１実施例の動力発生装置１００（図３，図４）
と異なる。
【００７９】
この動力発生装置１００Ｃでは、ローター１２１の凹部１２１２に、回転機構部１３０
Ｃとして、ハーモニックドライブ機構を構成するウェーブジェネレーター１６０と、フレ
ックススプライン１６２と、サーキュラスプライン１６５とが収容される。ウェーブジェ
ネレーター１６０は、底面が略長円形形状を有する略楕円筒形状の部材である。
【００８０】
ウェーブジェネレーター１６０には、その中心軸方向（紙面左右方向）に貫通する貫通
孔１６０１が設けられており、貫通孔１６０１の内壁面には、ギア歯１６０ｔが形成され
ている。ウェーブジェネレーター１６０は、貫通孔１６０１にローターギア１２１３を勘
合的に収容した状態で、締結ボルトＦＢによってローター１２１と締結される。これによ
って、ウェーブジェネレーター１６０は、ローター１２１の回転に伴って回転する。
【００８１】
ところで、ウェーブジェネレーター１６０の両端部には、外周方向に突出した鍔部１６
０２が設けられている。この鍔部１６０２は、ウェーブジェネレーター１６０の外周に配
置されるフレックススプライン１６２の脱落を防止するためのものである。なお、図１６
では、フレックススプライン１６２の取り付けのために、一方の鍔部１６０２が分離され
た状態が図示されている。分離された鍔部１６０２は、フレックススプライン１６２が配
置された後に、締結ボルトＦＢによって固定される。
【００８２】
フレックススプライン１６２は、ウェーブジェネレーター１６０の回転に合わせて変形
可能なたわみを有する環状部材であり、その外周面にはギア歯１６２ｔが形成されている
。また、フレックススプライン１６２の内周面には、ウェーブジェネレーター１６０の回
転を円滑にするためのベアリング１６１が配置されている。
【００８３】
サーキュラスプライン１６５は、ローター１２１の凹部１２１２に収容されるとともに
、内側にフレックススプライン１６２を収容する前段部１６５１と、中心軸１１０が挿通
されるとともに、ベベルギア２１の回転軸が接続される後段部１６５２とを有している。
前段部１６５１は、内周面にフレックススプライン１６２のギア歯１６２ｔと噛み合うギ
ア歯１６５ｔが形成されている。後段部１６５２には、中心軸１１０との間に、サーキュ
ラスプライン１６５を回動可能とするための軸受け部１１２が配置される。
【００８４】
図１７は、動力発生装置１００Ｃの内部において回転駆動力が伝達される機構を説明す
るための、図１４と同様な模式図である。なお、図１７では、フレックススプライン１６
２の内側に設けられたベアリング１６１については、図示が省略されている。動力発生装
置１００Ｃでは、ローターギア１２１３の回転（一点鎖線の矢印で図示）にともなって、
ウェーブジェネレーター１６０が回転する（実線の矢印で図示）。
【００８５】
ウェーブジェネレーター１６０は、その長円方向において、フレックススプライン１６
２をサーキュラスプライン１６５側に押圧し、フレックススプライン１６２とサーキュラ
スプライン１６５とを接触させる。これによって、ウェーブジェネレーター１６０の長円
方向において、フレックススプライン１６２のギア歯１６２ｔ（図示は省略）と、サーキ
ュラスプライン１６５のギア歯１６５ｔ（図示は省略）とが互いに噛み合うこととなる。
なお、ウェーブジェネレーター１６０の短円方向においては、フレックススプライン１６
２と、サーキュラスプライン１６５とは非接触の状態である。
【００８６】
ウェーブジェネレーター１６０の長円方向におけるフレックススプライン１６２とサー
キュラスプライン１６５との連結により、ウェーブジェネレーター１６０の回転が、サー
キュラスプライン１６５へと伝達される。なお、図１７では、サーキュラスプライン１６
５の回転方向を二点鎖線の矢印で図示してある。
【００８７】
ハーモニックドライブ機構は、一般に、バックラッシュを省略可能であるため、高精度
な回転の伝達が可能である。第３実施例の動力発生装置１００Ｃであれば、ハーモニック
ドライブ機構を構成する回転機構部１３０Ｃが、ローター１２１の凹部１２１２に一体的
に収容されている。そのため、この動力発生装置１００Ｃによれば、コンパクトで動作精
度の高いアクチュエーターやマニピュレーターを構成することが可能である。
【００８８】
ハーモニックドライブ機構においても、遊星ギアと同様に、ウェーブジェネレーター１
６０、フレックススプライン１６２、サーキュラスプライン１６５の３つのうちのいずれ
か１つを入力部とし、残り２つのうちの１つを固定部とし、残る１つを出力部としてもよ
い。これにより、ハーモニックドライブ機構を、減速機あるいは増速機として用いること
が可能となる。また、フレックススプライン１６２にダイヤフラムを接続し、フレックス
スプライン１６２の代わりにダイヤフラム入力部、固定部、出力部としてもよい。
【００８９】
F．第５実施例：
図１８は、本発明の第５実施例としての動力発生装置１００Ｄの構成を示す概略断面図
である。図１８は、回転機構部１３０に替えて、回転軸１７０が設けられている点以外は
、図３とほぼ同じである。この動力発生装置１００Ｄでは、ローター１２１のローターギ
ア１２１３に回転軸１７０が交換可能に取り付けられている。
【００９０】
回転軸１７０は、中心軸１１０を軸方向に挿通する貫通孔１７１を有している。貫通孔
１７１のローター１２１側の内壁面には、ローターギア１２１３が勘合的に収容されるよ
うにギア歯が設けられている。また、貫通孔１７１のローター１２１とは反対の側には、
軸受け部１１２や、軸受けリング１１３、スペーサー１１５が配置されている。この構成
によって、回転軸１７０は、ローター１２１とともに回転する。
【００９１】
図１９（Ａ）〜（Ｃ）は、動力発生装置１００Ｄにおいて、回転軸１７０に換えてロー
ター１２１に取り付けられる回転軸の種類を例示する概略図である。図１９（Ａ）の回転
軸１７０ａは、先端側（紙面左側）の外表面に直線状のギア歯１７０ｔａが設けられてお
り、スパーギア（平歯車）として機能する。図１９（Ｂ）の回転軸１７０ｂは、先端側に
螺旋状に延びるギア歯１７０ｔｂが設けられており、スクリューギア（螺旋歯車）として
機能する。図１９（Ｃ）の回転軸１７０ｃは、先端側にテーパー状のギア歯１７０ｔｃが
設けられており、ベベルギアとして機能する。
【００９２】
このように、第５実施例の動力発生装置１００Ｄでは、モーター部１２０のローター１
２１に、種々の回転軸１７０，１７０ａ〜１７０ｃが交換可能に取り付けられる。そのた
め、動力発生装置１００Ｄは、その汎用性が向上されている。なお、動力発生装置１００
Ｄに用いられる回転軸１７０，１７０ａ〜１７０ｃは、その一部がローター１２１の凹部
１２１２に収容されている。即ち、動力発生装置１００Ｄは、その分だけ小型化されてい
る。
【００９３】
G.第６の実施例：
図２０，図２１は、本発明の第６実施例としての動力発生装置１００Ｅの構成を示す概
略図である。図２０は、動力発生装置１００Ｅの内部構成を示す概略断面図であり、図２
１は、動力発生装置１００Ｅの各構成部を分解して示す概略分解断面図である。この動力
発生装置１００Ｅは、サイクロ機構とモーターとを一体化した構成を有しており、負荷接
続部１３３に回転駆動力を伝達する。動力発生装置１００Ｅは、以下の点が第１実施例の
動力発生装置１００（図３，図４）と異なる。すなわち、この動力発生装置１００Ｅは、
ローター１２１の凹部１２１２に、回転機構部１３０Ｅとして、サイクロ機構を備えてい
る。
【００９４】
図２２は、サイクロ機構を模式的に示す説明図である。サイクロ機構は、偏心体１８０
、１８５と、曲線板１８１と、外ピン１８２と、内ピン１８３と、ベアリング１８１４と
、を備える。曲線板１８１は、略円盤形状を有しており、中心部に中心孔１８１０を有し
、中心孔１８１０の周りに８個の内ピン孔１８１１を有する。内ピン孔１８１１は、円周
上に４５度間隔で配置されている。曲線板１８１の外周は、エピトコロイド平行線形状を
有している。本実施例では、エピトコロイド平行線形状の山の数は９個であり、４０度回
転させるとエピトコロイド平行線形状が重なる。なお、本実施例では、図２０に示すよう
に、サイクロ機構は曲線板１８１を２つ備えており、１８０度ずれている。その結果、一
方の曲線板１８１のエピトコロイド平行線形状の凸部が、他方の曲線板１８１のエピトコ
ロイド平行線形状の凹部に位置する。なお、図２２では、図面が見難くなるため、一方の
曲線板１８１のみを記載している。
【００９５】
外ピン１８２は、曲線板１８１側が略円形に形成されている部材である。外ピン１８２
は、円柱形の棒であってもよい。外ピン１８２は、本実施例では、１０本あり、円周上に
３６度間隔で配置されている。また、外ピン１８２は、曲線板１８１の外周に接するよう
に配置されている。ここで、外ピン１８２のうちの外ピン１８２１が曲線板１８１のエピ
トコロイド平行線形状の凸部の頂点に接しているとき、外ピン１８２１の対称位置にある
外ピン１８２２は、曲線板１８１のエピトコロイド平行線形状の凹部の底に接している。
図２０、図２１では、外ピン１８２２と曲線板１８１をギア歯の凹凸として接触した図と
して記載している。
【００９６】
内ピン１８３は、円柱形の棒である。内ピン１８３は、内ピン孔１８１１の数と同じ数
（８本）あり、円周上に４５度間隔で配置されている。内ピン１８３の太さは内ピン孔１
８１１の大きさよりも細く形成されており、内ピン１８３は内ピン孔１８１１の中に挿入
されている。なお、内ピン１８３が配置される円周と、内ピン孔１８１１が配置される円
周は、同じ大きさである。
【００９７】
偏心体１８０、１８５は、それぞれ円柱形状を有している。偏心体１８０の中心１８０
１は、偏心体１８０の回転中心１８０２とずれている。偏心体１８５の中心１８５１は、
偏心体１８５の回転中心１８５２とずれている。なお、偏心体１８０の回転中心１８０２
と偏心体１８５の回転中心１８５２は同じ点（軸）である。そして、偏心体１８０の中心
１８０１と、偏心体１８５の中心１８５１の重心の位置に偏心体１８０の回転中心１８０
２（偏心体１８５の回転中心１８５２）が位置している。偏心体１８０、１８５の太さは
中心孔１８１０の大きさよりも細く形成されており、中心孔１８１０の中に挿入されてい
る。中心孔１８１０と偏心体１８０、１８５との間には、中心孔１８１０と偏心体１８０
、１８５との接触を滑らかにするためのベアリング１８１４が配置されている。偏心体１
８０、１８５は、中心１８０１から見て回転中心１８０２、１８５２と反対側において、
中心孔１８１０に配置されたベアリング１８１４と接触している。この点を接触点１８０
３、１８５３と呼ぶ。
【００９８】
図２０に戻り、第６の実施例におけるサイクロ機構の接続関係について説明する。第６
の実施例では、偏心体１８０、１８５は、ローター１２１と一体に形成されている。外ピ
ン１８２は、ステーター（ケーシング１２２）と一体に形成されている。内ピン１８３は
、負荷接続部１３３と一体に形成されている。すなわち、偏心体１８０が入力部であり、
外ピン１８２が固定部であり、内ピン１８３が出力部である。
【００９９】
図２２を用いて、図２０に示すように、サイクロ機構が接続されている場合の動作につ
いて説明する。ローター１２１（図２０）が回転すると、偏心体１８０も回転する。この
とき偏心体１８０は、回転中心１８０２を中心に回転する。例えば、図２２に示すように
、偏心体１８０が時計回りに回転したとする。このとき、接触点１８０３の位置も時計回
りに回転する。すると、曲線板１８１は、偏心体１８０よりベアリング１８１４を介して
力を受けて、外ピン１８２が配置された円周に沿って反時計回りに公転すると共に、自転
する。曲線板１８１が自転すると、内ピン孔１８１１の位置が、公転する。内ピン孔１８
１１が公転すると、内ピン１８３を押すため、内ピン１８３は内ピン１８３が配置された
円周に沿って公転する。本実施例では、偏心体１８０が一回転すると、曲線板１８１が１
／９回転する。例えば、曲線板１８１のエピトコロイド平行線形状の凸部の数をｎ個、外
ピンの数を（ｎ＋１）本とすると、偏心体１８０が一回転すると、曲線板１８１が１／ｎ
回転する。したがって、極めて大きな減速比を得ることが出来る。また、外ピン１８２に
よって滑り接触が転がり接触に変換されるので、機械的損失が非常に小さく、極めて高い
ギア効率を得ることが可能となる。
【０１００】
図２３は、第６の実施例の変形例としての動力発生装置１００Ｆの構成を示す概略図で
ある。図２０に示す動力発生装置１００Ｅでは、偏心体１８０をローター１２１と一体に
設けることにより入力部とし、外ピン１８２をステーター（ケーシング１２２）と一体に
設けることにより固定部とし、内ピン１８３を負荷接続部１３３と一体に設けることによ
り出力部としていた。この動力発生装置１００Ｆでは、内ピン１８３をステーター（ケー
シング１２２）と一体に設けることにより固定部に変更し、外ピン１８２を負荷接続部１
３３と一体に設けることにより出力部に変更している。このように構成しても減速機を構
成することができる。
【０１０１】
またサイクロ機構では、外ピン１８２または内ピン１８３の一方を入力部、他方を固定
部とし、偏心体１８０を出力部とすることにより、増速機としても機能させることが出来
る。このように、サイクロ機構では、偏心体１８０、外ピン１８２、内ピン１８３の３つ
のうちの１つを入力部、残る２つのうちの１つを固定部、残る１つをっ出力部とすること
で、サイクロ機構を、減速機あるいは増速機として機能させることが出来る。
【０１０２】
本実施例では、サイクロ機構は曲線板１８１を２つ備えているが、曲線板１８１の数は
１つでもよく、３以上であってもよい。例えば曲線板１８１がｍ個の場合、各曲線板１８
１は３６０／ｍ度ずれるように配置される。また、このとき偏心体１８０は曲線板１８１
と同数のｍ個あり、ｍ個の円柱が接続された形状を有している。各円柱の中心１８０１と
回転中心１８０２を結ぶ線分は、３６０／ｍ度ずれており、各円柱の中心１８０１の重心
に回転中心１８０２が位置する。
【０１０３】
H.第７の実施例：
図２４は、第７の実施例としての動力発生装置１００Ｇの構成を示す概略図である。第
１の実施例で説明した動力発生装置１００は、モーター部１２０がラジアルギャップ型モ
ーターで構成されていたが、第７の実施例の動力発生装置１００Ｇでは、モーター部１２
０Ｇがアキシャルギャップ型モーターで構成されている点で異なっている。モーター部１
２０Ｇは、永久磁石１２３と、電磁コイル群１２４０とを備える。
【０１０４】
図２５は、永久磁石と電磁コイル群の構成を示す説明図である。図２５（Ａ）は、永久
磁石の構成を示す説明図である。永久磁石１２３は、扇形をした複数の永久磁石１２３１
が円盤形状に並べられて構成されている。各永久磁石１２３１の磁束の方向は、円盤形状
の法線方向である。永久磁石１２３は２つあり、電磁コイル群１２４０を挟んでいる。
【０１０５】
図２５（Ｂ）は電磁コイル群の断面図の一部を示す説明図である。電磁コイル群１２４
０は、Ａ相電磁コイル１２４０Ａと、Ｂ相電磁コイル１２４０Ｂと、回路基板１２４１と
、を備える。回路基板１２４１は、Ａ相電磁コイル１２４０Ａと、Ｂ相電磁コイル１２４
０Ｂとに挟まれるように配置されている。Ａ相電磁コイル１２４０Ａと、Ｂ相電磁コイル
１２４０Ｂとは、それぞれ、永久磁石１２３と対向するように配置されている。
【０１０６】
図２５（Ｃ）は、Ａ相電磁コイルの平面図の一部を示す説明図である。図２５（Ｄ）は
、Ｂ相電磁コイルの平面図の一部を示す説明図である。Ａ相電磁コイル１２４０Ａと、Ｂ
相電磁コイル１２４０Ｂとは同じ構造をしているので、Ａ相電磁コイル１２４０Ａを例に
取り説明する。Ａ相電磁コイル１２４０Ａは、複数の電磁コイル１２４２Ａを備える。各
電磁コイル１２４２Ａは、扇形に巻かれており、円盤形状に並べられている。なお、電磁
コイル１２４２ＡとＢ相の電磁コイル１２４２Ｂとは、電気角でπ／２だけずれて配置さ
れている。電磁コイル１２４２Ａのうち１つの電磁コイルには、永久磁石１２３の磁束を
検知するための磁気センサー１２６Ｂが配置されている。この磁気センサー１２６Ｂの出
力は、電磁コイル１２４２Ａを駆動制御するために用いられる。同様に、電磁コイル１２
４２Ｂのうち１つの電磁コイルには、永久磁石１２３の磁束を検知するための磁気センサ
ー１２６Ａが配置され、この磁気センサー１２６Ａの出力は、電磁コイル１２４２Ｂを駆
動制御するために用いられる。
【０１０７】
このように、動力発生装置は、モーター部として、ラジアルギャップ型モーターの他、
アキシャルギャップ型モーターを用いることが可能である。また、第７の実施例の動力発
生装置１００Ｇでは、回転機構部１３０Ｇとして、遊星ギアを用いているが、遊星ギアの
代わりに、ハーモニックドライブ機構や、サイクロ機構を採用してもよい。
【０１０８】
I.第８の実施例
図２６は、第８の実施例としての動力発生装置１００Ｈの構成を示す概略図である。図
２７は、エンコーダーの構成の一例を示す説明図である。第８の実施例の動力発生装置１
００Ｈは、第１の実施例の動力発生装置１００に加えて、エンコーダー１９０を備えてい
る。エンコーダー１９０は、発光部１９１と、受光部１９２と、反射板１９３と、エンコ
ーダー回路１９４と、を備える。発光部１９１と、受光部１９２と、エンコーダー回路１
９４とは、ステーター（ケーシング１２２）に配置され、反射板１９３は、ローター１２
１に配置されている。発光部１９１から照射された光は、反射板１９３で反射し、受光部
１９２で検知される。ここで、エンコーダー１９０は反射板１９３を回転方向の円周に沿
って複数列備え、各列の反射板１９３からの反射光が２進数を示し、ローター１２１回転
に伴って１つずつ該２進数が増加ないし減少するように構成されている。反射板１９３を
このように構成することにより、エンコーダー回路１９４は、ローター１２１の回転位置
を正確に判断することができる。
【０１０９】
図２８は、エンコーダーの構成の変形例を示す説明図である。この変形例では、エンコ
ーダー１９０は、発光部１９１と、受光部１９２と、孔１９５とを備える。発光部１９１
と受光部１９２は、ステーター（ケーシング１２２）に配置されている。ここで、発光部
１９１と受光部１９２は、ローター１２１を挟んでいる。ローター１２１の発光部１９１
と受光部１９２の間には、孔１９５が形成されている。孔１９５は、反射板１９３と同様
に、ローター１２１の回転方向の円周に沿って複数列設けられており、各列の孔１９５の
透過した光が２進数を示し、ローター１２１回転に伴って１つずつ該２進数が増加ないし
減少するように構成されている。このように、反射型ではなく透過型のエンコーダーを用
いてもよい。なお、透過型エンコーダーの場合には、ローター１２１の強度を維持するた
めに、孔１９５の代わりに、光透過可能な材料を用いて孔１９５を埋めてもよい。図２７
に示した第８の実施例、あるいは図２８に示した第８の実施例の変形例において、発光部
１９１と受光部１９２とを２組備えることにより、二相エンコーダーを実現してもよい。
なおこの二相エンコーダーを実現する場合、各エンコーダーの出力は、電気角でπの整数
倍と異なる位相差であることが好ましい。各エンコーダーの出力が電気角でπの整数倍で
ある場合には、エンコーダーの出力から回転方向を検知することが難しい場合があるから
である。また、図２７に示した第８の実施例では、反射板１９３を用いたが、反射板１９
３の代わりに光を屈折させる屈折材を用いてもよい。
【０１１０】
J．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形
も可能である。
【０１１１】
J1．変形例１：
上記第１実施例では、動力発生装置１００は、ロボットアーム１０の関節部Ｊ１〜Ｊ３
の動力源として用いられていた。しかし、第１実施例の動力発生装置１００や、他の実施
例の動力発生装置１００Ａ〜１００Ｈは、他のアクチュエーターやマニピュレーターの動
力源、あるいは、移動体の動力源などに用いられるものとしても良い。
【０１１２】
J2．変形例２：
上記実施例では、動力発生装置１００，１００Ａ〜Ｈは、モーター部１２０で発生した
回転駆動力を外部負荷へと伝達していた。しかし、動力発生装置１００，１００Ａ〜Ｈは
外部負荷から伝達された回転駆動力により、モーター部１２０に電力を発生させる発電装
置として機能するものとしても良い。このように、本発明は、電磁力を利用して動力を発
生させる動力発生装置に限らず、ローターおよびステーター、回転機構を用いて動力と電
力とを変換する電気機械装置に適用することが可能である。
【０１１３】
J3．変形例３：
上記実施例では、ローター１２１の凹部１２１２に、遊星ギアや、ハーモニックドライ
ブ機構、サイクロ機構などの回転機構の全部または一部が収容されていた。即ち、中心軸
１１０に対して垂直な方向に見たときに、ローター１２１と回転機構の全部または一部が
重なるように構成されていた。しかし、ローター１２１の凹部１２１２には、他の回転機
構の全部または一部が収容されるものとしても良い。例えば、ローター１２１の凹部１２
１２には、ローター１２１の回転をチェーンやベルトの回転を用いて伝達する回転機構が
収容されるものとしても良い。
【０１１４】
J4．変形例４：
上記実施例では、中心軸１１０の貫通孔１１１に導電線束２５が挿通されていた。しか
し、中心軸１１０の貫通孔１１１は省略されるものとしても良く、導電線束２５は、動力
発生装置１００，１００Ａ〜１００Ｈの外部に配設されるものとしても良い。
【０１１５】
J5．変形例５：
上記実施例では、ローター１２１は、回転機構を収容するための収容空間として略円環
状の溝として形成された凹部１２１２を有していた。しかし、ローター１２１は、回転機
構を収容するための収容空間として、他の構成の空間を有するものとしても良い。例えば
、ローター１２１を、円筒形状を有するかご型の骨組みを有する構成とし、その骨組みで
囲まれた空間を、回転機構の収容空間とするものとしても良い。
【０１１６】
J6.変形例６
第１の実施例では、第４の基体部１４は、関節部Ｊ３を中心に第３の基体部１３に対し
て相対的に回動しているが、第３の基体部１３に，第３の基体部１３に対して相対的に動
かない第５の基体部を備え、第４の基体部１４と第５の基体部とで物を把持する把持部を
形成してもよい。すなわち、ロボットアームの先端部に物を掴むための把持部を設け、当
該把持部の駆動に第１実施例の動力発生装置１００や、他の実施例の動力発生装置１００
Ａ〜１００Ｈを用いてもよい。また、ロボットアーム１０全体を移動させるモーター、駆
動部として、第１実施例の動力発生装置１００や、他の実施例の動力発生装置１００Ａ〜
１００Ｈを用いてもよい。
【０１１７】
上記各実施例では、負荷接続部１３３にベベルギア２１が接続されるとして説明してい
るが、負荷接続部１３３に外部負荷が接続されればよく、外部負荷の形状はベベルギア２
１に限られない。
【符号の説明】
【０１１８】
１０，１０ｃｆ…ロボットアーム
１１…第１の基体部
１２…第２の基体部
１３…第３の基体部
１４…第４の基体部
２１…第１のベベルギア
２２…第２のベベルギア
２５…導電線束
１００，１００Ａ〜１００Ｈ，１００ａ〜１００ｅ…動力発生装置
１１０…中心軸
１１１…貫通孔
１１２…軸受け部
１１３…軸受けリング
１１４…固定用ボルト
１１５…スペーサー
１２０，１２０Ｂ、１２０Ｇ…モーター部
１２１，１２１Ｂ…ローター
１２１１…貫通孔
１２１２…凹部
１２１３…隔壁（ローターギア）
１２１ｔ，１２１ｔＢ…ギア歯
１２２…ケーシング
１２２１…貫通孔
１２３…永久磁石
１２４…電磁コイル
１２５…磁石バックヨーク
１２６…位置検出部
１２７…回転制御回路
１２８…コイルバックヨーク
１３０，１３０Ａ，１３０Ｂ…回転機構部
１３１，１３１Ａ…ギア固定部
１３１１…アウターギア
１３１１ａ，１３１１ｂ…第１と第２のアウターギア
１３１２…鍔部
１３１３…開口部
１３１ｔ…ギア歯
１３２…プラネタリーギア
１３２ａ，１３２ｂ…第１と第２のプラネタリーギア
１３２ｓ…回転軸
１３２ｔ…ギア歯
１３３，１３３ｅ…負荷接続部
１３３１…貫通孔
１３３２…軸孔
１３３ｔ…ギア歯
１３５…プラネタリーキャリア
１３５１…前段部
１３５２…後段部
１３５３…貫通孔
１３５４…軸孔
１３５ｔ…ギア歯
１３６…サンギア
１３６１…貫通孔
１３６１ａ…前段部
１３６１ｂ…後段部
１３６ｔ…ギア歯
１４０…ブラシシール部
１４１…ゴムシール部
１４２…熱交換フィン
１４３…制御部
１４３ｃ…通信部
１４３ｄ…ドライバ回路
１４４…ケーシング
１６０…ウェーブジェネレーター
１６０１…貫通孔
１６０２…鍔部
１６０ｔ…ギア歯
１６１…ベアリング
１６２…フレックススプライン
１６２ｔ…ギア歯
１６５…サーキュラスプライン
１６５１…前段部
１６５２…後段部
１６５ｔ…ギア歯
１７０，１７０ａ〜１７０ｃ…回転軸
１７０ｔａ，１７０ｔｂ，１７０ｔｃ…ギア歯
１７１…貫通孔
１８０、１８５…偏心体
１８１…曲線板
１８２、１８２１、１８２２…外ピン
１８３…内ピン
１９０…エンコーダー
１９１…発光部
１９２…受光部
１９３…反射板
１９４…エンコーダー回路
１９５…孔
１８０１、１８５１…中心
１８０２、１８５２…回転中心
１８０３…接触点
１８１０…中心孔
１８１１…内ピン孔
１８１４…ベアリング
ＦＢ…締結ボルト
Ｊ１〜Ｊ３…第１〜第３の関節部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械装置であって、
中心軸と、
前記中心軸の外周に沿って配置されたローター磁石を有するローターと、
前記ローターの外周に配置されたステーターと、
前記ローターに連結され、回転駆動力の伝達に用いられる回転機構と、
前記回転機構と負荷とを接続する負荷接続部と、
を備え、
前記ローターには、前記中心軸と前記ローター磁石との間において、少なくとも前記中
心軸の軸方向の一方に開口し、前記回転機構の少なくとも一部を収容する収容空間が形成
されており、
前記回転機構は、
前記ローターと接続または一体に形成される入力部と、
前記ステーターと接続または一体に形成される固定部と、
前記負荷接続部と接続または一体に形成される出力部と、
を有し、増速機または減速機として機能する、電気機械装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電気機械装置であって、
前記中心軸は、前記中心軸の軸方向に延びる貫通孔を有し、
前記貫通孔には、前記ローターの回転を制御するための電気を送信する導電線が挿通さ
れている、電気機械装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電気機械装置であって、
前記回転機構は、
前記回転機構の中心部に配置されたサンギアと、
前記回転機構の外周部に配置されたアウターギアと、
前記サンギアと前記アウターギアとの間に配置されたプラネタリーギアと、
前記プラネタリーギアを接続されたプラネタリーキャリアと、を有する遊星ギアを含
み、
前記回転機構は、前記サンギアと前記アウターギアと前記プラネタリーキャリアの３つ
のうちの１つが前記入力部であり、残り２つのうちの１つが前記固定部であり、残りの１
つが出力部である、電気機械装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の電気機械装置であって、
前記回転機構は、
前記回転機構の中心部に配置されたウェーブジェネレーターと、
前記回転機構の外周部に配置されたサーキュラスプラインと、
前記ウェーブジェネレーターと前記サーキュラスプラインとの間に配置されたフレッ
クススプラインと、を有するハーモニックドライブ機構（「ハーモニックドライブ」は登
録商標）を含み、
前記回転機構は、前記ウェーブジェネレーターと、前記サーキュラスプラインと、前記
フレックススプラインの３つのうちの１つが前記入力部であり、残り２つのうちの１つが
前記固定部であり、残りの１つが出力部である、電気機械装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の電気機械装置であって、
前記回転機構は、
外縁にエピトコロイド平行曲線形状を有し中心に形成された第１の孔と前記第１の孔
の周りに形成された複数の第２の孔とを有する曲線板と、
前記曲線板の前記エピトコロイド平行曲線と接するように配置される外ピンと、
前記第２の孔の中に配置される内ピンと、
前記第１の孔の中に配置される偏心体と、を有するサイクロ機構を含み、
前記偏心体と前記外ピンと前記内ピンの３つのうちの１つが前記入力部であり、残り２
つのうちの１つが前記固定部であり、残りの１つが出力部である、電気機械装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電気機械装置において、さらに、
ローターと一体に形成されたエンコーダーを備える、電気機械装置。
【請求項７】
アクチュエーターであって、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の電気機械装置を備える、アクチュエーター。
【請求項８】
モーターであって、
中心軸と、
前記中心軸の外周に沿って配置されたローター磁石を有するローターと、
前記ローターの外周に配置されたステーターと、
前記ローターに連結され、回転駆動力の伝達に用いられる回転機構と、
前記回転機構と負荷とを接続する負荷接続部と、
を備え、
前記中心軸と前記ローター磁石との間には、少なくとも前記中心軸の軸方向の一方に開
口し、前記回転機構の少なくとも一部を収容するための収容空間が形成されており、
前記回転機構は、
前記ローターと接続または一体に形成される入力部と、
前記ステーターと接続または一体に形成される固定部と、
前記負荷接続部と接続または一体に形成される出力部と、
を有し、増速機または減速機として機能する、モーター。
【請求項９】
ロボットであって、
基部と、
前記基部を移動させるための駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電気機械装置を含む、ロボット。
【請求項１０】
ロボットであって、
基部と、
前記基部に対して相対的に運動する運動部と、
前記運動部を前記基部に対して運動させる駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電気機械装置を含む、ロボット。
【請求項１１】
ロボットハンドであって、
基部と、
前記基部に配置され、対象物を把持する把持部と、
前記把持部を駆動して前記把持部に対して前記対象物を把持させる駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、請求項７に記載のアクチュエーターを含む、ロボットハンド。

【図１】