(57)【要約】【課題】ローター磁石からの軸と平行な方の漏れ磁束を抑制するとともに、ローター磁石の遊離を防止する。【解決手段】ローターと、ローターの外周に配置されたステーターと、を有する電気機械装置である。ローターは、回転軸と、回転軸の外周に沿って円筒状に固定配置された複数のローター磁石と、回転軸の軸方向のローター磁石の両側の側面に接するように固定配置された２つの磁石サイドヨークと、を備える。磁石サイドヨークのローター磁石に接する面には、前記回転軸の中心から外周へ向かう放射方向に対してローター磁石を抑えて、ローター磁石の放射方向への移動を制限するオーバーハング部を有する。【選択図】図２
2014068460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、を有する電気機械装置であって、
前記ローターは、
回転軸と、
前記回転軸の外周に沿って円筒状に固定配置された複数のローター磁石と、
前記回転軸の軸方向の前記ローター磁石の両側の側面に接するように固定配置された２つの磁石サイドヨークと、
を備え、
前記磁石サイドヨークの前記ローター磁石に接する面には、前記回転軸の中心から外周へ向かう放射方向に対して前記ローター磁石を抑えて、前記ローター磁石の前記放射方向への移動を制限するオーバーハング部を有する
ことを特徴とする電気機械装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電気機械装置であって、
前記オーバーハング部は、前記ローター磁石の面側に突出した凸部で形成される
ことを特徴とする電気機械装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電気機械装置であって、
前記オーバーハング部の前記凸部と係合する凹部が前記ローター磁石に形成されている
ことを特徴とする電気機械装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電気機械装置を備えるロボット。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電気機械装置を備える移動体。
【請求項６】
電気機械装置のステーターの内周に配置されるローターであって、
回転軸と、
前記回転軸の外周に沿って円筒状に固定配置された複数のローター磁石と、
前記回転軸の軸方向の前記ローター磁石の両側の側面に接するように固定配置された２つの磁石サイドヨークと、
を備え、
前記磁石サイドヨークの前記ローター磁石に接する面には、前記回転軸の中心から外周へ向かう放射方向に対して前記ローター磁石を抑えて、前記ローター磁石の前記放射方向への移動を制限するオーバーハング部を有する
ことを特徴とするローター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）型のローターを用いた電気機械装置、電気機械装置に用いられるローター、ならびに、電気機械装置を用いた移動体およびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
コアレス型の電動機（モーター）やコアレス型の発電機などのコアレス型の回転電機（本明細書では「コアレス電気機械装置」あるいは、単に「電気機械装置」とも呼ぶ）として、ローターの円筒状の外周表面に沿って複数の永久磁石を複数のローター磁石として貼り合せたＳＰＭ型のローターを用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このコアレス電気機械装置では、ローター磁石からのローターの回転軸に沿った方向への磁束の漏れを抑制するために、ローター磁石のローターの回転軸に沿った方向の両側の端部に磁性体材料で形成された磁石サイドヨークが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１０５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したコアレス電気機械装置のローターを高速回転等負荷増大させようとした場合に、ローター磁石の貼り合せ固定に関する信頼性が不十分となる。具体的には、回転数の上昇に応じたローターの温度上昇によって接着剤の軟化が発生し、固定していたローター磁石に加わる回転軸の中心から外周へ向かう方向（放射方向）の力（遠心力）によって、ローター磁石が放射方向に遊離し、最終的には脱離してしまう、という課題があった。また、ローター磁石の貼り合せ時において、接着剤の粘性ばらつきにより、貼り合せ固定後のローター磁石の外周寸径法を均一にすることが難しく、高速回転時等における特性維持が難しい、という課題もあった。そのほか、従来の電気機械装置においては、その小型化や、低コスト化、省資源化、製造の容易化、使い勝手の向上等が望まれていた。
【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、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、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、を有する電気機械装置が提供される。この電気機械装置の電気ローターは、回転軸と；前記回転軸の外周に沿って円筒状に固定配置された複数のローター磁石と；前記回転軸の軸方向の前記ローター磁石の両側の側面に接するように固定配置された２つの磁石サイドヨークと；を備える。そして、前記磁石サイドヨークの前記ローター磁石に接する面には、前記軸方向に垂直で前記回転軸の中心から外周へ向かう放射方向に対して前記ローター磁石を抑えて、前記ローター磁石の前記放射方向への移動を制限するオーバーハング部を有する。この形態の電気機械装置によれば、ローター磁石の軸方向の両側の側面に固定配置された２つの磁石サイドヨークにより、ローター磁石の軸方向への漏れ磁束を抑制するとともに、ローター磁石の放射方向への移動を制限してローター磁石の遊離を防止ることができる。また、ローター磁石の外周で規定されるローターの外周径を安定保持することができる。
【０００７】
（２）上記形態の電気機械装置において、前記オーバーハング部は、前記ローター磁石の面側に突出した凸部で形成されるようにしてもよい。この電気機械装置によれば、磁石サイドヨークに形成されたシンプルな構造によりオーバーハング部を構成することができる。
【０００８】
（３）上記形態の電気機械装置において、前記オーバーハング部の前記凸部と係合する凹部が前記ローター磁石に形成されているようにしてもよい。この形態の電気機械装置によれば、ローター磁石の円筒状の外周面サイヨークの円筒状の外周面を軸方向に沿って一致させることができ、ローターとステーターとの間の無駄ギャップを低減することができる。
【０００９】
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、電動機（モーター）や発電機などの電気機械装置のほか、電気機械装置に用いられるローターや、電気機械装置を用いた電動移動体や電動移動ロボットあるいは医療機器等の種々の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】電気機械装置の一実施形態としてコアレスモーターの構成を示す説明図である。
【図１Ｂ】電気機械装置の一実施形態としてコアレスモーターの構成を示す説明図である。
【図１Ｃ】コイルバックヨークの内周に沿って配列された電磁コイルを示す概略斜視図である。
【図２】ローター磁石と磁石サイドヨークとが接する面の構造について示す説明図である。
【図３】磁石サイドヨークに有するオーバーハング部の変形例を示す説明図である。
【図４】磁石サイドヨークに有するオーバーハング部の変形例を示す説明図である。
【図５】磁石サイドヨークに有するオーバーハング部の変形例を示す説明図である。
【図６】本発明の変形例としてモーター／発電機を利用した移動体の一例である電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。
【図７】本発明の変形例としてモーターを利用したロボットの一例を示す説明図である。
【図８】本発明の変形例としてモーターを利用した双腕７軸ロボットの一例を示す説明図である。
【図９】本発明の変形例としてモーターを利用した垂直多関節ロボットの一例を示す説明図である。
【図１０】本発明の変形例としてモーターを利用した双腕キャスター付ロボットの一例を示す説明図である。
【図１１】本発明の変形例としてモーターを利用した移動体の一例である鉄道車両を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１Ａおよび図１Ｂは、電気機械装置の一実施形態としてコアレスモーター１０の構成を示す説明図である。図１Ａは、コアレスモーター１０を回転軸２３０に平行な面（図１Ｂの１Ａ−１Ａ切断面）で切った断面を模式的に示し、図１Ｂは、コアレスモーター１０を回転軸２３０に垂直な面（図１Ａの１Ｂ−１Ｂ切断面）で切った断面を模式的に示している。
【００１２】
コアレスモーター１０は、略円筒状のステーター１５が外側に配置され、円筒状のローター２０が内側に配置されたインナーローター型モーターである。ステーター１５は、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂと、ケーシング１１０と、コイルバックヨーク１１５と、磁気センサー３００とを備えている。ローター２０は、回転軸２３０と、ローター磁石２００と、磁石バックヨーク２３６と、磁石サイドヨーク２３７，２３８と、軸受け部２４０と、波バネ座金２６０と、を備えている。
【００１３】
ローター２０は、中心に回転軸２３０を有しており、回転軸２３０の外周には、円筒状の磁石バックヨーク２３６が接着剤で固定配置されている。また、磁石バックヨーク２３６の外周には、複数（本例では６個）のローター磁石２００が略円筒状に接着剤で固定配置されている。複数のローター磁石２００には、回転軸２３０の中心から外部に向かう方向（放射方向）に磁化された永久磁石と、外部側から回転軸２３０の中心に向かう方向（中心方向）に磁化された永久磁石と、が用いられる。磁化方向が放射方向のローター磁石２００と、磁化方向が中心方向のローター磁石２００とは、円周方向に沿って交互に配置されている。図１Ｂのローター磁石２００に付した「Ｎ」および「Ｓ」の符号は、ローター磁石２００の外周側の磁極の極性を示している。なお、本実施形態では、ローター磁石２００の着磁方向は、ラジアル方向（放射方向あるいは中心方向）として説明しているが、ラジアル方向ではなくパラレル方向の着磁であってもよい。
【００１４】
回転軸２３０に沿った方向（以下、単に「軸方向」と呼ぶ）のローター磁石２００の両側の端部（側面）には、磁石サイドヨーク２３７，２３８が接着剤で固定配置されている。磁石サイドヨーク２３７，２３８は、軟磁性体材料で形成された略円盤状の部材である。磁束は、空気中よりも軟磁性体材料の中を通りやすいので、ローター磁石２００からでた磁束のうち、回転軸２３０の軸方向に漏れ出た磁束を、磁石サイドヨーク２３７，２３８により抑制する。なお、磁石サイドヨーク２３７，２３８とローター磁石２００とが接する面の具体的な構造については、後で詳述する。
【００１５】
回転軸２３０は、炭素繊維強化プラスチック等の非磁性材で形成されており、貫通孔２３１を有している。回転軸２３０は、軸受け部２４０で支持されてケーシング１１０に取り付けられている。また、本実施形態では、ケーシング１１０の内側に、波バネ座金２６０が設けられている。この波バネ座金２６０は、ローター磁石２００の位置決めを行っている。但し、波バネ座金２６０は省略可能である。
【００１６】
ケーシング１１０は、ステーター１５およびローター２０を収容する筐体である。ケーシング１１０は、軸方向の中央の円筒形部分である第１のケーシング部分１１０ａと、両端の蓋部分である第２および第３のケーシング部分１１０ｂ，１１０ｃと、を備える。第１のケーシング部分１１０ａは、アルミニウムなどの熱伝導性の良い材料で形成されている。
【００１７】
第１のケーシング部分１１０ａの内周側には、コイルバックヨーク１１５が設けられている。コイルバックヨーク１１５の軸方向の長さは、ローター磁石２００の軸方向の長さとほぼ同じである。第１のケーシング部分１１０ａがアルミニウムなどの熱伝導性の良い材料で形成されているのは、コイルバックヨーク１１５に生じた熱を外部に容易に放出するためである。なお、コイルバックヨーク１１５に生じる熱の原因としては、ローター２０の永久磁石２００の回転にともなって生じる渦電流による損失（以下「渦電流損失」と呼ぶ。）があげられる。回転軸２３０からコイルバックヨーク１１５に向かって放射方向に放射線を引いたとき、放射線は、ローター磁石２００をちょうど貫く。すなわち、回転軸２３０から見ると、コイルバックヨーク１１５とローター磁石２００は、重なって見える。
【００１８】
コイルバックヨーク１１５の内周側には、コイルバックヨーク１１５の内周に沿って、二相の電磁コイル１００Ａ，１００Ｂが配列されている。二相の電磁コイル１００Ａ，１００Ｂを区別しない場合、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂを合わせて「電磁コイル１００」とも呼ぶ。なお、図１Ｃは、コイルバックヨークの内周に沿って配列された電磁コイル１００を示す概略斜視図である。電磁コイル１００Ａ，１００Ｂは、それぞれ、複数個あり、回路基板３０５に接続されている。電磁コイル１００Ａ，１００Ｂは、有効コイル領域とコイルエンド領域とを有している。ここで有効コイル領域とは、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂに電流が流れたときに、ローター２０に対して回転方向のローレンツ力を与える領域であり、コイルエンド領域は、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂに電流が流れたときに、ローター２０に対して回転方向と異なる方向（主として回転方向に垂直な方向）のローレンツ力を与える領域である。ただし、コイルエンド領域は、有効コイル領域を挟んで２つあり、それぞれのローレンツ力は、大きさが同じで、向きが反対であるので、互いに打ち消し合う。有効コイル領域においては、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂを構成する導体配線は、回転軸２３０とほぼ平行な方向であり、コイルエンド領域では、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂを構成する導体配線は、回転方向と平行である。また、回転軸２３０からコイルバックヨーク１１５に向かって放射方向に放射線を引いたとき、放射線は、有効コイル領域を貫くが、コイルエンド領域は貫かない。すなわち、回転軸２３０から見ると、有効コイル領域は、ローター磁石２００とコイルバックヨーク１１５の両方と重なって見えるが、コイルエンド領域は、ローター磁石２００とコイルバックヨーク１１５のいずれとも重なって見えない。電磁コイル１００Ａ，１００Ｂは、ローター磁石２００と重なっているが、コイルエンド領域では、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂは、ローター磁石２００と重なっていない。
【００１９】
ステーター１５には、さらに、ローター２０の位相を検出する位置センサーとしての磁気センサー３００が、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂの各相に１つずつ配置されている。なお、図１Ａでは、一方の磁気センサー３００のみを表示している。磁気センサー３００は、回路基板３１０の上に固定されており、回路基板３１０は、ケーシング１１０に固定されている。
【００２０】
ここで、上記したように、磁石サイドヨーク２３７，２３８は、ローター磁石２００から軸方向に磁束が漏れ出ることを抑制する目的で配置されるが、磁気センサー３００が配置される側の磁石サイドヨーク２３８は、磁気センサー３００で磁束の変化を感知できる程度の磁束の漏れを許容する必要がある。このため、磁気センサー３００が配置される側の磁石サイドヨーク２３８の軸方向の厚さは、磁気センサー３００が配置される側と反対側の磁石サイドヨーク２３７の軸方向の厚さよりも薄く設定される。なお、外部にエンコーダーを設ける場合には、磁気センサー３００および回路基板３１０を省略することができる。
【００２１】
図２は、ローター磁石と磁石サイドヨークとが接する面の構造について示す説明図である。なお、図２（Ａ）は、ローター磁石２００および磁石サイドヨーク２３７，２３８の部分を拡大して示した概略断面図（図１Ａと同様）であり、図２（Ｂ）は、磁石サイドヨーク２３７，２３８の部分をローター２０から分解して示した概略斜視図である。
【００２２】
図２（Ａ）に示すように、ローター磁石２００の軸方向の両側の側面の外周端部には凹部２００ａ，２００ｂが形成され、磁石サイドヨーク２３７，２３８のローター磁石２００側の面の外周端部には、ローター磁石２００の凹部２００ａ，２００ｂに対応して、回転軸２３０を中心とする周状の凸部２３７ａ，２３８ａが形成されている。そして、磁石サイドヨーク２３７，２３８は、磁石バックヨーク２３６の外周に沿って固定配置されたローター磁石２００の凹部２００ａ，２００ｂに、磁石サイドヨーク２３７，２３８の凸部２３７ａ，２３８ｂが嵌合され、固定配置されている。この構造は、図２（Ｂ）に示すように、回転軸２３０の外周に沿って円筒状の磁石バックヨーク２３６を接着剤で貼り合わせ、さらに、磁石バックヨーク２３６の外周に沿って複数個（図の例では６個）のローター磁石２００を接着剤で貼り合わせた後、ローター磁石２００の凹部２００ａ，２００ｂに磁石サイドヨーク２３７，２３８の凸部２３７ａ，２３８が嵌合するように、ローター磁石２００の軸方向の両側の端部に、磁石サイドヨーク２３７，２３８を貼り合わせて形成される。なお、磁石サイドヨーク２３７，２３８にはバランサーを設けるようにしてもよい。
【００２３】
ローター磁石２００にはローター２０の回転によって発生する放射方向への遠心力（図に矢印で示す）が加わることになり、ローター磁石２００の遊離あるいは離脱の原因となる。しかしながら、図２に示した構造の場合には、磁石サイドヨーク２３７，２３８の凸部２３８ａ，２３８ｂがオーバーハング部として機能し、ローター２０の回転時において、放射方向に対してローター磁石２００を抑えて、ローター磁石２００の遠心力による放射方向への移動を制限することができる。これにより、ローター２０の回転によってローター磁石２００が遊離し、最終的には離脱してしまうという問題を解決し、ローター２０を高速回転させることが可能となる。また、磁石表面によって形成されるローターの外周径を安定保持することが可能となる。
【００２４】
また、上記実施形態では、ローター磁石２００の軸方向と交差する面を磁石サイドヨーク２３７，２３８にて覆っているので、ローター磁石２００から軸方向への磁束漏れを抑制することができる。また、ローター磁石２００の中心方向の面を磁石バックヨーク２３６で覆っているので、ローター磁石の中心方向への磁束漏れを磁石バックヨーク２３６で抑制することができる。さらに、回転軸２３０に非磁性材、例えば、ＣＦＲＰ（carbon fiber reinforced plastics）やＧＦＲＰ（glass fiber reinforced plastics）のような樹脂複合材や、セラミックス、植物繊維材、樹脂材等を用いることができ、軽量化が容易となる。
【００２５】
図３〜図５は、磁石サイドヨークに有するオーバーハング部の変形例を示す説明図である。図３および図４は、図２（Ａ）と同様に、ローター磁石および磁石サイドヨークの部分を拡大して示した概略断面図であり、図５は、磁石サイドヨークに接するローター磁石の面を拡大して示した概略平面図である。図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）および図４（Ａ），（Ｂ）は、ローター磁石２００に接する磁石サイドヨーク２３７，２３８の面のうち、内周端と外周端との間の中間部分に形成された周状の凸部２３７ａ，２３８ａを、オーバーハング部とした例である。凸部の形状は、矩形、山形、半円形等の種々の形状することができる。また、図４（Ｃ）は、磁石サイドヨーク２３７，２３８のローター磁石２００に接する内周端から外周端までの面が、内周端から外周端に向かってローター磁石２００側に傾くように形成した面２３７ｂ，２３８ｂを、オーバーハング部とした例である。また、オーバーハング部は、回転軸２３０の周りに沿って全体的に周状に形成される必要は必ずしもなく、例えば、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、各ローター磁石２００の扇状の外周端部の中央部分あるいは周辺部分に形成されていてもよい。なお、図５（Ａ），（Ｂ）は、図２に示した形状に対応するものであるが、図３，４に示した他の形状においても同様である。以上説明したように、磁石サイドヨークに形成されるオーバーハング部は、軸方向に垂直で回転軸の中心から外周へ向かう放射方向に対してローター磁石を抑えて、ローター磁石の放射方向への移動を制限することができる構造であればよい。
【００２６】
なお、上記実施形態では、本発明の特徴部分を備えるコアレスモーターとして説明したが、電動機であるコアレスモーターに限定されるものではなく、発電機に適用することも可能である。また、本発明の特徴を備える電動機や発電機は、以下に示すように、電動移動体や電動移動ロボットあるいは医療機器の駆動装置として適用することが可能である。
【００２７】
図６は、本発明の変形例としてモーター／発電機を利用した移動体の一例である電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。この自転車３３００は、前輪にモーター３３１０が設けられており、サドルの下方のフレームに制御回路３３２０と充電池３３３０とが設けられている。モーター３３１０は、充電池３３３０からの電力を利用して前輪を駆動することによって、走行をアシストする。また、ブレーキ時にはモーター３３１０で回生された電力が充電池３３３０に充電される。制御回路３３２０は、モーターの駆動と回生とを制御する回路である。このモーター３３１０としては、上述した各種のコアレスモーター１０を利用することが可能である。
【００２８】
図７は、本発明の変形例としてモーターを利用したロボットの一例を示す説明図である。このロボット３４００は、第１と第２のアーム３４１０，３４２０と、モーター３４３０とを有している。このモーター３４３０は、被駆動部材としての第２のアーム３４２０を水平回転させる際に使用される。このモーター３４３０としては、上述した各種のコアレスモーター１０を利用することが可能である。
【００２９】
図８は、本発明の変形例としてモーターを利用した双腕７軸ロボットの一例を示す説明図である。双腕７軸ロボット３４５０は、関節モーター３４６０と、把持部モーター３４７０と、アーム３４８０と、把持部３４９０と、を備える。関節モーター３４６０は、肩関節、肘関節、手首関節に相当する位置に配置されている。関節モーター３４６０は、アーム３４８０と把持部３４９０とを、３次元的に動作させるため、各関節につき２つのモーターを備えている。また、把持部モーター３４７０は、把持部３４９０を開閉し、把持部３４９０に物を掴ませる。双腕７軸ロボット３４５０において、関節モーター３４６０あるいは把持部モーター３４７０として、上述した各種のコアレスモーター１０を利用することが可能である。
【００３０】
図９は、本発明の変形例としてモーターを利用した垂直多関節ロボットの一例を示す説明図である。図９に示すように、垂直多関節ロボット３６４０は、本体部３６４１、アーム部３６４２およびロボットハンド３６４５等から構成されている。本体部３６４１は、例えば床、壁、天井、移動可能な台車の上などに固定されている。アーム部３６４２は、本体部３６４１に対して可動に設けられており、本体部３６４１にはアーム部３６４２を回転させるための動力を発生させる駆動部（不図示）や、駆動部を制御する制御部等が内蔵されている。この駆動部として、上述したコアレスモーター１０を用いることが可能である。
【００３１】
アーム部３６４２は、第１フレーム３６４２ａ、第２フレーム３６４２ｂ、第３フレーム３６４２ｃ、第４フレーム３６４２ｄおよび第５フレーム３６４２ｅから構成されている。第１フレーム３６４２ａは、回転屈折軸を介して、本体部３６４１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３６４２ｂは、回転屈折軸を介して、第１フレーム３６４２ａおよび第３フレーム３６４２ｃに接続されている。第３フレーム３６４２ｃは、回転屈折軸を介して、第２フレーム３６４２ｂおよび第４フレーム３６４２ｄに接続されている。第４フレーム３６４２ｄは、回転屈折軸を介して、第３フレーム３６４２ｃおよび第５フレーム３６４２ｅに接続されている。第５フレーム３６４２ｅは、回転屈折軸を介して、第４フレーム３６４２ｄに接続されている。アーム部３６４２は、制御部（図示せず）の制御によって、各フレーム３６４２ａ〜３６４２ｅが各回転屈折軸を中心に複合的に回転または屈折して動くようになっている。
【００３２】
アーム部３６４２の第５フレーム３６４２ｅのうち第４フレーム３６４２ｄが設けられた側と反対側には、ハンド接続部３６４３が接続されており、このハンド接続部３６４３にロボットハンド３６４５が取り付けられている。
【００３３】
ロボットハンド３６４５は、基部３６４５ａと、基部３６４５ａに接続された指部３６４５ｂと、を備えている。基部３６４５ａと指部３６４５ｂの接続部および指部３６４５ｂの各関節部には、上述した各種のコアレスモーターが組み込まれている。コアレスモーターが駆動することによって、指部３６４５ｂが屈曲し、物体を把持することができる。このコアレスモーターは、超小型モーターであって、小型でありながら確実に物体を把持するロボットハンド３６４５を実現することができる。これにより、小型、軽量のロボットハンド３６４５を用いて、複雑な動作が行なえる、汎用性の高いロボットを提供することができる。
【００３４】
図１０は、本発明の変形例としてモーターを利用した双腕キャスター付ロボットの一例を示す説明図である。図１０に示すように、双腕キャスター付ロボット３７６２は車体部３７６３を備えている。車体部３７６３は車体本体３７６３ａを備え、車体本体３７６３ａの地面側には４つの車輪３７６３ｂが設置されている。そして、車体本体３７６３ａには車輪３７６３ｂを駆動する回転機構が内蔵されている。さらに、車体本体３７６３ａにはロボット３７６２の姿勢及び動作を制御する制御部３７６４が内蔵されている。
【００３５】
車体本体３７６３ａ上には、本体回転部３７６５、本体部３７６６がこの順に重ねて設置されている。本体回転部３７６５には本体部３７６６を回転させる回転機構が設置されている。そして、本体部３７６６は鉛直方向を回転中心として回動する。本体部３７６６上には一対の撮像装置３７６７が設置され、撮像装置３７６７は双腕キャスター付ロボット３７６２の周囲を撮影する。そして、撮影した物と撮像装置３７６７との距離を検出することができる。
【００３６】
本体部３７６６の側面のうち対向する２つの面には左腕部３７６８及び右腕部３７６９が設置されている。左腕部３７６８及び右腕部３７６９はそれぞれ可動部としての上腕部３７７０、下腕部３７７１、ハンド部３７７２を備えている。上腕部３７７０、下腕部３７７１、ハンド部３７７２は回動または屈曲可能に接続されている。そして、本体部３７６６には本体部３７６６に対して上腕部３７７０を回動させる回転機構３７７３が内蔵されている。上腕部３７７０には上腕部３７７０に対して下腕部３７７１を回動させる回転機構３７７３が内蔵されている。下腕部３７７１には下腕部３７７１に対してハンド部３７７２を回動させる回転機構３７７３が内蔵されている。さらに、下腕部３７７１には下腕部３７７１の長手方向を回転軸にして捻る回転機構３７７３が内蔵されている。
【００３７】
ハンド部３７７２はハンド本体３７７２ａとハンド本体３７７２ａの先端に位置する一対の板状の可動部としての把持部３７７２ｂを備えている。ハンド本体３７７２ａには把持部３７７２ｂを移動しての把持部３７７２ｂ間隔を変更させる直動機構３７７４が内蔵されている。ハンド部３７７２は把持部３７７２ｂを開閉して被把持物を把持することができる。
【００３８】
回転機構３７７３及び直動機構３７７４にはコアレスモーター１０及び減速機を備えている。従って、回転機構３７７３は回転方向を反転させるときにもガタツクことなくスムーズに回転方向を転換させることができる。そして、直動機構３７７４は移動方向を反転させるときにもガタツクことなくスムーズに移動方向を転換させることができる。従って、双腕キャスター付ロボット３７６２は左腕部３７６８及び右腕部３７６９を位置精度良く移動することができる。
【００３９】
さらに、車輪３７６３ｂを回転させる回転機構と本体部３７６６を回転させる回転機構とはコアレスモーター１０及び減速機を備えている。従って、双腕キャスター付ロボット３７６２は進行方向を変えるときにもガタツクことなく回動することができる。そして、双腕キャスター付ロボット３７６２は本体部３７６６の回転方向を変えるときにもガタツクことなく回動することができる。
【００４０】
図１１は、本発明の変形例としてモーターを利用した鉄道車両の一例を示す説明図である。この鉄道車両３５００は、電動モーター３５１０と、車輪３５２０とを有している。この電動モーター３５１０は、車輪３５２０を駆動する。さらに、電動モーター３５１０は、鉄道車両３５００の制動時には発電機として利用され、電力が回生される。この電動モーター３５１０としては、上述した各種のコアレスモーター１０を利用することができる。
【００４１】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１０…コアレスモーター
１５…ステーター
２０…ローター
１００…電磁コイル
１００Ａ，１００Ｂ…電磁コイル
１１０…ケーシング
１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ…ケーシング部分
１１５…コイルバックヨーク
２００…ローター磁石（永久磁石）
２００ａ…凹部
２３０…回転軸
２３１…貫通孔
２３６…磁石バックヨーク
２３７，２３８…磁石サイドヨーク
２３７ａ，２３８ａ…凸部
２４０…軸受け部
２６０…波バネ座金
３００…磁気センサー
３０５…回路基板
３１０…回路基板
３３００…自転車
３３１０…モーター
３３２０…制御回路
３３３０…充電池
３４００…ロボット
３４１０，３４２０…アーム
３４３０…モーター
３４５０…双腕７軸ロボット
３４６０…関節モーター
３４７０…把持部モーター
３４８０…アーム
３４９０…把持部
３５００…鉄道車両
３５１０…電動モーター
３５２０…車輪
３６４０…垂直多関節ロボット
３６４１…本体部
３６４２…アーム部
３６４２ａ…第１フレーム
３６４２ｂ…第２フレーム
３６４２ｃ…第３フレーム
３６４２ｄ…第４フレーム
３６４２ｅ…第５フレーム
３６４３…ハンド接続部
３６４５…ロボットハンド
３６４５ａ…基部
３６４５ｂ…指部
３７６２…双腕キャスター付ロボット
３７６３…車体部
３７６３ａ…車体本体
３７６３ｂ…車輪
３７６４…制御部
３７６５…本体回転部
３７６６…本体部
３７６７…撮像装置
３７６８…左腕部
３７６９…右腕部
３７７０…上腕部
３７７１…下腕部
３７７２…ハンド部
３７７２ａ…ハンド本体
３７７２ｂ…把持部
３７７３…回転機構
３７７４…直動機構
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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