(57)【要約】【課題】モーターの形状を小型にしても配線間の絶縁特性が確保できるモーター及びロボットを提供する。【解決手段】モーターは、所定の回転軸を中心として回転する回転体と、回転磁界を発生させる電機子４を有する固定体と、を備えるモーターであって、電機子４は、外周から回転軸に向かって配置される複数の極歯と、極歯に装着され、かつ複数の導電線５６が巻回される巻線ボビン５８と、複数の導電線５６の端部のそれぞれを接続する複数のからげピン６０と、を有し、からげピン６０の先端は、回転軸へ向いている。【選択図】図４
2015173557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の回転軸を中心として回転する回転体と、回転磁界を発生させる電機子を有する固定体と、を備えるモーターであって、
前記電機子は、
外周から前記回転軸に向かって配置される複数の極歯と、
前記極歯に装着され、かつ複数の導電線が巻回される巻線ボビンと、
前記複数の導電線の端部のそれぞれを接続する複数のからげピンと、
を有し、
前記からげピンの先端は、前記回転軸へ向いていることを特徴とするモーター。
【請求項２】
請求項１に記載のモーターにおいて、
前記からげピンは、前記巻線ボビンの面から前記回転軸に向かって略Ｌ字状に立ち上がるように設けられていることを特徴とするモーター。
【請求項３】
請求項１に記載のモーターにおいて、
前記からげピンは、前記巻線ボビンの前記回転軸に沿って伸びる内壁に設けられていることを特徴とするモーター。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のモーターにおいて、
前記回転軸と交差する端面に設けた配線基板を有し、
前記複数の導電線の端部は、前記配線基板に半田接合されることによって電気的接続されることを特徴とするモーター。
【請求項５】
基台と、
前記基台に連結されるアームと、
前記アームを回動させる請求項１〜４のいずれか一項に記載のモーターと、
を備えることを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーター及びロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、モーターの性能は、トルク容積比というような指標で表される。つまり、限られた容積に必要なパーツを詰め込むことが、性能の向上につながる。例えば、コイル結線部外周にはモールドが施されることが多いが、このモールド厚を小さくすれば、断面積が小さくなるため、特性向上が見込まれる。しかし、結線部外周は、アルミ合金などの金属ケースと勘合する部位のため、モールド厚を小さくすると絶縁耐圧不良という問題が発生する。
【０００３】
コイル巻線を基板に直接結線する方法では、小型で絶縁特性も良好となるが、コイル巻線が変形しやすいために、組立性が悪く、製造コストが増大していた。
また、からげピンにからげる場合では、ピンにコイル巻線を複数回巻線して半田で固定するため、ピンの太りが発生し、完成体の寸法が増大していた。具体的には、からげピンの直径に、からげたコイル巻線の直径とハンダ付けの厚みが加わる。この外側にくる外装ケースとは、絶縁空間をとる必要があるため（一般にはモールド層を設ける）、例えばコイル巻線の直径が０．５ｍｍ程度であれば、製造として直径で１ｍｍ以上増加する（コイル巻線（０．５ｍｍ）＋ハンダ層）。
【０００４】
これに対して、例えば、銅線パターンを有する絶縁基板に形成されたスルーホールに巻き線を通して、半田付けする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、巻き線接合端子を絶縁ボビン同士のヨーク部側面間に配置され、この一端はボビンの外側へ突出していない技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３０８７４２号公報
【特許文献２】特開２０００−７８７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、半田付けの領域が太くなるおそれがある。また、特許文献２では、モーターの小型化に伴い、端子の一端が突出していなくても、外装ケースと端子との近接によって絶縁性が確保できないおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
［適用例１］本適用例に係るモーターは、所定の回転軸を中心として回転する回転体と、回転磁界を発生させる電機子を有する固定体と、を備えるモーターであって、前記電機子は、外周から前記回転軸に向かって配置される複数の極歯と、前記極歯に装着され、かつ複数の導電線が巻回される巻線ボビンと、前記複数の導電線の端部のそれぞれを接続する複数のからげピンと、を有し、前記からげピンの先端は、前記回転軸へ向いていることを特徴とする。
【０００９】
本適用例によれば、からげピンの先端をモーター回転軸に向けることにより、モーターのコイル結線部と外装ケースとの絶縁特性が向上する。これにより、モールドを薄くして、外装ケースを直近まで近づけることができ、伝熱特性を向上させることができる。その結果、モーターに絶縁対策を施さずに使うこともでき、モーターの形状を小型にしても配線間の絶縁特性が確保できる。また、トルク容積比向上を実現する。
【００１０】
［適用例２］上記適用例に記載のモーターにおいて、前記からげピンは、前記巻線ボビンの面から前記回転軸に向かって略Ｌ字状に立ち上がるように設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本適用例によれば、からげピンの先端をモーター回転軸に容易に向けることができる。
【００１２】
［適用例３］上記適用例に記載のモーターにおいて、前記からげピンは、前記巻線ボビンの前記回転軸に沿って伸びる内壁に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
本適用例によれば、Ｉ字型のからげピンを設け、そこに導電線をからげて半田付けするとともに、からげピンの先端をモーター回転軸に向けることにより、外装ケースとの絶縁性が向上する。
【００１４】
［適用例４］上記適用例に記載のモーターにおいて、前記回転軸と交差する端面に設けた配線基板を有し、前記複数の導電線の端部は、前記配線基板に半田接合されることによって電気的接続されることを特徴とする。
【００１５】
本適用例によれば、導電線は半田接合という安易な接合工程にて配線基板と接合することができるため、製造コストを低減できる。
【００１６】
［適用例５］本適用例に係るロボットは、基台と、前記基台に連結されるアームと、前記アームを回動させる上記のいずれか一項に記載のモーターと、を備えることを特徴とする。
【００１７】
本適用例によれば、ロボットの腕部などの金属筐体に直接上記に記載のモーターを入れることができ、ロボットなどの完成体の寸法を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係るモーターを示す断面図。
【図２】本実施形態に係るステーターを示す一部拡大図。
【図３】本実施形態に係るモールド後のステーターの外観を示す図。
【図４】本実施形態に係るステーターを示す一部拡大図、（Ａ）は横から見た断面図、（Ｂ）及び（Ｃ）は基板を上から見た平面図。
【図５】本実施形態に係るステーターの一部拡大図。
【図６】本実施形態に係るステーターの一部拡大図、（Ａ）は横から見た断面図、（Ｂ）は基板を上から見た平面図。
【図７】本実施形態に係るステーターの一部拡大図。
【図８】本実施形態に係るモーターを適用したロボットを示す斜視図。
【図９】本実施形態に係るモーターを適用したロボットを示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大又は縮小して表示している。
【００２０】
（第１実施形態）
（モーター）
図１は、本実施形態に係るモーターを示す断面図である。
本実施形態に係るモーター１は、図１に示すように、ハウジング（外装ケース）２と、回転軸３と、ステーター（電機子）４と、ローター（回転体）５とを有している。なお、モーター１としては、特に限定されず、例えば、サーボモーター、ステッピングモーター等が挙げられる。
【００２１】
ハウジング２の上壁及び底壁には軸受２１，２２が設けられている。そして、この軸受２１，２２には回転軸３が回転可能に軸支されている。又はハウジング２内において、回転軸３にはローター５が固定されている。ローター５は、円柱状をなし、金属材料や樹脂材料で構成されたコア５１と、コア５１の外周に設けられた永久磁石５２とにより構成されている。また、ローター５の周囲にはステーター４が配置されている。ステーター４は、円筒状をなしており、周方向に所定間隔で配置された複数のコイル４１を有している。
【００２２】
永久磁石５２は、円環柱状をなしている。また、永久磁石５２は、その周方向に複数の磁極が形成された多極構造を有している。
【００２３】
図２は、本実施形態に係るステーター４を示す一部拡大図である。図３は、本実施形態に係るモールド後のステーター４の外観を示す図である。図４は、本実施形態に係るステーター４を示す一部拡大図である。（Ａ）は横から見た断面図であり（便宜上、巻線ボビン５８の上半分を図示する）、（Ｂ）及び（Ｃ）は配線基板６６を上から見た平面図である。
【００２４】
本実施形態のステーター４は、図２に示すように、外周から回転軸３に向かって配置される複数のティース部（極歯）５４と、ティース部５４に装着され、かつ複数のコイル巻線（導電線）５６（図４参照）が巻回される巻線ボビン５８と、複数のコイル巻線５６の端部のそれぞれを接続する複数のからげピン６０と、を備えている。
【００２５】
本実施形態のからげピン６０の先端は、回転軸３へ向いている。からげピン６０は、巻線ボビン５８の面から回転軸３に向かって略Ｌ字状に立ち上がるように設けられている。これによれば、からげピンの先端をモーター回転軸に容易に向けることができる。具体的には、図４（Ａ）に示すように、からげピン６０をＬ字状にして、からげピン６０のコイル巻線５６を絡めるからげ部６２を内側に向けると、コイル巻線５６による太りがなく、外周のモールド層６４を極小化できる（図３参照）。例えば、コイル巻線５６の径が０．５ｍｍの場合は従来例と比べて１ｍｍ以上径を小さくできる。一般に０．５ｍｍのコイル巻線５６は製品直径で６０ｍｍ程度のモーターで使われており、本実施形態によれば、製品直径を５９ｍｍにできるため、トルク容積比で３％程度向上できる。さらに、からげピン６０を使っているため、組立、ハンダ付け結線がしやすくなる。なお、からげピン６０の材質としては、リン青銅が好的につかわれるが、銅、アルミ、金、銀、白金、など導電性があれば、どのような材質でもかまわない。
【００２６】
本実施形態のステーター４の組立において、巻線ボビン５８に配線基板６６を上から置く際には、図４（Ｂ）に示すように、凹みの大きな部位６８にからげピン６０を通して落とし込む。その後、配線基板６６を回転させ、図４（Ｃ）の位置で半田付けを行う。この場合、半田付け部６９及びからげピン６０のからげ部６２の位置が、巻線ボビン５８の内側（図４（Ａ）の左側）にくるため、従来方法よりも絶縁距離をとれるようになり、モールド層６４の薄肉化、小型化が可能となる。なお、からげピン６０の最適な向きは、配線基板６６や巻線ボビン５８、からげピン６０、線形、配線基板６６の切欠き、などのサイズによって様々に変わる。例えば、からげピン６０の角度については、配線基板６６の外周の接線より内側に向いていればよい。
【００２７】
本実施形態によれば、からげピン６０の先端をモーター１の回転軸３に向けることにより、モーター１のコイル巻線５６の結線部とハウジング２との絶縁特性が向上する。これにより、モールド層６４を薄くして、ハウジング２を直近まで近づけることができ、伝熱特性を向上させることができる。また、モーター１に絶縁対策を施さずに使うこともでき、モーター１の形状を小型にしても配線間の絶縁特性が確保できる。また、トルク容積比向上を実現する。
【００２８】
（第２実施形態）
図５は、本実施形態に係るステーター６の一部拡大図である。図６は、本実施形態に係るステーター６を示す一部拡大図である。（Ａ）は横から見た断面図であり、（Ｂ）は配線基板６６を上から見た平面図である。以下、ステーター６の構造を、図５及び図６を参照しながら説明する。
【００２９】
本実施形態のステーター６は、からげピン７０の設けられている位置が、第１実施形態と異なっている。以下、第１実施形態と同じ構成部材には同一符号を付し、ここではそれらの説明を省略又は簡略化する。
【００３０】
本実施形態に係るステーター６は、図５に示すように、巻線ボビン５８の内壁にからげピン７０が設けられている。巻線ボビン５８の内壁にからげピン７０を差し込み、コイル巻線５６を絡げると、さらにハウジング２との距離は広がるため、絶縁特性が向上する。
【００３１】
本実施形態のステーター６の組立において、巻線ボビン５８に配線基板６６を上から置く際には、図６（Ｂ）に示すように、凹みの大きな部位６８にからげピン７０を通して落とし込む。その後、半田付けを行う。この場合、巻線ボビン５８が受けとなって、配線基板６６の位置が決まり、半田付けが可能である。半田付け部６９が巻線ボビン５８の内側にきており、外側（図６（Ａ）の右側）とは巻線ボビン５８のフランジ樹脂を挟むため、十分な耐圧性能が確保できる。従って、巻線ボビン５８に密着する形でハウジング２を設置することが可能でき、飛躍的な小型化が可能である。
【００３２】
本実施形態によれば、Ｉ字型のからげピン７０を設け、そこにコイル巻線５６をからげて半田付けするとともに、からげピン７０の先端をモーター１の回転軸３に向けることにより、ハウジング２との絶縁性が向上する。
【００３３】
（第３実施形態）
図７は、本実施形態に係るステーター９の一部拡大図である。以下、ステーター９の構造を、図７を参照しながら説明する。
【００３４】
本実施形態のステーター９は、からげピン８０の形状が、第２実施形態と異なっている。以下、第２実施形態と同じ構成部材には同一符号を付し、ここではそれらの説明を省略又は簡略化する。
【００３５】
本実施形態に係るステーター９は、巻線ボビン５８の内壁にＬ字状のからげピン８０が設けられている。この場合、配線基板６６には上記実施形態で示したＵ字状ではなく、穴６７を開けておけば、図７に示すように、からげピン８０で配線基板６６を支持し、安定した半田作業が可能となる。半田付け部６９が巻線ボビン５８の上側にきており、外側（図７の右側）とは十分な耐圧性能が確保できる。従って、巻線ボビン５８に密着する形でハウジング２を設置することが可能でき、飛躍的な小型化が可能である。
【００３６】
本実施形態によれば、コイル巻線５６は半田接合という安易な接合工程にて配線基板６６と接合することができるため、製造コストを低減できる。
【００３７】
（ロボット）
図８は、本実施形態に係るモーター１を適用したロボット７を示す斜視図である。
次に、上述したモーター１を適用したロボットについて説明する。なお、ロボットの一例として、以下に、水平多関節ロボット、垂直多関節ロボットを示すが、ロボットとしてはこれらに限定されず、双腕ロボット、その他の他軸ロボットであってもよい。
本実施形態に係るロボット７は、図８に示すように、水平多関節ロボットである。このようなロボット７は、基台７１と、第１アーム７２と、第２アーム７３と、作業ヘッド７４と、エンドエフェクター７５とを有している。
【００３８】
基台７１は、例えば、図示しない床面にボルト等によって固定されている。基台７１の上端部には第１アーム７２が連結している。第１アーム７２は、基台７１に対して鉛直方向に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。基台７１内には、第１アーム７２を回動させるモーター１（１Ａ）が設置されている。
第１アーム７２の先端部には第２アーム７３が連結している。第２アーム７３は、第１アーム７２に対して鉛直方向に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。第２アーム７３内には、第２アーム７３を回動させるモーター１（１Ｂ）が設置されている。
【００３９】
第２アーム７３の先端部には作業ヘッド７４が配置されている。作業ヘッド７４は、第２アーム７３の先端部に同軸的に配置されたスプラインナット７４１及びボールネジナット７４２と、スプラインナット７４１及びボールネジナット７４２に挿通されたスプラインシャフト７４３とを有している。スプラインシャフト７４３は、第２アーム７３に対して、その軸まわりに回転可能であり、かつ、上下方向に移動（昇降）可能となっている。
【００４０】
第２アーム７３内には、モーター１（１Ｃ）と、モーター１（１Ｄ）とが配置されている。モーター１Ｃの駆動力は、図示しない駆動力伝達機構によってスプラインナット７４１に伝達され、スプラインナット７４１が正逆回転するとスプラインシャフト７４３が鉛直方向に沿う回転軸まわりに正逆回転する。一方、モーター１Ｄの駆動力は、図示しない駆動力伝達機構によってボールネジナット７４２に伝達され、ボールネジナット７４２が正逆回転するとスプラインシャフト７４３が上下に移動する。
【００４１】
スプラインシャフト７４３の先端部（下端部）には、エンドエフェクター７５が連結されている。エンドエフェクター７５としては、特に限定されず、例えば、被搬送物を把持するもの、被加工物を加工するものなどが挙げられる。これによれば、上記に記載のモーター１による効果を有するロボット７を提供できる。
【００４２】
図９は、本実施形態に係るモーター１を適用したロボット８を示す斜視図である。
本実施形態に係るロボット８は、図９に示すように、垂直多関節（６軸）ロボットである。このようなロボット８は、基台８１と、４本のアーム８２，８３，８４，８５と、リスト８６とを備え、これらが順に連結されている。
【００４３】
基台８１は、例えば、図示しない床面にボルト等によって固定されている。このような基台８１の上端部にはアーム８２が水平方向に対して傾斜した姿勢で連結しており、アーム８２は、基台８１に対して鉛直方向に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。また、基台８１内には、アーム８２を回動させるモーター１（１Ｅ）が設置されている。
アーム８２の先端部には、アーム８３が連結しており、アーム８３は、アーム８２に対して水平方向に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。また、アーム８３内には、アーム８３をアーム８２に対して回動させるモーター１（１Ｆ）が設置されている。
【００４４】
アーム８３の先端部には、アーム８４が連結しており、アーム８４は、アーム８３に対して水平方向に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。また、アーム８４内には、アーム８４をアーム８３に対して回動させるモーター１（１Ｇ）が設置されている。
アーム８４の先端部には、アーム８５が連結しており、アーム８５は、アーム８４に対してアーム８４の中心軸に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。また、アーム８５内には、アーム８５をアーム８４に対して回動させるモーター１（１Ｈ）が設置されている。
【００４５】
アーム８５の先端部には、リスト８６が連結している。リスト８６は、アーム８５に連結されたリング状の支持リング８６１と、支持リング８６１の先端部に支持された円筒状のリスト本体８６２とを有している。リスト本体８６２の先端面は、平坦な面となっており、例えば、腕時計等のような精密機器を把持するマニピュレーターが装着される装着面となる。
【００４６】
支持リング８６１は、アーム８５に対して水平方向に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。また、リスト本体８６２は、支持リング８６１に対してリスト本体８６２の中心軸に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。また、アーム８５内には、支持リング８６１をアーム８５に対して回動させるモーター１（１Ｉ）と、リスト本体８６２を支持リング８６１に対して回動させるモーター１（１Ｊ）とが配置されている。モーター１Ｉ，１Ｊの駆動力は、それぞれ、図示しない駆動力伝達機構によって支持リング８６１、リスト本体８６２に伝達される。これによれば、上記に記載のモーター１による効果を有するロボット８を提供できる。
【００４７】
以上、モーター及びロボットについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１…モーター  ７，８…ロボット  ２…ハウジング  ３…回転軸  ４，６，９…ステーター（電機子）  ５…ローター（回転体）  ２１，２２…軸受  ４１…コイル  ５１…コア  ５２…永久磁石  ５４…ティース部（極歯）  ５６…コイル巻線（導電線）  ５８…巻線ボビン  ６０，７０，８０…からげピン  ６２…からげ部  ６４…モールド層  ６６…配線基板  ６７…穴  ６８…部位  ６９…半田付け部  ７１…基台  ７２…第１アーム  ７３…第２アーム  ７４…作業ヘッド  ７５…エンドエフェクター  ８１…基台  ８２，８３，８４，８５…アーム  ８６…リスト  ７４１…スプラインナット  ７４２…ボールネジナット  ７４３…スプラインシャフト  ８６１…支持リング  ８６２…リスト本体。
【図１】
2015173557.tif 000003
【図３】
2015173557.tif 000004
【図４】
2015173557.tif 000005
【図６】
2015173557.tif 000006
【図７】
2015173557.tif 000007
【図８】
2015173557.tif 000008
【図９】
2015173557.tif 000009
【図２】
2015173557.tif 000010
【図５】
2015173557.tif 000011