(57)【要約】【課題】煩雑な加工を必要とせず、部品点数を低減して簡単な構成で、広い動作範囲を持ち、多自由度に駆動する球面モータを提供することである。【解決手段】カップ状の球面軸受けと、前記軸受けを包むように配設された磁性体よりなるロータコアと、前記ロータコアの表面に配設された複数の永久磁石と、前記永久磁石と所定の空隙を持って配設された磁性体よりなる複数のヨークと、前記ヨークに巻かれたコイルとで構成されたことを特徴とする球面モータである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カップ状の球面軸受けと、前記軸受けを包むように配設された磁性体よりなるロータコアと、前記ロータコアの表面に配設された複数の永久磁石と、前記永久磁石と所定の空隙を持って配設された磁性体よりなる複数のヨークと、前記ヨークに巻かれたコイルとで構成されたことを特徴とする球面モータ。
【請求項２】
前記ヨークあるいは前記ロータコアの少なくとも一方が、圧粉磁性体からなることを特徴とする請求項１記載の球面モータ。
【請求項３】
前記カップ状の軸受けに、複数のスリットを設けたことを特徴とする請求項１記載の球面モータ。
【請求項４】
前記ロータコアに締結された複数のレンズ、映像受信装置及び映像伝達装置を具備したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の球面モータ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の球面モータを具備するロボット。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の球面モータを具備する監視カメラ。
【請求項７】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の球面モータを具備する携帯型情報端末機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットの肩や腕の関節部、監視カメラの駆動部等に用いられている球面モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の球面モータとしては、二組のリニアモータを直交するように配置し、可動部が回転運動を行なえるように、それぞれのリニアモータを、可動部の中心と同一の円弧状に折り曲げ、二組のリニアモータを個別に駆動する構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−８８０８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
解決しようとする問題点は、従来の構造の球面モータにおいては複数のリニアモータを必要とすることから、部品点数が多く、加工も煩雑であるなど、コスト高や機器の大型化を招いていた点である。
【０００４】
本発明の目的は、煩雑な加工を必要とせず、部品点数を低減して簡単な構成で駆動する球面モータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明の球面モータは、カップ状の球面軸受けと、前記軸受けを包むように配設された磁性体よりなるロータコアと、前記ロータコアの表面に配設された複数の永久磁石と、前記永久磁石と所定の空隙を持って配設された磁性体よりなる複数のヨークと、前記ヨークに巻かれたコイルとで構成としたものである。
【０００６】
また、前記ヨークあるいは前記ロータコアの少なくとも一方が、圧粉磁性体からなるものである。
【０００７】
また、前記カップ状の軸受けに、複数のスリットを設けたものである。
【０００８】
また、前記ロータコアに締結された複数のレンズ、映像受信装置及び映像伝達装置を具備したものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の球面モータは、煩雑な加工を必要とせず、部品点数を低減して簡単な構成で駆動することができる。更に、ヨークあるいはロータコアの少なくとも一方が、圧粉磁性体からなることにより、ヨークあるいはロータコアに生じる渦電流を低減し、効率を向上させることができるとともに、温度上昇も低減させることができる。更に、カップ状の軸受けに、複数のスリットを設けたことにより、容易にロータコアを軸受けに挿入することができるとともに、ロータコアの分割が不要で容易に加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
永久磁石が磁化されている方向は、コイルに対向する面の法線方向であり、所定のコイルに電流を流すと、電流の方向と永久磁石から生じる磁束の流れる方向は直交することになる。このとき、フレミングの左手の法則により、コイルに対して、電流の方向及び磁束の流れる方向と直角方向に力が生じる。永久磁石には、反力としてコイルに働く力とは逆
向きで、かつ、同じ大きさの力が生じ、可動部である永久磁石及びロータコアに働くことになる。この力によって、可動部は一方向に回転する。ここで、それぞれのコイルを別々に制御することによって、可動部は多自由度に駆動することができる。
【実施例１】
【００１１】
本発明の実施例について、以下、図面を参照して説明する。
【００１２】
図1は、本発明による球面モータの実施例における概観斜視図であり、図2はその断面図である。本実施例の球面モータでは、ベース６に対し、カップ状の球面軸受け１が締結されている。ロータコア２は、この軸受け１を包むように配設され、磁性体によって作成されている。ロータコア２の表面には、複数の永久磁石３が配設され、この永久磁石３と所定の空隙を持ってヨーク４が配設されている。ヨーク４は、磁性体よりなり、磁気回路を構成している。ヨーク４にはコイル５が巻かれており、ヨーク４及びコイル５はベース６に締結されている。軸受け１、ロータコア２、永久磁石３、ヨーク５は、ほぼ同じ中心を持ち、半径の異なる球殻であり、ロータコア２及び永久磁石３からなる可動部が回転しても、ヨーク５と永久磁石３との空隙距離はほぼ等しくなるように配設されている。
【００１３】
永久磁石３が磁化されている方向は、コイル５に対向する面の法線方向であり、コイル５ａ及びコイル５ｂに電流を流すと、電流の方向と永久磁石３から生じる磁束の流れる方向は直交することになる。このとき、フレミングの左手の法則により、コイル５ａ及び５ｂに対して、電流の方向及び磁束の流れる方向と直角方向に力が生じる。永久磁石３には、反力としてコイル５ａ及び５ｂに働く力とは逆向きで、かつ、同じ大きさの力が生じ、可動部である永久磁石３及びロータコア２に働くことになる。この力によって、可動部は一方向に回転する。ここで、コイル５ｃ及び５ｄにも同様に電流を流せば、コイル５ａ及び５ｂに通電したときに生じる力とは直交する方向に力が生じる。このように、それぞれのコイルを別々に制御することによって、可動部は多自由度に駆動することができる。
【００１４】
なお、本実施例では、通電されるコイルは２個であったが、１個のみのコイルに通電させてもよい。
【実施例２】
【００１５】
実施例２は、実施例１の記載のものに以下の機能を追加したものである。
【００１６】
ロータコア２及びヨーク５を圧粉磁性体で作成したものである。このとき、ロータコア２及びヨーク５を圧粉磁性体にしたことで、磁束密度の時間的な変化によって生じる渦電流を低減することができる。すなわち、損失である鉄損の低減を可能とし、効率を向上させることができるとともに、温度上昇も低減させることができる。なお、本実施例では、ロータコア２及びヨーク５としたが、どちらか一方でもよい。
【実施例３】
【００１７】
実施例３は、実施例１の記載のものに以下の機能を追加したものである。
【００１８】
図3は、本発明による実施例の球面モータにおけるカップ状の軸受けの概観斜視図である。図に示すように、カップ状の軸受け１に、複数のスリット７を設けたものである。カップ状の軸受け１の最も直径の大きい部分は、ロータコア2の開口部の直径よりも大きいため、このままだと挿入できず、ロータコア2の分割等が必要となる。しかしながら、カップ状の軸受け１に、複数のスリット７を設けたことにより、カップ状の軸受け１にロータコア2を挿入する際、カップ状の軸受け１の最も直径の大きい部分は、個々の軸受け部が弾性変形してロータコア2の開口部の直径以下となり、容易にロータコア２をカップ状の軸受け１に挿入することができる。ロータコア2の挿入後は、個々の軸受け部はもとの
形状に戻るため、軸受けの機能が得られる。このように、容易にロータコア２をカップ状の軸受け１に挿入することができるとともに、ロータコアの分割が不要で組み立てが容易になる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明の球面モータは、煩雑な加工を必要とせず、部品点数を低減して簡単な構成で駆動することができることから、ロボットの肩や腕の関節部、監視カメラの駆動部等としての用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１における球面モータの概観斜視図
【図２】本発明の実施例１における球面モータの断面図
【図３】本発明の実施例３における球面軸受けを示す図
【符号の説明】
【００２１】
１  カップ状の球面軸受け
２  ロータコア
３  永久磁石
４  ヨーク
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ  コイル
６  ベース
７  スリット
【図１】
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【図２】
2005328592.tif 000004
【図３】
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