(57)【要約】【課題】高トルクを発生させること。【解決手段】回転子と、当該回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部と、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態として伝達部を一定距離移動させると共に回転力伝達状態を解消した状態で前記伝達部を所定位置に復帰させる駆動部と、前記伝達部及び前記駆動部のうち少なくとも一方を冷却する冷却部とを備える。【選択図】図１
2012010521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子と、
前記回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部と、
前記回転子と前記伝達部との間を回転力伝達状態として前記伝達部を一定距離移動させると共に前記回転力伝達状態を解消した状態で前記伝達部を所定位置に復帰させる駆動部と、
前記伝達部及び前記駆動部のうち少なくとも一方を冷却する冷却部と
を備えるモータ装置。
【請求項２】
前記伝達部及び前記駆動部のうち少なくとも一方における温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部の検出結果に応じて前記冷却部による冷却量を調整する調整部と
を備える請求項１に記載のモータ装置。
【請求項３】
前記温度検出部は、前記駆動部に設けられている
請求項２に記載のモータ装置。
【請求項４】
前記伝達部及び前記駆動部のうち少なくとも一方を支持する支持部を備え、
前記冷却部は、前記支持部の少なくとも一部を冷却するように形成されている
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項５】
前記支持部は、前記冷却部によって冷却される部分に設けられたフィンを有する
請求項４に記載のモータ装置。
【請求項６】
前記冷却部は、冷却ファンを有する
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項７】
前記冷却部は、冷却対象に設けられ冷媒を流通させる冷媒流路と、当該冷媒流路に冷媒を供給させる冷媒供給部と、を有する
請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項８】
前記冷却部は、冷却対象に取り付けられた電子冷却素子を有する
請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項９】
前記駆動部は、前記伝達部の端部に接続される電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子に取り付けられたフィンと、を有し、
前記冷却部は、前記フィンを冷却するように配置されている
請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項１０】
前記駆動部は、
前記伝達部の端部に接続される電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子に取り付けられる温度検出素子と、
開口部を有し、前記電気機械変換素子及び前記温度検出素子を収容する収容器と、
前記収容器の前記開口部を塞ぐ閉塞部と、
前記収容器内の空間のうち前記閉塞部、前記電気機械変換素子及び前記温度検出素子によって形成される隙間を埋めるように配置された熱伝導部材と
を有する
請求項１から請求項９のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項１１】
前記冷却部は、前記収容器の一部に設けられている
請求項１０に記載のモータ装置。
【請求項１２】
前記電気機械変換素子は、一方向に伸縮可能に形成され、
前記収容器は、前記電気機械変換素子の伸縮に応じて変形する変形部を有し、
前記冷却部は、前記変形部に設けられている
請求項１０又は請求項１１に記載のモータ装置。
【請求項１３】
前記駆動部は、
前記閉塞部を貫通して設けられ、前記電気機械変換素子に接続される第一配線と、
前記閉塞部を貫通して設けられ、前記温度検出素子に接続される第二配線と
を有する
請求項１０から請求項１２のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項１４】
回転子と当該回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部との間を回転力伝達状態として前記伝達部を一定距離移動させると共に前記回転力伝達状態を解消した状態で前記伝達部を所定位置に復帰させる駆動ステップと、
前記伝達部及び前記駆動部のうち少なくとも一方を冷却する冷却ステップと
を含む回転子の駆動方法。
【請求項１５】
回転軸部材と、
前記回転軸部材を回転させるモータ装置と
を備え、
前記モータ装置として、請求項１から請求項１３のうちいずれか一項に記載のモータ装置が用いられている
ロボット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ装置、回転子の駆動方法及びロボット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば旋回系機械を駆動させるアクチュエータとして、モータ装置が用いられている。このようなモータ装置として、例えば電動モータや超音波モータなど、高トルクを発生させることが可能なモータ装置が広く知られている。近年では、ヒューマノイドロボットの関節部分など、より精密な部分を駆動させるモータ装置が求められており、電動モータや超音波モータなどの既存のモータにおいても小型化、トルクの制御性等、細密で高精度な駆動を行うことができる構成が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−３１１２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電動モータや超音波モータにおいては、高トルクを発生させるためには減速機を取り付ける必要があるため、小型化には限界がある。また、超音波モータにおいては、トルクの制御が困難である。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、高トルクを発生させることができるモータ装置、回転子の駆動方法及びロボット装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第一の態様に従えば、回転子と、当該回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部と、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態として伝達部を一定距離移動させると共に回転力伝達状態を解消した状態で前記伝達部を所定位置に復帰させる駆動部と、前記伝達部及び前記駆動部のうち少なくとも一方を冷却する冷却部とを備えるモータ装置が提供される。
【０００７】
本発明の第二の態様に従えば、回転子と当該回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部との間を回転力伝達状態として前記伝達部を一定距離移動させると共に前記回転力伝達状態を解消した状態で前記伝達部を所定位置に復帰させる駆動ステップと、前記伝達部及び前記駆動部のうち少なくとも一方を冷却する冷却ステップとを含む回転子の駆動方法が提供される。
【０００８】
本発明の第三の態様に従えば、回転軸部材と、前記回転軸部材を回転させるモータ装置とを備え、前記モータ装置として、本発明の態様に従うモータ装置が用いられているロボット装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高トルクを発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一実施形態に係るモータ装置の構成を示す図。
【図２】本実施形態に係るモータ装置の特性を示すグラフ。
【図３】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図４】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図５】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図６】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図７】本発明の第二実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図８】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図９】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図１０】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図１１】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図１２】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図１３】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図１４】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図１５】本発明の第三実施形態に係るモータ装置の構成を示す図。
【図１６】本発明の第四実施形態に係るモータ装置の構成を示す図。
【図１７】本発明の第五実施形態に係るモータ装置の構成を示す図。
【図１８】本実施形態に係るモータ装置の駆動部の構成を示す図。
【図１９】本発明の第六実施形態に係るロボット装置の構成を示す模式図。
【図２０】本発明の変形例に係るモータ装置の構成を示す図。
【図２１】本発明の変形例に係るモータ装置の構成を示す図。
【図２２】本発明の変形例に係るモータ装置の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第一実施形態］  
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。  
図１は、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲの一例を示す概略構成図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ´断面に沿った構成を示す図である。  
図１及び図２に示すように、モータ装置ＭＴＲは、ベース部ＢＳと、伝達部ＢＴと、駆動部ＡＣと、冷却部ＣＬと、制御部ＣＯＮＴとを有している。当該モータ装置ＭＴＲは駆動部ＡＣ及び伝達部ＢＴを用いて回転子ＳＦを回転させる。回転子ＳＦは、中心軸Ｃを回転軸として回転するようになっている。
【００１２】
以下、各図の説明においてはＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。回転子ＳＦの回転軸方向をＺ軸方向とし、当該Ｚ軸方向に垂直な平面上の直交方向をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸周りの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１３】
ベース部ＢＳは、例えばステンレス等の材料を用いて板状に形成された部分である。ベース部ＢＳには、貫通部１０及び貫通部２０が形成されている。貫通部１０は、正面視でほぼ円形に形成された開口部であり、ベース部ＢＳの表裏を貫通して形成されている。貫通部１０には、伝達部ＢＴが配置されており、回転子ＳＦが挿入されるようになっている。
【００１４】
伝達部ＢＴは、第一端部２１、第二端部２２及びベルト部２３を有している。第一端部２１及び第二端部２２は、例えば貫通部１０のＸ方向の中央部から−Ｙ方向に平行に延びるように形成されている。第一端部２１及び第二端部２２は、回転子ＳＦの外周上の基準位置Ｆを挟んで配置されている。本実施形態では、例えば図１における回転子ＳＦの−Ｙ側端部を基準位置Ｆとした場合を例に挙げて説明する。
【００１５】
ベルト部２３は、帯状に形成され、例えば貫通部１０の内周面１０ａに沿って設けられている。ベルト部２３は、貫通部１０に挿入される回転子ＳＦを囲うように配置される。換言すると、回転子ＳＦは、貫通部１０のうちベルト部２３によって囲まれる空間に挿入される。ベルト部２３は、例えば回転子ＳＦの少なくとも一部に掛けられる。
【００１６】
図１に示すように、貫通部２０は、例えば貫通部１０の−Ｙ側端部に一部重なるように正面視でほぼ矩形に形成された開口部であり、ベース部ＢＳの表裏を貫通して形成されている。貫通部２０内には、駆動部ＡＣが配置される。駆動部ＡＣは、貫通部２０の内周面に設けられた支持部材３３及び３４によって支持されている。
【００１７】
駆動部ＡＣは、例えばピエゾ素子などの電気機械変換素子を備えた駆動素子３１及び３２を有している。駆動素子３１及び駆動素子３２は、電気機械変換素子に電圧が印加されることにより、Ｘ方向に伸縮する構成である。制御部ＣＯＮＴは駆動部ＡＣに接続されており、当該駆動部ＡＣに対して制御信号を供給可能になっている。
【００１８】
駆動素子３１は、支持部材３３に支持されている。駆動素子３１は、図中−Ｘ側の端部の位置が固定されている。このため、駆動素子３１は、Ｘ方向に伸縮することで図中＋Ｘ側の端部の位置がＸ方向に移動することになる。支持部材３３は、変位伝達部３３ａ、連結部３３ｃ及び素子支持部３３ｄを有している。素子支持部３３ｄは、ベース部ＢＳの貫通部２０に対して−Ｘ側の壁部に取り付けられている。素子支持部３３ｄは、例えば平板状に形成されている。素子支持部３３ｄの＋Ｘ側の面には、駆動部ＡＣの駆動素子３１が取り付けられている。
【００１９】
変位伝達部３３ａは、連結部３３ｃによって素子支持部３３ｄに連結されている。変位伝達部３３ａは、素子支持部３３ｄとの間で駆動素子３１を挟むようにそれぞれ配置されている。変位伝達部３３ａは、駆動素子３１の＋Ｘ側の端部に接続されている。変位伝達部３３ａは、例えば−Ｙ側の端部が連結部３３ｃに連結されている。変位伝達部３３ａのＹ方向の＋Ｙ側の端部には、例えば伝達部ＢＴの第一端部２１が接続されている。
【００２０】
連結部３３ｃと変位伝達部３３ａとの接続部分３３ｂは、他の部分よりも例えばＹ方向の厚さが薄くなるように形成されている。例えば駆動素子３１が伸縮し当該駆動素子３１の＋Ｘ側の端部（先端）がＸ方向に変位すると、変位伝達部３３ａは、接続部分３３ｂを支点としてθＺ方向に回転するようになっている。このため、接続部分３３ｂと駆動素子３１の先端との距離をＳ１とし、接続部分３３ｂと第一端部２１との距離をＳ２とし、駆動素子３１の先端の変位をＬ１とすると、第一端部２１のＸ方向の変位Ｌ２は、
Ｌ２＝Ｌ１・（Ｓ２／Ｓ１）
となる。
【００２１】
本実施形態では、Ｓ２＞Ｓ１であるため、第一端部２１における変位Ｌ２は、駆動素子３１の先端の変位Ｌ１に対して拡大されていることになる。このように駆動素子３１の先端の変位が拡大されて第一端部２１に伝達されることになる。
【００２２】
駆動素子３２は、支持部材３４によって支持されている。駆動素子３２は、図中＋Ｘ側の端部の位置が固定されている。このため、駆動素子３２は、Ｘ方向に伸縮することで図中−Ｘ側の端部の位置がＸ方向に移動することになる。支持部材３４は、変位伝達部３４ａ、連結部３４ｃ及び素子支持部３４ｄを有している。素子支持部３４ｄは、ベース部ＢＳの貫通部２０に対して＋Ｘ側の壁部に取り付けられている。素子支持部３４ｄは、例えば平板状に形成されている。素子支持部３４ｄの−Ｘ側の面には、駆動部ＡＣの駆動素子３２が取り付けられている。
【００２３】
変位伝達部３４ａは、連結部３４ｃによって素子支持部３４ｄに連結されている。変位伝達部３４ａは、素子支持部３４ｄとの間で駆動素子３２を挟むようにそれぞれ配置されている。変位伝達部３４ａは、駆動素子３２の−Ｘ側の端部に接続されている。変位伝達部３４ａは、例えば−Ｙ側の端部が連結部３４ｃに連結されている。変位伝達部３４ａのＹ方向の＋Ｙ側の端部には、例えば伝達部ＢＴの第二端部２２が接続されている。
【００２４】
連結部３４ｃと変位伝達部３４ａとの接続部分３４ｂは、他の部分よりも例えばＹ方向の厚さが薄くなるように形成されている。例えば駆動素子３２が伸縮し当該駆動素子３２の−Ｘ側の端部（先端）がＸ方向に変位すると、変位伝達部３４ａは、支持部材３３で説明した原理と同様の原理によって、接続部分３４ｂを支点としてθＺ方向に回転するようになっている。したがって、駆動素子３２の先端についても同様に、変位が拡大されて第二端部２２に伝達されることになる。
【００２５】
駆動素子３１が＋Ｘ方向に伸び、かつ、駆動素子３２が−Ｘ方向に伸びると、第一端部２１と第二端部２２とが近づく。このため、ベルト部２３が回転子ＳＦに巻きつき、当該ベルト部２３に張力が加わる。駆動素子３１が−Ｘ方向に縮み、かつ、駆動素子３２が＋Ｘ方向に縮むと、第一端部２１と第二端部２２とが遠ざかる。このため、ベルト部２３が回転子ＳＦから離れて弛緩する。
【００２６】
冷却部ＣＬは、フィン１６及び冷却ファン１７を有している。ベース部ＢＳの−Ｘ側端辺及び＋Ｘ側端辺には、それぞれ貫通部１０側へ向けて矩形状の切り欠き部１５が形成されている。冷却部ＣＬを構成するフィン１６及び冷却ファン１７は、当該切り欠き部１５内に収容されるように配置されている。
【００２７】
フィン１６は、切り欠き部１５のうち貫通部１０側の壁部に取り付けられている。当該フィン１６は、例えば接着剤などを介して該壁部に固定されている。フィン１６は、複数の放熱板を有している。複数の放熱板は、例えばＸＺ平面に並行に配置され、Ｙ方向に並べられている。フィン１６には、例えば回転子ＳＦと伝達部ＢＴとの間の摩擦による熱や、駆動部ＡＣを駆動することによって発生する熱などが伝達されるようになっている。フィン１６の各放熱板では、ベース部ＢＳを介して伝達されるこれらの熱が放熱されるようになっている。
【００２８】
本実施形態においては、当該熱の移動を促進するため、ベース部ＢＳの複数箇所に熱伝導材ＣＤが配置されている。このような熱伝導材ＣＤとしては、例えばシリコンゴムなどのゲル状の材料が挙げられる。当該熱伝導材ＣＤは、例えば伝達部ＢＴのベルト部２３とベース部ＢＳとの間を埋めるように設けられており、ベルト部２３とベース部ＢＳとに接着されている。熱伝導材ＣＤは、ベルト部２３の外周面２３ａと貫通部１０の内周面１０ａとの間の隙間に配置されている。
【００２９】
また、熱伝導材ＣＤは、駆動部ＡＣの周囲にも配置されている。駆動部ＡＣの周囲に配置される熱伝導材ＣＤとしては、例えば駆動素子３１と支持部材３３との隙間、駆動素子３２と支持部材３４との隙間をそれぞれ埋めるように配置されている第一部分と、駆動素子３１とベース部ＢＳとの隙間、駆動素子３２とベース部ＢＳとの隙間をそれぞれ埋めるように配置されている第二部分とがある。このうち第二部分は、ベルト部２３とベース部ＢＳとの隙間に配置された部分に接続されており、一体的に形成されている。このため、モータ装置ＭＴＲは、伝達部ＢＴ及び駆動部ＡＣによって発生する熱が熱伝導材ＣＤを介して伝達されやすい構成になっている。
【００３０】
冷却ファン１７は、複数の羽部材と当該羽部材を回転させる回転機構とを有している。冷却ファン１７は、フィン１６へ向けて気流を形成する。当該気流がフィン１６に供給されることにより、フィン１６からの放たれる熱が気流を介して移動するようになっている。冷却ファン１７は、例えば制御部ＣＯＮＴによって回転機構を駆動させる構成になっている。
【００３１】
また、例えば駆動部ＡＣ（駆動素子３１、３２）には温度検出部ＴＭが取り付けられている。温度検出部ＴＭは、駆動素子３１及び３２の温度、あるいは、駆動素子３１及び３２の周囲の空間の温度を検出可能である。温度検出部ＴＭによる検出結果は、例えば制御部ＣＯＮＴに送信されるようになっている。制御部ＣＯＮＴは、当該検出結果に基づいて、例えば冷却ファン１７の回転の可否、回転数、回転速度などの回転状態を制御する構成となっている。
【００３２】
図３は、図１及び図２に示されたモータ装置ＭＴＲがＺ方向に積層されて組み立てられた構成を示している。このように構成することにより、１本の回転子ＳＦに対して、Ｚ方向に複数積層させた複数のモータ装置ＭＴＲから駆動力を供給することができる。このため、回転子ＳＦを安定して駆動することが可能な構成となっている。図３において図示を省略するが、例えばＺ方向に積層された複数のモータ装置ＭＴＲを位置決めする位置決め機構や、これら複数のモータ装置ＭＴＲのベース部ＢＳと回転子ＳＴとを位置決めするベアリング機構などが例えばＺ方向の両端に配置されていても構わない。
【００３３】
また、図３に示すように、モータ装置ＭＴＲをＺ方向に積層する場合、切り欠き部１５がＺ方向に重なった状態となる。このため、積層されたベース部ＢＳに対して切り欠き部１５がＺ方向に貫通して形成された状態となり、複数のベース部ＢＳを接続する空間が形成されることになる。
【００３４】
この空間を利用して、例えば複数のベース部ＢＳに対して冷却ファン１７を配置させる構成とすることができる。また、冷却ファン１７の向きを調整し、例えば複数の切り欠き部１５を貫通するようにＺ方向に気流を発生させることで、各モータ装置ＭＴＲに設けられるそれぞれのフィン１６からの熱を効率的に移動させる構成とすることもできる。勿論、ベース部ＢＳごとに冷却ファン１７が１つずつ配置された構成であっても構わない。
【００３５】
次に、回転子ＳＦの駆動動作を説明する。  
本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲにおいて、回転子ＳＦを駆動させる原理を説明する。回転子ＳＦを駆動させる際には、回転子ＳＦに巻き掛けられた伝達部ＢＴに有効張力を生じさせ、当該有効張力によって回転子ＳＦにトルクを伝達する。
【００３６】
オイラーの摩擦ベルト理論により、回転子ＳＦに巻き掛けられた伝達部ＢＴの第一端部２１側の張力Ｔ１及び第二端部２２側の張力Ｔ２が下記［数１］を満たすとき、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間で摩擦力が生じ、伝達部ＢＴが回転子ＳＦに対して滑りを生じることの無い状態（回転力伝達状態）で回転子ＳＦと共に移動する。この移動により、回転子ＳＦにトルクが伝達される。ただし、［数１］において、μは伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間の見かけ上の摩擦係数であり、θは伝達部ＢＴの有効巻き付き角である。
【００３７】
【数１】
2012010521.tif 000003
【００３８】
このとき、トルクの伝達に寄与する有効張力は、（Ｔ１−Ｔ２）によって表される。上記［数１］に基づいて有効張力（Ｔ１−Ｔ２）を求めると、［数２］のようになる。［数２］は、Ｔ１を用いて有効張力を表す式である。
【００３９】
【数２】
2012010521.tif 000004
【００４０】
上記［数２］より、回転子ＳＦに伝達されるトルクは駆動素子３１の張力Ｔ１によって一意に決定されることがわかる。［数２］の右辺のＴ１の係数部分は、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間の摩擦係数μ及び伝達部ＢＴの有効巻き付き角θにそれぞれ依存する。図４は、摩擦係数μを変化させたときの有効巻き付き角θと係数部分の値との関係を示すグラフである。グラフの横軸は有効巻き付き角θを示しており、グラフの縦軸は係数部分の値を示している。
【００４１】
図４に示すように、例えば摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻き付き角θが３００°以上のときに係数部分の値が０．８以上となっている。このことから、摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻き付き角θを３００°以上とすることにより、駆動素子３１による張力Ｔ１の８０％以上の力が回転子ＳＦのトルクに寄与することがわかる。この巻き付き角の他、図４のグラフから、例えば伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間の摩擦係数を大きくするほど、係数部分の値が大きくなることが推定される。
【００４２】
このように、トルクの大きさは駆動素子３１の張力Ｔ１によって一意に決定されることになり、例えば伝達部ＢＴの移動距離などには無関係であることがわかる。したがって、例えば駆動素子３１及び駆動素子３２に用いられるピエゾ素子などは、数ミリ程度の小型素子であっても、数百ニュートン以上の力を出すことができるので非常に大きな回転力を付与することができる。
【００４３】
このような原理に基づいて、制御部ＣＯＮＴは、以下説明する図５〜図８に示すような駆動状態となるように駆動部ＡＣを駆動させる。図５〜図８は、モータ装置ＭＴＲの駆動状態を示すと共に、冷却部ＣＬのフィン１６及び冷却ファン１７の構成を模式的に示す図である。
【００４４】
制御部ＣＯＮＴは、図５に示すように、まず、第一端部２１が＋Ｘ方向に、第二端部２２が−Ｘ方向にそれぞれ移動するように駆動素子３１及び駆動素子３２を変形させる。この動作により、伝達部ＢＴの第一端部２１側には張力Ｔ１が発生し、伝達部ＢＴの第二端部２２側には張力Ｔ２が発生する。したがって、伝達部ＢＴに有効張力（Ｔ１−Ｔ２）が発生する。
【００４５】
制御部ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴに有効張力を発生させた状態を保持しつつ、図６に示すように、伝達部ＢＴの第一端部２１が−Ｘ方向に移動するように、かつ、第二端部２２が−Ｘ方向に移動するように駆動素子３１及び駆動素子３２を変形させる（駆動動作）。この動作において、制御部ＣＯＮＴは、第一端部２１の移動距離と第二端部２２の移動距離とを等しくさせる。この動作により、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間に摩擦力が発生した状態で伝達部ＢＴが移動し、当該移動と共に回転子ＳＦがθＺ方向に回転する。
【００４６】
本実施形態では、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間の摩擦係数μが例えば０．３であり、伝達部ＢＴが回転子ＳＦにほぼ１回転（３６０°）巻き掛けられている。したがって、図４のグラフを参照すると、駆動素子３１の張力Ｔ１の８５％程度の力がトルクとして回転子ＳＦに伝達されることになる。
【００４７】
制御部ＣＯＮＴは、第一端部２１及び第二端部２２を所定距離だけ移動させた後、図７に示すように、第二端部２２が駆動の開始位置（所定位置）へ戻るように、かつ、第一端部２１が移動しないように、駆動素子３２だけを変形させる。この動作により、第二端部２２が＋Ｘ方向へ移動し、伝達部ＢＴの巻き掛けが緩んだ状態になる。つまり、伝達部ＢＴに付加されていた有効張力が解除された状態になる。この状態においては、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間に摩擦力は発生せず、回転子ＳＦは慣性によって回転し続けることになる。
【００４８】
制御部ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴの巻き掛けを緩ませた後、図８に示すように、第一端部２１が駆動の開始位置（所定位置）へ戻るように駆動素子３１を変形させる。この動作により、伝達部ＢＴの巻き掛けが緩んだまま、すなわち、有効張力が発生しないまま、伝達部ＢＴの第一端部２１が駆動の開始位置（所定位置）へ戻っていく（復帰動作）。
【００４９】
第一端部２１が駆動開始位置に戻される直前になったら、制御部ＣＯＮＴは、駆動素子３２を変形させて第二端部２２を＋Ｘ方向に移動させる。この動作により、第一端部２１が駆動開始位置に戻されるのとほぼ同時に、第二端部２２側に張力Ｔ２が発生し、第一端部２１側に張力Ｔ１が発生する。これにより、駆動開始時に伝達部ＢＴに有効張力を付加させた状態（図５の状態）と同様の状態となる。
【００５０】
伝達部ＢＴに有効張力が付加された後、制御部ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴの第一端部２１が−Ｘ方向に移動するように駆動素子３１を変形させ、第二端部２２が−Ｘ方向に移動するように駆動素子３２を変形させる（駆動動作）。このとき、第一端部２１の移動距離と第二端部２２の移動距離とを等しくさせる。この動作により、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間に摩擦力が発生した状態で伝達部ＢＴが移動し、当該移動と共に回転子ＳＦがθＺ方向に回転する。
【００５１】
この後、制御部ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴに付加されていた有効張力を再度解除させる。制御部ＣＯＮＴは、有効張力を解除させた後、伝達部ＢＴの第一端部２１及び第二端部２２が開始位置に戻るように移動させる（復帰動作）。このように制御部ＣＯＮＴが上記駆動動作と復帰動作とを駆動部ＡＣに繰り返し行わせることにより、回転子ＳＦがθＺ方向に回転し続けることになる。
【００５２】
上記のようにモータ装置ＭＴＲを駆動すると、回転子ＳＦと伝達部ＢＴとの間で発生する摩擦熱や駆動部ＡＣで発生する熱により、モータ装置ＭＴＲの各部の温度が上昇する。上昇した温度は、駆動部ＡＣによる駆動に影響を与える場合がある。また、高温下でモータ装置ＭＴＲを駆動する場合においても同様に駆動に影響が及ぶ場合がある。
【００５３】
これに対して、本実施形態では、例えば駆動部ＡＣによる駆動が開始された後（あるいは駆動開始前からでも良い）、温度検出部ＴＭによって駆動部ＡＣの温度を検出する。温度検出部ＴＭの検出結果が所定の閾値を超えた場合には、制御部ＣＯＮＴにより冷却部ＣＬが作動する（冷却ステップ）。
【００５４】
冷却ステップでは、例えば図８に示すように、制御部ＣＯＮＴは、冷却ファン１７を回転させ、フィン１６から放出される熱を気流によってモータ装置ＭＴＲの外部に逃がすようにする。この動作により、モータ装置ＭＴＲが冷却されることになる。制御部ＣＯＮＴは、検出結果に応じて例えば冷却ファン１７の回転数や回転速度などを調整することで、モータ装置ＭＴＲの冷却量を調整する。
【００５５】
本実施形態では、温度検出部ＴＭが駆動部ＡＣにのみ配置された例を説明しているが、これに限られることは無く、伝達部ＢＴの近傍に温度検出部ＴＭを配置させた構成としても構わない。また、制御部ＣＯＮＴが図８に示す駆動状態で冷却ファン１７を回転させる例を示したが、これに限られることは無く、温度検出部ＴＭの検出結果によっては、例えば図５〜図７に示す駆動状態においても冷却ファン１７を回転させるようにしても構わない。また、制御部ＣＯＮＴは、温度検出部ＴＭの検出結果に応じて、駆動素子３１及び３２の駆動電圧を低下させるようにしても構わない。
【００５６】
上記のモータ装置ＭＴＲを製造する場合には、まず、ベース部ＢＳ及び伝達部ＢＴを一部材で形成する。例えば複数の基板を積層させ、当該複数の基板をまとめて切削加工して形成する。例えば、ワイヤーなど金属の線状部材に電圧を印加して放電させた状態とし、このワイヤーと複数の基板とを相対的に移動させながら、糸鋸のように複数の基板を切削加工する。
【００５７】
また、上記の他、例えば一部材で形成されたベース部ＢＳ及び伝達部ＢＴの鋳型を作成し、鋳造によって形成するようにしても構わない。また、一部材で形成されたベース部ＢＳ及び伝達部ＢＴの押し型を用いて、押し出し成形によって形成するようにしても構わない。更に、フォトリソグラフィ法を用いたパターニングによって、ベース部ＢＳ及び伝達部ＢＴを形成しても構わない。ベース部ＢＳと伝達部ＢＴとを一部材で形成した後、駆動部ＡＣをベース部ＢＳに取り付けることで、モータ装置ＭＴＲが完成する。
【００５８】
このように、本実施形態によれば、伝達部ＢＴが回転子ＳＦの少なくとも一部に掛けられた状態で駆動部ＡＣに駆動動作及び復帰動作を行わせることとしたので、オイラーの摩擦ベルト理論により、伝達部ＢＴに付加する一方の張力によってトルクが一意に決定されることになる。したがって、減速機等を取り付けなくても、また、小型の駆動部ＡＣであっても高いトルクを回転子ＳＦに付加させることが可能となる。これにより、高トルクを発生させることができる小型のモータ装置ＭＴＲを得ることができる。また、小型の駆動部ＡＣであっても高効率で回転子ＳＦを回転させることが可能となる。また、本実施形態によれば、モータ装置ＭＴＲのトルクを制御することが容易となる。
【００５９】
また、本実施形態によれば、冷却部ＣＬによって駆動部ＡＣ及び伝達部ＢＴを冷却することができるので、駆動により駆動部ＡＣ及び伝達部ＢＴから発熱する場合であっても、駆動部ＡＣによる駆動に影響を与えることを防ぐことができる。また、高温下でモータ装置ＭＴＲを駆動する場合においても同様に駆動に影響を与えることを防ぐことができる。
【００６０】
［第二実施形態］  
次に、本発明の第二実施形態を説明する。  
本実施形態では、モータ装置ＭＴＲの動作の際、伝達部ＢＴの弾性変形を利用する点で、第一実施形態とは異なっている。したがって、モータ装置ＭＴＲの構成については、伝達部ＢＴが弾性変形可能になっている点以外は、第一実施形態と同一の構成を用いることができる。例えばモータ装置ＭＴＲは、第一実施形態と同様、冷却部ＣＬを有しており、モータ装置ＭＴＲの冷却が可能な構成となっている。
【００６１】
本実施形態では、伝達部ＢＴのばね定数をｋとする。ここで、オイラーの摩擦ベルト理論により、回転子ＳＦの保持力ＴＣを下記［数３］のように設定する。この保持力ＴＣとは、静止している回転子ＳＦを動き出させるために必要な力である。また、第一端部２１側の目標張力をＴ１ｅ、第二端部２２側の目標張力をＴ２ｅ、目標有効張力をＴｇｏａｌとすると、以下の［数４］及び［数５］を満たす。
【００６２】
【数３】
2012010521.tif 000005
【００６３】
【数４】
2012010521.tif 000006
【００６４】
【数５】
2012010521.tif 000007
【００６５】
以下、図９〜図１４に基づいて、回転子ＳＦの駆動動作を中心に説明する。本実施形態では、説明をわかりやすくするため、モータ装置の構成を模式的に示している。したがって、例えば伝達部ＢＴの巻き付け角など、実際の構成とは異なるように記載されている。なお、図９〜図１４においては、駆動素子３１及び第一端部２１については図中右側を＋Ｘ方向とし、駆動素子３２及び第二端部２２については図中左側を＋Ｘ方向として説明する。また、図９〜図１４には、第一実施形態と同様、冷却部ＣＬのフィン１６及び冷却ファン１７の構成を模式的に示している。
【００６６】
以下の説明においては、伝達部ＢＴに張力が付加されることなく当該伝達部ＢＴが回転子ＳＦに１回転巻き掛けられた状態となるような伝達部ＢＴの第一端部２１及び第二端部２２のそれぞれの位置を原点位置０とする。したがって、伝達部ＢＴの第一端部２１及び第二端部２２が共に原点位置０に配置されている状態においては、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間に摩擦力は発生しない。
【００６７】
＜駆動動作＞  
まず、制御部ＣＯＮＴは、図９に示すように、伝達部ＢＴの第一端部２１が原点位置０からＸ１だけ＋Ｘ方向（図９においては、紙面の右側）に移動するように駆動素子３１を変形させる。また、制御部ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴの第二端部２２が原点位置０からＸ２だけ−Ｘ方向（図９においては、紙面の右側）に移動するように駆動素子３２を変形させる。この状態を駆動動作の初期状態とする。このとき、Ｘ１及びＸ２については、下記［数６］を満たす。
【００６８】
【数６】
2012010521.tif 000008
【００６９】
この状態から、図１０に示すように、制御部ＣＯＮＴは、駆動素子３１を変形させて、伝達部ＢＴの第一端部２１側の張力Ｔ１が目標張力Ｔ１ｅとなるように第一端部２１をΔＸ１だけ＋Ｘ方向（図１０においては、紙面の右側）に移動させる。また、制御部ＣＯＮＴは、駆動素子３２を変形させて、第二端部２２側の張力Ｔ２が目標張力Ｔ２ｅとなるように第二端部２２をΔＸ２だけ−Ｘ方向（図１０においては、紙面の左側）に移動させる。この動作により、伝達部ＢＴから回転子ＳＦにトルクが伝達される。このとき、ΔＸ１とΔＸ２との間には、［数７］の関係が成立する。
【００７０】
【数７】
2012010521.tif 000009
【００７１】
伝達部ＢＴから回転子ＳＦにトルクが伝達されると、回転子ＳＦが回転し、伝達部ＢＴの弾性変形が初期状態と同一の状態になる。図１１に示すように、このため伝達部ＢＴの第一端部２１側の張力Ｔ１と第二端部２２側の張力Ｔ２とが保持力ＴＣとなってつり合う。このとき有効張力については、Ｔｇｏａｌからゼロへと近似的に線形に変化するため、伝達部ＢＴに付加されている実効的な有効張力は、Ｔｇｏａｌ／２となる。また、伝達部ＢＴによって回転子ＳＦに伝達するトルクはゼロになる。
【００７２】
＜復帰動作＞  
次に、図１２に示すように、制御部ＣＯＮＴは、第一端部２１が原点位置０まで移動すると共に第二端部２２が原点位置０よりも＋Ｘ方向（図１２においては、紙面の左側）へ移動するように、駆動素子３１と駆動素子３２とを同時に変形させる。駆動素子３１と駆動素子３２とを同時に変形させることにより、伝達部ＢＴが２ΔＸ１だけ緩むこととなり、この結果、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間に隙間が生じる。回転子ＳＦは、伝達部ＢＴによって摩擦力を受けることなく、慣性回転している状態となる。
【００７３】
伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間に隙間が生じている間に、図１３に示すように、制御部ＣＯＮＴは、第一端部２１を移動させること無く第二端部２２のみが原点位置０に戻るように駆動素子３２を変形させる。この動作により、第一端部２１及び第二端部２２が共に原点位置０に戻ることになる。この状態においても、回転子ＳＦは伝達部ＢＴによって摩擦力を受けることなく、慣性回転している状態となる。このように、復帰動作では、回転子ＳＦに摩擦力による抵抗を与えることなく、当該回転子ＳＦを回転させた状態で第一端部２１及び第二端部２２を原点位置０まで移動させる。
【００７４】
＜駆動動作（慣性回転状態）＞  
制御部ＣＯＮＴは、回転子ＳＦに設けられた検出器により、回転子ＳＦの外周速度ｖを検出する。制御部ＣＯＮＴは、検出結果に基づき、第一端部２１及び第二端部２２の移動距離を決定する。回転子ＳＦが静止している状態の上記駆動動作では、第一端部２１の初期位置をＸ１、第二端部２２の初期位置をＸ２とした。回転子ＳＦが慣性回転している状態で、上記同様の目標有効張力を伝達部ＢＴに付加するには、回転子ＳＦの静止状態と同一の環境が必要である。すなわち、回転子ＳＦの外周と伝達部ＢＴとの相対速度をゼロにする必要がある。このため、第一端部２１の初期位置及び第二端部２２の初期位置を決定するに当たり、回転子ＳＦの外周の所定時間当たりの移動距離を考慮する必要がある。具体的には、第一端部２１の初期位置をＸ１＋ｖΔｔ、第二端部２２の初期位置をＸ２−ｖΔｔとして設定する。ここで、Δｔとしては、例えば制御部ＣＯＮＴのサンプリングタイムなどが挙げられる。
【００７５】
この状態から、図１４に示すように、制御部ＣＯＮＴは、駆動素子３１を変形させて、伝達部ＢＴの第一端部２１側の張力Ｔ１が目標張力Ｔ１ｅとなるように第一端部２１をΔＸ１だけ＋Ｘ方向（例えば、図１４においては紙面の右側）に移動させる。また、制御部ＣＯＮＴは、駆動素子３２を変形させて、第二端部２２側の張力Ｔ２が目標張力Ｔ２ｅとなるように第二端部２２をΔＸ２だけ＋Ｘ方向（例えば、図１４においては紙面の左側）に移動させる。この動作により、伝達部ＢＴから回転子ＳＦにトルクが伝達される。このときの第一端部２１は原点位置０に対してＸ１＋ｖΔｔ＋ΔＸ１だけ＋Ｘ方向（例えば、図１３においては紙面の右側）へ移動した状態となる。また、このときの第二端部２２は原点位置に対してＸ２−ｖΔｔ−ΔＸ１だけ−Ｘ方向（例えば、図１４においては紙面の右側）へ移動した状態となる。
【００７６】
＜復帰動作＞  
この後、制御部ＣＯＮＴは、第一端部２１が原点位置０まで移動すると共に第二端部２２が原点位置０よりも＋Ｘ方向（例えば、図１２においては紙面の左側）へ移動するように駆動素子３１と駆動素子３２とを同時に変形させ、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間に隙間が生じている間に、第一端部２１を移動させること無く第二端部２２のみが原点位置０に戻るように駆動素子３２を変形させる。この動作により、第一端部２１及び第二端部２２が共に原点位置０に戻ることになる。復帰動作は、回転子ＳＦの回転速度によらず同一の動作として行うことができる。
【００７７】
以下、駆動動作と復帰動作とを繰り返すことにより、回転子ＳＦをさせることができる。回転子ＳＦが慣性回転状態になっている場合において、上記Ｘ１＋ｖΔｔ＋ΔＸ１の値が駆動素子３１の最大変形量を超えない限り、駆動動作及び復帰動作を繰り返すことで、回転子ＳＦにトルクを伝達させ続けることができる。
【００７８】
次に、本実施形態の回転子ＳＦの駆動動作におけるトルク制御について説明する。  
本実施形態における実効トルクＮｅは、駆動動作と復帰動作とを１サイクル行うのに要する時間ｔａｌｌ、有効張力の伝達開始から回転子ＳＦが慣性状態になるまでの時間ｔｅ、目標有効張力Ｔｇｏａｌ、回転子ＳＦの半径Ｒに依存する。一例として、下記［数８］によって示される。
【００７９】
【数８】
2012010521.tif 000010
【００８０】
［数８］に示すように、実効トルクＮｅを制御するパラメータとしては、ｔａｌｌ、ｔｅ、Ｔｇｏａｌの３つが挙げられる。駆動動作と復帰動作の１サイクルの時間ｔａｌｌについては回転子ＳＦの駆動制御を行う上で一定に設定される場合があるため、ｔｅ、Ｔｇｏａｌの２つの値を変化させることで実効トルクＮｅの制御を行っても良い。
【００８１】
このように、本実施形態によれば、伝達部ＢＴの弾性変形を利用し、回転子ＳＦの外周と伝達部ＢＴとの相対速度をゼロにして伝達部ＢＴの有効張力を回転子ＳＦに伝達する駆動動作と、第一端部２１及び第二端部２２を同時に内側へ移動させる復帰動作とを繰り返し行うことにより、回転子ＳＦを加速あるいは減速させながらダイナミックに回転させることができる。また、小型の駆動部ＡＣであっても高効率で回転子ＳＦを回転させることが可能となる。
【００８２】
本実施形態においても、上記のようにモータ装置ＭＴＲを駆動する際には、例えば駆動部ＡＣによる駆動が開始された後（あるいは駆動開始前からでも良い）、制御部ＣＯＮＴが温度検出部ＴＭによって駆動部ＡＣの温度を検出させるようにする。この場合、例えば温度検出部ＴＭの検出結果が所定の閾値を超えた場合に、制御部ＣＯＮＴが冷却部ＣＬを作動させるようにする（冷却ステップ）。
【００８３】
本実施形態では、回転子ＳＦを加速あるいは減速させながらダイナミックに回転させるため、駆動部ＡＣの発熱が第一実施形態よりも大きくなる場合がある。したがって、補実施形態に係るモータ装置ＭＴＲでは、例えば所定の閾値を第一実施形態の閾値に対して低く設定しておくことができる。この構成では、頻繁に冷却部ＣＬが作動し、モータ装置ＭＴＲを効率的に冷却することができる。
【００８４】
冷却ステップでは、例えば図１４に示すように、制御部ＣＯＮＴは、冷却ファン１７を回転させ、フィン１６から放出される熱を気流によってモータ装置ＭＴＲの外部に逃がすようにする。この動作により、モータ装置ＭＴＲが冷却されることになる。制御部ＣＯＮＴは、第一実施形態と同様、検出結果に応じて例えば冷却ファン１７の回転数や回転速度などを調整することで、モータ装置ＭＴＲの冷却量を調整する。制御部ＣＯＮＴは、温度検出部ＴＭの検出結果に応じて、駆動素子３１及び３２の駆動電圧を低下させるようにしても構わない。
【００８５】
第二実施形態においても、温度検出部ＴＭが駆動部ＡＣにのみ配置された例を説明しているが、これに限られることは無く、伝達部ＢＴの近傍に温度検出部ＴＭを配置させた構成としても構わない。また、制御部ＣＯＮＴが図１４に示す駆動状態で冷却ファン１７を回転させる例を示したが、これに限られることは無く、温度検出部ＴＭの検出結果によっては、例えば図７〜図１３に示す駆動状態においても冷却ファン１７を回転させるようにしても構わない。
【００８６】
このように、本実施形態によれば、伝達部ＢＴの弾性変形を利用し、回転子ＳＦの外周と伝達部ＢＴとの相対速度をゼロにして伝達部ＢＴの有効張力を回転子ＳＦに伝達する駆動動作と、第一端部２１及び第二端部２２を同時に内側へ移動させる復帰動作とを繰り返し行うことにより、回転子ＳＦを加速あるいは減速させながらダイナミックに回転させることができる。また、小型の駆動部ＡＣであっても高効率で回転子ＳＦを回転させることが可能となる。
【００８７】
また、本実施形態によれば、冷却部ＣＬによって駆動部ＡＣ及び伝達部ＢＴを冷却することができるので、駆動により駆動部ＡＣ及び伝達部ＢＴから発熱する場合であっても、駆動部ＡＣによる駆動に影響を与えることを防ぐことができる。また、高温下でモータ装置ＭＴＲを駆動する場合においても同様に駆動に影響を与えることを防ぐことができる。
【００８８】
［第三実施形態］  
次に、本発明の第三実施形態を説明する。  
図１５は、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲ３の構成を示す図である。本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲは、冷却部として、ファン及び冷却フィンに代えて冷媒流通パイプＰＰが設けられている点で上記各実施形態とは異なっており、他の構成は上記各実施形態の構成とほぼ同一である。
【００８９】
図１５に示すように、冷却部ＣＬ３は、冷媒流通パイプＰＰを有している。冷媒流通パイプＰＰの一端は、例えばベース部ＢＳの−Ｘ側の端辺から−Ｘ側に突出して設けられており、冷媒供給部ＲＰに接続されている。冷媒流通パイプＰＰの他端は例えばベース部ＢＳの＋Ｘ側の端辺から＋Ｘ側に突出して設けられており、冷媒回収部ＲＣに接続されている。冷媒流通パイプＰＰは、例えば−Ｘ側から＋Ｘ側へ、ベース部ＢＳの内部に配置されている。
【００９０】
冷媒供給部ＲＰは、冷媒流通パイプＰＰに冷媒を供給する。冷媒回収部ＲＣは、冷媒流通パイプＰＰを流通した冷媒を回収する。冷媒としては、例えば水や冷却材や油などの流体材料が用いられる。冷媒供給部ＲＰと冷媒回収部ＲＣとを接続あるいは共通化させ、冷媒を循環させる構成であっても構わない。冷媒供給部ＲＰは、制御部ＣＯＮＴからの制御信号によって駆動する構成となっている。例えば、制御部ＣＯＮＴは、温度検出部ＴＭの検出結果に基づいて、冷媒供給部ＲＰからの冷媒の供給量あるいは冷媒の流速を調整させる構成となっている。このように制御部ＣＯＮＴは、冷媒の供給量あるいは冷媒の流速を調整させることで、冷却量を調整可能となっている。
【００９１】
図１５に示す構成では、冷媒流通パイプＰＰは、ベース部ＢＳの−Ｘ側の端辺から貫通部２０の＋Ｙ側の壁部を介して貫通部１０の内周面１０ａ上に引き回されている。当該冷媒流通パイプＰＰは、内周面１０ａに沿って環状に配置され、貫通部２０の＋Ｙ側の壁部を介してベース部ＢＳの＋Ｘ側の端辺に引き回されている。
【００９２】
熱伝導材ＣＤは、例えば伝達部ＢＴのベルト部２３と冷媒流通パイプＰＰとの間を埋めるように設けられており、当該ベルト部２３と当該冷媒流通パイプＰＰとにそれぞれ接着されている。熱伝導材ＣＤは、ベルト部２３の外周面２３ａと冷媒流通パイプＰＰの内周面との間の隙間に配置されている。
【００９３】
熱伝導材ＣＤは、駆動部ＡＣの周囲にも配置されている。駆動部ＡＣの周囲に配置される熱伝導材ＣＤとしては、例えば駆動素子３１と支持部材３３との隙間、駆動素子３２と支持部材３４との隙間をそれぞれ埋めるように配置されている第一部分と、駆動素子３１と冷媒流通パイプＰＰとの隙間、駆動素子３２と冷媒流通パイプＰＰとの隙間をそれぞれ埋めるように配置されている第二部分とがある。このうち第二部分は、ベルト部２３と冷媒流通パイプＰＰとの隙間に配置された部分に接続されており、一体的に形成されている。このため、モータ装置ＭＴＲは、伝達部ＢＴ及び駆動部ＡＣによって発生する熱が熱伝導材ＣＤを介して冷媒流通パイプＰＰへと伝達されやすい構成になっている。
【００９４】
このように、本実施形態によれば、冷却部ＣＬ３は、冷媒を流通させる冷媒流通パイプＰＰと、当該冷媒流通パイプＰＰに冷媒を供給させる冷媒供給部ＲＰと、を有する構成であるため、当該冷媒流通パイプＰＰを流通する冷媒を介して、効率的に熱を移動させることができる。これにより、駆動により駆動部ＡＣ及び伝達部ＢＴから発熱する場合であっても、その熱が駆動部ＡＣによる駆動に影響を与えることを防ぐことができる。また、高温下でモータ装置ＭＴＲを駆動する場合においても同様に駆動に影響を与えることを防ぐことができる。
【００９５】
［第四実施形態］  
次に、本発明の第四実施形態を説明する。  
図１６は、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲ４の構成を示す図である。本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲは、冷却部として、冷却フィンに代えてペルチェ素子などの電子冷却素子１８が設けられている点で上記各実施形態とは異なっており、他の構成は上記各実施形態の構成とほぼ同一である。
【００９６】
図１６に示すように、冷却部ＣＬ４は、電子冷却素子１８及びフィン１６を有している。冷却部ＣＬ４は、ベース部ＢＳの切り欠き部１５に収容されている。切り欠き部１５には、電子冷却素子１８を介してフィン１６が配置されている。すなわち、切り欠き部１５のうち回転子ＳＦ側の壁部にはそれぞれ電子冷却素子１８が配置されており、当該電子冷却素子１８の表面にフィン１６が取り付けられた構成となっている。
【００９７】
制御部ＣＯＮＴは、温度検出部ＴＭの検出結果に応じて、例えば電子冷却素子１８に供給する駆動電圧を調整することにより、冷却量を調整することができるようになっている。なお、制御部ＣＯＮＴは、温度検出部ＴＭの検出結果に応じて、駆動素子３１及び３２の駆動電圧を低下させるようにしても構わない。
【００９８】
以上のように、本実施形態によれば、冷却部ＣＬ４は、電子冷却素子１８を介してフィン１６に熱を移動させることができるため、熱の移動効率を高めることができる。これにより、駆動により駆動部ＡＣ及び伝達部ＢＴから発熱する場合であっても、その熱が駆動部ＡＣによる駆動に影響を与えることを防ぐことができる。また、高温下でモータ装置ＭＴＲを駆動する場合においても同様に駆動に影響を与えることを防ぐことができる。
【００９９】
［第五実施形態］  
次に、本発明の第五実施形態を説明する。  
図１７は、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲの構成を示す図である。本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲは、駆動部ＡＣの構成で上記各実施形態とは異なっており、他の構成は上記各実施形態の構成と同一である。図１７では、駆動部ＡＣとは異なる部分の構成について、例えば第四実施形態の構成と同一の構成を例に挙げて示している。勿論、第一実施形態〜第三実施形態の構成に本実施形態の構成を適用させることも可能である。
【０１００】
図１７に示すように、駆動部ＡＣは、駆動素子３１及び３２が個別に密閉された構成となっている。図１８は、駆動部ＡＣの構成を示す断面図である。以下の説明では、駆動素子３１及び３２のうち、駆動素子３１が密閉された構成を例に挙げて説明するが、駆動素子３２についても同様の説明が可能である。
【０１０１】
図１８に示すように、駆動部ＡＣは、上記の駆動素子３１と、当該駆動素子３１の温度を検出する温度検出部ＴＭと、これら駆動素子３１及び温度検出部ＴＭを収容する収容器５０１と、収容器５０１の開口部を閉塞する閉塞部５０２と、収容器５０１内の空間のうち閉塞部５０２、駆動素子３１及び温度検出部ＴＭによって形成される隙間を埋めるように配置された熱伝導材５０３とを有している。
【０１０２】
駆動素子３１の＋Ｘ方向の先端（駆動素子３２の場合には−Ｘ方向の先端）には、金属球５０４が配置されている。収容器５０１の＋Ｘ方向の端部には、当該金属球５０４を配置させる突出部５０１ａが形成されている。突出部５０１ａは、例えば図１７に示すように、変位伝達部３３ａに密着されている。このように金属球５０４が配置されていることにより、駆動素子３１の伸縮動作がより精確に外部に伝達される構成となっている。
【０１０３】
収容器５０１及び閉塞部５０２は、例えば金属材料を用いて形成されている。収容器５０１と閉塞部５０２との間は、例えばレーザー溶接などによって溶着されている。このため、外部から収容器５０１内に湿度が侵入しにくい構成となっている。また、収容器５０１の胴体部には、駆動素子３１の伸縮動作に追従するように、波形形状の変形部５０１ｂが形成されている。
【０１０４】
このように金属の収容器５０１が伸縮できる構造にすることで、駆動素子３１の伸縮をより精確に外部に伝達する構造になっている。また、変形部５０１ｂが波形形状に形成されているため、駆動素子３１からの熱が熱伝導材５０３を介して変形部５０１ｂに伝達され、当該変形部５０１ｂから外部に放熱されやすい構成となっている。このように収容器５０１の一部である変形部５０１ｂが、冷却部ＣＬ５としても機能する構成となっている。なお、熱伝導材５０３としては、例えば熱伝導材ＣＤと同一の材料（シリコンゴムなど）を用いても構わないし、例えば収容器５０１が金属容器である場合には窒素などの気体を用いても構わない。
【０１０５】
閉塞部５０２には、第一配線５０５及び第二配線５０６が貫通された状態になっている。第一配線５０５は、例えば駆動素子３１に接続されている。第二配線５０６は、例えば温度検出部ＴＭに接続されている。このように駆動素子３１及び温度検出部ＴＭの電気的接続が確保されている構成であるため、外部との接続部分を小形化することができると共に、外部配線との結線がしやすくなっている。
【０１０６】
以上のように、本実施形態によれば、駆動素子３１、３２が密閉された構成となっているため、例えば高湿度の環境でモータ装置ＭＴＲを用いる場合であっても、湿度による駆動素子３１、３２の劣化を防ぐことができる。これにより、駆動素子３１、３２の信頼性を確保することができる。加えて、本実施形態によれば、駆動素子３１、３２を密閉する収容器５０１の一部に冷却部ＣＬ５が設けられた構成となっているため、駆動素子３１、３２からの熱を効率的に放出することができる。
【０１０７】
［第六実施形態］  
次に、本発明の第六実施形態を説明する。  
図１９は、上記実施形態のいずれかに記載のモータ装置ＭＴＲ、ＭＴＲ３〜ＭＴＲ５を備えるロボット装置ＲＢＴの一部（指部分の先端）の構成を示す図である。
【０１０８】
同図に示すように、ロボット装置ＲＢＴは、末節部１０１、中節部１０２及び関節部１０３を有しており、末節部１０１と中節部１０２とが関節部１０３を介して接続された構成になっている。関節部１０３には軸支持部１０３ａ及び軸部１０３ｂが設けられている。軸支持部１０３ａは中節部１０２に固定されている。軸部１０３ｂは、軸支持部１０３ａによって固定された状態で支持されている。
【０１０９】
末節部１０１は、接続部１０１ａ及び歯車１０１ｂを有している。接続部１０１ａには、関節部１０３の軸部１０３ｂが貫通した状態になっており、当該軸部１０３ｂを回転軸として末節部１０１が回転可能になっている。この歯車１０１ｂは、接続部１０１ａに固定されたベベルギアである。接続部１０１ａは、歯車１０１ｂと一体的に回転するようになっている。
【０１１０】
中節部１０２は、筐体１０２ａ及び駆動装置ＡＣＴを有している。駆動装置ＡＣＴは、上記実施形態に記載のモータ装置ＭＴＲ（あるいはＭＴＲ３〜ＭＴＲ５）を用いることができる。駆動装置ＡＣＴは、筐体１０２ａ内に設けられている。駆動装置ＡＣＴには、回転軸部材１０４ａが取り付けられている。回転軸部材１０４ａの先端には、歯車１０４ｂが設けられている。この歯車１０４ｂは、回転軸部材１０４ａに固定されたベベルギアである。歯車１０４ｂは、上記の歯車１０１ｂとの間で噛み合った状態になっている。
【０１１１】
上記のように構成されたロボット装置ＲＢＴは、駆動装置ＡＣＴの駆動によって回転軸部材１０４ａが回転し、当該回転軸部材１０４ａと一体的に歯車１０４ｂが回転する。
歯車１０４ｂの回転は、当該歯車１０４ｂと噛み合った歯車１０１ｂに伝達され、歯車１０１ｂが回転する。当該歯車１０１ｂが回転することで接続部１０１ａも回転し、これにより末節部１０１が軸部１０３ｂを中心に回転する。
【０１１２】
なお、駆動装置ＡＣＴを駆動する際には、モータ装置ＭＴＲ（あるいはＭＴＲ３〜ＭＴＲ５）に設けられる制御部ＣＯＮＴが、温度検出部ＴＭの検出結果に応じて、駆動素子３１及び３２の駆動電圧を低下させるようにしても構わない。また、温度検出部ＴＭの検出結果がロボット装置ＲＢＴの主制御部ＭＣに送信され、当該主制御部ＭＣが当該駆動素子３１、３２の駆動電圧を調整させる構成であっても構わない。
【０１１３】
このように、本実施形態によれば、低速高トルクの回転を出力することができる駆動装置ＡＣＴを搭載することにより、例えば減速器を用いることなく直接末節部１０１を回転させることができる。さらに本実施形態では、駆動装置ＡＣＴが非共振に駆動される構成になっているため、樹脂など軽量な材料で大部分を構成することが可能になる。
【０１１４】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。  
例えば、図２０に示すように、駆動部ＡＣの駆動素子３１及び３２に対して直接フィン１９を取り付ける構成としても構わない。この場合、駆動素子３１及び３２からの熱を効率的に放熱することができる。
【０１１５】
また、例えば上記実施形態においては、回転子ＳＦが中実である構成（中空でない構成）としたが、これに限られることは無く、例えば図２１に示すように、回転子ＳＦが円筒状に形成された回転子など、中空の回転子を用いる場合であっても本発明の適用は可能である。例えば第六実施形態のように、ロボットアームＡＲＭなどの旋回系機械にモータ装置ＭＴＲを搭載する場合などには、円筒状の回転子ＳＦの内部に配線などを配置させることができる。勿論、ロボットアームＡＲＭにモータ装置ＭＴＲを搭載する場合に限られず、他の場合において回転子ＳＦを中空としても構わない。
【０１１６】
また、例えば上記第五実施形態においては、駆動素子３１、３２を密閉する収容器５０１の変形部５０１ｂを利用して熱を放出する構成としたが、これに限られることは無く、例えば図２２に示すように、収容器５０１の外面にフィン５０７が形成された構成であっても構わない。この場合にも、駆動素子３１、３２からの熱が効率的に放出されることとなる。
【０１１７】
また、上記実施形態では、ベース部ＢＳが正面視で矩形に形成された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、他の形状であっても構わない。例えば、円形、楕円形としても構わないし、台形、平行四辺形、ひし形、三角形、五角形、六角形など、他の多角形としても構わない。
【０１１８】
また、ベルト部２３の形状として、上記実施形態では、帯状に形成されたベルト部２３を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えば線状や鎖状など、他の形状であっても構わない。
【０１１９】
また、例えば、上記各実施形態では、モータ装置ＭＴＲがθＺ方向の傾きが同一の状態でＺ方向に積層された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えば積層された各モータ装置ＭＴＲのθ方向の傾きが異なっていても構わない。このような構成としては、例えば、第一端部２１と第二端部２２とで挟まれる基準位置Ｆが等しいピッチでずれるように各モータ装置ＭＴＲがθ方向に傾いて配置された構成であっても構わない。
【符号の説明】
【０１２０】
ＭＴＲ、ＭＴＲ３〜ＭＴＲ５…モータ装置  ＢＳ…ベース部  ＢＴ…伝達部  ＡＣ…駆動部  ＣＬ、ＣＬ３〜ＣＬ５…冷却部  ＣＯＮＴ…制御部  ＳＦ…回転子  ＣＤ…熱伝導材  ＴＭ…温度検出部  ＳＴ…回転子  ＰＰ…冷媒流通パイプ  ＲＰ…冷媒供給部  ＲＢＴ…ロボット装置  １６…フィン  １７…冷却ファン  １８…電子冷却素子  ３１、３２…駆動素子  ５０１…収容器
【図１】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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