(57)【要約】【課題】小型で長寿命な直流モーターを提供する。【解決手段】ローターの回転軸から外周に向かう方向の電流経路を、ケース側に複数形成しておく。ローター側には、回転軸方向に磁化した永久磁石を設けておく。そして、複数の電流経路に、中心側から外側に向かって一斉に電流が流れるように、あるいは外側から中心側に向かって一斉に電流が流れるようにする。すると、各電流経路にはローレンツ力が働いて、ケースを回転させようとする。しかし、ケースは固定されているので、その反力によってローターが回転するようになる。こうすれば、一定方向に電流を流し続けるだけでローターが回転するので、ブラシや、ローターの回転位置を検出するセンサーや、電流方向を切り換える回路が不要となるので、長寿命で小型の直流モーターを構成することが可能となる。【選択図】図５
2012110144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース内で回転自在に軸支されたローターを、直流電源から供給される電力を用いて回
転させる直流モーターであって、
前記ローターは、
前記ケースに対して回転自在に軸支された回転軸と、
前記回転軸に取り付けられて前記回転軸の一端側がＮ極に、前記回転軸の他端側がＳ
極に磁化された永久磁石と
を備えており、
前記ケースには、
前記永久磁石が形成する磁界の範囲内に設けられて、前記回転軸の中心から外周に向
かう方向に形成された複数の電流経路と、
該複数の電流経路の中心側をまとめて前記直流電源に接続する第１の接続部と、
該複数の電流経路の外周側をまとめて前記直流電源に接続する第２の接続部と
が設けられている直流モーター。
【請求項２】
請求項１に記載の直流モーターであって、
前記永久磁石は、一面側がＮ極に、他面側がＳ極に磁化された円板形状の磁石であり、
前記回転軸は、前記永久磁石の中心位置に立設された回転軸である直流モーター。
【請求項３】
請求項２に記載の直流モーターであって、
前記複数の電流経路が一体に形成された配線基板を備え、
該配線基板は、前記永久磁石の磁化された面に対向させて、前記ケースに設けられてい
る直流モーター。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の直流モーターを駆動するための駆動方法
であって、
前記第１の接続部と前記第２の接続部との間にパルス電圧を印加することによって、前
記直流モーターを駆動する駆動方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の直流モーターを搭載したロボットハンド
。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の直流モーターを搭載したロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を用いて回転トルクを発生させるモーターに関し、特に直流電流を用い
て回転トルクを発生させる直流モーター、および直流モーターを搭載したロボットハンド
やロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力を用いて回転トルクを発生させるモーターは、電力を供給する形態として直流電流
を用いるのか、交流電流を用いるのかによって「直流モーター」と「交流モーター」とに
大別される。このうちの直流モーターは、電流を流す巻線と、磁石（主に永久磁石が用い
られる）との間に生じる電磁気的な力を、回転トルクに変換することを動作原理としてい
る。従って、直流モーターの巻線および磁石は、必ず何れか一方がローターとなり、他方
がステーターとなる。
【０００３】
また、磁石として永久磁石を用いる直流モーターは、永久磁石がローターになるのか、
ステーターになるのかによって、大きく２つに類別される。たとえば、永久磁石をスター
ターとした場合は、永久磁石が形成する磁界の中をローターである巻線が回転する。そし
てこの場合は、巻線を流れる電流の方向を、永久磁石が形成する磁極（Ｎ極およびＳ極）
の位置に合わせて切り換えるために、ブラシおよび整流子が必要となる（例えば、特許文
献１）。このようなタイプの直流モーターは、「ブラシモーター」と呼ばれている。
【０００４】
一方、永久磁石をローターとした場合は、永久磁石の回転によって磁極（Ｎ極およびＳ
極）の位置が移動することに合わせて、巻線に流れる電流の向きを切り換える必要がある
。もっとも、巻線はステーターを構成しているので、単にスイッチで電流の向きを切り換
えれば良く、ブラシや整流子は不要となるが、その代わりに、ローターの回転位置を検出
するためのセンサーが必要となる（例えば、特許文献２）。尚、このようなタイプの直流
モーターは、ブラシが不要であることから「ブラシレスモーター」と呼ばれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６４−２６３５４号公報
【特許文献２】特開２０１０−９３９１１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、提案されている何れの直流モーターも、小型で且つ長寿命という要請を同時に
満足させることは難しいという問題があった。すなわち、上述したブラシモーターは、比
較的構造が簡単で小型化することが可能であるが、長期に亘る使用によってブラシが摩耗
するため、長寿命化することが難しい。一方、上述したブラシレスモーターは、ブラシが
ないため長寿命化を図ることが可能であるが、ローターの回転位置を検出するためのセン
サーや、ローターの回転位置に応じて巻線の電流の方向を切り換えるための制御回路が必
要となるため、小型化することが難しい。
【０００７】
この発明は、従来の技術が有する上述した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、ブラシや、ローターの回転位置を検出するセンサーや、電流の方向を切
り換えるための制御回路が不要で、小型化および長寿命化の要請を同時に満足させること
が可能なモーターの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明のモーターは次の構成を採用
した。すなわち、
ケース内で回転自在に軸支されたローターを、直流電源から供給される電力を用いて回
転させる直流モーターであって、
前記ローターは、
前記ケースに対して回転自在に軸支された回転軸と、
前記回転軸に取り付けられて前記回転軸の一端側がＮ極に、前記回転軸の他端側がＳ
極に磁化された永久磁石と
を備えており、
前記ケースには、
前記永久磁石が形成する磁界の範囲内に設けられて、前記回転軸の中心から外周に向
かう方向に形成された複数の電流経路と、
該複数の電流経路の中心側をまとめて前記直流電源に接続する第１の接続部と、
該複数の電流経路の外周側をまとめて前記直流電源に接続する第２の接続部と
が設けられていることを要旨とする。
【０００９】
こうした構成を有する本発明の直流モーターにおいては、第１の接続部および第２の接
続部を直流電源に接続すると、複数の電流経路を直流電流が流れるようになる。ここで、
複数の電流経路は、回転軸の中心から外周に向かう方向に形成されており、第１の接続部
は、それら電流経路の中心側に接続されている。また、第２の接続部は、それら複数の電
流経路の外周側に接続されている。このため、第１の接続部および第２の接続部の何れを
高電位側の端子に接続し、何れを低電位側の端子に接続したかによって、複数の電流経路
を流れる電流の向きを、回転軸の方向から一斉に外周方向に向かって流れる状態と、外周
方向から一斉に回転軸の方向に向かって流れる状態とに切り換えることができる。そして
、複数の電流経路は、ローターの永久磁石が形成する一方向の磁界の範囲内に形成されて
いるから、それぞれの電流経路には、回転軸を中心として同じ方向に回転させるようなロ
ーレンツ力が作用する。ここで、電流経路はケースに設けられているのに対して、永久磁
石は回転自在に軸支されている。このため、永久磁石は、ケースの電流経路に及ぼしたロ
ーレンツ力の反作用によって、電流経路を回転させようとした方向と逆方向に回転するよ
うになる。
【００１０】
このように、本発明の直流モーターでは、電流経路に一定方向の電流を流し続けるだけ
で、ローターを回転させることができる。回転中に電流の向きを切り換える必要がないの
で、直流モーターの長寿命化を妨げる要因となっていたブラシが不要となる。また、ロー
ターの回転位置を検出するためのセンサーや、電流の向きを切り換えるための制御回路な
ど、直流モーターの小型化を妨げる要因となっていた部品も不要となる。このため、小型
で長寿命な直流モーターを構成することが可能となる。
【００１１】
また、上述した本発明の直流モーターにおいては、一面側がＮ極に磁化され、他面側が
Ｓ極に磁化された円板形状の永久磁石を用いて、その永久磁石の中心位置に回転軸を立設
することによってローターを構成しても良い。
【００１２】
円板形状の永久磁石の中心位置に回転軸を立設すれば、回転ブレのないローターを構成
することができる。また、永久磁石の一面側をＮ極に、他面側をＳ極に磁化することとす
れば、永久磁石の側面を除いた全面を磁化することができるので、強い磁界を発生させる
ことができる。加えて、回転軸からの半径を確保することができるので、大きな回転トル
クを発生させることが可能となる。
【００１３】
また、円板形状の永久磁石を用いてローターを構成した本発明の直流モーターにおいて
は、複数の電流経路を配線基板に一体に形成し、この配線基板を、永久磁石の磁化された
面に対向するようにケースに取り付けることとしても良い。
【００１４】
こうすれば、永久磁石との距離が近接するので電流経路に強い磁界が作用し、その結果
、大きな回転トルクを発生させることができる。また、複数の電流経路を配線基板に一体
に形成することで、直流モーターを小型化することが可能となる。尚、永久磁石と電流経
路とを近接させる観点からすると、電流経路は、配線基板の永久磁石と対向する側の面に
形成することが望ましい。一方で、ローターと接触して電流経路が損傷する危険性や、電
流経路に対して第１の接続部および第２の接続部を介して電力を供給する観点からすると
、電流経路は、配線基板の永久磁石と対向しない側の面に形成することが望ましい。
【００１５】
また、上述した本発明の直流モーターは、次のようにして駆動しても良い。すなわち、
第１の接続部と第２の接続部との間にパルス電圧を印加することによって、直流モーター
を駆動することとしてもよい。
【００１６】
ローレンツ力は電流量に比例するから、極小さな回転トルクが必要な場合や、直流モー
ターを極低速で回転させる場合には、電流経路に流れる電流が極めて小さな値となるよう
に制御する必要がある。このような場合、連続的に電圧を印加するのではなく、パルス電
圧を印加してやれば、電圧値だけでなく、電圧を印加している時間の長さ（あるいは時間
の頻度）によっても、電流量を制御することができるので、電流量を容易に制御すること
が可能となる。
【００１７】
また、上述した本発明の直流モーターは、小型で長寿命であり、比較的大きな回転トル
クを発生させることができるので、ロボットハンドあるいはロボットに組み込んで使用さ
れるモーターとして特に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施例の直流モーターの外観形状を示した説明図である。
【図２】本実施例の直流モーターの内部構造を示した分解組み立て図である。
【図３】本実施例の直流モーターに設けられた配線基板の構造を示した説明図である。
【図４】永久磁石が形成する磁界を示した説明図である。
【図５】本実施例の直流モーターの動作原理を示した説明図である。
【図６】周辺経路および中央経路のリード線の接続位置を示した説明図である。
【図７】周辺経路と中央経路との間を電流経路が曲線によって、あるいは斜めに接続する態様を例示した説明図である。
【図８】互いに平行に形成された複数の電流経路の組を組み合わせて設けた態様を例示した説明図である。
【図９】球形状の永久磁石を用いて構成した場合を例示した説明図である。
【図１０】本実施例の直流モーターをロボットハンドに適用した場合を示す説明図である。
【図１１】本実施例の直流モーターを搭載したロボットを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、上述した本願発明の内容を明確にするために、次のような順序に従って実施
例を説明する。
Ａ．本実施例の直流モーターの構造：
Ｂ．本実施例の直流モーターの動作原理：
Ｃ．変形例：
Ｃ−１．第１変形例：
Ｃ−２．第２変形例：
Ｃ−３．第３変形例：
Ｃ−４．第４変形例：
Ｄ．適用例：
【００２０】
Ａ．本実施例の直流モーターの構造  ：
図１は、本実施例の直流モーター１００の外観形状を示した説明図である。図示される
ように、本実施例の直流モーター１００は、円板形状のケース１０２の中央から回転軸１
０４が突設した外観形状をしている。ケース１０２と回転軸１０４との間にはベアリング
１０６が設けられており、回転軸１０４はケース１０２に対して回転自在となっている。
この回転軸１０４は、ケース１０２内に収納された後述する永久磁石に接続されている。
また、ケース１０２には、直流モーター１００に電力を供給するためのリード線１０８も
設けられている。
【００２１】
図２は、本実施例の直流モーター１００の内部構造を示した分解組み立て図である。図
示されるように、ケース１０２は、上部ケース１０２ａと下部ケース１０２ｂとの分割可
能となっており、ケース１０２の内部には、薄い円板形状の永久磁石１１０が収納されて
いる。永久磁石１１０の中心には回転軸１０４が突設されており、この回転軸１０４は、
上部ケース１０２ａおよび下部ケース１０２ｂに設けられたベアリング１０６の部分で、
上部ケース１０２ａおよび下部ケース１０２ｂを貫通するようになっている。また、永久
磁石１１０は、回転軸１０４の方向（図２の紙面上では上下方向）に磁化されている。
【００２２】
上部ケース１０２ａには、配線基板１２０が取り付けられており、リード線１０８は、
この配線基板１２０から上部ケース１０２ａを貫通して、ケース１０２外に引き出されて
いる。尚、配線基板１２０は、接着などの方法によって上部ケース１０２ａに固定されて
いる。もちろん、配線基板１２０をしっかりと固定するために、上部ケース１０２ａにネ
ジ止めしても良い。また、配線基板１２０の中央に設けられた貫通孔１２０ｈは回転軸１
０４よりも大きく形成されているため、配線基板１２０が回転軸１０４の回転を妨げるこ
とはない。そして、永久磁石１１０と向き合う側の表面（図２では配線基板１２０の下面
）には、後述する電気配線パターンが形成されている。従って、本実施例の直流モーター
１００では、配線基板１２０がステーターとなり、永久磁石１１０がローターとなってい
る。
【００２３】
図３は、本実施例の直流モーター１００に設けられた配線基板１２０の構造を示した説
明図である。図３（ａ）には、上部ケース１０２ａの側から見た配線基板１２０が示され
ており、図３（ｂ）には、永久磁石１１０の側から見た配線基板１２０が示されている。
図３（ｂ）に示されるように、配線基板１２０の永久磁石１１０に面する側の表面には、
電気配線パターンが形成されている。この電気配線パターンは、銅やアルミニウムなどの
電導性の良い金属泊によって形成されている。また、電気配線パターンは、配線基板１２
０の中央の貫通孔１２０ｈを取り巻くように形成された円環状の中央経路１２４と、配線
基板１２０の周縁部に形成された円環状の周辺経路１２２と、中央経路１２４から周辺経
路１２２に向かって放射状に形成された複数本の電流経路１２６とから構成されている。
尚、図３（ｂ）では、３６本の電流経路１２６が設けられているものとしているが、実際
には、数百本の電流経路１２６が形成される。
【００２４】
また、図３（ａ）に示した２本のリード線は、それぞれ配線基板１２０を貫通して、一
方は中央経路１２４に、他方は周辺経路１２２に接続されている。尚、ここでは、配線基
板１２０の電気配線パターンは、永久磁石１１０と向き合う側の面に設けられているもの
として説明したが、永久磁石１１０と向き合わない側の面に電気配線パターンを設けるこ
とも可能である。この場合、配線基板１２０の厚さの分だけ、電気配線パターンが永久磁
石１１０から遠ざかるので、直流モーター１００の発生する回転トルクが僅かに低下する
可能性が生じるが、その一方でリード線１０８の配線が容易になるので、製造工程の簡素
化や直流モーター１００の小型化が容易になる。また、本実施例では、中央経路１２４お
よび中央経路１２４に接続されたリード線１０８が、本発明の「第１の接続部」に対応し
、周辺経路１２２および周辺経路１２２に接続されたリード線１０８が、本発明の「第２
の接続部」に対応する。
【００２５】
Ｂ．本実施例の直流モーター１００の動作原理  ：
図４には、永久磁石１１０によって形成される磁界が示されている。図示されるように
、永久磁石１１０は、Ｎ極からＳ極に向かう磁界を形成する。ここで、永久磁石１１０の
Ｎ極に磁化された表面、あるいはＳ極に磁化された表面の近傍では、永久磁石１１０の表
面からほぼ垂直に磁力線が伸びていると考えることができる。配線基板１２０は、永久磁
石１１０に接近させて設けられているので、磁力線は、配線基板１２０をほぼ垂直に貫く
状態となる。
【００２６】
図５は、本実施例の直流モーター１００の動作原理を示した説明図である。たとえば図
５（ａ）に示したように、中央経路１２４に接続された方のリード線１０８を電源１３０
のプラス端子に接続し、周辺経路１２２に接続された方のリード線１０８を電源１３０の
グランド端子に接続する。すると、周辺経路１２２と中央経路１２４とを接続する電流経
路１２６には、中央経路１２４から周辺経路１２２に向かう方向の電流が流れる。図５に
は、電流経路１２６を流れる電流が黒い矢印で表されている。尚、図３を用いて前述した
ように、配線基板１２０には数十本から数百本の電流経路１２６が設けられているが、図
示が煩雑となることを避けるため、図５では４本のみの電流経路１２６が表示されている
。
【００２７】
また、前述したように、配線基板１２０は永久磁石１１０に近接させて設けられている
ので、永久磁石１１０からの磁力線が電流経路１２６を横切るように磁界が形成されてい
る。図５（ａ）には、永久磁石１１０からの磁力線が破線の矢印によって示されている。
すると、電流経路１２６には、フレミングの左手の法則に従う方向にローレンツ力が作用
する。図５（ａ）には、電流経路１２６に働くローレンツ力が、白抜きの矢印で示されて
いる。
【００２８】
ここで、電流経路１２６が形成された配線基板１２０は上部ケース１０２ａに固定され
ている。これに対して、永久磁石１１０は回転自在に設けられている。このため永久磁石
１１０が電流経路１２６に及ぼすローレンツ力の反作用を受けて、永久磁石１１０が図５
（ａ）中に矢印で示した方向に回転することになる。尚、図５では、４本の電流経路１２
６しか表されていないが、実際には数十本から数百本の電流経路１２６が形成されており
、それぞれの電流経路１２６に対してローレンツ力が作用する。その結果、本実施例の直
流モーター１００は、小型でありながら大きな回転トルクを発生させることが可能となる
。また、ローレンツ力は、磁界の強さ、および電流の大きさに比例して大きくなる。従っ
て、電源１３０からの電流を増やすことで、回転トルクを増加させることも可能である。
【００２９】
図５（ｂ）には、２本のリード線１０８の接続を逆にした場合、すなわち、周辺経路１
２２に接続されたリード線１０８を電源１３０のプラス端子に接続し、中央経路１２４に
接続された方のリード線１０８を電源１３０のグランド端子に接続した場合が示されてい
る。この場合は、図５（ｂ）中に黒い矢印で示されているように、電流経路１２６に流れ
る電流の方向が逆になるので、電流経路１２６に作用するローレンツ力の方向も逆になる
。その結果、永久磁石１１０が逆方向に回転するようになる。このように、本実施例の直
流モーター１００は、２本のリード線１０８に印加する電圧の極性を入れ替えることによ
って、回転方向を逆転させることが可能である。
【００３０】
以上に説明したように、本実施例の直流モーター１００は、ブラシも、ローターである
永久磁石１１０の回転位置を検出するセンサーも不要である。ブラシが不要なので長寿命
化を図ることが可能であり、センサーや電流方向を切り換えるための制御回路が不要な単
純な構造であることから、小型化が可能である。従って、小型化および長寿命化に対する
要請を同時に満足させる直流モーター１００を構成することが可能となる。
【００３１】
また、本実施例の直流モーター１００は、発生する回転トルクが電流量に比例するので
、回転トルクの制御が容易である。また、電流の方向（印加する電圧の極性）を入れ替え
ることで、回転方向も逆転させることも可能である。更に、複数本（実際には数十本から
数百本）の電流経路１２６によって回転トルクを発生させるので、小型でありながら比較
的大きな回転トルクを発生させることができる。
【００３２】
加えて、上述した動作原理から明らかなように、本実施例の直流モーター１００は次の
ような優れた特性も有している。すなわち、ローターである永久磁石１１０がどのような
回転位置にある場合でも、それぞれの電流経路１２６には全く同じ大きさのローレンツ力
が作用する。これは、永久磁石１１０が回転軸１０４の軸方向に磁化されているため、ロ
ーター（永久磁石１１０）が回転しても、配線基板１２０の電流経路１２６には常に同じ
磁界が作用するためである。その結果、本実施例の直流モーター１００は、ローター（永
久磁石１１０）の回転位置に依らず同じ回転トルクを発生させるので、いわゆるトルクリ
ップルが全く生じない。このため、従来の直流モーターに比べて、なめらかに回転させる
ことが可能となる。
【００３３】
また、磁極の境目ではどうしても磁界の強さが減少するが、本実施例の直流モーター１
００では磁極の境目が現れない。すなわち、磁界の強さが減少する部分が存在しないので
、永久磁石１１０の大きさのわりには高い回転トルクを発生させることが可能となる。
【００３４】
尚、上述した実施例では、図３に示したように、周辺経路１２２および中央経路１２４
は、それぞれ１カ所にリード線１０８が接続されているものとして説明した。この場合、
リード線１０８が接続されている箇所に近い電流経路１２６と、遠い電流経路１２６とが
生じ、周辺経路１２２あるいは中央経路１２４の通路抵抗による電圧降下の影響で、複数
の電流経路１２６の間で電流量に違いが発生する。こうした事態は、電流が多く流れる電
流経路１２６が異常に加熱されたり、あるいはトルクリップルの原因となったりするため
、好ましいことではない。
【００３５】
そこで、通路抵抗を下げるために、周辺経路１２２や中央経路１２４は、できるだけ幅
広に形成することが望ましい。また、周辺経路１２２および中央経路１２４のそれぞれ１
カ所ではなく、複数箇所でリード線１０８を接続するようにしてもよい。更には、周辺経
路１２２にリード線１０８が接続されている位置と、中央経路１２４にリード線１０８が
接続される位置とが、周辺経路１２２および中央経路１２４の中心位置から見て互い違い
となるようにしても良い。
【００３６】
図６は、周辺経路１２２および中央経路１２４のリード線１０８の接続位置を示した説
明図である。図６（ａ）では、周辺経路１２２にはＢ点でリード線１０８が接続されてお
り、中央経路１２４にはＡ点でリード線１０８が接続されている。このように、リード線
１０８が１本ずつ接続されている場合は、周辺経路１２２（および中央経路１２４）の中
心位置から見て、Ａ点が設けられている角度を０度とすると、Ｂ点の角度が１８０度とな
るように、２本のリード線１０８をそれぞれ周辺経路１２２および中央経路１２４に接続
する。こうすれば、たとえば、Ａ点に近い電流経路１２６はＢ点までが遠くなり、Ａ点が
遠い電流経路１２６はＢ点が近くなるので、複数の電流経路１２６の間での通路抵抗の違
いを小さくして、電流量の大きさを均一化することができる。
【００３７】
また、図６（ｂ）では、周辺経路１２２にはＢ１点およびＢ２点でリード線１０８が接
続され、中央経路１２４にはＡ１点およびＡ２点でリード線１０８が接続されている。こ
のように、リード線１０８が二本ずつ接続されている場合は、周辺経路１２２（および中
央経路１２４）の中心位置から見て、Ａ１点が設けられている角度を０度とすると、Ｂ１
点の角度が９０度、Ａ２点の角度が１８０度、Ｂ２点の角度が２７０度となるように、４
本のリード線１０８をそれぞれ周辺経路１２２および中央経路１２４に接続すればよい。
【００３８】
Ｃ．変形例  ：
上述した本実施例の直流モーター１００には、いくつかの変形例が存在する。以下では
、これら変形例について簡単に説明する。尚、上述した本実施例の直流モーター１００と
同じ構成については同じ番号を符番することとして、詳細な説明は省略する。
【００３９】
Ｃ−１．第１変形例  ：
上述した実施例では、周辺経路１２２と中央経路１２４との間には、一定の電圧が印加
され、直流モーター１００に要求される回転トルクに応じて、印加する電圧値が変化する
ものとして説明した。しかし、要求する回転トルクに応じた電圧値の電圧を、そのまま印
加するのではなく、一旦、パルス変調を行って、得られたパルス電圧を周辺経路１２２と
中央経路１２４との間に印加しても良い。
【００４０】
たとえば、パルス電圧の電圧値（最大電圧）、およびパルスの発生頻度は固定しておき
、印加しようとする電圧値（すなわち、直流モーター１００に要求する回転トルクの大き
さ）に応じて、パルスの幅（最大電圧となる時間の長さ）を変更する。このようなパルス
変調方式は、ＰＷＭ変調と呼ばれる。あるいは、パルス電圧の電圧値（最大電圧）および
パルスの幅は固定しておき、パルスの発生頻度を変更しても良い。このようなパルス変調
方式はＰＤＭ変調と呼ばれる。更には、パルスの幅およびパルスの発生頻度は固定してお
き、パルスの最大電圧を変更しても良い。このようなパルス変調方式はＰＡＭ変調と呼ば
れる。
【００４１】
これら何れかの方法（あるいは、これらを組み合わせた方法）によってパルス変調して
得られたパルス電圧を、周辺経路１２２と中央経路１２４との間に印加する。すると、電
流経路１２６にはパルス状の電流が発生するので、パルス状に回転トルクが発生する。し
かし、永久磁石１１０には慣性があるので、パルスの間隔があまりに広がらない限り、な
めらかに回転させることができる。
【００４２】
直流モーター１００を極低速で回転させる場合や、極小さな回転トルクを発生させる場
合には、電流経路１２６の流れる電流が極少量となるように制御しなければならないが、
こうしたことは必ずしも容易ではない。しかし、このような場合でも、パルス電圧を印加
して駆動するのであれば、比較的容易に制御することが可能となる。尚、パルス電圧を印
加する場合でも、パルス電圧波形を、コンデンサーおよび抵抗によって構成したローパス
フィルターで平滑化してから、周辺経路１２２と中央経路１２４との間に印加しても良い
。こうすれば、パルス電圧を印加する場合でも、より一層なめらかに直流モーター１００
を回転させることが可能となる。
【００４３】
Ｃ−２．第２変形例  ：
また、上述した実施例あるいは変形例においては、永久磁石１１０に対して片面側にだ
け配線基板１２０が設けられているものとして説明した。しかし、図４に示したように、
永久磁石１１０は、両面に同様な磁界を形成するから、永久磁石１１０の両面側に配線基
板１２０を設けることとしても良い。こうすれば、電流経路１２６の数を２倍に増やすこ
とができるので、より大きな回転トルクを発生させることが可能となる。
【００４４】
Ｃ−３．第３変形例  ：
また、上述した実施例あるいは変形例では、図３（ｂ）に示したように、電流経路１２
６が配線基板１２０の半径に沿って形成されているものとして説明した。しかし、電流経
路１２６は、回転軸１０４の中心から外周に向かう方向に形成されていれば良く、必ずし
も配線基板１２０の半径に沿って形成されていなくても構わない。
【００４５】
たとえば、図７に例示したように、周辺経路１２２と中央経路１２４との間を、曲線で
（あるいは斜めに）接続するように電流経路１２６を形成しても良い。あるいは、図８に
例示したように、小さな配線基板１２０に複数の電流経路１２６を平行に設けておき、こ
れら小さな配線基板１２０を、組み合わせて用いることによって、回転軸１０４の中心か
ら外周方向に向かう複数の電流経路１２６を形成しても良い。平行な電流経路１２６であ
れば、半導体のエッチング技術を用いて微細な電流経路１２６を形成することができる。
従って、互いに平行に形成された複数の電流経路１２６の組を組み合わせれば、極めて小
さな直流モーター１００を製造することも可能となる。
【００４６】
Ｃ−４．第４変形例  ：
また、上述した実施例あるいは変形例においては、永久磁石１１０は円板形状に形成さ
れており、配線基板１２０は平面形状に形成されているものとして説明した。しかし、永
久磁石１１０は、回転軸１０４の方向に沿って一端側がＮ極に磁化され、他端側がＳ極に
磁化されていればよく、たとえば球形状の永久磁石であっても良い。このような場合でも
、ケース１０２の内側で、永久磁石１１０のＮ極側あるいはＳ極側に面する位置に配線基
板１２０を設けてやれば、前述した原理によって直流モーター１００を回転させることが
可能となる。
【００４７】
Ｄ．適用例  ：
上述した本実施例あるいは変形例の直流モーター１００は、ブラシや、ローターの回転
位置を検出するセンサーや、電流方向を切り換えるための制御回路が不要であるため、た
とえば直径が１０ｍｍ以下に小さくすることも容易である。また、ブラシがないため長寿
命であるだけでなく、構造が単純で故障する部分がないので信頼性が高く、更に、小型で
ある割に大きな回転トルクを出力することが可能という優れた特徴を有している。このた
め、本実施例の直流モーター１００は、ロボットハンドの関節に組み込むモーターなどの
ように、比較的大きな回転トルクが要求されるが、搭載スペースに制約を受けるような用
途の直流モーターとして特に適している。
【００４８】
図１０は、本実施例の直流モーター１００をロボットハンド２００の関節部分に組み込
んだ様子を例示した説明図である。図示したロボットハンド２００には、２本の指２０２
が向かい合うようにして設けられており、それぞれの指２０２には、根本を含めて３つの
関節が設けられている。本実施例の直流モーター１００は、小型化することが容易なため
、それぞれの関節に組み込むことが容易である。加えて、長寿命で信頼性が高く、比較的
大きな回転トルクを出力可能なので、こうした用途に特に適している。
【００４９】
また、図１１は、ロボット５００のアクチュエーターとして本実施例の直流モーター１
００を組み込んだ様子を例示した説明図である。上述したように、本実施例の直流モータ
ー１００は、小型化が容易でありながら、長寿命で信頼性が高く、比較的大きな回転トル
クを出力可能である。このため、本実施例の直流モーター１００をアクチュエーターとし
て用いることで、高性能なロボット５００を構成することが可能となる。
【００５０】
以上、本実施例および変形例の直流モーターについて説明したが、本発明は上記すべて
の実施例および変形例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
の態様で実施することが可能である。
【００５１】
たとえば、上述した実施例および変形例では、小型の直流モーター１００について説明
した。しかし、図５に示した動作原理から明らかなように、大型の直流モーターを構成す
ることも可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１００…直流モーター、      １０２…ケース、          １０２ａ…上部ケース、
１０２ｂ…下部ケース、      １０４…回転軸、          １０６…ベアリング、
１０８…リード線、          １１０…永久磁石、        １２０…配線基板、
１２０ｈ…貫通孔、          １２２…周辺経路、        １２４…中央経路、
１２６…電流経路、          １３０…電源、            ２００…ロボットハンド、
２０２…指
【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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