(57)【要約】      （修正有）【課題】薄型化・小型化が容易でデッドロック状態とならない直流モーターを提供する。【解決手段】ローター１１０は、回転軸の中心から所定角度でＮ極またはＳ極に交互に着磁する。ローターからの磁界でローレンツ力を発生させる第１の電流経路１２２ｐを、ローターの着磁面に向けて設ける。この構成では、ローターの磁極の境目と第１の電流経路との位置関係によっては、ローレンツ力で回転トルクを発生できないローター位置が生じる。そこで、このようなローター位置ではローターを回転させる方向の磁力を発生させる位置に、旋回形状の第２の電流経路を設ける。こうすれば、ローターの回転位置によらず第１または第２の電流経路の何れかで回転トルクを発生させることができるので、デッドロック状態を回避できる。また、第１および第２の電流経路は同じ基板上に形成できるので、直流モーターの薄型化・小型化も容易である。【選択図】図８
2012120390.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、
前記ケースで軸支される回転軸と、
前記回転軸の中心から所定角度毎に、Ｎ極またはＳ極の何れかの極性に交互に着磁さ
れた永久磁石と
を備えており、
前記ケースには、所定形状の電流経路が形成された電流経路基板が、前記ローターの着
磁面と向かい合う位置に設けられており、
前記電流経路基板は、
電流が流れた時に前記ローターからの磁界を受けて生じるローレンツ力が該ローター
を回転させる方向となる向きに形成された電流経路であるローレンツ力発生部を、少なく
とも一部に含んだ第１の電流経路と、
前記回転軸の中心から見て、前記ローレンツ力発生経路が形成された位置から前記所
定角度の整数倍（０を含む）回転した位置に、旋回形状に形成された電流経路である磁力
発生部を、少なくとも一部に含んだ第２の電流経路と
が形成された基板である直流モーター。
【請求項２】
ケース内で回転自在に軸支されたローターを回転させる直流モーターであって、
前記ローターは、
前記ケースで軸支される回転軸と、
前記回転軸の中心から所定角度毎に、Ｎ極またはＳ極の何れかの極性に交互に着磁さ
れた永久磁石と
を備えており、
前記ケースには、所定形状の電流経路が形成された電流経路基板が、前記ローターの着
磁面と向かい合う位置に設けられており、
前記電流経路基板には、
前記ローターの回転軸を円弧の中心とする半円形状の直径の部分に平行に形成された
電流経路であるローレンツ力発生部と、該半円形状の円弧の部分に平行に形成された電流
経路とを少なくとも一部に含んだ第１の電流経路が、前記半円形状の直径に対して対称に
設けられており、且つ、前記半円形状の直径を延長した位置には、旋回形状に形成された
電流経路である磁力発生部を、少なくとも一部に含んだ第２の電流経路が設けられている
直流モーター。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の直流モーターであって、
前記ローターが前記ローレンツ力発生経路に及ぼす磁界の極性を検出する第１センサー
と、
前記回転軸の中心から見て、前記第１センサーが設けられた位置から所定角度の整数倍
（０を含む）でない位置に設けられて、前記ローターからの磁界の極性を検出する第２セ
ンサーと
を備える直流モーター。
【請求項４】
前記第１の電流経路と、前記第２の電流経路と、前記第１センサーと、前記第２センサ
ーとが、同一の前記電流経路基板に形成されている請求項３に記載の直流モーター。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４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４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広く知られている。このモーターは、
電力を直流電流の態様で供給するのか、交流電流の態様で供給するのかによって「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、電磁気的な力としては、Ｎ極とＳ極とが引き合い、Ｎ極同士あるいはＳ極同士が
反発し合う力（磁力）を利用する場合と、いわゆるローレンツ力を利用する場合とに分け
られる。ここでローレンツ力とは、磁界の中を横切る電線に電流が流れたときに、フレミ
ングの左手の法則によって電線に作用する力である。
【０００４】
このローレンツ力を利用して回転トルクを発生させる直流モーターとしては、次のよう
なモーターが提案されている（特許文献１）。先ず、円板形状の磁性材料を、円周方向に
沿ってＮ極およびＳ極に交互に着磁させて永久磁石を形成し、この円板形状の永久磁石の
回転中心を軸支することによってローターを構成する。そして、このローターを表裏から
挟み込むような状態にステーターを設けて、ローターの着磁面と向き合うステーターの表
面に、次のような形状の電線を配設する。すなわち、ローターの回転を固定して考えたと
きに、Ｎ極に着磁されている部分のほぼ中央に向き合う位置では、ローターの回転軸側か
ら外周側に向けて電線を配設し、ローターのほぼ外周に達すると電線の向きを円周方向に
曲げて配設する。続いて、電線が、隣のＳ極に着磁されている部分のほぼ中央に向き合う
位置に達すると、今度は電線の向きをローターの外側から回転軸に向かう方向に曲げて配
設し、ほぼ回転軸に達すると再び円周方向に曲げて電線を配設する。そして、隣のＮ極の
部分のほぼ中央に向き合う位置に達すると、再び電線の向きを外周側に曲げて配設すると
いった具合に、ジグザグ形状に電線を配設する。このように配設された電線に電流を流す
と、回転軸側と外側とを結ぶ方向（半径方向）の電線にローレンツ力が作用し、その結果
としてローターに回転トルクが発生する。この提案の技術では、円板形状の永久磁石によ
って形成されたローターと、ローターの着磁面に近接させてジグザグ形状に配設した電線
とによってモーターを形成することができるので、従来のものよりも扁平な直流モーター
を構成できる。また、電線のパターンをプリント化することで、より一層薄型化を図るこ
とも可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−４４０５６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、提案の直流モーターは、以下のような理由から薄型化および小型化に限界があ
るという問題があった。先ず、上述したようにステーター側の電線は、ローターを固定し
て考えると、ローターの着磁部分に向き合う位置では半径方向に向けて配設され、着磁の
極性が切り替わる部分では円周方向に向けて配設されている。ところがローターが回転す
ると、ローター側で着磁の極性が切り替わる部分が、ステーター側で半径方向に電線が配
設された部分に重なって、ローレンツ力による回転トルクが得られなくなる。そこで、こ
のような状態（デッドロック状態）を回避するために、提案の技術では、少なくとも二系
統の電線を位相がずれるように配設しておき、一方の系統でデッドロック状態が発生して
も、残りの系統では回転トルクが得られるようにしている。このため、たとえ電線パター
ンをプリント化しても、二層分の電線パターンを設けなければならないので構造が複雑と
なり、薄型化および小型化に限界が生じる。
【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、構造が簡単で、薄型化および小型化が可能な直流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、本発明の直流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、
前記ケースで軸支される回転軸と、
前記回転軸の中心から所定角度毎に、Ｎ極またはＳ極の何れかの極性に交互に着磁さ
れた永久磁石と
を備えており、
前記ケースには、所定形状の電流経路が形成された電流経路基板が、前記ローターの着
磁面と向かい合う位置に設けられており、
前記電流経路基板は、
電流が流れた時に前記ローターからの磁界を受けて生じるローレンツ力が該ローター
を回転させる方向となる向きに形成された電流経路であるローレンツ力発生部を、少なく
とも一部に含んだ第１の電流経路と、
前記回転軸の中心から見て、前記ローレンツ力発生経路が形成された位置から前記所
定角度の整数倍（０を含む）回転した位置に旋回形状に形成された電流経路である磁力発
生部を、少なくとも一部に含んだ第２の電流経路と
が形成された基板であ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、電流経路基板がローターの着
磁面に向けて設けられているので、電流経路基板に設けられた第１の電流経路に電流を流
すと、その第１の電流経路に形成されたローレンツ力発生部にローレンツ力が発生し、そ
の反作用によってローターが回転する。もっとも、ローターは、回転軸の中心から所定角
度毎に、Ｎ極またはＳ極の何れかの極性に交互に着磁されているので、極性の境目の部分
と、第１の電流経路のローレンツ力発生部とが重なると、ローレンツ力によってローター
を回転させることができなる。このため、たまたまローターがこのような回転位置で停止
すると、いわゆるデッドロック状態が発生する。しかし、本願発明の直流モーターには、
第１の電流経路とは別に第２の電流経路が設けられており、この第２の電流経路には、回
転軸の中心から見て、ローレンツ力発生経路が形成された位置から所定角度の整数倍（０
を含む）回転した位置に、旋回形状（たとえば渦巻き状など）に形成された電流経路（磁
力発生部）が設けられている。第２の電流経路の磁力発生部は旋回形状に形成されている
ので、電流を流すと電磁石として機能する。従って、ローターが、第１の電流経路に対し
てデッドロック状態となるような回転位置で停止した場合には、第２の電流経路に電流を
流してやれば、電磁石の極性とローターの同じ極性の部分との間では斥力が作用し、ロー
ターの異なる極性の部分との間では引力が作用する。その結果、これら斥力および引力に
よってローターを回転させることができる。
【００１０】
このように本願発明の直流モーターでは、ローターがどのような回転位置で停止した状
態からでもローターを回転させることができるので、デッドロック状態が発生することが
ない。また、ローレンツ力を発生させる第１の電流経路と磁力を発生させる第２の電流経
路とは、同じ平面上に形成することができるので、電流経路基板を多層化する必要がない
。このため、直流モーターを容易に薄型化することが可能となる。また、一層の電流経路
基板とローターとを組み合わせただけの単純な構造とすることができるので、直流モータ
ーを小型化することも容易となる。更に、ローターの回転中に、第１の電流経路ではロー
レンツ力による回転トルクを発生させることができない角度位置のローターが来たタイミ
ングでも、第２の電流経路に電流を流すことで回転トルクを発生させることができる。こ
のため、回転トルクの変動の少ない直流モーターを構成することも可能となる。
【００１１】
また、上述した本発明の直流モーターは、次のような電流経路を備えた直流モーターの
態様で把握することも可能である。すなわち、
ケース内で回転自在に軸支されたローターを回転させる直流モーターであって、
前記ローターは、
前記ケースで軸支される回転軸と、
前記回転軸の中心から所定角度毎に、Ｎ極またはＳ極の何れかの極性に交互に着磁さ
れた永久磁石と
を備えており、
前記ケースには、所定形状の電流経路が形成された電流経路基板が、前記ローターの着
磁面と向かい合う位置に設けられており、
前記電流経路基板には、
前記ローターの回転軸を円弧の中心とする半円形状の直径の部分に平行に形成された
電流経路であるローレンツ力発生部と、該半円形状の円弧の部分に平行に形成された電流
経路とを少なくとも一部に含んだ第１の電流経路が、前記半円形状の直径に対して対称に
設けられており、且つ、前記半円形状の直径を延長した位置には、旋回形状に形成された
電流経路である磁力発生部を、少なくとも一部に含んだ第２の電流経路が設けられている
直流モーターとしての態様で把握することも可能である。
【００１２】
このような態様の電流経路を備えた本発明の直流モーターにおいても、ローターがどの
ような回転位置で停止した状態からでもローターを回転させることができるので、デッド
ロック状態が発生することがない。また、第１の電流経路と第２の電流経路とは、同じ平
面上に形成することができるので電流経路基板を多層化する必要がなく、直流モーターを
容易に薄型化および小型化することができる。更に、ローターの回転中のローターの角度
位置に拘わらず、第１の電流経路または第２の電流経路の何れかでは必ず回転トルクを発
生させることができるので、回転トルクの変動を少なくすることができる。
【００１３】
また、上述した本発明の直流モーターにおいては、ローターからの磁界の極性を検出す
る第１センサーと第２センサーとを設けても良い。そして、第１センサーは、ローターが
ローレンツ力発生経路に及ぼす磁界の極性を検出可能な位置に設け、第２センサーは、回
転軸の中心から見て、第１センサーが設けられた位置から所定角度の整数倍（０を含む）
ではない位置に設けるようにしてもよい。
【００１４】
こうすれば、第１センサーで磁界の極性が検出できない状態では、第１の電流経路に電
流を流さず、第２センサーで検出した極性に応じた向きで、第２の電流経路に電流を流す
ようにすることで、直流モーターがデッドロック状態になることを回避することができる
。また、直流モーターの回転中にこうした電流の切り替えを行えば、トルク変動を抑制す
ることも可能となる。尚、第２センサーを設ける位置は、回転軸の中心から見て、第１セ
ンサーが設けられた位置から所定角度の整数倍（０を含む）に、所定角度の半分を加えた
位置に設けるようにしてもよい。この位置に第２センサーを設けておけば、ローターが第
１の電流経路に対してデッドロック状態となる回転位置となったときに、第２センサーと
、ローターがＮ極またはＳ極に磁化された領域のほぼ中心とが向き合う位置関係となる。
このため、第２センサーは、ローターからの磁極の極性を安定して、且つ感度良く検出す
ることが可能となる。
【００１５】
また、このような本発明の直流モーターにおいては、これら第１の電流経路と、第２の
電流経路と、第１センサーと、第２センサーとを、同一の電流経路基板に形成するように
してもよい。
【００１６】
こうすれば、直流モーターを容易に薄型化および小型化することが可能になるとともに
、電流経路基板を容易に製造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、薄型化および小型化することが可能であり、
トルク変動も抑制す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】本実施例の電流経路基板に形成された電流経路を示した説明図である。
【図４】ローター１１０によって形成される磁界を示した説明図である。
【図５】ローターからの磁界によって電流経路に生じるローレンツ力が回転トルクを発生させるメカニズムを示した説明図である。
【図６】デッドロック状態が発生する理由を示す説明図である。
【図７】２枚の電流経路基板を設けることでデッドロック状態が回避可能となる理由を示す説明図である。
【図８】本実施例の直流モーターがデッドロック状態の発生を回避するメカニズムを示した説明図である。
【図９】本実施例の直流モーターがローターを時計回りに回転させる様子を示した説明図である。
【図１０】本実施例の直流モーターがローターを時計回りに回転させる際のタイミングを示したタイムチャートである。
【図１１】本実施例の直流モーターを駆動する駆動回路の構成を示した説明図である。
【図１２】駆動回路に対する入力と出力との対応関係を示した説明図である。
【図１３】磁極の極性が９０度の角度範囲毎に切り替わるローターを用いた第１変形例の直流モーターの概要を示した説明図である。
【図１４】第１変形例の直流モーターがローレンツ力によって回転する様子を例示した説明図である。
【図１５】第１変形例の直流モーターでデッドロック状態が発生する様子を示した説明図である。
【図１６】第１変形例の直流モーターがデッドロック状態を回避する様子を例示した説明図である。
【図１７】第２変形例の直流モーターの電流経路基板に駆動回路が設けられた様子を例示した説明図である。
【図１８】本実施例の直流モーターをロボットハンド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１９】ロボットのアクチュエーターとして本実施例の直流モーターを組み込んだ様子を例示した説明図である。
【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：
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、薄い箱形形状のケース１０２のほぼ中央から
回転軸１１２が突設された外観形状をしている。ケース１０２と回転軸１１２との間には
ベアリング１０４が設けられており、回転軸１１２はケース１０２に対して回転自在とな
っている。この回転軸１１２は、ケース１０２内に収納されたローター１１０に接続され
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とに分割可
能となっており、ケース１０２の内部には、薄い円板形状のローター１１０と、略矩形の
電流経路基板１２０とが収納されている。ローター１１０の中心には回転軸１１２が上下
方向に突設されており、上方に突設された回転軸１１２は、電流経路基板１２０を貫通し
て、上部ケース１０２ａのベアリング１０４によって軸支され、下方に突設された回転軸
１１２は下部ケース１０２ｂのベアリング１０４によって軸支されている。
【００２２】
また、ローター１１０には、上面側がＮ極に磁化されて下面側がＳ極に磁化された部分
と、上面側がＳ極に磁化されて下面側がＮ極に磁化された部分とが、半分ずつ設けられて
いる。従って、回転軸１１２の中心から見ると、上面側がＮ極で下面側がＳ極の部分と、
上面側がＳ極で下面側がＮ極の部分とが、所定角度ずつ（図１では１８０度ずつ）交互に
配置されている。
【００２３】
電流経路基板１２０は、上部ケース１０２ａと下部ケース１０２ｂとによって挟み込ま
れるようにしてケース１０２に固定される。固定された電流経路基板１２０とローター１
１０との間には、一定の隙間が形成されるようになっている。また、電流経路基板１２０
の表面には、以下のような所定形状の電流経路が形成されている。
【００２４】
図３は、本実施例の電流経路基板１２０に形成された電流経路を示した説明図である。
図示されるように本実施例の電流経路基板１２０は、大まかには２つの領域に分けられて
おり、それぞれの領域に電流経路が形成されている。１つめの領域は、図３中に破線で囲
って示したように、電流経路基板１２０のほぼ中央に設けられた貫通孔１２０ｈの周囲に
形成された領域である。後述するように、この領域内の電流経路１２２ｐは、電流を流す
ことでローレンツ力を発生させる形状に形成されている。このことから、以下では、図３
中に破線で囲って示した領域を「ローレンツ力発生領域１２２」と称することにする。２
つめの領域は、図３中に一点鎖線で囲って示したように、ローレンツ力発生領域１２２の
外側に設けられた領域である。この領域には、旋回形状の電流経路１２４ｐが形成されて
おり、この電流経路１２４ｐに電流を流すと一種の電磁石として機能する。このことから
、以下では、図３中に一点鎖線で囲って示した領域を「磁力発生領域１２４」と称するこ
とにする。
【００２５】
ローレンツ力発生領域１２２には、略半円形状の２組の電流経路１２２ｐが、互いに対
象な位置に設けられている。このうちの一方の組の電流経路１２２ｐは、電流経路基板１
２０のほぼ中央を直線状に横断した後、貫通孔１２０ｈを中心として円弧状に戻るような
形状に形成されている。尚、図３に示した電流経路１２２ｐは、貫通孔１２０ｈが形成さ
れた箇所は円弧状に迂回する形状に形成されている。電流経路１２２ｐが貫通孔１２０ｈ
を迂回しなくても良いように、貫通孔１２０ｈからオフセットした位置を電流経路１２２
ｐが通過するようにしてもよい。本実施例では、電流経路１２２ｐの直線状に形成された
部分が、ローター１１０を回転させるローレンツ力を発生させる部分（ローレンツ力発生
部）となる。尚、ローレンツ力発生領域１２２に形成された電流経路１２２ｐが、本発明
における「第１の電流経路」に相当する。また、磁力発生領域１２４に形成された電流経
路１２４ｐが、本発明における「第２の電流経路」に相当し、同時に「磁力発生部」にも
相当する。
【００２６】
また、図３に示した例では、それぞれの電流経路１２２ｐが少しずつ位置をずらしなが
ら三重巻に形成されている。このため、各巻毎にローレンツ力発生部が形成されている。
尚、図３では電流経路１２２ｐが三重巻に形成されているものとして表示しているが、こ
れは図示が煩雑になることを避けるために簡略化したものであり、実際の電流経路１２２
ｐは、より多くの回数巻きに形成されている。また、電流経路１２２ｐの始端および終端
には、それぞれ端子が形成されている。尚、以下では、始端側の端子を「ａ端子１２２ａ
」と称し、終端側の端子を「ｂ端子１２２ｂ」と称するものとする。
【００２７】
また、電流経路１２２ｐの直線状に形成された部分（ローレンツ力発生部）の延長線上
の位置には、磁力発生領域１２４の旋回形状の電流経路１２４ｐが形成されている。この
旋回形状の電流経路１２４ｐにも、始端および終端の位置にａ端子１２４ａおよびｂ端子
１２４ｂがそれぞれ形成されている。また、図３に示した例では、渦巻きの内側に、磁性
材料で形成された薄い円板状のコア１２４ｃが貼り付けられている。このコア１２４ｃは
、磁性材料の塗膜によって形成してもよい。尚、コア１２４ｃは必ずしも設けなくても構
わない。
【００２８】
また、本実施例の電流経路基板１２０には、旋回形状の電流経路１２４ｐと貫通孔１２
０ｈとを通る直線上に、磁気の極性を検知する第１センサー１２６ａが設けられている。
更に、貫通孔１２０ｈを中心として、第１センサー１２６ａが設けられた位置から９０度
の角度の位置にも、磁気の極性を検知する第２センサー１２６ｂが設けられている。第１
センサー１２６ａおよび第２センサー１２６ｂとしては、たとえばホール素子などを用い
ることができる。
【００２９】
Ｂ．本実施例の直流モーター１００の動作原理  ：
図４には、ローター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
、ローター１１０は、Ｎ極からＳ極に向かう磁界を形成する。ここで、ローター１１０の
Ｎ極に磁化された表面（着磁面）、あるいはＳ極に磁化された表面（着磁面）の近傍では
、ローター１１０の着磁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。電
流経路基板１２０は、ローター１１０に接近させて設けられているので、磁力線は、電流
経路基板１２０をほぼ垂直に貫く状態となる。また、図２を用いて前述したように、ロー
ター１１０には、Ｎ極に磁化された部分とＳ極に磁化された部分とが交互に設けられてい
るので、ローター１１０を回転させると、電流経路基板１２０を貫く磁力線の向きが交互
に切り替わることになる。
【００３０】
図５は、ローレンツ力発生領域１２２に形成された電流経路１２２ｐが、ローター１１
０からの磁界を受けて回転トルクを発生させるメカニズムを示した説明図である。尚、ロ
ーレンツ力発生領域１２２の電流経路１２２ｐは多重巻きに形成されているが、図５では
図示が煩雑となることを避けるために、電流経路１２２ｐが一重巻きされているものとし
て表示している。
【００３１】
たとえば、電流経路基板１２０に対してローター１１０が図５（ａ）に示すような回転
位置にある場合は、電流経路１２２ｐのａ端子１２２ａを＋Ｖの電源に接続して高電位と
し、ｂ端子１２２ｂをグランドに接続して低電位とする。すると、電流経路１２２ｐには
、図中に破線の矢印で示した方向に電流が流れる。このとき、電流経路１２２ｐのローレ
ンツ力発生部（電流経路１２２ｐが直線状に形成された部分）のａ端子１２２ａに近い側
（図５（ａ）の図面上では左手前側）では、ローター１１０によって下から上に向かう方
向の磁界が形成されているので、図中に白抜きの矢印で示した方向のローレンツ力が発生
する。また、電流経路１２２ｐのローレンツ力発生部のａ端子１２２ａから遠い側（図５
（ａ）の図面上では右奥側）では、上から下に向かう方向の磁界が形成されているので、
図中に白抜きの矢印で示した方向のローレンツ力が発生する。
【００３２】
図５（ａ）から明らかなように、これらのローレンツ力は電流経路基板１２０を回転さ
せようとする方向に働くが、電流経路基板１２０はケース１０２に固定されているので回
転しない。これに対してローター１１０は回転自在に軸支されているので、電流経路基板
１２０を回転させようとする反作用によってローター１１０が逆方向（ここでは時計回り
の方向）に回転することになる。図中で斜線を付した矢印は、ローター１１０の回転方向
を示している。尚、電流経路１２２ｐが円弧状に形成された部分でもローレンツ力が発生
するが、この部分のローレンツ力は円弧の中心あるいは外側に向かう半径方向に働くので
、ローター１１０の回転には寄与しない。
【００３３】
また、電流経路基板１２０に対してローター１１０が図５（ｂ）に示すような回転位置
にある場合は、電流経路１２２ｐのローレンツ力発生部（電流経路１２２ｐが直線状に形
成された部分）に働く磁界の向きが、図５（ａ）に示した状態とは逆になる。従って、こ
のような場合には、ａ端子１２２ａをグランドに接続して低電位とし、ｂ端子１２２ｂを
＋Ｖの電源に接続して高電位とする。すると、図５（ｂ）中に破線の矢印で示したように
、電流経路１２２ｐに流れる電流の方向が逆になる。その結果、図中に白抜きの矢印で示
したように、図５（ａ）の場合と同じ方向のローレンツ力が発生し、その反作用を受けて
、図５（ｂ）中に斜線を付した矢印の方向にローター１１０が回転することになる。
【００３４】
従って、電流経路基板１２０に対するローター１１０の回転位置に応じて、ａ端子１２
２ａおよびｂ端子１２２ｂに接続する電位の関係を切り替えることで、ローター１１０を
回転させ続けることができる。また、ローター１１０を反時計回りに回転させるのであれ
ば、電流経路基板１２０に対するローター１１０の回転位置と、ａ端子１２２ａおよびｂ
端子１２２ｂに印加する電位との関係を逆にすればよい。たとえば、ローター１１０が図
５（ａ）の回転位置にある時にはａ端子１２２ａを低電位としてｂ端子１２２ｂを高電位
とし、ローター１１０が図５（ｂ）の回転位置にある時にはａ端子１２２ａを高電位とし
てｂ端子１２２ｂを低電位とすればよい。
【００３５】
ところが、ローター１１０の止まっている回転位置が、ローター１１０の極性の境目と
、電流経路１２２ｐのローレンツ力発生部（直線状の部分）とがちょうど重なる（あるい
は平行となる）回転位置であった場合には、電流経路１２２ｐに電流を流してもローター
１１０を回転させることができない状態（いわゆるデッドロック状態）が発生する。
【００３６】
図６は、デッドロック状態が発生する理由を示す説明図である。尚、電流経路基板１２
０には、互いに対象に配置された２組の電流経路１２２ｐが設けられているが、何れの組
の電流経路１２２ｐにおいても全く同様な現象が発生する。そこで、以下では一方の組の
電流経路１２２ｐ（ここでは、図６の図面上で奥側の電流経路１２２ｐ）に着目して説明
する。
【００３７】
図６（ａ）に示されるように、太線で表示された奥側の電流経路１２２ｐには、上方か
ら下方に向かう磁界が作用する。従って、ａ端子１２２ａを＋Ｖの電源に接続し、ｂ端子
１２２ｂをグランドに接続して電流経路１２２ｐに電流を流すと、左側のローレンツ力発
生部（電流経路１２２ｐの直線部分）および右側のローレンツ力発生部には、同じ方向の
ローレンツ力が発生する。従って、これらのローレンツ力は互いに打ち消しあってロータ
ー１１０の回転トルクを生じない。
【００３８】
図６（ａ）中に細線で表示した手前側の電流経路１２２ｐについても、全く同様なこと
が成立する。すなわち、手前側の電流経路１２２ｐには、下方から上方に向かう磁界が作
用する。従って、電流経路１２２ｐに電流を流しても、左右のローレンツ力発生部で生じ
るローレンツ力が同じ方向を向いてしまうので、これらのローレンツ力が互いに打ち消し
あってローター１１０の回転トルクを生じない。
【００３９】
また、一般に永久磁石は、磁極の極性が切り替わる部分では磁界の強さが弱くなる。従
って、図６に示したように、ローター１１０の磁極の境目が、電流経路１２２ｐのローレ
ンツ力発生部に重なる（あるいは平行になる）と、ローレンツ力発生部に作用する磁界が
ほとんどゼロに（あるいは弱く）なる。このため、ローレンツ力の大きさ自体も弱くなる
。
【００４０】
更に、上述した事情は、電流経路１２２ｐに流す電流の向きを逆にしても、全く同様に
成立する。すなわち、図６（ｂ）に示されるように、ａ端子１２２ａをグランドに接続し
、ｂ端子１２２ｂを＋Ｖの電源に接続した場合でも、左右のローレンツ力発生部（電流経
路１２２ｐの直線状に形成された部分）には、互いに打ち消し合う方向のローレンツ力が
生じるため、ローター１１０に回転トルクが生じない。もちろん、ローター１１０の回転
位置が、図６に例示した位置から１８０度回転した位置にある場合にも、同様な現象が生
じる。結局、ローター１１０の極性の境目と、電流経路１２２ｐのローレンツ力発生部（
直線状の部分）とがちょうど重なる（あるいは平行となる）回転位置でローター１１０が
停止した場合には、電流経路１２２ｐに電流を流してもローター１１０を回転させること
ができないデッドロック状態が発生する。
【００４１】
こうした問題を回避するための方法としては、ローレンツ力発生部の向きを異ならせた
もう一系統の電流経路１２２ｐを設けることが考えられる。すなわち、図７に示すように
、２枚の電流経路基板１２０を設けて、それら電流経路基板１２０のローレンツ力発生部
（電流経路１２２ｐの直線状の部分）の向きを異ならせておく。こうすれば、一方の電流
経路基板１２０の電流経路１２２ｐがデッドロック状態となっても、他方の電流経路基板
１２０の電流経路１２２ｐではデッドロック状態となることはない。このため、ローター
１１０がどのような回転位置で停止した場合でも、回転トルクを発生させることが可能で
ある。
【００４２】
しかし、ローレンツ力発生部の向きを異ならせた複数系統の電流経路１２２ｐを設ける
方法では、電流経路１２２ｐの系統数に相当する枚数の電流経路基板１２０が必要になる
。このため、直流モーター１００の薄型化を図ることが困難となる。また、複数枚の電流
経路基板１２０を重ねた構造では、それぞれの電流経路基板１２０に設けられたａ端子１
２２ａおよびｂ端子１２２ｂを、電源に接続するための配線の引き回しも困難となり、直
流モーター１００の構造が複雑化する。その結果、直流モーター１００を小型化すること
も困難となる。加えて、電流経路基板１２０をチップ化して、電流経路１２２ｐを半導体
技術を用いて形成すれば、極めて小型の直流モーター１００を構成することも可能と考え
られるが、複数系統の電流経路１２２ｐを重ねた構造では、そのような電流経路基板１２
０をチップ化することは困難である。
【００４３】
そこで本実施例の直流モーター１００は、図３を用いて前述したように、ローレンツ力
を発生させる電流経路１２２ｐの他に、磁力を発生させる電流経路１２４ｐを設けること
によって、デッドロック状態の発生を回避する。
【００４４】
図８は、本実施例の直流モーター１００がデッドロック状態の発生を回避するメカニズ
ムを示した説明図である。図８に示したローター１１０と電流経路１２２ｐとの位置関係
は、図６を用いて前述したようにデッドロック状態が発生する位置関係となっている。従
って、電流経路１２２ｐに電流を流してもローター１１０を回転させることはできない。
そこで、電流経路１２４ｐに電流を流してやる。図３を用いて前述したように電流経路１
２４ｐは旋回形状に形成されているので、電流を流すと電流経路１２４ｐ全体が一種の電
磁石として機能する。たとえば、図８に示したように、電流経路１２４ｐのａ端子１２４
ａをグランドに接続し、電流経路１２４ｐのｂ端子１２４ｂを＋Ｖの電源に接続すると、
上面側がＳ極で下面側（ローター１１０に面する側）がＮ極の電磁石が形成される。
【００４５】
このため、ローター１１０のＳ極に磁化された部分と、電流経路１２４ｐとの間には引
き合う方向の磁力が発生し、また、ローター１１０のＮ極に磁化された部分と電流経路１
２４ｐとの間には反発し合う方向の磁力が発生する。その結果、図中に斜線を付した矢印
で示した方向にローター１１０が回転することになる。もちろん、電流経路１２４ｐに流
れる電流の方向を逆にすれば、ローター１１０を逆方向に回転させることも可能である。
【００４６】
また、ローター１１０は、電流経路１２４ｐによって形成された電磁石との間に生じる
引力および斥力の合力によって回転する。そして、この合力が最も大きくなるのは、ロー
ター１１０に形成された磁極の境目（あるいは境目の延長線）が、電流経路１２４ｐの渦
巻きのほぼ中心を通過するような状態である。すなわち、本実施例の電流経路基板１２０
では、ローレンツ力を発生させる電流経路１２２ｐに対してはローター１１０がデッドロ
ック状態となった時に、ローター１１０の磁極の境目の延長線上となる位置（合力が最大
となる位置）に、旋回形状の電流経路１２４ｐが形成されている。従って、電流経路１２
４ｐに流す電流が少なくても、あるいは電流経路１２４ｐの巻回数が少ない場合でも、比
較的大きな力でローター１１０を回転させることが可能である。
【００４７】
更に、電流経路１２４ｐを活用すれば、単にデッドロック状態の発生を回避するだけで
なく、直流モーター１００のトルク変動を減少させることも可能である。すなわち、ロー
ター１１０の回転位置が、ローレンツ力を発生させる電流経路１２２ｐに対してデッドロ
ック状態となる瞬間では、ローレンツ力による回転トルクが得られない。このため、ロー
ター１１０の回転位置が所定位置となる度に、回転トルクが大きく低下することとなって
大きなトルク変動が発生する。そこで、ローター１１０の回転位置をセンサーで検出して
、ローレンツ力による回転トルクの低下を補うように、電流経路１２４ｐに電流を流して
磁力による回転トルクを発生させれば、直流モーター１００のトルク変動を減少させるこ
とも可能となる。
【００４８】
図９は、本実施例の直流モーター１００が、電流経路１２２ｐおよび電流経路１２４ｐ
に流す電流を切り替えることによって、ローター１１０を時計回りに回転させる様子を示
した説明図である。尚、図９では、直流モーター１００を上方から見た状態で表示されて
いる。また、図９中でローター１１０の上を横切るように表示された破線の矢印は、電流
経路１２２ｐのローレンツ力発生部を流れる電流の向きを表している。
【００４９】
先ず、ローター１１０が図９（ａ）に示した回転位置にある場合、ローレンツ力を発生
させる電流経路１２２ｐには、図９（ａ）中に破線の矢印で示した方向に電流を流してや
る。本実施例では、電流経路１２２ｐのａ端子１２２ａを＋Ｖに接続し、ｂ端子１２２ｂ
をグランドに接続する場合に相当する。すると、電流経路１２２ｐには、図中に黒塗りの
矢印で示した方向のローレンツ力が発生し、ローター１１０がその反作用によって白抜き
の矢印で示した方向（時計方向）に回転する。また、この状態では、電流経路基板１２０
の第１センサー１２６ａで検出される磁気の極性は、Ｎ極となっている。逆に言えば、第
１センサー１２６ａでＮ極の極性を検出している間は、電流経路１２２ｐのａ端子１２２
ａを＋Ｖに接続し、ｂ端子１２２ｂをグランドに接続することで、ローター１１０を時計
方向に回転させることができる。尚、「電流経路１２２ｐのａ端子１２２ａを＋Ｖに接続
し、ｂ端子１２２ｂをグランドに接続して電流を流す」ことを、以下では、「ａ端子１２
２ａからｂ端子１２２ｂに向かって電流を流す」あるいは単に「ａ端子１２２ａ→ｂ端子
１２２ｂ」と表現するものとする。
【００５０】
ローター１１０が、図９（ｂ）に示した回転位置まで回転すると、第１センサー１２６
ａが、ローター１１０の極性の境目に来るので、第１センサー１２６ａではＮ極またはＳ
極の何れの極性も検出できなくなる。また、図３を用いて前述した電流経路１２２ｐのロ
ーレンツ力発生部（電流経路１２２ｐが直線状に形成された部分）と第１センサー１２６
ａとの位置関係から明らかなように、第１センサー１２６ａで何れの極性も検出できない
状態は、ローター１１０が電流経路１２２ｐに対してデッドロック状態となる状態である
。そこで、図９（ｂ）中に破線の矢印で示したように、電流経路１２４ｐのａ端子１２４
ａからｂ端子１２４ｂに向かって電流を流してやる。すると、電流経路１２４ｐの下面側
（ローター１１０に面する側）がＳ極に磁化されて、ローター１１０のＮ極の部分とは引
き合い、ローター１１０のＳ極の部分とは反発し合う結果、ローター１１０を時計回りに
回転させるトルクが発生する。
【００５１】
その結果、ローター１１０が回転して、第１センサー１２６ａでＳ極の極性が検出され
ると、今度は、図９（ｃ）に示すように、電流経路１２２ｐに逆方向（すなわち、ｂ端子
１２２ｂからａ端子１２２ａの方向）に電流を流してやる。すると、電流経路１２２ｐの
ローレンツ力発生部には、図９（ｃ）中に黒塗りの矢印で示した方向にローレンツ力が発
生し、その反作用によって、ローター１１０が時計方向に回転する。
【００５２】
また、第１センサー１２６ａで検出される極性がＳ極の間は、図９（ｄ）に示すように
、電流経路１２２ｐにはｂ端子１２２ｂからａ端子１２２ａの方向に電流を流してやれば
よい。すると、図９（ｅ）に示したように、やがては第１センサー１２６ａの位置に、ロ
ーター１１０の極性の境目が重なって、第１センサー１２６ａではＮ極またはＳ極の何れ
の極性も検出できなくなる。前述したように、この状態では、ローター１１０と電流経路
１２２ｐとがデッドロック状態となっている。そこで、図９（ｅ）中に破線の矢印で示し
たように、今度は、電流経路１２４ｐのｂ端子１２４ｂからａ端子１２４ａに向かって電
流を流してやる。すると、電流経路１２４ｐの下面側（ローター１１０に面する側）がＮ
極に磁化されて、ローター１１０のＳ極の部分とは引き合い、ローター１１０のＮ極の部
分とは反発し合う結果、ローター１１０を時計回りに回転させるトルクが発生する。
【００５３】
尚、図９（ｂ）に示した状態も、第１センサー１２６ａで極性を検出することができな
い（従って、電流経路１２２ｐとローター１１０とがデッドロック状態となる）点では、
図９（ｅ）に示す状態と同じである。しかし、第２センサー１２６ｂに着目すると、図９
（ｂ）の状態では第２センサー１２６ｂではＳ極の極性が検出され、図９（ｅ）の状態で
はＮ極の極性が検出される。従って、第１センサー１２６ａで極性を検出することができ
ない状態で、第２センサー１２６ｂで検出された極性がＳ極であれば、図９（ｂ）に示す
ように、電流経路１２４ｐにはａ端子１２４ａからｂ端子１２４ｂに向かって電流を流し
てやり、逆に、第２センサー１２６ｂで検出された極性がＮ極であれば、図９（ｅ）に示
すように、電流経路１２４ｐのｂ端子１２４ｂからａ端子１２４ａに向かって電流を流し
てやればよい。
【００５４】
図９（ｅ）に示した状態からローター１１０が更に回転すると、図９（ｆ）に示すよう
に、第１センサー１２６ａでは再びＮ極の極性が検出されるので、図９（ａ）を用いて説
明したように、電流経路１２２ｐにはａ端子１２２ａからｂ端子１２２ｂの方向に電流を
流してやる。すると、電流経路１２２ｐのローレンツ力発生部（直線状に形成された部分
）には、黒塗りの矢印で示した方向のローレンツ力が発生し、その結果、ローター１１０
が時計方向に回転して、図９（ａ）に示した状態となる。
【００５５】
以上のような操作を繰り返せば、直流モーター１００のローター１１０を時計方向に回
転させ続けることができる。また、ローター１１０がどのような回転位置で停止した状態
からでも、ローター１１０を回転させることができる。
【００５６】
図１０は、本実施例の直流モーター１００がローター１１０を時計回りに回転させるた
めに、第１センサー１２６ａおよび第２センサー１２６ｂの出力に応じて、電流経路１２
２ｐおよび電流経路１２４ｐに流す電流を切り替えるタイミングを示したタイムチャート
である。尚、理解の便宜を図るため、図９（ａ）に示したローター１１０の回転位置を、
図１０では（ａ）位置と表示している。他の回転位置についても同様に、図９（ｂ）に示
した回転位置を図１０では（ｂ）位置と表示し、図９（ｃ）の回転位置を（ｃ）位置と表
示し、図９（ｄ）の回転位置を（ｄ）位置、図９（ｅ）の回転位置を（ｅ）位置、図９（
ｆ）の回転位置を（ｆ）位置と表示している。
【００５７】
ローター１１０を時計回りに回転させる場合、図９を用いて前述したように、第１セン
サー１２６ａの出力がＮ極を示している間は、ローレンツ力を発生させる電流経路１２２
ｐではａ端子１２２ａからｂ端子１２２ｂに向かって電流を流せばよい。また、磁力を発
生させる電流経路１２４ｐには電流を流さない。尚、ここでは、第１センサー１２６ａお
よび第２センサー１２６ｂは、Ｎ極を検出した場合には大きな電圧値を出力し、Ｓ極を検
出した場合には小さな電圧値を出力し、その間では、出力する電圧値が連続的に変化する
ものとする。
【００５８】
第１センサー１２６ａの出力がある閾値（第１の閾値ｔｈ１）まで低下すると図９（ｂ
）の状態に近付いたものと判断できるので、ローレンツ力を発生させる電流経路１２２ｐ
の電流を停止する。そして、第２センサー１２６ｂの出力を参照し、第２センサー１２６
ｂで検出される極性がＳ極であることを確認したら、磁力を発生させる電流経路１２４ｐ
にａ端子１２４ａからｂ端子１２４ｂの方向に電流を流してやる。その結果、ローター１
１０が回転して、第１センサー１２６ａの出力が更に低下して第２の閾値ｔｈ２に達する
と、図９（ｃ）に示した状態に近付いたものと判断して、磁力を発生させる電流経路１２
４ｐの電流を停止するとともに、ローレンツ力を発生させる電流経路１２２ｐには、ｂ端
子１２２ｂからａ端子１２２ａの方向に電流を流してやる。
【００５９】
また、電流経路１２２ｐのｂ端子１２２ｂからａ端子１２２ａの方向に電流を流してい
る間に、第２センサー１２６ｂで検出される極性はＳ極からＮ極に切り替わるが、第１セ
ンサー１２６ａで検出される極性はＳ極のままなので、電流経路１２２ｐにはｂ端子１２
２ｂからａ端子１２２ａの方向に電流を流し続ける。
【００６０】
しかし、やがてはローター１１０の極性の境目が第１センサー１２６ａの位置に近付く
ことに伴って、第１センサー１２６ａの出力が上昇する。そして、第１センサー１２６ａ
の出力が第２の閾値ｔｈ２に達したら、ローター１１０の回転位置が図９（ｅ）に示した
状態に近付いたものと判断して、ローレンツ力を発生させる電流経路１２２ｐの電流を停
止する。そして、第２センサー１２６ｂの出力を参照し、第２センサー１２６ｂで検出さ
れる極性がＮ極であることを確認したら、磁力を発生させる電流経路１２４ｐにｂ端子１
２４ｂからａ端子１２４ａの方向に電流を流してやる。その結果、ローター１１０が回転
して、第１センサー１２６ａの出力が更に上昇して第１の閾値ｔｈ１に達すると、図９（
ｆ）に示した状態に近付いたものと判断して、磁力を発生させる電流経路１２４ｐの電流
を停止するとともに、ローレンツ力を発生させる電流経路１２２ｐには、ａ端子１２２ａ
からｂ端子１２２ｂの方向に電流を流してやる。すると、ローター１１０が回転して、図
９（ａ）に示した状態に復帰する。
【００６１】
このようなタイミングチャートに従って、電流経路１２２ｐおよび電流経路１２４ｐに
流す電流を切り替えていけば、ローター１１０を時計方向に回転させることができる。ま
た、電流経路１２２ｐおよび電流経路１２４ｐに流す電流の向きを逆にすれば、ローター
１１０を反時計方向に回転させることもできる。従って、第１センサー１２６ａおよび第
２センサー１２６ｂの出力を検出して、電流経路１２２ｐのａ端子１２２ａおよびｂ端子
１２２ｂの電位差と、電流経路１２４ｐのａ端子１２４ａおよびｂ端子１２４ｂの電位差
とを制御してやれば、直流モーター１００のローター１１０を任意の方向に回転させるこ
とができる。また、電流量を制御することによって、回転トルクも制御することが可能で
ある。
【００６２】
尚、以上の説明から明らかなように、第１センサー１２６ａは、ローター１１０がデッ
ドロック状態となる位置まで回転した時に、Ｎ極あるいはＳ極の何れの極性も検出されな
くなる位置（あるいは出力が十分に小さくなる位置）に設けておけばよい。また、第２セ
ンサー１２６ｂは、ローター１１０がデッドロック状態となる位置まで回転した時に、Ｎ
極あるいはＳ極の何れかの極性が検出される位置に設けておけばよい。
【００６３】
図１１は、本実施例の直流モーター１００を駆動する駆動回路１５０の構成を示した説
明図である。尚、本実施例の駆動回路１５０は、直流モーター１００とは別体に設けられ
ており、電源を内蔵しているものとする。図１１に示されるように、駆動回路１５０には
第１センサー１２６ａの出力と、第２センサー１２６ｂの出力とが入力される。また、直
流モーター１００のローター１１０を、時計方向あるいは反時計方向の何れに回転させる
かを指示する信号（回転方向信号）も入力される。駆動回路１５０は、これらの入力に基
づいて、電流経路１２２ｐおよび電流経路１２４ｐに流れる電流の有無および電流の方向
を制御する。
【００６４】
図１２は、駆動回路１５０に対する入力と、駆動回路１５０の出力との対応関係を示し
た説明図である。図１２（ｂ）には、反時計回りに回転させる場合の対応関係が示されて
いる。このような対応関係に基づいて直流モーター１００を駆動すれば、直流モーター１
００のローター１１０を所望の方向に回転させることができる。また、ローター１１０が
どのような位置で停止している場合でも、いわゆるデッドロック状態が発生することがな
い。その一方で、本実施例の直流モーター１００は、ローター１１０と一枚の電流経路基
板１２０とを組み合わせただけの、極めて単純な構造で実現できる。このため、直流モー
ター１００の薄型化や小型化を図ることが容易となる。加えて、電流経路基板１２０を多
層化する必要がないので、電流経路基板１２０を容易にチップ化することが可能であり、
極めて小型の直流モーター１００を構成することも可能となる。
【００６５】
また、ローレンツ力による回転トルクが得られないタイミングでは、磁力によって回転
トルクを発生させることができるので、直流モーター１００のトルク変動を減少させるこ
とも可能となる。
【００６６】
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。
【００６７】
Ｃ−１．第１変形例  ：
上述した実施例では、最も単純な構成として、ローター１１０が半円状に二分割されて
、それぞれの領域間で磁極の極性が反転しているものとして説明した。換言すれば、ロー
ター１１０の回転中心から見ると、１８０度の角度範囲毎にＮ極とＳ極とが切り替わって
いることになる。しかし、ローター１１０をより多くの領域に分割して、それぞれの領域
をＮ極とＳ極とに交互に着磁してもよい。但し、Ｎ極とＳ極とを交互に着磁させる関係上
、ローター１１０を分割する個数は、四分割（各領域の角度範囲は９０度）、六分割（各
領域の角度範囲は６０度）、八分割（各領域の角度範囲は４５度）などのように、偶数個
に限られる。
【００６８】
図１３は、磁極の極性が９０度の角度範囲毎に切り替わるローター１１０を用いた第１
変形例の直流モーター１００の概要を示した説明図である。このようなローター１１０を
用いた場合には、ローレンツ力を発生させるための電流経路１２２ｐは、電流経路基板１
２０の中央の貫通孔１２０ｈを中心として９０度の角度毎に分割した四つの領域内に形成
される。また、それぞれの領域内では、電流経路１２２ｐのローレンツ力発生部（直線状
の部分）が互いに９０度の角度に形成される。そして、磁力を発生させるための電流経路
１２４ｐは、何れかのローレンツ力発生部（電流経路１２２ｐの直線状に形成された部分
）の延長線上の位置に形成される。
【００６９】
図１４は、第１変形例の直流モーター１００がローレンツ力によって回転する様子を例
示した説明図である。図示したように、電流経路１２２ｐのａ端子１２２ａを＋Ｖの電源
に接続し、ｂ端子１２２ｂをグランドに接続すると、電流経路１２２ｐには図中に破線で
示した方向の電流が流れる。すると、図中に白抜きの矢印で示した方向にローレンツ力が
発生し、その反作用によってローター１１０が斜線を付した矢印の方向に回転する。電流
の向きを逆にすれば、ローター１１０を逆回転することも可能である。
【００７０】
もっとも、このような第１変形例の直流モーター１００も、ローター１１０の磁極の境
目が、電流経路１２２ｐのローレンツ力発生部（電流経路１２２ｐの直線状に形成された
部分）に重なる（あるいは平行になる）ような回転位置でローター１１０が停止すると、
前述したデッドロック状態が発生する。図１５には、第１変形例の直流モーター１００で
デッドロック状態が発生している様子が示されている。そこで、このような場合には、電
流経路１２２ｐには電流を流さずに、磁力を発生させるための電流経路１２４ｐに電流を
流してやる。たとえば、図１６に例示したように、電流経路１２４ｐのａ端子１２４ａか
らｂ端子１２４ｂの方向に電流を流してやる。すると、旋回形状に形成された電流経路１
２４ｐの下面側（ローター１１０に面する側）がＳ極に磁化されるので、ローター１１０
のＮ極の部分とは引き合い、Ｓ極の部分とは反発しあうことになって、図中に斜線を付し
た矢印の方向にローター１１０を回転させることができる。
【００７１】
また、上述した説明から明らかなように、第１変形例の直流モーター１００においても
、デッドロック状態の発生を検出するための第１センサー１２６ａは、電流経路１２２ｐ
に設けられた何れかのローレンツ力発生部の近傍に設けておけばよい。また、第２センサ
ー１２６ｂは、第１センサー１２６ａでデッドロック状態の発生を検出したときに、Ｎ極
またはＳ極の何れかの磁極を検出可能な位置に設けておけばよい。換言すれば、貫通孔１
２０ｈから見たときに、第１センサー１２６ａが設けられた位置からの回転角度が９０度
の整数倍にならない位置に、第２センサー１２６ｂを設けておけばよい。特に、第１セン
サー１２６ａからの回転角度が、（Ｎ＋１／２）×９０度（但し、Ｎは０を含む整数）と
なる位置に第２センサー１２６ｂを設けておけば、第１センサー１２６ａでデッドロック
状態の発生を検出したときに、第２センサー１２６ｂは、ローター１１０がＮ極またはＳ
極の何れかに着磁された領域のちょうど中心に来る。このため、第２センサー１２６ｂで
、安定して且つ高い感度で磁極の極性を検出することが可能となる。
【００７２】
Ｃ−２．第２変形例  ：
上述した実施例あるいは変形例では、直流モーター１００を駆動するための駆動回路１
５０は、直流モーター１００とは別体に設けられているものとして説明した。しかし、駆
動回路１５０を１つあるいは複数の半導体チップによって形成して、電流経路基板１２０
の上に実装してもよい。更には、電流経路１２２ｐや電流経路１２４ｐを、半導体技術を
用いて形成する場合には、駆動回路１５０も電流経路１２２ｐや電流経路１２４ｐと同時
に形成してもよい。こうすれば、電流経路基板１２０に別途、駆動回路１５０を組み付け
る必要が無くなるので、製造が簡単になるとともに、電流経路基板１２０を小型化するこ
とが可能となり、その結果、直流モーター１００をより一層小型化することが可能となる
。図１７には、駆動回路１５０が設けられた第２変形例の電流経路基板１２０が示されて
いる。
【００７３】
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、ローター１１０に一枚の電
流経路基板１２０を組み合わせただけの簡単な構造であるため、たとえば直径が１０ｍｍ
以下に小さくすることも容易である。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。
【００７４】
図１８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、トルク変動が少ないので関節を
滑らかに動かすことが可能であり、こうした用途に特に適している。
【００７５】
また、図１９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、トルク変動が少ないという優れた特性を有している。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。
【００７６】
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。
【００７７】
たとえば、上述した実施例および変形例では、第１センサー１２６ａおよび第２センサ
ー１２６ｂを用いて磁極の向きを検出し、その結果によって、電流経路１２２ｐ、電流経
路１２４ｐに流す電流を切り替えるものとして説明した。しかし、ローター１１０の回転
位置を検出するセンサー（エンコーダー）を設けておき、エンコーダーの出力によって電
流経路１２２ｐ、電流経路１２４ｐの電流を切り替えるようにしても良い。
【００７８】
また、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および図８を用いて前述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】
【００７９】
１００…直流モーター、        １０２…ケース、          １０２ａ…上部ケース、
１０２ｂ…下部ケース、        １０４…ベアリング、      １１０…ローター、
１１２…回転軸、              １２０…電流経路基板、    １２０ｈ…貫通孔、
１２２…ローレンツ力発生領域、  １２２ａ…ａ端子、      １２２ｂ…ｂ端子、
１２２ｐ…電流経路、            １２４…磁力発生領域、  １２４ａ…ａ端子、
１２４ｂ…ｂ端子、            １２４ｃ…コア、          １２４ｐ…電流経路、
１２６ａ…第１センサー、      １２６ｂ…第２センサー、  １５０…駆動回路、
２００…ロボットハンド、      ２０２…指、              ５００…ロボット
【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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