(57)【要約】      （修正有）【課題】小型で高トルクの直流モーターの提供。【解決手段】回転軸１１２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した円板形状の永久磁石をローター１１０とし、ローター１１０の着磁面と向かい合わせて電流経路基板１２０を設ける。電流経路基板１２０には、ローター１１０の回転軸１１２を中心として所定角度の中心角を有する扇形形状の半径部分に沿って形成した往き側経路と、扇形形状の円弧部分に沿って形成した戻り側経路とを少なくとも一部に含んだ第１の電流経路と、第１の電流経路の往き側経路と戻り側経路とに囲まれた扇形形状の領域内の位置に、渦巻き状に形成した電流経路を少なくとも一部に含む第２の電流経路とを形成する。ローター１１０からの磁界の下で第１および第２の電流経路に電流を流すと、ローレンツ力および磁力を用いて回転トルクを発生させることができるので、小型で高トルクな直流モーターを構成できる。【選択図】図２
2012125089.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
れた円板形状の永久磁石と
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、
前記ローターの回転軸を中心として前記所定角度の中心角を有する扇形形状の半径部
分に沿って形成された往き側経路と、該扇形形状の円弧部分に沿って形成された戻り側経
路とを少なくとも一部に含んだ第１の電流経路と、
前記第１の電流経路の前記往き側経路と前記戻り側経路とに囲まれた前記扇形形状の
領域内に、渦巻き状に形成された電流経路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】
請求項１に記載の直流モーターであって、
前記電流経路基板には、前記往き側経路と前記戻り側経路とが複数回数巻きに形成され
た前記第１の電流経路が複数組設けられており、
前記各組の第１の電流経路の前記扇形形状の領域内には、互いに位置を異ならせて複数
の前記第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、
前記ローターの永久磁石は、前記円板形状の表裏面が着磁されており、
前記ケースには、前記ローターの表裏面と向かい合う位置のそれぞれに前記電流経路基
板が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搭載したロボットハンド
。
【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。
【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
あるいはロボットに関する。
【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。
【０００３】
また、電磁気的な力の発生原理に着目すると、異なる極性の磁極同時が引き合い、同じ
極性の磁極同士が反発し合う力（磁力）を利用する直流モーター（特許文献１など）と、
いわゆるローレンツ力を利用する直流モーター（特許文献２など）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】
ここで、磁力を用いて回転トルクを発生させる直流モーターでは、多数の電磁石コアを
設けることによって比較的容易に高い回転トルクを発生させることが可能であるが、電磁
石コアの数が多くなるほど構造が複雑となり、その結果、小型化することが困難となる。
その一方で、ローレンツ力を用いる直流モーターは、電磁石コアが存在しないために構造
が単純となって小型化が容易であるが、電磁石コアの数を増やすことで高トルク化を図る
ことができない。また、巻線の巻回数を増やすことによって高トルク化を図ろうとしても
、コアを用いて磁束を集中させることができないため、巻回数を増やすことに因る効果を
効率よく発揮させることができない。このような事情から、特に小型化の要請の強い用途
に対しては、ローレンツ力を用いて回転トルクを発生させる直流モーターが使用され、高
トルク化の要請の強い用途に対しては、磁力を用いて回転トルクを発生させる直流モータ
ーが使用されている。
【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、小型化および高トルク化の要請を同時に満足させなければならない用途に対し
ては、適切な直流モーターが存在しないという問題があった。特に、ロボットハンドやロ
ボットのアクチュエーターとして組み込むためには、小型で且つ高トルクを発生可能な直
流モーターが必要となるが、このようなモーターは存在しないという問題があった。
【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、小型で高トルクを発生させること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
れた円板形状の永久磁石と
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、
前記ローターの回転軸を中心として前記所定角度の中心角を有する扇形形状の半径部
分に沿って形成された往き側経路と、該扇形形状の円弧部分に沿って形成された戻り側経
路とを少なくとも一部に含んだ第１の電流経路と、
前記第１の電流経路の前記往き側経路と前記戻り側経路とに囲まれた前記扇形形状の
領域内に、渦巻き状に形成された電流経路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、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円板形状の永久磁石によってロー
ターが形成されており、このローターの着磁面と向かい合う位置に電流経路基板が設けら
れている。そして、この電流経路基板には、第１の電流経路と第２の電流経路とが形成さ
れている。このうち、第１の電流経路は、ローターの回転軸を中心として所定角度の中心
角を有する扇形形状の半径部分に沿って形成された往き側経路と、扇形形状の円弧部分に
沿って形成された戻り側経路とを少なくとも一部に含んでいる。また、第２の電流経路は
、第１の電流経路の往き側経路と戻り側経路とに囲まれた扇形形状の領域内の位置に、渦
巻き状に形成された電流経路を少なくとも一部に含んでいる。
【００１０】
このような構成では、第１の電流経路に電流を流すと、扇形形状の半径部分に沿って形
成された往き側の電流経路には、ローターからの磁界の影響を受けて、電流経路基板を回
転させようとする方向のローレンツ力が作用する。しかし、電流経路基板はケース側に固
定されているので、反作用によってローターを回転させようとする。また、第２の電流経
路に電流を流すと、第２の電流経路は一種の電磁石として機能する結果、ローターとの間
で働く磁力によって、ローターを回転させようとする。その結果、ローレンツ力および磁
力を用いてローターを回転させることができるので、高い回転トルクを発生させることが
可能となる。また、ローレンツ力を発生させる第１の電流経路も、磁力を発生させる第２
の電流経路も同じ電流経路基板に形成することができる。しかも、第２の電流経路は、第
１の電流経路によって囲まれた扇形形状の領域内に形成することができる。このため、ロ
ーレンツ力および磁力をどちらも用いてローターを回転させているにも拘わらず、直流モ
ーターが大型化することがない。結局、小型でありながら高トルクな直流モーターを構成
することが可能となる。
【００１１】
上述した本発明の直流モーターにおいては、電流経路基板に、往き側経路と戻り側経路
とが複数回数巻きに形成された第１の電流経路を複数組設け、それぞれの組の第１の電流
経路の扇形形状の領域内には、互いに位置を異ならせて複数の第２の電流経路を設けるよ
うにしてもよい。
【００１２】
こうすれば、複数組の第１の電流経路によるローレンツ力と、それぞれの組に設けられ
た第２の電流経路による磁力とを用いてローターを回転させることができるので、高トル
クを発生させることができる。また、複数組の第１の電流経路も、複数の第２の電流経路
も、電流経路基板上に設けられているので、直流モーターが大型化することもない。
【００１３】
また、上述した本発明の直流モーターにおいては、円板形状の表裏面が着磁された永久
磁石によってローターを構成し、ケースには、ローターの表裏面と向かい合う位置のそれ
ぞれに電流経路基板を設けるようにしてもよい。
【００１４】
こうすれば、ローターの表面と向かい合う位置、あるいはローターの裏面と向かい合う
位置の電流経路基板に形成した第１の電流経路に作用するローレンツ力と、第２の電流経
路とローターとの間に働く磁力とを用いてローターを回転させることができるので、高ト
ルクな直流モーターを構成することができる。また、電流経路基板を、ローターの表面と
向かい合う位置、およびローターの裏面と向かい合う位置に設けるだけなので、直流モー
ターが大型化することもない。
【００１５】
また、上述した本発明の直流モーターは、小型で高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】
【００１６】
【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】ローレンツ力を発生させる電流経路の結線関係と経路を流れる電流方向の表記方法とを示した説明図である。
【図５】磁力を発生させる電流経路の結線関係と経路を流れる電流方向の表記方法とを示した説明図である。
【図６】ローターによって形成される磁界を示した説明図である。
【図７】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８】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９】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１０】電流方向を切り替えることによってローレンツ力を用いてローターを回転させる様子を示す説明図である。
【図１１】電磁石とローターとの間に働く磁力によっ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。
【図１２】電磁石とローターとの間に働く磁力によっ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。
【図１３】電流方向を切り替えることによって磁力を用いてローターを回転させる様子を示す説明図である。
【図１４】ローターを時計方向に回転させるためにローターの回転位置に応じてコネクターに加える電圧を切り替える様子を示した説明図である。
【図１５】ローターを反時計方向に回転させるためにローターの回転位置に応じてコネクターに加える電圧を切り替える様子を示した説明図である。
【図１６】電流経路基板の上に制御回路が実装された変形例を例示した説明図である。
【図１７】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１８】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】
【００１７】
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：
Ｂ−１．ローレンツ力による回転トルクの発生原理：
Ｂ−２．磁力による回転トルクの発生原理：
Ｂ−３．ローレンツ力および磁力を用いた駆動方法：
Ｃ．適用例：
【００１８】
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。
【００１９】
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
示されるようにローター１１０は円板形状をしており、中心には回転軸１１２が上下方向
に突設されている。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１８
０度ずつ）交互に配置されている。
【００２０】
ローター１１０の上下には、電流経路基板１２０，１３０が設けられている。ローター
１１０の回転軸１１２は、電流経路基板１２０，１３０の中央を貫通して、ケース１０２
のベアリング１０４によって軸支されている。また、電流経路基板１２０，１３０は、ケ
ース１０２に固定されており、それぞれの電流経路基板１２０，１３０とローター１１０
との間には、一定の隙間が形成されるようになっている。
【００２１】
図３は、本実施例の電流経路基板１２０，１３０に形成された電流経路を示した説明図
である。始めに、図３（ａ）を参照することによって、ローター１１０の上側に設けられ
た電流経路基板１２０の電流経路について説明する。図３（ａ）に示されるように、電流
経路基板１２０のほぼ中央には貫通孔１２０ｈが設けられており、この貫通孔１２０ｈに
対して図面上で左側には、略半円形状（中心角が１８０度の扇形形状）の電流経路１２２
ｐが設けられ、そして、この半円形状の１２２ｐに対して貫通孔１２０ｈを中心に点対称
となる位置に、もう一組の電流経路１２３ｐが設けられている。このうちの一方の組の電
流経路１２２ｐ（あるいは電流経路１２３ｐ）は、電流経路基板１２０のほぼ中央を直線
状に横断した後、円弧状に元の位置付近まで戻ってきて、再び電流経路基板１２０のほぼ
中央を直線状に横断するような形状に形成されている。尚、図３（ａ）に示した電流経路
１２２ｐ（あるいは電流経路１２３ｐ）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（電流経路１２３ｐ）が貫通孔１２０
ｈ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１２
２ｐ（電流経路１２３ｐ）が通過するようにしてもよい。
【００２２】
こうして電流経路１２２ｐ，１２３ｐは、少しずつ位置をずらしながら複数回巻に形成
されている。尚、図３に示した例では、電流経路１２２ｐ，１２３ｐが二重巻に形成され
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１２２ｐ，１２３ｐは、より多くの回数巻きに形成されて
いる。また、略半円形状に形成された電流経路１２２ｐ，１２３ｐのうちの直線状の部分
が、ローター１１０を回転させるための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。そこで以下では、略半円形状の電流経路１２２ｐ，１２３ｐを「ローレン
ツ線」と称することがあるものとする。また、電流経路１２２ｐ，１２３ｐ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１２
２ａ，１２３ａ」と称し、終端側の端子を「ｂ端子１２２ｂ，１２３ｂ」と称するものと
する。
【００２３】
複数回巻に形成された一方の電流経路１２２ｐの内側の上方（図面上では貫通孔１２０
ｈの左上方）には、渦巻き状の電流経路１２４ｐが形成されている。以下では、電流経路
１２４ｐの始端側の端子を「ａ端子１２４ａ」と称し、電流経路１２４ｐの終端側の端子
を「ｂ端子１２４ｂ」と称するものとする。また、渦巻き状に形成された電流経路１２４
ｐの内側には、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。そして、電流経路基板１
２０には、これら電流経路１２４ｐ、ａ端子１２４ａ、ｂ端子１２４ｂ、コア１２４ｃと
同様な構造が、貫通孔１２０ｈを中心として９０度ずつ回転した三つの位置に設けられて
いる。更に、電流経路基板１２０には、ローター１１０の回転位置を検出するための位置
センサー１２９も設けられている。
【００２４】
尚、渦巻き状に形成された電流経路１２４ｐ〜１２７ｐは、電流を流すと一種の電磁石
として機能する。そこで以下では、これら渦巻き状に形成されたそれぞれの電流経路１２
４ｐ〜１２７ｐを「電磁石線」と称することがあるものとする。
【００２５】
図３（ｂ）には、ローター１１０の下側に設けられた電流経路基板１３０の電流経路が
示されている。図示されるように、電流経路基板１３０にも、中央に設けられた貫通孔１
３０ｈや、略半円形状をした２つの電流経路１３２ｐ，１３３ｐ（ローレンツ線）や、渦
巻き形状をした４つの電流経路１３４ｐ〜１３７ｐ（電磁石線）が設けられている。これ
ら電流経路にも、始端側にはａ端子１３２ａ〜１３７ａが設けられ、終端側にはｂ端子１
３２ｂ〜１３７ｂが設けられている。また、電流経路１３４ｐ〜１３７ｐ（電磁石線）の
内側には、磁性材料によるコア１３４ｃ〜１３７ｃが設けられている。尚、ローター１１
０の下側に設けられる電流経路基板１３０は、上側に設けられる電流経路基板１２０に対
して、電流経路１３２ｐ，１３３ｐの向き、および位置センサー１２９が設けられていな
い点が異なっている。本実施例では、ローレンツ線（電流経路１２２ｐ，１２３ｐ，１３
２ｐ，１３３ｐ）が、本発明における「第１の電流経路」に相当し、電磁石線（電流経路
１２４ｐ〜１２７ｐ、１３４ｐ〜１３７ｐ）が、本発明における「第２の電流経路」に相
当する。
【００２６】
図４は、ローレンツ力を発生させる電流経路１２２ｐ，１２３ｐ，１３２ｐ，１３３ｐ
（ローレンツ線）の結線関係と経路を流れる電流方向の表記方法とを示した説明図である
。尚、図３を用いて前述したように、ローレンツ線は多重巻きに形成されているが、図４
では図示が煩雑となることを避けるために、ローレンツ線が一重巻きされているものとし
て表示している。
【００２７】
図４（ａ）に示されるように、一方の電流経路１２２ｐのｂ端子１２２ｂと他方の電流
経路１２３ｐのａ端子１２３ａとは、コネクターＣＬ２によって電気的に接続されており
、他方の電流経路１２３ｐのｂ端子１２３ｂと一方の電流経路１２２ｐのａ端子１２２ａ
とは、コネクターＣＬ１によって電気的に接続されている。従って、コネクターＣＬ１を
プラス電圧（以下、＋Ｖ）に接続し、コネクターＣＬ２をマイナス電圧（以下、−Ｖ）に
接続すると、電流経路１２２ｐ，１２３ｐには、図中に破線の矢印で示した方向に電流が
流れる。このうち、電流経路１２２ｐ，１２３ｐが直線状に形成されている部分が、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であり、この部分については、電
流経路１２２ｐも電流経路１２３ｐも、電流の方向は同じ方向となっている。そこで、電
流経路１２２ｐ，１２３ｐの電流が図４（ａ）に示した方向に流れている状態を、図４（
ｂ）に太い破線の矢印で示したように表記するものとする。換言すれば、コネクターＣＬ
１を＋Ｖに接続し、コネクターＣＬ２を−Ｖに接続すると、電流経路１２２ｐ，１２３ｐ
には、図４（ｂ）に矢印で示した方向に電流が流れることになる。また逆に、コネクター
ＣＬ１を−Ｖに接続し、コネクターＣＬ２を＋Ｖに接続した場合には、図４（ｂ）に矢印
で示した方向とは逆向きに電流が流れることになる。
【００２８】
電流経路基板１３０のローレンツ線（電流経路１３２ｐ，１３３ｐ）についても、同様
に結線されている。すなわち、図４（ｃ）に示されるように、一方の電流経路１３２ｐの
ｂ端子１３２ｂと他方の電流経路１３３ｐのａ端子１３３ａとが、コネクターＣＬ４によ
って電気的に接続されており、他方の電流経路１３３ｐのｂ端子１３３ｂと一方の電流経
路１３２ｐのａ端子１３２ａとが、コネクターＣＬ３によって電気的に接続されている。
従って、コネクターＣＬ３を＋Ｖに接続し、コネクターＣＬ４を−Ｖに接続すれば、電流
経路１３２ｐ，１３３ｐの直線部分を、図上では左から右に向かう方向に電流が流れるこ
とになる。
【００２９】
図５は、磁力を発生させる電流経路１２４ｐ〜１２７ｐ，１３２ｐ〜１３７ｐ（電磁石
線）の結線関係と経路を流れる電流方向の表記方法とを示した説明図である。図５（ａ）
に示されるように、電流経路１２４ｐのｂ端子１２４ｂと隣の電流経路１２５ｐのａ端子
１２５ａとは、コネクターＣＭ１によって電気的に接続されており、その電流経路１２５
ｐのｂ端子１２５ｂと、その隣の電流経路１２６ｐのａ端子１２６ａとは、コネクターＣ
Ｍ２によって電気的に接続されている。他の電流経路１２６ｐ，１２７ｐについても同様
に、電流経路１２６ｐのｂ端子１２６ｂと電流経路１２７ｐのａ端子１２７ａとはコネク
ターＣＭ３によって接続されており、電流経路１２７ｐのｂ端子１２７ｂと電流経路１２
４ｐのａ端子１２４ａとはコネクターＣＭ４によって接続されている。従って、図５（ａ
）に示すように、コネクターＣＭ３を＋Ｖに接続し、コネクターＣＭ１を−Ｖに接続する
と、電流経路１２４ｐ〜１２７ｐには、図中に破線の矢印で示した方向に電流が流れる。
そこで、電流経路１２４ｐ〜１２７ｐの電流が図５（ａ）に示した方向に流れている状態
を、図５（ｂ）に太い破線の矢印で示したように表記するものとする。
【００３０】
電流経路基板１３０の電磁石線（電流経路１３４ｐ〜１３７ｐ）についても、同様に結
線されている。すなわち、図５（ｃ）に示されるように、電流経路１３４ｐのｂ端子１３
４ｂと電流経路１３５ｐのａ端子１３５ａとは、コネクターＣＭ１によって電気的に接続
されており、電流経路１３５ｐのｂ端子１３５ｂと電流経路１３６ｐのａ端子１３６ａと
は、コネクターＣＭ２によって接続され、電流経路１３６ｐのｂ端子１３６ｂと電流経路
１３７ｐのａ端子１３７ａとはコネクターＣＭ３によって接続され、電流経路１３７ｐの
ｂ端子１３７ｂと電流経路１３４ｐのａ端子１３４ａとはコネクターＣＭ４によって接続
されている。
【００３１】
このように本実施例の電流経路基板１２０には、同じ基板上にローレンツ線（電流経路
１２２ｐ，１２３ｐ）と電磁石線（電流経路１２４ｐ〜１２７ｐ）とが設けられている。
電流経路基板１３０についても同様に、同じ基板上にローレンツ線（電流経路１３２ｐ，
１３３ｐ）と電磁石線（電流経路１３４ｐ〜１３７ｐ）とが設けられている。そして、こ
れら電流経路基板１２０，１３０は、ローター１１０の上面側および下面側に設けられて
いるので、ローレンツ線および電磁石線にはローター１１０からの磁界が作用する。従っ
て、ローター１１０の回転位置に合わせて、ローレンツ線および電磁石線に流す電流の向
きを切り替えることによって、回転トルクを発生させることが可能となる。以下では、こ
の点について詳しく説明する。
【００３２】
Ｂ．本実施例の直流モーター１００の動作原理  ：
先ず始めに、ローター１１０が形成する磁界について説明する。図６は、ローター１１
０によって形成された磁界を示した説明図である。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，
１３０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１
２０，１３０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１２０，１３０を貫く磁力線の向き
が交互に切り替わることになる。このような磁界の中で、電流経路基板１２０，１３０に
形成されたローレンツ線に電流を流すことによってローレンツ力を発生させて、回転トル
クを発生させる。
【００３３】
Ｂ−１．ローレンツ力による回転トルクの発生原理  ：
図７〜図９は、電流経路基板１２０，１３０のローレンツ線（電流経路１２２ｐ，１２
３ｐ，１３２ｐ，１３３ｐ）に電流を流すことで、ローター１１０に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。たとえば、ローター１１０の回転位置が図７に示
した状態、すなわち上面側がＮ極に着磁され下面側がＳ極に着磁された部分が、手前側に
来て、尚且つ、極性の境目が左右方向（電流経路基板１３０のローレンツ線の直線部分（
ローレンツ力発生部）と同じ方向）となる状態では、図７中に太い破線の矢印で示した方
向に電流を流してやる。尚、電流の表記は、図４を用いて前述した表記法に従っている。
従って、図７に示した例では、コネクターＣＬ１に＋Ｖを接続し、コネクターＣＬ２に−
Ｖを接続していることになる。また、図中に細い一点鎖線で示した矢印は、ローター１１
０による磁界の向きを表している。
【００３４】
すると、フレミングの左手の法則によって、ローレンツ力発生部には、図７中に白抜き
の矢印で示した方向（電流経路基板１２０を反時計方向に回転させようとする方向）にロ
ーレンツ力が作用する。ところが、図２を用いて前述したように、電流経路基板１２０，
１３０はケース１０２に固定されている。このため、反作用によってローター１１０が逆
方向（時計方向）に回転することになる。尚、ローレンツ線の円弧状に形成された部分に
もローレンツ力が作用するが、この部分に作用するローレンツ力は円弧の中心側あるいは
外側に向かうので、ローター１１０の回転トルクを発生させることはなく、無視しても構
わない。
【００３５】
また、図７に示したローター１１０の回転位置では、電流経路基板１３０のローレンツ
線（電流経路１３２ｐ，１３３ｐ）には電流を流さない。これは、図中に細い一点鎖線の
矢印で示されるように、電流経路１３２ｐと電流経路１３３ｐとでローター１１０からの
磁界の方向が逆になるので、仮に電流を流しても発生するローレンツ力が互いに打ち消し
あってしまうためである。図８には、一例として図７に示したローター１１０の回転位置
で電流経路基板１３０のローレンツ線（電流経路１３２ｐ，１３３ｐ）に電流を流した場
合に、それぞれの電流経路１３２ｐ，１３３ｐの直線状の部分（ローレンツ力発生部）に
作用するローレンツ力が、白抜きの矢印で示されている。図示されるように、図上で手前
側に表示されたローレンツ線（電流経路１３３ｐ）と、奥側に表示されたローレンツ線（
電流経路１３２ｐ）とでは、ローレンツ力の方向が逆になっており、互いに打ち消しあっ
てしまうため、回転トルクを生じない。このことは、電流の方向を逆にしても全く同様な
状態が発生する。
【００３６】
このように、ローター１１０の上面あるいは下面での磁極の境目と、ローレンツ線の直
線部分（ローレンツ力発生部）とが同じ方向を向く場合には、そのローレンツ線に電流を
流しても回転トルクを発生させることができない。また、磁極の境目と、ローレンツ力発
生部とが完全には同じ方向ではなくても、ほぼ同じ方向を向いている場合には、ローレン
ツ力の方向が逆になる箇所が生じるので、効率よく回転トルクを発生させることができな
くなる。そこで、このような向きのローレンツ線には電流を流さないこととしている。
【００３７】
もちろん、ローター１１０の磁極の境目と、ローレンツ線の直線部分（ローレンツ力発
生部）とが平行（あるいは、ほぼ平行）となるのは稀であり、ほとんどの場合は、電流経
路基板１２０および電流経路基板１３０のローレンツ線に電流を流すことによって、回転
トルクを発生させることができる。たとえばローター１１０が、図９に例示した回転位置
にある場合は、電流経路基板１２０については手前側から奥側に電流が流れるように（従
って、コネクターＣＬ１を＋Ｖに接続し、コネクターＣＬ２を−Ｖに接続し）、電流経路
基板１３０については左側から右側に電流が流れるように（従って、ＣＬ３を＋Ｖに接続
し、コネクターＣＬ４を−Ｖに接続）する。こうすれば、図９中に白抜きの矢印で示した
ように、電流経路基板１２０および電流経路基板１３０を反時計方向に回転させようとす
る方向のローレンツ力が発生する。その結果、その反作用によって、ローター１１０には
時計方向の回転トルクが発生することになる。
【００３８】
以上では、ローター１１０の回転位置が異なる２つのケースについて、電流経路基板１
２０，１３０のローレンツ線に電流を流す向きについて説明した。異なるローター１１０
の回転位置についても、ローター１１０の回転位置に応じて電流の向きを切り替えていけ
ばよい。また、ローター１１０の回転方向を逆にする場合には、電流の向きを逆にすれば
よい。
【００３９】
図１０は、ローター１１０を時計回りに回転させる場合に、ローター１１０の回転位置
に応じてローレンツ線に流す電流の向きを切り替える様子を示した説明図である。図中に
示した円形の図形は、真上から（回転軸１１２の方向から）見た時のローター１１０を表
しており、斜線を付した部分は、ローター１１０の上面側がＮ極に着磁された部分を表し
ている。また、図中に太い破線で示した矢印は、電流経路基板１２０，１３０のローレン
ツ線に流す電流の方向を表している。尚、上下方向の電流は、電流経路基板１２０のロー
レンツ線（電流経路１２２ｐ，１２３ｐ）に流れる電流であり、左右方向の電流は電流経
路基板１３０のローレンツ線（電流経路１３２ｐ，１３３ｐ）に流れる電流である。また
、図１０では、図７に例示したローター１１０の回転位置を「Ｐ１」とし、そこからロー
ター１１０が時計方向に２２．５度だけ回転した位置を「Ｐ２」とし、以降、時計方向に
２２．５度だけ回転する毎に、ローター１１０の回転位置を「Ｐ３」、「Ｐ４」・・・と
表示している。また、「Ｐ１６」の位置から時計方向に２２．５度だけ回転すると「Ｐ１
」の位置に戻る。
【００４０】
図１０に示されるように、Ｐ１の位置では、電流経路基板１２０のローレンツ線に、下
から上に向かう方向（図７に示した図では手前側から奥側に向かう方向）に電流を流すこ
とによって、白抜きの矢印で示した方向にローレンツ力が作用し、その結果、図中に太線
の矢印で示した方向に回転トルクが発生する。また、Ｐ１の位置では、ローター１１０の
磁極の境目が、電流経路基板１３０のローレンツ線の直線部分と平行になるので、電流経
路基板１３０のローレンツ線には電流を流さない。
【００４１】
ローター１１０が２２．５度だけ時計方向に回転して、Ｐ２の位置になると、図中に破
線の矢印で示した方向、すなわち、電流経路基板１２０のローレンツ線には下から上方向
、電流経路基板１３０のローレンツ線には左から右方向に電流を流す。その結果、白抜き
の矢印で示した方向にローレンツ力が作用し、太線の矢印で示した方向に回転トルクが発
生する。尚、図上では、左から右方向に流れる電流についての白抜きの矢印は短く表示さ
れている。これは、この電流が流れる経路はローター１１０の磁極の境目に近いために磁
界が弱くなっており、発生するローレンツ力が小さいことを表したものである。
【００４２】
ローター１１０がＰ３、Ｐ４の位置でも、Ｐ２の位置と同様に電流を流すが、Ｐ５の位
置に達すると、ローター１１０の磁極の境目が、電流経路基板１２０のローレンツ線の直
線部分（ローレンツ力発生部）と同じ方向となる。そこでこの位置では、電流経路基板１
２０のローレンツ線に電流を流すことを一旦中断し、電流経路基板１３０のローレンツ線
のみ電流を流し続ける。その後、ローター１１０が回転してＰ６の位置になると、電流経
路基板１２０のローレンツ線にも電流を再び流し始めるが、中断前に対してローター１１
０からの磁界の向きが逆転しているので、電流経路基板１２０のローレンツ線に流す電流
の向きを逆転して、上から下方向に電流を流す。その後は、Ｐ７、Ｐ８の位置でもＰ６と
同様に電流を流すが、Ｐ９の位置に達すると、今度は電流経路基板１３０のローレンツ線
の直線部分が、ローター１１０の磁極の境目と同じ方向となる。そこで、この位置（Ｐ９
）では、電流経路基板１２０のローレンツ線には電流を流し続けるが、電流経路基板１３
０のローレンツ線に電流を流すことを一旦中断する。そして、Ｐ１０の位置になると、電
流経路基板１３０のローレンツ線にも再び電流を流し始める。但し、中断前に対してロー
ター１１０からの磁界の向きが逆転しているので、電流経路基板１３０のローレンツ線に
流す電流の向きを逆転して、右から左方向に電流を流す。以降、同様にして、ローター１
１０が９０度、回転する度に、電流経路基板１２０あるいは電流経路基板１３０のローレ
ンツ線に流す電流を一旦中断し、電流の向きを逆転させて、再び電流を流し始めるように
する。こうすれば、電流経路基板１２０および電流経路基板１３０のローレンツ線に作用
するローレンツ力を利用して、ローター１１０に回転トルクを発生することが可能となる
。また、ローター１１０を逆方向（反時計方向）に回転させる場合には、電流の向きを逆
にすればよい。
【００４３】
また、図３を用いて前述したように、電流経路基板１２０，１３０には、ローレンツ線
（電流経路１２２ｐ，１２３ｐ，１３２ｐ，１３３ｐ）だけでなく、電磁石線（電流経路
１２４ｐ〜１２７ｐ、１３４ｐ〜１３７ｐ）も設けられている。このため、ローター１１
０の回転位置に合わせて電磁石線に流す電流の向きを切り替えることによって、磁力を用
いて回転トルクを発生させることも可能である。
【００４４】
Ｂ−２．磁力による回転トルクの発生原理  ：
図１１、図１２は、電流経路基板１２０，１３０の電磁石線（電流経路１２４ｐ〜１２
７ｐ，１３４ｐ〜１３７ｐ）に電流を流すことで、ローター１１０に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。たとえば、ローター１１０が図１１に示した回転
位置（図１０のＰ１の位置に相当）にある場合は、それぞれの電磁石線について、図１１
中に太い破線の矢印で示した方向の電流を流してやる。尚、電流の表記は、図５を用いて
前述した表記法に従っている。すなわち、コネクターＣＬ３に＋Ｖを接続し、コネクター
ＣＬ１に−Ｖを接続することによって、図示したような方向に電流を流すことができる。
【００４５】
このような態様で電流を流してやれば、以下の理由からローター１１０を時計方向に回
転させることができる。たとえば、電流経路基板１２０の左上に設けられた電流経路１２
４ｐについて着目すると、電流を流すことによってこの電流経路１２４ｐは一種の電磁石
として機能する。また、磁極の向きは「右ネジの法則」に従って、ローター１１０に面し
た側（下面側）がＳ極となる。その結果、電流経路１２４ｐは、ローター１１０の電流経
路１２７ｐと向き合う辺り（この部分のローター１１０のＮ極に着磁されている）との間
では引き合う方向の磁力（以下、引力）が発生し、ローター１１０の電流経路１２５ｐと
向き合う辺り（この部分のローター１１０のＳ極に着磁されている）との間では反発し合
う方向の磁力（以下、斥力）が発生する。すなわち、電流経路１２４ｐはローター１１０
を時計方向に回転させようとする。
【００４６】
また、電流経路基板１２０の右上に設けられた電流経路１２５ｐについては、ローター
１１０に向き合う側がＮ極となる。すると、電流経路１２５ｐは、ローター１１０の電流
経路１２４ｐと向き合う辺りとの間では引力が発生し、ローター１１０の電流経路１２６
ｐと向き合う辺りとの間では斥力が発生する。その結果、電流経路１２５ｐもローター１
１０を時計方向に回転させようとする。電流経路１２６ｐおよび電流経路１２７ｐについ
ても同様に、ローター１１０の向かい合う側の面との間で引力および斥力が発生して、ロ
ーター１１０を時計方向に回転させようとする。また、電流経路基板１３０に設けられた
電流経路１３２ｐ〜１３７ｐについても全く同様にして、ローター１１０を時計方向に回
転させようとする。
【００４７】
一方、ローター１１０が図１２に示した回転位置（図１０のＰ３の位置に相当）にある
場合は、図１２に太い破線の矢印で示した方向の電流を流してやる。すなわち、電流経路
基板１２０の電流経路１２４ｐについては反時計方向の電流を流し、電流経路１２６ｐに
ついては時計方向の電流を流してやる。電流経路１２５ｐ，１２７ｐについては電流を流
さない。電流経路基板１３０についても同様に、電流経路１３４ｐには反時計方向の、電
流経路１３６ｐには時計方向の電流を流してやり、電流経路１３５ｐ，１３７ｐについて
は電流を流さない。このような態様で電流を流すためには、図１２中に示されるように、
コネクターＣＭ３，ＣＭ４を＋Ｖに接続し、コネクターＣＭ１，ＣＭ２を−Ｖに接続すれ
ばよい。こうすれば、ローター１１０が図１２に示す回転位置にある場合でも、ローター
１１０を時計方向に回転させることができる。
【００４８】
たとえば、電流経路基板１２０の左上に設けられた電流経路１２４ｐについては、ロー
ター１１０に面する側がＳ極に磁化される。すると、電流経路１２４ｐの左側はローター
１１０のＮ極と向き合い、電流経路１２４ｐの右側はローター１１０のＳ極と向き合う状
態となって、ローター１１０を時計方向に回転させようとする。また、電流経路基板１２
０の右下に設けられた電流経路１２６ｐについては、ローター１１０に面する側がＮ極に
磁化される。そして、ローター１１０のＮ極の部分との間には斥力が発生し、ローター１
１０のＳ極の部分との間には引力が発生して、ローター１１０を時計方向に回転させよう
とする。尚、電流経路１２５ｐ，１２７ｐについては、どちら向きの電流を流しても、ロ
ーター１１０との間で発生する磁力が打ち消し合うため、ローター１１０を回転させるこ
とには寄与しない。従って、図１１と同様に電流経路１２５ｐ，１２７ｐにも電流を流し
ておくことも可能であるが、電気抵抗に起因する電力損失を避ける観点からすると、電流
経路１２５ｐ，１２７ｐには電流を流さないことが望ましい。電流経路基板１３０につい
ても同様に、電流経路１３４ｐには反時計方向の、電流経路１３６ｐには時計方向の電流
を流してやることで、ローター１１０を時計方向に回転させようとする力を発生させるこ
とができる。
【００４９】
以上では、ローター１１０の回転位置が異なる２つの場合について、電流経路基板１２
０，１３０の電磁石線（電流経路１２４ｐ〜１２７ｐ，１３４ｐ〜１３７ｐ）に電流を流
すことによって、ローター１１０を時計方向に回転可能であることを説明した。異なるロ
ーター１１０の回転位置についても、ローター１１０の回転位置に応じて電流の向きを切
り替えることで、ローター１１０を回転させることができる。また、ローター１１０の回
転方向を逆にする場合には、電流の向きを逆にすればよい。
【００５０】
図１３は、ローター１１０を時計回りに回転させる場合に、ローター１１０の回転位置
に応じて電磁石線に流す電流の向きを切り替える様子を示した説明図である。図中に示し
た円形の図形は、真上から（回転軸１１２の方向から）見た時のローター１１０を表して
おり、斜線を付した部分は、ローター１１０の上面側がＮ極に着磁された部分を表してい
る。また、Ｐ１〜Ｐ１６の回転位置は、図１０と同様である。尚、図１０では、電流経路
基板１２０のローレンツ線に流す電流方向と、電流経路基板１３０のローレンツ線に流す
電流方向とを重ねて表示したが、図１３では、電流経路基板１２０の電磁石線についての
み表示する。これは、電磁石線に電流を流した時に、ローター１１０と向き合って磁力を
作用させる側が電流経路基板１２０の電磁石線では下面側となり、電流経路基板１３０の
電磁石線では上面側となるため、磁極の極性が逆になって重ねて表示することが困難なた
めである。もっとも、４つの電磁石線がローター１１０に対して引力あるいは斥力を及ぼ
す状況は、電流経路基板１２０も電流経路基板１３０も全く同じになる。従って、電流経
路基板１３０については、電流経路基板１２０に準じて考えることができる。また、図１
３中に破線で示した矢印は、電流経路基板１２０の電磁石線に流す電流の方向を表してい
る。電流経路基板１３０の電磁石線についても同じ方向の電流を流してやる。
【００５１】
図１３に破線の矢印で示されるように、Ｐ１の位置では、左上の電磁石線（電流経路１
２４ｐ）および左下の電磁石線（電流経路１２７ｐ）には反時計方向の電流を流し、右上
の電磁石線（電流経路１２５ｐ）および右下の電磁石線（電流経路１２６ｐ）には時計方
向の電流を流してやる。図１１を用いて前述したように、このような態様で電流を流すた
めには、コネクターＣＭ３を＋Ｖに接続し、コネクターＣＭ１を−Ｖに接続すればよい。
図１３には、「ＣＭ１」と符号した円形図形の中央に「−」を表示し、「ＣＭ３」と符号
した円形図形の中央に「＋」を表示することによって、コネクターＣＭ１を−Ｖに接続し
、コネクターＣＭ３を＋Ｖに接続することを表している。このような方向に電流を流すと
、左上の電磁石線（電流経路１２４ｐ）および左下の電磁石線（電流経路１２７ｐ）のロ
ーター１１０に面する側（下面側）はＳ極となり、右上の電磁石線（電流経路１２５ｐ）
および右下の電磁石線（電流経路１２６ｐ）のローター１１０に面する側はＮ極となる。
その結果、図１１を用いて前述したように、ローター１１０を時計方向に回転させるトル
クが発生して、ローター１１０は図中に太い実線の矢印で示した方向に回転する。
【００５２】
ローター１１０がＰ１の位置から時計方向に２２．５度だけ回転してＰ２の位置に達し
ても、Ｐ１の位置と同じ方向に電流を流してやる。すると、Ｐ１の位置と同じ方向の磁力
が働いて、ローター１１０を時計方向に回転させる。
【００５３】
ローター１１０が更に２２．５度だけ回転してＰ３の位置になると、ローター１１０の
磁極の境目が左上の電磁石線（電流経路１２４ｐ）および右下の電磁石線（電流経路１２
６ｐ）の真下を通過する状態（図１２で前述した状態）となる。図１２を用いて前述した
ように、この状態では、ローター１１０の境目が通過する電磁石線（電流経路１２４ｐ，
１２６ｐ）のみがローター１１０の回転に寄与し、その他の電磁石線（電流経路１２５ｐ
，１２７ｐ）についてはローター１１０の回転に寄与しない。そこで、これら回転に寄与
しない電磁石線（電流経路１２５ｐ，１２７ｐ）の電流を停止する。その結果、左上の電
磁石線（電流経路１２４ｐ）では反時計方向の電流が流れており、右下の電磁石線（電流
経路１２６ｐ）では時計方向の電流が流れた状態となる。図１３中に示されるように、こ
のような態様で電流を流すためには、コネクターＣＭ３，ＣＭ４を＋Ｖに接続し、コネク
ターＣＭ１，ＣＭ２を−Ｖに接続すればよい。このような方向に電流を流すと、左上の電
磁石線（電流経路１２４ｐ）のローター１１０に面する側（下面側）はＳ極となる。その
結果、ローター１１０のＮ極に磁化された部分との間には引力が働き、ローター１１０の
Ｓ極に磁化された部分との間には斥力が働いて、ローター１１０を時計方向に回転させよ
うとする。同様に、電流経路基板１２０の右下の電磁石線（電流経路１２６ｐ）について
も、ローター１１０に面する側はＮ極に磁化されるので、ローター１１０のＳ極に磁化さ
れた部分との間には引力が働き、Ｎ極に磁化された部分との間には斥力が働いて、ロータ
ー１１０を時計方向に回転させようとする。その結果、ローター１１０は図中に太い実線
の矢印で示した方向に回転する。
【００５４】
こうしてローター１１０が回転した結果、Ｐ４の位置に達すると、電流を一旦停止して
いた電磁石線（電流経路１２５ｐ，１２７ｐ）に再び電流を流すが、電流の方向は逆転さ
せる。すなわち、図１３のＰ４の位置に破線の矢印で示されるように、左上の電磁石線（
電流経路１２４ｐ）および右上の電磁石線（電流経路１２５ｐ）では反時計方向に電流を
流し、右下の電磁石線（電流経路１２６ｐ）および左下の電磁石線（電流経路１２７ｐ）
では時計方向に電流を流してやる。すると、左上の電磁石線（電流経路１２４ｐ）および
右上の電磁石線（電流経路１２５ｐ）ではローター１１０に面する側がＳ極に磁化され、
右下の電磁石線（電流経路１２６ｐ）および左下の電磁石線（電流経路１２７ｐ）ではロ
ーター１１０に面する側がＮ極に磁化される。その結果、それぞれの電磁石線（電流経路
１２４ｐ〜１２７ｐ）がローター１１０の同極の部分とは反発し合い、異極の部分とは引
き合うこととなって、ローター１１０を時計方向に回転させる。
【００５５】
ローター１１０がＰ５、Ｐ６の位置でも、Ｐ４の位置と同様に電流を流すが、Ｐ７の位
置に達すると、ローター１１０の磁極の境目が、右上の電磁石線（電流経路１２５ｐ）お
よび左下の電磁石線（電流経路１２７ｐ）の真下となる。この状態では、磁極の境目の上
にある電磁石線（電流経路１２５ｐ，１２７ｐ）のみがローター１１０の回転に寄与し、
残りの電磁石線（電流経路１２４ｐ，１２６ｐ）はローター１１０の回転に寄与しないの
で電流を停止する。電流を流している電磁石線のうち、右上の電磁石線（電流経路１２５
ｐ）では反時計方向に電流が流れているので、ローター１１０に面する側がＳ極に磁化さ
れており、左下の電磁石線（電流経路１２７ｐ）では時計方向に電流が流れているので、
ローター１１０に面する側がＮ極に磁化されている。その結果、電磁石線（電流経路１２
５ｐ，１２７ｐ）がローター１１０の同極の部分とは反発し合い、異極の部分とは引き合
うこととなって、ローター１１０を時計方向に回転させる。
【００５６】
以降、同様にして、ローター１１０が９０度、回転して磁極の境目が何れかの電磁石線
の真下に来るたびに、残りの電磁石線の電流を一旦中断し、ローター１１０が更に回転す
ると、電流を一旦中断した電磁石線に、電流の向きを逆転させて再び電流を流すようにす
る。このようにして電磁石線（電流経路１２４ｐ〜１２７ｐ）に流す電流を切り替えてい
けば、電磁石線（電流経路１２４ｐ〜１２７ｐ）とローター１１０との間に生じる磁力を
利用して、ローター１１０に回転トルクを発生することが可能となる。また、ローター１
１０を逆方向（反時計方向）に回転させる場合には、電流の向きを逆にすればよい。
【００５７】
Ｂ−３．ローレンツ力および磁力を用いた駆動方法  ：
以上では、ローレンツ線（電流経路１２２ｐ，１２３ｐ，１３２ｐ，１３３ｐ）とロー
ター１１０との間に作用するローレンツ力によってローター１１０が回転するメカニズム
と、電磁石線（電流経路１２４ｐ〜１２７ｐ，１３２ｐ〜１３７ｐ）とローター１１０と
の間に作用する磁力によってローター１１０が回転するメカニズムとについて説明した。
実際には、これら２つのメカニズムを同時に利用してローター１１０を回転させることが
できるので、大きな回転トルクを発生させることができる。すなわち、位置センサー１２
９によってローター１１０の回転位置を検出しながら、コネクターＣＬ１〜ＣＬ４，ＣＭ
１〜ＣＭ４に加える電圧を切り替えることによって、ローレンツ力および磁力を同時に利
用しながらローター１１０を回転させることができる。
【００５８】
図１４は、ローター１１０を時計方向に回転させる場合に、ローター１１０の回転位置
に応じて、コネクターＣＬ１〜ＣＬ４，ＣＭ１〜ＣＭ４に加える電圧を示した説明図であ
る。また、図中に「＋Ｖ」と表示されているのは、その回転位置では、そのコネクターを
＋Ｖに接続することを示し、図中に「−Ｖ」と表示されているのは、−Ｖに接続すること
を示している。また、図１５には、ローター１１０を反時計方向に回転させる場合に、ロ
ーター１１０の回転位置に応じて、コネクターＣＬ１〜ＣＬ４，ＣＭ１〜ＣＭ４に加える
電圧が示されている。
【００５９】
このように、ローター１１０の回転位置に応じてコネクターＣＬ１〜ＣＬ４，ＣＭ１〜
ＣＭ４に加える電圧を切り替えていけば、ローレンツ力および磁力を同時に利用して回転
トルクを発生させることができるので、何れか一方を用いる直流モーターに比べて、高い
トルクを発生させることができる。また、ローレンツ線（電流経路１２２ｐ，１２３ｐ，
１３２ｐ，１３３ｐ）と電磁石線（電流経路１２４ｐ〜１２７ｐ，１３４ｐ〜１３７ｐ）
とは同じ基板上に形成されているので、ローレンツ力および磁力を併用しているにも拘わ
らず、直流モーターが大型化することもない。
【００６０】
尚、上述した実施例では、位置センサー１２９からローター１１０の回転位置を検出す
る検出回路や、ローター１１０の回転位置に応じてコネクターＣＬ１〜ＣＬ４，ＣＭ１〜
ＣＭ４の電圧を切り替える制御回路は、電流経路基板１２０，１３０とは別体に設けられ
ているものとして説明した。しかし、これらの回路を集積化したＩＣチップを電流経路基
板１２０あるいは電流経路基板１３０の上に実装してもよい。図１６には、こうして電流
経路基板１２０の上に制御回路１５０が実装された変形例の直流モーター１００の内部構
造が示されている。あるいは、電流経路基板１２０，１３０の各種の電流経路１２２ｐ〜
１２７ｐ、１３２ｐ〜１３７ｐを形成すると同時に、これら制御回路も電流経路基板１２
０，１３０に作り込んでしまうようにしてもよい。更には、電流経路基板１２０、１３０
をそれぞれ１個のＩＣチップで実現し、電流経路１２２ｐ〜１２７ｐ、１３２ｐ〜１３７
ｐをこのＩＣチップ上に形成すると同時に、これらの制御回路も同じＩＣチップ上に作り
込んでしまうようにしてもよい。
【００６１】
Ｄ．適用例  ：
上述した本実施例の直流モーター１００は、ローレンツ力および磁力を併用しているに
も拘わらず、ローレンツ力を発生させるためのローレンツ線（電流経路１２２ｐ，１２３
ｐ，１３２ｐ，１３３ｐ）と電磁石線（電流経路１２４ｐ〜１２７ｐ，１３４ｐ〜１３７
ｐ）とを一つの電流経路基板１２０，１３０に組み込むことができるので、高トルクであ
りながら、たとえば直径が１０〜２０ｍｍ程度の大きさにすることができる。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。
【００６２】
図１７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。
【００６３】
また、図１８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。
【００６４】
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。
【００６５】
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、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】
【００６６】
１００…直流モーター、        １０２…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、            １２２ａ〜１２７ａ…ａ端子、
１２２ｂ〜１２７ｂ…ｂ端子、  １２２ｐ，１２３ｐ…電流経路、  １２４ｃ…コア、
１２４ｐ〜１２７ｐ…電流経路、  １２９…位置センサー、  １３０…電流経路基板、
１３２ａ〜１３７ａ…ａ端子、    １３２ｂ〜１３７ｂ…ｂ端子、
１３０ｈ…貫通孔、    １３２ｐ，１３３ｐ…電流経路、    １３４ｃ…コア、
１３４ｐ〜１３７ｐ…電流経路、  １５０…制御回路、    ２００…ロボットハンド、
２０２…指、          ５００…ロボット、          ＣＬ１〜ＣＬ４…コネクター、
ＣＭ１〜ＣＭ４…コネクター
【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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