(57)【要約】【課題】小型化を図ることができるとともに、絶縁耐圧に優れたスロットレスモーターを提供すること、このようなスロットレスモーターを容易に製造することが可能なスロットレスモーターの製造方法、このようなスロットレスモーターを用いた電子機器（ロボット）を提供すること。【解決手段】スロットレスモーター１００は、略円筒形状のステーター２０と、ステーター２０の内周面に配された第１のコイル１０Ａと、ステーター２０の外周面に配された第２のコイル１０Ｂと、第１のコイル１０Ａと第２のコイル１０Ｂとの間に配された少なくとも４層の絶縁層と、ステーター２０の円筒内に配されたローター３０と、を有することを特徴とする。ステーター２０は、その内周面に設けられ、第１のコイル１０Ａが収納される第１の凹部２１と、その外周面に設けられ、第２のコイル１０Ｂが収納される第２の凹部２２と、を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒形状のステーターと、
前記ステーターの内周面に配された第１のコイルと、
前記ステーターの外周面に配された第２のコイルと、
前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間に配された少なくとも４層の絶縁層と、
前記ステーターの円筒内に配されたローターと、を有することを特徴とするスロットレスモーター。
【請求項２】
前記ステーターは、その内周面に設けられ、前記第１のコイルが収納される第１の凹部と、
その外周面に設けられ、前記第２のコイルが収納される第２の凹部と、を有する請求項１に記載のスロットレスモーター。
【請求項３】
前記絶縁層の絶縁耐圧は、４００００Ｖ／ｍｍ以上である請求項１または２に記載のスロットレスモーター。
【請求項４】
前記絶縁層の平均厚さは、１μｍ以上２０μｍ以下である請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスロットレスモーター。
【請求項５】
前記ステーターの前記第２のコイルが配された部位を囲むように設置されたヨークを有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載のスロットレスモーター。
【請求項６】
前記第１のコイルと前記第２のコイルとは、埋め込み用樹脂材料により、前記ステーターに固定されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載のスロットレスモーター。
【請求項７】
請求項２ないし６のいずれか１項に記載のスロットレスモーターの製造方法であって、
前記第１の凹部と前記第２の凹部とを有する前記ステーターを成型する工程と、
前記ステーターの内周面および外周面に、絶縁性材料を含むワニスを塗布し、形成した塗膜を乾燥させる工程と、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルを用意し、これらの表面に前記ワニスを塗布し、形成した塗膜を乾燥させる工程と、
前記ステーターの前記第１の凹部および前記第２の凹部のそれぞれに、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルを収納する工程と、を有することを特徴とするスロットレスモーターの製造方法。
【請求項８】
さらに、前記ステーターの前記第２のコイルが配された部位を囲むようにヨークを設置する工程を有する請求項７に記載のスロットレスモーターの製造方法。
【請求項９】
前記第１のコイルと前記第２のコイルとを、埋め込み用樹脂材料により前記ステーターに固定する工程を有する請求項７または８に記載のスロットレスモーターの製造方法。
【請求項１０】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のスロットレスモーターを用いたことを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のスロットレスモーターを用いたことを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スロットレスモーター、スロットレスモーターの製造方法、電子機器およびロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なインナーローター型スロットレスモーターでは、コイルは、樹脂でモールドされており、ヨークに固定されている。また、樹脂によって熱伝導し、コイルで発生した熱を外側に逃がす構造を有している。スロットレスモーターでは、コイルは空芯であるため、モールド時の位置決めが課題であった。
このような問題を解決する目的で、コイルをジグに一旦仮固定した後、樹脂モールドで固定するというスロットレスモーターが知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、従来のスロットレスモーターでは、一定の絶縁耐圧を得るために、また、射出成形時の圧力と熱に耐えるために、樹脂厚を大きくとる必要があり、結果として、近年のスロットレスモーターの小型化という要望に応えるのが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２６２５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、小型化を図ることができるとともに、絶縁耐圧に優れたスロットレスモーターを提供すること、このようなスロットレスモーターを容易に製造することが可能なスロットレスモーターの製造方法、このようなスロットレスモーターを用いた電子機器（ロボット）を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のスロットレスモーターは、略円筒形状のステーターと、
前記ステーターの内周面に配された第１のコイルと、
前記ステーターの外周面に配された第２のコイルと、
前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間に配された少なくとも４層の絶縁層と、
前記ステーターの円筒内に配されたローターと、を有することを特徴とする。
これにより、小型化を図ることができるとともに、絶縁耐圧に優れたスロットレスモーターを提供することができる。
【０００６】
本発明のスロットレスモーターでは、前記ステーターは、その内周面に設けられ、前記第１のコイルが収納される第１の凹部と、
その外周面に設けられ、前記第２のコイルが収納される第２の凹部と、を有することが好ましい。
これにより、スロットレスモーターの製造時におけるコイルの位置決めを容易に行うことができるとともに、ステーターの厚さをより薄くすることができ、さらなる小型化を図ることができる。
【０００７】
本発明のスロットレスモーターでは、前記絶縁層の絶縁耐圧は、４００００Ｖ／ｍｍ以上であることが好ましい。
これにより、絶縁層をより薄いものとすることができ、スロットレスモーターのさらなる小型化を図ることができる。
本発明のスロットレスモーターでは、前記絶縁層の平均厚さは、１μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。
これにより、スロットレスモーターのさらなる小型化を図ることができる。
【０００８】
本発明のスロットレスモーターでは、前記ステーターの前記第２のコイルが配された部位を囲むように設置されたヨークを有することが好ましい。
これにより、磁束の漏れをより確実に防止することができ、スロットレスモーターの駆動性能を効果的に向上させることができる。
本発明のスロットレスモーターでは、前記第１のコイルと前記第２のコイルとは、埋め込み用樹脂材料により、前記ステーターに固定されていることが好ましい。
これにより、コイルで発生した熱をより効果的に逃がすことができるとともに、コイルの位置ずれを効果的に防止することができる。
【０００９】
本発明のスロットレスモーターの製造方法は、
前記第１の凹部と前記第２の凹部とを有する前記ステーターを成型する工程と、
前記ステーターの内周面および外周面に、絶縁性材料を含むワニスを塗布し、形成した塗膜を乾燥させる工程と、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルを用意し、これらの表面に前記ワニスを塗布し、形成した塗膜を乾燥させる工程と、
前記ステーターの前記第１の凹部および前記第２の凹部のそれぞれに、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルを収納する工程と、を有することを特徴とする。
これにより、小型化を図ることができるとともに、絶縁耐圧に優れたスロットレスモーターを容易に製造することができる。
【００１０】
本発明のスロットレスモーターの製造方法では、さらに、前記ステーターの前記第２のコイルが配された部位を囲むようにヨークを設置する工程を有することが好ましい。
これにより、駆動性能により優れたスロットレスモーターを製造することができる。
本発明のスロットレスモーターの製造方法では、前記第１のコイルと前記第２のコイルとを、埋め込み用樹脂材料により前記ステーターに固定する工程を有することが好ましい。
これにより、コイルの位置ずれをより効果的に防止することができる。
本発明の電子機器は、本発明のスロットレスモーターを用いたことを特徴とする。
これにより、駆動性に優れた電子機器を提供することができる。
本発明のロボットは、本発明のスロットレスモーターを用いたことを特徴とする。
これにより、駆動性に優れたロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のスロットレスモーターの一例を示す横断面図である。
【図２】本発明のスロットレスモーターの一例を示す縦断面図である。
【図３】本発明のスロットレスモーターの一例を示す部分断面図である。
【図４】ステーターの一例を示す斜視図である。
【図５】ステーターの一例を示す横断面図である。
【図６】本発明のスロットレスモーターを備えたロボット（電子機器）の一例を示す図である。
【図７】本発明のスロットレスモーターを備えた双腕７軸ロボット（電子機器）の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明のスロットレスモーター、スロットレスモーターの製造方法、電子機器およびロボットを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
《スロットレスモーター》
まず、本発明のスロットレスモーターについて説明する。
図１は、本発明のスロットレスモーターの一例を示す横断面図、図２は、本発明のスロットレスモーターの一例を示す縦断面図、図３は、本発明のスロットレスモーターの一例を示す部分断面図、図４は、ステーターの一例を示す斜視図、図５は、ステーターの一例を示す横断面図である。
【００１３】
スロットレスモーター１００は、インナーローター型モーターであり、図１、図２に示すように、略円筒形状のステーター２０と、ステーター２０の内周面に配された６つの第１のコイル１０Ａと、ステーター２０の外周面に配された６つの第２のコイル１０Ｂと、ステーター２０の内部にローター３０とを有している。
第１のコイル１０Ａは、その表面に、絶縁層６１を有している。
【００１４】
また、第２のコイル１０Ｂは、その表面に、絶縁層６２を有している。
また、ステーター２０は、その表面に、絶縁層６３を有している。
すなわち、第１のコイル１０Ａと、第２のコイル１０Ｂとの間には、図３に示すように第１のコイル１０Ａ側から順に、絶縁層６１、絶縁層６３、絶縁層６３、絶縁層６２の４層の絶縁層が設けられている。
【００１５】
このように、第１のコイル１０Ａと第２のコイル１０Ｂとの間に絶縁層を４層設けることにより、絶縁耐圧を高いものとすることができる。また、このような絶縁層を４層設けることにより、ステーター２０の厚さを小さくすることができ、スロットレスモーター１００の小型化を図ることができる。
なお、絶縁耐圧とは、絶縁区間に規定時間印加しても、絶縁破壊を起こさずに耐えうる電圧のことをいう。
【００１６】
絶縁層６１、６２、６３の絶縁耐圧は、４００００Ｖ／ｍｍ以上であるのが好ましい。これにより、各絶縁層をより薄いものとすることができ、スロットレスモーター１００のさらなる小型化を図ることができる。
各絶縁層の平均厚さは、１μｍ以上２０μｍ以下であるのが好ましく、１μｍ以上１０μｍ以下であるのがより好ましい。これにより、スロットレスモーター１００のさらなる小型化を図ることができる。これに対して、前記下限値未満であると、十分な絶縁耐圧を得ることができない場合がある。また、前記上限値を超えると、絶縁層が剥がれやすくなるといった問題がある。
【００１７】
絶縁層６１、６２、６３を構成する絶縁性材料としては、特に限定されず、例えば、ポリエステル樹脂、エポキシ変性ホルマール樹脂、ポリビニルホルマール等を挙げることができ、これらのうち１種または２種以上を用いることができる。
ステーター２０は、図４、図５に示すように、その内周面に第１のコイル１０Ａが収納される第１の凹部２１と、その外周面に第２のコイル１０Ｂが収納される第２の凹部２２とを備えている。このような構成とすることにより、スロットレスモーター１００の製造時におけるコイルの位置決めを容易に行うことができるとともに、ステーター２０の厚さをより薄くすることができ、さらなる小型化を図ることができる。
【００１８】
ステーター２０の平均厚み（上記各凹部の部分を除く厚みの平均）は、５０μｍ以上２００μｍ以下であるのが好ましい。これにより、スロットレスモーター１００のさらなる小型化を図ることができる。
ローター３０は、ステーター２０の中央に挿通されており、第１のコイル１０Ａおよび第２のコイル１０Ｂと対向するように配された永久磁石を有している。
【００１９】
本実施形態において、第１のコイル１０Ａの位置と第２のコイル１０Ｂの位置とがコイル半個分ずれている。各コイルは、空芯部分を有しており、このように半個分ずらすことで、内側のコイルが外側のコイルの空芯部分をカバーし、また、外側のコイルが内側のコイルの空芯部分をカバーすることができる。その結果、磁気的な空隙をなくすことができ、スロットレスモーター１００の駆動性能を向上させることができる。
【００２０】
スロットレスモーター１００は、永久磁石が形成する磁界の中で巻線の単位コイルに電流を流したときに、単位コイルが受けるローレンツ力を利用して回転トルクを発生させることを動作原理としている。
また、スロットレスモーター１００は、図１、図２に示すように、ステーター２０の外周側に、第２のコイル１０Ｂを囲むようにヨーク５０が設けられている。ヨーク５０を設けることにより、磁束の漏れをより確実に防止することができ、スロットレスモーター１００の駆動性能を効果的に向上させることができる。
【００２１】
ヨーク５０は、軟磁性材料を含む材料で構成されている。
軟磁性材料としては、珪素鋼板やパーマロイ等の結晶合金や、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｂ、Ｎｂ、Ｐ等の材料を含む合金、微結晶材料、アモルファス材等が挙げられる。
また、スロットレスモーター１００は、図１、図２に示すように、ケーシング４０を有している。
【００２２】
ケーシング４０は、樹脂材料（埋め込み用樹脂材料）で構成されており、第１のコイル１０Ａ、第２のコイル１０Ｂをステーター２０に固定する機能を有している。また、ケーシング４０は、ヨーク５０を所定の位置に固定する機能を有している。
ケーシング４０は、フィラーや樹脂材料を含む材料で構成されている。
ケーシング４０を構成する樹脂材料としては、特に限定されず、ポリフェニレンスルファイドや不飽和ポリエステル等の公知の樹脂材料を用いることができる。また、ケーシング４０を構成する樹脂材料には、前述した絶縁性材料を含んでいてもよい。これにより、絶縁耐圧をさらに優れたものとしつつ、さらなる小型化を図ることができる。
【００２３】
ケーシング４０の絶縁耐圧は、好ましくは、１００００Ｖ／ｍｍ以上２００００Ｖ／ｍｍ以下である。これにより、スロットレスモーター１００のさらなる小型化を図ることができる。さらに絶縁耐圧の高い材料では、材料の粘度が増大し、成形性が著しく低下する。
なお、上記実施形態では、ヨーク５０を有する形態について説明したが、ヨーク５０はなくてもよい。
また、上記実施形態では、ステーター２０が凹部を有するものとして説明したが、凹部はなくてもよい。
【００２４】
《スロットレスモーターの製造方法》
次に、本発明のスロットレスモーターの好適な製造方法について説明する。
本実施形態に係るスロットレスモーター１００の製造方法は、図４、図５に示すステーター２０を用意する工程と、ステーター２０の表面に絶縁層６３を形成する工程と、第１のコイル１０Ａおよび第２のコイルを用意する工程と、第１のコイル１０Ａの表面に絶縁層６１を形成する工程と、第２のコイル１０Ｂの表面に絶縁層６２を形成する工程と、絶縁層６１を形成した第１のコイル１０Ａと、絶縁層６２を形成した第２のコイル１０Ｂとをそれぞれ、絶縁層６３を形成したステーター２０の第１の凹部２１と第２の凹部２２とに収納する工程と、ステーター２０の第２のコイル１０Ｂが配された部位を囲むようにヨーク５０を設置する工程と、第１のコイル１０Ａと第２のコイル１０Ｂとヨーク５０とを、埋め込み用樹脂材料によりステーター２０に固定する工程とを有している。
【００２５】
以下、各工程について詳細に説明する。
まず、図４、図５に示すステーター２０を用意する。ステーター２０は、樹脂材料で構成されており、例えば、射出成形等により形成したり、コンプレッション成形で平板状に成形したものを円筒形状につなぎ合わせたりして形成することができる。
次に、ステーター２０の表面に絶縁層６３を形成する。絶縁層６３の形成は、上述した絶縁性材料を溶剤に溶解または分散したワニスを塗布し、乾燥させることにより形成することができる。
ワニスの塗布は、例えば、ディッピング方法等によって行うことができる。
【００２６】
一方、第１のコイル１０Ａおよび第２のコイル１０Ｂを用意する。
次に、上記と同様にワニスを用いて、第１のコイル１０Ａ上に絶縁層６１を、第２のコイル１０Ｂ上に絶縁層６２を形成する。
次に、絶縁層を形成した第１のコイル１０Ａと第２のコイル１０Ｂを、それぞれ、ステーター２０の内周面の凹部２１と外周面の凹部２２にはめ込む。このように、ステーター２０に形成した凹部にコイルをはめ込むので、コイルの位置合わせを容易に行うことができる。また、各コイルは、各凹部に収納されているので、ステーター２０に埋め込み用樹脂で固定する際に、コイルがずれるのを防止することができる。
【００２７】
次に、ヨーク５０を用意し、ステーター２０の第２のコイル１０Ｂが配された部位を囲むようにヨーク５０を設置する。ヨーク５０は、上述の軟磁性材料をプレス等で円板状に加工し所望の厚みまで積層する手法や、軟磁性材料を含む材料を射出成形等することにより形成する。
次に、埋めこみ用樹脂を射出成形等することにより、ヨーク５０、第１のコイル１０Ａおよび第２のコイル１０Ｂをステーター２０に固定する。なお、固定は、公知の接着剤を用いて行ってもよい。
以上のようにして、本発明のスロットレスモーター１００を得ることができる。
【００２８】
上述したような製造方法を用いることにより、ステーター２０の内周面および外周面へのワニス塗布、第１のコイル１０Ａおよび第２のコイル１０Ｂ、それぞれへのワニス塗布が可能となり、第１のコイル１０Ａと第２のコイル１０Ｂの間に絶縁層を４層形成することができる。その結果、絶縁耐圧を高いものとすることができる。従ってステーター２０の厚さを比較的薄くすることができ、スロットレスモーター１００のサイズを小さくすることができる。
【００２９】
また、ステーター２０の内側、外側、両方からコイルをはめこむ構造であるため、射出の圧力が内側と外側から印加されることで、ステーター２０を挟んで第１のコイル１０Ａおよび第２のコイル１０Ｂの位置が安定する。射出圧でコイル位置がずれることも無い。
また、ステーター２０には所定の位置に凹部が設けられているため、コイルの正確な位置決めが容易となる。
【００３０】
《電子機器》
次に、本発明のスロットレスモーターを備えた電子機器について説明する。
図６は、本発明のスロットレスモーターを備えたロボット（電子機器）の一例を示す図である。
図６に示すロボット３４００は、第１と第２のアーム３４１０、３４２０と、モーター３４３０（本発明のスロットレスモーター）とを有している。
【００３１】
モーター３４３０は、被駆動部材としての第２のアーム３４２０を水平回転させる際に使用される。
図７は、本発明のスロットレスモーターを備えた双腕７軸ロボット（電子機器）の一例を示す図である。
図７に示す双腕７軸ロボット３４５０は、関節モーター３４６０と、把持部モーター３４７０と、アーム３４８０と、把持部３４９０とを有している。
【００３２】
関節モーター３４６０は、肩関節、肘関節、手首関節に相当する位置に配置されている。
関節モーター３４６０は、アーム３４８０と把持部３４９０とを、３次元的に動作させるため、各関節につき２つ設置されている。
また、把持部モーター３４７０は、把持部３４９０を開閉し、把持部３４９０に物を掴ませるように駆動する。
【００３３】
本実施形態の双腕７軸ロボット３４５０おいて、関節モーター３４６０、把持部モーター３４７０は、本発明のスロットレスモーターを用いることができる。
以上、本発明のスロットレスモーター、スロットレスモーターの製造方法、電子機器およびロボットを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、本発明のスロットレスモーターの製造方法は、任意の工程を追加してもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１００‥‥スロットレスモーター  １０Ａ‥‥第１のコイル  １０Ｂ‥‥第２のコイル２０‥‥ステーター  ２１‥‥第１の凹部  ２２‥‥第２の凹部  ３０‥‥ローター  ４０‥‥ケーシング  ５０‥‥ヨーク  ６１、６２、６３‥‥絶縁層  ３４００‥‥ロボット  ３４１０‥‥第１のアーム  ３４２０‥‥第２のアーム  ３４３０‥‥モーター  ３４５０‥‥双腕７軸ロボット  ３４６０‥‥関節モーター  ３４７０‥‥把持部モーター  ３４８０‥‥アーム  ３４９０‥‥把持部
【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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