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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024030289
(43)【公開日】2024-03-07
(54)【発明の名称】モーター、及びロボット
(51)【国際特許分類】
H02K 21/24 20060101AFI20240229BHJP
【ＦＩ】
H02K21/24 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022133063
(22)【出願日】2022-08-24
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100179475
【弁理士】
【氏名又は名称】仲井 智至
(74)【代理人】
【識別番号】100216253
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 宏紀
(74)【代理人】
【識別番号】100225901
【弁理士】
【氏名又は名称】今村 真之
(72)【発明者】
【氏名】沖田 太志
【テーマコード（参考）】
5H621
【Ｆターム（参考）】
5H621AA03
5H621BB10
5H621GA04
5H621PP02
5H621PP03
(57)【要約】
【課題】コアを有する電磁石と永久磁石との間の磁極間間隙が大きくなると、磁極間間隙での磁束の乱れが発生する。磁束の乱れが発生することにより、ローター回転時のエネルギー効率は低下する。
【解決手段】界磁を有し、回転軸を中心に回転する回転子と、前記界磁と対向する対向位置に配置されるコア、及び前記コアに巻き掛けられるコイルを有し、前記回転子を回転させる固定子と、前記コイルを固定支持する支持部材と、前記コアを移動させて、前記コアと前記界磁との間の磁極間隔を変動させる移動機構と、を備えるモーター。
【選択図】図１
【解決手段】界磁を有し、回転軸を中心に回転する回転子と、前記界磁と対向する対向位置に配置されるコア、及び前記コアに巻き掛けられるコイルを有し、前記回転子を回転させる固定子と、前記コイルを固定支持する支持部材と、前記コアを移動させて、前記コアと前記界磁との間の磁極間隔を変動させる移動機構と、を備えるモーター。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
界磁を有し、回転軸を中心に回転する回転子と、
前記界磁と対向する対向位置に配置されるコア、及び前記コアに巻き掛けられるコイルを有し、前記回転子を回転させる固定子と、
前記コイルを固定支持する支持部材と、
前記コアを移動させて、前記コアと前記界磁との間の磁極間隔を変動させる移動機構と、
を備えるモーター。
前記界磁と対向する対向位置に配置されるコア、及び前記コアに巻き掛けられるコイルを有し、前記回転子を回転させる固定子と、
前記コイルを固定支持する支持部材と、
前記コアを移動させて、前記コアと前記界磁との間の磁極間隔を変動させる移動機構と、
を備えるモーター。
【請求項2】
前記界磁と前記固定子は、前記回転軸に沿って配置される、
請求項１に記載のモーター。
請求項１に記載のモーター。
【請求項3】
前記回転軸に沿って、前記界磁と対向する第２対向位置に配置される第２コア、及び前記第２コアに巻き掛けられる第２コイルを有する第２固定子と、
前記第２コイルを固定支持する第２支持部材と、
前記第２コアを移動させて、前記第２コアと前記界磁との間の第２磁極間隔を変動させる第２移動機構と、
を備える請求項２に記載のモーター。
前記第２コイルを固定支持する第２支持部材と、
前記第２コアを移動させて、前記第２コアと前記界磁との間の第２磁極間隔を変動させる第２移動機構と、
を備える請求項２に記載のモーター。
【請求項4】
前記固定子は、前記界磁に対して前記回転軸と直交する軸に沿って配置される、
請求項１に記載のモーター。
請求項１に記載のモーター。
【請求項5】
前記移動機構は、
前記回転子が第１回転速度で回転するとき、前記磁極間隔を第１距離とし、
前記回転子が前記第１回転速度よりも速い第２回転速度で回転するとき、前記磁極間隔を前記第１距離よりも大きい第２距離とする、
請求項１に記載のモーター。
前記回転子が第１回転速度で回転するとき、前記磁極間隔を第１距離とし、
前記回転子が前記第１回転速度よりも速い第２回転速度で回転するとき、前記磁極間隔を前記第１距離よりも大きい第２距離とする、
請求項１に記載のモーター。
【請求項6】
界磁を含んで回転軸を中心に回転する回転子、前記界磁と対向する対向位置に配置されるコアと前記コアに巻き掛けられるコイルを有して前記回転子を回転させる固定子、前記コイルを固定支持する支持部材、及び前記コアを移動させて前記界磁と前記コアとの間の磁極間隔を変動させる移動機構を有するモーターと、
前記モーターによって駆動される駆動部材と、
を備えるロボット。
前記モーターによって駆動される駆動部材と、
を備えるロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、モーター、及びロボットに関する。
【背景技術】
【0002】
永久磁石と電磁石を有するモーターが知られている。特許文献１に記載されるモーターは、永久磁石が配列されたローターと、永久磁石に対して電磁石を対向配置したステーターと、で構成される。電磁石は、軟鉄で構成されるコアを有する。モーターは、ローターの遠心力とバネ機構によって、永久磁石と電磁石との間の磁極間間隙を拡張変位可能に構成される。ローターの回転数が増加すると、永久磁石はコアを有する電磁石に対して離間する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－１０３０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載されるモーターでは、コアを有する電磁石と永久磁石との間の磁極間間隙が大きくなると、磁極間間隙での磁束の乱れが発生する。磁束の乱れが発生することにより、ローター回転時のエネルギー効率は低下する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示のモーターは、界磁を有し、回転軸を中心に回転する回転子と、前記界磁と対向する対向位置に配置されるコア、及び前記コアに巻き掛けられるコイルを有し、前記回転子を回転させる固定子と、前記コイルを固定支持する支持部材と、前記コアを移動させて、前記コアと前記界磁との間の磁極間隔を変動させる移動機構と、を備える。
【0006】
本開示のロボットは、界磁を含んで回転軸を中心に回転する回転子、前記界磁と対向する対向位置に配置されるコアと前記コアに巻き掛けられるコイルを有して前記回転子を回転させる固定子、前記コイルを固定支持する支持部材、及び前記コアを移動させて前記界磁と前記コアとの間の磁極間隔を変動させる移動機構を有するモーターと、前記モーターによって駆動される駆動部材と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】永久磁石モーターの概略構成を示す図。
【図2】永久磁石モーターの概略構成を示す図。
【図3】磁石の概略構成を示す図。
【図4】電磁石の概略構成を示す図。
【図5】複数の電磁石と磁石とを周方向に展開した断面の概略構成を示す図。
【図6】複数の電磁石と磁石の一部とを周方向に展開した断面の拡大構成を示す図。
【図7】複数の電磁石と磁石とを周方向に展開した断面の概略構成を示す図。
【図8】複数の電磁石と磁石の一部とを周方向に展開した断面の拡大構成を示す図。
【図9】永久磁石モーターの概略構成を示す図。
【図10】永久磁石モーターの概略構成を示す図。
【図11】複数の電磁石、複数の対向電磁石、及び磁石を周方向に展開した断面の概略構成を示す図。
【図12】複数の電磁石、複数の対向電磁石、及び磁石を周方向に展開した断面の概略構成を示す図。
【図13】複数の電磁石、複数の対向電磁石、及び磁石を周方向に展開した断面の概略構成を示す図。
【図14】複数の電磁石、複数の対向電磁石、及び磁石を周方向に展開した断面の概略構成を示す図。
【図15】永久磁石モーターの概略構成を示す図。
【図16】永久磁石モーターの概略構成を示す図。
【図17】ロボットの概略構成を示す図。
【図18】ロボットの構成を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
第１実施形態
第１実施形態は、コア駆動機構５０を備える永久磁石モーター１００の一例を示す。図１は、永久磁石モーター１００の概略構成を示している。図１は、永久磁石モーター１００の一例である第１アキシャルギャップモーター１００ａの概略構成を示している。永久磁石モーター１００は、モーターの一例に対応する。
第１実施形態は、コア駆動機構５０を備える永久磁石モーター１００の一例を示す。図１は、永久磁石モーター１００の概略構成を示している。図１は、永久磁石モーター１００の一例である第１アキシャルギャップモーター１００ａの概略構成を示している。永久磁石モーター１００は、モーターの一例に対応する。
【0009】
図１を含む複数の図は、ＸＹＺ座標系を示している。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、互いに直交している。Ｘ軸は、シャフト１０の回転軸ＲＡと直交する軸である。＋Ｘ方向は、図１の左から右に向かう方向である。－Ｘ方向は、図１の右から左に向かう方向である。Ｙ軸は、シャフト１０の回転軸ＲＡ、及びＸ軸と直交する軸である。＋Ｙ方向は、図１の手前から奥に向かう方向である。－Ｙ方向は、図１の奥から手前に向かう方向である。Ｚ軸は、シャフト１０の回転軸ＲＡと平行な軸である。＋Ｚ方向は、図１の下から上に向かう方向である。－Ｚ方向は、図１の上から下に向かう方向である。
【0010】
第１アキシャルギャップモーター１００ａは、シャフト１０と、外装ケース２０と、複数の電磁石３０と、回転部材４０と、コア駆動機構５０と、複数のベアリング６０と、を備える。第１アキシャルギャップモーター１００ａは、モーターの一例に対応する。
【0011】
シャフト１０は、回転軸ＲＡを中心に回転する。回転軸ＲＡは、仮想軸である。シャフト１０は、円柱体である。シャフト１０は、中空の円筒体で構成されてもよい。シャフト１０が、円筒体で構成される場合、円筒体の中空部に第１アキシャルギャップモーター１００ａへの配線が設けられてもよい。
【0012】
外装ケース２０は、電磁石３０、及び回転部材４０を覆う部材である。外装ケース２０は、第１ケース２１と、第２ケース２３と、第３ケース２５と、補助ケース２７と、を備える。
【0013】
第１ケース２１は、第１アキシャルギャップモーター１００ａの＋Ｚ方向の位置に配置される。第１ケース２１は、回転部材４０の＋Ｚ方向の位置に配置され、回転部材４０の＋Ｚ方向の面を覆う。第１ケース２１は、複数のベアリング６０のうち、第１ベアリング６０ａと接続する。第１ケース２１は、第１ケース突起部２１ａを有する。
【0014】
第１ケース突起部２１ａは、第１ケース２１の回転部材４０と対向する面に設けられる。第１ケース突起部２１ａは、第１ケース２１から－Ｚ方向に延伸する構成である。第１ケース突起部２１ａは、電磁石３０を構成する巻き線コイル３１を固定支持する。巻き線コイル３１は、後述される。第１ケース突起部２１ａは、シャフト１０の回転軸ＲＡを中心としたリング形状に構成されてもよい。第１ケース突起部２１ａは、複数の電磁石３０が配置されるそれぞれの位置に設けられる複数の柱部材で構成されてもよい。第１ケース突起部２１ａ、及び第１ケース突起部２１ａが設けられる第１ケース２１は、支持部材の一例に対応する。
【0015】
第２ケース２３は、第１アキシャルギャップモーター１００ａの周面を覆う。第２ケース２３は、回転軸ＲＡを中心とする円筒形の部材である。第２ケース２３は、第１ケース２１の外周部、及び第３ケース２５の外周部と接続する。
【0016】
第３ケース２５は、第１アキシャルギャップモーター１００ａの－Ｚ方向の位置に配置される。第３ケース２５は、回転部材４０の－Ｚ方向の位置に配置され、回転部材４０の－Ｚ方向の面を覆う。第３ケース２５は、複数のベアリング６０のうち、第２ベアリング６０ｂと接続する。
【0017】
補助ケース２７は、第１ケース２１の＋Ｚ方向の面に設けられる。補助ケース２７は、コア駆動機構５０を支持する。補助ケース２７は、コア駆動機構５０が配置される位置に設けられる。複数のコア駆動機構５０が第１ケース２１に配置される場合、複数の補助ケース２７が設けられる。補助ケース２７は、シャフト１０の回転軸ＲＡを中心として周方向に延びる１つの補助ケース２７で構成されてもよい。１つの補助ケース２７は、複数のコア駆動機構５０を支持する。
【0018】
電磁石３０は、回転部材４０を回転させる磁力を発生させる。第１ケース２１には、回転軸ＲＡを中心とした周方向に沿って、複数の電磁石３０が配置される。電磁石３０は、回転部材４０と対向する位置に配置される。電磁石３０は、巻き線コイル３１と、コア部３３と、を備える。電磁石３０は、固定子の一例に対応する。
【0019】
巻き線コイル３１は、導線を巻き掛けて構成される。巻き線コイル３１は、コア部３３に巻き掛けられる。巻き線コイル３１は、第１ケース突起部２１ａに固定支持される。巻き線コイル３１は、コア部３３を移動可能に構成される。巻き線コイル３１は、コイルの一例に対応する。
【0020】
コア部３３は、磁束ＦＬを通過させる。コア部３３は、プレス加工した複数の電磁鋼板を積層した積層部材等で構成される。複数の電磁石３０に設けられるコア部３３は、１つのステーターコアで構成されてもよい。ステーターコアのティース部が、コア部３３に対応する。コア部３３は、コアの一例に対応する。
【0021】
回転部材４０は、電磁石３０が発生した磁力により回転する。回転部材４０は、シャフト１０と接続する。回転部材４０は、回転軸ＲＡを中心にシャフト１０を回転させる。回転部材４０は、回転支持部材４１と、磁石４５と、を備える。回転部材４０は、回転子の一例に対応する。
【0022】
回転支持部材４１は、シャフト１０の周面と接続する。回転支持部材４１は、回転軸ＲＡを中心とするリング形状の部材である。回転支持部材４１の＋Ｚ方向の面は、電磁石３０、及び第１ケース２１と対向する。回転支持部材４１の－Ｚ方向の面は、第３ケース２５と対向する。
【0023】
回転支持部材４１は、磁石４５を載置する。磁石４５は、回転支持部材４１に支持される。図１に示す磁石４５は、回転支持部材４１の＋Ｚ方向の面に載置される。磁石４５は、回転支持部材４１に埋め込まれて配置されてもよい。磁石４５は、回転支持部材４１の一部を構成してもよい。磁石４５は、電磁石３０と対向する位置に配置される。電磁石３０を構成するコア部３３は、磁石４５と対向する対向位置に配置される。
【0024】
磁石４５は、１つの磁石材料で構成されてもよいし、複数の磁石片で構成されてもよい。１つの磁石材料で構成される場合、磁石４５は、周方向に沿って複数の磁極４６に着磁される。複数の磁石片で構成される場合、複数の磁石片は、周方向に沿って配置される。複数の磁石片のそれぞれが、所定の磁極方向に着磁される。磁石４５は、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石等で構成される。磁石４５は、界磁の一例に対応する。
【0025】
磁石４５と電磁石３０とは、Ｚ軸に沿って所定の間隙を有して配置される。巻き線コイル３１に電流が流されたとき、磁石４５と電磁石３０との間の間隙に磁束ＦＬが発生する。発生した磁束ＦＬにより、回転部材４０は、回転軸ＲＡを中心に回転する。
【0026】
コア駆動機構５０は、コア部３３をＺ軸に沿って移動させるアクチュエーターである。コア駆動機構５０は、電動アクチュエーター、ピエゾアクチュエーター、ソレノイド式アクチュエーター等で構成される。コア駆動機構５０は、補助ケース２７に支持される。コア駆動機構５０は、コア部３３を支持する。コア駆動機構５０は、機構駆動部５１と、スライド移動部５３と、を備える。コア駆動機構５０は、移動機構の一例に対応する。
【0027】
機構駆動部５１は、スライド移動部５３を移動させる駆動力を発生させる。機構駆動部５１は、駆動力によって、スライド移動部５３を、＋Ｚ方向、もしくは－Ｚ方向にスライド移動させる。機構駆動部５１は、図示しない制御部によって制御される。
【0028】
スライド移動部５３は、コア部３３をＺ軸に沿って移動させる。スライド移動部５３の＋Ｚ方向の端部は、機構駆動部５１と接続する。スライド移動部５３の－Ｚ方向の端部は、コア部３３を支持する。コア部３３がステーターコアで構成される場合、スライド移動部５３は、ステーターコアを支持してもよい。スライド移動部５３は、ステーターコアをＺ軸に沿ってスライド移動させる。ステーターコアがスライド移動することによって、複数のコア部３３は、スライド移動する。スライド移動部５３は、ボールネジ等で構成される。
【0029】
コア駆動機構５０は、巻き線コイル３１に対してコア部３３を相対移動させる。コア駆動機構５０は、巻き線コイル３１を移動させない。コア駆動機構５０は、コア部３３を巻き線コイル３１と分離して移動させる。コア駆動機構５０は、コア部３３を移動させることによって、Ｚ軸に沿ったコア・磁石間距離を変動させる。コア・磁石間距離は、コア部３３の－Ｚ方向の面と磁石４５の＋Ｚ方向の面との間の距離である。コア・磁石間距離は、コアと界磁との間の磁極間隔の一例に対応する。図１に示すコア駆動機構５０は、コア部３３をＺ軸に沿って、＋Ｚ方向、もしくは－Ｚ方向に移動させる。コア駆動機構５０が＋Ｚ方向にコア部３３を移動させると、コア・磁石間距離は、大きくなる。コア駆動機構５０が－Ｚ方向にコア部３３を移動させると、コア・磁石間距離は、小さくなる。コア駆動機構５０は、図示しない制御部の制御によって、駆動される。図１に示すコア駆動機構５０は、コア部３３を－Ｚ方向の下限位置に移動させた状態を示している。コア部３３の－Ｚ方向の端面は、巻き線コイル３１の－Ｚ方向の端面と一致、もしくは略一致する位置に位置する。コア駆動機構５０は、コア部３３の－Ｚ方向の面を巻き線コイル３１の－Ｚ方向の端面よりも－Ｚ方向の位置に移動させてもよい。コア駆動機構５０は、コア部３３と磁石４５とを接触させない。
【0030】
ベアリング６０は、シャフト１０を回転可能に支持する。ベアリング６０は、シャフト１０と外装ケース２０との間に配置される。図１に示す第１アキシャルギャップモーター１００ａは、第１ベアリング６０ａと第２ベアリング６０ｂとを備える。
【0031】
第１ベアリング６０ａは、シャフト１０と第１ケース２１との間に配置される。第１ベアリング６０ａは、回転支持部材４１を介してシャフト１０と接続する。第１ベアリング６０ａは、第１ケース２１に対して、シャフト１０を回転可能に支持する。
【0032】
第２ベアリング６０ｂは、シャフト１０と第３ケース２５との間に配置される。第２ベアリング６０ｂは、回転支持部材４１を介してシャフト１０と接続する。第２ベアリング６０ｂは、第１ベアリング６０ａの－Ｚ方向の位置に配置される。第２ベアリング６０ｂは、第３ケース２５に対して、シャフト１０を回転可能に支持する。
【0033】
図２は、永久磁石モーター１００の概略構成を示している。図２は、永久磁石モーター１００の一例である第１アキシャルギャップモーター１００ａの概略構成を示している。図２は、コア駆動機構５０によって、コア部３３が＋Ｚ方向に移動した状態を示している。
【0034】
コア駆動機構５０は、コア部３３を＋Ｚ方向の位置に移動させる。コア部３３は、巻き線コイル３１に対して、＋Ｚ方向に相対移動する。コア駆動機構５０が、コア部３３を＋Ｚ方向に移動させることによって、図２に示すコア・磁石間距離は、図１に示すコア・磁石間距離よりも大きくなる。巻き線コイル３１は、第１ケース突起部２１ａによって固定支持される。巻き線コイル３１と磁石４５との間の距離は、変化しない。複数のコア駆動機構５０が配置される場合、複数のコア駆動機構５０のそれぞれは、コア部３３を＋Ｚ方向の位置に移動させる。それぞれのコア駆動機構５０が＋Ｚ方向にコア部３３を移動させる距離は、同一、もしくは略同一である。コア部３３の－Ｚ方向の端面は、磁石４５に対して、＋Ｚ方向に、平行、もしくは略平行に移動する。
【0035】
【0036】
磁石４５は、複数の磁極４６に着磁される。磁石４５は、周方向に沿って、第１磁極４６ａ、第２磁極４６ｂ、第３磁極４６ｃ、第４磁極４６ｄ、第５磁極４６ｅ、及び第６磁極４６ｆの６つの磁極４６に着磁される。第１磁極４６ａ、第３磁極４６ｃ、及び第５磁極４６ｅの＋Ｚ方向の面は、一例として、Ｓ極に着磁される。第２磁極４６ｂ、第４磁極４６ｄ、及び第６磁極４６ｆの＋Ｚ方向の面は、Ｎ極に着磁される。磁石４５の＋Ｚ方向の面は、周方向に沿って、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極に着磁される。磁石４５の＋Ｚ方向の面は、電磁石３０と対向する。
【0037】
図３に示す磁石４５は、１つの磁石部材で構成されるが、これに限定されない。磁石４５は、複数の磁石片で構成されてもよい。磁石４５が、複数の磁石片で構成される場合、一例として、６つの磁石片が周方向に沿って、均等配置される。６つの磁石片の＋Ｚ方向の面は、Ｓ極、もしくはＮ極に着磁される。＋Ｚ方向の面がＳ極に着磁された磁石片と＋Ｚ方向の面がＮ極に着磁された磁石片は、周方向に沿って交互に配列される。
【0038】
図３に示す複数の磁極４６は、Ｓ極、Ｎ極を交互に配列しているが、これに限定されない。複数の磁極４６は、一例として、ハルバッハ配列で着磁されてもよい。磁石４５が、ハルバッハ配列で着磁されることにより、所定の方向の磁場強度を増加させることができる。また、磁石４５が、ハルバッハ配列で着磁されることによって、コア駆動機構５０によるコア部３３の移動ストロークを短くすることができる。
【0039】
図４は、複数の電磁石３０の概略構成を示している。図４は、－Ｚ方向から第１ケース２１を見た図である。第１ケース２１の－Ｚ方向の面には、複数の電磁石３０が配置される。複数の電磁石３０は、第１ケース２１に支持される。複数の電磁石３０は、周方向に沿って、均等に配置される。
【0040】
第１ケース２１の周方向に沿って、複数のコア部３３が、配置される。図４では、周方向に沿って、９つのコア部３３が、配置される。９つのコア部３３の周面には、それぞれ巻き線コイル３１が巻き掛けられる。コア部３３の－Ｚ方向の面は、図３に示す磁石４５と対向する。コア部３３の数は、磁石４５の磁極４６の数と異なる。巻き線コイル３１に電流が印加されたとき、発生する磁束ＦＬにより、第１アキシャルギャップモーター１００ａは、回転駆動する。
【0041】
図５は、複数の電磁石３０と磁石４５とを周方向に展開した断面の概略構成を示している。図５は、図１に示す複数の電磁石３０と磁石４５とを周方向に展開した仮想的な状態を示している。図５に示す複数のコア部３３は、１つのステーターコアによって一体に構成されている。ステーターコアは、コア駆動機構５０によって、Ｚ軸に沿って移動可能である。図５に示す第１アキシャルギャップモーター１００ａは、２極３スロットのシングルステーターモーターである。
【0042】
巻き線コイル３１は、図示しない３相交流電源に接続される。１つのコア部３３に巻き掛けられる巻き線コイル３１には、３相交流のうち１相の信号が供給される。複数の巻き線コイル３１は、それぞれＵ相の信号、Ｖ相の信号、Ｗ相の信号のいずれかが供給される。複数の電磁石３０は、Ｕ相スロット３４Ｕ、Ｖ相スロット３４Ｖ、及びＷ相スロット３４Ｗとして構成される。複数のスロットは、周方向に沿って、Ｕ相スロット３４Ｕ、Ｖ相スロット３４Ｖ、Ｗ相スロット３４Ｗの順で配列される。
【0043】
磁石４５は、複数の磁極４６に着磁される。図５は、各磁極４６の磁化の向きを示している。磁化の向きは、磁極４６ごとに反転する。磁石４５は、複数の電磁石３０と対向する。磁石４５は、複数の電磁石３０に対して、平行、もしくは略平行に配置される。
【0044】
コア部３３と磁石４５は、Ｚ軸に沿って第１間隔Ｄ１離間して配置される。コア駆動機構５０が、Ｚ軸に沿って、コア部３３を移動させることによって、コア部３３と磁石４５との間のコア・磁石間距離が、第１間隔Ｄ１となる。コア・磁石間距離が第１間隔Ｄ１のときの第１アキシャルギャップモーター１００ａのトルク定数は、第１トルク定数となる。トルク定数は、永久磁石モーター１００に流される電流と、永久磁石モーターが発生するトルクとの関係を示す。第１間隔Ｄ１は、第１距離の一例に対応する。
【0045】
図６は、複数の電磁石３０と磁石４５の一部とを周方向に展開した断面の拡大構成を示している。図６は、図５に示す複数の電磁石３０と磁石４５の一部を拡大して示している。図６は、コア駆動機構５０を示している。複数のコア部３３は、１つのステーターコアによって、一体で構成される。コア駆動機構５０は、ステーターコアをＺ軸に沿って移動させることによって、コア部３３をＺ軸に沿って移動させる。
【0046】
図６は、電磁石３０と磁石４５との間で発生する磁束ＦＬを模式的に示している。図６に示す磁束ＦＬは、Ｎ極の磁極４６からＮ極の磁極４６と対向するコア部３３を通って、Ｎ極の磁極４６と隣り合うＳ極の磁極４６に入っている。図６に示す磁束ＦＬは、コア部３３と磁石４５との間のコア・磁石間距離が第１間隔Ｄ１の場合の磁束を示している。
【0047】
図７は、複数の電磁石３０と磁石４５とを周方向に展開した断面の概略構成を示している。図７は、図２に示す複数の電磁石３０と磁石４５とを周方向に展開した仮想的な状態を示している。図７に示す複数のコア部３３は、１つにステーターコアによって一体に構成されている。ステーターコアは、コア駆動機構５０によって、Ｚ軸に沿って移動可能である。
【0048】
図７は、コア駆動機構５０によって、コア部３３が＋Ｚ方向に移動したときの状態を示している。コア部３３が＋Ｚ方向に移動することによって、コア・磁石間距離は、第２間隔Ｄ２となる。第２間隔Ｄ２は、第１間隔Ｄ１よりも大きい。第２間隔Ｄ２は、第２距離の一例に対応する。巻き線コイル３１は、第１ケース突起部２１ａによって支持される。コア駆動機構５０が、コア部３３を＋Ｚ方向に移動させたとき、巻き線コイル３１は、移動しない。コア部３３は、巻き線コイル３１に対して＋Ｚ方向に相対移動する。コア・磁石間距離が第２間隔Ｄ２のときの第１アキシャルギャップモーター１００ａのトルク定数は、第２トルク定数となる。第２トルク定数は、第１トルク定数よりも小さい。
【0049】
第１トルク定数の第１アキシャルギャップモーター１００ａの起動トルクは、第２トルク定数の第１アキシャルギャップモーター１００ａの起動トルクよりも高い。第１トルク定数の第１アキシャルギャップモーター１００ａの無負荷回転数は、第２トルク定数の第１アキシャルギャップモーター１００ａの無負荷回転数よりも低い。第１トルク定数の第１アキシャルギャップモーター１００ａは、第２トルク定数の第１アキシャルギャップモーター１００ａよりも発生トルクを高くすることができる。第２トルク定数の第１アキシャルギャップモーター１００ａは、第１トルク定数の第１アキシャルギャップモーター１００ａよりも高速で回転することができる。
【0050】
第１アキシャルギャップモーター１００ａが起動するとき、制御部は、コア駆動機構５０によって、コア・磁石間距離を第１間隔Ｄ１とする。回転部材４０の周速度が所定の周速度となったとき、制御部は、コア駆動機構５０によって、コア・磁石間距離を第２間隔Ｄ２とする。回転部材４０が所定の周速度よりも遅い第１周速度で回転するとき、コア・磁石間距離は、第１間隔Ｄ１に設定される。回転部材４０が所定の周速度よりも速い第２周速度で回転するとき、コア・磁石間距離は、第２間隔Ｄ２に設定される。第１周速度は、第１回転速度の一例に対応する。第２周速度は、第２回転速度の一例に対応する。コア・磁石間距離を第１間隔Ｄ１から第２間隔Ｄ２に変更させたときの第１アキシャルギャップモーター１００ａの無負荷回転数は、コア・磁石間距離を第１間隔Ｄ１から変更させないときの無負荷回転数よりも大きくなる。第１アキシャルギャップモーター１００ａは、コア・磁石間距離を変更できないモーターよりも、起動トルクを変えることなく高速で回転することができる。
【0051】
コア駆動機構５０は、所定の周速度を閾値としてコア・磁石間距離を変更したが、これに限定されない。コア駆動機構５０は、適宜コア・磁石間距離を変更してもよい。コア駆動機構５０は、コア・磁石間距離を回転部材４０の周速度に対応して、連続的に変更してもよい。コア駆動機構５０は、複数の閾値でコア・磁石間距離を変更してもよい。
【0052】
図８は、電磁石３０と磁石４５の一部を拡大した断面の拡大構成を示している。図８は、図７に示す複数の電磁石３０と磁石４５の一部を拡大して示している。図８は、コア駆動機構５０を示している。複数のコア部３３は、１つのステーターコアによって、一体で構成される。コア駆動機構５０は、ステーターコアをＺ軸に沿って移動させることによって、コア部３３をＺ軸に沿って移動させる。コア・磁石間距離は、ステーターコアを＋Ｚ方向に移動させることによって、第２間隔Ｄ２となっている。
【0053】
図８は、電磁石３０と磁石４５との間で発生する磁束ＦＬを模式的に示している。図８に示す磁束ＦＬは、Ｎ極の磁極４６からＮ極の磁極４６と対向するコア部３３を通って、Ｎ極の磁極４６と隣り合うＳ極の磁極４６に入っている。図８に示す磁束ＦＬは、コア部３３と磁石４５との間のコア・磁石間距離が第２間隔Ｄ２の場合の磁束を示している。
【0054】
図８に示す磁束ＦＬは、コア部３３の移動によって、図６に示す磁束ＦＬに比べ、＋Ｚ方向に延びている。図８に示す磁束ＦＬの向きは、図６に示す磁束ＦＬの向きと近似した状態になっている。巻き線コイル３１は、第１ケース突起部２１ａによって固定支持されている。巻き線コイル３１の位置が変わらず、コア部３３が磁石４５から離れることによって、磁束ＦＬの乱れが抑えられている。
【0055】
以上のように、本実施形態に係る永久磁石モーター１００は、界磁としての磁石４５を有し、回転軸ＲＡを中心に回転する回転子としての回転部材４０と、磁石４５と対向する対向位置に配置されるコア部３３、及びコア部３３に巻き掛けられる巻き線コイル３１を有し、回転部材４０を回転させる固定子としての電磁石３０と、巻き線コイル３１を固定支持する支持部材としての第１ケース突起部２１ａと、コア部３３を移動させて、コア部３３と磁石４５との間の磁極間距離であるコア・磁石間距離を変動させる移動機構としてのコア駆動機構５０と、を備える。
このような構成によれば、巻き線コイル３１が固定支持された状態でコア部３３が移動することによって、コア部３３の移動による磁束ＦＬの乱れは生じ難くなる。コア部３３と磁石４５との間のコア・磁石間距離が変動することによって、トルク定数は変化する。磁束ＦＬの乱れによるエネルギー効率が低下することを低減して、トルク定数を変化させることができる。
このような構成によれば、巻き線コイル３１が固定支持された状態でコア部３３が移動することによって、コア部３３の移動による磁束ＦＬの乱れは生じ難くなる。コア部３３と磁石４５との間のコア・磁石間距離が変動することによって、トルク定数は変化する。磁束ＦＬの乱れによるエネルギー効率が低下することを低減して、トルク定数を変化させることができる。
【0056】
電磁石３０と磁石４５は、回転軸ＲＡに沿って配置されることが好ましい。
永久磁石モーター１００の設計者は、永久磁石モーター１００の回転軸ＲＡに沿った長さを短くすることが可能となる。
永久磁石モーター１００の設計者は、永久磁石モーター１００の回転軸ＲＡに沿った長さを短くすることが可能となる。
【0057】
コア駆動機構５０は、回転部材４０が第１回転速度で回転するとき、コア・磁石間距離を第１間隔Ｄ１とし、回転部材４０が第１回転速度よりも速い第２回転速度で回転するとき、コア・磁石間距離を第１間隔Ｄ１よりも大きい第２間隔Ｄ２とすることが好ましい。
第１アキシャルギャップモーター１００ａは、コア・磁石間距離を変更できないモーターよりも、起動トルクを変えることなく高速で回転することができる。
第１アキシャルギャップモーター１００ａは、コア・磁石間距離を変更できないモーターよりも、起動トルクを変えることなく高速で回転することができる。
【0058】
第２実施形態
第２実施形態は、コア駆動機構５０を備える永久磁石モーター１００の一例を示す。図９は、永久磁石モーター１００の概略構成を示している。図９は、永久磁石モーター１００の一例である第２アキシャルギャップモーター１００ｂの概略構成を示している。第２アキシャルギャップモーター１００ｂは、モーターの一例に対応する。
第２実施形態は、コア駆動機構５０を備える永久磁石モーター１００の一例を示す。図９は、永久磁石モーター１００の概略構成を示している。図９は、永久磁石モーター１００の一例である第２アキシャルギャップモーター１００ｂの概略構成を示している。第２アキシャルギャップモーター１００ｂは、モーターの一例に対応する。
【0059】
第２アキシャルギャップモーター１００ｂは、シャフト１０と、外装ケース２０と、複数の電磁石３０と、複数の対向電磁石３５と、回転部材４０と、コア駆動機構５０と、対向コア駆動機構５５と、複数のベアリング６０と、を備える。シャフト１０の構成は、図１に示す第１アキシャルギャップモーター１００ａのシャフト１０の構成と同じである。複数の電磁石３０の構成は、第１アキシャルギャップモーター１００ａの複数の電磁石３０の構成と同じである。コア駆動機構５０の構成は、第１アキシャルギャップモーター１００ａのコア駆動機構５０の構成と同じである。複数のベアリング６０の構成は、第１アキシャルギャップモーター１００ａの構成と同じである。
【0060】
外装ケース２０は、第１ケース２１と、第２ケース２３と、第３ケース２５と、補助ケース２７と、対向補助ケース２８と、を備える。第１ケース２１、第２ケース２３、及び補助ケース２７の構成は、それぞれ第１アキシャルギャップモーター１００ａの第１ケース２１、第２ケース２３、及び補助ケース２７の構成と同じである。
【0061】
第３ケース２５は、第３ケース突起部２５ａを有する。第３ケース突起部２５ａは、第３ケース２５の回転部材４０と対向する面に設けられる。第３ケース突起部２５ａは、第３ケース２５から＋Ｚ方向に延伸する構成である。第３ケース突起部２５ａは、対向電磁石３５を構成する対向巻き線コイル３６を固定支持する。対向巻き線コイル３６は、後述される。第３ケース突起部２５ａは、シャフト１０の回転軸ＲＡを中心としたリング形状に構成されてもよい。第３ケース突起部２５ａは、複数の対向電磁石３５が配置されるそれぞれの位置に設けられる複数の柱部材で構成されてもよい。第３ケース突起部２５ａ、及び第３ケース突起部２５ａが設けられる第３ケース２５は、第２支持部材の一例に対応する。
【0062】
対向補助ケース２８は、第３ケース２５の－Ｚ方向の面に設けられる。対向補助ケース２８は、Ｚ軸に沿って補助ケース２７と対向する位置に配置される。対向補助ケース２８は、対向コア駆動機構５５を支持する。対向補助ケース２８は、対向コア駆動機構５５が配置される位置に設けられる。複数の対向コア駆動機構５５が第３ケース２５に配置される場合、複数の対向補助ケース２８が設けられる。対向補助ケース２８は、シャフト１０の回転軸ＲＡを中心として周方向に延びる１つの対向補助ケース２８で構成されてもよい。１つの対向補助ケース２８は、複数の対向コア駆動機構５５を支持する。
【0063】
対向電磁石３５は、回転部材４０を回転させる磁力を発生させる。第３ケース２５には、回転軸ＲＡを中心とした周方向に沿って、複数の対向電磁石３５が配置される。対向電磁石３５は、回転部材４０と対向する位置に配置される。対向電磁石３５は、回転部材４０を介して、電磁石３０と対向する位置に配置される。対向電磁石３５は、対向巻き線コイル３６と、対向コア部３８と、を備える。対向電磁石３５は、第２固定子の一例に対応する。
【0064】
対向巻き線コイル３６は、導線を巻き掛けて構成される。対向巻き線コイル３６は、対向コア部３８に巻き掛けられる。対向巻き線コイル３６は、Ｚ軸に沿って、巻き線コイル３１と対向する位置に配置される。対向巻き線コイル３６は、回転部材４０を介して、巻き線コイル３１と対向する。対向巻き線コイル３６は、第３ケース突起部２５ａに固定支持される。対向巻き線コイル３６は、対向コア部３８を移動可能に構成される。対向巻き線コイル３６は、第２コイルの一例に対応する。
【0065】
対向コア部３８は、磁束ＦＬを通過させる。対向コア部３８は、Ｚ軸に沿って、コア部３３と対向する位置に配置される。対向コア部３８は、回転部材４０を介して、コア部３３と対向する。対向コア部３８は、プレス加工した複数の電磁鋼板を積層した積層部材等で構成される。複数の対向電磁石３５に設けられる対向コア部３８は、１つの対向ステーターコアで構成されてもよい。対向ステーターコアのティース部が、対向コア部３８に対応する。対向コア部３８は、第２コアの一例に対応する。
【0066】
回転部材４０は、回転支持部材４１、及び磁石４５を備える。回転部材４０の構成は、磁石４５の構成以外、図１に示す回転部材４０の構成と同じである。回転部材４０は、電磁石３０と対向電磁石３５との間で磁石４５を支持する。
【0067】
磁石４５は、電磁石３０、及び対向電磁石３５と対向する位置に配置される。磁石４５は、回転支持部材４１に埋め込まれて構成されてもよい。磁石４５の＋Ｚ方向の面は、電磁石３０と対向する。電磁石３０を構成するコア部３３は、磁石４５の＋Ｚ方向の面と対向する対向位置に配置される。磁石４５の－Ｚ方向の面は、対向電磁石３５と対向する。対向電磁石３５を構成する対向コア部３８は、磁石４５の－Ｚ方向の面と対向する第２対向位置に配置される。
【0068】
磁石４５と電磁石３０とは、Ｚ軸に沿って所定の間隙を有して配置される。巻き線コイル３１に電流が流されたとき、磁石４５と電磁石３０との間の間隙に磁束ＦＬが発生する。磁石４５と対向電磁石３５とは、Ｚ軸に沿って所定の間隙を有して配置される。対向巻き線コイル３６に電流が流されたとき、磁石４５と対向電磁石３５との間の間隙に第２磁束が発生する。発生した磁束ＦＬと第２磁束とにより、回転支持部材４１は、回転軸ＲＡを中心に回転する。
【0069】
対向コア駆動機構５５は、対向コア部３８をＺ軸に沿って移動させるアクチュエーターである。対向コア駆動機構５５は、電動アクチュエーター、ピエゾアクチュエーター、ソレノイド式アクチュエーター等で構成される。対向コア駆動機構５５の構成は、コア駆動機構５０の構成と同じであることが好ましい。対向コア駆動機構５５は、対向補助ケース２８に支持される。対向コア駆動機構５５は、対向コア部３８を支持する。対向コア駆動機構５５は、第２機構駆動部５７と、第２スライド移動部５９と、を備える。対向コア駆動機構５５は、第２移動機構の一例に対応する。
【0070】
第２機構駆動部５７は、第２スライド移動部５９を移動させる駆動力を発生させる。第２機構駆動部５７は、駆動力によって、第２スライド移動部５９を、＋Ｚ方向、もしくは－Ｚ方向にスライド移動させる。第２機構駆動部５７は、制御部によって制御される。
【0071】
第２スライド移動部５９は、対向コア部３８をＺ軸に沿って移動させる。第２スライド移動部５９の－Ｚ方向の端部は、第２機構駆動部５７と接続する。第２スライド移動部５９の＋Ｚ方向の端部は、対向コア部３８を支持する。対向コア部３８が対向ステーターコアで構成される場合、第２スライド移動部５９は、対向ステーターコアを支持してもよい。第２スライド移動部５９は、対向ステーターコアをＺ軸に沿ってスライド移動させる。対向ステーターコアがスライド移動することによって、複数の対向コア部３８は、スライド移動する。第２スライド移動部５９は、ボールネジ等で構成される。
【0072】
対向コア駆動機構５５は、対向巻き線コイル３６に対して対向コア部３８を相対移動させる。対向コア駆動機構５５は、対向巻き線コイル３６を移動させない。対向コア駆動機構５５は、対向コア部３８を対向巻き線コイル３６と分離して移動させる。対向コア駆動機構５５は、対向コア部３８を移動させることによって、Ｚ軸に沿った第２コア・磁石間距離を変動させる。第２コア・磁石間距離は、対向コア部３８の＋Ｚ方向の面と磁石４５の－Ｚ方向の面との間の距離である。第２コア・磁石間距離は、第２磁極間隔の一例に対応する。図９に示す対向コア駆動機構５５は、対向コア部３８をＺ軸に沿って、＋Ｚ方向、もしくは－Ｚ方向に移動させる。対向コア駆動機構５５が－Ｚ方向に対向コア部３８を移動させると、第２コア・磁石間距離は、大きくなる。対向コア駆動機構５５が＋Ｚ方向に対向コア部３８を移動させると、第２コア・磁石間距離は、小さくなる。対向コア駆動機構５５は、制御部の制御によって、駆動される。図９に示す対向コア駆動機構５５は、対向コア部３８を＋Ｚ方向の上限位置に移動させた状態を示している。対向コア部３８の＋Ｚ方向の端面は、対向巻き線コイル３６の＋Ｚ方向の端面と一致、もしくは略一致する位置に位置する。対向コア駆動機構５５は、対向コア部３８の＋Ｚ方向の面を対向巻き線コイル３６の＋Ｚ方向の端面よりも＋Ｚ方向の位置に移動させてもよい。対向コア駆動機構５５は、対向コア部３８と磁石４５とを接触させない。
【0073】
図１０は、永久磁石モーター１００の概略構成を示している。図１０は、永久磁石モーター１００の一例である第２アキシャルギャップモーター１００ｂの概略構成を示している。図１０は、コア駆動機構５０によって、コア部３３が＋Ｚ方向に移動した状態を示している。図１０は、対向コア駆動機構５５によって、対向コア部３８が－Ｚ方向に移動した状態を示している。
【0074】
コア駆動機構５０は、コア部３３を＋Ｚ方向の位置に移動させる。コア部３３は、巻き線コイル３１に対して、＋Ｚ方向に相対移動する。コア駆動機構５０が、コア部３３を＋Ｚ方向に移動させることによって、図１０に示すコア・磁石間距離は、図９に示すコア・磁石間距離よりも大きくなる。巻き線コイル３１は、第１ケース突起部２１ａによって固定支持される。巻き線コイル３１と磁石４５との間の距離は、変化しない。複数のコア駆動機構５０が配置される場合、複数のコア駆動機構５０のそれぞれは、コア部３３を＋Ｚ方向の位置に移動させる。それぞれのコア駆動機構５０が＋Ｚ方向にコア部３３を移動させる距離は、同一、もしくは略同一である。コア部３３の－Ｚ方向の端面は、磁石４５に対して、＋Ｚ方向に、平行、もしくは略平行に移動する。
【0075】
対向コア駆動機構５５は、対向コア部３８を－Ｚ方向の位置に移動させる。対向コア部３８は、対向巻き線コイル３６に対して、－Ｚ方向に相対移動する。対向コア駆動機構５５が、対向コア部３８を－Ｚ方向に移動させることによって、図１０に示す第２コア・磁石間距離は、図９に示す第２コア・磁石間距離よりも大きくなる。対向巻き線コイル３６は、第３ケース突起部２５ａによって固定支持される。対向巻き線コイル３６と磁石４５との間の距離は、変化しない。複数の対向コア駆動機構５５が配置される場合、複数の対向コア駆動機構５５のそれぞれは、対向コア部３８を－Ｚ方向の位置に移動させる。それぞれの対向コア駆動機構５５が－Ｚ方向に対向コア部３８を移動させる距離は、同一、もしくは略同一である。対向コア部３８の＋Ｚ方向の面は、磁石４５に対して、－Ｚ方向に、平行、もしくは略平行に移動する。
【0076】
図１１は、複数の電磁石３０、複数の対向電磁石３５、及び磁石４５を周方向に展開した断面の概略構成を示している。図１１は、図９に示す複数の電磁石３０、複数の対向電磁石３５、磁石４５を周方向に展開した仮想的な状態を示している。図１１に示す複数のコア部３３は、１つのステーターコアによって一体に構成されている。ステーターコアは、コア駆動機構５０によって、Ｚ軸に沿って移動可能である。図１１に示す複数の対向コア部３８は、１つの対向ステーターコアによって一体に構成されている。対向ステーターコアは、対向コア駆動機構５５によって、Ｚ軸に沿って移動可能である。図１１に示す構成を有する第２アキシャルギャップモーター１００ｂは、２極３スロットのダブルステーターモーターである。
【0077】
巻き線コイル３１は、図示しない３相交流電源に接続される。１つのコア部３３に巻き掛けられる巻き線コイル３１には、３相交流のうち１相の信号が供給される。複数の巻き線コイル３１のそれぞれにＵ相の信号、Ｖ相の信号、Ｗ相の信号のいずれかが供給される。複数の電磁石３０は、Ｕ相スロット３４Ｕ、Ｖ相スロット３４Ｖ、及びＷ相スロット３４Ｗとして構成される。複数のスロットは、周方向に沿って、Ｕ相スロット３４Ｕ、Ｖ相スロット３４Ｖ、Ｗ相スロット３４Ｗの順に配列される。
【0078】
対向巻き線コイル３６は、図示しない３相交流電源に接続される。１つの対向コア部３８に巻き掛けられる対向巻き線コイル３６には、３相交流のうち１相の信号が供給される。複数の対向巻き線コイル３６のそれぞれにＵ相の信号、Ｖ相の信号、Ｗ相の信号のいずれかが供給される。複数の対向電磁石３５は、第２Ｕ相スロット３９Ｕ、第２Ｖ相スロット３９Ｖ、及び第２Ｗ相スロット３９Ｗとして構成される。複数のスロットは、周方向に沿って、第２Ｕ相スロット３９Ｕ、第２Ｖ相スロット３９Ｖ、第２Ｗ相スロット３９Ｗの順に配列される。第２Ｕ相スロット３９Ｕは、Ｕ相スロット３４Ｕと対向する位置に配置される。第２Ｖ相スロット３９Ｖは、Ｖ相スロット３４Ｖと対向する位置に配置される。第２Ｗ相スロット３９Ｗは、Ｗ相スロット３４Ｗと対向する位置に配置される。
【0079】
Ｕ相スロット３４Ｕ、Ｖ相スロット３４Ｖ、及びＷ相スロット３４Ｗには、＋記号が付与されている。第２Ｕ相スロット３９Ｕ、第２Ｖ相スロット３９Ｖ、第２Ｗ相スロット３９Ｗには、－記号が付与されている。＋記号、もしくは－記号を付与することによって、Ｕ相スロット３４Ｕと第２Ｕ相スロット３９Ｕとに流れる電流が互いに逆極性であることを示している。また、Ｖ相スロット３４Ｖと第２Ｖ相スロット３９Ｖとに流れる電流が互いに逆極性であることを示している。また、Ｗ相スロット３４Ｗと第２Ｗ相スロット３９Ｗとに流れる電流が互いに逆極性であることを示している。
【0080】
磁石４５は、複数の磁極４６に着磁される。図１１は、各磁極４６の磁化の向きを示している。磁化の向きは、磁極４６ごとに反転する。磁石４５は、複数の電磁石３０、及び複数の対向電磁石３５と対向する。磁石４５は、複数の電磁石３０、及び複数の対向電磁石３５に対して、平行、もしくは略平行に配置される。
【0081】
コア部３３と磁石４５は、Ｚ軸に沿って第３間隔Ｄ３離間して配置される。コア駆動機構５０が、Ｚ軸に沿って、コア部３３を移動させることによって、コア部３３と磁石４５との間のコア・磁石間距離が、第３間隔Ｄ３となる。
【0082】
対向コア部３８と磁石４５は、Ｚ軸に沿って第４間隔Ｄ４離間して配置される。対向コア駆動機構５５が、Ｚ軸に沿って、対向コア部３８を移動させることによって、対向コア部３８と磁石４５との間の第２コア・磁石間距離が、第４間隔Ｄ４となる。コア・磁石間距離と第２コア・磁石間距離は、個別に制御される。第３間隔Ｄ３と第４間隔Ｄ４は、異なっていてもよいし、同じでもよい。第３間隔Ｄ３と第４間隔Ｄ４は、同じであることが好ましい。
【0083】
コア・磁石間距離が第３間隔Ｄ３で、第２コア・磁石間距離が第４間隔Ｄ４であるときの第２アキシャルギャップモーター１００ｂのトルク定数は、第３トルク定数となる。第２アキシャルギャップモーター１００ｂのトルク定数は、コア・磁石間距離、及び第２コア・磁石間距離によって変動する。
【0084】
図１２は、複数の電磁石３０、複数の対向電磁石３５、及び磁石４５を周方向に展開した断面の概略構成を示している。図１２は、図１０に示す複数の電磁石３０、複数の対向電磁石３５、及び磁石４５を周方向に展開した仮想的な状態を示している。図１２に示す複数のコア部３３は、１つにステーターコアによって一体に構成されている。ステーターコアは、コア駆動機構５０によって、Ｚ軸に沿って移動可能である。図１２に示す複数の対向コア部３８は、１つの対向ステーターコアによって一体に構成されている。対向ステーターコアは、対向コア駆動機構５５によって、Ｚ軸に沿って移動可能である。
【0085】
図１２は、コア駆動機構５０によって、コア部３３が＋Ｚ方向に移動したときの状態を示している。コア部３３が＋Ｚ方向に移動することによって、コア・磁石間距離は、第５間隔Ｄ５となる。第５間隔Ｄ５は、第３間隔Ｄ３よりも大きい。巻き線コイル３１は、第１ケース突起部２１ａによって支持される。コア駆動機構５０が、コア部３３を＋Ｚ方向に移動させたとき、巻き線コイル３１は、移動しない。コア部３３は、巻き線コイル３１に対して＋Ｚ方向に相対移動する。
【0086】
図１２は、対向コア駆動機構５５によって、対向コア部３８が－Ｚ方向に移動したときの状態を示している。対向コア部３８が－Ｚ方向に移動することによって、第２コア・磁石間距離は、第６間隔Ｄ６となる。第６間隔Ｄ６は、第４間隔Ｄ４よりも大きい。対向巻き線コイル３６は、第３ケース突起部２５ａによって支持される。対向コア駆動機構５５が、対向コア部３８を－Ｚ方向に移動させたとき、対向巻き線コイル３６は、移動しない。対向コア部３８は、対向巻き線コイル３６に対して－Ｚ方向に相対移動する。コア・磁石間距離と第２コア・磁石間距離は、個別に制御される。第５間隔Ｄ５と第６間隔Ｄ６は、異なっていてもよいし、同じでもよい。第５間隔Ｄ５と第６間隔Ｄ６は、同じであることが好ましい。
【0087】
コア・磁石間距離が第５間隔Ｄで、第２コア・磁石間距離が第６間隔Ｄ６であるときの第２アキシャルギャップモーター１００ｂのトルク定数は、第４トルク定数となる。第４トルク定数は、第３トルク定数よりも小さい。
【0088】
第３トルク定数の第２アキシャルギャップモーター１００ｂの起動トルクは、第４トルク定数の第２アキシャルギャップモーター１００ｂの起動トルクよりも高い。第３トルク定数の第２アキシャルギャップモーター１００ｂの無負荷回転数は、第４トルク定数の第２アキシャルギャップモーター１００ｂの無負荷回転数よりも低い。第３トルク定数の第２アキシャルギャップモーター１００ｂは、第４トルク定数の第２アキシャルギャップモーター１００ｂよりも発生トルクを高くすることができる。第４トルク定数の第２アキシャルギャップモーター１００ｂは、第３トルク定数の第２アキシャルギャップモーター１００ｂよりも高速で回転することができる。
【0089】
図１１、及び図１２に示す複数のスロットは、周方向に沿って、Ｕ相スロット３４Ｕ、Ｖ相スロット３４Ｖ、Ｗ相スロット３４Ｗの順で配列される。図１１、及び図１２に示す複数のスロットは、周方向に沿って、第２Ｕ相スロット３９Ｕ、第２Ｖ相スロット３９Ｖ、第２Ｗ相スロット３９Ｗの順に配列される。各スロットの配列順は、図１１、及び図１２の構成に限定されない。
【0090】
図１３、及び図１４は、図１１、及び図１２と各スロットの配列順が異なる構成例を示している。図１３、及び図１４は、複数の電磁石３０、複数の対向電磁石３５、及び磁石４５を周方向に展開した断面の概略構成を示している。
【0091】
図１３は、図９に示す複数の電磁石３０、複数の対向電磁石３５、及び磁石４５を周方向に展開した仮想的な状態を示している。図１３は、コア部３３、及び対向コア部３８を磁石４５に近づけた状態を示している。コア部３３は、コア・磁石間距離が第７間隔Ｄ７となる位置に位置する。対向コア部３８は、第２コア・磁石間距離が第８間隔Ｄ８となる位置に位置する。第７間隔Ｄ７は、第３間隔Ｄ３と同じでもよいし、異なってもよい。第８間隔Ｄ８は、第４間隔Ｄ４と同じでもよいし、異なってもよい。第７間隔Ｄ７は、第８間隔Ｄ８と異なってもよいが、同じであることが好ましい。コア・磁石間距離が第７間隔Ｄ７で、第２コア・磁石間距離が第８間隔Ｄ８であるときの第２アキシャルギャップモーター１００ｂのトルク定数は、第５トルク定数となる。
【0092】
巻き線コイル３１は、３相交流電源に接続される。複数の電磁石３０は、Ｕ相スロット３４Ｕ、Ｖ相スロット３４Ｖ、及びＷ相スロット３４Ｗとして構成される。複数のスロットは、周方向に沿って、Ｕ相スロット３４Ｕ、Ｕ相スロット３４Ｕ、Ｖ相スロット３４Ｖ、Ｖ相スロット３４Ｖ、Ｗ相スロット３４Ｗ、Ｗ相スロット３４Ｗの順で配列される。
【0093】
対向巻き線コイル３６は、３相交流電源に接続される。複数の対向電磁石３５は、第２Ｕ相スロット３９Ｕ、第２Ｖ相スロット３９Ｖ、及び第２Ｗ相スロット３９Ｗとして構成される。複数のスロットは、周方向に沿って、第２Ｕ相スロット３９Ｕ、第２Ｕ相スロット３９Ｕ、第２Ｖ相スロット３９Ｖ、第２Ｖ相スロット３９Ｖ、第２Ｗ相スロット３９Ｗ、第２Ｗ相スロット３９Ｗの順で配列される。第２Ｕ相スロット３９Ｕは、Ｕ相スロット３４Ｕと対向する位置に配置される。第２Ｖ相スロット３９Ｖは、Ｖ相スロット３４Ｖと対向する位置に配置される。第２Ｗ相スロット３９Ｗは、Ｗ相スロット３４Ｗと対向する位置に配置される。複数のスロットが図１３に示す配列で構成される第２アキシャルギャップモーター１００ｂは、４極３スロットのダブルステータ―モーターとなる。
【0094】
複数のスロットが、図１３に示す配列に構成されることによって、図１１に示す配列で構成されるときよりも、エネルギー効率が向上する。複数のスロットが図１３に示す配列で構成される第２アキシャルギャップモーター１００ｂは、複数のスロットが図１１に示す配列で構成される第２アキシャルギャップモーター１００ｂよりもモーター効率が高くなる。
【0095】
図１４は、図１０に示す複数の電磁石３０、複数の対向電磁石３５、及び磁石４５を周方向に展開した仮想的な状態を示している。図１４は、コア部３３、及び対向コア部３８を磁石４５から離間した状態を示している。コア部３３は、コア・磁石間距離が第９間隔Ｄ９となる位置に位置する。対向コア部３８は、第２コア・磁石間距離が第１０間隔Ｄ１０となる位置に位置する。第９間隔Ｄ９は、第５間隔Ｄ５と同じでもよいし、異なってもよい。第１０間隔Ｄ１０は、第６間隔Ｄ６と同じでもよいし、異なってもよい。第９間隔Ｄ９は、第１０間隔Ｄ１０と異なってもよいが、同じであることが好ましい。第９間隔Ｄ９は、第７間隔Ｄ７よりも大きい。第１０間隔Ｄ１０は、第８間隔Ｄ８よりも大きい。コア・磁石間距離が第９間隔Ｄ９で、第２コア・磁石間距離が第１０間隔Ｄ１０であるときの第２アキシャルギャップモーター１００ｂのトルク定数は、第６トルク定数となる。
【0096】
図１４に示すＵ相スロット３４Ｕ、Ｖ相スロット３４Ｖ、及びＷ相スロット３４Ｗの配列は、図１３に示すＵ相スロット３４Ｕ、Ｖ相スロット３４Ｖ、及びＷ相スロット３４Ｗの配列と同じである。図１４に示す第２Ｕ相スロット３９Ｕ、第２Ｖ相スロット３９Ｖ、及び第２Ｗ相スロット３９Ｗの配列は、図１３に示す第２Ｕ相スロット３９Ｕ、第２Ｖ相スロット３９Ｖ、第２Ｗ相スロット３９Ｗの配列と同じである。
【0097】
第５トルク定数の第２アキシャルギャップモーター１００ｂの起動トルクは、第６トルク定数の第２アキシャルギャップモーター１００ｂの起動トルクよりも高い。第５トルク定数の第２アキシャルギャップモーター１００ｂの無負荷回転数は、第６トルク定数の第２アキシャルギャップモーター１００ｂの無負荷回転数よりも低い。第５トルク定数の第２アキシャルギャップモーター１００ｂは、第６トルク定数の第２アキシャルギャップモーター１００ｂよりも発生トルクを高くすることができる。第６トルク定数の第２アキシャルギャップモーター１００ｂは、第５トルク定数の第２アキシャルギャップモーター１００ｂよりも高速で回転することができる。
【0098】
複数のスロットが、図１４に示す配列に構成されることによって、図１２に示す配列で構成されるときよりも、異音の発生が減少する。複数のスロットが図１４に示す配列で構成される第２アキシャルギャップモーター１００ｂは、複数のスロットが図１２に示す配列で構成される第２アキシャルギャップモーター１００ｂよりもモーター回転時の静音性が向上する。
【0099】
以上のように、本実施形態に係る第２アキシャルギャップモーター１００ｂは、回転軸ＲＡに沿って、磁石４５と対向する第２対向位置に配置される対向コア部３８、及び対向コア部３８に巻き掛けられる対向巻き線コイル３６を有する対向電磁石３５と、対向巻き線コイル３６を固定支持する第３ケース突起部２５ａと、対向コア部３８を移動させ、対向コア部３８と磁石４５との間の第２コア・磁石間距離を変動させる対向コア駆動機構５５と、を備える。
このような構成によれば、第２アキシャルギャップモーター１００ｂにおいても、第１実施形態と同様の効果が得られ、高トルク化、及び高効率化が実現可能となる。
このような構成によれば、第２アキシャルギャップモーター１００ｂにおいても、第１実施形態と同様の効果が得られ、高トルク化、及び高効率化が実現可能となる。
【0100】
第３実施形態
第３実施形態は、コア駆動機構５０を備える永久磁石モーター１００の一例を示す。図１５は、永久磁石モーター１００の概略構成を示している。図１５は、永久磁石モーター１００の一例であるラジアルギャップモーター１００ｃの概略構成を示している。ラジアルギャップモーター１００ｃは、モーターの一例に対応する。
第３実施形態は、コア駆動機構５０を備える永久磁石モーター１００の一例を示す。図１５は、永久磁石モーター１００の概略構成を示している。図１５は、永久磁石モーター１００の一例であるラジアルギャップモーター１００ｃの概略構成を示している。ラジアルギャップモーター１００ｃは、モーターの一例に対応する。
【0101】
ラジアルギャップモーター１００ｃは、シャフト１０と、外装ケース２０と、複数の電磁石３０と、回転部材４０と、コア駆動機構５０と、複数のベアリング６０と、を備える。ラジアルギャップモーター１００ｃは、電磁石３０を磁石４５に対して回転軸ＲＡと直交する方向に配置する。
【0102】
ラジアルギャップモーター１００ｃのシャフト１０は、回転軸ＲＡを中心に回転する。シャフト１０は、円柱体である。シャフト１０は、中空の円筒体で構成されてもよい。シャフト１０は、周面に回転部材４０を支持する。
【0103】
ラジアルギャップモーター１００ｃの外装ケース２０は、電磁石３０、及び回転部材４０を覆う部材である。外装ケース２０は、第１ケース２１と、第２ケース２３と、第３ケース２５と、支持ケース２９と、を備える。
【0104】
ラジアルギャップモーター１００ｃの第１ケース２１は、ラジアルギャップモーター１００ｃの＋Ｚ方向の位置に配置される。第１ケース２１は、複数のベアリング６０のうちの第１ベアリング６０ａと接続する。
【0105】
ラジアルギャップモーター１００ｃの第２ケース２３は、ラジアルギャップモーター１００ｃの周面を覆う。第２ケース２３は、回転軸ＲＡを中心とする円筒形の部材である。第２ケース２３は、第１ケース２１の外周部、及び第３ケース２５の外周部と接続する。
【0106】
ラジアルギャップモーター１００ｃの第３ケース２５は、ラジアルギャップモーター１００ｃの－Ｚ方向の位置に配置される。第３ケース２５は、複数のベアリング６０のうちの第２ベアリング６０ｂと接続する。
【0107】
支持ケース２９は、第１ケース２１、及び第３ケース２５に支持される。支持ケース２９は、コア駆動機構５０を支持する。支持ケース２９は、コア駆動機構５０が配置される位置に設けられる。支持ケース２９は、支持ケース突起部２９ａを有する。
【0108】
支持ケース突起部２９ａは、支持ケース２９の回転部材４０と対向する面に設けられる。支持ケース突起部２９ａは、支持ケース２９からシャフト１０に向けて延伸する構成である。支持ケース突起部２９ａは、電磁石３０を構成する巻き線コイル３１を固定支持する。支持ケース突起部２９ａは、支持部材の一例に対応する。
【0109】
ラジアルギャップモーター１００ｃの電磁石３０は、シャフト１０の周面と対向する位置に配置される。複数の電磁石３０は、シャフト１０の周方向に沿って配置される。電磁石３０は、シャフト１０に支持される回転部材４０と対向する位置に配置される。電磁石３０は、巻き線コイル３１と、コア部３３と、を備える。電磁石３０は、固定子の一例に対応する。
【0110】
ラジアルギャップモーター１００ｃの巻き線コイル３１は、導線を巻き掛けて構成される。巻き線コイル３１は、コア部３３に巻き掛けられる。巻き線コイル３１は、支持ケース突起部２９ａに固定支持される。巻き線コイル３１は、コア部３３を移動可能に構成される。巻き線コイル３１は、コイルの一例に対応する。
【0111】
ラジアルギャップモーター１００ｃのコア部３３は、回転部材４０と対向する位置に配置される。コア部３３は、巻き線コイル３１に対して、相対移動可能に支持される。コア部３３は、コアの一例に対応する。
【0112】
ラジアルギャップモーター１００ｃの回転部材４０は、シャフト１０の周面に沿って配置される。回転部材４０は、円筒形状に構成される。回転部材４０は、シャフト１０に埋め込まれて構成されてもよい。回転部材４０は、シャフト１０を回転軸ＲＡを中心に回転させる。回転部材４０は、磁石４５を備える。回転部材４０は、磁石４５で構成されてもよい。
【0113】
ラジアルギャップモーター１００ｃの磁石４５は、シャフト１０の周面に配置される。磁石４５は、電磁石３０と対向する位置に配置される。電磁石３０を構成するコア部３３は、磁石４５と対向する対向位置に配置される。磁石４５は、１つの磁石部材で構成されてもよい。磁石４５が、１つの磁石部材で構成される場合、磁石４５は、回転部材４０として機能する。磁石４５は、複数の磁石片で構成されてもよい。複数の磁石片は、シャフト１０の周方向に沿って配置される。磁石４５は、シャフト１０の周方向に沿って、複数の磁極４６に着磁される。
【0114】
磁石４５と電磁石３０とは、回転軸ＲＡと直交する軸に沿って所定の間隙を有して配置される。巻き線コイル３１に電流が流されたとき、磁石４５と電磁石３０との間の間隙に磁束ＦＬが発生する。発生した磁束ＦＬにより、回転部材４０は、回転軸ＲＡを中心に回転する。
【0115】
ラジアルギャップモーター１００ｃのコア駆動機構５０は、コア部３３を回転軸ＲＡと直交する軸に沿って移動させるアクチュエーターである。コア駆動機構５０は、支持ケース２９に支持される。コア駆動機構５０は、コア部３３を支持する。コア駆動機構５０は、機構駆動部５１と、スライド移動部５３と、を備える。コア駆動機構５０は、移動機構の一例に対応する。
【0116】
ラジアルギャップモーター１００ｃの機構駆動部５１は、スライド移動部５３を移動させる駆動力を発生させる。機構駆動部５１は、発生した駆動力によって、スライド移動部５３を、回転軸ＲＡに直交する軸に沿ってスライド移動させる。機構駆動部５１は、制御部によって制御される。
【0117】
ラジアルギャップモーター１００ｃのスライド移動部５３は、コア部３３を回転軸ＲＡと直交する軸に沿って移動させる。スライド移動部５３の一方の端部は、機構駆動部５１と接続する。スライド移動部５３の他方の端部は、コア部３３を支持する。
【0118】
ラジアルギャップモーター１００ｃのコア駆動機構５０は、巻き線コイル３１に対してコア部３３を相対移動させる。コア駆動機構５０は、巻き線コイル３１を移動させない。コア駆動機構５０は、コア部３３を巻き線コイル３１と分離して移動させる。コア駆動機構５０は、コア部３３を移動させることによって、回転軸ＲＡと直交する軸に沿ったコア・磁石間距離を変動させる。コア・磁石間距離は、コア部３３の磁石４５と対向する面と磁石４５の外周面との間の距離である。コア・磁石間距離は、磁極間隔の一例に対応する。図１５に示すコア駆動機構５０は、コア部３３を回転軸ＲＡと直交する軸に沿って、シャフト１０に近づく方向、もしくはシャフト１０から離れる方向に移動させる。コア駆動機構５０がシャフト１０から離れる方向にコア部３３を移動させたとき、コア・磁石間距離は、大きくなる。コア駆動機構５０がシャフト１０に近づく方向にコア部３３を移動させたとき、コア・磁石間距離は、小さくなる。コア駆動機構５０は、制御部の制御によって、駆動される。図１５に示すコア駆動機構５０は、コア部３３をシャフト１０に近づけた位置に移動させた状態を示している。
【0119】
ラジアルギャップモーター１００ｃのベアリング６０は、シャフト１０を回転可能に支持する。第１ベアリング６０ａは、シャフト１０と第１ケース２１との間に配置される。第２ベアリング６０ｂは、シャフト１０と第３ケース２５との間に配置される。
【0120】
【0121】
図１６は、永久磁石モーター１００の概略構成を示している。図１６は、永久磁石モーター１００の一例であるラジアルギャップモーター１００ｃの概略構成を示している。図１６は、コア駆動機構５０によって、コア部３３がシャフト１０から離れた方向に移動した状態を示している。
【0122】
コア駆動機構５０は、コア部３３を回転軸ＲＡと直交する軸に沿って、シャフト１０から離れる位置に移動させる。コア部３３は、巻き線コイル３１に対して、回転軸ＲＡと直交する軸に沿って相対移動する。コア駆動機構５０が、コア部３３をシャフト１０から離れる方向に移動させることによって、図１６に示すコア・磁石間距離は、図１５に示すコア・磁石間距離よりも大きくなる。巻き線コイル３１は、支持ケース突起部２９ａによって固定支持される。巻き線コイル３１と磁石４５との間の距離は、変化しない。
【0123】
図１６に示すラジアルギャップモーター１００ｃでは、コア部３３は、シャフト１０から離れた位置に位置する。図１６に示すラジアルギャップモーター１００ｃのトルク定数は、第８トルク定数となる。第８トルク定数は、第７トルク定数よりも小さい。
【0124】
第７トルク定数のラジアルギャップモーター１００ｃの起動トルクは、第８トルク定数のラジアルギャップモーター１００ｃの起動トルクよりも高い。第７トルク定数のラジアルギャップモーター１００ｃの無負荷回転数は、第８トルク定数のラジアルギャップモーター１００ｃの無負荷回転数よりも低い。第７トルク定数のラジアルギャップモーター１００ｃは、第８トルク定数のラジアルギャップモーター１００ｃよりも発生トルクを高くすることができる。第８トルク定数のラジアルギャップモーター１００ｃは、第７トルク定数のラジアルギャップモーター１００ｃよりも高速で回転することができる。
【0125】
コア駆動機構５０を備えるラジアルギャップモーター１００ｃは、電磁石３０を、磁石４５に対して回転軸ＲＡと直交する軸に沿って配置する。
コア部３３と磁石４５との間のコア・磁石間距離が変動することによって、トルク定数は変化する。磁束ＦＬの乱れによるエネルギー効率が低下することを低減して、トルク定数を変化させることができる。コア駆動機構５０を備える永久磁石モーター１００が、ラジアルギャップ型で構成されることによって、永久磁石モーター１００の振動、及び騒音が低減される。
コア部３３と磁石４５との間のコア・磁石間距離が変動することによって、トルク定数は変化する。磁束ＦＬの乱れによるエネルギー効率が低下することを低減して、トルク定数を変化させることができる。コア駆動機構５０を備える永久磁石モーター１００が、ラジアルギャップ型で構成されることによって、永久磁石モーター１００の振動、及び騒音が低減される。
【0126】
第４実施形態
第４実施形態は、永久磁石モーター１００を備えるロボット１０００の構成を示している。第４実施形態では、コア駆動機構５０を備える永久磁石モーター１００として、第１アキシャルギャップモーター１００ａを備えるロボット１０００を示す。ロボット１０００に備えられる永久磁石モーター１００は、第１アキシャルギャップモーター１００ａに限定されない。第２アキシャルギャップモーター１００ｂ、もしくはラジアルギャップモーター１００ｃが、ロボット１０００に備えられてもよい。
第４実施形態は、永久磁石モーター１００を備えるロボット１０００の構成を示している。第４実施形態では、コア駆動機構５０を備える永久磁石モーター１００として、第１アキシャルギャップモーター１００ａを備えるロボット１０００を示す。ロボット１０００に備えられる永久磁石モーター１００は、第１アキシャルギャップモーター１００ａに限定されない。第２アキシャルギャップモーター１００ｂ、もしくはラジアルギャップモーター１００ｃが、ロボット１０００に備えられてもよい。
【0127】
【0128】
ロボット１０００は、基台１００１と、ロボットアーム１１００と、第１駆動部１５０１と、第２駆動部１５０２と、第３駆動部１５０３と、第４駆動部１５０４と、第５駆動部１５０５と、第６駆動部１５０６と、を有する。
【0129】
基台１００１は、水平な床２０００に載置される。基台１００１は、床２０００ではなく、壁、天井、架台等に載置されてもよい。
【0130】
ロボットアーム１１００は、複数のアームを含む。図１７に示すロボットアーム１１００は、複数のアームとして、第１アーム１０１０、第２アーム１０２０、第３アーム１０３０、第４アーム１０４０、第５アーム１０５０、及び第６アーム１０６０を備える。第６アーム１０６０の先端には、図示しないエンドエフェクターが着脱可能に取り付ける。エンドエフェクターは、ワークの把持等を行うことができる。
【0131】
エンドエフェクターは、特に限定されないが、ワークを把持するハンド、ワークを吸着する吸着ヘッド等が挙げられる。ワークは、特に限定されない。ワークは、電子部品、電子機器等である。
【0132】
ロボット１０００は、基台１００１とロボットアーム１１００が有する複数のアームとを、基台１００１、第１アーム１０１０、第２アーム１０２０、第３アーム１０３０、第４アーム１０４０、第５アーム１０５０、第６アーム１０６０の順に連結した単腕の６軸垂直多関節ロボットである。
【0133】
第１アーム１０１０、第２アーム１０２０、第３アーム１０３０、第４アーム１０４０、第５アーム１０５０、及び第６アーム１０６０の長さは、それぞれ、特に限定されず、適宜設定可能である。ロボットアーム１１００が有するアームの数は、５本以下、又は、７本以上であってもよい。ロボット１０００は、スカラロボットであってもよく、２つ以上のロボットアーム１１００を備える双腕ロボットであってもよい。
【0134】
第１駆動部１５０１は、第１アーム１０１０に配置される。第１駆動部１５０１は、基台１００１に対して、第１アーム１０１０を回動させる。第１駆動部１５０１は、第１モーター１５０１ｍと、図示しない減速機と、を有する。第１モーター１５０１ｍは、第１アーム１０１０を回動させる推力を発生する。
【0135】
第２駆動部１５０２は、第２アーム１０２０に配置される。第２駆動部１５０２は、第１アーム１０１０に対して、第２アーム１０２０を回動させる。第２駆動部１５０２は、第２モーター１５０２ｍと、図示しない減速機と、を有する。第２モーター１５０２ｍは、第２アーム１０２０を回動させる推力を発生する。
【0136】
第３駆動部１５０３は、第２アーム１０２０に配置される。第３駆動部１５０３は、第２アーム１０２０に対して、第３アーム１０３０を回動させる。第３駆動部１５０３は、第３モーター１５０３ｍと、図示しない減速機と、を有する。第３モーター１５０３ｍは、第３アーム１０３０を回動させる推力を発生する。
【0137】
第４駆動部１５０４は、第３アーム１０３０に配置される。第４駆動部１５０４は、第３アーム１０３０に対して、第４アーム１０４０を回動させる。第４駆動部１５０４は、第４モーター１５０４ｍと、図示しない減速機と、を有する。第４モーター１５０４ｍは、第４アーム１０４０を回動させる推力を発生する。
【0138】
第５駆動部１５０５は、第４アーム１０４０に配置される。第５駆動部１５０５は、第４アーム１０４０に対して、第５アーム１０５０を回動させる。第５駆動部１５０５は、第５モーター１５０５ｍと、図示しない減速機と、を有する。第５モーター１５０５ｍは、第５アーム１０５０を回動させる推力を発生する。
【0139】
第６駆動部１５０６は、第４アーム１０４０に配置される。第６駆動部１５０６は、第５アーム１０５０に対して、第６アーム１０６０を回動させる。第６駆動部１５０６は、第６モーター１５０６ｍと、図示しない減速機と、を有する。第６モーター１５０６ｍは、第６アーム１０６０を回動させる推力を発生する。
【0140】
図１８は、ロボット１０００を模式的に示している。図１８は、図１７に示すロボット１０００を模式的に示している。図１８は、第１関節１０１１と、第２関節１０２１と、第３関節１０３１と、第４関節１０４１と、第５関節１０５１と、第６関節１０６１と、を示している。
【0141】
基台１００１と第１アーム１０１０とは、第１関節１０１１を介して連結される。第１アーム１０１０は、基台１００１に対し、鉛直軸と平行な第１回動軸Ｏ１を回動中心として回動可能に構成される。鉛直軸は、床２０００に垂直な軸である。第１アーム１０１０は、第１駆動部１５０１の駆動により第１回動軸Ｏ１を中心に回動する。
【0142】
第１アーム１０１０と第２アーム１０２０とは、第２関節１０２１を介して連結される。第２アーム１０２０は、第１アーム１０１０に対し、床２０００と平行な第２回動軸Ｏ２を回動中心として回動可能に構成される。第２アーム１０２０は、第２駆動部１５０２の駆動により第２回動軸Ｏ２を中心に回動する。
【0143】
第２アーム１０２０と第３アーム１０３０とは、第３関節１０３１を介して連結される。第３アーム１０３０は、第２アーム１０２０に対し、床２０００と平行な第３回動軸Ｏ３を回動中心として回動可能に構成される。第３アーム１０３０は、第３駆動部１５０３の駆動により第３回動軸Ｏ３を中心に回動する。
【0144】
第３アーム１０３０と第４アーム１０４０とは、第４関節１０４１を介して連結される。第４アーム１０４０は、第３アーム１０３０に対し、第３アーム１０３０の中心軸と平行な第４回動軸Ｏ４を回動中心として回動可能に構成される。第４アーム１０４０は、第４駆動部１５０４の駆動により第４回動軸Ｏ４を中心に回動する。
【0145】
第４アーム１０４０と第５アーム１０５０とは、第５関節１０５１を介して連結される。第５アーム１０５０は、第４アーム１０４０に対し、第４アーム１０４０の中心軸と直交する第５回動軸Ｏ５を回動中心として回動可能に構成される。第５アーム１０５０は、第５駆動部１５０５の駆動により第５回動軸Ｏ５を中心に回動する。
【0146】
第５アーム１０５０と第６アーム１０６０とは、第６関節１０６１を介して連結されている。第６アーム１０６０は、第５アーム１０５０に対し、第５アーム１０５０の先端部の中心軸と平行な第６回動軸Ｏ６を回動中心として回動可能に構成される。第６アーム１０６０は、第６駆動部１５０６の駆動により第６回動軸Ｏ６を中心に回動する。
【0147】
第１モーター１５０１ｍ、第２モーター１５０２ｍ、第３モーター１５０３ｍ、第４モーター１５０４ｍ、第５モーター１５０５ｍ、及び第６モーター１５０６ｍのうちの少なくとも１つに、第１アキシャルギャップモーター１００ａが用いられる。ロボット１０００は、第１アキシャルギャップモーター１００ａを備える。第１アキシャルギャップモーター１００ａが用いられることにより、エネルギー効率の高いロボット１０００が提供される。
【0148】
第１アキシャルギャップモーター１００ａが、一例として第１モーター１５０１ｍに用いられると、第１アキシャルギャップモーター１００ａは、第１アーム１０１０を回動させる推力を発生する。第１アーム１０１０は、第１アキシャルギャップモーター１００ａによって駆動される。第１アーム１０１０は、駆動部材の一例に対応する。第１アキシャルギャップモーター１００ａが、第２モーター１５０２ｍに用いられると、第１アキシャルギャップモーター１００ａは、第２アーム１０２０を回動させる推力を発生する。第１アーム１０１０、及び第２アーム１０２０を含む複数のアームのそれぞれは、駆動部材の一例に対応する。
【0149】
第１アキシャルギャップモーター１００ａは、エンドエフェクターを駆動させる駆動機構に用いられてもよい。エンドエフェクターに回転機構が用いられるとき、第１アキシャルギャップモーター１００ａは、低速回転時には高トルクで回転部材４０を回転させることができる。第１アキシャルギャップモーター１００ａは、高速回転時の回転数を増加させることができる。エンドエフェクターは、第１アキシャルギャップモーター１００ａによって、駆動される。エンドエフェクターは、駆動部材の一例に対応する。
【0150】
ロボット１０００は、磁石４５を含んで回転軸ＲＡを中心に回転する回転部材４０、磁石４５と対向する対向位置に配置されるコア部３３とコア部３３に巻き掛けられる巻き線コイル３１を有して回転部材４０を回転させる電磁石３０、巻き線コイル３１を固定支持する第１ケース突起部２１ａ、コア部３３を移動させて磁石４５とコア部３３との間のコア・磁石間距離を変動させるコア駆動機構５０を有する第１アキシャルギャップモーター１００ａと、第１アキシャルギャップモーター１００ａによって駆動されるアームと、を備える。
第１アキシャルギャップモーター１００ａが用いられることにより、エネルギー効率の高いロボット１０００が提供される。
第１アキシャルギャップモーター１００ａが用いられることにより、エネルギー効率の高いロボット１０００が提供される。
【0151】
第４実施形態では、第１アキシャルギャップモーター１００ａは、ロボット１０００に備えられたが、これに限定されない。第１アキシャルギャップモーター１００ａ等は、電気自動車、ハイブリット電気自動車、ＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｓ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＡＭＲ（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｍｏｂｉｌｅ Ｒｏｂｏｔ）、鉄道、リニアモーターカー、パーソナルモビリティー、移動型ロボット、電動ファークリフト、高層ビル用エレベーター等の垂直搬送装置等に用いられてもよい。第１アキシャルギャップモーター１００ａは、風力発電、もしくは水力発電で用いられる発電機として用いられてもよい。
【符号の説明】
【0152】
１０…シャフト、２０…外装ケース、２１…第１ケース、２１ａ…第１ケース突起部、２３…第２ケース、２５…第３ケース、２５ａ…第３ケース突起部、２７…補助ケース、２８…対向補助ケース、２９…支持ケース、２９ａ…支持ケース突起部、３０…電磁石、３１…巻き線コイル、３３…コア部、３４Ｕ…Ｕ相スロット、３４Ｖ…Ｖ相スロット、３４Ｗ…Ｗ相スロット、３５…対向電磁石、３６…対向巻き線コイル、３８…対向コア部、３９Ｕ…第２Ｕ相スロット、３９Ｖ…第２Ｖ相スロット、３９Ｗ…第２Ｗ相スロット、４０…回転部材、４１…回転支持部材、４５…磁石、４６…磁極、４６ａ…第１磁極、４６ｂ…第２磁極、４６ｃ…第３磁極、４６ｄ…第４磁極、４６ｅ…第５磁極、４６ｆ…第６磁極、５０…コア駆動機構、５１…機構駆動部、５３…スライド移動部、５５…対向コア駆動機構、５７…第２機構駆動部、５９…第２スライド移動部、６０…ベアリング、６０ａ…第１ベアリング、６０ｂ…第２ベアリング、１００…永久磁石モーター、１００ａ…第１アキシャルギャップモーター、１００ｂ…第２アキシャルギャップモーター、１００ｃ…ラジアルギャップモーター、１０００…ロボット、１００１…基台、１１００…ロボットアーム、１０１０…第１アーム、１０１１…第１関節、１０２０…第２アーム、１０２１…第２関節、１０３０…第３アーム、１０３１…第３関節、１０４０…第４アーム、１０４１…第４関節、１０５０…第５アーム、１０５１…第５関節、１０６０…第６アーム、１０６１…第６関節、１５０１…第１駆動部、１５０１ｍ…第１モーター、１５０２…第２駆動部、１５０２ｍ…第２モーター、１５０３…第３駆動部、１５０３ｍ…第３モーター、１５０４…第４駆動部、１５０４ｍ…第４モーター、１５０５…第５駆動部、１５０５ｍ…第５モーター、１５０６…第６駆動部、１５０６ｍ…第６モーター、２０００…床、Ｄ１…第１間隔、Ｄ２…第２間隔、Ｄ３…第３間隔、Ｄ４…第４間隔、Ｄ５…第５間隔、Ｄ６…第６間隔、Ｄ７…第７間隔、Ｄ８…第８間隔、Ｄ９…第９間隔、Ｄ１０…第１０間隔、ＦＬ…磁束、Ｏ１…第１回動軸、Ｏ２…第２回動軸、Ｏ３…第３回動軸、Ｏ４…第４回動軸、Ｏ５…第５回動軸、Ｏ６…第６回動軸、ＲＡ…回転軸。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】