JP2012010522A - モータ装置、回転子の駆動方法及びロボット装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高トルクを発生させること。
【解決手段】回転子と、当該回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部と、当該伝達部に接続され、制御信号が供給されることで伝達部を駆動する駆動部と、当該駆動部に所定電圧及び所定周波数の第一制御信号を供給することで、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態として伝達部を一定距離移動させると共に回転力伝達状態を解消した状態で伝達部を所定の位置に戻すように駆動部を駆動させる第一駆動モード、及び、駆動部に対して所定電圧及び所定周波数のうち少なくとも一方が第一制御信号よりも高い第二制御信号を供給することで、第一駆動モードよりも発熱量が多くなるように駆動部を駆動させる第二駆動モード、を切り替えて駆動部に行わせる制御部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ装置、回転子の駆動方法及びロボット装置に関する。

例えば旋回系機械を駆動させるアクチュエータとして、モータ装置が用いられている。このようなモータ装置として、例えば電動モータや超音波モータなど、高トルクを発生させることが可能なモータ装置が広く知られている。近年では、ヒューマノイドロボットの関節部分など、より精密な部分を駆動させるモータ装置が求められており、電動モータや超音波モータなどの既存のモータにおいても小型化、トルクの制御性等、細密で高精度な駆動を行うことができる構成が求められている。

特開平２−３１１２３７号公報

しかしながら、電動モータや超音波モータにおいては、高トルクを発生させるためには減速機を取り付ける必要があるため、小型化には限界がある。また、超音波モータにおいては、トルクの制御が困難である。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、高トルクを発生させることができるモータ装置、回転子の駆動方法及びロボット装置を提供することにある。

本発明の第一の態様に従えば、回転子と、当該回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部と、当該伝達部に接続され、制御信号が供給されることで伝達部を駆動する駆動部と、当該駆動部に所定電圧及び所定周波数の第一制御信号を供給することで、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態として伝達部を一定距離移動させると共に回転力伝達状態を解消した状態で伝達部を所定の位置に戻すように駆動部を駆動させる第一駆動モード、及び、駆動部に対して所定電圧及び所定周波数のうち少なくとも一方が第一制御信号よりも高い第二制御信号を供給することで、第一駆動モードよりも発熱量が多くなるように駆動部を駆動させる第二駆動モード、を切り替えて駆動部に行わせる制御部とを備えるモータ装置が提供される。

本発明の第二の態様に従えば、回転子と、当該回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部と、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態として伝達部を一定距離移動させると共に回転力伝達状態を解消した状態で伝達部を所定位置に復帰させる駆動部と、少なくとも駆動部を含む空間を封止する封止部とを備えるモータ装置が提供される。

本発明の第三の態様に従えば、回転子と、当該回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部と、当該伝達部に接続され、制御信号が供給されることで伝達部を駆動する駆動部と、少なくとも駆動部を含む空間を封止する封止部と、駆動部に所定電圧及び所定周波数の第一制御信号を供給することで、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態として伝達部を一定距離移動させると共に回転力伝達状態を解消した状態で伝達部を所定の位置に戻すように駆動部を駆動させる第一駆動モード、及び、駆動部に対して所定電圧及び所定周波数のうち少なくとも一方が第一制御信号よりも高い第二制御信号を供給することで、第一駆動モードよりも空間の温度が高くなるように駆動部を駆動させる第二駆動モード、を切り替えて駆動部に行わせる制御部とを備えるモータ装置が提供される。

本発明の第四の態様に従えば、回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部を駆動する駆動部に所定電圧及び所定周波数の第一制御信号を供給することで、前記回転子と前記伝達部との間を回転力伝達状態として前記伝達部を一定距離移動させると共に前記回転力伝達状態を解消した状態で前記伝達部を所定の位置に戻すように前記駆動部を駆動させる第一駆動ステップと、前記駆動部に対して前記所定電圧及び前記所定周波数のうち少なくとも一方が前記第一制御信号よりも高い第二制御信号を供給することで、前記第一駆動モードよりも発熱量が多くなるように前記駆動部を駆動させる第二駆動ステップとを含む回転子の駆動方法が提供される。

本発明の第五の態様に従えば、回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部を駆動する駆動部を含む空間が封止された封止状態において、前記駆動部に所定電圧及び所定周波数の第一制御信号を供給することで、前記回転子と前記伝達部との間を回転力伝達状態として前記伝達部を一定距離移動させると共に前記回転力伝達状態を解消した状態で前記伝達部を所定の位置に戻すように前記駆動部を駆動させる第一駆動ステップと、前記封止状態において、前記駆動部に対して前記所定電圧及び前記所定周波数のうち少なくとも一方が前記第一制御信号よりも高い第二制御信号を供給することで、前記第一駆動モードよりも前記空間の温度が高くなるように前記駆動部を駆動させる第二駆動ステップとを含む回転子の駆動方法が提供される。

本発明の第六の態様に従えば、回転軸部材と、前記回転軸部材を回転させるモータ装置とを備え、前記モータ装置として、本発明の態様に従うモータ装置が用いられているロボット装置が提供される。

本発明によれば、高トルクを発生させることができる。

本発明の第一実施形態に係るモータ装置の構成を示す図。 本実施形態に係るモータ装置の構成を示す断面図。 本実施形態に係るモータ装置の駆動基板の構成を示す図。 本実施形態に係るモータ装置の伝達基板の構成を示す図。 本実施形態に係るモータ装置の一部の構成を示す図。 本実施形態に係るモータ装置の特性を示すグラフ。 本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。 本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。 本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。 本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。 本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。 本発明の第二実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。 本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。 本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。 本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。 本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。 本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。 本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。 本発明の第三実施形態に係るモータ装置の一部の構成を示す図。 本発明の第四実施形態に係るモータ装置の構成を示す図。 本発明の第五実施形態に係るモータ装置の構成を示す図。 （ａ）（ｂ）本発明の第六実施形態に係るモータ装置の一部の構成を示す図。 本発明の第七実施形態に係るロボットハンドの構成を示す模式図。 （ａ）（ｂ）本発明に係るモータ装置の他の構成を示す図。 本発明に係るモータ装置の他の構成を示す図。

［第一実施形態］
以下、図面に基づき、本発明の第一実施形態を説明する。
図１は、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲの一例を示す概略構成図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ´断面に沿った構成を示す図である。

図１及び図２に示すように、モータ装置ＭＴＲは、回転子ＳＦと、当該回転子ＳＦに対して回転駆動力を伝達させる伝達基板ＴＳと、回転駆動力を発生させる駆動基板ＤＳと、伝達基板ＴＳ及び駆動基板ＤＳを保持する保持基板ＨＳと、駆動基板ＤＳによる回転駆動を制御する制御部ＣＯＮＴとを有している。モータ装置ＭＴＲは、回転子ＳＦに対して伝達基板ＴＳ、駆動基板ＤＳ及び保持基板ＨＳが取り付けられた構成である。回転子ＳＦは、例えば円筒状に形成されている。

以下、各図の説明においてはＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。回転子ＳＦの円筒軸方向をＺ軸方向とし、当該Ｚ軸方向に垂直な平面上の直交方向をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸周りの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

回転子ＳＦのＺ方向のほぼ中央部には、駆動基板ＤＳが例えば２つ重ねて配置されている。当該２つの駆動基板ＤＳに対してＺ軸方向の両側（＋Ｚ側及び−Ｚ側）には、伝達基板ＴＳが例えば２つずつ重ねて設けられている。２つの駆動基板ＤＳ及び４つの伝達基板ＴＳはそれぞれＺ軸方向において接触しており、基板位置決め部材（基板位置決め部）ＡＬによって連結されている。

基板位置決め部材ＡＬの一部は連結体の＋Ｚ方向及び−Ｚ方向にそれぞれはみ出しており、当該はみ出した部分には保持基板ＨＳが連結されている。このように一体的に設けられた駆動基板ＤＳ及び伝達基板ＴＳの連結体は、１対の保持基板ＨＳによって挟みこまれた構成になっている。保持基板ＨＳは、駆動基板ＤＳ及び伝達基板ＴＳがＺ軸方向にずれないように保持するストッパとしての機能を有している。保持基板ＨＳは、例えばベアリング機構１５を介して回転子ＳＦを回転可能に支持している。

図２に示すように、回転子ＳＦは、伝達基板ＴＳに囲まれる部分に拡径部１１を有し、駆動基板ＤＳに囲まれる部分に縮径部１２を有している。拡径部１１は、例えば保持基板ＨＳに支持される部分に比べて、径が大きくなっている部分である。縮径部１２は、例えば保持基板ＨＳに支持される部分に比べて、径が小さくなっている部分である。回転子ＳＦは、拡径部１１及び縮径部１２を含めた部分において共通の回転軸Ｃを有している。

図３は、駆動基板ＤＳの構成を示す平面図である。
駆動基板ＤＳは、例えばステンレス等の材料を用いて矩形の板状に形成されている。駆動基板ＤＳは、図中＋Ｙ方向の端部に支持部４７を有している。当該支持部４７のＸ方向中央部には、−Ｙ方向に延びるように接続部４６が形成されており、接続部４６の−Ｙ方向の先端には、駆動ベース部４５が形成されている。駆動ベース部４５には、駆動部ＡＣが保持されている。

駆動部ＡＣは、例えばピエゾ素子などの電気機械変換素子を備えた駆動素子３１及び３２を有している。本実施形態では、例えば銀などの電極を挟んで複数層に積層されたピエゾ素子が用いられている。駆動素子３１及び駆動素子３２は、電気機械変換素子に電圧が印加されることにより、Ｙ方向に伸縮する構成である。制御部ＣＯＮＴは駆動部ＡＣに接続されており、当該駆動部ＡＣに対して制御信号を供給可能になっている。

駆動素子３１及び３２は、駆動ベース部４５によってそれぞれ貫通部４０から外れた位置で保持されている。貫通部４０と駆動素子３１及び３２との間は、例えば接続部４６を介して離間している。駆動素子３１及び３２は、貫通部４０に対してＸ方向に対象な位置に配置されている。当該駆動素子３１及び３２は、それぞれ−Ｙ側の端部を保持されている。駆動素子３１及び３２は−Ｙ側端部のＹ方向の位置が固定されるため、伸縮する際には＋Ｙ側端部がＹ方向に移動することとなる。当該駆動素子３１の＋Ｙ側の端部は可動部４１の接続面４１ａに接続されている。また、当該駆動素子３２の＋Ｙ側の端部は可動部４２の接続面４２ａに接続されている。駆動素子３１及び３２が伸縮することにより、接続面４１ａ及び接続面４２ａに対して＋Ｙ側に押圧力が加えられたり、−Ｙ側に引きつける力が加えられたりするようになっている。

駆動基板ＤＳの接続部４６には、Ｚ方向視でほぼ中央部に貫通部４０が形成されている。貫通部４０は、Ｚ方向視でほぼ円形に形成された開口部であり、駆動基板ＤＳの表裏を貫通して形成されている。貫通部４０には、回転子ＳＦの縮径部１２が挿入される。駆動基板ＤＳには、当該貫通部４０の他、例えば開口部３０Ａ〜３０Ｄ及び開口部３５が形成されている。

開口部３０Ａ〜３０Ｄは、駆動基板ＤＳの４つの角部にそれぞれ設けられており、各々例えば円形に形成されている。開口部３０Ａ〜３０Ｄは、連結部材ＣＮが挿入される。開口部３５は、例えば駆動基板ＤＳの４つの角部に１つずつ配置されている。各開口部３５には、例えば基板位置決め部材ＡＬが挿入される。

４つの開口部３５のうち、例えば＋Ｙ側の２つの角部に配置される開口部３５Ｃ及び開口部３５Ｄは、それぞれ開口部３０Ｃ及び３０Ｄへ向けて突出部を有している。また、開口部３５Ｃには−Ｘ側の辺に到達する切り込み部が形成されており、開口部３５Ｄには＋Ｘ側の辺に到達する切り込み部が形成されている。

このため、例えば可動部４１は、開口部３５Ｃと開口部３０Ｃとの間の支持部４３によって支持部４７に支持されることになる。同様に、可動部４２は、開口部３５Ｄと開口部３０Ｄとの間の支持部４４によって支持部４７に支持されることになる。当該構成により、可動部４１は支持部４３を中心にθＺ方向に回動可能であり、可動部４２は支持部４４を中心にθＺ方向に回動可能である。

また、駆動基板ＤＳの可動部４１及び４２には、それぞれ湿度検出部ＨＭが設けられている。湿度検出部ＨＭは、駆動部ＡＣに接する空間の湿度を検出可能である。各湿度検出部ＨＭは、制御部ＣＯＮＴに接続されている。各湿度検出部ＨＭによる検出結果は、制御部ＣＯＮＴに送信されるようになっている。

可動部４１のうち駆動素子３１に対向する面４１ｂには凹部４１ｃが形成されている。当該可動部４１に設けられる湿度検出部ＨＭは、凹部４１ｃに収容されている。可動部４２のうち駆動素子３２に対向する面４２ｂには凹部４２ｃが形成されている。当該可動部４２に設けられる湿度検出部ＨＭは、凹部４２ｃに収容されている。

したがって、可動部４１に設けられる湿度検出部ＨＭは、駆動素子３１の−Ｘ側に配置される。また、可動部４２に設けられる湿度検出部ＨＭは、駆動素子３２の＋Ｘ側に配置される。このように、各湿度検出部ＨＭは、駆動素子３１及び３２に対して駆動方向（Ｙ方向）を避けて配置されている。これにより、湿度検出部ＨＭが駆動素子３１及び３２の駆動の妨げとなるのを防ぐことができる構成となっている。

図４は、伝達基板ＴＳの構成を示す平面図である。
伝達基板ＴＳは、例えばステンレス等の材料を用いて矩形の板状に形成されている。伝達基板ＴＳには、Ｚ方向視でほぼ中央部に貫通部１０が形成されている。貫通部１０は、Ｚ方向視でほぼ円形に形成された開口部であり、伝達基板ＴＳの表裏を貫通して形成されている。貫通部１０には、回転子ＳＦの拡径部１１が挿入される。伝達基板ＴＳには、当該貫通部１０の他、例えば開口部２０Ａ〜２０Ｄ、伝達部ＢＴ、接続部２４Ａ、２４Ｂ及び開口部２５が形成されている。

開口部２０Ａ〜２０Ｄは、伝達基板ＴＳの４つの角部にそれぞれ設けられており、各々例えば円形に形成されている。開口部２０Ａ〜２０Ｄは、連結部材ＣＮが挿入されている。例えば、開口部２０Ａ及び上記駆動基板ＤＳの開口部３０Ａには、同一の連結部材ＣＮが挿入される。また、開口部２０Ｂ及び開口部３０Ｂには、同一の連結部材ＣＮが挿入される。

伝達部ＢＴは、ベルト部２３、第一端部２１及び第二端部２２を有している。
ベルト部２３は、貫通部１０によって形成された壁部１０ａに沿って例えば帯状に形成され、例えば弾性変形可能な程度の厚さに形成されている。ベルト部２３は、貫通部１０に挿入される回転子ＳＦを囲うように配置される。換言すると、回転子ＳＦは、貫通部１０のうちベルト部２３によって囲まれる空間に挿入される。ベルト部２３は、例えば回転子ＳＦの少なくとも一部に掛けることができるようになっている。

ベルト部２３には、複数の切り込み部２３ａが形成されている。切り込み部２３ａは、例えばベルト部２３の外周面（内周部１０ａに対向する面）に形成されている。切り込み部２３ａは、例えばベルト部２３の長手方向（内周部１０ａに沿った方向）の全体に亘ってほぼ等間隔に形成されている。切り込み部２３ａは、回転子ＳＦの周方向へのベルト部２３の変形又は移動を促進する。

ベルト部２３の第一端部２１は、接続部２４Ａを介して開口部２０Ａに接続されている。接続部２４Ａは、開口部２０Ａに対して＋Ｘ方向に延在し、更に伝達基板ＴＳのＸ方向の中央部よりも−Ｘ側の位置において＋Ｙ方向に伸び、第一端部２１に接続されている。ベルト部２３の第二端部２２は、接続部２４Ｂを介して開口部２０Ｂに接続されている。接続部２４Ｂは、開口部２０Ｂに対して−Ｘ方向に延在し、更に伝達基板ＴＳのＸ方向の中央部よりも＋Ｘ側の位置において＋Ｙ方向に伸び、第二端部２２に接続されている。

第一端部２１及び第二端部２２は、回転子ＳＦの外周上の基準位置Ｆを挟んで配置されている。本実施形態では、例えば図１における回転子ＳＦの−Ｙ側端部を基準位置Ｆとした構成となっている。また、開口部２０Ａ及び２０Ｂは、それぞれ第一端部２１、第二端部２２及び基準位置Ｆを挟む位置に設けられている。このため、連結部材ＣＮは、第一端部２１、第二端部２２及び基準位置Ｆを挟む位置で伝達基板ＴＳに連結されていることになる。

開口部２０Ｃ及び２０Ｄは、開口部２０Ａ及び２０Ｂに比べて径が大きくなるように形成されている。このため、開口部２０Ｃ及び２０Ｄに挿入された連結部材ＣＮは、伝達基板ＴＳに対して押圧力を加えることなく開口部２０Ｃ及び２０Ｄ内で移動することが可能となる。開口部２５は、例えば伝達基板ＴＳの４つの角部に１つずつ配置されている。各開口部２５には、例えば基板位置決め部材ＡＬが挿入される。

図３に示す駆動基板ＤＳにおいて、駆動素子３１及び３２が伸びる方向に変形すると、駆動素子３１及び３２の各＋Ｙ側端部が＋Ｙ側に移動し、接続面４１ａ及び４２ａが＋Ｙ方向に押圧される。この押圧力により、可動部４１は支持部４３を中心にθＺ方向（図３の反時計回りの方向）に回動し、可動部４１に設けられた開口部３０Ａの位置が＋Ｘ方向に移動する。よって、開口部３０Ａに挿入される連結部材ＣＮは＋Ｘ方向に移動する。また、可動部４２は、支持部４４を中心にθＺ方向（図３の時計回りの方向）に回動し、可動部４２に設けられた開口部３０Ｂの位置が−Ｘ方向に移動する。よって、開口部３０Ｂに挿入される連結部材ＣＮは−Ｘ方向に移動する。

また、駆動素子３１及び３２が縮む方向に変形すると、駆動素子３１及び３２の各＋Ｙ側端部が−Ｙ側に移動し、接続面４１ａ及び４２ａが−Ｙ方向に引き付けられる。この引き付けの力により、可動部４１は支持部４３を中心にθＺ方向（図３の時計回りの方向）に回動し、可動部４１に設けられた開口部３０Ａの位置が−Ｘ方向に移動する。よって、開口部３０Ａに挿入される連結部材ＣＮは−Ｘ方向に移動する。また、可動部４２は、支持部４４を中心にθＺ方向（図３の反時計回りの方向）に回動し、可動部４２に設けられた開口部３０Ｂの位置が＋Ｘ方向に移動する。よって、開口部３０Ｂに挿入される連結部材ＣＮは＋Ｘ方向に移動する。

また、図４に示す伝達基板ＴＳにおいては、例えば開口部２０Ａに挿入された連結部材ＣＮが＋Ｘ方向に移動すると、接続部２４Ａが当該連結部材ＣＮに押されて＋Ｘ方向に移動する。接続部２４Ａが＋Ｘ方向に移動すると、第一端部２１は当該移動に伴って＋Ｘ方向に移動する。また、開口部２０Ａに挿入された連結部材ＣＮが−Ｘ方向に移動すると、接続部２４Ａが当該連結部材ＣＮに引っ張られて−Ｘ方向に移動する。接続部２４Ａが−Ｘ方向に移動すると、第一端部２１は当該移動に伴って−Ｘ方向に移動する。

接続部２４Ｂは、例えば開口部２０Ｂに挿入された連結部材ＣＮが−Ｘ方向に移動すると、当該連結部材ＣＮに押されて−Ｘ方向に移動する。接続部２４Ｂが−Ｘ方向に移動すると、第二端部２２は当該移動に伴って−Ｘ方向に移動する。また、開口部２０Ｂに挿入された連結部材ＣＮが＋Ｘ方向に移動すると、当該連結部材ＣＮに引っ張られて＋Ｘ方向に移動する。接続部２４Ｂが＋Ｘ方向に移動すると、第二端部２２は当該移動に伴って＋Ｘ方向に移動する。

したがって、例えば駆動素子３１及び３２が共に伸びると、第一端部２１と第二端部２２とが近づく。このため、ベルト部２３が回転子ＳＦ（拡径部１１）に巻きつき、当該ベルト部２３に張力が加わる。また、例えば駆動素子３１及び３２が共に縮むと、第一端部２１と第二端部２２とが遠ざかる。このため、ベルト部２３が回転子ＳＦから離れて弛緩する。

駆動基板ＤＳの駆動素子３１及び３２の伸縮は、可動部４１及び４２及び連結部材ＣＮを介して伝達基板ＴＳの接続部２４Ａ及び２４Ｂに伝達され、第一端部２１及び第二端部２２を移動させる駆動力としてベルト部２３に伝わるようになっている。このように、駆動基板ＤＳ及び伝達基板ＴＳは、駆動部ＡＣによる駆動力が伝達部ＢＴに伝達して作用するように連結されている。

図５（ａ）は、本実施形態のモータ装置ＭＴＲの一部の構成を示す図である。図５（ｂ）は、図１におけるＢ−Ｂ´断面に沿った構成を示す図である。本実施形態では、図５（ａ）に示すように、１つの駆動基板ＤＳに対して２つの伝達基板ＴＳ設けられ、当該２つの伝達基板ＴＳがＺ軸方向に駆動基板ＤＳを挟むように配置された構成となっている。

また、本実施形態では、例えば図１、図２及び図５（ｂ）に示すように、駆動基板ＤＳと２つの伝達基板ＴＳとの組が２組設けられ、各組のＹ方向の向きが反対になっている。また、各組は、それぞれ伝達基板ＴＳ又は駆動基板ＤＳの１枚分の厚さ（Ｚ軸方向の寸法）だけＺ軸方向にずれて配置されている。このため、各組の駆動基板ＤＳ同士が接触し、当該駆動基板ＤＳに対して＋Ｚ側に配置された伝達基板ＴＳ同士が接触し、当該駆動基板ＤＳに対して−Ｚ側に配置された伝達基板ＴＳ同士が接触した状態になっている。

この場合、図５（ｂ）に示すように、一方の組において開口部２０Ａ及び３０Ａを通る連結部材ＣＮが、他方の組において開口部２０Ｃ及び３０Ｃを通ることになる。同様に、一方の組において開口部２０Ｂ及び３０Ｂを通る連結部材ＣＮが、他方の組において開口部２０Ｄ及び３０Ｄを通ることになる。本実施形態の構成においては、開口部２０Ｃ及び３０Ｃ、開口部２０Ｄ及び３０Ｄは、それぞれ開口部２０Ａ及び３０Ａ、開口部２０Ｂ及び３０Ｂよりも径が大きくなるように形成され、連結部材ＣＮがそれぞれの内部を移動可能に設けられている。このため、異なる組における駆動動作が互いに干渉しないようになっている。

次に、回転子ＳＦを駆動させる動作を説明する。
本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲにおいて、回転子ＳＦを駆動させる原理を説明する。回転子ＳＦを駆動させる際には、回転子ＳＦに巻き掛けられた伝達部ＢＴに有効張力を生じさせ、当該有効張力によって回転子ＳＦにトルクを伝達する。

オイラーの摩擦ベルト理論により、回転子ＳＦに巻き掛けられた伝達部ＢＴの第一端部２１側の張力Ｔ１及び第二端部２２側の張力Ｔ２が下記［数１］を満たすとき、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間で摩擦力が生じ、伝達部ＢＴが回転子ＳＦに対して滑りを生じることの無い状態（回転力伝達状態）で回転子ＳＦと共に移動する。この移動により、回転子ＳＦにトルクが伝達される。ただし、［数１］において、μは伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間の見かけ上の摩擦係数であり、θは伝達部ＢＴの有効巻き付き角である。

このとき、トルクの伝達に寄与する有効張力は、（Ｔ１−Ｔ２）によって表される。上記［数１］に基づいて有効張力（Ｔ１−Ｔ２）を求めると、［数２］のようになる。［数２］は、Ｔ１を用いて有効張力を表す式である。

上記［数２］より、回転子ＳＦに伝達されるトルクは駆動素子３１の張力Ｔ１によって一意に決定されることがわかる。［数２］の右辺のＴ１の係数部分は、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間の摩擦係数μ及び伝達部ＢＴの有効巻き付き角θにそれぞれ依存する。図６は、摩擦係数μを変化させたときの有効巻き付き角θと係数部分の値との関係を示すグラフである。グラフの横軸は有効巻き付き角θを示しており、グラフの縦軸は係数部分の値を示している。

図６に示すように、例えば摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻き付き角θが３００°以上のときに係数部分の値が０．８以上となっている。このことから、摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻き付き角θを３００°以上とすることにより、駆動素子３１による張力Ｔ１の８０％以上の力が回転子ＳＦのトルクに寄与することがわかる。この巻き付き角の他、図６のグラフから、例えば伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間の摩擦係数を大きくするほど、係数部分の値が大きくなることが推定される。

このように、トルクの大きさは駆動素子３１の張力Ｔ１によって一意に決定されることになり、例えば伝達部ＢＴの移動距離などには無関係であることがわかる。したがって、例えば駆動素子３１及び駆動素子３２に用いられるピエゾ素子などは、数ミリ程度の小型素子であっても、数百ニュートン以上の力を出すことができるので非常に大きな回転力を付与することができる。

このような原理に基づいて、制御部ＣＯＮＴは、駆動部ＡＣに第一駆動モードを行わせる。第一駆動モードでは、制御部ＣＯＮＴは、駆動部ＡＣに対して所定電圧及び所定周波数の第一制御信号を供給することで、回転子ＳＦと伝達部ＢＴとの間を回転力伝達状態として伝達部ＢＴを一定距離移動させると共に当該回転力伝達状態を解消した状態で伝達部ＢＴを所定の位置に戻すように駆動部ＡＣを駆動させる。以下、第一駆動モードを詳細に説明する。

まず、図７に示すように、第一端部２１が＋Ｘ方向に、第二端部２２が−Ｘ方向にそれぞれ移動するように駆動素子３１及び駆動素子３２を変形させる。この動作により、伝達部ＢＴの第一端部２１側には張力Ｔ１が発生し、伝達部ＢＴの第二端部２２側には張力Ｔ２が発生する。したがって、伝達部ＢＴに有効張力（Ｔ１−Ｔ２）が発生する。

制御部ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴに有効張力を発生させた状態を保持しつつ、図８に示すように、伝達部ＢＴの第一端部２１が＋Ｘ方向に移動するように、かつ、第二端部２２が＋Ｘ方向に移動するように駆動素子３１及び駆動素子３２を変形させる（駆動動作）。この動作において、制御部ＣＯＮＴは、第一端部２１の移動距離と第二端部２２の移動距離とを等しくさせる。この動作により、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間に摩擦力が発生した状態で伝達部ＢＴが移動し、当該移動と共に回転子ＳＦがθＺ方向に回転する。

本実施形態では、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間の摩擦係数μが例えば０．３であり、伝達部ＢＴが回転子ＳＦにほぼ１回転（３６０°）巻き掛けられている。したがって、図６のグラフを参照すると、駆動素子３１の張力Ｔ１の８５％程度の力がトルクとして回転子ＳＦに伝達されることになる。

制御部ＣＯＮＴは、第一端部２１及び第二端部２２を所定距離だけ移動させた後、図９に示すように、第一端部２１が駆動の開始位置（所定位置）へ戻るように、かつ、第二端部２２が移動しないように、駆動素子３１だけを変形させる。この動作により、第一端部２１が−Ｘ方向へ移動し、伝達部ＢＴの巻き掛けが緩んだ状態になる。つまり、伝達部ＢＴに付加されていた有効張力が解除された状態になる。この状態においては、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間に摩擦力は発生せず、回転子ＳＦは慣性によって回転し続けることになる。

制御部ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴの巻き掛けを緩ませた後、図１０に示すように、第二端部２２が駆動の開始位置（所定位置）へ戻るように駆動素子３２を変形させる。この動作により、伝達部ＢＴの巻き掛けが緩んだまま、すなわち、有効張力が発生しないまま、伝達部ＢＴの第二端部２２が駆動の開始位置（所定位置）へ戻っていく（復帰動作）。

第二端部２２が駆動開始位置に戻される直前になったら、制御部ＣＯＮＴは、駆動素子３１を変形させて第一端部２１を＋Ｘ方向に移動させる。この動作により、第二端部２２が駆動開始位置に戻されるのとほぼ同時に、第一端部２１側に張力Ｔ１が発生し、第二端部２２側に張力Ｔ２が発生する。これにより、駆動開始時に伝達部ＢＴに有効張力を付加させた状態（図７の状態）と同様の状態となる。

伝達部ＢＴに有効張力が付加された後、制御部ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴの第一端部２１が＋Ｘ方向に移動するように駆動素子３１を変形させ、第二端部２２が＋Ｘ方向に移動するように駆動素子３２を変形させる（駆動動作）。このとき、第一端部２１の移動距離と第二端部２２の移動距離とを等しくさせる。この動作により、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間に摩擦力が発生した状態で伝達部ＢＴが移動し、当該移動と共に回転子ＳＦがθ方向に回転する。

この後、制御部ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴに付加されていた有効張力を再度解除させる。制御部ＣＯＮＴは、有効張力を解除させた後、伝達部ＢＴの第一端部２１及び第二端部２２が開始位置に戻るように移動させる（復帰動作）。このように制御部ＣＯＮＴが上記駆動動作と復帰動作とを駆動部ＡＣに繰り返し行わせることにより、回転子ＳＦがθＺ方向に回転し続けることになる。

上記モータ装置ＭＴＲに配置される駆動素子３１及び３２に対しては、駆動時に高電圧が印加されることになる。このような使用状態で例えば湿度の高い環境下に長時間曝されると、大気中の水分によって銀などの電極がイオン化し、腐食されてしまうため、例えば積層されたピエゾの両面に挟まれる電極間の絶縁性などが低下するおそれがある。

これに対して、本実施形態では、例えば駆動部ＡＣによる第一駆動モードが開始された後（あるいは駆動開始前からでも良い）、制御部ＣＯＮＴは、湿度検出部ＨＭを用いて駆動部ＡＣに接する空間の湿度を検出させる。制御部ＣＯＮＴは、湿度検出部ＨＭの検出結果が所定の閾値を超えない場合には、そのまま第一駆動モードで駆動部ＡＣを駆動させる。

湿度検出部ＨＭの検出結果が所定の閾値を超える場合、制御部ＣＯＮＴは、第一駆動モードから切り替えて第二駆動モードを駆動部ＡＣに行わせる。この第二駆動モードは、上記第一駆動モードで駆動部ＡＣに供給した第一制御信号よりも所定電圧及び所定周波数のうち少なくとも一方が高い第二制御信号を駆動部ＡＣに対して供給することで、第一駆動モードよりも発熱量が多くなるように駆動部ＡＣを駆動させる。

第二駆動モードにおいては、制御部ＣＯＮＴは、回転子ＳＦが回転しないように第二制御信号の電圧及び周波数を調整する。このような第二駆動モードにおける動作の態様として、例えば図１１に示すように、制御部ＣＯＮＴは、第一端部２１と第二端部２２とが近づいたり離れたりする動作を繰り返すように、駆動素子３１及び３２を制御する。

この場合、制御部ＣＯＮＴは、駆動素子３１及び３２の延伸のタイミングと、収縮のタイミングとをそれぞれ同期させるようにする。この動作により、回転子ＳＦに対しては＋θＺ方向（例えば＋Ｚ方向に見たときの時計回りの方向）及び−θＺ方向（例えば＋Ｚ方向に見たときの反時計回りの方向）にそれぞれ等しい力が作用するため、回転子ＳＦは停止した状態を維持する。

第二駆動モードを行わせることにより、駆動部ＡＣ（駆動素子３１及び３２）からの発熱量が第一駆動モードよりも多くなるため、駆動素子３１及び３２に接する空間の温度が上昇する。この温度上昇により、当該空間における湿気（水分）を蒸発する。蒸発した水分は、例えば可動部４１及び４２と駆動素子３１及び３２との間に形成される隙間などから外部に流出する。このため、駆動素子３１及び３２に接する空間から湿気が除去されることになる。

次に、上記のモータ装置ＭＴＲの製造方法を説明する。
モータ装置ＭＴＲを製造する場合、まず、伝達基板ＴＳ同士、駆動基板ＤＳ同士をそれぞれ形成する。例えば図１２に示すように、複数の基板Ｓを積層させ、当該複数の基板Ｓをまとめて切削加工して形成する。例えば、ワイヤーなど金属の線状部材Ｌに電圧を印加して放電させた状態とし、このワイヤーと複数の基板Ｓとを相対的に移動させながら、糸鋸のように複数の基板Ｓを切削加工する。この切削加工を、例えば伝達基板ＴＳの形成、駆動基板ＤＳの形成のそれぞれについて行う。

また、上記の他、伝達基板ＴＳ、駆動基板ＤＳの鋳型を作成し、鋳造によって形成するようにしても構わない。また、伝達基板ＴＳ、駆動基板ＤＳの押し型を用いて、押し出し成形によって形成するようにしても構わない。更に、フォトリソグラフィ法を用いたパターニングによって、伝達基板ＴＳ、駆動基板ＤＳを形成しても構わない。伝達基板ＴＳ、駆動基板ＤＳを形成した後、駆動部ＡＣを駆動基板ＤＳの駆動ベース部４５に取り付け、伝達基板ＴＳと駆動基板ＤＳとを上記のように連結することで、モータ装置ＭＴＲが完成する。

このように、本実施形態によれば、伝達部ＢＴが回転子ＳＦの少なくとも一部に掛けられた状態で駆動部ＡＣに駆動動作及び復帰動作を行わせることとしたので、オイラーの摩擦ベルト理論により、伝達部ＢＴに付加する一方の張力によってトルクが一意に決定されることになる。したがって、減速機等を取り付けなくても、また、小型の駆動部ＡＣであっても高いトルクを回転子ＳＦに付加させることが可能となる。これにより、高トルクを発生させることができる小型のモータ装置ＭＴＲを得ることができる。また、小型の駆動部ＡＣであっても高効率で回転子ＳＦを回転させることが可能となる。また、本実施形態によれば、モータ装置ＭＴＲのトルクを制御することが容易になる。

また、本実施形態によれば、伝達部ＢＴを伝達基板ＴＳに形成し、駆動部ＡＣを駆動基板ＤＳに形成し、駆動部ＡＣによる駆動力が伝達部ＢＴに作用するように伝達基板ＴＳと駆動基板ＤＳとが連結された構成であるため、低コストで、かつ、簡単な製造工程で製造することができる。更に、伝達基板ＴＳと駆動基板ＤＳとを同型の基板として設けることとしたので、回転子ＳＦに対する着脱時や、持ち運び（搬送）時、保管時など、ハンドリング性に優れたモータ装置ＭＴＲとなる。

また、本実施形態によれば、回転子ＳＦを回転させる第一駆動モードと、駆動部ＡＣに対して所定電圧及び所定周波数のうち少なくとも一方が第一制御信号よりも高い第二制御信号を供給することで、第一駆動モードよりも発熱量が多くなるように駆動部ＡＣを駆動させる第二駆動モードと、を切り替えて駆動部ＡＣに行わせるようにしたので、例えば湿度の高い環境下に曝される場合であっても、駆動素子３１及び３２に接する空間から湿気を除去することができる。これにより、駆動素子３１及び３２の電極間の絶縁性が突発的に低下したりする事態を防ぐことができるため、信頼性の高いモータ装置ＭＴＲを提供することができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態を説明する。
本実施形態では、モータ装置ＭＴＲの動作の際、伝達部ＢＴの弾性変形を利用する点で、第一実施形態とは異なっている。したがって、モータ装置ＭＴＲの構成については、伝達部ＢＴが弾性変形可能になっている点以外は、第一実施形態と同一の構成を用いることができる。例えばモータ装置ＭＴＲは、第一実施形態と同様、湿度検出部ＨＭを有しており、制御部ＣＯＮＴによって駆動部ＡＣが第一駆動モード及び第二駆動モードを切り替えて行う構成となっている。

本実施形態では、伝達部ＢＴのばね定数をｋとする。ここで、オイラーの摩擦ベルト理論により、回転子ＳＦの保持力Ｔ_Ｃを下記［数３］のように設定する。この保持力Ｔ_Ｃとは、静止している回転子ＳＦを動き出させるために必要な力である。また、第一端部２１側の目標張力をＴ_１ｅ、第二端部２２側の目標張力をＴ_２ｅ、目標有効張力をＴ_ｇｏａｌとすると、以下の［数４］及び［数５］を満たす。

以下、図１３〜図１８に基づいて、回転子ＳＦの第一駆動モードを説明する。本実施形態では、説明をわかりやすくするため、モータ装置の構成を模式的に示している。したがって、例えば伝達部ＢＴの巻き付け角など、実際の構成とは異なるように記載されている。なお、図１３〜図１８においては、第一端部２１については図中右側を＋Ｘ方向とし、第二端部２２については図中左側を＋Ｘ方向として説明する。また、図１３〜図１８においては、駆動素子３１及び３２を破線で示すものとする。

以下の説明においては、伝達部ＢＴに張力が付加されることなく当該伝達部ＢＴが回転子ＳＦに１回転巻き掛けられた状態となるような伝達部ＢＴの第一端部２１及び第二端部２２のそれぞれの位置を原点位置０とする。したがって、伝達部ＢＴの第一端部２１及び第二端部２２が共に原点位置０に配置されている状態においては、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間に摩擦力は発生しない。

＜駆動動作＞
まず、制御部ＣＯＮＴは、図１３に示すように、伝達部ＢＴの第一端部２１が原点位置０からＸ_１だけ＋Ｘ方向（図１３においては、紙面の右側）に移動するように駆動素子３１を変形させる。また、制御部ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴの第二端部２２が原点位置０からＸ_２だけ−Ｘ方向（図１３においては、紙面の右側）に移動するように駆動素子３２を変形させる。この状態を駆動動作の初期状態とする。このとき、Ｘ_１及びＸ_２については、下記［数６］を満たす。

この状態から、図１４に示すように、制御部ＣＯＮＴは、駆動素子３１を変形させて、伝達部ＢＴの第一端部２１側の張力Ｔ１が目標張力Ｔ_１ｅとなるように第一端部２１をΔＸ_１だけ＋Ｘ方向（図１４においては、紙面の右側）に移動させる。また、制御部ＣＯＮＴは、駆動素子３２を変形させて、第二端部２２側の張力Ｔ２が目標張力Ｔ_２ｅとなるように第二端部２２をΔＸ_２だけ−Ｘ方向（図１４においては、紙面の左側）に移動させる。この動作により、伝達部ＢＴから回転子ＳＦにトルクが伝達される。このとき、ΔＸ_１とΔＸ_２との間には、［数７］の関係が成立する。

伝達部ＢＴから回転子ＳＦにトルクが伝達されると、回転子ＳＦが回転し、伝達部ＢＴの弾性変形が初期状態と同一の状態になる。図１５に示すように、このため伝達部ＢＴの第一端部２１側の張力Ｔ_１と第二端部２２側の張力Ｔ_２とが保持力Ｔ_Ｃとなってつり合う。このとき有効張力については、Ｔ_ｇｏａｌからゼロへと近似的に線形に変化するため、伝達部ＢＴに付加されている実効的な有効張力は、Ｔ_ｇｏａｌ／２となる。また、伝達部ＢＴによって回転子ＳＦに伝達するトルクはゼロになる。

＜復帰動作＞
次に、図１６に示すように、制御部ＣＯＮＴは、第一端部２１が原点位置０まで移動すると共に第二端部２２が原点位置０よりも＋Ｘ方向（図１６においては、紙面の左側）へ移動するように、駆動素子３１と駆動素子３２とを同時に変形させる。駆動素子３１と駆動素子３２とを同時に変形させることにより、伝達部ＢＴが２ΔＸ_１だけ緩むこととなり、この結果、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間に隙間が生じる。回転子ＳＦは、伝達部ＢＴによって摩擦力を受けることなく、慣性回転している状態となる。

伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間に隙間が生じている間に、図１７に示すように、制御部ＣＯＮＴは、第一端部２１を移動させること無く第二端部２２のみが原点位置０に戻るように駆動素子３２を変形させる。この動作により、第一端部２１及び第二端部２２が共に原点位置０に戻ることになる。この状態においても、回転子ＳＦは伝達部ＢＴによって摩擦力を受けることなく、慣性回転している状態となる。このように、復帰動作では、回転子ＳＦに摩擦力による抵抗を与えることなく、当該回転子ＳＦを回転させた状態で第一端部２１及び第二端部２２を原点位置０まで移動させる。

＜駆動動作（慣性回転状態）＞
制御部ＣＯＮＴは、回転子ＳＦに設けられた検出器により、回転子ＳＦの外周速度ｖを検出する。制御部ＣＯＮＴは、検出結果に基づき、第一端部２１及び第二端部２２の移動距離を決定する。回転子ＳＦが静止している状態の上記駆動動作では、第一端部２１の初期位置をＸ_１、第二端部２２の初期位置をＸ_２とした。回転子ＳＦが慣性回転している状態で、上記同様の目標有効張力を伝達部ＢＴに付加するには、回転子ＳＦの静止状態と同一の環境が必要である。すなわち、回転子ＳＦの外周と伝達部ＢＴとの相対速度をゼロにする必要がある。このため、第一端部２１の初期位置及び第二端部２２の初期位置を決定するに当たり、回転子ＳＦの外周の所定時間当たりの移動距離を考慮する必要がある。具体的には、第一端部２１の初期位置をＸ_１＋ｖΔｔ、第二端部２２の初期位置をＸ_２−ｖΔｔとして設定する。ここで、Δｔとしては、例えば制御部ＣＯＮＴのサンプリングタイムなどが挙げられる。

この状態から、図１８に示すように、制御部ＣＯＮＴは、駆動素子３１を変形させて、伝達部ＢＴの第一端部２１側の張力Ｔ１が目標張力Ｔ_１ｅとなるように第一端部２１をΔＸ_１だけ＋Ｘ方向（例えば、図１８においては紙面の右側）に移動させる。また、制御部ＣＯＮＴは、駆動素子３２を変形させて、第二端部２２側の張力Ｔ２が目標張力Ｔ_２ｅとなるように第二端部２２をΔＸ_２だけ＋Ｘ方向（例えば、図１８においては紙面の左側）に移動させる。この動作により、伝達部ＢＴから回転子ＳＦにトルクが伝達される。このときの第一端部２１は原点位置０に対してＸ_１＋ｖΔｔ＋ΔＸ_１だけ＋Ｘ方向（例えば、図１８においては紙面の右側）へ移動した状態となる。また、このときの第二端部２２は原点位置に対してＸ_２−ｖΔｔ−ΔＸ_１だけ−Ｘ方向（例えば、図１８においては紙面の右側）へ移動した状態となる。

＜復帰動作＞
この後、制御部ＣＯＮＴは、第一端部２１が原点位置０まで移動すると共に第二端部２２が原点位置０よりも＋Ｘ方向（例えば、図１８においては紙面の左側）へ移動するように駆動素子３１と駆動素子３２とを同時に変形させ、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間に隙間が生じている間に、第一端部２１を移動させること無く第二端部２２のみが原点位置０に戻るように駆動素子３２を変形させる。この動作により、第一端部２１及び第二端部２２が共に原点位置０に戻ることになる。復帰動作は、回転子ＳＦの回転速度によらず同一の動作として行うことができる。

以下、駆動動作と復帰動作とを繰り返すことにより、回転子ＳＦを回転させることができる。回転子ＳＦが慣性回転状態になっている場合において、上記Ｘ_１＋ｖΔｔ＋ΔＸ_１の値が駆動素子３１の最大変形量を超えない限り、駆動動作及び復帰動作を繰り返すことで、回転子ＳＦにトルクを伝達させ続けることができる。

次に、本実施形態の回転子ＳＦの駆動動作におけるトルク制御について説明する。
本実施形態における実効トルクＮ_ｅは、駆動動作と復帰動作とを１サイクル行うのに要する時間ｔ_ａｌｌ、有効張力の伝達開始から回転子ＳＦが慣性状態になるまでの時間ｔ_ｅ、目標有効張力Ｔ_ｇｏａｌ、回転子ＳＦの半径Ｒに依存する。一例として、下記［数８］によって示される。

［数８］に示すように、実効トルクＮ_ｅを制御するパラメータとしては、ｔ_ａｌｌ、ｔ_ｅ、Ｔ_ｇｏａｌの３つが挙げられる。駆動動作と復帰動作の１サイクルの時間ｔ_ａｌｌについては回転子ＳＦの駆動制御を行う上で一定に設定される場合があるため、ｔ_ｅ、Ｔ_ｇｏａｌの２つの値を変化させることで実効トルクＮ_ｅの制御を行うことが好ましい。

このように、本実施形態によれば、伝達部ＢＴの弾性変形を利用し、回転子ＳＦの外周と伝達部ＢＴとの相対速度をゼロにして伝達部ＢＴの有効張力を回転子ＳＦに伝達する駆動動作と、第一端部２１及び第二端部２２を同時に内側へ移動させる復帰動作とを繰り返し行うことにより、回転子ＳＦを加速あるいは減速させながらダイナミックに回転させることができる。また、小型の駆動部ＡＣであっても高効率で回転子ＳＦを回転させることが可能となる。

なお、第一実施形態と同様、本実施形態においても、例えば駆動部ＡＣによる第一駆動モードが開始された後（あるいは駆動開始前からでも良い）、制御部ＣＯＮＴが湿度検出部ＨＭを用いて駆動部ＡＣに接する空間の湿度を検出させるようにしても構わない。この場合、制御部ＣＯＮＴは、湿度検出部ＨＭの検出結果が所定の閾値を超えない場合には、そのまま第一駆動モードで駆動部ＡＣを駆動させる。湿度検出部ＨＭの検出結果が所定の閾値を超える場合、制御部ＣＯＮＴは、第一駆動モードから切り替えて第二駆動モードを駆動部ＡＣに行わせる。この第二駆動モードは、第一実施形態と同様に、上記第一駆動モードで駆動部ＡＣに供給した第一制御信号よりも所定電圧及び所定周波数のうち少なくとも一方が高い第二制御信号を駆動部ＡＣに対して供給することで、第一駆動モードよりも発熱量が多くなるように駆動部ＡＣを駆動させる。

また、本実施形態では、回転子ＳＦを加速あるいは減速させながらダイナミックに回転させるため、駆動部ＡＣの発熱が第一実施形態よりも大きくなる場合がある。したがって、例えば本実施形態における第一駆動モードを上記第一実施形態における第二駆動モードとして行わせることもできる。

このような態様を実現する構成の例として、例えばモータ装置ＭＴＲが図５に示すように駆動基板ＤＳを複数設ける場合、少なくとも１つの駆動基板ＤＳについては上記第一実施形態における第一駆動モードを行わせる構成とし、他の駆動基板ＤＳについては本実施形態における第一駆動モードを行わせる構成とし、当該２種類の駆動基板ＤＳを隣接させた構成とすることができる。制御部ＣＯＮＴは、駆動対象となる駆動基板ＤＳを切り替えることにより、第一駆動モードと第二駆動モードとを切り替えることができる。これにより、回転子ＳＦの回転を停止させることなく、第一駆動モードと第二駆動モードとを切り替えることができる。

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態を説明する。
本実施形態では、湿度検出部ＨＭが設けられていない点で、第一実施形態とは異なっている。他の構成については、第一実施形態と同様の構成となっている。

図１９は、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲの駆動基板ＤＳ３の構成を示す図である。図１９に示すように、駆動基板ＤＳ３の可動部４１のうち駆動素子３１に対向する面４１ｂは、例えば面一状態に形成されている。可動部４２のうち駆動素子３２に対向する面４２ｂについても、同様に面一状態に形成されている。

このように湿度検出部を設けない場合、例えば駆動部ＡＣが第一駆動モード及び第二駆動モードを切り替えるタイミングや、第二駆動モードにおける電圧の値及び周波数の値などの駆動情報を、制御部ＣＯＮＴなどの記憶部に記憶させておく。この場合、制御部ＣＯＮＴに第一駆動モードと第二駆動モードとが自動的に切り替わる構成となる。なお、駆動情報については、予め制御部ＣＯＮＴに記憶させておく構成の他、例えば外部の入力部などによって入力可能な構成としても構わない。

このように、本実施形態では、湿度検出部を設けなくても、制御部ＣＯＮＴが第一駆動モードと第二駆動モードとを切り替えて行わせることができるため、駆動素子３１及び３２に接する空間から湿気を除去することができる。これにより、駆動素子３１及び３２の電極間の絶縁性が突発的に低下したりする事態を防ぐことができ、信頼性の高いモータ装置ＭＴＲを提供することができる。

［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態を説明する。
図２０は、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲ４の構成を示す斜視図である。
図２０に示すように、本実施形態では、駆動基板ＤＳ、伝達基板ＴＳ及び保持基板ＨＳの間が封止部ＳＨによって封止されている点で、上記各実施形態とは異なっている。他の構成については、上記各実施形態の対応する構成を適用させることができる。

封止部ＳＨは、駆動基板ＤＳ、伝達基板ＴＳ及び保持基板ＨＳによって囲まれる空間を密閉する。封止部ＳＨを構成する材料としては、例えばゴムなどの樹脂材料などが挙げられる。封止部ＳＨは、例えば駆動基板ＤＳ、伝達基板ＴＳ及び保持基板ＨＳのベース部のうちそれぞれの＋Ｚ側の面及び−Ｚ側の面のほぼ全面に形成されている。

この構成により、駆動基板ＤＳに設けられる駆動素子３１及び３２が密閉されることになる。したがって、例えばモータ装置ＭＴＲ４が湿度の高い環境下に曝される場合であっても、駆動素子３１及び３２に接する空間には湿気が及びにくくなる。これにより、駆動素子３１及び３２の電極間の絶縁性が突発的に低下したりする事態を防ぐことができるため、信頼性の高いモータ装置ＭＴＲを提供することができる。

なお、本実施形態においても、例えば上記実施形態に記載したように、制御部ＣＯＮＴが駆動部ＡＣに対して第一駆動モード及び第二駆動モードを切り替えて行わせることができる。この場合、図２０に示すように、第二駆動モードを行うことで蒸発させた水分を密閉空間の外側に案内する案内口ＯＰが設けられる構成であっても構わない。当該案内口ＯＰは、例えば駆動基板ＤＳの可動部４１及び４２の少なくとも一方に配置することができる。案内口ＯＰは、例えば可動部４１及び４２をＸ方向に貫通するように形成することができる。当該案内口ＯＰにより、駆動素子３１及び３２に接する空間に含まれる水分をモータ装置ＭＴＲの外側に排出することができる。

［第五実施形態］
次に、本発明の第五実施形態を説明する。
図２１は、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲ５の構成を示す斜視図である。
図２１に示すように、本実施形態では、回転子ＳＦの一部、駆動基板ＤＳ、伝達基板ＴＳ及び保持基板ＨＳが容器ＢＸに収容されている点で、上記各実施形態とは異なっている。他の構成については、上記各実施形態の対応する構成を適用させることができる。

容器ＢＸは、例えば金属材料など剛性を有する材料によって形成されている。容器ＢＸには、回転子ＳＦを突出させる第一開口部ＢＸａが形成されている。第一開口部ＢＸａには、回転子ＳＦとの隙間を封止する封止部ＳＨ２が設けられている。また、容器ＢＸには、モータ装置ＭＴＲ５のリード線Ｗを引き出す第二開口部ＢＸｂが形成されている。第二開口部ＢＸｂには、リード線Ｗとの隙間を封止する封止部ＳＨ３が設けられている。

また、容器ＢＸには、例えば駆動基板ＤＳが配置される部分に対応する領域に第三開口部ＢＸｃが形成されている。第三開口部ＢＸｃは、例えば矩形に形成されている。第三開口部ＢＸｃには、例えば図中Ｚ方向にスライドする蓋部ＳＬが設けられている。蓋部ＳＬがＺ方向にスライドすることにより、第三開口部ＢＸｃが開閉可能な構成となっている。蓋部ＳＬのスライド動作は、例えば制御部ＣＯＮＴによって制御されるようになっている。

この構成により、回転子ＳＦの一部、駆動基板ＤＳ、伝達基板ＴＳ及び保持基板ＨＳが密閉されることになる。したがって、駆動基板ＤＳに設けられる駆動素子３１及び３２についても密閉されることになる。このため、例えばモータ装置ＭＴＲ４が湿度の高い環境下に曝される場合であっても、駆動素子３１及び３２に接する空間には湿気が及びにくくなる。これにより、駆動素子３１及び３２の電極間の絶縁性が突発的に低下したりする事態を防ぐことができるため、信頼性の高いモータ装置ＭＴＲを提供することができる。

なお、本実施形態においても、例えば上記実施形態に記載したように、制御部ＣＯＮＴが駆動部ＡＣに対して第一駆動モード及び第二駆動モードを切り替えて行わせることができる。この場合、図２１に示すように、第二駆動モードを行うことで蒸発した水分を密閉空間の外側に案内する案内口ＯＰが設けられる構成であっても構わない。

案内口ＯＰは、例えば第四実施形態と同様、駆動基板ＤＳの可動部４１及び４２の少なくとも一方に配置することができる。案内口ＯＰは、例えば可動部４１及び４２をＸ方向に貫通するように形成することができる。当該案内口ＯＰにより、駆動素子３１及び３２に接する空間に含まれる水分をモータ装置ＭＴＲの外側に排出することができる。

また、本実施形態では、例えば図２１に示すように、案内口ＯＰに対応する位置に第三開口部ＢＸｃを配置させることができる。この場合、案内口ＯＰから排出された水蒸気を、第三開口部ＢＸｃを介してそのまま容器ＢＸの外部に排出させることができる。このため、案内口ＯＰから駆動基板ＤＳの外部に排出された水蒸気が容器ＢＸの内部に残留するのを防ぐことができる。

［第六実施形態］
次に、本発明の第六実施形態を説明する。
図２２（ａ）及び図２２（ｂ）は、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲ６のうち駆動基板ＤＳ６の構成を示す断面図である。
上記第四実施形態及び上記第五実施形態において記載した案内口ＯＰは、駆動素子３１及び３２が密閉された構成となっている場合に限られず、例えば上記第一実施形態〜第三実施形態の駆動基板に対しても設けることができる。この場合において、図２２（ａ）及び図２２（ｂ）に示すように、本実施形態では、駆動基板ＤＳ６に形成された案内口ＯＰの形状が、駆動基板ＤＳ６の内側から外側に向けて徐々に径が小さくなるように形成されている点が一つの特徴点となっている。一例として、本実施形態においては、案内口ＯＰはテーパ状に形成されている。他の構成については、上記各実施形態の対応する構成を適用させることができる。

図２２（ａ）は、駆動基板ＤＳ６に湿度検出部ＨＭが設けられている場合の構成を示している。この場合、案内口ＯＰは、湿度検出部ＨＭの近傍、例えば湿度検出部ＨＭの＋Ｙ側に配置されている。この案内口ＯＰは、例えば可動部４１及び４２の内側の面４１ｂ及び４２ｂから外側の面４１ｄ及び４２ｄに向けて徐々に径が小さくなるように形成されている。

図２２（ｂ）は、駆動基板ＤＳ６に湿度検出部が設けられていない場合の構成を示している。この場合、案内口ＯＰは、可動部４１及び４２のうち駆動素子３１及び３２のそれぞれのＹ方向のほぼ中央部に対応する位置に形成されている。この案内口ＯＰは、図２２（ａ）に示す構成と同様に、例えば可動部４１及び４２の内側の面４１ｂ及び４２ｂから外側の面４１ｄ及び４２ｄに向けて徐々に径が小さくなるように形成されている。

このように、案内口ＯＰの形状が、駆動基板ＤＳ６の内側から外側に掛けて徐々に径が小さくなるように形成されており、駆動基板ＤＳ６の内側の開口が外側の開口よりも大きくなっているため、駆動基板ＤＳ６の内側の気体（水蒸気を含む）は外側へ向けて流出されやすくなると共に、駆動基板ＤＳ６の外側の気体（水蒸気を含む）は内側へ向けて流入しにくくなる。これにより、駆動基板ＤＳ６の内側に水蒸気を含む気体が流入するのを抑制することができる。

［第七実施形態］
次に、本発明の第七実施形態を説明する。
図２３は、上記各実施形態に記載のモータ装置ＭＴＲ、ＭＴＲ３〜ＭＴＲ６のいずれかを備えるロボット装置ＲＢＴの一部（指部分の先端）の構成を示す図である。

同図に示すように、ロボット装置ＲＢＴは、末節部１０１、中節部１０２及び関節部１０３を有しており、末節部１０１と中節部１０２とが関節部１０３を介して接続された構成になっている。関節部１０３には軸支持部１０３ａ及び軸部１０３ｂが設けられている。軸支持部１０３ａは中節部１０２に固定されている。軸部１０３ｂは、軸支持部１０３ａによって固定された状態で支持されている。

末節部１０１は、接続部１０１ａ及び歯車１０１ｂを有している。接続部１０１ａには、関節部１０３の軸部１０３ｂが貫通した状態になっており、当該軸部１０３ｂを回転軸として末節部１０１が回転可能になっている。この歯車１０１ｂは、接続部１０１ａに固定されたベベルギアである。接続部１０１ａは、歯車１０１ｂと一体的に回転するようになっている。

中節部１０２は、筐体１０２ａ及び駆動装置ＡＣＴを有している。駆動装置ＡＣＴは、上記実施形態に記載のモータ装置ＭＴＲ、ＭＴＲ３〜ＭＴＲ６のいずれかを用いることができる。駆動装置ＡＣＴは、筐体１０２ａ内に設けられている。駆動装置ＡＣＴには、回転軸部材１０４ａが取り付けられている。回転軸部材１０４ａの先端には、歯車１０４ｂが設けられている。この歯車１０４ｂは、回転軸部材１０４ａに固定されたベベルギアである。歯車１０４ｂは、上記の歯車１０１ｂとの間で噛み合った状態になっている。

上記のように構成されたロボット装置ＲＢＴは、駆動装置ＡＣＴの駆動によって回転軸部材１０４ａが回転し、当該回転軸部材１０４ａと一体的に歯車１０４ｂが回転する。
歯車１０４ｂの回転は、当該歯車１０４ｂと噛み合った歯車１０１ｂに伝達され、歯車１０１ｂが回転する。当該歯車１０１ｂが回転することで接続部１０１ａも回転し、これにより末節部１０１が軸部１０３ｂを中心に回転する。

このように、本実施形態によれば、低速高トルクの回転を出力することができる駆動装置ＡＣＴを搭載することにより、例えば減速器を用いることなく直接末節部１０１を回転させることができる。さらに本実施形態では、駆動装置ＡＣＴが非共振に駆動される構成になっているため、樹脂など軽量な材料で大部分を構成することが可能になる。

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。

例えば、上記実施形態においては、駆動基板ＤＳの可動部４１及び４２に凹部４１ｃ及び４２ｃが設けられ、湿度検出部ＨＭが当該凹部４１ｃ及び４２ｃに収容される構成であったが、これに限られることは無く、例えば湿度検出部ＨＭが駆動部ＡＣ（駆動素子３１及び３２）に直接取り付けられている構成であっても構わない。

また、例えば、上記各実施形態では、１つの駆動基板ＤＳに対して２つの伝達基板ＴＳを配置させた構成を１組として説明したが、これに限られることは無く、例えば駆動基板ＤＳと伝達基板ＴＳとを１つずつ用いて１組とする構成であっても構わない。また、１つの駆動基板ＤＳに対して３つ以上の伝達基板ＴＳを配置させた構成としても構わない。また、駆動基板ＤＳと伝達基板ＴＳとを１つずつ用いる構成であっても構わない。

また、駆動基板ＤＳ及び伝達基板ＴＳの組を３組設ける場合、例えば図２４（ａ）図２４（ｂ）に示すように、駆動基板ＤＳ及び伝達基板ＴＳをＺ方向視で六角形に形成しても構わない。この場合、駆動基板ＤＳ及び伝達基板ＴＳの組が１相毎に回転子ＳＦの１２０°ずれた位置に配置させることができる。また、このように配置させた各相を順に駆動させるようにすることができる。三相で交互に駆動を行った場合、張力の振動幅が小さく抑えられることになり、安定した駆動を行うことが可能である。図２４（ａ）には、駆動基板ＤＳに湿度検出部ＨＭを設ける際の配置の一例が破線で示されている。勿論、当該破線で示した位置に限られず、他の位置に湿度検出部ＨＭを配置させても構わない。

また、駆動基板ＤＳ及び伝達基板ＴＳは、上記のような四角形、六角形に限られることは無く、他の形状であっても構わない。例えば、円形、楕円形としても構わないし、台形、平行四辺形、ひし形、三角形、六角形など、他の多角形としても構わない。

また、例えば、上記実施形態においては、回転子が中実である構成としたが、これに限られることは無く、中空（例、円筒状）に形成された回転子を用いる場合であっても本発明の適用は可能である。特に第七実施形態のように、ロボットアームＡＲＭなどの旋回系機械にモータ装置ＭＴＲを搭載する場合などには、円筒状の回転子の内部に配線などを配置させることができる。

また、上記実施形態では、例えば駆動基板ＤＳを一部材として形成された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えば図２５に示すように、駆動基板ＤＳが分割可能に設けられた構成であっても構わない。図２５に示す構成においては、例えばベース部（４７Ａ及び４７Ｂ）、接続部（４６Ａ及び４６Ｂ）、保持部（４５Ａ及び４５Ｂ）において分割された状態で形成されている。また、上記実施形態における貫通部は、それぞれ半円状の凹部４０Ａ及び４０Ｂとなっている。また、駆動ベース部４５Ｂ及び支持部４７Ｂには、それぞれクランプ機構４８、４９が設けられている。クランプ機構４８及び４９により、駆動ベース部４５Ａと駆動ベース部４５Ｂとが接続され、支持部４７Ａと支持部４７Ｂとが接続されるようになっている。このような構成により、例えば回転子ＳＦに対して取り付けが容易な駆動基板ＤＳが得られる。なお、図２５に示す構成は、駆動基板ＤＳが分割可能な構成であるが、これに限られることは無く、例えばベース部に４７Ａ及び４７Ｂが一体的に設けられており、駆動ベース部４５Ａ及び４５Ｂ側のみが分離可能な構成であっても構わない。また、逆に駆動ベース部４５Ａ及び４５Ｂが一体的に設けられており、支持部４７Ａ及び４７Ｂ側のみが分離可能な構成であっても構わない。図２５には、駆動基板ＤＳに湿度検出部ＨＭを設ける際の配置の一例が破線で示されている。勿論、当該破線で示した位置に限られず、他の位置に湿度検出部ＨＭを配置させても構わない。

ＭＴＲ、ＭＴＲ３〜ＭＴＲ６…モータ装置 ＳＦ…回転子 ＴＳ…伝達基板 ＤＳ…駆動基板 ＨＳ…保持基板 ＣＯＮＴ…制御部 ＡＬ…部材 Ｃ…回転軸 ＡＣ…駆動部 ＣＮ…連結部材 ＨＭ…湿度検出部 ＢＴ…伝達部 ＳＨ…封止部 ＯＰ…案内口 ＢＸ…容器 Ｗ…リード線 ＳＬ…蓋部 ＲＢＴ…ロボット装置 ＡＣＴ…駆動装置

Claims (20)

1. 回転子と、
   前記回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部と、
   前記伝達部に接続され、制御信号が供給されることで前記伝達部を駆動する駆動部と、
   前記駆動部に所定電圧及び所定周波数の第一制御信号を供給することで、前記回転子と前記伝達部との間を回転力伝達状態として前記伝達部を一定距離移動させると共に前記回転力伝達状態を解消した状態で前記伝達部を所定の位置に戻すように前記駆動部を駆動させる第一駆動モード、及び、前記駆動部に対して前記所定電圧及び前記所定周波数のうち少なくとも一方が前記第一制御信号よりも高い第二制御信号を供給することで、前記第一駆動モードよりも発熱量が多くなるように前記駆動部を駆動させる第二駆動モード、を切り替えて前記駆動部に行わせる制御部と
   を備えるモータ装置。
2. 前記駆動部に接する空間の湿度を検出する湿度検出部
   を備え、
   前記制御部は、前記湿度検出部の検出結果に基づいて前記第一駆動モードと前記第二駆動モードとを切り替え可能である
   請求項１に記載のモータ装置。
3. 前記制御部は、
   前記湿度検出部の検出結果が所定の閾値を超えない第一の場合には、前記第一駆動モードで前記駆動部を駆動させ、
   前記湿度検出部の検出結果が所定の閾値を超える第二の場合には、前記第二駆動モードで前記駆動部を駆動させる
   請求項２に記載のモータ装置。
4. 前記湿度検出部は、前記駆動部に取り付けられている
   請求項２又は請求項３に記載のモータ装置。
5. 前記湿度検出部は、前記駆動部の駆動方向を避けて配置されている
   請求項４に記載のモータ装置。
6. 前記伝達部は、伝達基板に形成されており、
   前記駆動部は、当該駆動部による駆動力が前記伝達部に作用するように前記伝達基板に連結された駆動基板に設けられており、
   前記湿度検出部は、前記駆動基板に設けられている
   請求項４又は請求項５に記載のモータ装置。
7. 前記駆動部に接する空間の気体を案内する案内部を備える
   請求項２から請求項６のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
8. 前記伝達部は、伝達基板に形成されており、
   前記駆動部は、当該駆動部による駆動力が前記伝達部に作用するように前記伝達基板に連結された駆動基板に設けられており、
   前記案内部は、前記駆動基板に設けられている
   請求項７に記載のモータ装置。
9. 前記制御部は、前記第二駆動モードにおいて、前記回転子が回転しないように前記第二制御信号の前記電圧及び前記周波数を調整する
   請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
10. 前記駆動部は、前記伝達部の第一端部に接続された第一の電気機械変換素子と、前記伝達部の第二端部に接続された第二の電気機械変換素子と、を有する
    請求項１から請求項９のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
11. 回転子と、
    前記回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部と、
    前記回転子と前記伝達部との間を回転力伝達状態として前記伝達部を一定距離移動させると共に前記回転力伝達状態を解消した状態で前記伝達部を所定位置に復帰させる駆動部と、
    少なくとも前記駆動部を含む空間を封止する封止部と
    を備えるモータ装置。
12. 前記伝達部は、伝達基板に形成されており、
    前記駆動部は、当該駆動部による駆動力が前記伝達部に作用するように前記伝達基板に連結された駆動基板に設けられており、
    前記封止部は、前記伝達基板と前記駆動基板との間を埋めるように配置されている
    請求項１１に記載のモータ装置。
13. 前記伝達基板及び前記駆動基板は、それぞれ複数設けられており、
    複数の前記伝達基板及び複数の前記駆動基板は、前記回転軸方向に交互に積層されており、
    前記封止部は、積層された複数の前記伝達基板及び複数の前記駆動基板の間をそれぞれ埋めるように配置されている
    請求項１１又は請求項１２に記載のモータ装置。
14. 前記駆動部を含む空間の気体を前記封止部の外側に案内する案内部を備える
    請求項１１から請求項１３のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
15. 前記伝達部は、伝達基板に形成されており、
    前記駆動部は、当該駆動部による駆動力が前記伝達部に作用するように前記伝達基板に連結された駆動基板に設けられており、
    前記案内部は、前記駆動基板に設けられている
    請求項１４に記載のモータ装置。
16. 前記封止部は、前記伝達部及び前記駆動部を収容する収容部と、当該収容部を密閉する密閉部と、を有する
    請求項１１から請求項１５のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
17. 回転子と、
    前記回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部と、
    前記伝達部に接続され、制御信号が供給されることで前記伝達部を駆動する駆動部と、
    少なくとも前記駆動部を含む空間を封止する封止部と、
    前記駆動部に所定電圧及び所定周波数の第一制御信号を供給することで、前記回転子と前記伝達部との間を回転力伝達状態として前記伝達部を一定距離移動させると共に前記回転力伝達状態を解消した状態で前記伝達部を所定の位置に戻すように前記駆動部を駆動させる第一駆動モード、及び、前記駆動部に対して前記所定電圧及び前記所定周波数のうち少なくとも一方が前記第一制御信号よりも高い第二制御信号を供給することで、前記第一駆動モードよりも前記空間の温度が高くなるように前記駆動部を駆動させる第二駆動モード、を切り替えて前記駆動部に行わせる制御部と
    を備えるモータ装置。
18. 回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部を駆動する駆動部に所定電圧及び所定周波数の第一制御信号を供給することで、前記回転子と前記伝達部との間を回転力伝達状態として前記伝達部を一定距離移動させると共に前記回転力伝達状態を解消した状態で前記伝達部を所定の位置に戻すように前記駆動部を駆動させる第一駆動ステップと、
    前記駆動部に対して前記所定電圧及び前記所定周波数のうち少なくとも一方が前記第一制御信号よりも高い第二制御信号を供給することで、前記第一駆動モードよりも発熱量が多くなるように前記駆動部を駆動させる第二駆動ステップと
    を含む回転子の駆動方法。
19. 回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部を駆動する駆動部を含む空間が封止された封止状態において、前記駆動部に所定電圧及び所定周波数の第一制御信号を供給することで、前記回転子と前記伝達部との間を回転力伝達状態として前記伝達部を一定距離移動させると共に前記回転力伝達状態を解消した状態で前記伝達部を所定の位置に戻すように前記駆動部を駆動させる第一駆動ステップと、
    前記封止状態において、前記駆動部に対して前記所定電圧及び前記所定周波数のうち少なくとも一方が前記第一制御信号よりも高い第二制御信号を供給することで、前記第一駆動モードよりも前記空間の温度が高くなるように前記駆動部を駆動させる第二駆動ステップと
    を含む回転子の駆動方法。
20. 回転軸部材と、
    前記回転軸部材を回転させるモータ装置と
    を備え、
    前記モータ装置として、請求項１から請求項１７のうちいずれか一項に記載のモータ装置が用いられている
    ロボット装置。

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