JP3988548B2 - モータ、ロボット及び電子機器装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボットやビデオレコーダ等に用いられるモータに係り、特に冷却機能を有するモータに関する。また、本発明は、そのようなモータを備えたロボット及び電子機器装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ロボットの関節部を駆動するためにモータが用いられている。また、ビデオレコーダにおいてはドラムヘッドの回転モータやビデオカセットの出し入れのためにモータが用いられている。
【０００３】
しかし、これらのモータは、作動する際に大量の熱を発生させ、熱暴走等の動作不良の問題を引き起こす虞がある。
【０００４】
そのため、従来からファンを使ってモータを冷却することが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ファンを使ってこれらの機器のモータを冷却する場合には次のような問題点がある。
【０００６】
第一に、ファンを設置するスペースが必要となるため、ファンを搭載した装置自体を小型化することは難しいという問題である。
【０００７】
例えば、近年開発されている動物型ロボットや人型ロボット等にもモータが設けられている。これらのロボットは小型精密化が求められており、ファンを搭載することはきわめて困難である。このため、モータを冷却することができず、モータは熱による動作不良をおこすため、短時間しかロボットを作動させることができなかった。
【０００８】
第二に、ファンの作動とともに発生する回転音による問題である。
【０００９】
例えば、ビデオカメラのモータをファンで冷却する場合、ファンから発生した回転音がビデオカメラに設置されたマイクによって集音され、録画したテープを再生する際にノイズが発生するという問題を引き起こしていた。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、小型化が可能で、かつ、冷却性能がよく、しかも冷却のための騒音をなくすことができるモータ、ロボット及び電子機器装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点に係るモータは、モータ本体と、前記モータ本体を取り囲むように設けられた筐体と、ヒートパイプを構成し、前記モータ本体からの熱を吸収するエバポレータ基板と、前記エバポレータ基板により生じた気体を冷やして液体に戻すコンデンサ基板と、前記コンデンサ基板に対応する凝結液部と前記エバポレータ基板に対応する蒸発液部とを有し、前記凝結液部から前記蒸発液部に前記液体を流通する第１の流路と前記エバポレータ基板で気化した前記気体を前記コンデンサ基板に流通する第２の流路とを有する流路基板と、前記エバポレータ基板が組み込まれるエバポレータ孔と前記コンデンサ基板が組み込まれるコンデンサ孔とを有し、前記流路基板に対向する対向基板とを具備し、前記対向基板は、前記エバポレータ孔を有する部位が前記筐体の外側または内側に前記モータ本体を囲むように巻き付けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、ヒートパイプとは、一般には管の内壁に毛細管構造を持たせた金属製パイプであり、その内部は真空で、少量の水もしくは代替フロンなどが封入されている。ヒートパイプの一端（エバポレータ）を熱源に接触させて加熱すると、内部の液体が蒸発して気化し、このとき潜熱として、熱が取り込まれる。そして、低温部（コンデンサ）へほぼ音速で移動し、そこで、冷やされてまた液体に戻り、熱を放出する（凝縮潜熱による熱放出）。液体は毛細管構造を通って、もしくは重力によって元の場所へ戻るので、連続的に効率よく熱を移動させることができる。
【００１３】
本発明では、モータ本体から発生し筐体を伝わってきた熱をエバポレータが吸収し、モータを効率よく冷却することができるため、熱による動作不良を引き起こすもない。また、冷却装置としてヒートパイプを使用することで必要な設置スペースを狭くすることができ、これにより、本発明に係るモータを搭載する装置等の小型化を図ることができる。また、熱交換だけで動作しているので、騒音が発生するようなことはない。更にこれにより効率よく熱交換ができるし、またモータを搭載する装置等の更なる小型化を図ることができる。
【００１４】
前記対向基板は、前記コンデンサ孔を有する部位が前記筺体から離れていることが好ましい。
【００１５】
これにより、コンデンサを、当該モータを搭載する装置の余分なスペース等に配置することができ、装置の小型化に寄与する。
【００１６】
前記流路基板及び対向基板は、フレキシブル基板であることが更に好ましい形態である。
【００１７】
これにより、筐体への装着を簡単な作業で行うことができる。
【００１８】
前記流路基板は、前記第１の流路と第２の流路との間に断熱ホールが設けられていることも好ましい形態である。
【００１９】
これにより、流路基板のほぼ中央であり液体流路、気体流路に近接する位置には断熱ホールが設けられており、熱拡散が防止されるようになっている。
【００２０】
以上の本発明に係るモータは、ロボットや電子機器装置（例えばビデオテープレコーダ）に採用することが可能であり、これらの装置も本発明に含まれるものである。
【００２１】
本発明の第２の観点に係るロボットは、関節部を有し、当該関節部をモータによって駆動するロボットであって、前記モータが、モータ本体と、前記モータ本体を取り囲むように設けられた筐体と、ヒートパイプを構成し、前記モータ本体からの熱を吸収するエバポレータ基板と、前記エバポレータ基板により生じた気体を冷やして液体に戻すコンデンサ基板と、前記コンデンサ基板に対応する凝結液部と前記エバポレータ基板に対応する蒸発液部とを有し、前記凝結液部から前記蒸発液部に前記液体を流通する第１の流路と前記エバポレータ基板で気化した前記気体を前記コンデンサ基板に流通する第２の流路とを有する流路基板と、前記エバポレータ基板が組み込まれるエバポレータ孔と前記コンデンサ基板が組み込まれるコンデンサ孔とを有し、前記流路基板に対向する対向基板とを具備し、前記対向基板は、前記エバポレータ孔を有する部位が前記筐体の外側または内側に前記モータ本体を囲むように巻き付けられていることを特徴とするものである。
【００２２】
また、前記流路基板及び対向基板は、フレキシブル基板であってもよく、前記対向基板は、前記コンデンサ孔を有する部位が前記筺体から離れていても良い。更に前記関節部から前記対向基板が延びる背部を更に具備し、前記対向基板は、前記コンデンサ孔を有する部位が前記背部に保持されていても更に好ましい。
【００２３】
これより、ロボットに搭載されたモータの本体から発生した熱は、背部へと伝達され、そのまま外気に放出される。このようにしてモータが熱による動作不良に陥らないようにすることができ、その結果ロボットを長時間作動させることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２５】
（モータの構成）
図１から図５は本発明の一実施形態に係るモータの構造を概略的に示したものである。
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態に係るモータの外観を、図２はこのモータの断面を、図３は本発明のモータに搭載された冷却装置を分解した様子を、図４はその冷却装置を組み立てた状態の断面を、そして図５はその冷却装置を組み立てた状態における流路の様子をそれぞれ示している。
【００２７】
本発明に係るモータ１は、本体２、筐体３、冷却装置４から構成される。
【００２８】
本体２は、電磁石９、軸５、永久磁石１０から構成される。電磁石９には、図示しないコイルが設けられている。このコイルに、図示しない電源から電流を流すことにより磁界が発生し、電磁石を形成する。電磁石９の中心には、軸５が固着されている。永久磁石１０は、電磁石９の磁界と作用しあって電磁石９を回転させる。
【００２９】
筐体３は熱伝導性のある例えば鉄やアルミニウムのような金属からなり、本体２の外側面をカバーするように設けられる。
【００３０】
（冷却装置４の構成）
冷却装置４は、流路基板１１、４枚のエバポレータ基板１２、対向基板１３、コンデンサ基板１４からなる。流路基板１１は例えばフッ素樹脂からなる矩形状のフレキシブルな基板であり、下側に配置される。エバポレータ基板１２、コンデンサ基板１４は例えばニッケル等の金属からなる矩形状の基板である。対向基板１３はフッ素樹脂からなる矩形状のフレキシブルな基板であり、上側に配置される。エバポレータ基板１２、コンデンサ基板１４はそれぞれ対向基板１３のエバポレータ孔１９、コンデンサ孔２０に隙間なく組み込まれる。これらの基板１１、１２、１３、１４は例えばポリイミド樹脂等からなる接着層２１を挟んで接着固定される。流路基板１１、エバポレータ基板１２、及びコンデンサ基板の表面にはそれぞれ溝２２、２３、２４が形成されている。これらの溝はそれぞれ基板が接着する際にループ状のヒートパイプとして機能するように形成されている。
【００３１】
冷却装置４は、エバポレータ６を例えば筐体３の側面と対向するようにこの筐体３に巻きつけて設置される。この点、本実施形態に用いられるフッ素樹脂はフレキシブルに変形することが可能であるため、筐体３の円筒形の形状に対応させて巻きつけることが可能となる。これにより、効果的な冷却を行うことができ、モータの動作不良を防ぐことができる。
【００３２】
なお、本実施形態においては、冷却装置４のエバポレータ基板１２は４枚の基板で構成されているが、筐体３の側面をカバーすることができるのであればこの枚数よりも多く用いても良いし、少なく用いても良い。
【００３３】
流路基板１１の表面には溝２２が形成されている。この溝２２は、蒸発液部２５、凝結液部２６、液体流路１５、気体流路１６、リザーバ１８、及び貯蔵部２７から構成されている。
【００３４】
蒸発液部２５は、エバポレータ６で蒸発させる液体を溜めておくために設けられている。凝結液部２６は、コンデンサ７で凝結された液体を溜めておくために設けられている。液体流路１５は、凝結液部２６に溜まった液体を蒸発液部２５に流すための流路である。気体流路１６は、エバポレータ６で気化した気体を、コンデンサ７に流すための流路である。リザーバ１８と貯蔵部２７は、ヒートパイプ内がドライアウトしないように液体を貯蔵しておくために設けられている。
【００３５】
また、流路基板１１のほぼ中央であり液体流路１５、気体流路１６に近接する位置には断熱ホール２８が設けられており、熱拡散が防止されるようになっている。
【００３６】
エバポレータ基板１２の表面上にはそれぞれ溝２３が形成される。この溝２３は、冷却部として機能するもので、液体流路１５またはリザーバ１８から導入された液体を気化し、気化した気体をコンデンサ７へ流入させる。
【００３７】
コンデンサ基板１４の表面上には溝２４が形成されている。この溝２３は、気体流路１６から導入された気体を液体へ凝縮させるコンデンサ７として機能し、凝縮された液体を凝結液部２６へ循環させる。
【００３８】
対向基板１３の表面には上述した断熱ホール２８と対向した位置に、断熱ホール２９が設けられている。
【００３９】
封入された液体はヒートパイプ内で液体から気体または気体から液体へと状態変化しながら循環する。これにより熱移動を行わせ、冷却装置４として機能する。
【００４０】
次に、図５をもとに、モータ１が冷却装置４によって冷却される様子を説明する。
【００４１】
電磁石９のそれぞれのコイルに電流を流すと磁界が発生して電磁石９が回転し、回転の摩擦により本体２が発熱する。この熱は冷却装置４のエバポレータ６に吸収され、蒸発液部２５の液体を加熱して沸騰させる。沸騰することによって気化した気体は、気体流路１６を介してコンデンサ７へ流入し、液体に凝縮される。このとき凝縮された液体はコンデンサ７の下部に配置される凝結液部２６へ流入する。この液体は、凝結液部２６から液体流路１５へ再度循環する。この際、凝結液部２６からこの液体流路１５へ流入する液体の量が所定以下の場合には液体貯蔵部２７に貯蔵された液体が蒸発液部２５へ流入するようになっている。又、リザーバ１８内の液体は、凝結液部２６内の液量がある一定以下になったときに流入するようになっている。このような循環によって、スムーズに本体２を冷却することができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、流路基板１１及び対向基板１３の材料としてフッ素樹脂を用いたが、他に材料、例えばポリジメチルシロキサン樹脂や、ポリイミド樹脂などを用いても良い。この場合、ポリジメチルシロキサン樹脂又はポリイミド樹脂の基板同士は熱による自己融着によって接着剤を用いずに接合することが可能となる。これにより、冷却装置を製造する工程が簡略化され、確実な接合を果たすことができるため、モータの製造コストが削減され、またモータ自体の性能も向上することとなる。
【００４３】
（製造方法）
次に、本発明に係るモータの製造方法について説明する。
【００４４】
図６は、モータの製造工程を示したものである。
【００４５】
モータ１は、まず本体２を形成し（ステップ６０１）、次に筐体３を形成し（ステップ６０２）、続いて冷却装置４を形成し（ステップ６０３）、そして冷却装置４を筐体３に巻きつける（ステップ６０４）ことによって製造する。
【００４６】
本体２の形成については、電磁石９、永久磁石１０、軸５等を適宜組み合わせることによって行う。
【００４７】
筐体３の形成については、あらかじめ型を形成し、その型を用いることにより行う。
【００４８】
冷却装置４の形成については、図７に示すような工程で行う。
【００４９】
まずヒートパイプとして機能するための流路基板１１及び対向基板１３の溝を形成する（ステップ７０１）。フッ素樹脂からなる流路基板１１の表面には、流路と液を貯蔵する貯蔵タンクとして機能する溝２２、及び断熱ホール２８を形成する。フッ素樹脂からなる対向基板１３の表面上には、断熱ホール２９を形成する。
【００５０】
流路基板１１及び対向基板１３はＴＩＥＧＡ（Ｔｅｆｌｏｎ Ｉｎｃｌｕｄｅｄ Ｅｔｃｈｉｎｇ Ｇａｌｖａｎｉｃｆｏｒｍｉｎｇ）法と呼ばれる方法によって形成される。図８に基づき、ＴＩＥＧＡ法について具体的に説明する。
【００５１】
図８（ａ）において、流路基板１１又は対向基板１３上に、マスクとして、パターンニングされたメタルマスク３０を配置する。
【００５２】
次に、図８（ｂ）において、シンクロトロン光を照射することによって、フッ素樹脂を加工し、流路基板１１又は対向基板１３上に形成された溝又は孔を形成する。ここで、シンクロトロン光とは、電子又は陽電子を光速近くまで加速し、磁場の中で進行方向を曲げることにより発生する電磁波をいう。
【００５３】
次に、図８（ｃ）において、メタルマスク３０を除去し、流路基板１１又は対向基板１３の孔の形成が完了する。
【００５４】
次に、図８（ｄ）において、熱圧着時に必要な接着層の形成を行う。流路基板１１又は対向基板１３上に形成された溝又は孔の部分にレジスト層３１を形成する。さらに、フッ素樹脂表面に、ＦＣＶＡ（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｃａｔｈｏｄｉｃ Ｖａｃｕｕｍ Ａｒｃ）法によって注入層を形成する。本実施例では注入層として銅層３２が用いられているが、シリコンを注入層として用いてもよい。
【００５５】
次に、図８（ｅ）において、レジスト層３１を剥離し、接着層が形成され、流路の形成された流路基板１１又は孔の形成された対向基板１３が完成する。
【００５６】
なお、流路基板１１及び対向基板１３はシンクロトロン光の照射により形成されているが、例えばエキシマレーザー等のレーザー光の照射による形成や金型成型による形成、又は反応性イオンエッチング法等により形成しても良い。さらに、銅層３２を形成する際には、エキシマレーザーなどによってフッ素樹脂の表面を改質させた後に、蒸着やスパッタリングなどの方法によって形成しても良い。この方法により、効率的に基板を形成することができる。
【００５７】
次に、コンデンサ又はエバポレータとして機能するエバポレータ基板１２及びコンデンサ基板１４を形成する（ステップ７０２）。溝を有するエバポレータ基板１２及びコンデンサ基板１４は例えばＵＶ−ＬＩＧＡと呼ばれる方法によって形成される。図９に基づきＵＶ−ＬＩＧＡの工程について具体的に説明する。
【００５８】
まず、図９（ａ）に示すように、プレート３３上例えば有機材料であるＳＵ−８からなるレジスト層３４を形成し、その上にパターンニングされたレジスト膜３５を形成する。これをパターン基板３６と呼ぶ。
【００５９】
次に、図９（ｂ）に示すように、パターン基板３６の上方からＵＶを照射し、レジスト層３４のエッチングを行う。
【００６０】
次に、図９（ｃ）に示すように、このパターン基板３６からレジスト膜３５を剥離し、この表面にニッケルＮｉの電鋳でニッケル層３７を形成する。
【００６１】
そして、図９（ｄ）に示すように、パターン基板３６からニッケル層３７を剥離する。剥離したニッケル層３７が溝を有するエバポレータ基板１２及びコンデンサ基板１４となる。
【００６２】
なお、エバポレータ基板１２及びコンデンサ基板１４の形成は、反応性イオンエッチング法によっても可能である。
【００６３】
このように形成されたエバポレータ基板１２及びコンデンサ基板１４を図１０に示すように対向基板１３を貫通して開けられたエバポレータ孔１９及びコンデンサ孔２０に接合する（ステップ７０３）。これは、例えば対向基板１３とエバポレータ基板１２及びコンデンサ基板１４との間にそれぞれ隙間ができないように、熱可塑性ポリイミド２１を接着層として熱圧着することにより接合することができる。
【００６４】
次に、図１１に示すように、ステップ３で流路基板１１と接合した対向基板１３のエバポレータ孔１９、コンデンサ孔２０に対し、エバポレータ基板１２及びコンデンサ基板１４の接合を行う（ステップ７０４）。接合は、ステップ７０３と同様に接着層として熱可塑性ポリイミドを用いて熱圧着により行われる。対向基板１３とエバポレータ基板１２及びコンデンサ基板１４との間に熱可塑性ポリイミドを挟み込み、真空中（約２６６０Ｐａ）で、約３５０℃の熱を加えて接着固定される。
【００６５】
この実施形態において、エバポレータ基板１２及びコンデンサ基板１４の材質としてニッケルを用いているが、シリコンなどの材料を用いることもできる。
【００６６】
このようにして形成した冷却装置４は、ポリイミド樹脂を接着部材として筐体３に巻きつけられる。この際、流路基板１１と対向基板１３についてはフレキシブルなので容易に変形させることができるが、エバポレータ基板１２については、ニッケル、銅などの金属で形成する場合は、約０．３ｍｍ以下の厚さ、シリコンで形成する場合は約０．０５ｍｍ以下の厚さであればフレキシブルに変形することができる。これは、上述したＵＶ−ＬＩＧＡ法、又は型で形成する方法によって十分に形成することができる。
【００６７】
また、ポリジメチルシロキサン樹脂を用いて流路基板１１、対向基板１３を形成する場合には、これらの基板は型を用いて形成することができ、また上述したＵＶ−ＬＩＧＡ法によっても形成することができるが、これらの工程については上述したものとほぼ同様であるため、ここでは説明を省略する。また、ポリイミド樹脂を用いて流路基板１１、対向基板１３を形成する場合は、フッ素樹脂を用いる場合と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００６８】
さらに、型を用いて形成する場合は、予め筐体３の形状に合わせて円筒形の型を作成しておき、その型を用いて、流路基板１１、対向基板１３を形成しても良い。
【００６９】
上に述べた製造方法により、ヒートパイプを効率よく製造できる。
【００７０】
（適用例１）
図１２（ａ）は本発明に係るモータを搭載した人型ロボットの外観を示したものである。
【００７１】
ロボット３８は、幅が約２００ｍｍ、奥行きが約１５０ｍｍ、高さが約５００ｍｍ、重量は約５ｋｇであり、例えばエンターテイメント用の小型二足歩行ロボットである。
【００７２】
このロボット３８は、胴体部３９に首部４０、肩部４１、左腕４２、右腕４３、腰部４４及び背部４５が取り付けられている。首部４０には頭部４６が取り付けられ、又、腰部４４には脚部４７が取り付けられている。背部４５は中空になっており、背部４５を除くそれぞれの内部には本発明に係るモータ１、ギア等が取り付けられたアクチュエータ機構が設けられている。
【００７３】
図１２（ｂ）はこの人型ロボットの左腕内部のアクチュエータ機構について示したものである。
【００７４】
左腕４２の内部のケース４２ａには、本発明に係るモータ１、ギア４８、複数のギアからなる減速機４９、そしてからなるアクチュエータ機構５０が設けられている。
【００７５】
モータ１を作動させると軸５が回転し、この回転が減速機４９によって減速されてギア４８に伝達される。ギア４８はケース４２ａに対して回動可能であり、回動軸４８ａは関節部５２の関節軸５２ａに固定されている。これにより左腕４２は前後方向又は左右方向に回動可能となる。現在の角度は、位置検出器５３により検出される。
【００７６】
ロボット３８の他の部分においても同様の構成であり、それぞれのアクチュエータ機構が連動して動作することによって、二足歩行やダンスなどの複雑な動きが可能となっている。
【００７７】
また、モータ１はエバポレータ６が巻きつけられた冷却装置４によって冷却されながら作動するため、熱による動作不良を防止することができる。これにより、長時間動作し続けることも可能となる。
【００７８】
（適用例２）
ロボットに搭載するモータとして、図１３のように、モータの筐体をエバポレータとしたものを用いても良い。以下図１３に記載のモータについて説明する。
【００７９】
モータ５１は、モータ本体５４、エバポレータ筐体５５、及び冷却装置５９から構成される。
【００８０】
モータ本体５４は上述した本体２と同様の構造となっている。
【００８１】
エバポレータ筐体５５は、モータ本体５４の外側面をカバーする筐体と、冷却装置５９のエバポレータとを兼ねている。エバポレータ筐体５５は、例えばニッケルなどの金属を材料とし、型を用いる方法やＵＶ−ＬＩＧＡ法等によって形成される。
【００８２】
冷却装置５９は、ヒートパイプ本体５６、ヒートパイプ本体５６の内部に形成された流路６０、ヒートパイプ本体５６の一端に形成されたコンデンサ５８、そしてヒートパイプ本体５６の他端に形成されたエバポレータ筐体保持部５７から構成される。エバポレータ筐体保持部５７は、エバポレータ筐体５５の外周に巻きつけられるように設けられ、エバポレータ筐体５５から吸収される熱をヒートパイプ本体５６に伝達するはたらきをする。
【００８３】
このように構成されたモータ５１は、エバポレータ筐体５５がモータ本体５４の筐体と冷却装置５９のエバポレータとを兼ねることにより、モータ５１自体の製造工程を簡略化することが可能となる。また、モータ本体５４からの発熱を直接エバポレータ筐体５５が吸収することにより、冷却装置の性能が向上し、モータ５１の熱による動作不良の問題を回避できる。このモータ５１を上述のロボット３８に搭載することにより、ロボットを長時間作動させることができる。
【００８４】
（適用例３）
図１４（ａ）は、本発明に用いられるモータの冷却装置に設けられたコンデンサが背部に保持される様子を概略的に示したものである。
【００８５】
ロボット３８は、回動可能な関節部５２ごとに、アクチュエータ機構５０を有する。アクチュエータ機構５０には本発明のモータ１が用いられており、モータ１に巻きつけられた冷却装置４のコンデンサ７はそれぞれの関節部５２からロボットの胴体部３９の内部を経由して背部４５に保持されている。
【００８６】
図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の胴体部から背部にかけて概略的に拡大した図である。
【００８７】
各関節部５２のモータ１に設けられた冷却装置４のコンデンサ７が互いに重ならないように背部４５の内壁４５ａに保持されている。
【００８８】
ロボット３８に搭載されたモータ１の本体２から発生した熱は、冷却装置４によって背部４５へと伝達され、そのまま外気に放出される。このようにしてモータ１が熱による動作不良に陥らないようにすることができ、その結果ロボット３８を長時間作動させることができる。
【００８９】
（適用例４）
図１５は、本発明に係るモータを搭載したビデオカメラを概略的に示したものである。
【００９０】
ビデオカメラ６１は、ビデオカメラ本体６２及びレンズ６３から構成される。
【００９１】
ビデオカメラ本体６２は、内部にドラム６４、外部にマイク６５及びカセット装着部６６を有する。ドラム６４は、録画用カセットのテープを巻き取る際の回転源であり、回転源として本発明に係るモータ１が用いられる。また、マイク６５は録画する際の音声を集音し、カセット装着部６６は、録画用カセットを装着するもので、カセット支持部６７及びフタ６８から形成される。
【００９２】
冷却装置４のコンデンサ７は、フタ６８の内部に保持されるように設けられている。このため、モータ１の本体２から発生した熱はコンデンサ７を伝わって、フタ６８より外部に放出される。
【００９３】
本発明のモータを用いれば、ファンを使用することはなく、ファンの回転音がマイク６５に集音されることはない。
【００９４】
上記説明においては、おもに本発明に係るモータ１を用いて説明したが、モータ５１を用いても同様の効果を得ることができる。
【００９５】
また、図１５に示すように、モータ１の構造として、本体２に冷却装置４のエバポレータ６を直接巻きつけ、その外側を筐体３で覆うような構造であっても良い。
【００９６】
さらに、図１６（ａ）に示すように、筐体３が円筒ではなく直方体の形状をしたものであっても、冷却装置４を直方体の筐体３に巻きつけることができる。また、図１６（ｂ）に示すように、エバポレータ６が直方体の筐体３のいずれか１面のみに接するような構造であっても良い。
【００９７】
これらのモータであっても冷却装置４によって本体２は十分に冷却され、モータ１が熱による動作不良を起こすことはなくなる。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、小型で性能の良い冷却装置を有するモータ、またこのモータを搭載したロボット及び電子機器装置、さらにこのモータの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るモータの外観を表す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るモータの構成を表す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るモータに取り付けられた冷却装置の構成を表す分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るモータに取り付けられた冷却装置の組み立てた状態の断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るモータに取り付けられた冷却装置の流路基板、対向基板、エバポレータ基板及びコンデンサ基板を組み立てた状態を示した平面図である。
【図６】本発明に係るモータの製造工程を示した図である。
【図７】本発明に係るモータに取り付けられた冷却装置の製造工程を示した図である。
【図８】本発明に係るモータに取り付けられた冷却装置に用いる流路基板及び対向基板を形成する工程を示した概略図である。
【図９】本発明に係るモータに取り付けられた冷却装置に用いるエバポレータ基板及びコンデンサ基板を形成する工程を示した概略図である。
【図１０】本発明に係るモータに取り付けられた冷却装置に用いるエバポレータ基板及びコンデンサ基板と対向基板とを接合する工程を示した概略図である。
【図１１】本発明に係るモータに取り付けられた冷却装置に用いる流路基板と対向基板とを接合する工程を示した概略図である。
【図１２】本発明に係るモータを搭載したロボットの概略斜視図である。
【図１３】本発明の他の形態に係るモータの構造を示した断面図である。
【図１４】本発明の他の形態に係るロボットの構造を示した断面図である。
【図１５】本発明に係るモータを搭載したビデオカメラの概略斜視図である。
【図１６】本発明の他の形態に係るモータの構造を示した断面図である。
【図１７】本発明の他の形態に係るモータの構造を示した概略斜視図である。
【符号の説明】
１…モータ
２…本体
３…筐体
４…冷却装置
６…エバポレータ
７…コンデンサ
１１…流路基板
１２…エバポレータ基板
１３…対向基板
１４…コンデンサ基板
１５…液体流路
１６…気体流路
２１…接着層
３８…ロボット
４５…背部
５１…モータ
５５…エバポレータ筐体
５９…冷却装置
６０…流路
６１…ビデオカメラ
６５…マイク
６８…フタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボットやビデオレコーダ等に用いられるモータに係り、特に冷却機能を有するモータに関する。また、本発明は、そのようなモータを備えたロボット及び電子機器装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ロボットの関節部を駆動するためにモータが用いられている。また、ビデオレコーダにおいてはドラムヘッドの回転モータやビデオカセットの出し入れのためにモータが用いられている。
【０００３】
しかし、これらのモータは、作動する際に大量の熱を発生させ、熱暴走等の動作不良の問題を引き起こす虞がある。
【０００４】
そのため、従来からファンを使ってモータを冷却することが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ファンを使ってこれらの機器のモータを冷却する場合には次のような問題点がある。
【０００６】
第一に、ファンを設置するスペースが必要となるため、ファンを搭載した装置自体を小型化することは難しいという問題である。
【０００７】
例えば、近年開発されている動物型ロボットや人型ロボット等にもモータが設けられている。これらのロボットは小型精密化が求められており、ファンを搭載することはきわめて困難である。このため、モータを冷却することができず、モータは熱による動作不良をおこすため、短時間しかロボットを作動させることができなかった。
【０００８】
第二に、ファンの作動とともに発生する回転音による問題である。
【０００９】
例えば、ビデオカメラのモータをファンで冷却する場合、ファンから発生した回転音がビデオカメラに設置されたマイクによって集音され、録画したテープを再生する際にノイズが発生するという問題を引き起こしていた。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、小型化が可能で、かつ、冷却性能がよく、しかも冷却のための騒音をなくすことができるモータ、ロボット及び電子機器装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点に係るモータは、モータ本体と、前記モータ本体を取り囲むように設けられた筐体と、ヒートパイプを構成し、前記モータ本体からの熱を吸収するエバポレータ基板と、前記エバポレータ基板により生じた気体を冷やして液体に戻すコンデンサ基板と、前記コンデンサ基板に対応する凝結液部と前記エバポレータ基板に対応する蒸発液部とを有し、前記凝結液部から前記蒸発液部に前記液体を流通する第１の流路と前記エバポレータ基板で気化した前記気体を前記コンデンサ基板に流通する第２の流路とを有する流路基板と、前記エバポレータ基板が組み込まれるエバポレータ孔と前記コンデンサ基板が組み込まれるコンデンサ孔とを有し、前記流路基板に対向する対向基板とを具備し、前記対向基板は、前記エバポレータ孔を有する部位が前記筐体の外側または内側に前記モータ本体を囲むように巻き付けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、ヒートパイプとは、一般には管の内壁に毛細管構造を持たせた金属製パイプであり、その内部は真空で、少量の水もしくは代替フロンなどが封入されている。ヒートパイプの一端（エバポレータ）を熱源に接触させて加熱すると、内部の液体が蒸発して気化し、このとき潜熱として、熱が取り込まれる。そして、低温部（コンデンサ）へほぼ音速で移動し、そこで、冷やされてまた液体に戻り、熱を放出する（凝縮潜熱による熱放出）。液体は毛細管構造を通って、もしくは重力によって元の場所へ戻るので、連続的に効率よく熱を移動させることができる。
【００１３】
本発明では、モータ本体から発生し筐体を伝わってきた熱をエバポレータが吸収し、モータを効率よく冷却することができるため、熱による動作不良を引き起こすもない。また、冷却装置としてヒートパイプを使用することで必要な設置スペースを狭くすることができ、これにより、本発明に係るモータを搭載する装置等の小型化を図ることができる。また、熱交換だけで動作しているので、騒音が発生するようなことはない。更にこれにより効率よく熱交換ができるし、またモータを搭載する装置等の更なる小型化を図ることができる。
【００１４】
前記対向基板は、前記コンデンサ孔を有する部位が前記筺体から離れていることが好ましい。
【００１５】
これにより、コンデンサを、当該モータを搭載する装置の余分なスペース等に配置することができ、装置の小型化に寄与する。
【００１６】
前記流路基板及び対向基板は、フレキシブル基板であることが更に好ましい形態である。
【００１７】
これにより、筐体への装着を簡単な作業で行うことができる。
【００１８】
前記流路基板は、前記第１の流路と第２の流路との間に断熱ホールが設けられていることも好ましい形態である。
【００１９】
これにより、流路基板のほぼ中央であり液体流路、気体流路に近接する位置には断熱ホールが設けられており、熱拡散が防止されるようになっている。
【００２０】
以上の本発明に係るモータは、ロボットや電子機器装置（例えばビデオテープレコーダ）に採用することが可能であり、これらの装置も本発明に含まれるものである。
【００２１】
本発明の第２の観点に係るロボットは、関節部を有し、当該関節部をモータによって駆動するロボットであって、前記モータが、モータ本体と、前記モータ本体を取り囲むように設けられた筐体と、ヒートパイプを構成し、前記モータ本体からの熱を吸収するエバポレータ基板と、前記エバポレータ基板により生じた気体を冷やして液体に戻すコンデンサ基板と、前記コンデンサ基板に対応する凝結液部と前記エバポレータ基板に対応する蒸発液部とを有し、前記凝結液部から前記蒸発液部に前記液体を流通する第１の流路と前記エバポレータ基板で気化した前記気体を前記コンデンサ基板に流通する第２の流路とを有する流路基板と、前記エバポレータ基板が組み込まれるエバポレータ孔と前記コンデンサ基板が組み込まれるコンデンサ孔とを有し、前記流路基板に対向する対向基板とを具備し、前記対向基板は、前記エバポレータ孔を有する部位が前記筐体の外側または内側に前記モータ本体を囲むように巻き付けられていることを特徴とするものである。
【００２２】
また、前記流路基板及び対向基板は、フレキシブル基板であってもよく、前記対向基板は、前記コンデンサ孔を有する部位が前記筺体から離れていても良い。更に前記関節部から前記対向基板が延びる背部を更に具備し、前記対向基板は、前記コンデンサ孔を有する部位が前記背部に保持されていても更に好ましい。
【００２３】
これより、ロボットに搭載されたモータの本体から発生した熱は、背部へと伝達され、そのまま外気に放出される。このようにしてモータが熱による動作不良に陥らないようにすることができ、その結果ロボットを長時間作動させることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２５】
（モータの構成）
図１から図５は本発明の一実施形態に係るモータの構造を概略的に示したものである。
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態に係るモータの外観を、図２はこのモータの断面を、図３は本発明のモータに搭載された冷却装置を分解した様子を、図４はその冷却装置を組み立てた状態の断面を、そして図５はその冷却装置を組み立てた状態における流路の様子をそれぞれ示している。
【００２７】
本発明に係るモータ１は、本体２、筐体３、冷却装置４から構成される。
【００２８】
本体２は、電磁石９、軸５、永久磁石１０から構成される。電磁石９には、図示しないコイルが設けられている。このコイルに、図示しない電源から電流を流すことにより磁界が発生し、電磁石を形成する。電磁石９の中心には、軸５が固着されている。永久磁石１０は、電磁石９の磁界と作用しあって電磁石９を回転させる。
【００２９】
筐体３は熱伝導性のある例えば鉄やアルミニウムのような金属からなり、本体２の外側面をカバーするように設けられる。
【００３０】
（冷却装置４の構成）
冷却装置４は、流路基板１１、４枚のエバポレータ基板１２、対向基板１３、コンデンサ基板１４からなる。流路基板１１は例えばフッ素樹脂からなる矩形状のフレキシブルな基板であり、下側に配置される。エバポレータ基板１２、コンデンサ基板１４は例えばニッケル等の金属からなる矩形状の基板である。対向基板１３はフッ素樹脂からなる矩形状のフレキシブルな基板であり、上側に配置される。エバポレータ基板１２、コンデンサ基板１４はそれぞれ対向基板１３のエバポレータ孔１９、コンデンサ孔２０に隙間なく組み込まれる。これらの基板１１、１２、１３、１４は例えばポリイミド樹脂等からなる接着層２１を挟んで接着固定される。流路基板１１、エバポレータ基板１２、及びコンデンサ基板の表面にはそれぞれ溝２２、２３、２４が形成されている。これらの溝はそれぞれ基板が接着する際にループ状のヒートパイプとして機能するように形成されている。
【００３１】
冷却装置４は、エバポレータ６を例えば筐体３の側面と対向するようにこの筐体３に巻きつけて設置される。この点、本実施形態に用いられるフッ素樹脂はフレキシブルに変形することが可能であるため、筐体３の円筒形の形状に対応させて巻きつけることが可能となる。これにより、効果的な冷却を行うことができ、モータの動作不良を防ぐことができる。
【００３２】
なお、本実施形態においては、冷却装置４のエバポレータ基板１２は４枚の基板で構成されているが、筐体３の側面をカバーすることができるのであればこの枚数よりも多く用いても良いし、少なく用いても良い。
【００３３】
流路基板１１の表面には溝２２が形成されている。この溝２２は、蒸発液部２５、凝結液部２６、液体流路１５、気体流路１６、リザーバ１８、及び貯蔵部２７から構成されている。
【００３４】
蒸発液部２５は、エバポレータ６で蒸発させる液体を溜めておくために設けられている。凝結液部２６は、コンデンサ７で凝結された液体を溜めておくために設けられている。液体流路１５は、凝結液部２６に溜まった液体を蒸発液部２５に流すための流路である。気体流路１６は、エバポレータ６で気化した気体を、コンデンサ７に流すための流路である。リザーバ１８と貯蔵部２７は、ヒートパイプ内がドライアウトしないように液体を貯蔵しておくために設けられている。
【００３５】
また、流路基板１１のほぼ中央であり液体流路１５、気体流路１６に近接する位置には断熱ホール２８が設けられており、熱拡散が防止されるようになっている。
【００３６】
エバポレータ基板１２の表面上にはそれぞれ溝２３が形成される。この溝２３は、冷却部として機能するもので、液体流路１５またはリザーバ１８から導入された液体を気化し、気化した気体をコンデンサ７へ流入させる。
【００３７】
コンデンサ基板１４の表面上には溝２４が形成されている。この溝２３は、気体流路１６から導入された気体を液体へ凝縮させるコンデンサ７として機能し、凝縮された液体を凝結液部２６へ循環させる。
【００３８】
対向基板１３の表面には上述した断熱ホール２８と対向した位置に、断熱ホール２９が設けられている。
【００３９】
封入された液体はヒートパイプ内で液体から気体または気体から液体へと状態変化しながら循環する。これにより熱移動を行わせ、冷却装置４として機能する。
【００４０】
次に、図５をもとに、モータ１が冷却装置４によって冷却される様子を説明する。
【００４１】
電磁石９のそれぞれのコイルに電流を流すと磁界が発生して電磁石９が回転し、回転の摩擦により本体２が発熱する。この熱は冷却装置４のエバポレータ６に吸収され、蒸発液部２５の液体を加熱して沸騰させる。沸騰することによって気化した気体は、気体流路１６を介してコンデンサ７へ流入し、液体に凝縮される。このとき凝縮された液体はコンデンサ７の下部に配置される凝結液部２６へ流入する。この液体は、凝結液部２６から液体流路１５へ再度循環する。この際、凝結液部２６からこの液体流路１５へ流入する液体の量が所定以下の場合には液体貯蔵部２７に貯蔵された液体が蒸発液部２５へ流入するようになっている。又、リザーバ１８内の液体は、凝結液部２６内の液量がある一定以下になったときに流入するようになっている。このような循環によって、スムーズに本体２を冷却することができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、流路基板１１及び対向基板１３の材料としてフッ素樹脂を用いたが、他に材料、例えばポリジメチルシロキサン樹脂や、ポリイミド樹脂などを用いても良い。この場合、ポリジメチルシロキサン樹脂又はポリイミド樹脂の基板同士は熱による自己融着によって接着剤を用いずに接合することが可能となる。これにより、冷却装置を製造する工程が簡略化され、確実な接合を果たすことができるため、モータの製造コストが削減され、またモータ自体の性能も向上することとなる。
【００４３】
（製造方法）
次に、本発明に係るモータの製造方法について説明する。
【００４４】
図６は、モータの製造工程を示したものである。
【００４５】
モータ１は、まず本体２を形成し（ステップ６０１）、次に筐体３を形成し（ステップ６０２）、続いて冷却装置４を形成し（ステップ６０３）、そして冷却装置４を筐体３に巻きつける（ステップ６０４）ことによって製造する。
【００４６】
本体２の形成については、電磁石９、永久磁石１０、軸５等を適宜組み合わせることによって行う。
【００４７】
筐体３の形成については、あらかじめ型を形成し、その型を用いることにより行う。
【００４８】
冷却装置４の形成については、図７に示すような工程で行う。
【００４９】
まずヒートパイプとして機能するための流路基板１１及び対向基板１３の溝を形成する（ステップ７０１）。フッ素樹脂からなる流路基板１１の表面には、流路と液を貯蔵する貯蔵タンクとして機能する溝２２、及び断熱ホール２８を形成する。フッ素樹脂からなる対向基板１３の表面上には、断熱ホール２９を形成する。
【００５０】
流路基板１１及び対向基板１３はＴＩＥＧＡ（Ｔｅｆｌｏｎ Ｉｎｃｌｕｄｅｄ Ｅｔｃｈｉｎｇ Ｇａｌｖａｎｉｃｆｏｒｍｉｎｇ）法と呼ばれる方法によって形成される。図８に基づき、ＴＩＥＧＡ法について具体的に説明する。
【００５１】
図８（ａ）において、流路基板１１又は対向基板１３上に、マスクとして、パターンニングされたメタルマスク３０を配置する。
【００５２】
次に、図８（ｂ）において、シンクロトロン光を照射することによって、フッ素樹脂を加工し、流路基板１１又は対向基板１３上に形成された溝又は孔を形成する。ここで、シンクロトロン光とは、電子又は陽電子を光速近くまで加速し、磁場の中で進行方向を曲げることにより発生する電磁波をいう。
【００５３】
次に、図８（ｃ）において、メタルマスク３０を除去し、流路基板１１又は対向基板１３の孔の形成が完了する。
【００５４】
次に、図８（ｄ）において、熱圧着時に必要な接着層の形成を行う。流路基板１１又は対向基板１３上に形成された溝又は孔の部分にレジスト層３１を形成する。さらに、フッ素樹脂表面に、ＦＣＶＡ（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｃａｔｈｏｄｉｃ Ｖａｃｕｕｍ Ａｒｃ）法によって注入層を形成する。本実施例では注入層として銅層３２が用いられているが、シリコンを注入層として用いてもよい。
【００５５】
次に、図８（ｅ）において、レジスト層３１を剥離し、接着層が形成され、流路の形成された流路基板１１又は孔の形成された対向基板１３が完成する。
【００５６】
なお、流路基板１１及び対向基板１３はシンクロトロン光の照射により形成されているが、例えばエキシマレーザー等のレーザー光の照射による形成や金型成型による形成、又は反応性イオンエッチング法等により形成しても良い。さらに、銅層３２を形成する際には、エキシマレーザーなどによってフッ素樹脂の表面を改質させた後に、蒸着やスパッタリングなどの方法によって形成しても良い。この方法により、効率的に基板を形成することができる。
【００５７】
次に、コンデンサ又はエバポレータとして機能するエバポレータ基板１２及びコンデンサ基板１４を形成する（ステップ７０２）。溝を有するエバポレータ基板１２及びコンデンサ基板１４は例えばＵＶ−ＬＩＧＡと呼ばれる方法によって形成される。図９に基づきＵＶ−ＬＩＧＡの工程について具体的に説明する。
【００５８】
まず、図９（ａ）に示すように、プレート３３上例えば有機材料であるＳＵ−８からなるレジスト層３４を形成し、その上にパターンニングされたレジスト膜３５を形成する。これをパターン基板３６と呼ぶ。
【００５９】
次に、図９（ｂ）に示すように、パターン基板３６の上方からＵＶを照射し、レジスト層３４のエッチングを行う。
【００６０】
次に、図９（ｃ）に示すように、このパターン基板３６からレジスト膜３５を剥離し、この表面にニッケルＮｉの電鋳でニッケル層３７を形成する。
【００６１】
そして、図９（ｄ）に示すように、パターン基板３６からニッケル層３７を剥離する。剥離したニッケル層３７が溝を有するエバポレータ基板１２及びコンデンサ基板１４となる。
【００６２】
なお、エバポレータ基板１２及びコンデンサ基板１４の形成は、反応性イオンエッチング法によっても可能である。
【００６３】
このように形成されたエバポレータ基板１２及びコンデンサ基板１４を図１０に示すように対向基板１３を貫通して開けられたエバポレータ孔１９及びコンデンサ孔２０に接合する（ステップ７０３）。これは、例えば対向基板１３とエバポレータ基板１２及びコンデンサ基板１４との間にそれぞれ隙間ができないように、熱可塑性ポリイミド２１を接着層として熱圧着することにより接合することができる。
【００６４】
次に、図１１に示すように、ステップ３で流路基板１１と接合した対向基板１３のエバポレータ孔１９、コンデンサ孔２０に対し、エバポレータ基板１２及びコンデンサ基板１４の接合を行う（ステップ７０４）。接合は、ステップ７０３と同様に接着層として熱可塑性ポリイミドを用いて熱圧着により行われる。対向基板１３とエバポレータ基板１２及びコンデンサ基板１４との間に熱可塑性ポリイミドを挟み込み、真空中（約２６６０Ｐａ）で、約３５０℃の熱を加えて接着固定される。
【００６５】
この実施形態において、エバポレータ基板１２及びコンデンサ基板１４の材質としてニッケルを用いているが、シリコンなどの材料を用いることもできる。
【００６６】
このようにして形成した冷却装置４は、ポリイミド樹脂を接着部材として筐体３に巻きつけられる。この際、流路基板１１と対向基板１３についてはフレキシブルなので容易に変形させることができるが、エバポレータ基板１２については、ニッケル、銅などの金属で形成する場合は、約０．３ｍｍ以下の厚さ、シリコンで形成する場合は約０．０５ｍｍ以下の厚さであればフレキシブルに変形することができる。これは、上述したＵＶ−ＬＩＧＡ法、又は型で形成する方法によって十分に形成することができる。
【００６７】
また、ポリジメチルシロキサン樹脂を用いて流路基板１１、対向基板１３を形成する場合には、これらの基板は型を用いて形成することができ、また上述したＵＶ−ＬＩＧＡ法によっても形成することができるが、これらの工程については上述したものとほぼ同様であるため、ここでは説明を省略する。また、ポリイミド樹脂を用いて流路基板１１、対向基板１３を形成する場合は、フッ素樹脂を用いる場合と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００６８】
さらに、型を用いて形成する場合は、予め筐体３の形状に合わせて円筒形の型を作成しておき、その型を用いて、流路基板１１、対向基板１３を形成しても良い。
【００６９】
上に述べた製造方法により、ヒートパイプを効率よく製造できる。
【００７０】
（適用例１）
図１２（ａ）は本発明に係るモータを搭載した人型ロボットの外観を示したものである。
【００７１】
ロボット３８は、幅が約２００ｍｍ、奥行きが約１５０ｍｍ、高さが約５００ｍｍ、重量は約５ｋｇであり、例えばエンターテイメント用の小型二足歩行ロボットである。
【００７２】
このロボット３８は、胴体部３９に首部４０、肩部４１、左腕４２、右腕４３、腰部４４及び背部４５が取り付けられている。首部４０には頭部４６が取り付けられ、又、腰部４４には脚部４７が取り付けられている。背部４５は中空になっており、背部４５を除くそれぞれの内部には本発明に係るモータ１、ギア等が取り付けられたアクチュエータ機構が設けられている。
【００７３】
図１２（ｂ）はこの人型ロボットの左腕内部のアクチュエータ機構について示したものである。
【００７４】
左腕４２の内部のケース４２ａには、本発明に係るモータ１、ギア４８、複数のギアからなる減速機４９、そしてからなるアクチュエータ機構５０が設けられている。
【００７５】
モータ１を作動させると軸５が回転し、この回転が減速機４９によって減速されてギア４８に伝達される。ギア４８はケース４２ａに対して回動可能であり、回動軸４８ａは関節部５２の関節軸５２ａに固定されている。これにより左腕４２は前後方向又は左右方向に回動可能となる。現在の角度は、位置検出器５３により検出される。
【００７６】
ロボット３８の他の部分においても同様の構成であり、それぞれのアクチュエータ機構が連動して動作することによって、二足歩行やダンスなどの複雑な動きが可能となっている。
【００７７】
また、モータ１はエバポレータ６が巻きつけられた冷却装置４によって冷却されながら作動するため、熱による動作不良を防止することができる。これにより、長時間動作し続けることも可能となる。
【００７８】
（適用例２）
ロボットに搭載するモータとして、図１３のように、モータの筐体をエバポレータとしたものを用いても良い。以下図１３に記載のモータについて説明する。
【００７９】
モータ５１は、モータ本体５４、エバポレータ筐体５５、及び冷却装置５９から構成される。
【００８０】
モータ本体５４は上述した本体２と同様の構造となっている。
【００８１】
エバポレータ筐体５５は、モータ本体５４の外側面をカバーする筐体と、冷却装置５９のエバポレータとを兼ねている。エバポレータ筐体５５は、例えばニッケルなどの金属を材料とし、型を用いる方法やＵＶ−ＬＩＧＡ法等によって形成される。
【００８２】
冷却装置５９は、ヒートパイプ本体５６、ヒートパイプ本体５６の内部に形成された流路６０、ヒートパイプ本体５６の一端に形成されたコンデンサ５８、そしてヒートパイプ本体５６の他端に形成されたエバポレータ筐体保持部５７から構成される。エバポレータ筐体保持部５７は、エバポレータ筐体５５の外周に巻きつけられるように設けられ、エバポレータ筐体５５から吸収される熱をヒートパイプ本体５６に伝達するはたらきをする。
【００８３】
このように構成されたモータ５１は、エバポレータ筐体５５がモータ本体５４の筐体と冷却装置５９のエバポレータとを兼ねることにより、モータ５１自体の製造工程を簡略化することが可能となる。また、モータ本体５４からの発熱を直接エバポレータ筐体５５が吸収することにより、冷却装置の性能が向上し、モータ５１の熱による動作不良の問題を回避できる。このモータ５１を上述のロボット３８に搭載することにより、ロボットを長時間作動させることができる。
【００８４】
（適用例３）
図１４（ａ）は、本発明に用いられるモータの冷却装置に設けられたコンデンサが背部に保持される様子を概略的に示したものである。
【００８５】
ロボット３８は、回動可能な関節部５２ごとに、アクチュエータ機構５０を有する。アクチュエータ機構５０には本発明のモータ１が用いられており、モータ１に巻きつけられた冷却装置４のコンデンサ７はそれぞれの関節部５２からロボットの胴体部３９の内部を経由して背部４５に保持されている。
【００８６】
図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の胴体部から背部にかけて概略的に拡大した図である。
【００８７】
各関節部５２のモータ１に設けられた冷却装置４のコンデンサ７が互いに重ならないように背部４５の内壁４５ａに保持されている。
【００８８】
ロボット３８に搭載されたモータ１の本体２から発生した熱は、冷却装置４によって背部４５へと伝達され、そのまま外気に放出される。このようにしてモータ１が熱による動作不良に陥らないようにすることができ、その結果ロボット３８を長時間作動させることができる。
【００８９】
（適用例４）
図１５は、本発明に係るモータを搭載したビデオカメラを概略的に示したものである。
【００９０】
ビデオカメラ６１は、ビデオカメラ本体６２及びレンズ６３から構成される。
【００９１】
ビデオカメラ本体６２は、内部にドラム６４、外部にマイク６５及びカセット装着部６６を有する。ドラム６４は、録画用カセットのテープを巻き取る際の回転源であり、回転源として本発明に係るモータ１が用いられる。また、マイク６５は録画する際の音声を集音し、カセット装着部６６は、録画用カセットを装着するもので、カセット支持部６７及びフタ６８から形成される。
【００９２】
冷却装置４のコンデンサ７は、フタ６８の内部に保持されるように設けられている。このため、モータ１の本体２から発生した熱はコンデンサ７を伝わって、フタ６８より外部に放出される。
【００９３】
本発明のモータを用いれば、ファンを使用することはなく、ファンの回転音がマイク６５に集音されることはない。
【００９４】
上記説明においては、おもに本発明に係るモータ１を用いて説明したが、モータ５１を用いても同様の効果を得ることができる。
【００９５】
また、図１５に示すように、モータ１の構造として、本体２に冷却装置４のエバポレータ６を直接巻きつけ、その外側を筐体３で覆うような構造であっても良い。
【００９６】
さらに、図１６（ａ）に示すように、筐体３が円筒ではなく直方体の形状をしたものであっても、冷却装置４を直方体の筐体３に巻きつけることができる。また、図１６（ｂ）に示すように、エバポレータ６が直方体の筐体３のいずれか１面のみに接するような構造であっても良い。
【００９７】
これらのモータであっても冷却装置４によって本体２は十分に冷却され、モータ１が熱による動作不良を起こすことはなくなる。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、小型で性能の良い冷却装置を有するモータ、またこのモータを搭載したロボット及び電子機器装置、さらにこのモータの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るモータの外観を表す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るモータの構成を表す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るモータに取り付けられた冷却装置の構成を表す分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るモータに取り付けられた冷却装置の組み立てた状態の断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るモータに取り付けられた冷却装置の流路基板、対向基板、エバポレータ基板及びコンデンサ基板を組み立てた状態を示した平面図である。
【図６】本発明に係るモータの製造工程を示した図である。
【図７】本発明に係るモータに取り付けられた冷却装置の製造工程を示した図である。
【図８】本発明に係るモータに取り付けられた冷却装置に用いる流路基板及び対向基板を形成する工程を示した概略図である。
【図９】本発明に係るモータに取り付けられた冷却装置に用いるエバポレータ基板及びコンデンサ基板を形成する工程を示した概略図である。
【図１０】本発明に係るモータに取り付けられた冷却装置に用いるエバポレータ基板及びコンデンサ基板と対向基板とを接合する工程を示した概略図である。
【図１１】本発明に係るモータに取り付けられた冷却装置に用いる流路基板と対向基板とを接合する工程を示した概略図である。
【図１２】本発明に係るモータを搭載したロボットの概略斜視図である。
【図１３】本発明の他の形態に係るモータの構造を示した断面図である。
【図１４】本発明の他の形態に係るロボットの構造を示した断面図である。
【図１５】本発明に係るモータを搭載したビデオカメラの概略斜視図である。
【図１６】本発明の他の形態に係るモータの構造を示した断面図である。
【図１７】本発明の他の形態に係るモータの構造を示した概略斜視図である。
【符号の説明】
１…モータ
２…本体
３…筐体
４…冷却装置
６…エバポレータ
７…コンデンサ
１１…流路基板
１２…エバポレータ基板
１３…対向基板
１４…コンデンサ基板
１５…液体流路
１６…気体流路
２１…接着層
３８…ロボット
４５…背部
５１…モータ
５５…エバポレータ筐体
５９…冷却装置
６０…流路
６１…ビデオカメラ
６５…マイク
６８…フタ
Claims (12)
- モータ本体と、
前記モータ本体を取り囲むように設けられた筐体と、
ヒートパイプを構成し、前記モータ本体からの熱を吸収するエバポレータ基板と、
前記エバポレータ基板により生じた気体を冷やして液体に戻すコンデンサ基板と、
前記コンデンサ基板に対応する凝結液部と前記エバポレータ基板に対応する蒸発液部とを有し、前記凝結液部から前記蒸発液部に前記液体を流通する第１の流路と前記エバポレータ基板で気化した前記気体を前記コンデンサ基板に流通する第２の流路とを有する流路基板と、
前記エバポレータ基板が組み込まれるエバポレータ孔と前記コンデンサ基板が組み込まれるコンデンサ孔とを有し、前記流路基板に対向する対向基板と
を具備し、
前記対向基板は、前記エバポレータ孔を有する部位が前記筐体の外側または内側に前記モータ本体を囲むように巻き付けられていることを特徴とするモータ。 - 請求項１に記載のモータにおいて、
前記対向基板は、前記コンデンサ孔を有する部位が前記筺体から離れていることを特徴とするモータ。 - 請求項１に記載のモータにおいて、
前記流路基板及び対向基板は、フレキシブル基板であることを特徴とするモータ。 - 請求項１に記載のモータにおいて、
前記流路基板は、前記第１の流路と第２の流路との間に断熱ホールが設けられていることを特徴とするモータ。 - 関節部を有し、当該関節部をモータによって駆動するロボットであって、
前記モータが、
モータ本体と、
前記モータ本体を取り囲むように設けられた筐体と、
ヒートパイプを構成し、前記モータ本体からの熱を吸収するエバポレータ基板と、
前記エバポレータ基板により生じた気体を冷やして液体に戻すコンデンサ基板と、
前記コンデンサ基板に対応する凝結液部と前記エバポレータ基板に対応する蒸発液部とを有し、前記凝結液部から前記蒸発液部に前記液体を流通する第１の流路と前記エバポレータ基板で気化した前記気体を前記コンデンサ基板に流通する第２の流路とを有する流路基板と、
前記エバポレータ基板が組み込まれるエバポレータ孔と前記コンデンサ基板が組み込まれるコンデンサ孔とを有し、前記流路基板に対向する対向基板と
を具備し、
前記対向基板は、前記エバポレータ孔を有する部位が前記筐体の外側または内側に前記モータ本体を囲むように巻き付けられていることを特徴とするロボット。 - 請求項５に記載のロボットにおいて、
前記流路基板及び対向基板は、フレキシブル基板であることを特徴とするロボット。 - 請求項５に記載のロボットにおいて、
前記対向基板は、前記コンデンサ孔を有する部位が前記筺体から離れていることを特徴とするロボット。 - 請求項７に記載のロボットにおいて、
前記関節部から前記対向基板が延びる背部を更に具備し、
前記対向基板は、前記コンデンサ孔を有する部位が前記背部に保持されていることを特徴とするロボット。 - マイク及びモータを有する電子機器装置であって、
前記モータが、
モータ本体と、
前記モータ本体を取り囲むように設けられた筐体と、
ヒートパイプを構成し、前記モータ本体からの熱を吸収するエバポレータ基板と、
前記エバポレータ基板により生じた気体を冷やして液体に戻すコンデンサ基板と、
前記コンデンサ基板に対応する凝結液部と前記エバポレータ基板に対応する蒸発液部とを有し、前記凝結液部から前記蒸発液部に前記液体を流通する第１の流路と前記エバポレータ基板で気化した前記気体を前記コンデンサ基板に流通する第２の流路とを有する流路基板と、
前記エバポレータ基板が組み込まれるエバポレータ孔と前記コンデンサ基板が組み込まれるコンデンサ孔とを有し、前記流路基板に対向する対向基板と
を具備し、
前記対向基板は、前記エバポレータ孔を有する部位が前記筐体の外側または内側に前記モータ本体を囲むように巻き付けられていることを特徴とする電子機器装置。 - 請求項９に記載の電子機器装置において、
前記流路基板及び対向基板は、フレキシブル基板であることを特徴とする電子機器装置。 - 請求項９に記載の電子機器装置において、
前記対向基板は、前記コンデンサ孔を有する部位が前記筺体から離れていることを特徴とする電子機器装置。 - 請求項９に記載の電子機器装置において、
前記流路基板は、前記第１の流路と第２の流路との間に断熱ホールが設けられていることを特徴とする電子機器装置。
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