WO2022210823A1 - 多自由度モータ - Google Patents

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WO2022210823A1
WO2022210823A1 PCT/JP2022/015774 JP2022015774W WO2022210823A1 WO 2022210823 A1 WO2022210823 A1 WO 2022210823A1 JP 2022015774 W JP2022015774 W JP 2022015774W WO 2022210823 A1 WO2022210823 A1 WO 2022210823A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coils
rotor
stator
degree
coil
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/015774
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
佳朗 竹本
裕之 古屋
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
Publication of WO2022210823A1 publication Critical patent/WO2022210823A1/ja

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures

Definitions

  • the present disclosure relates to multi-degree-of-freedom motors.
  • the multi-degree-of-freedom motor disclosed in Patent Document 1 includes a rotor having a spherical outer peripheral surface, a virtual regular polygon inscribed in the spherical surface of the rotor, and locally provided at the vertex positions of the virtual regular polygon. and a magnetic pole piece, such as a permanent magnet. There is concern about whether a sufficient motor output can be obtained with such a configuration. For this reason, the inventors have studied a suitable configuration of the multi-degree-of-freedom motor.
  • An object of the present disclosure is to provide a multi-degree-of-freedom motor with a suitable configuration that can obtain a sufficient motor output.
  • a multi-degree-of-freedom motor according to a first aspect of the present disclosure comprises a spherical rotor (20) and a stator (10) having coils (C1-C7, etc.) arranged around the rotor.
  • the multi-degree-of-freedom motor enables the rotor to be driven around a plurality of rotation axes (X, Y, Z) based on the drive magnetic fields generated in the coils of the stator.
  • the stator includes a plurality of coils (C2 to C4, etc.) arranged side by side around a first axis (X) that is one of the plurality of rotation axes and constituting the coil, and and at least one coil (C1, C5 to C7, etc.) arranged in a direction crossing the direction in which the coils are arranged.
  • the rotor includes magnetic pole pieces (21, etc.) respectively provided in assigned regions on its outer peripheral surface (20a). Each of the magnetic pole portions has a curved shape.
  • the stator of the multi-degree-of-freedom motor has a plurality of coils arranged side by side around the first axis, which is one of the plurality of rotation axes, and intersects the direction in which the coils are arranged around the first axis. At least one coil is arranged in the direction of In the stator, it is possible to suitably generate driving magnetic fields around a plurality of axes by energizing each coil.
  • the magnetic pole portion of the rotor has a curved surface shape corresponding to the spherical outer peripheral surface of the rotor, and can be provided widely in the area allocated to the outer peripheral surface of the rotor. That is, it is possible to provide a multi-degree-of-freedom motor with a suitable configuration that can obtain a sufficient motor output.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an assembled state of a motor in one embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the motor is separated into a stator and a rotor
  • FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the stator is separated into the first case and the coil
  • FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the stator is separated into a second case and a coil
  • FIG. 5 is a perspective view showing the rotor
  • FIG. 6 is a perspective view showing the relationship between the coils of the stator and the rotor
  • FIG. 1 is a perspective view showing an assembled state of a motor in one embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the motor is separated into a stator and a rotor
  • FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the stator is separated into the first case and the coil
  • FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the stator is separated into a second
  • FIG. 7 is a plan view showing the relationship between the stator coils and the rotor;
  • FIG. 8 is a bottom view showing the relationship between the coils of the stator and the rotor;
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the magnetic flux detected by the sensor;
  • FIG. 10 is a block diagram showing a connection mode between the coils of the stator and the control device;
  • FIG. 11 is a waveform diagram showing the relationship between the rotor rotation position about three axes and the magnetic flux density detected by each sensor when the rotor magnet is present and the coil is energized.
  • FIG. 12 is a waveform diagram showing the relationship between the rotor rotational position about three axes and the magnetic flux density detected by each sensor when there is no rotor magnet and the coil is energized.
  • FIG. 12 is a waveform diagram showing the relationship between the rotor rotational position about three axes and the magnetic flux density detected by each sensor when there is no rotor magnet and the coil is energized.
  • FIG. 13 is a waveform diagram showing non-energized electromotive voltage waveforms and energized waveforms around three axes;
  • FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining one configuration example of the coils of the stator;
  • FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining a specific configuration example of the coils of the stator;
  • FIG. 16 is an explanatory diagram for explaining a specific configuration example of the coils of the stator;
  • FIG. 17 is an explanatory diagram for explaining a specific configuration example of the coils of the stator;
  • FIG. 18 is an explanatory diagram for explaining a specific configuration example of the coils of the stator;
  • FIG. 19 is an explanatory diagram for explaining a specific configuration example of the coils of the stator;
  • FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining one configuration example of the coils of the stator;
  • FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining a specific configuration example of the coils of the stator;
  • FIG. 16 is an ex
  • FIG. 20 is a perspective view for explaining a specific configuration example of the magnetic pole portion of the rotor;
  • FIG. 21 is a perspective view for explaining a specific configuration example of the magnetic pole portion of the rotor;
  • FIG. 22 is a perspective view for explaining a specific configuration example of the magnetic pole portion of the rotor;
  • FIG. 23 is a perspective view for explaining a specific configuration example of the magnetic pole portion of the rotor;
  • FIG. 24 is a perspective view for explaining a specific configuration example of the magnetic pole portion of the rotor;
  • FIG. 25 is a perspective view for explaining a specific configuration example of the magnetic pole portion of the rotor;
  • FIG. 26 is a perspective view for explaining a specific configuration example of the magnetic pole portion of the rotor;
  • FIG. 27 is an explanatory diagram for explaining a specific configuration example of the magnetic pole portion of the rotor;
  • FIG. 28 is a perspective view showing a modified example of the motor;
  • FIG. 29 is a perspective view showing
  • the motor M of this embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is configured as a multi-degree-of-freedom motor capable of outputting rotation about three axes.
  • the motor M of this embodiment has a spherical outer shape as a whole.
  • the motor M includes a stator 10 provided outside and a rotor 20 rotatably accommodated inside the stator 10 .
  • the stator 10 has first and second cases 11 and 12 and first to seventh coils C1 to C7.
  • the first and second cases 11 and 12 are hollow spheres as a whole, and are divided at the intermediate portion of the sphere.
  • the first case 11 is a lower hemispherical portion
  • the second case 12 is an upper hemispherical portion. Let it be combined.
  • the first case 11 is on the lower side and the second case 12 is on the upper side, but this is just an example. Not exclusively.
  • the cases 11 and 12 are almost entirely made of a magnetic metal material except for the inside of the coil C1 and protrusions 11d, 11f and 12d provided between the coils C2 to C4 and C5 to C7, which will be described later.
  • Each case 11, 12 has a function as a motor case and a function as a back yoke for each coil C1-C7.
  • each of the cases 11 and 12 may be provided with convex teeth (not shown) made of a magnetic metal integrally or separately mounted on the inner side of each of the coils C1 to C7.
  • the first case 11 has a hollow hemispherical shape with a bottom surface.
  • the first case 11 has a hemispherical inner peripheral surface 11b.
  • the inner peripheral surface 11b of the first case 11 is provided with a bottom surface recessed portion 11c having an annular recess shape.
  • the first coil C1 is housed in the bottom recessed portion 11c.
  • the first coil C1 has a shape wound in an annular shape corresponding to the annular concave bottom surface recess 11c.
  • the first coil C ⁇ b>1 has a curved shape along the inner peripheral surface 11 b of the first case 11 .
  • a protruding portion 11d that protrudes from the inner peripheral surface 11b of the first case 11 is provided at the center of the bottom surface inside the bottom recessed portion 11c of the first case 11 .
  • a ball 13 is rotatably held on the upper surface of the projecting portion 11d so as not to fall off. A part of the ball 13 protrudes from the upper surface of the projecting portion 11d.
  • Each side recesses 11e are provided at equal intervals in the circumferential direction on the inner peripheral surface 11b between the bottom recess 11c and the central opening edge 11a of the first case 11 .
  • Each side concave portion 11e has a square concave shape and has the same shape as each other.
  • the second to fourth coils C2 to C4 are accommodated in the respective side recesses 11e.
  • the second to fourth coils C2 to C4 have the same shape as each other and are wound in a square annular shape corresponding to each of the square recessed side surface recesses 11e.
  • Each of the coils C2 to C4 has a curved shape along the inner peripheral surface 11b of the first case 11. As shown in FIG.
  • Protrusions 11f projecting from the inner peripheral surface 11b of the first case 11 are provided at three locations (two locations are shown in FIGS. 2 and 3) between the side recesses 11e.
  • the upper surface of each projecting portion 11f is flush with the coils C2 to C4 on a uniform spherical surface.
  • Two balls 13 are rotatably held on the upper surface of each projecting portion 11f so as not to fall off.
  • the balls 13 are arranged at predetermined intervals in the vertical direction perpendicular to the circumferential direction. A part of each ball 13 protrudes from the upper surface of each projecting portion 11f.
  • Each projecting portion 11f and each ball 13 have the same configuration.
  • the second case 12 has a central opening edge 12a that is combined with the first case 11, and has a circular top opening facing the bottom surface of the first case 11. It has a hollow hemispherical shape with an opening 12x. Like the first case 11, the second case 12 also has a hemispherical inner peripheral surface 12b.
  • each side concave portion 12c has a square concave shape and has the same shape as each other.
  • the corresponding fifth to seventh coils C5 to C7 are accommodated in the respective side recesses 12c.
  • the fifth to seventh coils C5 to C7 have the same shape as each other and are wound in a square annular shape corresponding to each of the square recessed side surface recesses 12c.
  • Each of the coils C5 to C7 has a curved shape along the inner peripheral surface 12b of the second case 12. As shown in FIG.
  • Protrusions 12d projecting from the inner peripheral surface 12b of the second case 12 are provided at three locations (one location is shown in FIGS. 2 and 4) between the side recesses 12c.
  • the upper surface of each projecting portion 12d is flush with the coils C5 to C7 on a uniform spherical surface.
  • Two balls 13 are rotatably held on the upper surface of each projecting portion 12d so as not to fall off.
  • the balls 13 are arranged at predetermined intervals in the vertical direction perpendicular to the circumferential direction. A part of each ball 13 protrudes from the upper surface of each projecting portion 12d.
  • Each projecting portion 12d and each ball 13 have the same configuration.
  • a plurality of balls 13 are provided at three locations in the circumferential direction of the second case 12, one pair at each of three locations in the circumferential direction of the first case 11, and one ball at the center of the bottom surface. They abut on the outer peripheral surface of the rotor 20 respectively.
  • a total of 13 balls 13 (7 balls are shown in FIGS. 2 to 4) are scattered at appropriate positions on the inner peripheral surfaces 11b and 12b of the first and second cases 11 and 12, and rotatably support the rotor 20. . That is, each ball 13 functions as a so-called ball bearing that rotatably supports the rotor 20 .
  • the first and second cases 11 and 12 are combined with their central opening edges 11a and 12a in contact with each other.
  • Mounting portions 11y and 12y protruding radially outward are provided on the outer peripheral portions of the central opening edges 11a and 12a of the first and second cases 11 and 12, respectively.
  • the mounting portions 11y and 12y are fixed to each other by mounting screws (not shown), and the first and second cases 11 and 12 are configured to have a hollow spherical shape.
  • the first to seventh coils C1 to C7 are arranged to cover the rotor 20 as shown in FIGS. 6, 7 and 8. .
  • the first coil C1 is positioned on the bottom surface of the first case 11.
  • the centers of the second to fourth coils C2 to C4 positioned around the first coil C1 are spaced apart from each other by 120° in the circumferential direction.
  • the coil centers of the fifth to seventh coils C5 to C7 installed in the second case 12 are also spaced apart from each other by 120° in the circumferential direction.
  • the second to fourth coils C2 to C4 of the first case 11 and the fifth to seventh coils C5 to C7 of the second case 12 are displaced by half the coils in the circumferential direction.
  • the arrangement is shifted by 60°.
  • the relative positional relationship of the cases 11 and 12 in the circumferential direction can be changed. That is, the relative positional relationship in the circumferential direction between the second to fourth coils C2 to C4 and the fifth to seventh coils C5 to C7 can be changed.
  • the seventh coil C7 is arranged between the second and third coils C2 and C3.
  • a fifth coil C5 is arranged between the third and fourth coils C3 and C4.
  • a sixth coil C6 is arranged between the fourth and second coils C4 and C2.
  • the second coil C2 and the fifth coil C5 are arranged in a facing relationship with the center O of the motor M interposed therebetween.
  • the 3rd coil C3 and the 6th coil C6 are arrange
  • the 4th coil C4 and the 7th coil C7 are arrange
  • the second and fifth coils C2 and C5, which are in such a facing positional relationship, are wound in such a manner that the magnetic poles appearing on the surface of the rotor 20 are reversed when excited.
  • the third and sixth coils C3 and C6 and the fourth and seventh coils C4 and C7 are wound in such a manner that the magnetic poles appearing on the surface of the rotor 20 are reversed when excited.
  • the stator 10 also includes first to sixth sensors S1 to S6 (see FIG. 8).
  • Each sensor S1 to S6 is composed of a magnetic sensor.
  • the sensors S1 to S6 are collectively arranged around the outer periphery of the first coil C1 located on the bottom of the motor M. As shown in FIG.
  • Each of the sensors S1 to S6 is installed, for example, on the inner peripheral surface 11b of the first case 11 shown in FIG.
  • the drawings of the sensors S1 to S6 installed in the first case 11 are omitted.
  • the first sensor S1 is arranged at the center position in the circumferential direction of the fourth coil C4 between the first coil C1 and the fourth coil C4.
  • the second sensor S2 is arranged close to the outer circumference of the first coil C1 and at an intermediate position between the fourth coil C4 and the second coil C2.
  • the third sensor S3 is arranged at the center position in the circumferential direction of the second coil C2 between the first coil C1 and the second coil C2.
  • the fourth sensor S4 is arranged close to the outer circumference of the first coil C1 and at an intermediate position between the second coil C2 and the third coil C3.
  • the fifth sensor S5 is arranged between the first coil C1 and the third coil C3 at the center position in the circumferential direction of the third coil C3.
  • the sixth sensor S6 is arranged close to the outer circumference of the first coil C1 and at an intermediate position between the third coil C3 and the fourth coil C4.
  • Each of the sensors S1 to S6 is arranged at a position where the influence of the field magnetic flux caused by the energization of each of the coils C1 to C7 is small.
  • the first sensor S1, the third sensor S3, and the fifth sensor S5 are arranged so that their detection surfaces face the normal direction of the inner peripheral surface 11b of the first case 11.
  • the second sensor S2, the fourth sensor S4, and the sixth sensor S6 are arranged so that their detection surfaces face the tangential direction of the inner peripheral surface 11b of the first case 11. As shown in FIG.
  • the three rotating shafts of the motor M of this embodiment are as follows.
  • An axis orthogonal to the roll axis X is a pitch axis Y
  • an axis passing through the center O of the motor M and orthogonal to the roll axis X and the pitch axis Y is a yaw axis Z.
  • the roll axis X is the first axis in this embodiment.
  • the pitch axis Y and the yaw axis Z are located between the second to fourth coils C2 to C4 and the fifth to seventh coils C5 to C7, and the yaw axis Z is located between the sixth coil C6 and the seventh coil C7. and the center position in the circumferential direction of the second coil C2.
  • the pitch axis Y is the position rotated about the roll axis X from its yaw axis Z by 90°.
  • the rotor 20 is spherical.
  • the rotor 20 has a total of eight magnetic pole portions 21 with N poles or S poles appearing on its own outer peripheral surface 20a.
  • Each magnetic pole portion 21 is composed of a permanent magnet.
  • each hemispherical portion 20x and 20y has four equal regions at intervals of 90° in the circumferential direction.
  • Each magnetic pole portion 21 is configured such that the entire corresponding region is a curved magnetic pole surface. That is, all eight magnetic pole portions 21 are configured to have the same size.
  • Each magnetic pole portion 21 has an arrangement in which different magnetic poles appear alternately in the circumferential direction in each of the hemispherical portions 20x and 20y, as shown by distinguishing the N pole and the S pole in FIG. Further, adjacent magnetic pole portions 21 of the hemispherical portions 20x and 20y are arranged to have different magnetic poles.
  • Such a rotor 20 faces the coils C1 to C7 of the stator 10 at its outer peripheral surface 20a where the magnetic poles appear (see FIG. 6). The rotor 20 rotates by receiving a rotating magnetic field generated by energizing the coils C1 to C7.
  • the rotor 20 may include a rotor core (not shown) made of magnetic metal radially inside each magnetic pole portion 21 . Also, the rotor core may not be provided. Further, the rotor 20 may be a solid body with a solid interior, or may be a hollow body with a hollow interior.
  • a vibration motor in which the rotor 20 is configured to be unbalanced, for example, and the motor M functions as a vibration source by rotating the rotor 20 around three axes. It is also possible to provide an output shaft (not shown) on the rotor 20 and protrude from the upper opening 12x of the second case 12, so that rotational output around three axes can be extracted from the output shaft. In this case, it is necessary to consider the shape of the upper opening 12x of the second case 12 and the shape and arrangement of the first to seventh coils C1 to C7 according to the movable range of the output shaft.
  • a control device 50 for controlling rotational driving of the motor M includes first to fourth inverters INV1 to INV4.
  • the first inverter INV1 is connected to the first coil C1.
  • a first inverter INV1 supplies a drive voltage VP1 to the first coil C1.
  • the second inverter INV2 is connected to the second coil C2, and the second coil C2 and the fifth coil C5 are connected in series.
  • the second inverter INV2 supplies the driving voltage VP2 to the second and fifth coils C2, C5.
  • the third inverter INV3 is connected to the third coil C3, and the third coil C3 and the sixth coil C6 are connected in series.
  • a third inverter INV3 supplies a driving voltage VP3 to the third and sixth coils C3, C6.
  • the fourth inverter INV4 is connected to the fourth coil C4, and the fourth coil C4 and the seventh coil C7 are connected in series.
  • a fourth inverter INV4 supplies a drive voltage VP4 to the fourth and seventh coils C4 and C7.
  • the second and fifth coils C2 and C5 the third and sixth coils C3 and C6, and the fourth and seventh coils C4 and C7 facing each other across the center O of the motor M shown in FIG. are supplied with drive voltages VP2 to VP4 from the same corresponding inverters INV2 to INV4, respectively, and their excitation timings are synchronized.
  • a control circuit 51 controls the first to fourth inverters INV1 to INV4.
  • the control circuit 51 controls the rotation position of the rotor 20 about the three axes of the roll axis X, the pitch axis Y, and the yaw axis Z obtained from first to sixth sensors S1 to S6 installed at appropriate positions of the motor M. to control the fourth inverters INV1 to INV4;
  • the first to sixth sensors S1 to S6 detect magnetic fluxes of xn, yn, and zn components shown in FIG. 9 at their respective positions (n is 1 to 6).
  • the xn component is the normal direction of the curved surface of the inner peripheral surface 11b of the first case 11 (see FIG. 3).
  • the yn component is a direction along the circumferential direction of the inner peripheral surface 11b of the first case 11 in the tangential direction of the curved surface.
  • the zn component is the tangential direction of the curved surface and the direction orthogonal to the xn and yn components.
  • the first to sixth sensors S1 to S6 output sensor signals SG1 to SG6 to the control circuit 51, respectively, based on detected magnetic fluxes in the x1 to x6 directions, y1 to y6 directions, and z1 to z6 directions at their own arrangement positions.
  • the yn component is less affected by the magnetic fields of the coils C1 to C7 than the other components.
  • the rotational position of the rotor 20 can be adjusted by using only the yn component or mainly the yn component of the magnetic flux detected by each of the sensors S1 to S6. can be detected at
  • FIGS. 11 and 12 are examples of magnetic fluxes detected by the first to sixth sensors S1 to S6.
  • the waveforms shown in FIG. 12 represent the rotational position of the rotor 20 (in the figure, rotor rotation It is a change waveform of the magnetic flux density with respect to the angle).
  • the waveform shown in FIG. 11 is a change waveform of the magnetic flux density with respect to the rotational position of the rotor 20 when the magnetic pole portion 21 of the rotor 20 is actually present and the coils C1 to C7 are energized with rectangular waves.
  • FIG. 13 are examples of non-energized electromotive voltage waveforms and square wave energized waveforms for the coils C1 to C7.
  • the rectangular energization waveform is an example of the drive voltages VP1-VP4 output from the first to fourth inverters INV1-INV4.
  • Magnetic flux density change waveforms and voltage waveforms are shown for three axes (see FIG. 6) of the motor M: roll axis X, pitch axis Y, and yaw axis Z.
  • FIG. 12 in the magnetic fluxes detected by the sensors S1 to S6, the manner of change in the magnetic flux density, for example, the shape and period of change, depending on the rotation direction of each of the three axes of the rotor 20 is different.
  • the control circuit 51 controls the roll axis X, the pitch axis Y, and the The rotational position of the rotor 20 about three axes of the yaw axis Z is recognized.
  • the control circuit 51 controls the inverters INV1 to INV4 based on detection of the rotational position of the rotor 20 each time, and generates suitable drive voltages VP1 to VP4 each time. That is, the control circuit 51 controls the rotation of the motor M around three axes through the driving voltages VP1 to VP4.
  • the coils C2 to C7 are formed by winding a conducting wire 15 such as a round wire with a circular cross section or a rectangular wire with a rectangular cross section in a quadrangular loop.
  • the winding mode is, for example, ⁇ winding.
  • the coils C2 to C7 have long sides Ca along the circumferential direction of the cases 11 and 12 around the roll axis X, and short sides Cb perpendicular to the long sides Ca.
  • the gap La between the adjacent conductors 15 on the long side Ca is set to be relatively larger than the gap Lb between the adjacent conductors 15 on the short side Cb.
  • the coils C2 to C7 are configured by winding a conducting wire 16 made of a flat wire having a rectangular cross section into a square loop.
  • the winding mode is, for example, ⁇ winding.
  • the conducting wire 16 made of a rectangular wire is arranged so that its width direction W is along the direction orthogonal to the roll axis X.
  • the conducting wire 16 is arranged while being shifted in the width direction W according to the curved shape of the inner peripheral surfaces 11b and 12b of the respective cases 11 and 12 . Also in this mode, a high space factor of the conducting wire 16 and a reduction effect of eddy current loss can be expected.
  • the coils C2 to C7 are configured by winding a conductor wire 17 such as a round wire with a circular cross section or a rectangular wire with a rectangular cross section in a quadrangular loop.
  • a conductor wire 17 such as a round wire with a circular cross section or a rectangular wire with a rectangular cross section in a quadrangular loop.
  • the area Sa of the conductor wire 17 is set to be relatively larger than the area Sb inside the winding shape of the coils C2 to C7.
  • the area Sb inside the winding shape of the coils C2 to C7 is set to be relatively smaller than the area Sa of the conductor wire 17 .
  • it means the configuration of the coils C2 to C7 with a high lamination factor of the conductors 17.
  • the coils C2 to C7 are composed of a plurality of (two in the figure) unit units U in which the conductor wire 16 made of a flat wire having a rectangular cross section is wound in a rectangular ring shape in the width direction W of the conductor wire 16. Constructed by stacking. Even coils C2 to C7 with a large number of turns can be easily configured by stacking the necessary number of unit units U.
  • the coils C2 to C7 are configured by winding a conducting wire 16 made of a flat wire having a rectangular cross section into a square ring.
  • Conducting wire 16 made of a rectangular wire in this aspect has its own width direction W along the inner peripheral surfaces 11b and 12b of each case 11 and 12, and its own thickness direction D inside each case 11 and 12. They are stacked in a direction orthogonal to the peripheral surfaces 11b and 12b.
  • the coils C2 to C7 are configured by winding a conducting wire 18 made of a round wire with a circular cross section into a square ring shape.
  • the coils C2 to C7 use a general round conductor wire 18, which can be easily made to follow the curved shape of the inner peripheral surfaces 11b and 12b of the cases 11 and 12 respectively.
  • the rotor 20 shown in FIG. 5 and the like has magnet parts 25 each made of a permanent magnet divided into individual magnetic pole portions 21 and formed into a curved shape, and the rotor 20 as a whole is configured in the shape of a hollow sphere, or is made of magnetic metal. It is fixed to the outer peripheral surface of a spherical rotor core (not shown).
  • the magnetic parts 25 constituting each magnetic pole portion 21 are used by deforming a flexible plate-like part made of, for example, a rubber material or the like into a curved shape.
  • the magnet component 25 may be formed in a curved shape in advance by, for example, layered molding (AM molding) using a three-dimensional molding device (not shown). It is preferable that the magnet component 25 manufactured by lamination molding has a structure in which the magnetization direction of itself and the lamination boundary are substantially parallel to each other.
  • AM molding layered molding
  • three-dimensional molding device not shown. It is preferable that the magnet component 25 manufactured by lamination molding has a structure in which the magnetization direction of itself and the lamination boundary are substantially parallel to each other.
  • the rotor 20 is configured such that the central portion of the magnet component 26 forming each magnetic pole portion 21 is thicker in stages than the peripheral portion.
  • the change in magnetic flux density of each magnetic pole portion 21 is made to approach a sine wave.
  • the magnet component 26 having such a shape can be easily manufactured by lamination molding or the like.
  • each magnetic pole portion 21 are thicker at the central portion than in the embodiment shown in FIG. 21, and the rotor 20 is configured in a solid shape.
  • the change in magnetic flux density of each magnetic pole portion 21 is made to be closer to a sine wave.
  • the magnet component 27 having such a shape can also be easily manufactured by lamination molding or the like. Further, since the magnet parts 26 and 27 shown in FIGS. 21 and 22 have an increased thickness, they can easily be configured as polar anisotropic orientated magnets or Halbach orientated magnets in which magnetic paths are completed inside themselves.
  • each magnet component 28 is assembled in one magnetic pole portion 21 in one magnetic pole portion 21, finely divided magnet components 28 are used and each magnet component 28 is assembled.
  • a plurality of magnet parts 28 constituting one magnetic pole portion 21 are magnetized in the same direction, and form one magnetic pole as a whole.
  • each finely divided region A1 may be magnetized with a different magnetic pole.
  • the magnetic component 29a used in this embodiment is a parallel or radially oriented magnet through which the magnetic flux passes through its front and back surfaces. It should be noted that the size and arrangement of the stator coils must be adapted to the rotor using this magnet component 29a.
  • each of the finely divided regions A2 in one magnet component 29b is magnetized to a different magnetic pole. It is a directionally oriented magnet.
  • a polar anisotropically oriented magnet is easier to apply if its thickness is increased, for example, as in the embodiments of FIGS. 21 and 22 .
  • each finely divided region A3 in one magnet component 29c is magnetized to a different magnetic pole. is a magnet.
  • Halbach oriented magnets can also be easily applied if their thickness is increased, as in the embodiments of FIGS. 21 and 22, for example.
  • the embodiment shown in FIG. 27 is an example in which the rotor 20 is unbalanced so that the motor M functions as a vibration motor.
  • different magnetic parts 30a, 30b are used in the respective magnetic pole portions 21 of the first and second hemispherical portions 20x, 20y.
  • the N pole magnet component 30a is a ferrite magnet
  • the S pole magnet component 30b is a neodymium magnet.
  • the magnet components 30a and 30b may have different magnetization ratios and thicknesses.
  • the angle range of some of the magnetic pole portions 21a of the first hemispherical portion 20x is configured to be smaller than that of the other magnetic pole portions 21a.
  • the first hemispherical portion 20x is composed of the magnetic pole portion 21, and the second hemispherical portion 20y is composed of the non-magnetic portion 31, for example.
  • the N pole is composed of the magnetic part 32 and the S pole is composed of the magnetic metal part 33.
  • the S-pole magnetic metal part 33 receives the magnetic flux of the N-pole magnet part 32 and functions as an S-pole pseudo magnetic pole.
  • the rotor 20 is structurally or magnetically unbalanced and can be easily configured as the rotor 20 of the motor M for vibration applications.
  • the stator 10 in the motor M includes, for example, a plurality of coils C2 to C4 (C5 to C7) arranged side by side around one roll axis X of the three rotation axes in this embodiment, and the roll axis X It includes a coil C1 and coils C5-C7 (, C2-C4) arranged in a direction intersecting the direction in which the surrounding coils C2-C4 (, C5-C7) are arranged.
  • the stator 10 it is possible to suitably generate rotating magnetic fields around the three axes X, Y, and Z by exciting the coils C1 to C7.
  • the magnetic pole portion 21 of the rotor 20 has a curved surface shape corresponding to the outer peripheral surface 20a of the rotor 20 having a spherical shape, and can be provided widely in the area allocated to the outer peripheral surface 20a of the rotor 20 .
  • the motor M of this embodiment can be provided as a multi-degree-of-freedom motor with a suitable configuration that can obtain a sufficient motor output.
  • the magnet component 25 that constitutes the magnetic pole portion 21 of the rotor 20 is configured to use a flexible plate-shaped component that is deformed into a curved surface shape, a flexible plate material such as a rubber material can be used. It can be easily produced.
  • the magnet parts 25 that make up the magnetic pole portions 21 of the rotor 20 are configured to use those that have been previously formed into a curved shape by lamination molding, the three-dimensional shape can be easily produced by lamination molding. can be done.
  • the length of the magnetic path in the rotor 20 can be shortened, increasing the effective magnetic flux and increasing the motor output. I can expect it.
  • the rotor 20 is configured by arranging a plurality of magnetic pole portions 21 in the circumferential direction of each of the first and second hemispherical portions 20x and 20y. That is, it is possible to rotate the rotor 20 around three axes more preferably.
  • Coils C1 and C2 to C4 are arranged on the inner peripheral surface 11b of the first case 11, and coils C5 to C7 are arranged on the inner peripheral surface 12b of the second case 12, so that each case 11 is shaped like a hollow sphere. , 12 are combined to form the stator 10 .
  • the coils C1, C2-C4, C5-C7 can be arranged at appropriate positions, and can be easily arranged.
  • the stator 10 includes coils C2 and C5, coils C3 and C6, and coils C4 and C7 which are arranged in a facing relationship with the center O of the motor M interposed therebetween. That is, in the stator 10, it is possible to supply a rotating magnetic field for more preferably rotating the rotor 20 around the three axes.
  • the coils C2 and C5, the coils C3 and C6, and the coils C4 and C7, which are opposed to each other across the center O of the motor M, are connected in such a manner that they are synchronously excited.
  • the inverters INV2 to INV4 can be shared among the devices that are synchronously excited, and the simplification of the configuration of the control device 50 can be expected.
  • the sensors S1 to S6 for detecting the rotational position of the rotor 20 provided in the stator 10 are arranged between a plurality of adjacent coils C1, C2 to C4, and the like.
  • the sensors S1 to S6 are arranged at positions where the influence of the field magnetic flux caused by the energization of the coils C1 to C7 is small, so it can be expected that the rotational position of the rotor 20 can be detected with higher accuracy.
  • the sensors S1 to S6 are collectively arranged in the first case 11 on one side. In other words, effects such as facilitating wiring of the sensors S1 to S6 can be expected.
  • This embodiment can be implemented with the following modifications. This embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
  • the coils C2 to C4 are arranged side by side around the roll axis X, either the coil C1 or the coils C5 to C7 in the direction intersecting the line of the coils C2 to C4 may be omitted. Further, when the coils C5 to C7 are provided, the coil C1 may be left and the coils C2 to C4 may be omitted. Alternatively, a new coil may be provided that closes the upper opening 12x of the second case 12 and faces the coil C1.
  • the coils C1 to C7 may be coils in which a conductor pattern is formed in a wound shape on a flexible substrate that is formed into a curved shape in advance or a flexible substrate that can be deformed into a curved shape.
  • the cases 11 and 12 are divided into two, they may be divided into three or more, or may not be divided.
  • the arrangement and number of the sensors S1 to S6 may be changed as appropriate. - You may change the structure of the control apparatus 50 suitably.
  • the seven coils C1 to C7 are driven by the four inverters INV1 to INV4, but the number of inverters and the manner of connection with the coils C1 to C7 may be changed.
  • the number of magnetic poles of the motor may be changed as appropriate.
  • the stator 10 is provided with seven coils C1 to C7, in this case six coils C2 to C7 around the roll axis X excluding the coil C1 on the bottom portion, and the rotor 20 is provided with eight coils.
  • a magnetic pole portion 21 is provided. That is, the motor M has a stator 10 with 6 slots and a rotor 20 with 8 poles.
  • the stator 10 has, for example, nine coils C1 to C9, in this case eight coils C2 to C9 around the roll axis X excluding the coil C1 on the bottom.
  • Coils C2-C5 are arranged in the lower hemispherical portion of motor M
  • coils C6-C9 are arranged in the upper hemispherical portion of motor M.
  • FIG. The coils C2 to C5 and the coils C6 to C9 are arranged such that the coils C2 to C5 and the coils C6 to C9 are displaced from each other by half a coil in the circumferential direction.
  • the rotor 20 has four magnetic pole portions 21 .
  • the first and second hemispherical portions 20x and 20y are configured as two magnetic pole portions 21, respectively.
  • the stator 10 may be configured as a motor having 8 slots and the rotor 20 having 4 poles.
  • the stator 10 includes, for example, five coils C1-C5, in this case four coils C2-C5 around the roll axis X excluding the coil C1 on the bottom surface. Coils C2-C5 are arranged in the lower hemispherical portion of motor M together with coil C1.
  • the rotor 20 has two magnetic pole portions 21 .
  • the first and second hemispherical portions 20x and 20y are configured as magnetic pole portions 21, respectively.
  • the stator 10 may be configured as a four-slot motor and the rotor 20 as a two-pole motor.
  • the motor M is driven to rotate about the roll axis X, the pitch axis Y, and the yaw axis Z, which are three rotation axes orthogonal to each other. It may be rotationally driven around a rotation axis. Further, the motor M may be driven by a driving magnetic field for less than one rotation, as well as one that is driven by a rotating magnetic field around the rotation axis for one or more rotations.

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Abstract

多自由度モータは、球体状のロータ（２０）と、ロータの周囲に配置されるコイル（Ｃ１～Ｃ７等）を有するステータ（１０）とを備える。多自由度モータは、ステータのコイルに生じる駆動磁界に基づいて、複数の回転軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）周りのロータの駆動を可能としている。ステータは、複数の回転軸の１つである第１軸（Ｘ）周りに並んで配置されるとともにコイルを構成する複数のコイル（Ｃ２～Ｃ４等）と、第１軸周りのコイルの並ぶ方向と交差する方向に配置された少なくとも１つのコイル（Ｃ１，Ｃ５～Ｃ７等）と、を含む。ロータは、自身の外周面（２０ａ）に割り当てられた領域にそれぞれ設けられた磁極部（２１等）を含む。磁極部の各々は曲面形状である。

Description

多自由度モータ 関連出願の相互参照
　本出願は、２０２１年４月１日に出願された日本出願番号２０２１－０６３０１６号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、多自由度モータに関する。
　従来、コイルを有するステータと永久磁石等の磁極部を有するロータとが互いに球面上で対向するように構成され、２軸若しくは３軸周りの回転出力を可能とする多自由度モータの提案がなされている（例えば特許文献１参照）。
特開２００９－７７４６３号公報
　上記特許文献１に開示の多自由度モータは、球面をなす外周面を有するロータと、ロータの球面に内接する仮想正多角面体と、仮想正多角面体の頂点位置に局所的に設けられている永久磁石等の磁極部と、を含んでいる。このような構成において十分なモータ出力が得られるかが懸念される。そのため、本発明者は、多自由度モータの好適な構成について検討していた。
　本開示の目的は、十分なモータ出力を得ることのできる好適な構成の多自由度モータを提供することにある。
　本開示の第一の態様にかかる多自由度モータは、球体状のロータ（２０）と、前記ロータの周囲に配置されるコイル（Ｃ１～Ｃ７等）を有するステータ（１０）とを備える。前記多自由度モータは、前記ステータの前記コイルに生じる駆動磁界に基づいて、複数の回転軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）周りの前記ロータの駆動を可能としている。前記ステータは、前記複数の回転軸の１つである第１軸（Ｘ）周りに並んで配置されるとともに前記コイルを構成する複数のコイル（Ｃ２～Ｃ４等）と、前記第１軸周りの前記コイルの並ぶ方向と交差する方向に配置された少なくとも１つのコイル（Ｃ１，Ｃ５～Ｃ７等）と、を含む。前記ロータは、自身の外周面（２０ａ）に割り当てられた領域にそれぞれ設けられた磁極部（２１等）を含む。前記磁極部の各々は曲面形状である。
　上記態様によれば、多自由度モータのステータは、複数のコイルが複数の回転軸の１つである第１軸周りに並んで配置され、またこの第１軸周りのコイルの並ぶ方向と交差する方向に少なくとも１つのコイルが配置されて構成される。ステータでは、各コイルの励磁にて複数軸周りの駆動磁界を好適に生じさせることが可能である。ロータの磁極部は、球体状をなすロータの外周面に対応する曲面形状をなし、ロータの外周面に割り当てられた領域に広く設けることが可能である。つまり、十分なモータ出力を得ることのできる好適な構成の多自由度モータとして提供することが可能である。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参酌しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、一実施形態におけるモータの組立状態を示す斜視図であり、 図２は、モータをステータとロータとに分離した状態を示す斜視図であり、 図３は、ステータにおいて第１ケースとコイルとに分離した状態を示す斜視図であり、 図４は、ステータにおいて第２ケースとコイルとに分離した状態を示す斜視図であり、 図５は、ロータを示す斜視図であり、 図６は、ステータのコイルとロータとの関係を示す斜視図であり、 図７は、ステータのコイルとロータとの関係を示す平面図であり、 図８は、ステータのコイルとロータとの関係を示す底面図であり、 図９は、センサの検出磁束を説明するための説明図であり、 図１０は、ステータのコイルと制御装置との接続態様を示すブロック図であり、 図１１は、ロータ磁石ありコイル通電ありの場合の各センサの検出による３軸周りのロータ回転位置と磁束密度との関係を示す波形図であり、 図１２は、ロータ磁石なしコイル通電ありの場合の各センサの検出による３軸周りのロータ回転位置と磁束密度との関係を示す波形図であり、 図１３は、３軸周りの無通電起電圧波形と通電波形とを示す波形図であり、 図１４は、ステータのコイルの一構成例を説明するための説明図であり、 図１５は、ステータのコイルの具体構成例を説明するための説明図であり、 図１６は、ステータのコイルの具体構成例を説明するための説明図であり、 図１７は、ステータのコイルの具体構成例を説明するための説明図であり、 図１８は、ステータのコイルの具体構成例を説明するための説明図であり、 図１９は、ステータのコイルの具体構成例を説明するための説明図であり、 図２０は、ロータの磁極部の具体構成例を説明するための斜視図であり、 図２１は、ロータの磁極部の具体構成例を説明するための斜視図であり、 図２２は、ロータの磁極部の具体構成例を説明するための斜視図であり、 図２３は、ロータの磁極部の具体構成例を説明するための斜視図であり、 図２４は、ロータの磁極部の具体構成例を説明するための斜視図であり、 図２５は、ロータの磁極部の具体構成例を説明するための斜視図であり、 図２６は、ロータの磁極部の具体構成例を説明するための斜視図であり、 図２７は、ロータの磁極部の具体構成例を説明するための説明図であり、 図２８は、モータの変更例を示す斜視図であり、 図２９は、モータの変更例を示す斜視図である。
　以下、多自由度モータの一実施形態について説明する。
　［モータの構成］
　図１及び図２に示す本実施形態のモータＭは、３軸周りの回転出力を可能とする多自由度モータとして構成されたものである。本実施形態のモータＭは、全体の外形が球体状をなしている。モータＭは、外側に設けられるステータ１０と、ステータ１０の内側に回転可能に収容されるロータ２０とを備えている。
　［ステータの構成］
　図２、図３及び図４に示すように、ステータ１０は、第１及び第２ケース１１，１２と第１～第７コイルＣ１～Ｃ７とを備えている。第１及び第２ケース１１，１２は、全体が中空球体状をなし、球体の中間部分で分割する構成をなしている。第１ケース１１は下側の半球部分、第２ケース１２は上側の半球部分であり、第１ケース１１と第２ケース１２とは各ケース１１，１２の中央開口縁１１ａ，１２ａ同士を当接させて組み合わされる。なお、説明の便宜上、第１ケース１１を下側、第２ケース１２を上側としたがこれは一例であり、モータＭの使用状態による第１及び第２ケース１１，１２の位置関係はこれに限らない。各ケース１１，１２は、コイルＣ１の内側やコイルＣ２～Ｃ４，Ｃ５～Ｃ７間に設けられる後述の凸設部１１ｄ，１１ｆ，１２ｄを除いて、略全体が磁性金属材料で作製されている。各ケース１１，１２は、モータケースとしての機能と各コイルＣ１～Ｃ７のバックヨークとしての機能とを有している。また、各ケース１１，１２には、各コイルＣ１～Ｃ７の内側に位置する部位に一体若しくは別体装着の磁性金属製の凸状のティース部（図示略）が設けられていてもよい。
　図２及び図３に示すように、第１ケース１１は、底面部を有する中空半球状をなしている。第１ケース１１は、半球面状の内周面１１ｂを有している。第１ケース１１の内周面１１ｂには、底面部に円環凹状の底面凹部１１ｃが設けられている。底面凹部１１ｃには、第１コイルＣ１が収容される。第１コイルＣ１は、円環凹状の底面凹部１１ｃに対応した円環状となるように巻回された形状をなしている。また、第１コイルＣ１は、第１ケース１１の内周面１１ｂに沿うような曲面形状をなしている。
　第１ケース１１における底面凹部１１ｃより内側の底面中央部には、第１ケース１１の内周面１１ｂから凸状をなす凸設部１１ｄが設けられている。凸設部１１ｄの上面には、ボール１３が回転可能に脱落しないようにして保持されている。ボール１３は、自身の一部が凸設部１１ｄの上面から突出している。
　第１ケース１１における底面凹部１１ｃと中央開口縁１１ａとの間の内周面１１ｂには、周方向等間隔に３つの側面凹部１１ｅが設けられている。各側面凹部１１ｅは、それぞれ四角凹状をなし、互いに同形状をなしている。各側面凹部１１ｅには、それぞれ対応する第２～第４コイルＣ２～Ｃ４が収容される。第２～第４コイルＣ２～Ｃ４は、四角凹状の各側面凹部１１ｅにそれぞれ対応した四角環状に巻回された形状で、互いに同形状をなしている。また、各コイルＣ２～Ｃ４は、第１ケース１１の内周面１１ｂに沿うような曲面形状をなしている。
　各側面凹部１１ｅ間の３箇所（図２及び図３では２箇所図示）には、それぞれ第１ケース１１の内周面１１ｂから凸状をなす凸設部１１ｆが設けられている。各凸設部１１ｆの上面は、各コイルＣ２～Ｃ４とともに一様の球面上において面一となっている。各凸設部１１ｆの上面には、２個のボール１３が回転可能に脱落しないようにして保持されている。各ボール１３は、周方向と直交する上下方向に互いに所定間隔を有して配置されている。各ボール１３は、自身の一部が各凸設部１１ｆの上面からそれぞれ突出している。各凸設部１１ｆ及び各ボール１３は、互いに同一構成である。
　図２及び図４に示すように、第２ケース１２は、第１ケース１１と組み合わされる中央開口縁１２ａを有するとともに、第１ケース１１の底面部と対向する天井部が円形状に開口する上部開口部１２ｘを有する中空半球状をなしている。第２ケース１２についても、第１ケース１１と同様、半球面状の内周面１２ｂを有している。
　第２ケース１２における上部開口部１２ｘと中央開口縁１２ａとの間の内周面１２ｂには、周方向等間隔に３つ（図２及び図４では２つ図示）の側面凹部１２ｃが設けられている。各側面凹部１２ｃは、それぞれ四角凹状をなし、互いに同形状をなしている。各側面凹部１２ｃには、それぞれ対応する第５～第７コイルＣ５～Ｃ７が収容される。第５～第７コイルＣ５～Ｃ７は、四角凹状の各側面凹部１２ｃにそれぞれ対応した四角環状に巻回された形状で、互いに同形状をなしている。また、各コイルＣ５～Ｃ７は、第２ケース１２の内周面１２ｂに沿うような曲面形状をなしている。
　各側面凹部１２ｃ間の３箇所（図２及び図４では１箇所図示）には、それぞれ第２ケース１２の内周面１２ｂから凸状をなす凸設部１２ｄが設けられている。各凸設部１２ｄの上面は、各コイルＣ５～Ｃ７とともに一様の球面上において面一となっている。各凸設部１２ｄの上面には、２個のボール１３が回転可能に脱落しないようにして保持されている。各ボール１３は、周方向と直交する上下方向に互いに所定間隔を有して配置されている。各ボール１３は、自身の一部が各凸設部１２ｄの上面からそれぞれ突出している。各凸設部１２ｄ及び各ボール１３は、互いに同一構成である。
　そして、複数のボール１３は、第２ケース１２の周方向３箇所にそれぞれ一対、上記した第１ケース１１の周方向３箇所にそれぞれ一対、さらに底面中央部に１個設けられ、各突出部分がロータ２０の外周面にそれぞれ当接する。合計１３個（図２～図４では７個図示）のボール１３は、第１及び第２ケース１１，１２の内周面１１ｂ，１２ｂの適所に点在し、ロータ２０を回転可能に支持する。つまり、各ボール１３は、ロータ２０を回転可能に支持するいわゆるボール軸受として機能する。
　図１に示すように、第１及び第２ケース１１，１２は、互いの中央開口縁１１ａ，１２ａ同士を当接させて組み合わされる。第１及び第２ケース１１，１２の各中央開口縁１１ａ，１２ａ部分の外周部には、それぞれ径方向外側に突出する取付部１１ｙ，１２ｙが設けられている。互いの取付部１１ｙ，１２ｙは取付ねじ（図示略）により互いに固定され、第１及び第２ケース１１，１２は中空球体状をなすように構成される。
　第１及び第２ケース１１，１２の固定状態において、第１～第７コイルＣ１～Ｃ７は、図６、図７及び図８に示すように、ロータ２０の周囲を覆う態様にて配置される。第１ケース１１に設置の第１～第４コイルＣ１～Ｃ４について、第１コイルＣ１は、第１ケース１１の底面部に位置している。第１コイルＣ１の周囲に位置する第２～第４コイルＣ２～Ｃ４は、自身のコイル中心が互いに周方向に１２０°間隔をなしている。第２ケース１２に設置の第５～第７コイルＣ５～Ｃ７についても、自身のコイル中心が互いに周方向に１２０°間隔をなしている。また、第１ケース１１の第２～第４コイルＣ２～Ｃ４と、第２ケース１２の第５～第７コイルＣ５～Ｃ７とは、周方向に互いにコイル半分ずつずらした配置、すなわち構造的に６０°ずつずれた配置となっている。なお、上記した取付部１１ｙ，１２ｙによるケース１１，１２の固定については、ケース１１，１２の周方向の相対位置関係を変更できるようになっている。つまり、第２～第４コイルＣ２～Ｃ４と第５～第７コイルＣ５～Ｃ７との周方向の相対位置関係が変更できるようにもなっている。
　第２～第７コイルＣ２～Ｃ７の具体的な配置態様としては、第２及び第３コイルＣ２，Ｃ３の間に第７コイルＣ７が配置される。第３及び第４コイルＣ３，Ｃ４の間に第５コイルＣ５が配置される。第４及び第２コイルＣ４，Ｃ２の間に第６コイルＣ６が配置される。つまり、モータＭの中心Ｏを挟んで、第２コイルＣ２と第５コイルＣ５とが対向する位置関係で配置される。第３コイルＣ３と第６コイルＣ６とが対向する位置関係で配置される。第４コイルＣ４と第７コイルＣ７とが対向する位置関係で配置される。このような対向位置関係にある第２及び第５コイルＣ２，Ｃ５は、励磁時にロータ２０の表面に現れる磁極が逆になるコイルの巻回態様となっている。第３及び第６コイルＣ３，Ｃ６、また第４及び第７コイルＣ４，Ｃ７も同様に、それぞれ励磁時にロータ２０の表面に現れる磁極が逆になるコイルの巻回態様となっている。
　また、ステータ１０は、第１～第６センサＳ１～Ｓ６を備えている（図８参照）。各センサＳ１～Ｓ６は、磁気センサにて構成される。各センサＳ１～Ｓ６は、モータＭの底面部に位置する第１コイルＣ１の外周部周りに集約して配置されている。各センサＳ１～Ｓ６は、例えば図３等に示す第１ケース１１の内周面１１ｂに設置されている。なお、第１ケース１１に設置される各センサＳ１～Ｓ６の図面は省略している。
　各センサＳ１～Ｓ６の具体的な配置態様としては、第１センサＳ１は、第１コイルＣ１と第４コイルＣ４との間で、第４コイルＣ４の周方向中央位置に配置される。第２センサＳ２は、第１コイルＣ１の外周部に近接し、第４コイルＣ４と第２コイルＣ２との中間位置に配置される。第３センサＳ３は、第１コイルＣ１と第２コイルＣ２との間で、第２コイルＣ２の周方向中央位置に配置される。第４センサＳ４は、第１コイルＣ１の外周部に近接し、第２コイルＣ２と第３コイルＣ３との中間位置に配置される。第５センサＳ５は、第１コイルＣ１と第３コイルＣ３との間で、第３コイルＣ３の周方向中央位置に配置される。第６センサＳ６は、第１コイルＣ１の外周部に近接し、第３コイルＣ３と第４コイルＣ４との中間位置に配置される。各センサＳ１～Ｓ６は、各コイルＣ１～Ｃ７の通電に基づく界磁磁束の影響の小さい位置に配置される。
　なお、第１センサＳ１、第３センサＳ３及び第５センサＳ５は、自身の検出面を第１ケース１１の内周面１１ｂの法線方向に向けた姿勢となる配置としている。また、第２センサＳ２、第４センサＳ４及び第６センサＳ６は、自身の検出面を第１ケース１１の内周面１１ｂの接線方向に向けた姿勢となる配置としている。
　ちなみに、本実施形態のモータＭの３つの回転軸については次の通りである。図６に示す第１コイルＣ１を底面側としたモータＭの姿勢において、第１コイルＣ１の中心軸及びモータＭの中心Ｏを通る上下方向の軸をロール軸Ｘ、モータＭの中心Ｏを通りロール軸Ｘと直交する軸をピッチ軸Ｙ、モータＭの中心Ｏを通りロール軸Ｘ及びピッチ軸Ｙと直交する軸をヨー軸Ｚとする。ロール軸Ｘは、本実施形態では第１軸としている。ピッチ軸Ｙとヨー軸Ｚとは、第２～第４コイルＣ２～Ｃ４と第５～第７コイルＣ５～Ｃ７との間に位置し、ヨー軸Ｚは、第６コイルＣ６と第７コイルＣ７との中間位置でかつ第２コイルＣ２の周方向中央位置である。ピッチ軸Ｙは、ロール軸Ｘ周りにそのヨー軸Ｚから９０°回転した位置である。
　［ロータの構成］
　図５に示すように、ロータ２０は、球体をなしている。ロータ２０は、自身の外周面２０ａにＮ極又はＳ極が現れる計８つの磁極部２１を備えている。各磁極部２１は、永久磁石にて構成される。ロータ２０を第１半球部２０ｘと第２半球部２０ｙとした場合、各半球部２０ｘ，２０ｙは周方向９０°毎の４つの同等の領域を有している。各磁極部２１は対応する領域の全体を曲面形状の磁極面として構成される。つまり、８つの磁極部２１は、全てが同等の大きさで構成される。各磁極部２１は、図５においてＮ極とＳ極とを濃淡で区別して示すように、各半球部２０ｘ，２０ｙのそれぞれで周方向に交互に異なる磁極が現れる配置となっている。さらに、各半球部２０ｘ，２０ｙ同士においても隣接する各磁極部２１が異なる磁極となる配置となっている。このようなロータ２０は、磁極が現れる自身の外周面２０ａがステータ１０の各コイルＣ１～Ｃ７と対向する（図６参照）。ロータ２０は、各コイルＣ１～Ｃ７への通電により生じる回転磁界を受けて回転する。
　なお、ロータ２０は、各磁極部２１の径方向内側に磁性金属製のロータコア（図示略）を備えていてもよい。また、ロータコアを備えていなくてもよい。また、ロータ２０は、内部が充実した中実体であってもよく、内部が空洞の中空体であってもよい。
　そして、ロータ２０を例えばアンバランスに構成し、ロータ２０の３軸周りの回転によりモータＭが振動源として機能する振動モータに適用可能である。また、ロータ２０に出力軸（図示略）を設け、第２ケース１２の上部開口部１２ｘから出力軸を突出させて構成し、３軸周りの回転出力を出力軸から取り出すことも可能である。この場合、出力軸の可動範囲に応じて、第２ケース１２の上部開口部１２ｘの形状や第１～第７コイルＣ１～Ｃ７の形状及び配置等の検討が必要である。
　［モータＭの制御］
　図１０に示すように、モータＭの回転駆動を制御する制御装置５０は、第１～第４インバータＩＮＶ１～ＩＮＶ４を備えている。第１インバータＩＮＶ１は、第１コイルＣ１と接続される。第１インバータＩＮＶ１は、第１コイルＣ１に対して駆動電圧ＶＰ１を供給する。第２インバータＩＮＶ２は第２コイルＣ２と接続され、第２コイルＣ２と第５コイルＣ５とは直列に接続される。第２インバータＩＮＶ２は、第２及び第５コイルＣ２，５に対して駆動電圧ＶＰ２を供給する。第３インバータＩＮＶ３は第３コイルＣ３と接続され、第３コイルＣ３と第６コイルＣ６とは直列に接続される。第３インバータＩＮＶ３は、第３及び第６コイルＣ３，６に対して駆動電圧ＶＰ３を供給する。第４インバータＩＮＶ４は第４コイルＣ４と接続され、第４コイルＣ４と第７コイルＣ７とは直列に接続される。第４インバータＩＮＶ４は、第４及び第７コイルＣ４，７に対して駆動電圧ＶＰ４を供給する。上記した図６にて示したモータＭの中心Ｏを挟んで対向関係にある第２及び第５コイルＣ２，Ｃ５、第３及び第６コイルＣ３，Ｃ６、第４及び第７コイルＣ４，Ｃ７については、それぞれが対応する同一のインバータＩＮＶ２～ＩＮＶ４から駆動電圧ＶＰ２～ＶＰ４の供給を受け、それぞれの励磁タイミングが同期するものとなっている。
　第１～第４インバータＩＮＶ１～ＩＮＶ４は、制御回路５１により制御される。制御回路５１は、モータＭの適所に設置の第１～第６センサＳ１～Ｓ６から得るロール軸Ｘ、ピッチ軸Ｙ、及びヨー軸Ｚの３軸周りのロータ２０の回転位置に基づいて第１～第４インバータＩＮＶ１～ＩＮＶ４を制御する。
　ここで、第１～第６センサＳ１～Ｓ６は、それぞれの配置位置における図９に示すｘｎ成分、ｙｎ成分及びｚｎ成分の磁束を検出する（ｎは１～６）。ｘｎ成分は、第１ケース１１の内周面１１ｂ（図３参照）の曲面の法線方向である。ｙｎ成分は、その曲面の接線方向で第１ケース１１の内周面１１ｂの周方向に沿った方向である。ｚｎ成分は、その曲面の接線方向でｘｎ成分及びｙｎ成分と直交する方向である。第１～第６センサＳ１～Ｓ６は、自身の配置位置でのｘ１～ｘ６方向、ｙ１～ｙ６方向及びｚ１～ｚ６方向の検出磁束に基づくセンサ信号ＳＧ１～ＳＧ６をそれぞれ制御回路５１に出力する。なお、各センサＳ１～Ｓ６の上記配置においては、ｙｎ成分が他の成分よりも各コイルＣ１～Ｃ７の磁場の影響を受け難い。換言すると、ｙｎ成分にロータ２０の磁極部２１の漏れ磁束が多く含まれることから、各センサＳ１～Ｓ６の検出磁束のｙｎ成分のみ又はｙｎ成分を主に用いることでロータ２０の回転位置が好適に検出可能である。
　図１１及び図１２に示す各種波形は、第１～第６センサＳ１～Ｓ６の検出磁束の一例である。ちなみに、図１２に示す波形は、ロータ２０の磁極部２１が仮に無いものとして、第１～第７コイルＣ１～Ｃ７に矩形波通電を行った際のロータ２０の回転位置（図中、ロータ回転角）に対する磁束密度の変化波形である。これに対して図１１に示す波形は、ロータ２０の磁極部２１が実際有り、各コイルＣ１～Ｃ７に矩形波通電を行った際のロータ２０の回転位置に対する磁束密度の変化波形である。また、図１３に示す各種波形は、無通電起電圧波形及び各コイルＣ１～Ｃ７に対する矩形波通電波形の一例である。矩形波通電波形は、第１～第４インバータＩＮＶ１～ＩＮＶ４から出力される駆動電圧ＶＰ１～ＶＰ４の一例である。磁束密度の変化波形及び電圧波形は、モータＭのロール軸Ｘ、ピッチ軸Ｙ、ヨー軸Ｚの３軸（図６参照）それぞれのものを示している。図１２に示すように、各センサＳ１～Ｓ６の検出磁束において、ロータ２０の３軸それぞれの回転方向による磁束密度の変化態様、例えば変化形状や周期等が異なっている。
　そして、図１０に示すように、制御回路５１は、第１～第６センサＳ１～Ｓ６の検出磁束に対応する各センサ信号ＳＧ１～ＳＧ６の取得に基づいて、ロール軸Ｘ、ピッチ軸Ｙ、及びヨー軸Ｚの３軸周りのロータ２０の回転位置を認識する。制御回路５１は、都度のロータ２０の回転位置の検出に基づいて各インバータＩＮＶ１～ＩＮＶ４を制御し、都度好適な各駆動電圧ＶＰ１～ＶＰ４を生成する。すなわち、制御回路５１は、駆動電圧ＶＰ１～ＶＰ４を通じてモータＭの３軸周りの回転制御を行う。
　［ステータのコイルの具体構成例］
　図３及び図４等に示した第１及び第２ケース１１，１２の各内周面１１ｂ，１２ｂの各側面凹部１１ｅ，１２ｃに設置される第２～第７コイルＣ２～Ｃ７については、以下のような具体構成が検討されている。
　図１４に示すように、コイルＣ２～Ｃ７は、断面円形状の丸線や断面矩形状の平角線等の導線１５が四角環状に巻回されて構成される。巻回態様は、例えばα巻である。コイルＣ２～Ｃ７は、ロール軸Ｘ周りの各ケース１１，１２の周方向に沿った辺が長辺部Ｃａ、長辺部Ｃａと直交する方向の辺が短辺部Ｃｂである。長辺部Ｃａにおいて隣接する導線１５間の隙間Ｌａの方が短辺部Ｃｂにおいて隣接する導線１５間の隙間Ｌｂよりも相対的に大きい設定である。つまり、コイルＣ２～Ｃ７の構成において、導線１５の高占積率を狙いつつ、渦電流損の低減効果等が期待できる。
　図１５に示す態様では、コイルＣ２～Ｃ７は、断面矩形状の平角線よりなる導線１６が四角環状に巻回されて構成される。巻回態様は、例えばα巻である。平角線よりなる導線１６は、自身の幅方向Ｗがロール軸Ｘの直交方向に沿った配置である。導線１６は、各ケース１１，１２の内周面１１ｂ，１２ｂの曲面形状に合わせて幅方向Ｗにずらしながら配置される。この態様においても、導線１６の高占積率及び渦電流損の低減効果等が期待できる。
　図１６に示す態様では、コイルＣ２～Ｃ７は、断面円形状の丸線や断面矩形状の平角線等の導線１７が四角環状に巻回されて構成される。コイルＣ２～Ｃ７の巻回軸方向から見て、導線１７の面積ＳａがコイルＣ２～Ｃ７の巻回形状の内側の面積Ｓｂよりも相対的に大きい設定である。換言すると、コイルＣ２～Ｃ７の巻回形状の内側の面積Ｓｂが導線１７の面積Ｓａよりも相対的に小さい設定である。つまり、導線１７の占積率の高いコイルＣ２～Ｃ７の構成を意味している。
　図１７に示す態様では、コイルＣ２～Ｃ７は、断面矩形状の平角線よりなる導線１６が四角環状に巻回された単位ユニットＵを導線１６の幅方向Ｗに複数（図中、２つ）積み重ねられて構成される。巻数の多いコイルＣ２～Ｃ７であっても、必要数の単位ユニットＵを積み重ねることで容易に構成可能である。
　図１８に示す態様では、コイルＣ２～Ｃ７は、断面矩形状の平角線よりなる導線１６が四角環状に巻回されて構成される。この態様での平角線よりなる導線１６は、自身の幅方向Ｗが各ケース１１，１２の内周面１１ｂ，１２ｂに沿った向きで、自身の厚さ方向Ｄが各ケース１１，１２の内周面１１ｂ，１２ｂと直交する方向に積み重ねられて構成される。
　図１９に示す態様では、コイルＣ２～Ｃ７は、断面円形状の丸線よりなる導線１８が四角環状に巻回されて構成される。コイルＣ２～Ｃ７は、一般的な丸線よりなる導線１８を用い、各ケース１１，１２の内周面１１ｂ，１２ｂの曲面形状に沿わせることが容易である。
　［ロータの磁極部の具体構成例］
　図５等に示したロータ２０は、図２０に示すように、個々の磁極部２１毎に分割された永久磁石よりなる磁石部品２５を曲面形状とし、全体として中空球体状に構成、若しくは磁性金属で球体状をなすロータコア（図示略）の外周面に固定されて構成される。各磁極部２１を構成する磁石部品２５は、例えばゴム材料等を用いた可撓性を有する板状のものを曲面形状に変形させて用いられる。また、磁石部品２５は、例えば三次元造形装置（図示略）を用いた積層造形（ＡＭ造形）により予め曲面形状に作製したものを用いてもよい。積層造形により作製する磁石部品２５は、自身の磁化方向と積層境界とが略並行となる構造とすることが好ましい。
　図２１に示す態様では、ロータ２０は、各磁極部２１を構成する磁石部品２６において、周縁部よりも中央部の厚みが段階的に厚く構成される。各磁極部２１の磁束密度変化が正弦波状に近づくようにしたものである。このような形状をなす磁石部品２６については、積層造形等により容易に作製可能である。
　図２２に示す態様では、各磁極部２１を構成する磁石部品２７において、図２１の態様よりも中央部の厚みが厚くされ、ロータ２０は中実状に構成される。各磁極部２１の磁束密度変化がより正弦波状に近くなるようにしたものである。このような形状をなす磁石部品２７についても、積層造形等により容易に作製可能である。また、図２１及び図２２に示す磁石部品２６，２７は自身の厚みが増すため、自身の内部で磁路が完結する極異方性配向磁石やハルバッハ配向磁石として構成し易い。
　図２３に示す態様では、１つの磁極部２１において、さらに細かく分割された磁石部品２８が用いられて各磁石部品２８を集合させて構成される。１つの磁極部２１を構成する複数の磁石部品２８は、同一方向に着磁されたものが用いられ、全体として１つの磁極をなす。
　図２４に示す態様では、１つの磁石部品２９ａにおいて、細かく分割した領域Ａ１毎に異なる磁極に着磁してもよい。この態様で用いる磁石部品２９ａは、自身の表裏面に磁束が通るパラレル配向磁石、若しくはラジアル配向磁石である。なお、この磁石部品２９ａを用いるロータに対しては、ステータのコイルの大きさや配置等を対応させる必要がある。
　図２５に示す態様では、１つの磁石部品２９ｂにおいて細かく分割した領域Ａ２毎に異なる磁極に着磁する態様であり、この態様で用いる磁石部品２９ｂは、自身の内部で磁路が完結する極異方性配向磁石である。極異方性配向磁石は、例えば図２１及び図２２の態様のように、自身の厚みを増すと適用し易い。
　図２６に示す態様では、１つの磁石部品２９ｃにおいて細かく分割した領域Ａ３毎に異なる磁極に着磁する態様であり、この態様で用いる磁石部品２９ｃは、自身の内部で磁路が完結するハルバッハ配向磁石である。ハルバッハ配向磁石についても、例えば図２１及び図２２の態様のように、自身の厚みを増すと適用し易い。
　図２７に示す態様では、例えばモータＭが振動モータとして機能させるために、ロータ２０をアンバランスに構成する例である。図２７の第１例では、例えば第１及び第２半球部２０ｘ，２０ｙの各磁極部２１において異なる磁石部品３０ａ，３０ｂが用いられる。例えばＮ極の磁石部品３０ａはフェライト系磁石、Ｓ極の磁石部品３０ｂはネオジ系磁石というように磁石材料が異なっている。また、磁石部品３０ａ，３０ｂの着磁率や厚みが異ならせてもよい。図２７の第２例では、例えば第１半球部２０ｘの一部の磁極部２１ａの角度範囲が他の磁極部２１よりも小さく構成される。図２７の第３例では、例えば第１半球部２０ｘは磁極部２１で構成され、第２半球部２０ｙは非磁性部３１で構成される。図２７の第４例では、例えば第１及び第２半球部２０ｘ，２０ｙの各磁極部２１において、Ｎ極は磁石部品３２、Ｓ極は磁性金属部品３３にて構成される。Ｓ極の磁性金属部品３３は、Ｎ極の磁石部品３２の磁束を受けてＳ極の擬似磁極として機能する。各例のように、ロータ２０が構造的又は磁気的にアンバランスとされ、振動用途のモータＭのロータ２０として容易に構成可能である。
　本実施形態の効果について説明する。
　（１）モータＭにおけるステータ１０は、例えば本実施形態では３つの回転軸の１つのロール軸Ｘ周りに並んで配置される複数のコイルＣ２～Ｃ４（，Ｃ５～Ｃ７）と、このロール軸Ｘ周りのコイルＣ２～Ｃ４（，Ｃ５～Ｃ７）の並ぶ方向と交差する方向に配置されたコイルＣ１及びコイルＣ５～Ｃ７（，Ｃ２～Ｃ４）と、を含む。ステータ１０では、各コイルＣ１～Ｃ７の励磁にて３軸Ｘ，Ｙ，Ｚ周りの回転磁界を好適に生じさせることが可能である。ロータ２０の磁極部２１は、球体状をなすロータ２０の外周面２０ａに対応する曲面形状をなし、ロータ２０の外周面２０ａに割り当てられた領域に広く設けることが可能である。つまり、十分なモータ出力を得ることのできる好適な構成の多自由度モータとして本実施形態のモータＭを提供することができる。
　（２）ロータ２０の磁極部２１を構成する磁石部品２５について、可撓性を有する板状の部品を曲面形状に変形させて用いる構成とすれば、ゴム材料等の可撓性を有する板材から容易に作製することができる。
　（３）ロータ２０の磁極部２１を構成する磁石部品２５について、積層造形により予め曲面形状に作製されたものを用いる構成とすれば、積層造形にて容易に３次元形状のものを作製することができる。
　（４）ロータ２０の磁極部２１を極異方性配向磁石又はハルバッハ配向磁石を用いる構成とすれば、ロータ２０での磁路長さを短くでき、有効磁束の増加、モータ出力の増加等が期待できる。
　（５）ロータ２０は、第１及び第２半球部２０ｘ，２０ｙのそれぞれの周方向に複数の磁極部２１が配置されて構成される。つまり、ロータ２０の３軸周りの回転をより好適に行うことが可能である。
　（６）第１ケース１１の内周面１１ｂにコイルＣ１，Ｃ２～Ｃ４が配置、第２ケース１２の内周面１２ｂにコイルＣ５～Ｃ７が配置され、中空球体状をなすように各ケース１１，１２が互いに組み合わされてステータ１０が構成される。これにより、コイルＣ１，Ｃ２～Ｃ４，Ｃ５～Ｃ７を適切な位置に配置でき、しかも容易である。
　（７）ステータ１０は、モータＭの中心Ｏを挟んで対向する位置関係にて配置されるコイルＣ２，Ｃ５、コイルＣ３，Ｃ６、コイルＣ４，Ｃ７を含んで構成される。つまり、ステータ１０において、ロータ２０の３軸周りの回転をより好適に行うための回転磁界を供給することが可能である。
　（８）ステータ１０では、モータＭの中心Ｏを挟んで対向する位置関係をなすコイルＣ２，Ｃ５、コイルＣ３，Ｃ６、コイルＣ４，Ｃ７がそれぞれ同期した励磁が行われる接続態様をなす。つまり、同期励磁するもの同士でインバータＩＮＶ２～ＩＮＶ４を共通化でき、制御装置５０の構成の簡素化が期待できる。
　（９）ステータ１０に備えるロータ２０の回転位置を検出するためのセンサＳ１～Ｓ６は、隣接する複数のコイルＣ１，Ｃ２～Ｃ４等の間に配置されて構成される。つまり、各センサＳ１～Ｓ６は、各コイルＣ１～Ｃ７の通電に基づく界磁磁束の影響の小さい位置に配置されるため、ロータ２０の回転位置の検出をより精度良く行うことが期待できる。
　（１０）ステータ１０では、センサＳ１～Ｓ６が一方の第１ケース１１に集約して配置されて構成される。つまり、センサＳ１～Ｓ６の配線の取り回しが容易になる等の効果が期待できる。
　本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
　・ロール軸Ｘ周りに並んで配置されるコイルＣ２～Ｃ４を備える場合、コイルＣ２～Ｃ４の並びと交差する方向にあるコイルＣ１又はコイルＣ５～Ｃ７のいずれかを省略してもよい。また、コイルＣ５～Ｃ７を備える場合、コイルＣ１を残し、コイルＣ２～Ｃ４を省略してもよい。また、第２ケース１２の上部開口部１２ｘを閉塞し、コイルＣ１と対向する新たなコイルを設けてもよい。
　・コイルＣ１～Ｃ７について、予め曲面形状に作製した基板や曲面形状に変形可能なフレキシブル基板に導体パターンを巻回形状に形成したコイルであってもよい。
　・ケース１１，１２を２分割としたが、３分割以上、若しくは分割しない態様であってもよい。
　・センサＳ１～Ｓ６の配置、数を適宜変更してもよい。
　・制御装置５０の構成を適宜変更してもよい。上記では７つのコイルＣ１～Ｃ７に対して４つのインバータＩＮＶ１～ＩＮＶ４にて駆動したが、インバータの数の変更、コイルＣ１～Ｃ７との接続態様を変更してもよい。
　・モータの磁極数を適宜変更してもよい。上記モータＭの構成としては、ステータ１０には７つのコイルＣ１～Ｃ７、この場合底面部のコイルＣ１を除いたロール軸Ｘ周りに６つのコイルＣ２～Ｃ７が備えられ、ロータ２０には８つの磁極部２１が備えられる。すなわち、上記モータＭは、ステータ１０が６スロット、ロータ２０が８極のモータとして構成されている。
　図２８に示す態様では、ステータ１０は、例えば９つのコイルＣ１～Ｃ９、この場合底面部のコイルＣ１を除いたロール軸Ｘ周りに８つのコイルＣ２～Ｃ９を備える。コイルＣ２～Ｃ５はモータＭの下側半球部分に配置され、コイルＣ６～Ｃ９はモータＭの上側半球部分に配置される。コイルＣ２～Ｃ５とコイルＣ６～Ｃ９とは、上記と同様、周方向に互いにコイル半分ずつずれた配置となっている。ロータ２０は、４つの磁極部２１を備える。第１及び第２半球部２０ｘ，２０ｙは、それぞれが２つの磁極部２１として構成される。この態様のモータＭのように、ステータ１０が８スロット、ロータ２０が４極のモータとして構成してもよい。
　図２９に示す態様では、ステータ１０は、例えば５つのコイルＣ１～Ｃ５、この場合底面部のコイルＣ１を除いたロール軸Ｘ周りに４つのコイルＣ２～Ｃ５を備える。コイルＣ２～Ｃ５は、コイルＣ１とともにモータＭの下側半球部分に配置される。ロータ２０は、２つの磁極部２１を備える。第１及び第２半球部２０ｘ，２０ｙは、それぞれが磁極部２１として構成される。この態様のモータＭのように、ステータ１０が４スロット、ロータ２０が２極のモータとして構成してもよい。
　・モータＭは、互いに直交する３つの回転軸であるロール軸Ｘ、ピッチ軸Ｙ、及びヨー軸Ｚの３軸周りに回転駆動するものであったが、これに限らず、互いに交差する複数の回転軸周りに回転駆動するものであってもよい。また、モータＭは、回転軸周りの回転磁界で１回転以上回転駆動するもののみならず、１回転未満の駆動磁界で駆動するものであってもよい。
　・本明細書における記述「Ａ及びＢの少なくとも一つ」は、「Ａのみ、または、Ｂのみ、または、ＡとＢの両方」を意味するものとして理解されたい。
　・本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (10)

  1. 　球体状のロータ（２０）と、
    　前記ロータの周囲に配置されるコイル（Ｃ１～Ｃ７等）を有するステータ（１０）と、を備える多自由度モータ（Ｍ）であって、
    　該多自由度モータ（Ｍ）は、前記ステータの前記コイルに生じる駆動磁界に基づいて、複数の回転軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）周りの前記ロータの駆動を可能としており、
    　前記ステータは、前記複数の回転軸の１つである第１軸（Ｘ）周りに並んで配置されるとともに前記コイルを構成する複数のコイル（Ｃ２～Ｃ４等）と、前記第１軸周りの前記コイルの並ぶ方向と交差する方向に配置された少なくとも１つのコイル（Ｃ１，Ｃ５～Ｃ７等）と、を含み、
    　前記ロータは、自身の外周面（２０ａ）に割り当てられた領域にそれぞれ設けられた磁極部（２１等）を含み、前記磁極部の各々は曲面形状である、多自由度モータ。
  2. 　前記ロータの前記磁極部の各々は、可撓性を有する板状の磁石部品（２５等）を曲面形状に変形させたものを用いて構成されている、請求項１に記載の多自由度モータ。
  3. 　前記ロータの前記磁極部の各々は、積層造形により予め曲面形状に作製された磁石部品（２５等）を用いて構成されている、請求項１に記載の多自由度モータ。
  4. 　前記ロータの前記磁極部の各々は、極異方性配向磁石又はハルバッハ配向磁石を用いて構成されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の多自由度モータ。
  5. 　前記ロータは、第１及び第２半球部（２０ｘ，２０ｙ）において各半球部の周方向に複数の前記磁極部が配置されて構成されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の多自由度モータ。
  6. 　前記ステータは、互いに組み合わされて中空球体状をなすそれぞれ中空半球状の第１及び第２ケース（１１，１２）を有し、
    　前記第１及び第２ケースの各内周面（１１ｂ，１２ｂ）のそれぞれに前記複数のコイル（Ｃ２～Ｃ４，Ｃ５～Ｃ７等）が前記第１軸周りに並んで配置されるとともに、前記第１及び第２ケースの少なくとも一方の底面部に前記第１軸周りに巻回形状をなす前記コイル（Ｃ１）が配置されて構成されている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の多自由度モータ。
  7. 　前記ステータは、モータの中心（Ｏ）を挟んで対向する位置関係にて配置された少なくとも１組の前記コイル（Ｃ２，Ｃ５等）を含んで構成されている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の多自由度モータ。
  8. 　前記ステータにおいて、前記モータの中心（Ｏ）を挟んで対向する位置関係をなす前記コイルは、同期した励磁が行われる接続態様をなしている、請求項７に記載の多自由度モータ。
  9. 　前記ステータは、前記ロータの回転位置を検出するための前記ロータの前記磁極部の磁束を検出するセンサ（Ｓ１～Ｓ６）を備え、
    　前記センサは、隣接する前記複数のコイルの間に配置されて構成されている、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の多自由度モータ。
  10. 　前記ステータは、互いに組み合わされて中空球体状をなすそれぞれ中空半球状の第１及び第２ケース（１１，１２）を有し、
    　前記センサは、前記第１及び第２ケースの一方側に集約して配置されて構成されている、請求項９に記載の多自由度モータ。
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