專利名稱：旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制造方法和旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制作方法
旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制造方法和旋轉(zhuǎn)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域
本文所討論的實(shí)施方式涉及旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制造方法和旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，在各種領(lǐng)域中廣泛使用諸如馬達(dá)和發(fā)電機(jī)之類的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。例如，在諸如生產(chǎn)工廠之類的工作場(chǎng)所，廣泛使用機(jī)器人，機(jī)器人包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)軸，并且在機(jī)器人中各驅(qū)動(dòng)軸都由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。
例如，日本專利特開公報(bào)No. 2011-030320等中描述的馬達(dá)通過將轉(zhuǎn)子面向定子布置在該定子的內(nèi)周側(cè)而構(gòu)成，并且使用適合于額定轉(zhuǎn)速和額定扭矩的轉(zhuǎn)子和定子。通常， 為一組中的各額定轉(zhuǎn)速設(shè)置具有不同額定扭矩的馬達(dá)。當(dāng)設(shè)計(jì)各驅(qū)動(dòng)軸由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人時(shí)，根據(jù)所需的轉(zhuǎn)速和扭矩從一組中選擇合適的馬達(dá)。
然而，當(dāng)在所提供的組中沒有合適的馬達(dá)時(shí)，重新開發(fā)馬達(dá)。在新的馬達(dá)中，單獨(dú)設(shè)計(jì)能夠輸出期望轉(zhuǎn)速和扭矩的合適的轉(zhuǎn)子和定子，從而在成本和交貨時(shí)間中存在問題。 而且，在一組馬達(dá)中，在通用的前體下確定馬達(dá)特性。因此，馬達(dá)被設(shè)計(jì)成在從低速范圍到高速范圍的寬轉(zhuǎn)速范圍中使用，使得在僅使用低速范圍的應(yīng)用中，高速范圍中的馬達(dá)特性多余，從而導(dǎo)致過大質(zhì)量。而且，存在一種作為低速馬達(dá)的直接驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，然而，這種馬達(dá)是用于低速范圍的專業(yè)馬達(dá)，并且馬達(dá)設(shè)計(jì)和馬達(dá)結(jié)構(gòu)不同，從而馬達(dá)生產(chǎn)線需要專用設(shè)備。 如上所述，為了最佳地選擇馬達(dá)，需要許多類型的馬達(dá)，從而馬達(dá)結(jié)構(gòu)和馬達(dá)制造設(shè)備需要多樣化，因此不容易最佳地選擇馬達(dá)。
實(shí)施方式的一個(gè)方面的目的是提供一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制造方法和一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述制造方法能夠容易地提供具有不同特性的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制造方法包括通過將第一定子繞組和第二定子繞組中的任意一個(gè)定子繞組選擇性地附裝至定子芯來形成定子；形成待面向所述定子布置在該定子的內(nèi)周上的轉(zhuǎn)子；以及將所述定子和所述轉(zhuǎn)子布置在殼體中。
根據(jù)實(shí)施方式的一個(gè)方面，具有這樣的效果，即可以提供一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制造方法，該制造方法能夠容易地提供具有不同特性的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。


通過參照結(jié)合附圖考慮的如下詳細(xì)描述將更好地理解本發(fā)明及其許多相關(guān)優(yōu)點(diǎn)， 從而將容易地實(shí)現(xiàn)對(duì)本發(fā)明及其許多相關(guān)優(yōu)點(diǎn)更完全的認(rèn)識(shí)，在附圖中
圖I是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的馬達(dá)的縱向剖視圖2是根據(jù)所述實(shí)施方式的馬達(dá)的定子和轉(zhuǎn)子的說明圖3示出了根據(jù)所述實(shí)施方式的制造方法的過程的圖；以及
圖4是示出了馬達(dá)的額定特性的實(shí)施例的圖。
具體實(shí)施方式
在下文中，將基于附圖詳細(xì)地描述在本申請(qǐng)中公開的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(例如，馬達(dá)或功率發(fā)生器)及其制造方法的實(shí)施方式。本發(fā)明不限于該實(shí)施方式。而且，在下文中，將旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制造方法簡(jiǎn)單地描述為“制造方法”。
首先，說明通過根據(jù)所述實(shí)施方式的制造方法制造的馬達(dá)的構(gòu)造。圖I是根據(jù)所述實(shí)施方式的馬達(dá)的縱向剖視圖，圖2是根據(jù)所述實(shí)施方式的定子和轉(zhuǎn)子的說明圖。圖2 示出了定子和轉(zhuǎn)子在圖I中的A-A線剖面中的部分。
如圖I中所示，根據(jù)當(dāng)前實(shí)施方式的馬達(dá)I包括框架2、托架3A和3B、軸承4A和 4B、軸5、定子6、轉(zhuǎn)子7、編碼器8和制動(dòng)器9。在根據(jù)當(dāng)前實(shí)施方式的電機(jī)I中，框架2和托架3A及3B形成了殼體。
框架2形成為管狀形狀，并且定子6的外周固定至框架2的內(nèi)周面。托架3A形成為基本盤狀形狀，并且在其外周部附裝至框架2的位于負(fù)載側(cè)的開口端，而在內(nèi)周部保持軸承4A。以類似方式，托架3B形成為基本盤狀形狀，并且在其外周部附裝至框架2的位于與負(fù)載側(cè)相反的一側(cè)的開口端，而在內(nèi)周部保持軸承4B。
軸5的中心位于框架2的中心軸線O上，并且軸5由軸承4A和4B支撐成可圍繞中心軸線O旋轉(zhuǎn)。而且，編碼器8附裝至托架3B的與負(fù)載側(cè)相反的一側(cè)，并且軸5的轉(zhuǎn)速由編碼器8檢測(cè)。另外，制動(dòng)器9附裝至托架3B的負(fù)載側(cè)，軸5的旋轉(zhuǎn)由制動(dòng)器9停止。
如圖2所示，定子6通過環(huán)形地連接多個(gè)分割定子60而形成，轉(zhuǎn)子7面向定子6 布置在定子6的內(nèi)周側(cè),轉(zhuǎn)子7和定子6之間具有間隙。分割定子60包括分割定子芯61、 分割定子繞組62和保護(hù)構(gòu)件63。
分割定子芯61包括沿著框架2的內(nèi)周彎曲的弓形軛部61a和從軛部61a徑向向內(nèi)伸出的齒部61b，馬達(dá)I的定子芯通過環(huán)形連接分割定子芯61形成。
在各分割定子芯61上，借助保護(hù)構(gòu)件63纏繞絕緣材料包覆線。因此，分割定子繞組62附裝至各分割定子芯61。作為絕緣材料包覆線，例如使用銅線或鋁線。
在圖2中所示的定子6的定子芯中，磁極的數(shù)量(極數(shù))是12，然而，磁極的數(shù)量并不限于此。例如，定子芯的磁極的數(shù)量可以被設(shè)置在8到12的范圍內(nèi)。
如圖2所示，轉(zhuǎn)子7包括轉(zhuǎn)子芯71和多個(gè)永磁體72，并且圍繞作為中心軸線O的軸5的中心旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子芯71通過堆疊多個(gè)板材(例如磁鋼板)形成，以減少渦流。另外， 轉(zhuǎn)子芯71形成為管狀形狀，并且附裝至軸5。
永磁體72沿著轉(zhuǎn)子芯71的外周面并列地布置。具有相同磁極的永磁體72在軸5 的延伸方向上并排地布置在轉(zhuǎn)子芯71的外周中，而具有不同磁極的永磁體72并排交錯(cuò)地布置在轉(zhuǎn)子芯71的周向方向上。永磁體72的布置并不限于此，可以采用不同的布置。
接下來，說明根據(jù)所述實(shí)施方式的制造方法。圖3是示出了根據(jù)所述實(shí)施方式的制造方法的過程的圖。
如圖3中所示，根據(jù)所述實(shí)施方式的制造方法包括定子形成過程S10、轉(zhuǎn)子形成過程S20、殼體成型過程S30、編碼器形成過程S40、制動(dòng)器形成過程S50、組裝過程S60和檢查過程S70。
而且，定子形成過程SlO包括芯沖壓過程S11、芯堆疊過程S12、纏繞過程S13、芯組裝過程S14和線連接過程S15。
在芯沖壓過程Sll中，通過用模具沖壓諸如磁鋼板之類的板材形成用于形成分割定子芯61的的定子芯件。在芯堆疊過程S12中堆疊在芯沖壓過程Sll中形成的多個(gè)定子芯件，由此形成分割定子芯61。
在纏繞過程S13中，選擇性地執(zhí)行第一纏繞過程13A和第二纏繞過程S13B。在第一纏繞過程S13A中，通過借助于保護(hù)構(gòu)件63在分割定子芯61的齒部61b上纏繞Na次線徑為φΑ的絕緣材料包覆線而將第一定子繞組附裝至分割定子芯61。另一方面，在第二纏繞過程S13B中，通過借助于保護(hù)構(gòu)件63在分割定子芯61的齒部61b上纏繞Nb (> Na)次線徑為φΒ(< φΑ)的絕緣材料包覆線而將第二定子繞組附裝至分割定子芯61。
因?yàn)榈诙ㄗ永@組的線徑ΦΒ小于第一定子繞組的線徑ΦΑ，所以第二定子繞組的阻抗高于第一定子繞組的阻抗。而且，因?yàn)榈诙ㄗ永@組的匝數(shù)Nb大于第一繞組的匝數(shù)Να， 所以第二定子繞組的阻抗變得高于第一定子繞組的阻抗。因此，在纏繞過程S13中，可以選擇性地將具有不同阻抗的定子繞組附裝至同一分割定子芯61。
在纏繞過程S13中，如果使用能夠選擇性地將多種類型的絕緣材料包覆線纏繞在分割定子芯61上的纏繞 機(jī)，則可以容易選擇性地執(zhí)行第一纏繞過程S13A和第二纏繞過程 S13B。
而且，在該實(shí)施方式中，說明了將分割定子繞組62附裝至分割定子芯61的實(shí)施例，然而，定子芯并不限于此。例如，作為定子芯，可以采用包括內(nèi)芯和外芯的雙分割芯系統(tǒng)的定子芯，并且可以將定子繞組附裝至定子芯。
另外，可以通過改變形成定子繞組的線的材料來改變定子繞組的阻抗。例如，在第一纏繞過程S13A中，形成定子繞組的線是銅線，而在第二纏繞過程S13B中，形成定子繞組的線是鋁線。銅和鋁具有不同的導(dǎo)電性，從而即使當(dāng)定子繞組的匝數(shù)和線徑在第一纏繞過程S13A和第二纏繞過程S13B中設(shè)置成一樣時(shí)，也可以使得第一定子繞組的阻抗和第二定子繞組的阻抗彼此不同。
在芯組裝過程S14中，通過將12個(gè)附裝有定子繞組的分割定子60相連接而形成環(huán)形定子芯。之后，在線連接過程S15中，將從分割定子芯61的分割定子繞組62抽出的絕緣材料包覆線相連接而形成定子6。
這樣，在定子形成過程SlO中，選擇性地執(zhí)行第一纏繞過程S13A和第二纏繞過程 S13B。換言之，選擇性地執(zhí)行通過將第一定子繞組附裝至分割定子芯61而形成定子6的第一定子形成過程和通過將與第一定子繞組不同的第二定子繞組附裝至分割芯61而形成定子6的第二定子形成過程。
在轉(zhuǎn)子形成過程S20中，通過用模具沖壓諸如磁性鋼板之類的板形成多個(gè)轉(zhuǎn)子芯件。之后，通過堆疊這些轉(zhuǎn)子芯件形成轉(zhuǎn)子芯71。
將以這種方式形成的轉(zhuǎn)子芯71壓配到軸5中。之后，將永磁體72附裝至轉(zhuǎn)子芯 71 (其附裝至軸5)的外周。此外，將軸5插入到軸承4Α中，以將軸承4Α布置在轉(zhuǎn)子芯71 的負(fù)載側(cè)。
在殼體成型過程S30中，框架2和托架3Α及3Β均被成型?？蚣?和托架3Α、3Β 例如能通過將熔融金屬注射到鑄造模具中來成型。另外，在編碼器形成過程S40中，形成編碼器8，而在制動(dòng)器形成過程S50中，形成制動(dòng)器9。
在完成上述過程SlO至S50之后，執(zhí)行組裝過程S60。在該組裝過程S60中，通過收縮配合將在定子形成過程SlO中形成的定子6固定至在殼體成型過程S30中成型的框架 2的內(nèi)周。之后，將托架3A附裝至框架2的以這種方式布置有定子6的負(fù)載側(cè)。
接下來，從框架2的與負(fù)載側(cè)相反的一側(cè)將附裝至軸5的轉(zhuǎn)子7插入，以將轉(zhuǎn)子7 和軸5布置在框架2中。之后，通過從框架2的與負(fù)載側(cè)相反的一側(cè)將制動(dòng)器9插入軸5 來附裝制動(dòng)器9，另外，附裝托架3B、軸承4B、編碼器8等以組裝馬達(dá)I。最后，在檢查過程 S70中，通過檢查組裝好的馬達(dá)I的特性來確定馬達(dá)I的質(zhì)量。
這樣，在根據(jù)當(dāng)前實(shí)施方式的制造方法中，在纏繞過程S13中，能夠選擇匝數(shù)和線徑不同的定子繞組，從而可以容易地制造具有不同特性的馬達(dá)。
例如，在纏繞過程S13中，當(dāng)選擇第一纏繞過程S13A時(shí)，形成其中線徑為ΦΑ而匝數(shù)為Na的第一定子繞組附裝至分割定子芯61的定子(在下文中描述為第一定子)。另一方面，在纏繞過程S13中，當(dāng)選擇第二纏繞過程S13B時(shí)，則形成其中線徑為ΦΒ而匝數(shù)為Nb 的第二定子繞組附裝至分割定子芯61的定子(在下文中描述為第二定子)。
因此，可以選擇性地制造具有其中第一定子繞組附裝至分割定子芯61的第一定子的馬達(dá)I和具有其中特性與第一定子繞組不同的第二定子繞組附裝至分割定子芯61的第二定子的馬達(dá)I。
在纏繞過程S13中，通過改變?cè)褦?shù)和線徑形成不同的定子繞組，然而，通過改變?cè)褦?shù)和線徑中的僅一方也可以形成不同的定子繞組。另外，通過改變線的材料而不改變?cè)褦?shù)和線徑也可以形成不同的定子繞組。而且，通過改變?cè)褦?shù)、線徑和材料中的至少兩個(gè)也可以形成不同的定子繞組。
圖4示出了具有第一定子的馬達(dá)I (在下文中描述為第一馬達(dá)1Α)和具有第二定子的馬達(dá)I (在下文中描述為第二馬達(dá)1Β)的實(shí)施例。
如上所述，第二定子繞組的線徑ΦΒ小于第一定子繞組的線徑ΦΑ，而第二定子繞組的匝數(shù)Nb大于第一定子繞組的匝數(shù)Να。因此，第二定子繞組的阻抗變得高于第一定子繞組的阻抗。而且，當(dāng)由這些馬達(dá)產(chǎn)生的扭矩相同時(shí)，在第二定子繞組中流動(dòng)的電流變得小于在第一定子繞組中流動(dòng)的電流。
另外，當(dāng)增加定子繞組的匝數(shù)時(shí)，由馬達(dá)產(chǎn)生的電壓變高，從而使第二馬達(dá)IB的額定轉(zhuǎn)速變得小于第一馬達(dá)IA的額定轉(zhuǎn)速。在圖4中所示的實(shí)施例中，第一馬達(dá)IA的額定轉(zhuǎn)速是1500rpm,而第二馬達(dá)IB的額定轉(zhuǎn)速為92rpm。
馬達(dá)的額定輸出是由額定轉(zhuǎn)速和額定扭矩的乘積限定的值。因此，當(dāng)額定轉(zhuǎn)速減小時(shí)，額定輸出也減小。在第二馬達(dá)IB中，與第一馬達(dá)IA相比，額定轉(zhuǎn)速減小，從而額定輸出也減小。在圖4中所示的實(shí)施例中，第一馬達(dá)IA的額定輸出是1300W，而第二馬達(dá)的額定輸出是80W。因此，可以通過降低額定轉(zhuǎn)速而不改變馬達(dá)扭矩來降低馬達(dá)額定輸出，從而使得能夠降低馬達(dá)功率消耗。而且，通過降低馬達(dá)電流可以降低馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的容量，這還會(huì)使得驅(qū)動(dòng)裝置的成本和功耗降低。
這樣，在根據(jù)當(dāng)前實(shí)施方式的制造方法中，通過選擇性地將匝數(shù)和線徑不同的定子繞組附裝至定子芯，無需改變馬達(dá)尺寸和馬達(dá)額定扭矩，就可以容易地制造具有不同特性的馬達(dá)。
例如，在現(xiàn)有的馬達(dá)生產(chǎn)線上，可以容易地制造具有不同特性的馬達(dá)。具體地說，將在現(xiàn)有馬達(dá)生產(chǎn)線上執(zhí)行的纏繞過程設(shè)置為第一纏繞過程，并且選擇性地執(zhí)行將不同繞組數(shù)和線徑的定子繞組附裝至定子芯的第一纏繞過程和第二纏繞過程。
這樣，通過改變現(xiàn)有馬達(dá)的定子繞組可以提供具有期望額定轉(zhuǎn)速的馬達(dá)，從而與重新設(shè)計(jì)并制造馬達(dá)的情況相比可以降低馬達(dá)的成本。
例如，當(dāng)設(shè)計(jì)包括多個(gè)關(guān)節(jié)軸并通過馬達(dá)驅(qū)動(dòng)這些關(guān)節(jié)軸的機(jī)器人時(shí)，根據(jù)將被驅(qū)動(dòng)的關(guān)節(jié)軸將轉(zhuǎn)速和扭矩設(shè)置為合適的額定轉(zhuǎn)速和額定扭矩，然而，經(jīng)常沒有適用于所設(shè)置的轉(zhuǎn)速和扭矩的馬達(dá)。在這種情況下，選擇具有比所需更多的馬達(dá)扭矩的馬達(dá)，即具有裕量的馬達(dá)，或者分別設(shè)計(jì)和制造根據(jù)所設(shè)置的額定轉(zhuǎn)速和額定扭矩的馬達(dá)。
因?yàn)楦鶕?jù)轉(zhuǎn)子的特性和定子的特性來確定額定轉(zhuǎn)速和額定扭矩，所以如果分別設(shè)計(jì)和制造轉(zhuǎn)子和定子，則設(shè)計(jì)成本和制造成本均增加。然而，在根據(jù)當(dāng)前實(shí)施方式的制造方法中，可以通過改變現(xiàn)有馬達(dá)的定子繞組來提供具有期望額定轉(zhuǎn)速的馬達(dá)，從而可以降低馬達(dá)的成本。
在上述實(shí)施方式中，選擇性地執(zhí)行了兩個(gè)纏繞過程，即第一纏繞過程S13A和第二纏繞過程S13B，然而，纏繞過程并不限于此。例如，可以選擇性地執(zhí)行其中線徑和匝數(shù)不同的三個(gè)或更多個(gè)纏繞過程中的任何一個(gè)。
因此，可以容易地提供具有用于各額定扭矩的不同額定轉(zhuǎn)速的一組馬達(dá)，從而能夠極大地增加選擇馬達(dá)的自由。換言之，可以以額定扭矩作為參考來容易地選擇馬達(dá)。
馬達(dá)I的構(gòu)造并限于圖I和圖2中所示，而是可以使用其他構(gòu)造的馬達(dá)，只要馬達(dá)包括其中定子繞組附裝至定子芯的定子和面向定子布置在該定子的內(nèi)周側(cè)的轉(zhuǎn)子即可。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制造方法，該制造方法包括 通過選擇性地將第一定子繞組和第二定子繞組中的任一個(gè)定子繞組附裝至定子芯而形成定子； 形成待面向所述定子布置在該定子的內(nèi)周上的轉(zhuǎn)子；以及 將所述定子和所述轉(zhuǎn)子布置在殼體中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制造方法，其中，所述第一定子繞組和所述第二定子繞組的線徑不同和/或匝數(shù)不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制造方法，其中，所述第一定子繞組和所述第二定子繞組的線的材料不同。
4.一種旋轉(zhuǎn)電機(jī),該旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括與另一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)相同的定子芯、轉(zhuǎn)子和框架，其中， 附裝至所述定子芯的定子繞組與包括在所述另一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的定子繞組不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，附裝至所述定子芯的所述定子繞組與包括在所述另一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的所述定子繞組的線徑不同和/或匝數(shù)不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，附裝至所述定子芯的所述定子繞組與包括在所述另一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的所述定子繞組的線的材料不同。
全文摘要
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制造方法和旋轉(zhuǎn)電機(jī)。根據(jù)實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制造方法包括通過選擇性地將第一定子繞組和第二定子繞組中的任一個(gè)定子繞組附裝至定子芯而形成定子；形成待面向所述定子布置在該定子的內(nèi)周上的轉(zhuǎn)子；以及將所述定子和所述轉(zhuǎn)子布置在殼體中。
文檔編號(hào)H02K15/00GK102983685SQ20121003772
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者佐次川勇二, 岡久學(xué) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社安川電機(jī)