专利名称：旋转电机的制造方法和旋转电机的制作方法
旋转电机的制造方法和旋转电机技术领域
本文所讨论的实施方式涉及旋转电机的制造方法和旋转电机。
背景技术：
传统上，在各种领域中广泛使用诸如马达和发电机之类的旋转电机。例如，在诸如生产工厂之类的工作场所，广泛使用机器人，机器人包括多个驱动轴，并且在机器人中各驱动轴都由马达驱动。
例如，日本专利特开公报No. 2011-030320等中描述的马达通过将转子面向定子布置在该定子的内周侧而构成，并且使用适合于额定转速和额定扭矩的转子和定子。通常， 为一组中的各额定转速设置具有不同额定扭矩的马达。当设计各驱动轴由马达驱动的机器人时，根据所需的转速和扭矩从一组中选择合适的马达。
然而，当在所提供的组中没有合适的马达时，重新开发马达。在新的马达中，单独设计能够输出期望转速和扭矩的合适的转子和定子，从而在成本和交货时间中存在问题。 而且，在一组马达中，在通用的前体下确定马达特性。因此，马达被设计成在从低速范围到高速范围的宽转速范围中使用，使得在仅使用低速范围的应用中，高速范围中的马达特性多余，从而导致过大质量。而且，存在一种作为低速马达的直接驱动马达，然而，这种马达是用于低速范围的专业马达，并且马达设计和马达结构不同，从而马达生产线需要专用设备。 如上所述，为了最佳地选择马达，需要许多类型的马达，从而马达结构和马达制造设备需要多样化，因此不容易最佳地选择马达。
实施方式的一个方面的目的是提供一种旋转电机的制造方法和一种旋转电机，所述制造方法能够容易地提供具有不同特性的旋转电机。发明内容
根据一个实施方式的旋转电机的制造方法包括通过将第一定子绕组和第二定子绕组中的任意一个定子绕组选择性地附装至定子芯来形成定子；形成待面向所述定子布置在该定子的内周上的转子；以及将所述定子和所述转子布置在壳体中。
根据实施方式的一个方面，具有这样的效果，即可以提供一种旋转电机的制造方法，该制造方法能够容易地提供具有不同特性的旋转电机。
通过参照结合附图考虑的如下详细描述将更好地理解本发明及其许多相关优点， 从而将容易地实现对本发明及其许多相关优点更完全的认识，在附图中
图I是根据一个实施方式的马达的纵向剖视图2是根据所述实施方式的马达的定子和转子的说明图3示出了根据所述实施方式的制造方法的过程的图；以及
图4是示出了马达的额定特性的实施例的图。
具体实施方式
在下文中，将基于附图详细地描述在本申请中公开的旋转电机(例如，马达或功率发生器)及其制造方法的实施方式。本发明不限于该实施方式。而且，在下文中，将旋转电机的制造方法简单地描述为“制造方法”。
首先，说明通过根据所述实施方式的制造方法制造的马达的构造。图I是根据所述实施方式的马达的纵向剖视图，图2是根据所述实施方式的定子和转子的说明图。图2 示出了定子和转子在图I中的A-A线剖面中的部分。
如图I中所示，根据当前实施方式的马达I包括框架2、托架3A和3B、轴承4A和 4B、轴5、定子6、转子7、编码器8和制动器9。在根据当前实施方式的电机I中，框架2和托架3A及3B形成了壳体。
框架2形成为管状形状，并且定子6的外周固定至框架2的内周面。托架3A形成为基本盘状形状，并且在其外周部附装至框架2的位于负载侧的开口端，而在内周部保持轴承4A。以类似方式，托架3B形成为基本盘状形状，并且在其外周部附装至框架2的位于与负载侧相反的一侧的开口端，而在内周部保持轴承4B。
轴5的中心位于框架2的中心轴线O上，并且轴5由轴承4A和4B支撑成可围绕中心轴线O旋转。而且，编码器8附装至托架3B的与负载侧相反的一侧，并且轴5的转速由编码器8检测。另外，制动器9附装至托架3B的负载侧，轴5的旋转由制动器9停止。
如图2所示，定子6通过环形地连接多个分割定子60而形成，转子7面向定子6 布置在定子6的内周侧,转子7和定子6之间具有间隙。分割定子60包括分割定子芯61、 分割定子绕组62和保护构件63。
分割定子芯61包括沿着框架2的内周弯曲的弓形轭部61a和从轭部61a径向向内伸出的齿部61b，马达I的定子芯通过环形连接分割定子芯61形成。
在各分割定子芯61上，借助保护构件63缠绕绝缘材料包覆线。因此，分割定子绕组62附装至各分割定子芯61。作为绝缘材料包覆线，例如使用铜线或铝线。
在图2中所示的定子6的定子芯中，磁极的数量(极数)是12，然而，磁极的数量并不限于此。例如，定子芯的磁极的数量可以被设置在8到12的范围内。
如图2所示，转子7包括转子芯71和多个永磁体72，并且围绕作为中心轴线O的轴5的中心旋转。转子芯71通过堆叠多个板材(例如磁钢板)形成，以减少涡流。另外， 转子芯71形成为管状形状，并且附装至轴5。
永磁体72沿着转子芯71的外周面并列地布置。具有相同磁极的永磁体72在轴5 的延伸方向上并排地布置在转子芯71的外周中，而具有不同磁极的永磁体72并排交错地布置在转子芯71的周向方向上。永磁体72的布置并不限于此，可以采用不同的布置。
接下来，说明根据所述实施方式的制造方法。图3是示出了根据所述实施方式的制造方法的过程的图。
如图3中所示，根据所述实施方式的制造方法包括定子形成过程S10、转子形成过程S20、壳体成型过程S30、编码器形成过程S40、制动器形成过程S50、组装过程S60和检查过程S70。
而且，定子形成过程SlO包括芯冲压过程S11、芯堆叠过程S12、缠绕过程S13、芯组装过程S14和线连接过程S15。
在芯冲压过程Sll中，通过用模具冲压诸如磁钢板之类的板材形成用于形成分割定子芯61的的定子芯件。在芯堆叠过程S12中堆叠在芯冲压过程Sll中形成的多个定子芯件，由此形成分割定子芯61。
在缠绕过程S13中，选择性地执行第一缠绕过程13A和第二缠绕过程S13B。在第一缠绕过程S13A中，通过借助于保护构件63在分割定子芯61的齿部61b上缠绕Na次线径为φΑ的绝缘材料包覆线而将第一定子绕组附装至分割定子芯61。另一方面，在第二缠绕过程S13B中，通过借助于保护构件63在分割定子芯61的齿部61b上缠绕Nb (> Na)次线径为φΒ(< φΑ)的绝缘材料包覆线而将第二定子绕组附装至分割定子芯61。
因为第二定子绕组的线径ΦΒ小于第一定子绕组的线径ΦΑ，所以第二定子绕组的阻抗高于第一定子绕组的阻抗。而且，因为第二定子绕组的匝数Nb大于第一绕组的匝数Να， 所以第二定子绕组的阻抗变得高于第一定子绕组的阻抗。因此，在缠绕过程S13中，可以选择性地将具有不同阻抗的定子绕组附装至同一分割定子芯61。
在缠绕过程S13中，如果使用能够选择性地将多种类型的绝缘材料包覆线缠绕在分割定子芯61上的缠绕 机，则可以容易选择性地执行第一缠绕过程S13A和第二缠绕过程 S13B。
而且，在该实施方式中，说明了将分割定子绕组62附装至分割定子芯61的实施例，然而，定子芯并不限于此。例如，作为定子芯，可以采用包括内芯和外芯的双分割芯系统的定子芯，并且可以将定子绕组附装至定子芯。
另外，可以通过改变形成定子绕组的线的材料来改变定子绕组的阻抗。例如，在第一缠绕过程S13A中，形成定子绕组的线是铜线，而在第二缠绕过程S13B中，形成定子绕组的线是铝线。铜和铝具有不同的导电性，从而即使当定子绕组的匝数和线径在第一缠绕过程S13A和第二缠绕过程S13B中设置成一样时，也可以使得第一定子绕组的阻抗和第二定子绕组的阻抗彼此不同。
在芯组装过程S14中，通过将12个附装有定子绕组的分割定子60相连接而形成环形定子芯。之后，在线连接过程S15中，将从分割定子芯61的分割定子绕组62抽出的绝缘材料包覆线相连接而形成定子6。
这样，在定子形成过程SlO中，选择性地执行第一缠绕过程S13A和第二缠绕过程 S13B。换言之，选择性地执行通过将第一定子绕组附装至分割定子芯61而形成定子6的第一定子形成过程和通过将与第一定子绕组不同的第二定子绕组附装至分割芯61而形成定子6的第二定子形成过程。
在转子形成过程S20中，通过用模具冲压诸如磁性钢板之类的板形成多个转子芯件。之后，通过堆叠这些转子芯件形成转子芯71。
将以这种方式形成的转子芯71压配到轴5中。之后，将永磁体72附装至转子芯 71 (其附装至轴5)的外周。此外，将轴5插入到轴承4Α中，以将轴承4Α布置在转子芯71 的负载侧。
在壳体成型过程S30中，框架2和托架3Α及3Β均被成型。框架2和托架3Α、3Β 例如能通过将熔融金属注射到铸造模具中来成型。另外，在编码器形成过程S40中，形成编码器8，而在制动器形成过程S50中，形成制动器9。
在完成上述过程SlO至S50之后，执行组装过程S60。在该组装过程S60中，通过收缩配合将在定子形成过程SlO中形成的定子6固定至在壳体成型过程S30中成型的框架 2的内周。之后，将托架3A附装至框架2的以这种方式布置有定子6的负载侧。
接下来，从框架2的与负载侧相反的一侧将附装至轴5的转子7插入，以将转子7 和轴5布置在框架2中。之后，通过从框架2的与负载侧相反的一侧将制动器9插入轴5 来附装制动器9，另外，附装托架3B、轴承4B、编码器8等以组装马达I。最后，在检查过程 S70中，通过检查组装好的马达I的特性来确定马达I的质量。
这样，在根据当前实施方式的制造方法中，在缠绕过程S13中，能够选择匝数和线径不同的定子绕组，从而可以容易地制造具有不同特性的马达。
例如，在缠绕过程S13中，当选择第一缠绕过程S13A时，形成其中线径为ΦΑ而匝数为Na的第一定子绕组附装至分割定子芯61的定子(在下文中描述为第一定子)。另一方面，在缠绕过程S13中，当选择第二缠绕过程S13B时，则形成其中线径为ΦΒ而匝数为Nb 的第二定子绕组附装至分割定子芯61的定子(在下文中描述为第二定子)。
因此，可以选择性地制造具有其中第一定子绕组附装至分割定子芯61的第一定子的马达I和具有其中特性与第一定子绕组不同的第二定子绕组附装至分割定子芯61的第二定子的马达I。
在缠绕过程S13中，通过改变匝数和线径形成不同的定子绕组，然而，通过改变匝数和线径中的仅一方也可以形成不同的定子绕组。另外，通过改变线的材料而不改变匝数和线径也可以形成不同的定子绕组。而且，通过改变匝数、线径和材料中的至少两个也可以形成不同的定子绕组。
图4示出了具有第一定子的马达I (在下文中描述为第一马达1Α)和具有第二定子的马达I (在下文中描述为第二马达1Β)的实施例。
如上所述，第二定子绕组的线径ΦΒ小于第一定子绕组的线径ΦΑ，而第二定子绕组的匝数Nb大于第一定子绕组的匝数Να。因此，第二定子绕组的阻抗变得高于第一定子绕组的阻抗。而且，当由这些马达产生的扭矩相同时，在第二定子绕组中流动的电流变得小于在第一定子绕组中流动的电流。
另外，当增加定子绕组的匝数时，由马达产生的电压变高，从而使第二马达IB的额定转速变得小于第一马达IA的额定转速。在图4中所示的实施例中，第一马达IA的额定转速是1500rpm,而第二马达IB的额定转速为92rpm。
马达的额定输出是由额定转速和额定扭矩的乘积限定的值。因此，当额定转速减小时，额定输出也减小。在第二马达IB中，与第一马达IA相比，额定转速减小，从而额定输出也减小。在图4中所示的实施例中，第一马达IA的额定输出是1300W，而第二马达的额定输出是80W。因此，可以通过降低额定转速而不改变马达扭矩来降低马达额定输出，从而使得能够降低马达功率消耗。而且，通过降低马达电流可以降低马达驱动装置的容量，这还会使得驱动装置的成本和功耗降低。
这样，在根据当前实施方式的制造方法中，通过选择性地将匝数和线径不同的定子绕组附装至定子芯，无需改变马达尺寸和马达额定扭矩，就可以容易地制造具有不同特性的马达。
例如，在现有的马达生产线上，可以容易地制造具有不同特性的马达。具体地说，将在现有马达生产线上执行的缠绕过程设置为第一缠绕过程，并且选择性地执行将不同绕组数和线径的定子绕组附装至定子芯的第一缠绕过程和第二缠绕过程。
这样，通过改变现有马达的定子绕组可以提供具有期望额定转速的马达，从而与重新设计并制造马达的情况相比可以降低马达的成本。
例如，当设计包括多个关节轴并通过马达驱动这些关节轴的机器人时，根据将被驱动的关节轴将转速和扭矩设置为合适的额定转速和额定扭矩，然而，经常没有适用于所设置的转速和扭矩的马达。在这种情况下，选择具有比所需更多的马达扭矩的马达，即具有裕量的马达，或者分别设计和制造根据所设置的额定转速和额定扭矩的马达。
因为根据转子的特性和定子的特性来确定额定转速和额定扭矩，所以如果分别设计和制造转子和定子，则设计成本和制造成本均增加。然而，在根据当前实施方式的制造方法中，可以通过改变现有马达的定子绕组来提供具有期望额定转速的马达，从而可以降低马达的成本。
在上述实施方式中，选择性地执行了两个缠绕过程，即第一缠绕过程S13A和第二缠绕过程S13B，然而，缠绕过程并不限于此。例如，可以选择性地执行其中线径和匝数不同的三个或更多个缠绕过程中的任何一个。
因此，可以容易地提供具有用于各额定扭矩的不同额定转速的一组马达，从而能够极大地增加选择马达的自由。换言之，可以以额定扭矩作为参考来容易地选择马达。
马达I的构造并限于图I和图2中所示，而是可以使用其他构造的马达，只要马达包括其中定子绕组附装至定子芯的定子和面向定子布置在该定子的内周侧的转子即可。
权利要求
1.一种旋转电机的制造方法，该制造方法包括 通过选择性地将第一定子绕组和第二定子绕组中的任一个定子绕组附装至定子芯而形成定子； 形成待面向所述定子布置在该定子的内周上的转子；以及 将所述定子和所述转子布置在壳体中。
2.根据权利要求I所述的旋转电机的制造方法，其中，所述第一定子绕组和所述第二定子绕组的线径不同和/或匝数不同。
3.根据权利要求I或2所述的旋转电机的制造方法，其中，所述第一定子绕组和所述第二定子绕组的线的材料不同。
4.一种旋转电机,该旋转电机包括与另一个旋转电机相同的定子芯、转子和框架，其中， 附装至所述定子芯的定子绕组与包括在所述另一个旋转电机中的定子绕组不同。
5.根据权利要求4所述的旋转电机，其中，附装至所述定子芯的所述定子绕组与包括在所述另一个旋转电机中的所述定子绕组的线径不同和/或匝数不同。
6.根据权利要求4或5所述的旋转电机，其中，附装至所述定子芯的所述定子绕组与包括在所述另一个旋转电机中的所述定子绕组的线的材料不同。
全文摘要
本发明涉及旋转电机的制造方法和旋转电机。根据实施方式的旋转电机的制造方法包括通过选择性地将第一定子绕组和第二定子绕组中的任一个定子绕组附装至定子芯而形成定子；形成待面向所述定子布置在该定子的内周上的转子；以及将所述定子和所述转子布置在壳体中。
文档编号H02K15/00GK102983685SQ20121003772
公开日2013年3月20日 申请日期2012年2月17日 优先权日2011年9月7日
发明者佐次川勇二, 冈久学 申请人:株式会社安川电机