马达以及机器人的制作方法
【专利说明】马达以及机器人
[0001]本申请是申请日为2015年03月04日、申请号为201510096642.0、发明名称为“线圈骨架、转子、马达以及机器人”的发明申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及线圈骨架、转子、马达以及机器人。
【背景技术】
[0003]工业用机器人中随处使用小型的马达，马达的性能大幅影响机器人的动作性能。在机器人中，需求实现小型且大转矩的马达，旋转件使用以钕磁铁为代表的强力的永磁铁。
[0004]在小型的马达中，在软磁性体的旋转轴安装有永磁铁。如图25所示，在现有的转子(旋转件)的旋转轴1003安装有多个永磁铁1052，为了防止永磁铁1052被剥离，在永磁铁1052的外径安装有相当于辅助环1070的机构。在小型马达中，为了实现更大的转矩，需要极力使转子的永磁铁52和与其对置的定子(未图示)的磁极的面接近。
[0005]例如，在专利文献I中，公开了一种利用保护部件覆盖转子的外圆柱面的永磁铁表面的构造。
[0006]另外，马达的输出随着输入的能量增加而增大，但绝缘物因伴随着输入而产生的热受到破损等，从而输入存在极限。另一方面，通过使用强力的永磁铁既能够抑制输入的能量又能够获得较大的输出，但因旋转轴与永磁铁的作用而产生的阻力、即所谓的齿槽转矩(以下称为齿槽效应)容易增大，从而存在即便因铁芯的微小变形齿槽效应因也会显著增大的课题。
[0007]以往，如何使用强力的磁铁来抑制热并使热(损失)高效地从马达散逸至外侧的空气、接触物成为获得大的输出的关键。另一方面，为了使用强力的磁铁，后述的齿槽特性存在课题。
[0008]例如，在专利文献2中，公开了一种通过热压配合来安装内芯与外芯的技术。图26是表示现有的带铁芯的马达的铁芯构造的图。如图26所示，由内芯1056与外芯1058这两部分构成，在内芯1056的被称为铁心齿1062的凸部卷绕线圈1041。
[0009]另外，通常，马达的性能由称为转矩容量比之类的指标来表达。即，将所需要的部件装入有限的容积关系到性能的提高。例如，在线圈接线部外周实施模制成形的情况较多，但若缩小其模制成形厚度，则截面积变小，因此可预见特性提高。然而，接线部外周是与铝合金等金属壳体配合的部位，因此若缩小模制成形厚度则产生绝缘耐压不良的问题。
[0010]在将线圈卷线直接接线于基板的方法中，虽然小型且绝缘性也良好，但由于线圈卷线容易变形，所以组装性较差，制造成本增加。
[0011]另外，在缠绕于缠绕引脚的情况下，将线圈卷线多次卷绕在缠绕引脚并通过钎焊来固定，因此发生缠绕引脚较粗的情况，从而完成体的尺寸增大。具体而言，在缠绕引脚的直径的基础上增加缠绕了的线圈卷线的直径与钎焊的厚度的和。位于其外侧的外装壳体需要取得绝缘空间(通常设置模制成形层)，因此例如若线圈卷线的直径为0.5mm左右，则制造上直径会增加Imm以上(线圈卷线(0.5mm) +钎焊层)。
[0012]与此相对，例如在专利文献3中，公开了一种使卷线在形成于具有铜线图案的绝缘基板的贯通孔穿过并进行钎焊的技术。另外，在专利文献4中，公开了一项将卷线接合端子配置于绝缘骨架彼此的轭部侧面间、且其一端不向骨架的外侧突出的技术。
[0013]另外，在向电动机(马达)的线圈骨架进行卷线的情况下，绝缘被膜因伴随着卷绕开始端线圈的处理产生的卷线彼此的摩擦力而损伤，从而发生局部短路不良、因过度的拉伸应力而导致的断线不良，作为上述问题点的对策，提出各种方法。例如，在专利文献5中，公开了如下构造，即、为了边极力紧贴于卷绕开始端侧凸缘的内表面边进行卷绕，而在接近凸缘内表面的外圆筒面(卷线部)设置有朝向该凸缘内表面倾斜的面，卷绕开始端卷线与上述凸缘内表面接触。
[0014]专利文献1:日本特开2009-239988号公报
[0015]专利文献2:日本特开2007-336690号公报
[0016]专利文献3:日本特开平5-308742号公报
[0017]专利文献4:日本特开2000-78789号公报
[0018]专利文献5:日本特开平11-355995号公报
[0019]然而，在图25所示的、现有的使用辅助环1070的构造中，在永磁铁1052的外径安装辅助环1070，因此不得不使永磁铁1052与定子的磁极分离辅助环1070的厚度的大小，从而存在无法避免转矩降低的担忧。
[0020]另外，在专利文献I的构造中，转子与定子额外分离保护部件的厚度的大小，从而存在效率降低的担忧。
[0021]在专利文献2中，虽然热能够散逸，但产生因热压配合应力而导致的内外芯的变形、因变形而导致的与转子的芯错位等，从而存在齿槽效应增大的担忧。另外，在内芯与外芯通过热压配合等处于完全紧贴的状态下，又将外装壳体热压配合，因此产生内外芯的变形、因变形而导致的芯错位，从而存在齿槽效应增大的担忧。
[0022]在专利文献3中，存在钎焊的区域变大的担忧。另外，在专利文献4中，伴随着马达的小型化，即使端子的一端不突出，也存在因外装壳体与端子的接近而难以确保绝缘性的担忧。
[0023]并且，在专利文献5中，能够使卷绕开始端线圈边紧贴于凸缘内表面边卷绕，但排列卷的堆积层数局部(有槽的位置)变多，在该构造中，存在无法进行均等的卷数的卷线的担忧。优选地，为了提高电动机的特性而需要使卷线部侧线圈极力接近内部的铁芯从而提高卷线剖面长方形内的占空系数。
[0024]图27是表示卷线部侧线圈与铁芯的距离L、和电动机的转矩T的关系的图。若距离L增加则转矩T减小。据此，若在卷线部设置槽，则无法减薄骨架的靠内部铁芯侧的壁厚(距离L)，从而存在导致特性降低的担忧。
【发明内容】
[0025]本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，能够通过以下方式或应用例来实现。
[0026]应用例I
[0027]本应用例所涉及的线圈骨架，其特征在于，具备卷绕电线的卷线部和与上述卷线部连续设置的凸缘的线圈骨架，上述凸缘具有限制上述电线的位置的凹部，上述电线以卷绕开始点作为卷绕的开始点而卷绕于上述卷线部，被上述凹部限制了位置的电线的中心轴与上述卷绕开始点不重叠。
[0028]根据本应用例，能够以简易的构造使线圈接近铁芯侧，并以规整地排列的方式卷绕卷线。由此，卷绕开始端卷线能够尽可能地接近凸缘内表面，卷线数均等且能够提高卷线的占空系数。另外，还能够防止因线圈的卷线彼此的摩擦而导致的绝缘被膜损伤、绝缘不良、局部短路不良的弊端。
[0029]应用例2
[0030]在上述应用例所记载的线圈骨架中，其特征在于，上述线圈骨架包括引脚，该引脚设置于上述凸缘，用于缠绕上述电线，上述引脚相比上述卷绕开始点配置在与卷绕环绕方向相反的倾斜角方向。
[0031]根据本应用例，缠绕于引脚的卷线相比卷绕开始点在与卷绕环绕方向相反的倾斜角方向上沿卷线部卷绕，因此卷线能够容易地卷绕于卷线部。
[0032]应用例3
[0033]本应用例所涉及的马达，其特征在于，具有上述应用例所记载的线圈骨架。
[0034]根据本应用例，通过上述应用例所记载的线圈骨架带来的效果，马达的转矩、转速的特性提高。
[0035]应用例4
[0036]本应用例所涉及的机器人，其特征在于，具有上述应用例所记载的马达。
[0037]根据本应用例，能够提供具有上述应用例所记载的马达带来的效果的机器人。
[0038]应用例5
[0039]本应用例所涉及的马达，其特征在于，上述马达具备以规定的旋转轴为中心旋转的旋转体和具有产生旋转磁场的电枢的固定体，上述电枢具有:多个极齿，上述多个极齿从外周朝向上述旋转轴配置；卷线骨架，该卷线骨架安装于上述极齿，并且卷绕多个导电线；以及多个缠绕引脚，上述多个缠绕引脚连接上述多个导电线的端部的各个，上述缠绕引脚的前端朝向上述旋转轴。
[0040]根据本应用例，使缠绕引脚的前端朝向旋转轴，由此马达的线圈接线部与外装壳体的绝缘性提高。由此，能够减薄模制成形体，从而能够使外装壳体接近至最近，能够提高导热性。其结果是，也可以不对马达实施绝缘对策而加以使用，即便使马达的形状小型也能够确保配线间的绝缘性。另外，还实现转矩容量比的提高。
[0041]应用例6
[0042]在上述应用例所记载的马达中，其特征在于，上述缠绕引脚以从上述卷线骨架的面朝向上述旋转轴呈大致L字形立起的方式设置。
[0043]根据本应用例，能够容易地使缠绕引脚的前端朝向旋转轴。
[0044]应用例7
[0045]在上述应用例所记载的马达中，其特征在于，上述缠绕引脚设置于上述卷线骨架的沿着上述旋转轴延伸的内壁。
[0046]根据本应用例，设置I字型的缠绕引脚，将导电线缠绕、钎焊于该缠绕引脚，并且使缠绕引脚的前端朝向旋转轴，由此与外装壳体的绝缘性提高。
[0047]应用例8
[0048]在上述应用例所记载的马达中，其特征在于，上述马达具有设置于与上述旋转轴交叉的端面的配线基板，上述多个导电线的端部通过钎焊接合于上述配线基板而被电连接。
[0049]根据本应用例，导电线能够通过钎焊接合之类的简单接合工序来与配线基板接合，因此能够降低制造成本。
[0050]应用例9
[0051]本应用例所涉及的机器人，其特征在于，具备基台、连结于上述基台的臂、以及使上述臂转动的上述任一应用例所记载的马达。
[0052]根据本应用例，能够将上述应用例所记载的马达直接装入机器人的臂部等金属框体，从而能够缩小机器人等完成体的尺寸。
[0053]应用例10
[0054]本应用例所涉及的马达，其特征在于，包括:内芯，该内芯具备向内侧突出的多个铁心齿；外芯，该外芯嵌合于上述内芯的外侧；以及卷线骨架，该卷线骨架安装于上述内芯，并且具有卷绕有电枢卷线的中空部，在上述内芯与上述外芯的间隙间隔内形成有模制成形材料或接合材料，上述内芯与上述外芯被上述模制成形材料或上述接合材料固定。
[0055]根据本应用例，设置最佳的间隙间隔，并在该间隙间隔填充模制成形材料来固定内芯与外芯。由此，能够降低因热压配合而导致的铁芯的变形、且能够降低因变形而导致的与转子的芯错位。其结果是，能够获得低齿槽效应的马达。
[0056]应用例11
[0057]在上述应用例所记载的马达中，其特征在于，上述