(57)【要約】【課題】特性の異なるモータを容易に提供することができるモータの製造方法を提供すること。【解決手段】モータの製造方法は、固定子を形成する固定子形成工程と、回転子を形成する回転子形成工程と、固定子と回転子とをハウジング内に配設する配設工程とを含む。固定子形成工程は、固定子コアに第１の固定子巻線を取り付けて固定子を形成する第１工程と、この第１工程で用いる固定子コアと同一の固定子コアに第１の固定子巻線と異なる第２の固定子巻線を取り付けて固定子を形成する第２工程とを選択的に実行する。【選択図】図３
2013059182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子コアに第１の固定子巻線を取り付けて固定子を形成する第１工程と、当該第１工程で用いる固定子コアと同一の固定子コアに前記第１の固定子巻線と異なる第２の固定子巻線を取り付けて固定子を形成する第２工程とを選択的に実行する固定子形成工程と、
固定子の内周に対向配置される回転子を形成する回転子形成工程と、
前記固定子形成工程によって形成された固定子と前記回転子形成工程によって形成された回転子とをハウジング内に配設する配設工程と
を含むことを特徴とするモータの製造方法。
【請求項２】
前記第１の固定子巻線と前記第２の固定子巻線とは、線径および／または巻線数が異なることを特徴とする請求項１に記載のモータの製造方法。
【請求項３】
前記第１の固定子巻線と前記第２の固定子巻線とは、線材の材質が異なることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータの製造方法。
【請求項４】
他のモータと同一の固定子コア、回転子およびフレームを備え、
前記固定子コアに取り付けられた固定子巻線は、前記他のモータが有する固定子巻線と異なる固定子巻線であることを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの製造方法およびモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータは様々な分野で広く用いられている。例えば、生産工場等の作業現場においては、複数の駆動軸を有し、各駆動軸がモータによって駆動されるロボットが広く用いられている。
【０００３】
モータは、固定子の内周側に回転子を対向配置して構成され、定格回転数や定格トルクに応じた回転子および固定子が用いられる（例えば、特許文献１参照）。モータは、一般に、定格回転数毎にそれぞれ定格トルクが異なるラインナップで提供され、各駆動軸がモータによって駆動されるロボットを設計する際には、必要な回転数やトルクに応じて適切なモータがラインナップの中から選択される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０３０３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、提供されるラインナップの中に適切なモータがない場合には、新たにモータの開発が行われる。かかる新たなモータでは、所望の回転数およびトルクを出せる適切な回転子および固定子が個別に設計されるため、コストや納期の観点で課題があった。さらに、モータのラインナップは一般的な用途を前提としてモータ特性を決めている。そのため、低速域から高速域までの広い回転数範囲での使用を目的に設計されており、仮に低速しか使用しないモータ用途では、高速域のモータ特性は不要であり、過剰品質となる。また、低速用モータとしては、ダイレクトドライブモータがあるが、このモータは低速域に特化したモータであり、モータ設計やモータ構造が異なるためにモータ製造ラインも専用設備が必要となる。このように最適なモータ選定を行うには、多くのモータ機種が必要となるため、モータ構造やモータ製造設備の多様化が必要であり安易に最適なモータ選定を行えないのが現状である。
【０００６】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、特性の異なるモータを容易に提供することができるモータの製造方法およびモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の開示するモータの製造方法の一つの態様によれば、固定子コアに第１の固定子巻線を取り付けて固定子を形成する第１工程と、当該第１工程で用いる固定子コアと同一の固定子コアに前記第１の固定子巻線と異なる第２の固定子巻線を取り付けて固定子を形成する第２工程とを選択的に実行する固定子形成工程と、固定子の内周に対向配置される回転子を形成する回転子形成工程と、前記固定子形成工程によって形成された固定子と前記回転子形成工程によって形成された回転子とをハウジング内に配設する配設工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本願の開示するモータの製造方法の一つの態様によれば、特性の異なるモータを容易に提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施例にかかるモータの縦断面図である。
【図２】図２は、実施例にかかるモータの固定子および回転子の説明図である。
【図３】図３は、実施例にかかる製造方法の手順を示す図である。
【図４】図４は、モータの定格特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本願の開示するモータおよびその製造方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、以下では、モータの製造方法を単に「製造方法」と記載する。
【実施例】
【００１１】
まず、実施例にかかる製造方法によって製造されるモータの構成を説明する。図１は実施例にかかるモータの縦断面図、図２は実施例にかかる固定子および回転子の説明図である。なお、図２は、図１のＡ−Ａ線断面のうち、固定子および回転子の部分を示す。
【００１２】
図１に示すように、本実施例にかかるモータ１は、フレーム２と、ブラケット３Ａ，３Ｂと、軸受４Ａ，４Ｂと、シャフト５と、固定子６と、回転子７と、エンコーダ部８と、ブレーキ部９とを備える。ブラケット３Ａ，３Ｂおよび軸受４Ａ，４Ｂによってハウジングが形成される。
【００１３】
フレーム２は、筒状に形成されており、内周面に固定子６の外周が固着される。ブラケット３Ａは、略円盤状に形成され、外周部がフレーム２の負荷側の開口端に取り付けられ、内周部で軸受４Ａを保持する。同様に、ブラケット３Ｂは、略円盤状に形成され、外周部がフレーム２の反負荷側の開口端に取り付けられ、内周部で軸受４Ｂを保持する。
【００１４】
シャフト５は、その中心がフレーム２の中心軸Ｏ上に位置し、軸受４Ａ，４Ｂによって中心軸Ｏを中心として回転可能に保持される。また、ブラケット３Ｂの反負荷側には、エンコーダ部８が取り付けられ、かかるエンコーダ部８によってシャフト５の回転数が検出される。また、ブラケット３Ｂの負荷側には、ブレーキ部９が取り付けられ、かかるブレーキ部９によってシャフト５の回転が停止される。
【００１５】
固定子６は、図２に示すように、複数の分割固定子６０が円環状に連結されて形成され、この固定子６の内周側には空隙を介して回転子７が対向配置される。分割固定子６０は、分割固定子コア６１と、分割固定子巻線６２と、保護部材６３とを備える。
【００１６】
分割固定子コア６１は、フレーム２の内周に沿ってカーブした弧状のヨーク部６１ａと、かかるヨーク部６１ａから径方向内側へ突出するティース部６１ｂとを備え、かかる分割固定子コア６１を円環状に連結することで、モータ１の固定子コアが形成される。
【００１７】
各分割固定子コア６１には、保護部材６３を介して絶縁被覆電線が巻装される。これにより、各分割固定子コア６１に分割固定子巻線６２が取り付けられる。なお、絶縁被覆電線として、例えば、銅線やアルミ線が用いられる。
【００１８】
なお、図２に示す固定子６の固定子コアは、その磁極数（ポール数）を１２としているが、これに限定されるものではない。例えば、固定子コアの磁極数を８〜１２の範囲に設定することができる。
【００１９】
回転子７は、図２に示すように、回転子コア７１と、複数の永久磁石７２とを備えており、シャフト５の中心を中心軸Ｏとして回転する。回転子コア７１は、渦電流を低減するために電磁鋼板などの薄板材を多数枚積層して形成される。また、回転子コア７１は、筒状に形成され、シャフト５に取り付けられる。
【００２０】
複数の永久磁石７２は、回転子コア７１の外周面に沿って並べて配設される。シャフト５の伸延方向では、同一極性の永久磁石７２が回転子コア７１の外周に並べて配設され、回転子コア７１の周方向では、異なる極性の永久磁石７２が交互に並べて配設される。なお、永久磁石７２の配置はこれに限定されるものではなく、その他の配置であってもよい。
【００２１】
次に、実施例にかかる製造方法について説明する。図３は、実施例にかかる製造方法の手順を示す図である。
【００２２】
図３に示すように、実施例にかかる製造方法は、固定子形成工程Ｓ１０と、回転子形成工程Ｓ２０と、ハウジング成形工程Ｓ３０と、エンコーダ形成工程Ｓ４０と、ブレーキ形成工程Ｓ５０と、組立工程Ｓ６０と、検査工程Ｓ７０とを含む。
【００２３】
固定子形成工程Ｓ１０は、さらに、コア抜き工程Ｓ１１と、コア積層工程Ｓ１２と、巻装工程Ｓ１３と、コア組立工程Ｓ１４と、結線工程Ｓ１５とを含む。
【００２４】
コア抜き工程Ｓ１１では、金型によって電磁鋼板などの薄板材を打ち抜くことによって、分割固定子コア６１を形成するための固定子コア片を形成する。コア抜き工程Ｓ１１によって形成された複数の固定子コア片は、コア積層工程Ｓ１２において積層され、これにより、分割固定子コア６１が形成される。
【００２５】
巻装工程Ｓ１３では、第１巻装工程Ｓ１３Ａと第２巻装工程Ｓ１３Ｂとが選択的に実行される。第１巻装工程Ｓ１３Ａでは、保護部材６３を介して分割固定子コア６１のティース部６１ｂに線径φＡを有する絶縁被覆電線をＮＡ回巻き付けることによって、第１の固定子巻線を分割固定子コア６１に取り付ける。一方、第２巻装工程Ｓ１３Ｂでは、保護部材６３を介して分割固定子コア６１のティース部６１ｂに線径φＢ（＜φＡ）を有する絶縁被覆電線をＮＢ（＞ＮＡ）回巻き付けることによって、第２の固定子巻線を分割固定子コア６１に取り付ける。
【００２６】
第２の固定子巻線の線径φＢは第１の固定子巻線の線径φＡよりも小さいことから、第２の固定子巻線の抵抗値は第１の固定子巻線の抵抗値よりも高くなる。また、第２の固定子巻線の巻線数ＮＢは第１の固定子巻線の巻線数ＮＡよりも多いことから、これによっても第２の固定子巻線の抵抗値は第１の固定子巻線の抵抗値よりも高くなる。したがって、巻装工程Ｓ１３では、抵抗値が異なる固定子巻線を同じ分割固定子コア６１に対して選択的に取り付けることができる。
【００２７】
なお、巻装工程Ｓ１３において、分割固定子コア６１に複数種類の絶縁被覆電線を選択的に巻き付けることができる巻付機を用いるようにすれば、第１巻装工程Ｓ１３Ａと第２巻装工程Ｓ１３Ｂとを選択的に実行することが容易になる。
【００２８】
また、ここでは、分割固定子コア６１に分割固定子巻線６２を取り付ける例を説明したが、固定子コアは、これに限定されるものではない。例えば、固定子コアとして、内コア、外コアからなる２分割コア方式の固定子コアを採用し、かかる固定子コアに固定子巻線を取り付けるようにしてもよい。
【００２９】
また、固定子巻線を構成する線材の材質を替えることによって、固定子巻線の抵抗値を変更するようにしてもよい。例えば、第１巻装工程Ｓ１３Ａでは、固定子巻線を構成する線材を銅線とし、第２巻装工程Ｓ１３Ｂでは、固定子巻線を構成する線材をアルミ線とする。銅とアルミとはその導電率が異なることから、第１巻装工程Ｓ１３Ａと第２巻装工程Ｓ１３Ｂとで固定子巻線の巻線数および線径を同一にした場合であっても、第１の固定子巻線の抵抗値と第２の固定子巻線の抵抗値とを変更することができる。
【００３０】
コア組立工程Ｓ１４では、固定子巻線を取り付けた１２個の分割固定子６０を連結して円環状の固定子コアを形成する。その後、結線工程Ｓ１５において、各分割固定子６０の分割固定子巻線６２からそれぞれ引き出された絶縁被覆電線の結線を行って固定子６を形成する。
【００３１】
このように、固定子形成工程Ｓ１０では、第１巻装工程Ｓ１３Ａと第２巻装工程Ｓ１３Ｂとが選択的に実行される。すなわち、第１の固定子巻線を分割固定子コア６１に取り付けて固定子６を形成する第１の固定子形成工程と、第１の固定子巻線と異なる第２の固定子巻線を分割固定子コア６１に取り付けて固定子６を形成する第２の固定子形成工程とが選択的に実行される。
【００３２】
回転子形成工程Ｓ２０では、金型によって電磁鋼板などの薄板材を打ち抜くことによって、複数の回転子コア片を形成する。そして、これら複数の回転子コア片を積層することによって、回転子コア７１が形成される。
【００３３】
このように形成された回転子コア７１は、シャフト５に圧入される。その後、シャフト５に取り付けた回転子コア７１の外周に永久磁石７２を貼り付ける。さらに、シャフト５を軸受４Ａに挿通して、回転子コア７１の負荷側に軸受４Ａを配設する。
【００３４】
ハウジング成形工程Ｓ３０では、フレーム２およびブラケット３Ａ，３Ｂをそれぞれ成形する。フレーム２およびブラケット３Ａ，３Ｂは、例えば、鋳型に溶湯を注入することで成形できる。また、エンコーダ形成工程Ｓ４０は、エンコーダ部８を形成し、ブレーキ形成工程Ｓ５０では、ブレーキ部９を形成する。
【００３５】
上述した工程Ｓ１０〜Ｓ５０の実行が終了した後、組立工程Ｓ６０を実行する。この組立工程Ｓ６０では、ハウジング成形工程Ｓ３０で成形したフレーム２の内周に、固定子形成工程Ｓ１０で形成した固定子６を焼きばめにより固着する。そして、このように固定子６を配設したフレーム２の負荷側にブラケット３Ａを取り付ける。
【００３６】
次に、シャフト５に取り付けられた回転子７をフレーム２の反負荷側から挿入し、フレーム２内に回転子７およびシャフト５を配設する。その後、ブレーキ部９をフレーム２の反負荷側からシャフト５に挿通して取り付け、さらに、ブラケット３Ｂ、軸受４Ｂおよびエンコーダ部８などに取り付けることによって、モータ１を組み立てる。最後に、検査工程Ｓ７０において、組み立てたモータ１の特性を検査することによって、モータ１の良否を判定する。
【００３７】
このように本実施例にかかる製造方法では、巻装工程Ｓ１３において、巻線数および線径が異なる固定子巻線を選択するようにしており、これにより、特性が異なるモータを容易に製造することができる。
【００３８】
例えば、巻装工程Ｓ１３において、第１巻装工程Ｓ１３Ａを選択した場合、線径φＡおよび巻線数ＮＡ回の第１の固定子巻線が分割固定子コア６１に取り付けられた固定子（以下、第１の固定子と記載する）が形成される。一方、巻装工程Ｓ１３において、第２巻装工程Ｓ１３Ｂを選択した場合、線径φＢおよび巻線数ＮＢ回の第２の固定子巻線が分割固定子コア６１に取り付けられた固定子（以下、第２の固定子と記載する）が形成される。
【００３９】
したがって、第１の固定子巻線を分割固定子コア６１に取り付けた第１の固定子を有するモータ１と、第１の固定子巻線とは特性が異なる第２の固定子巻線を分割固定子コア６１に取り付けた第２の固定子を有するモータ１とを選択的に製造することが可能となる。
【００４０】
なお、巻装工程Ｓ１３においては、巻線数および線径を変更することで、異なる固定子巻線を形成することとしたが、巻線数および線径のうち一方のみを変更することで、異なる固定子巻線を形成することもできる。また、巻線数および線径を変更することなく、線材の材質を変更することで、異なる固定子巻線を形成することもできる。なお、巻線数、線径および材質のうち２つ以上を異ならせることで、異なる固定子巻線を形成するようにしてもよい。
【００４１】
ここで、第１の固定子を有するモータ１（以下、第１モータ１Ａと記載する）および第２の固定子を有するモータ１（以下、第２モータ１Ｂと記載する）の一例を図４に示す。
【００４２】
上述したように、第２の固定子巻線の線径φＢは第１の固定子巻線の線径φＡよりも小さく、第２の固定子巻線の巻線数ＮＢは第１の固定子巻線の巻線数ＮＡよりも多い。そのため、第１の固定子巻線の抵抗値に比べ、第２の固定子巻線の抵抗値が高くなる。また、モータの発生トルクが同じ場合、第２の固定子巻線に流れる電流は、第１の固定子巻線に流れる電流よりも低くなる。
【００４３】
さらに、固定子巻線の巻線数を多くすると、モータの発生する電圧は高くなることから、第２モータ１Ｂの定格回転数は、第１モータ１Ａの定格回転数よりも少なくなる。図４に示す例では、第１モータ１Ａの定格回転数は１５００（ｒｐｍ）であるのに対して、第２モータ１Ｂの定格回転数は９２（ｒｐｍ）となっている。
【００４４】
また、モータの定格出力は、定格回転数と定格トルクとを乗算することによって規定される値である。したがって、定格回転数が低下すると、定格出力も下がる。第２モータ１Ｂでは、第１モータ１Ａに比べ、定格回転数が低くなることから、定格出力も低くなる。図４に示す例では、第１モータ１Ａの定格出力が１３００（Ｗ）であるのに対して、第２モータ１Ｂの定格出力は８０（Ｗ）となっている。これにより、モータトルクは変えずに、定格回転数を少なくすることでモータ定格出力を下げることができ、モータ消費電力の低減が可能となる。また、モータの電流値の低減は、モータ駆動装置の容量を低減でき、駆動装置としてもコストダウン、消費電力の低減となる。
【００４５】
このように、本実施例にかかる製造方法では、巻線数および線径の異なる固定子巻線を選択的に固定子コアに取り付けることによって、モータ体格、モータ定格トルクを変えずに特性の異なるモータの製造を容易に行うことができる。
【００４６】
例えば、既存のモータの製造ラインにおいて、異なる特性を有するモータを容易に製造することができる。すなわち、既存のモータの製造ラインにおいて行っている巻装工程を第１巻装工程とし、かかる第１巻装工程と、巻線数および線径の異なる固定子巻線を固定子コアに取り付ける第２巻装工程とを選択的に実行する。
【００４７】
このように既存のモータの固定子巻線を変更することによって所望の定格回転数を有するモータを提供することができるため、新規にモータを設計および製造する場合に比べ、モータのコストを低減することができる。
【００４８】
例えば、複数の関節軸を有し、関節軸をモータで駆動するロボットを設計する際、駆動する関節軸に応じた適切な定格回転数や定格トルクに設定されるが、設定される定格回転数や定格トルクに応じたモータが存在しない場合も多い。このような場合、必要なモータトルクより大きい、余裕を持ったモータを選定するか、設定される定格回転数や定格トルクに応じたモータを個別に設計および製造することになる。
【００４９】
定格回転数や定格トルクは、回転子の特性や固定子の特性によって決定されることから、回転子および固定子を個別に設計および製造すると、設計コストや製造コストを押し上げてしまうことになる。しかし、本実施例にかかる製造方法では、既存のモータの固定子巻線を変更することによって所望の定格回転数を有するモータを提供することができるため、モータのコストを低減することができる。
【００５０】
なお、上述の実施例では、第１巻装工程Ｓ１３Ａおよび第２巻装工程Ｓ１３Ｂの２つの巻装工程を選択的に実行することにしたが、巻装工程はこれに限定されるものではない。例えば、それぞれ線径や巻線数が異なる３つ以上の巻装工程のいずれか一つを選択的に実行するようにしてもよい。
【００５１】
このようにすることで、定格トルク毎にそれぞれ定格回転数が異なるラインナップを容易に提供することが可能となり、モータを選択するユーザの選択肢を大幅に広げることが可能となる。すなわち、定格トルクを基準にモータを選択することが容易となる。
【００５２】
なお、モータ１の構成は図１および図２に記載されたものに限定されるものではなく、固定子コアに固定子巻線を取り付けた固定子と、固定子の内周側に対向配置される回転子とを備えるモータであれば、他の構成のモータであってもよい。
【００５３】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細及び代表的な実施例に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１  モータ
２  フレーム（ハウジング）
３Ａ，３Ｂ  ブラケット（ハウジング）
４Ａ，４Ｂ  軸受
５  シャフト
６  固定子
７  回転子
８  エンコーダ部
９  ブレーキ部
６０  分割固定子
６１  分割固定子コア
６２  分割固定子巻線
６３  保護部材
【図１】
2013059182.tif 000003
【図２】
2013059182.tif 000004
【図３】
2013059182.tif 000005
【図４】
2013059182.tif 000006