BR102018073938A2

BR102018073938A2 - Estator de máquina elétrica rotativa e método de fabricar bobina de estator

Info

Publication number: BR102018073938A2
Application number: BR102018073938-7A
Authority: BR
Inventors: Masahiro Nishimura; Masashi Matsumoto
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2018-11-22
Publication date: 2019-07-16
Also published as: CN109980823B; RU2707968C1; CN109980823A; JP7009986B2; EP3506467B1; KR20190079499A; US10978925B2; EP3506467A1; US20190199153A1; JP2019118214A

Abstract

a presente invenção refere-se a um estator (10) que inclui um núcleo de estator (12), e uma bobina de estator (14) enrolada em torno do núcleo de estator (12). a bobina de estator (14) inclui uma primeira bobina de segmento (20a) e uma segunda bobina de segmento (20b). uma primeira porção descascada (26a) que está presente em uma porção de extremidade da primeira bobina de segmento (20a) é unida a uma segunda porção descascada (26b) da segunda bobina de segmento (20b). pelo menos uma porção de rebaixo (32) é provida em uma superfície de junção (30) da primeira porção descascada (26a), que está voltada para a segunda porção descascada (26b).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para ESTATOR DE MÁQUINA ELÉTRICA ROTATIVA E MÉTODO DE FABRICAR BOBINA DE ESTATOR.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

1. Campo da Invenção [0001] A presente invenção refere-se a um estator de uma máquina elétrica rotativa, que inclui um núcleo de estator e uma bobina de estator em torno do núcleo de estator, e a um método de fabricar uma bobina de estator.

2. Descrição da Técnica Relacionada [0002] Na técnica relacionada, é conhecido um estator tipo condutor de segmento no qual uma bobina de estator é configurada unindo uma pluralidade de bobinas de segmento entre si. Por exemplo, a Publicação de Pedido de Patente Japonesa Não Examinada No. 2015-201966 (JP 2015-201966 A) descreve uma técnica para configurar uma bobina de estator inserindo uma bobina de segmento apresentando uma forma em U em cada fenda de um núcleo de estator e soldando então uma porção de extremidade da bobina de segmento em uma porção de extremidade de outra bobina de segmento (na especificação, o termo forma em U inclui o significado de forma aproximada de U).

[0003] Como tipos de soldagem, quando da junção de bobinas de segmento entre si, é conhecida a soldagem de gás inerte de tungstênio (TUG), soldagem a laser, ou semelhante. A soldagem TIG é um tipo de soldagem a arco que usa eletricidade. A soldagem TIG é soldagem do tipo condução de calor na qual a superfície de um material gera calor devido à colisão de elétrons e uma poça de fusão se desenvolve devido à condução do calor da superfície. Na soldagem TIG, uma faixa afetada pelo calor é ampla, e, portanto, em um caso de soldagem de uma bobina de segmento com a soldagem TIG, tem que

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2/24 ser aumentada uma porção descascada na qual uma película isolante é removida para junção, da bobina de segmento. O aumento da porção descascada na qual é removida a película isolante é vantajoso para a redução de tamanho de um estator.

[0004] A soldagem a laser é para fundir e unir um material aumentando a temperatura do material a uma temperatura igual ou maior do que um ponto de fusão com um laser apresentando uma alta densidade de energia. Na soldagem por laser, apenas uma faixa alcançável da energia de laser apresenta uma maior temperatura e uma influência térmica em outros locais é pequena. Por esta razão, no caso de soldagem de uma bobina de segmento com a soldagem a laser, é possível reduzir uma faixa afetada por calor enquanto é garantida uma área de junção suficiente. Por isso, é possível diminuir a porção descascada, e, como resultado, é possível reduzir o tamanho de um estator.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0005] A porção descascada da bobina de segmento é soldada em outra porção descascada. Uma região de junção que é unida à outra porção descascada e uma região de não junção que não é unida à outra porção descascada estão presentes na superfície de junção, que está voltada para outra porção descascada, da porção descascada. O limite entre a região de junção e a região de não junção é um limite de junção. No caso da soldagem a laser, o limite de junção tende a ter uma forma irregular apresentando uma pluralidade de picos.

[0006] A razão pela qual o limite de junção tende a ter uma forma irregular com os picos é a de que quando a soldagem a laser é executada, uma luz de laser é oscilada de modo a repetidamente atravessar o limite entre duas porções descascadas sobrepostas. Como resultado da oscilação, a profundidade de alcance da energia de laser na superfície de junção muda, e, desse modo, o limite de

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3/24 junção apresenta uma forma irregular. Conforme descrito acima, em um caso em que o limite de junção apresenta uma forma irregular com os picos, um fator de intensidade de tensão de uma porção unida aumenta, ocorrendo assim a rachadura ou a deterioração da porção unida facilmente. No caso acima descrito, é difícil garantir a força de junção da bobina de segmento.

[0007] A invenção provê um estator de uma máquina elétrica rotativa e um método de fabricar uma bobina de estator, na qual é possível adicionalmente aperfeiçoar a força de junção entre as bobinas de segmento.

[0008] Um primeiro aspecto da invenção refere-se a um estator de uma máquina elétrica rotativa. O estator inclui: um núcleo de estator, e uma bobina de estator enrolada em torno do núcleo de estator. A bobina de estator inclui uma primeira bobina de segmento e uma segunda bobina de segmento. Uma primeira porção descascada que está presente em uma porção de extremidade da primeira bobina de segmento é unida a uma porção descascada da segunda bobina de segmento, e pelo menos uma porção de rebaixo é provida em uma superfície de junção da primeira porção descascada voltada para a segunda porção descascada.

[0009] Com o estator de acordo com o primeiro aspecto da invenção, a forma de uma porção de extremidade de uma porção soldada, quando duas porções descascadas tiverem sido soldadas entre si, é controlada pela porção de rebaixo. Desta forma, um fator de intensidade de tensão da porção soldada é diminuído, e, desse modo, a rachadura ou a ruptura da porção soldada podem der efetivamente reduzidas. Como resultado, é possível adicionalmente aperfeiçoar a força de junção entre a primeira bobina de segmento e a segunda bobina de segmento.

[0010] No estator de acordo com o primeiro aspecto da invenção, a

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4/24 superfície de junção pode incluir uma região de junção onde a primeira bobina de segmento é unida à segunda bobina de segmento, e uma região de não junção onde a primeira porção descascada e a segunda porção descascada estão voltadas uma para a outra sem a junção da primeira bobina de segmento e da segunda bobina de segmento, e a porção de rebaixo pode estar presente nas proximidades de um limite de junção que é um limite entre a região de junção e a região de não junção.

[0011] Com o estator de acordo com o primeiro aspecto da invenção, a porção de rebaixo é formada nas proximidades do limite de junção, por meio do que é possível mais confiavelmente formar a forma da porção de extremidade da porção soldada, isto é, a forma do limite de junção, uma forma com um menor fator de intensidade de tensão. Como resultado, é possível mais confiavelmente aperfeiçoar a força de junção entre a primeira bobina de segmento e a segunda bobina de segmento.

[0012] No estator de acordo com o primeiro aspecto da invenção, a região de junção pode estar adicionalmente localizada fora da bobina de estator do que a região de não junção em uma direção axial do estator.

[0013] Com o estator de acordo com o primeiro aspecto da invenção, a energia de soldagem para soldar a porção descascada (por exemplo, a energia de laser durante a soldagem a laser) pode ser aplicada a partir do exterior da bobina de estator na direção axial do estator, sendo, portanto, possível suprimir a interferência entre a energia de soldagem e outros membros.

[0014] No estator de acordo com o primeiro aspecto da invenção, a porção de rebaixo pode ter uma forma linear ou de arco e se estende em uma direção que cruza a direção axial (na especificação, o termo forma de arco inclui o significado de uma forma aproximada de

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5/24 arco).

[0015] Com o estator de acordo com o primeiro aspecto da invenção, durante a soldagem, a variação na profundidade de alcance da energia de soldagem (por exemplo, a energia de laser durante a soldagem a laser) na superfície de junção pode ser absorvida pela porção de rebaixo, sendo, desse modo, possível adicionalmente reduzir o fator de intensidade de tensão do limite de junção.

[0016] No estator de acordo o primeiro aspecto da invenção, uma pluralidade das porções de rebaixo pode ser provida na superfície de junção, e as porções de rebaixo podem ser providas de tal modo que fiquem dispostas em intervalos na direção axial.

[0017] Com o estator de acordo com o primeiro aspecto da invenção, mesmo que a amplitude de variação na profundidade de alcance da energia de soldagem seja grande ou na profundidade de alcance se desvie de uma estimativa, ela poderá ser absorvida pelas porções de rebaixo, sendo, desse modo, possível mais confiavelmente reduzir o fator de intensidade de tensão do limite de junção.

[0018] No estator de acordo com o primeiro aspecto da invenção, pelo menos uma porção de rebaixo pode estar presente em uma superfície da segunda porção descascada que está voltada para a porção de rebaixo da primeira porção descascada.

[0019] Um segundo aspecto da invenção refere-se a um método de fabricar uma bobina de estator. O método inclui: formar uma primeira porção descascada em uma porção de extremidade de uma primeira bobina de segmento que é incluída na bobina de estator, e também formar, em pelo menos uma porção de rebaixo na primeira porção descascada, uma película isolante da primeira bobina de segmento que é removida na primeira porção descascada; e soldar a primeira porção descascada em uma segunda porção descascada de tal modo que a porção de rebaixo fique voltada para a segunda

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6/24 porção, em uma condição em que a primeira porção descascada fica sobreposta à segunda porção descascada, a segunda porção descascada estando em uma porção de extremidade de uma segunda bobina de segmento que é incluída na bobina de estator.

[0020] Com o método de acordo com o segundo aspecto da invenção, a forma de uma porção de extremidade de uma porção soldada, quando duas porções descascadas tiverem sido soldadas entre si, é controlada pela porção de rebaixo. Desta forma, um fator de intensidade de tensão da porção soldada é diminuído, e, desse modo, a rachadura ou a ruptura da porção soldada pode ser efetivamente reduzida. Como resultado, é possível adicionalmente aperfeiçoar a força de junção entre a primeira bobina de segmento e a segunda bobina de segmento.

[0021] No método de acordo com o segundo aspecto da invenção, a primeira porção descascada e a segunda porção descascada podem ser soldadas entre si com soldagem a laser.

[0022] Com o método de acordo com o segundo aspecto da invenção, devido à soldagem com a soldagem a laser, é possível minimizar uma influência térmica sobre as porções do que a porção soldada. Por esta razão, é possível minimizar a porção descascada, e, desse modo, é possível reduzir o tamanho do estator.

[0023] No método de acordo com o segundo aspecto da invenção, na soldagem a laser, uma luz de laser pode ter energia de laser que funde materiais da primeira porção descascada e da segunda porção descascada, e a porção de rebaixo pode ser formada nas proximidades de uma porção de extremidade de uma faixa de cada uma dentre a primeira porção descascada e a segunda porção descascada, e a energia de laser pode alcançar a faixa de cada porção, a primeira porção descascada ou a segunda porção descascada.

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7/24 [0024] Com o método de acordo com o segundo aspecto da invenção, é possível tornar a forma de uma porção de extremidade da porção soldada mais confiável com um menor fator de intensidade de tensão. Como resultado, é possível mais confiavelmente aperfeiçoar a força de junção entre a primeira bobina de segmento e a segunda bobina de segmento.

[0025] No método de acordo com o segundo aspecto da invenção, na soldagem a laser, uma luz de laser pode ser emitida do lado de fora da bobina de estator em uma direção axial de um estator no qual é montada a bobina de estator, e oscilada de modo a repetidamente atravessar um limite onde a primeira porção descascada e a segunda porção descascada estão sobrepostas.

[0026] Com o método de acordo com o segundo aspecto da invenção, é possível confiavelmente fundir um material em torno da superfície de junção e confiavelmente unir as duas porções descascadas entre si.

[0027] Com o estator e o método de acordo com o primeiro e o segundo aspectos da invenção, a forma da porção de extremidade da porção soldada, quando duas porções descascadas tiverem sido soldadas entre si, é controlada pela porção de rebaixo. Desta maneira, o fator de intensidade de tensão da porção soldada é diminuído, e, desse modo, a rachadura ou a ruptura da porção soldada pode ser efetivamente reduzida. Como resultado, é possível adicionalmente aperfeiçoar a força de junção entre a primeira bobina de segmento e a segunda bobina de segmento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0028] Características, vantagens, e significância técnica e industrial de concretizações exemplificativas da invenção serão descritas abaixo com referência aos desenhos anexos, nos quais numerais semelhantes indicam elementos similares, e nos quais:

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8/24 [0029] a Figura 1 é uma vista em perspectiva parcial de um estator de uma máquina elétrica rotativa;

[0030] a Figura 2 é um diagrama que mostra um exemplo de uma bobina de segmento;

[0031] a Figura 3 é um diagrama que mostra a periferia de uma porção descascada;

[0032] a Figura 4 é uma vista da periferia da porção descascada, conforme visto a partir de uma seta IV na Figura 3;

[0033] a Figura 5 é uma vista em seção esquemática tomada ao longo da linha V-V na Figura 3;

[0034] a Figura 6 é um diagrama no qual é omitida a ilustração da bobina de segmento no lado próximo na Figura 3;

[0035] a Figura 7 é um diagrama de imagens que descreve uma relação entre uma faixa alcançável de energia de laser e uma região de soldagem;

[0036] a Figura 8 é outro diagrama de imagem que descreve a relação entre a faixa alcançável da energia de lazer da região de soldagem;

[0037] a Figura 9 é um diagrama que mostra resultados do experimento no qual é medida a força de junção da porção descascada;

[0038] a Figura 10 é um fluxograma que mostra um fluxo de fabricação de uma bobina de estator;

[0039] a Figura 11 é um diagrama que mostra outro exemplo de uma porção de rebaixo;

[0040] a Figura 12 é um diagrama que mostra outro exemplo da porção de rebaixo;

[0041] a Figura 13 é um diagrama que mostra outro exemplo da porção de rebaixo;

[0042] a Figura 14 é um diagrama que mostra outro exemplo da

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9/24 porção de rebaixo;

[0043] a Figura 15 é um diagrama que mostra outro exemplo da porção de rebaixo;

[0044] a Figura 16 é um diagrama que mostra um exemplo de outra bobina de estator; e [0045] a Figura 17 é um diagrama que mostra um exemplo de uma porção descascada na técnica relacionada.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONCRETIZAÇÕES [0046] Adiante, a configuração de um estator 10 de uma máquina elétrica rotativa será descrita com referência aos desenhos. A Figura 1 é uma vista em perspectiva parcial do estator 10 da máquina elétrica rotativa. Na seguinte descrição, uma direção circunferencial, uma direção axial, e uma direção radial referem-se, respectivamente, a uma direção circunferencial, uma direção axial e uma direção radial do estator 10.

[0047] O estator 10 é combinado com um rotor para configurar uma máquina elétrica rotativa. A máquina elétrica rotativa na qual é aplicado o estator 10 não é particularmente limitada e pode ser usada como um motor elétrico ou pode ser usada como um gerador de energia. Por exemplo, o estator 10 pode ser aplicado a uma máquina elétrica rotativa que é montada em um veículo eletrificado e funciona como um motor elétrico que gera energia para se deslocar e que também funciona como um gerador de energia que gera energia elétrica com uma força de frenagem ou semelhante.

[0048] O estator 10 apresenta um núcleo de estator 12 e uma bobina de estator 14 enrolada em torno do núcleo de estator 12. O núcleo de estator 12 é um membro cilíndrico e inclui uma culatra anular e uma pluralidade de dentes 18 que se projetam na direção radial a partir da superfície periférica interna da culatra (na especificação, o termo membro cilíndrico inclui o significado de um

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10/24 membro aproximadamente cilíndrico). Os dentes 18 são dispostos em um intervalo predeterminado na direção circunferencial, e uma fenda 16, que é um espaço no qual é inserida a bobina de estator 14, é formada entre dois dentes 18 adjacentes entre si. O núcleo de estator 12 é composto de uma pluralidade de chapas de aço eletromagnéticas (por exemplo, chapas de aço de silício) laminadas na direção axial. As chapas de aço eletromagnéticas são posicionadas e ligadas entre si para configurar o núcleo de estator 12.

[0049] A bobina de estator 14 é configurada enrolando um enrolamento em torno dos dentes 18. Um método de enrolamento e um método de conexão da bobina de estator 14 podem ser alterados de modo apropriado e livre. Por isso, a bobina de estator 14 pode ser enrolada no enrolamento distribuído ou pode ser enrolada no enrolamento concentrado. Na bobina de estator 14, bobinas trifásicas podem ser conectadas em estrela ou conectadas em triângulo.

[0050] A bobina de estator 14 desta concretização é configurada com uma bobina de segmento 20 composta de uma primeira bobina de segmento 20a e de uma segunda bobina de segmento 20b unidas entre si. A Figura 2 é um diagrama que mostra um exemplo de uma bobina de segmento 20. A bobina de segmento 20 é formada dobrando e moldando um condutor retangular que apresenta uma seção transversal retangular e que é coberto com uma película isolante (indicado por hachura no desenho) em uma forma de U (na especificação, o termo seção transversal retangular inclui o significado de uma seção transversal aproximadamente retangular). A bobina de segmento 20 apresenta um par de porções retas 24 e uma porção de conexão 22 que conecta as porções retas 24, em um estágio antes de a bobina de segmento 20 ser montada no núcleo de estator 12.

[0051] Quando a bobina de segmento 20 for montada no núcleo de

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11/24 estator 12, as porções retas 24 serão inseridas nas fendas 16, respectivamente. Desta forma, a porção de conexão 22 se estende na direção circunferencial de modo a atravessar um ou mais dentes 18 em um segundo lado de extremidade na direção axial do núcleo de estator 12. Depois de a porção reta 24 ser inserida na fenda 16, a porção reta 24 é dobrada na direção circunferencial no meio, conforme mostrado por uma linha de corrente de dois pontos na Figura 2. Desta maneira, a porção reta 24 é formada de modo a ter uma porção se estendendo na direção axial na fenda 16, e uma porção se estendendo na direção circunferencial em um primeiro lado de extremidade na direção axial do núcleo de estator 12. A porção que se estende na direção circunferencial configura uma parte de uma porção de extremidade de bobina. A seguir, a dobra para formar a bobina de segmento 20 com a forma de U é referida como uma dobra principal, e a dobra que é realizada depois de a bobina de segmento 20 ser montada no núcleo de estator 12 é referida como a dobra secundária.

[0052] Uma primeira porção descascada 26a e uma segunda porção descascada 26b, nas quais o condutor retangular é exposto no lado de fora com a remoção da película isolante, são formadas nas porções de extremidade da primeira bobina de segmento 20a e da segunda bobina de segmento 20b, respectivamente. Uma borda em uma primeira extremidade na direção da largura de cada porção, a primeira porção descascada 26a e a segunda porção descascada 26b, isto é, uma borda que é uma borda externa na direção axial, quando cada bobina, a primeira bobina de segmento 20a e a segunda bobina de segmento 20b, tiver sido dobrada em segundo lugar, é formada na forma de arco convexo para fora. Na Figura 2, é mostrado um exemplo no qual ambas as porções retas 24 são dobradas em segundo lugar para dentro na direção circunferencial. Por esta razão, tanto a primeira

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12/24 porção descascada 26a quanto a segunda porção descascada 26b são formadas em uma forma de arco nas bordas externas em uma direção da largura. Contudo, cada porção reta 24 pode ser dobrada em segundo lugar no lado oposto (para fora na direção circunferencial). No caso acima descrito, a forma das porções de extremidade na direção da largura de cada porção, a primeira porção descascada 26a e a segunda porção descascada 26b, pode ser também apropriadamente alterada de acordo com uma direção da dobra secundária.

[0053] A primeira porção descascada 26a da primeira bobina de segmento 20a é soldada e unida à segunda porção descascada 26b da segunda bobina de segmento 20b depois da borda secundária. A configuração da periferia da primeira porção descascada 26a e da segunda porção descascada 26b será descrita com referência às Figuras 3 a 6. A Figura 3 é um diagrama que mostra a periferia da primeira porção descascada 26a e da segunda porção descascada 26b unidas entre si. A Figura 4 é uma vista da periferia da primeira porção descascada 26a e da segunda porção descascada 26b, conforme visto a partir de uma direção de uma seta IV na Figura 3 (a direção axial). A Figura 5 é uma vista em seção esquemática tomada ao longo da linha V-V na Figura 3. A Figura 6 é um diagrama no qual é omitida a ilustração da primeira bobina de segmento 20a no lado próximo, da primeira bobina de segmento 20a e da segunda bobina de segmento 20b a serem unidas entre si.

[0054] Conforme mostrado na Figura 4, a primeira porção descascada 26a e a segunda porção descascada 26b são soldadas e unidas entre si em uma condição de ficarem sobrepostas em uma direção da espessura da porção descascada. Neste caso, a primeira porção descascada 26a e a segunda porção descascada 26b são sobrepostas de tal modo que as porções de borda na forma de arco da

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13/24 primeira porção descascada 26a e da segunda porção descascada 26b coincidam entre si, conforme mostrado na Figura 3. Em seguida, a superfície da primeira porção descascada 26a, que está voltada para a segunda porção descascada 26b e que é unida à mesma, é referida como uma superfície de junção 30.

[0055] Apenas uma porção no lado superior da superfície de junção 30 é unida à segunda porção descascada 26b. Em seguida, uma região que é unida à segunda porção descascada 26b é referida como uma região de junção Ew. Na Figura 6, uma hachura preta e escura indica a região de junção Ew. Uma região da superfície de junção 30, que está voltada para a segunda porção descascada 26b, mas que não é unida à segunda porção descascada 26b, é referida como uma região de não junção En. Na Figura 6, uma hachura preta e fina indica a região de não junção En.

[0056] Nesta concretização, uma porção de rebaixo 32 rebaixada na direção de espessura é provida nas proximidades de um limite, isto é, um limite de junção, entre a região de junção Ew e a região de não junção En na superfície de junção 30. A porção de rebaixo 32 tem a forma de arco que é convexa descendentemente na direção axial, conforme mostrado na Figura 6. Ambas as extremidades da porção de rebaixo 32 alcançam a borda de extremidade superior da segunda porção descascada 26b (uma primeira extremidade na direção da largura da segunda bobina de segmento 20b). A porção de rebaixo 32 é provida a fim de suavizar o limite de junção, isto sendo descrito posteriormente.

[0057] A soldagem da primeira porção descascada 26a e da segunda porção descascada 26b é executada por soldagem a laser. Devido à soldagem com a soldagem a laser, uma faixa na qual a película isolante é removida, isto é, a primeira porção descascada 26a e a segunda porção descascada 26b podem ser reduzidas, e,

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14/24 portanto, o estator 10 pode ter seu tamanho reduzido. Isto é, como uma forma de soldagem, além da soldagem a laser, é conhecida uma soldagem a arco, particularmente a soldagem TIG, ou semelhante. A soldagem TIG é soldagem tipo condução de calor na qual a superfície de um material gera calor e uma poça de fusão se desenvolve devido à condução do calor da superfície. Na soldagem TIG, uma faixa afetada por calor é ampla, e, por isso, em um caso de soldagem da primeira bobina de segmento 20a e da segunda bobina de segmento 20b com a soldagem TIG, têm que ser aumentadas a primeira porção descascada 26a e a segunda porção descascada 26b, nas quais as películas isolantes são removidas da primeira bobina de segmento 20a e da segunda bobina de segmento 20b. Isto dificulta a redução de tamanho do estator 10. Por outro lado, na soldagem a laser, um material é fundido e unido com o aumento da temperatura do material a uma temperatura igual ou maior do que um ponto de fusão (parcialmente, uma temperatura igual ou maior do que um ponto de ebulição) com um laser apresentando uma alta densidade de energia. Na soldagem a laser, é fundida apenas uma faixa onde a energia a laser com intensidade suficiente foi efetivamente alcançada, e a influência térmica nas outras porções é pequena. Por esta razão, em um caso de soldagem da primeira bobina de segmento 20a e da segunda bobina de segmento 20b com soldagem a laser, a película isolante precisa ser removida apenas nas proximidades de uma porção a ser soldada. Como resultado, é possível diminuir a primeira porção descascada 26a e a segunda porção descascada 26b, sendo eventualmente possível reduzir o tamanho do estator 10.

[0058] Aqui, quando da execução da soldagem a laser, uma luz de laser L é emitida na direção da primeira porção descascada 26a e da segunda porção descascada 26b a partir de fora na direção axial, conforme indicado por uma linha partida na Figura 5. Quando da

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15/24 execução da soldagem a laser, a luz de laser L é oscilada de modo a repetidamente atravessar o limite entre a primeira porção descascada 26a e a segunda porção descascada 26b que são sobrepostas. Na Figura 4, uma linha de corrente de dois pontos indica um local de movimento Tl da luz de laser L. No exemplo da Figura 4, a luz de laser L se move bidimensionalmente ao longo do local de movimento Tl, tal como um local formado por elipses conectadas continuamente. Entretanto, o local de movimento T1 aqui mostrado é um exemplo, e desde que seja um local de movimento que repetidamente atravessa o limite entre a primeira porção descascada 26a e a segunda porção descascada 26b, pode ser uma forma em zigue-zague, uma forma de onda, ou semelhante.

[0059] Em qualquer caso, o eixo óptico da luz de laser L repete a aproximação e a separação com relação ao limite entre a primeira porção descascada 26a e a segunda porção descascada 26b no curso do movimento em uma direção axial longa da primeira bobina de segmento 20a e da segunda bobina de segmento 20b (a direção direita-esquerda na Figura 4). Como resultado, a profundidade de alcance da energia de laser na superfície de junção 30 é alterada de acordo com as posições na direção axial longa da primeira bobina de segmento 20a e da segunda bobina de segmento 20b. Isto é, em uma posição Pa onde o eixo óptico da luz de laser L passa bem acima do limite entre a primeira porção descascada 26a e a segunda porção descascada 26b, a profundidade de alcance da energia de laser na superfície de junção 30 se torna maior. Por outro lado, em uma posição Pb onde o eixo óptico da luz de laser L é separado do limite entre a primeira porção descascada 26a e a segunda porção descascada 26b, a profundidade de alcance da energia de laser na superfície de junção 30 se torna menor. Isto é, a variação na profundidade de alcance da energia de laser na superfície de junção

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16/24 facilmente ocorre.

[0060] Aqui, em um caso onde a porção de rebaixo 32 não está presente na superfície de junção 30, a faixa alcançável da energia de laser é uma faixa na qual um material é fundido e unido. Então, em um caso em que a porção de rebaixo 32 não está presente na superfície de junção 30, o limite de junção que é o limite entre a região de junção Ew e a região de não junção En apresenta uma forma irregular com uma pluralidade de picos. A Figura 17 é um diagrama que mostra um exemplo da região de junção Ew e da região de não junção En em um caso em que a porção de rebaixo 32 não está presente na superfície de junção 30. Conforme mostrado na Figura 17, uma porção de extremidade (um limite de junção) da região de junção Ew, onde um material é fundido e unido à segunda porção descascada 26b, apresenta uma forma irregular na qual picos repetidos são gerados. Conforme descrito acima, quando o limite de junção apresentar uma forma irregular, um fator de intensidade de tensão irá aumentar, e, dessa forma, facilmente ocorrerá a rachadura ou a ruptura de uma porção soldada. Como resultado, fica difícil garantir a força de junção da bobina.

[0061] Nesta concretização, a fim de que o limite de junção tenha uma forma com poucos picos, a porção rebaixada 32 é provida nas proximidades de uma porção de extremidade da faixa alcançável da energia de laser na superfície de junção 30. Naturalmente, não há material no interior da porção de rebaixo 32. Por isso, mesmo que a energia de laser alcance a porção de rebaixo 32, um material está em uma tentativa vã sem soldagem. Então, desta forma, o limite de junção apresenta uma forma lisa com poucos picos, garantindo assim facilmente a força de junção da bobina.

[0062] Isto será descrito com referência às Figuras 7 e 8. As Figuras 7 e 8 são vistas ampliadas da periferia da porção de rebaixo

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32. Nas Figuras 7 e 8, uma linha partida indica a porção de extremidade da faixa alcançável da energia de laser capaz de fundir um material. Conforme acima descrito, a profundidade de alcance da energia de laser apresenta variação e, portanto, a porção de extremidade da faixa alcançável da energia de laser tem uma forma irregular apresentando picos, conforme indicado por uma linha partida na Figura 7. Originalmente, o material da superfície de junção 30 se funde ao longo da forma irregular. Entretanto, conforme mostrado na Figura 7, em um caso em que a amplitude da porção de extremidade da faixa alcançável da energia de laser está dentro da largura da porção de rebaixo 32, na superfície de junção 30, apenas o material no lado superior da porção de rebaixo 32 se funde e o material no lado inferior da porção de rebaixo 32 não se funde. Não há material dentro da largura da porção de rebaixo 32; naturalmente, um material não se funde dentro da largura da porção de rebaixo 32. Como resultado, o limite (limite de junção) entre a região de junção Ew e a região de não junção En está de acordo com a forma da porção de rebaixo 32. Aqui, a porção de rebaixo 32 tem a forma lisa sem os picos, e, portanto, o limite de junção obtido (a porção de extremidade da região de junção Ew) também tem a forma lisa sem os picos. Como resultado, o fator de intensidade de tensão no limite de junção pode ser suprimido para um valor pequeno, podendo ser assim garantida a força de junção com força suficiente.

[0063] Naturalmente, conforme mostrado na Figura 8, também é concebível que parte da energia de laser não alcance a porção de rebaixo 32 ou se projete mais para o lado traseiro do que a porção de rebaixo 32. Entretanto, mesmo no caso acima descrito, a maior parte da porção de extremidade da região de junção Ew está de acordo com a forma da porção de rebaixo 32. Por isso, mesmo no caso descrito acima, o fator de intensidade de tensão pode ser reduzido, conforme

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18/24 comparado com um caso em que não há nenhuma porção de rebaixo 32, podendo, desse modo, ser adicionalmente aumentada a força de junção.

[0064] Como fica evidente a partir da descrição acima, a porção de rebaixo 32 é provida a fim de controlar a forma do limite de junção. Então, a fim de controlar o limite de junção de maneira mais confiável, é desejável que a largura D (com referência à Figura 7) da porção de rebaixo 32 seja igual ou maior do que a amplitude A da porção de extremidade da faixa alcançável da energia de laser. Contudo, é claro, que mesmo que a largura D da porção de rebaixo 32 seja menor do que a amplitude A da porção de extremidade da faixa alcançável da energia de laser, o fator de intensidade de tensão poderá ser reduzido, comparado com um caso em que não há nenhuma porção de rebaixo 32, conforme mostrado na Figura 8. A profundidade da porção de rebaixo 32 não é limitada. No entanto, é desejável que a profundidade da porção de rebaixo 32 seja ajustada em uma profundidade na medida em que o material circundante não transborde mesmo que ele seja fundido e flua e na medida em que a força da primeira porção descascada 26a e da segunda porção descascada 26b possa ser suficientemente mantida. A forma em seção da porção de rebaixo 32 pode ser uma forma retangular, conforme mostrado na Figura 5, ou pode ser uma forma de montanha, uma forma semicircular, ou semelhante.

[0065] A Figura 9 é um diagrama que mostra os resultados do experimento no qual é medida a força de junção da primeira porção descascada 26a e da segunda porção descascada 26b. No experimento, a tensão é repetidamente aplicada à primeira porção descascada 26a e à segunda porção descascada 26b, e medido o número de vezes de aplicação de tensão até que a junção seja destruída. Na Figura 9, o eixo vertical representa o valor médio da

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19/24 tensão aplicada à primeira porção descascada 26a e à segunda porção descascada 26b, e o eixo horizontal representa o número de vezes de aplicação de tensão. A escala no eixo horizontal é uma escala logarítmica, conforme fica evidente a partir do intervalo entre as linhas auxiliares. Na Figura 9, triângulos pretos representam os resultados experimentais da primeira porção descascada 26a e da segunda porção descascada 26b nas quais não é provida a porção de rebaixo 32, e círculos brancos representam os resultados experimentais da primeira porção descascada 26a e da segunda porção descascada 26b em um caso em que a porção de rebaixo 32 é provida.

[0066] Conforme mostrado na Figura 9, em um caso em que a porção de rebaixo 32 não é provida (triângulo preto), há uma grande variação no número de vezes de aplicação de tensão até que ocorra a ruptura da junção. É considerado que isto se deve ao fato de a forma do limite de junção não ser controlada, de modo que a magnitude do fator de intensidade de tensão tenda a ser influenciada por acaso. Por outro lado, em um caso em que a porção de rebaixo 32 é provida (círculo branco), o número de vezes de aplicação de tensão até que ocorra a ruptura da junção grandemente aumenta, conforme comparado com um caso em que a porção de rebaixo 32 não é provida (triângulo preto). Além disso, a variação no número de vezes de aplicação de tensão é também pequena. Acredita-se que isto se deva ao fato de a forma do limite de junção ser controlada pela porção de rebaixo 32 em uma forma apresentando um pequeno fator de intensidade de tensão. Em qualquer caso, como fica evidente a partir da Figura 9, com a provisão da porção de rebaixo 32, é possível manter a força de junção mais elevada.

[0067] O fluxo de fabricação da bobina de estator 14 será descrito com referência à Figura 10. A Figura 10 é um fluxograma que mostra o

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20/24 fluxo de fabricação da bobina de estator 14. Na fabricação da bobina de estator 14, primeiramente, é fabricada a bobina de segmento 20. A fim de fabricar a bobina de segmento 20, primeiramente, um material de bobina é cortado em um comprimento predeterminado S10. O material de bobina é um condutor retangular longo revestido com uma película isolante. O material de bobina é cortado em um comprimento necessário para a bobina de segmento 20. Neste momento, as porções de extremidade da bobina de segmento 20 são cortadas de modo a ter uma forma desejada, isto é, ter uma forma de arco em uma primeira extremidade na direção da largura.

[0068] A película isolante é removida das porções de extremidade da bobina de segmento 20 S12. Quando a película isolante puder ser removida, a porção de rebaixo 32 será formada na superfície que serve como a superfície de junção 30, da primeira porção descascada 26a e da segunda porção descascada 26b S14. A porção de rebaixo 32 pode ser formada, por exemplo, por corte, processamento a laser, ou semelhante. Em seguida, a bobina de segmento 20 é primeiramente dobrada de modo a ter uma forma em U S16. A dobra principal pode ser realizada, por exemplo, com o pressionamento da bobina de segmento 20 contra uma matriz predeterminada ou com a dobra da mesma com o uso de rolete dedicado.

[0069] Quando o processamento de dobra principal for completado na bobina de segmento 20, subsequentemente, a bobina de segmento obtida 20 será montada no núcleo de estator 12 S18. Isto é, as porções retas 24 são inseridas nas fendas 16 do núcleo de estator 12. Depois, as porções das porções retas 24, que se projetam da porção de extremidade na direção axial do núcleo de estator 12, são dobradas em segundo lugar na direção circunferencial a fim de formar uma extremidade de bobina S20. Em seguida, a primeira porção descascada 26a da primeira bobina de segmento 20a é sobreposta à

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21/24 segunda porção descascada correspondente 26b da segunda bobina de segmento 20b na direção da espessura.

[0070] Quando a condição acima for alcançada, a primeira porção descascada 26a e a segunda porção descascada 26b sobrepostas entre si na direção da espessura são unidas entre si com soldagem a laser S22. Isto é, uma luz de laser é emitida na direção da primeira porção descascada 26a e da segunda porção descascada 26b sobrepostas entre si na direção da espessura a partir do lado de fora na direção axial, de modo que os materiais da primeira porção descascada 26a e da segunda porção descascada 26b sejam fundidos e unidos entre si. Neste momento, a saída da luz de laser é ajustada de tal modo que a porção de extremidade de alcance da energia de laser capaz de fundir o material na superfície de junção 30 esteja nas proximidades da porção de rebaixo 32. Depois, desta forma, a forma do limite de junção na superfície de junção 30 é controlada pela porção de rebaixo 32. Como resultado, o fator de intensidade de tensão do limite de junção se torna pequeno, e, desse modo, a força de junção entre a primeira bobina de segmento 20a e a segunda bobina de segmento 20b pode ser mantida em um nível elevado.

[0071] Todas as etapas que não a etapa S14 de formar a porção de rebaixo 32 são etapas adotadas no processo de fabricação da técnica relacionada também. Em outras palavras, a bobina de estator 14 desta concretização é apenas obtida com o acréscimo da etapa de formar a porção de rebaixo 32. Isto é, de acordo com o método de fabricação desta concretização, conforme descrito acima, a força de junção da bobina pode ser grandemente aperfeiçoada, comparada com a técnica relacionada, enquanto que a quantidade de mudança no procedimento de fabricação pode ser reduzida.

[0072] A configuração descrita até então é um exemplo, podendo outras configurações ser apropriadamente alteradas, desde que a

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22/24 porção de rebaixo 32 seja provida na superfície de junção 30 da primeira porção descascada 26a. Por exemplo, na descrição acima, é apenas provida uma porção de rebaixo 32. Contudo, o número de porções de rebaixo 32 pode ser plural. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 11, uma pluralidade de ranhuras de amortecimento 32a que funcionam como as porções de rebaixo 32 pode ser disposta na direção axial (isto é, uma direção paralela ao eixo óptico da luz de laser). Conforme descrito acima, as ranhuras de amortecimento 32a (as porções de rebaixo 32) são dispostas na direção axial, de modo que a amplitude da porção de extremidade de alcance da energia de laser, que não entra em uma ranhura de amortecimento 32a, possa entrar em outra ranhura de amortecimento 32a. Desta maneira, mesmo em um caso em que a amplitude da variação na profundidade de alcance da energia de laser é grande, o limite de junção pode ser apropriadamente controlado, podendo, portanto, a força de junção ser mantida em um nível mais elevado.

[0073] A porção de rebaixo 32 não precisa se estender para a porção de extremidade da primeira porção descascada 26a, e, conforme mostrado na Figura 12, uma lacuna pode estar presente entre cada de ambas as extremidades da ranhura de amortecimento 32a que funciona como a porção de rebaixo 32 e a borda de extremidade superior da primeira porção descascada 26a. Com a ranhura de amortecimento 32a apresentando uma forma na qual a ranhura de amortecimento 32a não alcança a porção de extremidade da primeira porção descascada 26a, é possível eliminar um decréscimo na força devido à ranhura de amortecimento 32a.

[0074] Na descrição acima, a porção de rebaixo 32 é formada para ser uma ranhura apresentando uma largura constante. Contudo, a porção de rebaixo 32 pode ser uma porção de rebaixo pequena que não tem uma forma de ranhura. Depois, uma pluralidade de pequenas

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23/24 porções de rebaixo pode ser provida de tal modo que as pequenas porções de rebaixo sejam dispostas em intervalos ou sem um intervalo ao longo do limite de junção. Na Figura 13, uma pluralidade de pequenas porções de rebaixo circulares 32b (as porções de rebaixo 32) é disposta sem um intervalo ao longo do limite de junção. Com a configuração, conforme descrito acima, é possível alargar a largura da porção de rebaixo 32, e, desse modo, é possível absorver de forma mais confiável a variação na profundidade de alcance da energia de laser.

[0075] A porção de rebaixo 32 não precisa se estender linearmente. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 14, a porção de rebaixo 32 pode incluir duas porções de rebaixo pequenas 32b providas para serem separadas entre si. A pequena porção de rebaixo 32b, conforme descrito acima, pode ser provida, por exemplo, em um local onde é facilmente concentrada a tensão que atua sobre a primeira porção descascada 26a. A porção de rebaixo 32 pode ter uma pluralidade de ranhuras 32c disposta em um padrão de rede, conforme mostrado na Figura 15. Com a formação das ranhuras 32c em um padrão de rede, é possível reduzir tanto a irregularidade na direção longitudinal quanto a irregularidade na direção lateral do limite de junção. Com a formação das ranhuras 32c em um padrão de rede, o material fundido sob a energia de laser facilmente fica nas ranhuras 32c sem cair.

[0076] Na descrição acima, as bordas da primeira porção descascada 26a e da segunda porção descascada 26b, que são localizadas no lado de fora da direção axial durante a soldagem a laser, apresentam uma forma de arco. Contudo, as formas da primeira porção descascada 26a e da segunda porção descascada 26b podem ser apropriadamente alteradas. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 16, pode ser formada uma configuração na qual a primeira

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24/24 porção descascada 26a e a segunda porção descascada 26b são dobradas para fora na direção axial em condição de ter uma forma retangular e, nesta condição, a primeira porção descascada 26a e a segunda porção descascada 26b são soldadas entre si. Mesmo no caso descrito acima, a porção de rebaixo 32 é provida na superfície de junção 30 da primeira porção descascada 26a, que está voltada para a segunda porção descascada 26b. A forma da porção de rebaixo 32 não é particularmente limitada. Contudo, por exemplo, a porção de rebaixo 32 pode ser formada para ser uma ranhura que se estende em uma direção que cruza a direção axial, conforme mostrado por uma linha partida na Figura 16. Na descrição acima, um caso de executar a soldagem com soldagem a laser foi descrito como um exemplo. Contudo, a bobina de segmento pode ser soldada em outras formas.

[0077] A concretização da invenção foi descrita em detalhes acima. Entretanto, a invenção não é limitada à concretização acima descrita, e várias modificações ou alterações poderão ser feitas dentro do escopo da essência da invenção, conforme mencionado nas reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Estator (10) de uma máquina elétrica rotativa, o estator sendo caracterizado pelo fato de compreender:

um núcleo de estator (12); e uma bobina de estator (14) enrolada em torno do núcleo de estator (12), em que a bobina de estator (14) inclui uma primeira bobina de segmento (20a) e uma segunda bobina de segmento (20b);

uma primeira porção descascada (26a) que está presente em uma porção de extremidade da primeira bobina de segmento (20a) é unida a uma segunda porção descascada (26b) da segunda bobina de segmento (20b); e pelo menos uma porção de rebaixo (32) é provida em uma superfície de junção (30) da primeira porção descascada (26a) que está voltada para a segunda porção descascada (26b).
2. Estator (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de:

a superfície de junção (30) incluir uma região de junção (Ew) onde a primeira bobina de segmento (20a) é unida à segunda bobina de segmento (20b), e uma região de não junção (En) onde a primeira porção descascada (26a) e a segunda porção descascada (26b) estão, cada qual, voltadas uma para a outra sem a junção da primeira bobina de segmento (20a) e da segunda bobina de segmento (20b); e a porção de rebaixo (32) estar presente nas proximidades de um limite de junção que é um limite entre a região de junção (Ew) e a região de não junção (En).
3. Estator (10), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a região de junção (Ew) ser localizada adicionalmente em um lado externo da bobina de estator (14) do que a

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2/3 região de não junção (En) em uma direção axial do estator.
4. Estator (10), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de a porção de rebaixo (32) apresentar uma forma linear ou de arco e de se estender em uma direção que cruza a direção axial.
5. Estator (10), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de uma pluralidade de porções de rebaixo (32) ser provida na superfície de junção (30), e de as porções de rebaixo (32) serem providas de tal modo que as porções de rebaixo (32) fiquem dispostas em intervalos na direção axial.
6. Estator (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de pelo menos uma porção de rebaixo (32) estar presente em uma superfície da segunda porção descascada (26b) que está voltada para a porção de rebaixo (32) da primeira porção descascada (26a).
7. Método de fabricar uma bobina de estator (14), o método sendo caracterizado pelo fato de compreender:

formar uma primeira porção descascada (26a) em uma porção de extremidade de uma primeira bobina de segmento (20a) que é incluída na bobina de estator (14) e também formar, em pelo menos uma porção de rebaixo (32) na primeira porção descascada (26a), uma película isolante da primeira bobina de segmento (20a) que é removida na primeira porção descascada (26a); e soldar a primeira porção descascada (26a) em uma segunda porção descascada (26b) de tal modo que a porção de rebaixo (32) fique voltada para a segunda porção descascada (26b), em uma condição em que a primeira porção descascada (26a) fique sobreposta à segunda porção descascada (26b), a segunda porção descascada (26b) estando em uma porção de extremidade de uma segunda bobina de segmento (20b) que é incluída na bobina de

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3/3 estator (14).
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de a primeira porção descascada (26a) e a segunda porção descascada (26b) serem soldadas entre si com soldagem a laser.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de:

na soldagem a laser, uma luz de laser apresentar energia de laser que funde materiais da primeira porção descascada (26a) e da segunda porção descascada (26b); e a porção de rebaixo (32) ser formada na proximidade de uma porção de rebaixo de uma faixa de cada uma dentre a primeira porção descascada (26a) e a segunda porção descascada (26b), e de a energia de laser alcançar a faixa de cada uma dentre a primeira porção descascada (26a) e a segunda porção descascada (26b).
10. Método, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de, na soldagem a laser, uma luz de laser ser emitida do lado de fora da bobina de estator (14) em uma direção axial de um estator ao qual a bobina de estator (14) é montada, e oscilada de modo a repetidamente atravessar um limite onde a primeira porção descascada (26a) e a segunda porção descascada (26b) ficam sobrepostas.