CN104167877A - 旋转电机的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供旋转电机的制造方法，其能以比以往高的接合强度对从各槽突出的多个电导体的末端部进行激光焊接。一种旋转电机的制造方法，将贯穿插入于设置在定子铁芯(2)的各槽(2a)中并从该各槽(2a)突出的多个电导体(40)的末端部(41)通过激光焊接而接合，从而制造旋转电机，其特征在于，该制造方法具有：电导体配置工序，将相邻的2个电导体(40)的末端部(41)对齐配置；以及接合工序，从相对于相邻的2个电导体(40)的末端部(41)的接合面(X)倾斜角度(θ)的方向，对相邻的2个电导体(40)照射激光，从而使相邻的2个电导体(40)的末端部(41)接合。

Description

旋转电机的制造方法
技术领域
本发明涉及旋转电机的制造方法。
背景技术
以往，已知具备定子和转子的电动机和发电机等旋转电机。旋转电机的定子通常以以下方式进行制造。
首先，制作多个线圈构件，线圈构件是对多个电导体进行捆扎并成型成大致U字状而得到的。接着，将制作而成的多个线圈构件在圆周方向重叠并排列成圆环状，在该状态下，将各电导体的末端部贯穿插入到呈圆环状地设置于定子铁芯的各槽中。接着，在使从各槽突出的多个电导体的末端部在圆周方向扭曲后，将其末端部接合。由此，来制造旋转电机的定子。
此外，作为对多个电导体的末端部进行接合的方法，广泛地进行了TIG焊接(例如，参照专利文献1)。但是，在TIG焊接中，需要使接地电极与各电导体可靠地接触。因此，随着电导体的数量的增加，接地电极的数量也增加，其结果是装置结构复杂化。
于是，近年来，作为使多个电导体的末端部接合的方法，研究出了激光焊接。在激光焊接中，为了在该末端部的接合面获得大的熔融面积，而沿着接合面照射激光。根据该激光焊接，不需要接地电极，并且获得了较高的能量效率。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2000－350421号公报
但是，在激光焊接中，由于熔融部的末端处的能量密度高，因而在熔融部的末端容易产生被称为气孔的气泡。在这里，图8是以往的激光照射时的熔融部5A的剖视图。像上述那样，以往，沿着电导体40A的末端部41A的接合面Y(即从电导体40A的正上方)照射激光，因此，在能量密度高的熔融部5A的末端51A产生的气孔50A位于接合面Y上。此外，如图8所示，通常，在从与激光照射方向垂直的方向观察时，气孔产生部位52A具有一组对角位于接合面Y上的菱形形状。该气孔产生部位52A对接合不能有效地发挥功能，因此，对接合有效的、接合面上的熔融部5A的有效深度DA变浅。
此外，应力在气孔产生部位52A容易集中，由此，接合强度大大降低。因此，出于提高接合强度的观点，期望抑制气孔50A的产生，但现状是气孔50A的产生本身无法抑制。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供旋转电机的制造方法，其能够对从各槽突出的多个电导体的末端部以比以往高的接合强度进行激光焊接。
为了实现上述目的，本发明提供一种旋转电机的制造方法(例如后述的旋转电机的制造方法)，将贯穿插入于设置在定子铁芯(例如，后述的定子铁芯2)上的各槽(例如，后述的槽2a)中并从该各槽突出的多个电导体(例如，后述的电导体40)的末端部(例如，后述的末端部41)通过激光焊接而接合，从而制造旋转电机，所述旋转电机的制造方法的特征在于，具有：电导体配置工序(例如，后述的电导体配置工序)，将相邻的2个电导体的末端部对齐配置；以及接合工序(例如，后述的接合工序)，从相对于所述相邻的2个电导体的末端部的接合面(例如，后述的接合面X)倾斜的方向(例如，后述的相对于接合面X倾斜角度θ的方向)，对所述相邻的2个电导体照射激光，从而将所述相邻的2个电导体的末端部接合。
在本发明中，在相邻的2个电导体的末端部对齐配置后，从相对于相邻的2个电导体的末端部的接合面倾斜的方向对相邻的2个电导体照射激光。
根据本发明，能够将熔融部的末端配置为靠近相邻的2个电导体中的某一方侧。即，能够将熔融部的末端的菱形形状的气孔产生部位配置成靠近相邻的2个电导体中的某一方侧。由此，能够使接合面上的气孔产生部位的面积减小，能够确保对接合有效的、接合面上的熔融部的有效深度更深。因此，与以往相比，获得了更高的接合强度。
优选为：在所述接合工序中，将所述激光的照射位置设定在所述相邻的2个电导体的末端部之间。
在本发明中，将激光的照射位置设定在相邻的两个电导体的末端部之间。
由此，通过使相邻的2个电导体的末端部之间在激光的照射范围内，从而能够更为可靠地确保接合面上的熔融部的有效深度更深，获得了更高的接合强度。
优选为：在所述电导体配置工序中，将所述相邻的2个电导体的末端部配置成高度不同，在所述接合工序中，从末端部的高度低的电导体侧照射所述激光。
在本发明中，在将相邻的2个电导体的末端部配置成高度不同后，从末端部的高度低的电导体侧照射激光。
由此，能够将熔融部的末端的菱形形状的气孔产生部位配置成进一步靠近相邻的2个电导体中的某一方侧。因此，能够确保接合面上的熔融部的有效深度更深，能够更为可靠地获得高接合强度。
根据本发明，能够提供旋转电机的制造方法，其能够对从各槽突出的多个电导体的末端部以比以往更高的接合强度进行激光焊接。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的旋转电机的定子的结构的立体图。
图2是示出上述实施方式的将多个线圈构件贯穿插入到定子铁芯的各槽中时的情况的图。
图3是示出上述实施方式的多个电导体的末端部的立体图。
图4是示出对上述实施方式的多个电导体的末端部进行扭曲前和扭曲后的情况的图，其中(a)表示扭曲前的情况，(b)表示扭曲后的情况。
图5是示出上述实施方式的激光照射时的熔融部的剖视图。
图6是示出激光照射角度和熔融部的有效深度的关系的图。
图7是示出上述实施方式的激光照射时的熔融部的剖视图。
图8是以往的激光照射时的熔融部的剖视图。
标号说明
1：定子；
2：定子铁芯；
2a：槽；
3：线圈；
4：线圈构件；
40：电导体；
41：末端部。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行详细说明。
本实施方式的旋转电机的制造方法如下：将贯穿插入于设置在定子铁芯上的各槽中并从该各槽突出的多个电导体的末端部通过激光焊接而接合，从而制造旋转电机。
首先，对利用本实施方式的制造方法制造的旋转电机的结构进行说明。
图1是示出本实施方式的旋转电机的定子1的结构的立体图。如图1所示，定子1形成为圆筒状。在定子1的内侧，旋转自如地配置有未图示的转子，由此构成了旋转电机。
定子1构成为包括定子铁芯2和线圈3。定子铁芯2形成为圆筒状。在定子铁芯2，呈圆环状地设置有多个沿旋转轴方向贯通的槽2a。即，在定子铁芯2的圆周方向以相等间隔设置有多个槽2a。各槽2a形成为使定子铁芯2的径向截面形状从定子铁芯2的中心侧向径向呈放射状延伸。各槽2a经由狭缝2b与定子铁芯2的内周面连通，狭缝2b在定子铁芯2的内侧在圆周方向以相等间隔形成。但是，该狭缝2b不是必需的。
线圈3是将多个线圈构件4通过激光焊接进行接合而得到的，所述线圈构件4通过对多个电导体进行捆扎并成型成大致U字状而获得。
在这里，图2是示出本实施方式的将多个线圈构件4贯穿插入到定子铁芯2的各槽2a中时的情况的图。如图2所示，线圈3是这样获得的：在使多个线圈构件4在圆周方向重叠并排列成圆环状的状态下，使各电导体的末端部贯穿插入到各槽2a中，然后，对其末端部进行激光焊接。
接下来，对本实施方式的旋转电机的制造方法进行说明。
本实施方式的旋转电机的制造方法具有电导体配置工序和接合工序。
本实施方式的电导体配置工序是这样的工序：在贯穿插入到定子铁芯2的各槽2a中的多个线圈构件4中，将相邻的2个电导体40的末端部41对齐配置。更具体地说，是将在后述的接合工序中相互接合的、在径向相邻的2个电导体40的末端部41对齐配置的工序。此外，在本工序中，对齐配置是指，以能够在接合工序中进行接合的方式使相邻的末端部41接触或接近。
在这里，图3是示出本实施方式的多个电导体40的末端部41的立体图。如图3所示，在本实施方式的电导体配置工序中，使贯穿插入到各槽2a中并从各槽2a突出的多个电导体40的末端部41在圆周方向扭曲。具体地说，在将末端部41向圆周方向弯扭后，使其最末端部向旋转轴方向弯折。
更详细地说，使最外侧的电导体40的末端部41向圆周方向的一侧(在图3中向右旋)扭曲。接着，将从外侧起第二个和第三个电导体40的末端部41向圆周方向的另一侧(在图3中向左旋)扭曲。接着，将从外侧起第四个和第五个电导体40的末端部41向圆周方向的一侧(在图3中向右旋)扭曲。在这样向反方向交替扭曲之后，最后，使最内侧的电导体40的末端部41向圆周方向的一侧(在图3中向右旋)扭曲。
像上述那样，通过将多个电导体40的末端部41扭曲，来将在后述的接合工序中相互接合的、在径向相邻的2个电导体40的末端部41对齐配置。
图4是示出对本实施方式的多个电导体40的末端部41进行扭曲前和扭曲后的情况的图。在图4的(a)所示的示例中，在对末端部41进行扭曲之前，使各成对的电导体40的内侧和外侧的末端部41的高度大致相同。此外，设定为与在内侧配置的成对电导体40相比，越是在外侧配置的成对电导体40，末端部41的高度就越高。
在本示例中，如图4的(b)所示，在对末端部41进行扭曲之后，使各成对的电导体40的外侧的末端部41的高度大致相同，使内侧的末端部41的高度大致相同。此外，对于在径向相邻的各成对的电导体40的末端部41的高度，外侧的电导体40的末端部41较低。这是因为，越是外侧的电导体40，在圆周方向扭曲的距离越长。
像图4所示的示例那样，在对末端部41进行扭曲之后，在各成对即相邻的2个电导体40的内侧和外侧的末端部41的高度不同的情况下，能够获得更高的接合强度，因此是优选的。关于其理由在下文详述。
此外，在本实施方式中，并不限定于图4所示的示例，可适当设定各电导体40的末端部41的高度。
本实施方式的接合工序是这样的工序：使相邻的2个电导体40的末端部41通过激光焊接而接合。更具体地说，在本工序中，从相对于相邻的2个电导体40的末端部41的接合面倾斜的方向对相邻的2个电导体40照射激光，从而使相邻的2个电导体40的末端部41接合。
在本实施方式的接合工序中，使用了以往公知的激光装置。对激光的种类不进行限定，列举出例如纤维激光、YAG激光、CO2激光和半导体激励激光等。
在本实施方式的接合工序中，激光的照射位置优选设定在相邻的两个电导体40的末端部41之间。即，优选相邻的2个电导体40的末端部41之间在激光的照射范围内。
图5是示出本实施方式的激光照射时的熔融部5的剖视图。如上述那样，在图8所示的以往例中，沿着电导体40A的末端部41A的接合面Y(即从电导体40A的正上方)照射激光，因此，在能量密度高的熔融部5A的末端51A产生的气孔50A位于接合面Y上。此外，如图8所示，通常，在从与激光照射方向垂直的方向观察时，气孔产生部位52A具有一组对角位于接合面Y上的菱形形状。该气孔产生部位52A对接合不能有效地发挥功能，因此，对接合有效的、接合面上的熔融部5A的有效深度DA变浅。
与此相对，在本实施方式中，如图5所示，在相邻的2个电导体40的末端部41的高度大致相同的情况下，从相对于相邻的2个电导体40的末端部41的接合面X倾斜角度θ的方向对相邻的2个电导体40照射激光。这样，熔融部5的末端51处的菱形形状的气孔产生部位52配置在靠近相邻的2个电导体40中的某一方侧(在图5中为右侧的电导体侧)的位置。由此，接合面X上的气孔产生部位52的面积减小，确保了对接合有效的、接合面X上的熔融部5的有效深度D1更深。
在这里，图6是示出激光照射角度和熔融部的有效深度的关系的图。在图6中，横轴表示相对于接合面的激光照射角度(°)，纵轴表示接合面上的熔融部的有效深度(mm)。
此外，图6示出了使用与接合面垂直的方向的宽度为2mm的2个铜部件来作为相邻的2个电导体40时的一个例子。此时，气孔产生部位是沿着接合面的方向的高度为1.5mm，并且与接合面垂直的方向的宽度为0.4mm的菱形形状。
如图6所示，可知：在激光照射角度相对于接合面从0°逐渐增大时，接合面上的熔融部的有效深度增大。并且，在这一个例子中，在激光照射角度为9.46°时，接合面上的熔融部的有效深度为最大值3.05mm。可知：在激光照射角度超过9.5°时，随着照射角度的增大，接合面上的熔融部的有效深度减小。
基于图6，在这一例子中，通过使激光照射角度为5～15°，与以往那样激光照射角度为0°的情况相比，能够确保接合面上的熔融部的有效深度大，因此是优选的。在该情况下，激光照射角度0°时的接合面上的熔融部的有效深度为2.5mm，激光照射角度为9.46°时的接合面上的熔融部的有效深度为最大值3.05mm，因此，能够使接合面上的熔融部的有效深度为最大，增大约20％，进而能够使接合强度提高约20％。
此外，优选为：在上述的电导体配置工序中，在将相邻的2个电导体40的末端部41的高度配置成不同时，从末端部41的高度低的电导体40侧照射激光。
此外，在本实施方式中，如图7所示，在使相邻的2个电导体40的末端部41的高度配置成不同的情况下，从末端部41的高度低的电导体40侧，并且从相对于接合面X倾斜角度θ的方向照射激光。这样，熔融部5的末端的菱形形状的气孔产生部位52配置在进一步靠近相邻的2个电导体40中的某一方侧(在图7中为右侧的电导体侧)的位置。由此，确保了接合面X上的熔融部5的有效深度D2更深。
根据本实施方式，实现了以下的效果。
在本实施方式中，在将相邻的2个电导体40的末端部41对齐配置后，从相对于相邻的2个电导体40的末端部41的接合面X倾斜角度θ的方向对相邻的2个电导体40照射激光。
根据本实施方式，能够将熔融部5的末端51配置为靠近相邻的2个电导体40中的某一方侧。即，能够将熔融部5的末端51的菱形形状的气孔产生部位52配置成靠近相邻的2个电导体40中的某一方侧。由此，能够使接合面X上的气孔产生部位52的面积减小，能够确保对接合有效的、接合面X上的熔融部5的有效深度D1更深。因此，与以往相比，获得了更高的接合强度。
此外，在本实施方式中，将激光的照射位置设定在相邻的两个电导体40的末端部41之间。
由此，通过使相邻的2个电导体40的末端部41之间在激光的照射范围内，从而能够更为可靠地确保接合面X上的熔融部5的有效深度D1更深，能够获得更高的接合强度。
此外，在本实施方式中，在相邻的2个电导体40的末端部41配置成高度不同后，从末端部41的高度低的电导体40侧照射激光。
由此，能够将熔融部5的末端51的菱形形状的气孔产生部位52配置成进一步靠近相邻的2个电导体40中的某一方侧。因此，能够确保接合面X上的熔融部5的有效深度D2更深，能够更为可靠地获得高接合强度。
此外，本发明并不限定于上述实施方式，在能够实现本发明的目的的范围内的变形和改良也包含于本发明。

Claims (3)

1.一种旋转电机的制造方法，将贯穿插入于设置在定子铁芯上的各槽中并从该各槽突出的多个电导体的末端部通过激光焊接而接合，从而制造旋转电机，所述旋转电机的制造方法的特征在于，具有：
电导体配置工序，将相邻的2个电导体的末端部对齐配置；以及
接合工序，从相对于所述相邻的2个电导体的末端部的接合面倾斜的方向，对所述相邻的2个电导体照射激光，从而将所述相邻的2个电导体的末端部接合。
2.根据权利要求1所述的旋转电机的制造方法，其特征在于，
在所述接合工序中，将所述激光的照射位置设定在所述相邻的2个电导体的末端部之间。
3.根据权利要求1或2所述的旋转电机的制造方法，其特征在于，
在所述电导体配置工序中，将所述相邻的2个电导体的末端部配置成高度不同，
在所述接合工序中，从末端部的高度低的电导体侧照射所述激光。
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