JP2004025303A - コイルセグメント端部の連続溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機のセグメントコイル端部での溶接信頼性が向上する連続溶接方法を提供すること。
【解決手段】本発明のコイルセグメント端部の連続溶接方法は、予備工程および本格溶接工程からなる連続溶接工程を有する。予備工程では、各端部対１に対して、一対の端部１１，１２のうち少なくとも一部にアークＡをとばし、この一部を予備的に溶融する。この予備工程の後、所定時間をおいて、本格溶接工程で各端部対１を本格的にアーク溶接する。予備工程で両端部１１，１２の間の隙間や段差が緩和されているので、本格溶接工程ではしっかりと両端部１１，１２が互いに溶接され、コイル端部での溶接信頼性が向上する。
【選択図】　図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セグメントコイルをもつ回転電機の製造方法に関する技術分野に属し、より詳しくは、コイルセグメント端部を連続的にアーク溶接する溶接方法の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術としては、特許文献１に開示されたコイルセグメント端部の連続溶接方法がある。
【０００３】
この従来技術では、四層のコイルをもつ固定子のコイルセグメント端部に、楔状治具（カフサ）を外周側から中心に向かって差し込んだうえで、内径側と外径側とからそれぞれの保持具で半径方向にも端部対を押さえつけるようにしている。そして、この状態を保ちつつ、治具と一緒に固定子を回転させて、内周側の端部対と外周側の端部対とをＴＩＧ溶接で連続的にアーク溶接がなされる。このようにすれば、各端部対を形成するコイルセグメント端部の位置が周方向に揃い、径方向に互いに密着するので、各端部対での溶接が確実となり、連続溶接で短時間に溶接できながら、溶接部の信頼性をある程度は保つことができる。
【０００４】
なお、参考までに、特許文献２〜４にも、コイルセグメント端部の溶接方法ないしその関連技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３５０４２２号公報
【特許文献２】
特開２０００−３５０４２３号公報
【特許文献３】
特開２０００−１３９０４９号公報
【特許文献４】
特開２０００−３５０４２１号公報
【特許文献５】
特開平７−１１６８６１号公報
【特許文献６】
特開２００２−３２１０６８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来技術では、一つのスロットの中に四層を越える多数層のコイルセグメントが挿置されている場合には、最外周に並ぶ端部対と最内周に並ぶ端部対とを除いて、コイルセグメント端部を互いに密着させられる保証がない。
【０００７】
たとえば、より具体的に説明すると、ハイブリッドカー用の電動機では、固定子鉄心のスロットに十二層のコイルセグメントを挿置する場合がある。すると、第一層と第二層との端部対と第十一層と第十二層との端部対とでは、コイルセグメント端部が互いに密着して溶接されるので、ある程度は溶接部の信頼性が保たれるであろう。しかし、これら以外の端部対では、コイルセグメント端部が互いに密着するように治具が当たっているわけではないので、溶接部の信頼性が保たれるとは限らない。
【０００８】
すなわち、図８（ａ）に示すように、互いに溶接されるべき端部対１を形成する二つのコイルセグメント端部１１，１２の間に、ある程度大きな隙間ｇがある場合には、溶接不良が生じることがある。具体的には、ＴＩＧ溶接のアークＡが溶接電極Ｅから二つに分かれて飛んでしまい、一方のコイルセグメント端部１１の先端と他方のコイルセグメント端部１２の先端とが別々に溶けてしまう。すると、図８（ｂ）に示すように、溶融部分Ｍがそれぞれにできてしまって互いに接合せず、「溶け分かれ」と呼ばれる溶接不良が生じることがある。その結果、両端部１１，１２が互いに接合されず、導通不良が生じてしまうという不都合があり得る。
【０００９】
また、設計上のトレーランスや、コイルセグメントの製造過程およびスロットへの挿置過程で生じる誤差などにより、互いに溶接されるべき一対のコイルセグメント端部の間に段差が生じる場合がある。
【００１０】
すなわち、図９（ａ）に示すように、コイルセグメントの端部対１のうち、一方の端部１２が他方の端部１１よりも軸長方向に突出し、両端部１１，１２の先端面の間にある程度大きな段差ｓが生じる場合がある。すると、アーク溶接では溶接電極Ｅに近い方にアークＡが飛び易いという性質があるので、突出した一方の端部１２の先端だけが加熱されて溶融する。その結果、図９（ｂ）に示すように、一対のコイルセグメント端部１１，１２のうち突出した一方１２の先端にだけ溶融部分Ｍが形成され、他方１１の先端は溶融しないので、両者１１，１２は互いに溶接されないという不都合が生じうる。
【００１１】
したがって、前述の従来技術によっては、互いに溶接されるべき一対のコイルセグメント端部の間に隙間や段差があると、溶接不良が生じる可能性があるという不都合があった。
【００１２】
そればかりではなく、前述の従来技術では、特別な治具を必要としていたので設備コストが余計にかかるうえに、その治具をワークに取付けたり取り外したりするのに時間がかかり、サイクルタイムが長くなると言う不都合もあった。
【００１３】
そこで本発明は、互いに溶接されるべき一対のコイルセグメント端部の間にある程度の隙間や段差があっても溶接不良が生じにくく、端部対溶接の信頼性がより向上するコイルセグメント端部の連続溶接方法を提供することを、解決すべき主たる課題とする。また、前述の従来技術よりも設備コストを低減したりサイクルタイムを短縮することを、望むらくは解決したい課題とする。
【００１４】
なお、連続溶接は以前からも行われていたが、ハイブリッドカー用モータなどの回転電機が大型化する一方で、ＴＩＧ溶接などアーク溶接用装置の大型化が追いつかず、このような不都合を生じるに至った。その一方で、発電所の発電機など超大型の回転電機も以前からあったが、大量生産する必要がないので連続溶接する必要がなく、単発溶接で十分に間に合っていた。このような背景があって、本発明は、比較的大きな回転電機の生産性を向上させる必要を感じてなされたものである。
【００１５】
ところで、コイルセグメントは一般的に絶縁皮膜が形成された線材から製造されている。コイルセグメント端部を溶接する時に溶接部近傍に絶縁皮膜が残存したままで溶接を行うと溶接部近傍の絶縁皮膜が劣化することがあった。溶接後に樹脂等により溶接部を被覆しても劣化部分には樹脂の付着性が悪く絶縁性が充分でなかった。絶縁皮膜の劣化は絶縁皮膜に残存する溶媒や水分の急激な蒸発乃至は熱膨張による発泡現象により発生するものと推測し、溶接前に炉に入れて事前加熱を行うことで絶縁皮膜の劣化を抑制することを試みたところ劣化抑制に大きな効果があった。しかしながら、炉による事前加熱は生産性が低く効率的でない。
【００１６】
そこで本発明は、絶縁皮膜の劣化を抑制するとともに、生産性の高いコイルセグメント端部の連続溶接方法を提供することも解決すべき課題とする。なお、溶接時に、通電により絶縁皮膜を溶融除去する従来技術としては特許文献５及び特許文献６がある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、発明者は以下の手段を発明した。
【００１８】
（第１手段）
本発明の第１手段は、対をなすコイルセグメント端部を互いに連続溶接することにより、各端部対が適正に接続されたコイル端部を製造する連続溶接工程を有するコイルセグメント端部の連続溶接方法である。この連続溶接工程は、回転電機の固定子および回転子のうちいずれかのセグメント型コイルを形成すべき導電性のセグメントを鉄心の各スロットに挿置した後、これらのセグメントの端部のうち互いに溶接されるべき端部対に溶接電極を近接させてアーク溶接を施し、この溶接電極を次々に隣の端部対に相対移動させることにより連続溶接して、この溶接により各端部対が適正に接続されたコイル端部を製造する工程である。
【００１９】
ここで、上記セグメントは、二つのコイル片を連結する連結部をもち、その反対側の二つの開放端が溶接部になっている略Ｕ字形のコイルセグメントであっても良い。あるいは、一つのコイル片の両端に溶接部をもつ略Ｉ字形のコイルセグメントであっても構わない。
【００２０】
本手段の特徴は、前記連続溶接工程が、予備工程と本格溶接工程とをもつことである。ここで、予備工程とは、各前記端部対に対して、一対の端部のうち少なくとも一部にアークをとばし、少なくとも一部を予備的に溶接または溶融する工程のことである。一方、本格溶接工程とは、この予備工程の後、所定時間をおいて、各前記端部対を本格的にアーク溶接する工程のことである。
【００２１】
本手段では、予備工程で、溶接されるべき一対のコイルセグメント端部からなる端部対に対して、一対の端部のうち少なくとも一部に溶接電極からアークが飛び、その部分が溶融して溶融金属塊を形成する。しかる後、所定時間をおいて、本格溶接工程で、両端部に本格的なアーク溶接がなされ、両端部は共通の溶融金属塊を形成して互いに溶接されるに至る。
【００２２】
すなわち、両コイルセグメント端部の間に隙間がある場合には、予備工程で、両端部の先端がそれぞれに溶けて溶融金属塊を形成し、この金属塊が周囲に張り出す。すると、張り出した金属塊の間の距離はもとの両端部間の隙間よりも小さくなってしまう。この状態で、本格溶接工程が行われると、両端部の先端に形成された金属塊は再び溶融し、互いにくっついて一つの溶融金属塊を形成するに至る。そしてこの溶融金属塊が冷えて固まれば、両端部間には隙間があっても、両端部の先端部は互いにしっかりと溶接されて接合され、両コイルセグメント端部はしっかりと接続されるに至る。
【００２３】
また、端部対を形成する両コイルセグメント端部の先端面の間に段差がある場合には、予備工程で、突出した方の端部の先端部にだけアークが飛び、同先端部だけが溶けて幾分周囲に張り出した溶融金属塊を形成する。すると、この金属塊が周囲に張り出している容積の分だけこの金属塊の軸長方向の寸法が縮まり、突出した方の端部の背丈が低くなる。その一方で、他方（突出していない方）の端部にはアークが飛ばないから、他方の端部の背丈は縮まらない。それゆえ、予備工程が終わると、互いに溶接されるべき一対の端部の間での段差が縮まる。この状態で本格溶接工程が行われると、両端部間の段差はほとんどなくなっているから、両端部の先端部が一緒に溶融して一つの大きな溶融金属塊を形成するに至る。そしてこの溶融金属塊が冷えて固まれば、両端部の先端部は互いにしっかりと溶接され、両コイルセグメント端部はしっかりと接続されるに至る。
【００２４】
さらに、両コイルセグメント端部の間に隙間があり、さらに両端部の先端面の間に段差がある場合もあり得るであろう。この場合には、やはり予備工程で、突出した方の端部の先端部にだけアークが飛び、その先端部だけが溶けて周囲に張り出した溶融金属塊を形成する。すると、この金属塊が周囲に張り出している容積の分だけこの金属塊の軸長方向の寸法が縮まり、突出した方の端部の背丈が低くなって、互いに溶接されるべき一対の端部の間での段差が縮まる。また、この金属塊が周囲に張り出している分だけ、張り出した金属塊と他方の端部の先端部との間の距離は、もとの両端部間の隙間よりも小さくなっている。この状態で本格溶接工程が行われると、両端部間の段差はほとんどなくなっているうえに隙間も小さくなっているから、両端部の先端部が一緒に溶融して一つの大きな溶融金属塊を形成するに至る。そしてこの溶融金属塊が冷えて固まれば、両端部の先端部は互いにしっかりと溶接され、両コイルセグメント端部はしっかりと接続されるに至る。
【００２５】
逆に、両コイルセグメントの間に隙間も段差もない場合には、両端部の先端は予備工程で溶接されたうえに、本格溶接工程ではさらに深く溶接され、やはり両コイルセグメント端部はしっかりと接続される。
【００２６】
その結果、いずれの場合にも、両コイルセグメント端部は互いに溶接され、しっかりと接続されて、全体としてコイル端部で溶接不良がないセグメント型コイルを形成するに至る。
【００２７】
したがって本手段によれば、互いに溶接されるべき一対のコイルセグメント端部の間に、ある程度の隙間や段差があっても溶接不良が生じにくく、溶接の信頼性がより向上するという効果がある。また、前述の従来技術と異なって特殊な治具を必要としないので、その分だけ設備コストを低減することができ、治具の着脱に要するサイクルタイムを短縮することができるという効果がある。
【００２８】
（第２手段及び第３手段）
本発明の第２手段は、前述の第１手段における前記本格溶接工程の前に、各前記端部対に対して、前記一対の端部のうち少なくとも一部にアークをとばし、該端部対の近傍を乾燥させる乾燥工程を有することを特徴とする。
【００２９】
本発明の第３手段は、前述の第１手段における前記予備工程に代えて、各前記端部対に対して、前記一対の端部のうち少なくとも一部にアークをとばし、該端部対の近傍を乾燥させる乾燥工程を有することを特徴とする。ここで、「端部対の近傍」とは、コイルセグメントの溶接される部分である端部対の近くであり、本格溶接工程において絶縁皮膜の温度が、残存する溶媒や水分を蒸発乃至は熱膨張させて絶縁皮膜を発泡させる程度にまで加熱される範囲である。この範囲は絶縁皮膜に残存する溶媒や水分の量、溶媒の種類、絶縁皮膜の種類等によって変化する。
【００３０】
つまり、アークの出力を本格溶接工程よりも小さくすることで、コイルセグメントの端部対を溶融しないことは勿論、端部対近傍の絶縁皮膜も溶融除去させることなく絶縁皮膜中に残存する溶媒や水分を除去している。従って、乾燥工程における加熱の結果、端部対の近傍における絶縁皮膜の温度は絶縁皮膜に含まれる樹脂の融点には達しないことが好ましい。残存溶媒・水分の量等にもよるが、残存溶媒・水分の蒸発により溶融した端部対の近傍における絶縁皮膜が発泡し絶縁皮膜が劣化する虞があるからである。なお、溶接される部位である「端部対」そのものについては特に温度の上限を制限することは必須でない。また、乾燥工程は予備工程の前後を問わないが、予備工程の前であることが好ましい。
【００３１】
すなわち、本手段では、乾燥工程において、アークにより端部対の近傍を加熱することにより、絶縁皮膜に残存する溶媒や水分を穏やかに除去している。後の本格溶接工程において蒸発乃至は熱膨張の元となる絶縁皮膜中に残存する溶媒や水分を予め除去することで絶縁皮膜の劣化が抑制できる。
【００３２】
従って第２手段及び第３手段によれば、連続溶接工程において溶接される部分の絶縁皮膜に残存する溶媒や水分を穏和に除去できるので端部対の近傍における絶縁皮膜の劣化を抑制できる効果があり、第２手段によれば更に前述の第１手段の効果を有する。
【００３３】
（第４手段）
本発明の第４手段は、前述の第１手段乃至は第３手段において、前記予備工程及び／又は乾燥工程は、前記本格溶接工程よりも溶接電流および溶接時間のうち少なくとも一方が短小な工程であることを特徴とする。
【００３４】
本手段では、前述のように、予備工程で、端部対のうち突出している方の先端部を加熱溶融して突出高さを低めたり、隙間の空いた両端部の先端部を加熱溶融して隙間を狭めたり、乾燥工程において絶縁皮膜に残存する溶媒や水分を除去している。このような予備工程や乾燥工程の作用を、「予備処理」と呼ぶことにする。それゆえ、本格的な溶接は後の本格溶接工程で行われ、予備工程や乾燥工程では行われないから、予備工程や乾燥工程では溶接強度は要求されず、十分な接合深さにまで両端部の先端部を加熱溶融する必要がない。すると、予備工程や乾燥工程には本格溶接工程ほどの熱出力が要求されないから、本格溶接工程でよりも予備工程や乾燥工程での方が、溶接電流が小さくて済ませられるか、溶接時間を短くできるか、あるいはその両方かである。
【００３５】
なお、所定距離が開いた溶接電極と両端部との間に確実にアークをとばすためには、両者の間にかける溶接電圧は余り変化させない方がよい。また、溶接電圧を変更するには、溶接電源装置の設定を変えたりする手間や設備が必要になるから、設備投資の面でも溶接電圧は予備工程や乾燥工程と本格溶接工程との間で変更しない方がよい。ただし、変更してはいけないということではない。
【００３６】
逆に言うと、前述のように、予備工程や乾燥工程には本格溶接工程ほどにはアーク溶接時の熱出力が要求されない。それゆえ、本格溶接工程でよりも予備工程や乾燥工程での方が、溶接電流が小さくて済ませられるか、溶接時間を短くできるか、あるいはその両方かである。その結果、予備工程や乾燥工程では、本格溶接工程でよりも溶接電流および溶接時間のうち少なくとも一方がいくらか短小であっても、互いに溶接されるべき一対のコイルセグメント端部を十分に予備処理することができる。
【００３７】
すなわち、本手段では、本格溶接工程と比較して予備工程や乾燥工程で溶接電流および溶接時間のうちいずれが短小な場合であっても、予備工程や乾燥工程でも本格溶接工程と同じ時間だけ同様の大電流を流す場合に比べて、電力が節約される。それでいながら、前述のように、コイルセグメントの端部対に十分な予備処理を施すことができる。
【００３８】
したがって本手段によれば、前述の第１手段乃至は第３手段の効果に加えて、予備工程や乾燥工程で消費される電力が低減されるので、コストダウンの効果がある。
【００３９】
（第５手段）
本発明の第５手段は、前述の第１手段、第２手段又は第４手段において、前記連続溶接工程は、前記端部対のアーク溶接が周方向に連続して行われる工程であることを前提とする。そして本手段の特徴は、前記予備工程は、前記溶接電極を用いて一周目に行われる工程であり、前記本格溶接工程は、一周目と同一の溶接電極を用いて二周目以降に行われる工程であることである。
【００４０】
通常、溶接されるべき一対のコイルセグメント端部は、半径方向に重ねられ、溶接されるべき接合面は周方向に延在する。それゆえ、接合面に沿ってアーク溶接を施すには、周方向に溶接電極を相対移動して溶接が行われる。そして、連続溶接をするために、溶接電極に電圧を印加したまま溶接電極を相対移動する際にも、周方向に相対移動するのが最も合理的である。ここで、溶接電極を端部対に対して相対移動させることとしたが、実際には溶接電極を固定しておき、ワーク（コイルセグメントをスロットに保持した鉄心）の方を、軸心回りに回転移動させるのが合理的であって普通に行われている。
【００４１】
本手段では、前提として、予備工程も本格溶接工程も、周方向に連続溶接されるので、溶接電極を固定しておいてワークを軸心回りに回転させるだけで済み、溶接電極とワークとの相対移動が最も合理的な経路で行われる。そのうえ、予備工程は、溶接電極を用いて一周目に行われる工程であり、本格溶接工程は、一周目と同一の溶接電極を用いて二周目以降に行われる工程である。それゆえ、予備工程から本格溶接工程に移行する際にも、溶接電極を交換する必要がないばかりか、溶接電極を移動させる必要さえもなく、一本の溶接電極を固定したままで予備工程および本格溶接工程を完了することができる。
【００４２】
その結果、複数の溶接電極が必要とされず、溶接電極が一種類で済むので、設備コストの高騰を避けることができる。そのうえ、溶接電極が一種類で済む条件下では、溶接電極の相対移動経路が最も合理的であるから、サイクルタイムも最短である。
【００４３】
したがって本手段によれば、前述の第１手段、第２手段又は第４手段の効果に加えて、設備コストの高騰を避けることができ、その範囲でサイクルタイムも最短で済むという効果がある。
【００４４】
（第６手段）
本発明の第６手段は、前述の第１手段、第２手段又は第４手段において、前記連続溶接工程は、前記端部対のアーク溶接が周方向に連続して行われる工程であることを前提とする。そして本手段の特徴は、前記本格溶接工程は、前記予備工程で用いた前記溶接電極（予備溶接電極）とは別個の溶接電極（本格溶接電極）を用いて、前記予備溶接電極の位置とは周方向に異なる位置にこの本格溶接電極を配置して行われる工程であることである。
【００４５】
ここで、予備溶接電極と本格溶接電極とは周方向に異なる位置に配置されるが、必ずしも角度位置が互いに１８０°離れた対局位置に両者を配置する必要はない。すなわち、予備工程での予備処理と本格溶接工程での溶接との関係を勘案して最も効果的な位置に両者を配設すればよい。
【００４６】
本手段では、予備溶接電極と本格溶接電極とが別個であるから、両者の大きさや形状をそれぞれの工程に最適に変えておくことが容易であるばかりではなく、両者の電源装置もそれぞれ別個に用意することができる。それゆえ、両溶接電極の間で、印加電圧の設定や溶接電流の設定を変えておくことが容易になり、両溶接電極には、それぞれ最適な大きさの印加電圧をかけて最適な量の溶接電極を流すことも容易になる。
【００４７】
そして、前述の第５手段とは異なり、本格溶接工程を施す端部対が予備工程を施す端部対よりも一周も遅れることなく追随し、一周のうち少なくとも一部は両工程が並行して行われる。それゆえ、前述の第５手段よりも一周分の連続溶接が素早く行われ、コイル端部の全体についても連続溶接のサイクルタイムがいっそう短縮されるという効果がある。
【００４８】
したがって本手段によれば、前述の第１手段、第２手段又は第４手段の効果に加えて、予備工程および本格溶接工程のそれぞれに最適の大きさと形状の溶接電極を使うことができるという効果がある。また、それぞれの溶接電極に最適な大きさの印加電圧をかけて最適な量の溶接電流を流すことができるようになるという効果がある。さらに、前述の第５手段よりもサイクルタイムがいっそう短縮されるという効果がある。
【００４９】
（第７手段）
本発明の第７手段は、前述の第２手段乃至は第４手段において、前記連続溶接工程は、前記端部対のアーク溶接が周方向に連続して行われる工程であることを前提とする。そして本手段の特徴は、前記乾燥工程は、前記溶接電極を用いて一周目に行われる工程であり、前記本格溶接工程は、一周目と同一の溶接電極を用いて二周目以降に行われる工程であることである。すなわち、本手段は前述の第５手段において予備工程を乾燥工程に代えたものである。
【００５０】
したがって本手段によれば、前述の第２手段乃至は第４手段の効果に加えて、前述の第５手段での説明と同様の原理で、設備コストの高騰を避けることができ、その範囲でサイクルタイムも最短で済むという効果がある。
【００５１】
（第８手段）
本発明の第８手段は、前述の第２手段乃至は第４手段又は第６手段において、前記連続溶接工程は、前記端部対のアーク溶接が周方向に連続して行われる工程であることを前提とする。そして本手段の特徴は、前記本格溶接工程は、前記乾燥工程で用いた前記溶接電極（乾燥電極）とは別個の溶接電極（本格溶接電極）を用いて、前記乾燥電極の位置とは周方向に異なる位置にこの本格溶接電極を配置して行われる工程であることである。すなわち、本手段は前述の第６手段において予備工程を乾燥工程に代えたものである。
【００５２】
したがって本手段によれば、前述の第２手段乃至は第４手段又は第６手段の効果に加えて、乾燥工程及び本格溶接工程のそれぞれに最適の大きさと形状の溶接電極を使うことができるという効果がある。また、それぞれの溶接電極に最適な大きさの印加電圧をかけて最適な量の溶接電流を流すことができるようになるという効果がある。さらに、前述の第７手段よりもサイクルタイムがいっそう短縮されるという効果がある。
【００５３】
【発明の実施の形態】
本発明の「コイルセグメント端部の連続溶接方法」が取りうる好ましい実施形態については、当業者に実施可能な理解が得られるように、以下の実施例で明確かつ十分に説明する。
【００５４】
［実施例１］
（実施例１の構成）
図１に、図示しない固定子鉄心のスロットに収容されており、互いに溶接されるべき二層一対のコイルセグメント端部１１，１２だけを展開して示す。なお、同図では、一方の端部１１は他方の端部１２の蔭に隠れている。
【００５５】
このように、本発明の実施例１は、対をなすコイルセグメント端部１１，１２を互いに連続溶接することにより、各端部対１が適正に接続されたコイル端部を製造する連続溶接工程を有するコイルセグメント端部の連続溶接方法である。具体的には、この連続溶接工程は、回転電機としてのハイブリッドカー用モータの固定子を製造する工程の一部であり、本実施例は、同モータの固定子を製造する方法の一部である。
【００５６】
ここで、同モータは、固定子の直径が３００ｍｍ程度の大きさをしており、三相交流八極型モータである。その固定子コイルはセグメント型コイルであって、同コイルを形成するコイルセグメントの端部対１は、加工時の公差などによって両端部１１，１２の間に不都合な段差や隙間を生じうる。発明者が試作したところによれば、両端部１１，１２の先端面の間で生じうる段差は最大でも０．５ｍｍ程度であり、両端部１１，１２の間に生じうる隙間は、最大でも０．４ｍｍ程度までであった。
【００５７】
この連続溶接工程は、同モータの固定子にセグメント型コイルを形成すべき導電性のセグメントを十二層分だけ鉄心の各スロットに挿置した後に行われる。すなわち、この連続溶接工程は、これらのセグメントの端部１１，１２のうち互いに溶接されるべき端部対１に溶接電極Ｅを近接させてアーク溶接を施し、溶接電極Ｅを次々に隣の端部対１に相対移動させることにより連続溶接して、この溶接により各端部対１が適正に接続されたコイル端部を製造する工程である。なお、アーク溶接としては、溶接部の仕上がり品質が高く、高い信頼性の得られるＴＩＧ溶接を施す。
【００５８】
そして、連続溶接工程では、電源装置によって、予備溶接電極Ｅに所定の大きさの電圧が印加された状態が保たれ、アークＡは予備溶接電極Ｅに接近した端部対１に対してのみ飛ぶ。
【００５９】
ここで、上記コイルセグメントは、二つのコイル片を連結する連結部をもち、その反対側の二つの開放端が溶接部になっている略Ｕ字形のコイルセグメントである。そして、図１とは反対側のコイル端部（図略）では、十二層のコイル片が前述の連結部によって適正に接続されている。
【００６０】
本実施例の特徴は、連続溶接工程が、予備工程と本格溶接工程との二段階の工程をもつことである。この連続溶接工程は、再び図１に示すように、周方向に並んだ端部対１のアーク溶接が周方向に連続して行われる工程であり、同一の溶接電極Ｅを用いて同一の端部対１に対して二周して行われる。この二周のうち、一周目で予備工程が行われ、二周目で本格溶接工程が行われる。
【００６１】
ここで、予備工程とは、各端部対１に対して、一対の端部１１，１２のうち少なくとも一部にアークをとばし、少なくとも一部を予備的に溶接または溶融する工程のことである。予備工程は、溶接電極Ｅを用いて一周目に行われる工程であり、本格溶接工程よりも溶接電流が弱い工程である。予備工程での溶接電流は、具体的には１２０Ａ程度に設定されている。
【００６２】
一方、本格溶接工程とは、この予備工程の後、所定時間をおいて、各端部対１を本格的にアーク溶接する工程のことであり、一周目の予備工程と同一の溶接電極Ｅを用いて二周目に行われる工程である。本格溶接工程での溶接電流は、定格にほぼ近い１５０Ａ程度に設定されており、前述の予備工程での溶接電流よりもやや大きい。
【００６３】
すなわち、二周目の本格溶接工程では、ＴＩＧ溶接設備の溶接電極Ｅおよび電源装置がもつ定格電流に準ずる程度の比較的大きな電流が流れるように、電源装置が設定されている。その一方、遡って一周目の予備工程では、定格電流よりも適度に小さく制限された比較的弱い電流しか流れないように、電源装置が設定されている。
【００６４】
（本実施例の自動装置）
なお、本実施例としてのコイルセグメント端部の連続溶接方法を行う自動装置（図略）は、次のような構成要素からなる。
【００６５】
すなわち、本実施例で用いる連続溶接装置は、回転台座を含む治具一式と、ＴＩＧ溶接の溶接電極Ｅを含む溶接器具と、同溶接器具を所定位置に保持するロボットアームと、同溶接器具に不活性ガスを送るガス供給装置と、溶接電極Ｅに電力を供給する電源装置などと、これらを統合制御する制御装置とからなる。治具一式は、コイルセグメントをスロットに保持した固定子鉄心を回転可能に保持する回転台座と、固定子鉄心から突出したコイルセグメント端部１１，１２の根本部の間に差し込まれアースされた多数のカフサと、この回転台座およびこれらのカフサを一体的に所定角度に回転移動させる回転駆動装置などとからなる。
【００６６】
このような構成の自動装置は、次のように作用する。
【００６７】
すなわち、コイルセグメントを保持した固定子鉄心は、回転台座およびその回転駆動装置により、制御装置に予めプログラムされた通りにゆっくりと回転させられ、二回転する。前述のように、この二回転のうち一回転目に比較的弱い電流で予備工程が行われ、二回転目に本格溶接工程が行われる。この間、ロボットアームは、対になったコイルセグメント端部１１，１２の接合面の延長面内に所定距離を置いた適正な位置に、所定の姿勢で溶接器具を固定している。
【００６８】
こうして、固定子鉄心が二回転し、予備工程および本格溶接工程からなる連続溶接工程が、コイルセグメント端部１１，１２の一周分だけ完了する。すると、ロボットアームは、固定子鉄心のスロット内の別の層に挿置された次の対をなすコイルセグメント端部１１，１２を溶接するように、固定子鉄心の半径方向に溶接器具を移動させる。そして、電源装置は、自動装置に予め設定された値に従って、その層の端部対１に最適な電流の設定に切替えられ、次の連続溶接工程に入る。
【００６９】
このような作用を繰り返し、固定子一つ分のコイルセグメント端部の連続溶接が完了したならば、最後に三相交流の電力線と接続するコイル引き出し部のＴＩＧ溶接も自動的に行われ、固定子コイルは完成する。すると、カフサなど治具一式の固定が外され、別の搬入搬出装置によってワーク（コイルセグメントをスロットとに保持した固定子鉄心）の交換が行われる。こうして、次々に固定子のコイルセグメントが端部で結線され、その結果、自動的に固定子のセグメント型コイルが製造されていく。
【００７０】
（実施例１の作用）
本実施例としての「コイルセグメント端部の連続溶接方法」は、以上のように構成されているので、以下のような作用効果を発揮する。
【００７１】
すなわち、本実施例では、再び図１に示すように、固定子（ステータ）が二周分回転するうちに、予備工程および本格溶接工程からなる連続溶接工程をもつコイルセグメント端部の連続溶接方法が施される。
【００７２】
先ず、予備工程では、図３（ａ）などに示すように、溶接されるべき一対のコイルセグメント端部１１，１２からなる端部対１に対して、ＴＩＧ溶接用の溶接電極Ｅから高圧電流が流される。すると、一対の端部１１，１２のうち少なくとも一部に溶接電極ＥからアークＡが飛び、その部分が溶融して溶融金属塊Ｍを形成する。しかる後、所定時間をおいて、本格溶接工程では、図３（ｂ）などに示すように、両端部１１，１２に本格的なアーク溶接がなされ、両端部１１，１２は共通の溶融金属塊Ｍを形成して互いに溶接されるに至る。
【００７３】
さて、互いに溶接されるべき一対のコイルセグメント端部１１，１２は、溶接直前の状態では、次の四つの状態のうちいずれかの場合に当てはまるであろう。すなわち、第一に両端部１１，１２の間に所定の許容範囲内の隙間ｇが開いている場合（図２参照）と、第二に両端部１１，１２の先端面の間に許容範囲内の段差ｓがある場合（図４参照）と、第三に隙間ｇと段差ｓとの両方がある場合（図６参照）と、そして第四に隙間ｇも段差ｓもない場合（図略）とのうちいずれかの状態を、両端部１１，１２は取りうる。
【００７４】
第一に、図２に示すように、両コイルセグメント端部１１，１２の間に隙間ｇがある場合について説明する。
【００７５】
この場合には、予備工程で、図３（ａ）に示すように、両端部１１，１２の先端がそれぞれに溶けて二つの溶融金属塊Ｍを形成し、これらの金属塊Ｍが周囲に張り出す。すなわち、溶融金属塊Ｍは、重力と表面張力との釣り合いにより、上下方向につぶれて水平方向に突出した液滴状ないし略楕円球状の固まりを形成する。すると、水平方向に張り出した二つの金属塊Ｍの間に残った距離ｇ’は、もとの両端部１１，１２の間の隙間ｇよりもずっと小さくなってしまう。あるいは、二つの溶融金属塊Ｍが互いにくっついてしまうこともあり得る。
【００７６】
この状態で、本格溶接工程が行われると、図３（ｂ）に示すように、両端部１１，１２の先端に形成された金属塊は、予熱されているので容易に再び溶融し、互いにくっついて一つにつながった大きな溶融金属塊Ｍを形成するに至る。そして大きな溶融金属塊Ｍが一体のまま冷えて固まって、高い電気伝導度をもつ大きな溶接部分を形成する。その結果、両端部１１，１２の間には隙間ｇがあっても、両端部１１，１２の先端部は、大きな溶融金属塊Ｍで互いにしっかりと溶接されて接合され、両コイルセグメント端部１１，１２は電気的にもしっかりと接続されるに至る。
【００７７】
第二に、図４に示すように、端部対１を形成する両コイルセグメント端部１１，１２の先端面の間に段差ｓがある場合について説明する。
【００７８】
この場合には、予備工程で、図５（ａ）に示すように、電界強度が強い突出した方の端部１１の先端部にだけ溶接電極ＥからアークＡが飛び、同先端部だけが溶けて幾分周囲に張り出した溶融金属塊Ｍを形成する。すると、金属塊Ｍが周囲に張り出している容積の分だけこの金属塊Ｍの軸長方向の寸法が縮まり、突出した方の端部１１の背丈が低くなる。その一方で、電界強度が比較的低い他方（突出していない方）の端部１２には、溶接電極ＥからアークＡが飛ばず、他方の端部１２の背丈は縮まらない。それゆえ、予備工程が終わると、同じく図５（ａ）に示すように、互いに溶接されるべき一対の端部１１，１２の間での段差が、元の段差ｓよりも小さな段差ｓ’に縮まる。
【００７９】
この状態で本格溶接工程が行われると、予備工程で両端部１１，１２の間の段差はほとんどなくなっているから、図５（ｂ）に示すように、両端部１１，１２の先端部が一緒に溶融して一つの大きな溶融金属塊Ｍを形成する。そして、この溶融金属塊Ｍが冷えて固まれば、両端部１１，１２の先端部は互いにしっかりと溶接され、両コイルセグメント端部１１，１２は、互いにしっかりと接続されるに至る。
【００８０】
第三に、図６に示すように、両コイルセグメント端部１１，１２の間に隙間ｇがあり、さらに両端部１１，１２の先端面の間に段差ｓがある場合について説明する。
【００８１】
この場合には、やはり予備工程で、図７（ａ）に示すように、突出した方の端部１１の先端部にだけアークＡが飛び、その先端部だけが溶けて周囲に張り出した溶融金属塊Ｍを形成する。すると、この金属塊Ｍが周囲に張り出している容積の分だけ金属塊Ｍの軸長方向の寸法が縮まり、突出した方の端部１１の背丈が低くなって、互いに溶接されるべき一対の端部１１，１２の間での段差が縮まる。また、この金属塊Ｍが周囲に張り出している分だけ、張り出した金属塊Ｍと他方の端部１２の先端部との間の距離は、もとの両端部間の隙間ｇよりも小さくなっているか、あるいはなくなってしまっている。
【００８２】
この状態では、前述のように、両端部１１，１２の先端の間で、段差はほとんどなくなっているうえに、隙間もほとんどなくなっている。それゆえ、この状態で本格溶接工程が行われると、図７（ｂ）に示すように、両端部１１，１２の先端部が一緒に溶融して一つの大きな溶融金属塊Ｍを形成する。そして、この溶融金属塊Ｍが冷えて固まれば、両端部１１，１２の先端部は互いにしっかりと溶接され、両コイルセグメント端部１１，１２は電気的にもしっかりと接続されるに至る。
【００８３】
第四に、両コイルセグメント端部１１，１２の間に隙間も段差もない場合（図略）について説明する。この場合には、理想的な状態であるから、両端部１１，１２の先端は、予備工程で溶接されたうえに、本格溶接工程ではさらに深く広く溶接され、やはり両コイルセグメント端部１１，１２は、電気的にもしっかりと接続される。
【００８４】
その結果、いずれの場合にも、両コイルセグメント端部１１，１２は互いに溶接され、電気的にもしっかりと接続されて、全体としてコイル端部１１，１２で溶接不良がないセグメント型コイルを形成するに至る。
【００８５】
なお、本実施例では、前述のように、予備工程でも本格溶接工程でも、周方向に連続溶接が施される。それゆえ、溶接電極Ｅを固定しておいてワーク（コイルセグメント端部１１，１２の円環状行列）を軸心回りに回転させるだけで済み、溶接電極Ｅとワークとの相対移動が最も合理的な経路で行われる。そのうえ、予備工程は、溶接電極Ｅを用いて一周目に行われる工程であり、本格溶接工程は、一周目と同一の溶接電極Ｅを用いて二周目に行われる工程である。
【００８６】
それゆえ、予備工程から本格溶接工程に移行する際にも、溶接電極Ｅを交換する必要がないばかりか、溶接電極Ｅを移動させる必要さえもない。その結果、一本の溶接電極Ｅを固定したままで、予備工程および本格溶接工程からなる連続溶接工程を完了することができる。
【００８７】
その結果、本実施例では、複数の溶接電極が必要とされず、溶接電極Ｅが一種類で済むので、設備コストの高騰を避けることができる。そのうえ、溶接電極Ｅが一種類で済む条件下では、溶接電極Ｅの相対移動経路が最も合理的であるから、その意味ではサイクルタイムが最短であると考えられる。
【００８８】
また、本実施例では、前述のように、予備工程で、段差ｓのある端部対１１，１２のうち突出している方の先端部を加熱溶融して突出高さを低めたり、隙間ｇの空いた両端部１１，１２の先端部を加熱溶融して隙間を狭めたりしている。このような予備処理とは異なり、両端部１１，１２の本格的な溶接は後の本格溶接工程で行われる。
【００８９】
それゆえ、本格的な溶接は予備工程では行われないから、予備工程では溶接強度は要求されず、十分な接合深さにまで両端部の先端部を加熱溶融する必要がない。すると、予備工程には本格溶接工程ほど強力なアークＡによる熱出力が要求されないから、本格溶接工程でよりも予備工程での方が、溶接電流がやや小さくて済んでいる。
【００９０】
逆に言うと、前述のように、予備工程には本格溶接工程ほどにはアーク溶接時の熱出力が要求されていない。それゆえ、本格溶接工程でよりも予備工程での方が、溶接電流がやや小さくて済んでいる。その結果、予備工程では、本格溶接工程でより小さい溶接電流であっても、互いに溶接されるべき一対のコイルセグメント端部１１，１２を十分に予備処理することができる。
【００９１】
すなわち、本格溶接工程と比較して予備工程で溶接電流が小さくても、予備工程でも本格溶接工程と同様の大電流を流す場合に比べて、電力がいくらかは節約される。それでいながら、前述のように、コイルセグメントの端部対１に十分な予備処理を施すことができる。
【００９２】
（実施例１の効果）
本実施例では以上のような作用が得られるので、本実施例によれば次のような効果がある。
【００９３】
第一に、コイル端部でのＴＩＧ溶接の信頼性が向上するという主要な効果がある。すなわち、多層のコイルセグメントであって、さらに互いに溶接されるべき一対のコイルセグメント端部１１，１２の間にある程度の隙間ｇや段差ｓがあっても、ＴＩＧ溶接部に溶接不良が生じにくく、溶接の信頼性が向上するという効果がある。
【００９４】
たとえば、固定子鉄心のスロットに挿置されたコイル片は十二層もあっても全く問題はない。また、両端部１１，１２の間にある程度の隙間ｇや段差ｓがあってもよい。そして、具体的な数字を例示するならば、極めて大きな隙間ｇと極めて大きな段差ｓとが同時に生じた場合にのみ溶接不良が起こるものとし、それぞれが生じる確率を千分の一と仮定すると、溶接不良の起こる確率はわずか百万分の一に低減される。
【００９５】
第二に、コストダウンや工数短縮という付随的な効果もある。すなわち、本実施例では、前述の従来技術と異なって特殊な治具とその着脱装置とが不要になるから、設備コストの高騰を避けることができる。また、治具の着脱に要するサイクルタイムを短縮することができ、その範囲でサイクルタイムも最短で済むという効果がある。
【００９６】
（実施例１の変形態様１）
本実施例の変形態様１として、予備工程と本格溶接工程とで溶接電流の設定値を変えず、代わりに予備工程は本格溶接工程よりも溶接時間が短い工程である、コイルセグメント端部の連続溶接方法を実施することも可能である。
【００９７】
本変形態様では、予備工程で、短時間ではあっても溶接電極Ｅから十分に強力なアークＡを端部対１のうち少なくとも一部に飛ばし、前述の実施例１と同様に端部対１に予備処理を行っている。すなわち、端部対１を形成する両端部１１，１２のうち突出している方の先端部を加熱溶融して突出高さを低めたり（図５（ａ）参照）、隙間ｇの空いた両端部１１，１２の先端部を加熱溶融して隙間を狭めたり（図３（ａ）参照）している。
【００９８】
このような予備処理は予備工程で行われ、本格的な溶接は後の本格溶接工程で行われる。それゆえ、予備工程では溶接強度は要求されず、十分な接合深さにまで両端部１１，１２の先端部を加熱溶融する必要がない。逆に言うと、予備工程には本格溶接工程ほどにはアークＡの熱出力が要求されないから、本変形態様のように溶接電流が同じ設定であれば、本格溶接工程でよりも予備工程での方が、溶接時間が短くて済んでしまう。
【００９９】
すなわち、本変形態様では、本格溶接工程と比較して予備工程での溶接時間が短いので、予備工程で連続溶接を端部対１に施しつつワークが一周するサイクルタイムは短縮される。
【０１００】
したがって本変形態様によれば、前述の実施例１と同様の作用効果が得られるうえに、前述の実施例１に比べて、連続溶接工程全体としてもサイクルタイムが短縮されるという効果がある。
【０１０１】
［実施例２］
（実施例２の構成）
本発明の実施例２としてのコイルセグメント端部の連続溶接方法（図略）は、連続溶接工程が、端部対１のアーク溶接が周方向に連続して行われる工程であることを前提とする。そして本実施例の特徴は、本格溶接工程が、予備工程で用いた溶接電極Ｅ（予備溶接電極）とは別個の溶接電極（本格溶接電極）を用いて、予備溶接電極Ｅの位置とは周方向に異なる位置にこの本格溶接電極を配置して行われる工程であることである。
【０１０２】
すなわち、予備工程でＴＩＧ溶接に用いられる予備溶接電極Ｅと、本格溶接工程で用いられる本格溶接電極（図略）とは、別個のものである。ここで、予備溶接電極Ｅは、定格電流よりも小さな溶接電流でアークをとばすので、ほぼ定格通りの大きな溶接電流を流す本格溶接電極よりもやや小さく作られている。また、予備溶接電極Ｅにやや弱い電力を供給する電源装置と、本格溶接電極に強力な電力を供給する電源装置とは、互いに独立した別個のものである。
【０１０３】
そして、予備溶接電極Ｅと本格溶接電極とは周方向に異なる位置に配置されており、本実施例としては、本格溶接電極は、予備溶接電極Ｅよりも９０°遅れた角度位置に配置されている。すなわち、任意の一対のコイルセグメント端部１１，１２からなる端部対１には、先ず、予備溶接電極Ｅにより予備工程が行われて予備処理が施される。しかる後、この端部対１には、固定子鉄心の回転角度にして９０°だけ遅れて、本格溶接電極により本格溶接工程が行われてしっかりと溶接される。
【０１０４】
（実施例２の作用効果）
本実施例では、前述のように、予備溶接電極Ｅと本格溶接電極とが別個であるから、両者の大きさや形状をそれぞれの工程に最適に設定されており、さらに両者の電源装置もそれぞれ別個に用意されている。それゆえ、両溶接電極の間で、印加電圧の設定や溶接電流の設定を最適に変えておくことができ、両溶接電極には、それぞれに最適な大きさの印加電圧を印加して、それぞれに最適な大きさの溶接電極が流される。
【０１０５】
そして、前述の実施例１とは異なり、本格溶接工程を施す端部対１が予備工程を施す端部対１よりも一周も遅れることなく追随し、一周のうち２７０°分の回転角度範囲では、予備工程と本格溶接工程とが並行して行われる。それゆえ、前述の実施例１よりも一周分の連続溶接が素早く行われ、コイル端部の全体についても連続溶接のサイクルタイムがいっそう短縮されるという効果がある。具体的には、本実施例で予備工程および本格溶接工程からなる連続溶接工程にかかるサイクルタイムは、実施例１のサイクルタイムの（３６０°＋９０°）／（３６０°×２）＝０．６２５であり、三分の一以上短縮されることになる。
【０１０６】
したがって本実施例によれば、前述の実施例１の効果に加えて、予備工程および本格溶接工程のそれぞれに最適の大きさと形状の溶接電極を使うことができるという効果がある。その結果、それぞれの溶接電極に最適な大きさの印加電圧をかけて最適な量の溶接電極を流すことができるようになるので、ＴＩＧ溶接の品質がよりいっそう向上するという効果が得られる。また、サイクルタイムが大幅に短縮されるという効果もある。さらに、予備工程で生じた溶融金属塊Ｍがあまり冷えないうちに重ねて本格溶接工程が行われるので、両端部１１，１２がより深く強力に溶接されるという効果もある。
【０１０７】
（実施例２の変形態様１）
本実施例の変形態様１として、予備工程で生じた溶融金属塊Ｍの温度管理などの理由で、予備溶接電極Ｅに対する本格溶接電極の角度位置を変更したコイルセグメント端部の連続溶接方法を実施することができる。
【０１０８】
たとえば、予備工程の直後に本格溶接工程を行った方が良好な溶接品質が得られるのであれば、予備溶接電極Ｅに対する本格溶接電極の角度位置遅れを３０°程度にしても良い。こうすれば、サイクルタイムがさらに短縮されるという効果も付随して得られる。
【０１０９】
逆に、予備工程の後、なるべく時間をおいて溶融金属塊Ｍが十分に冷えてから本格溶接工程を行う方が良ければ、予備溶接電極Ｅに対する本格溶接電極の角度位置遅れを１８０°や２７０°などに大きくとっても良い。その結果、サイクルタイムの短縮率は減っても、より良好な溶接部の品質管理ができるのであれば、所望の目的は達せられたものとすべきである。
【０１１０】
［実施例３］
（実施例３の構成）
図１０に、図示しない固定子鉄心のスロットに収容されており、互いに溶接されるべき二層一対のコイルセグメント端部１１’，１２’だけを展開して示す。なお、同図では、一方の端部１１’は他方の端部１２’の蔭に隠れている。つまり、図１０は図１とほぼ同様である。
【０１１１】
このように、本発明の実施例３は、対をなすコイルセグメント端部１１’，１２’を互いに連続溶接することにより、各端部対１’が適正に接続されたコイル端部を製造する連続溶接工程を有するコイルセグメント端部の連続溶接方法である。具体的には、この連続溶接工程は、回転電機としてのハイブリッドカー用モータの固定子を製造する工程の一部であり、本実施例は、同モータの固定子を製造する方法の一部である。
【０１１２】
ここで、同モータは、固定子の直径が３００ｍｍ程度の大きさをしており、三相交流八極型モータである。その固定子コイルはセグメント型コイルである。
【０１１３】
この連続溶接工程は、同モータの固定子にセグメント型コイルを形成すべき導電性のセグメントを十二層分だけ鉄心の各スロットに挿置した後に行われる。すなわち、この連続溶接工程は、これらのセグメントの端部１１’，１２’のうち互いに溶接されるべき端部対１’に溶接電極Ｅを近接させてアーク溶接を施し、溶接電極Ｅを次々に隣の端部対１’に相対移動させることにより連続溶接して、この溶接により各端部対１’が適正に接続されたコイル端部を製造する工程である。なお、アーク溶接としては、溶接部の仕上がり品質が高く、高い信頼性の得られるＴＩＧ溶接を施す。
【０１１４】
そして、連続溶接工程では、電源装置によって、溶接電極Ｅに所定の大きさの電圧が印加された状態が保たれ、アークＡは溶接電極Ｅに接近した端部対１’に対してのみ飛ぶ。
【０１１５】
ここで、上記コイルセグメントは、二つのコイル片を連結する連結部をもち、その反対側の二つの開放端が溶接部になっている略Ｕ字形のコイルセグメントである。そして、図１０とは反対側のコイル端部（図略）では、十二層のコイル片が前述の連結部によって適正に接続されている。
【０１１６】
本実施例の特徴は、連続溶接工程が、乾燥工程と本格溶接工程との二段階の工程をもつことである。この連続溶接工程は、再び図１０に示すように、周方向に並んだ端部対１’のアーク溶接が周方向に連続して行われる工程であり、同一の溶接電極Ｅを用いて同一の端部対１’に対して二周して行われる。この二周のうち、一周目で乾燥工程が行われ、二周目で本格溶接工程が行われる。
【０１１７】
ここで、乾燥工程とは、各端部対１’に対して、一対の端部１１’，１２’のうち少なくとも一部にアークをとばし、端部対の近傍を乾燥させる工程のことである。乾燥工程は、溶接電極Ｅを用いて一周目に行われる工程であり、本格溶接工程よりも溶接電流が弱い工程である。乾燥工程での溶接電流は、具体的には３０Ａ程度に設定されている。
【０１１８】
一方、本格溶接工程とは、この予備工程の後、所定時間をおいて、各端部対１’を本格的にアーク溶接する工程のことであり、一周目の予備工程と同一の溶接電極Ｅを用いて二周目に行われる工程である。本格溶接工程での溶接電流は、定格にほぼ近い１５０Ａ程度に設定されている。
【０１１９】
すなわち、二周目の本格溶接工程では、ＴＩＧ溶接設備の溶接電極Ｅおよび電源装置がもつ定格電流に準ずる程度の比較的大きな電流が流れるように、電源装置が設定されている。その一方、遡って一周目の乾燥工程では、定格電流よりも適度に小さく制限された比較的弱い電流しか流れないように、電源装置が設定されている。
【０１２０】
（本実施例の自動装置）
なお、本実施例としてのコイルセグメント端部の連続溶接方法を行う自動装置（図略）は、実施例１で説明した装置における予備工程が乾燥工程に代わる以外は概ね同様の装置であるので更なる説明は省略する。
【０１２１】
（実施例３の作用）
本実施例としての「コイルセグメント端部の連続溶接方法」は、以上のように構成されているので、以下のような作用効果を発揮する。
【０１２２】
すなわち、本実施例では、再び図１０に示すように、固定子（ステータ）が二周分回転するうちに、乾燥工程および本格溶接工程からなる連続溶接工程をもつコイルセグメント端部の連続溶接方法が施される。
【０１２３】
先ず、乾燥工程では、溶接されるべき一対のコイルセグメント端部１１’，１２’からなる端部対１’に対して、ＴＩＧ溶接用の溶接電極Ｅから高圧電流が流される。すると、一対の端部１１’，１２’のうち少なくとも一部に溶接電極ＥからアークＡが飛び、その端部対が加熱されて端部対１’の近傍における絶縁皮膜に残存する溶媒や水分が除去される。溶媒や水分を除去する条件はできるだけ穏和な条件であることが好ましい。特に端部対１’の近傍について絶縁皮膜が加熱される温度は、絶縁皮膜に含まれる樹脂の融点には達しない温度とする。
【０１２４】
その後、所定時間をおいて、本格溶接工程では、両端部１１’，１２’に本格的なアーク溶接がなされ、両端部１１’，１２’は互いに溶接されるに至る。
【０１２５】
なお、本実施例では、前述のように、乾燥工程でも本格溶接工程でも、周方向に連続溶接が施される。それゆえ、溶接電極Ｅを固定しておいてワーク（コイルセグメント端部１１’，１２’の円環状行列）を軸心回りに回転させるだけで済み、溶接電極Ｅとワークとの相対移動が最も合理的な経路で行われる。そのうえ、乾燥工程は、溶接電極Ｅを用いて一周目に行われる工程であり、本格溶接工程は、一周目と同一の溶接電極Ｅを用いて二周目に行われる工程である。
【０１２６】
それゆえ、乾燥工程から本格溶接工程に移行する際にも、溶接電極Ｅを交換する必要がないばかりか、溶接電極Ｅを移動させる必要さえもない。その結果、一本の溶接電極Ｅを固定したままで、乾燥工程および本格溶接工程からなる連続溶接工程を完了することができる。
【０１２７】
その結果、本実施例では、複数の溶接電極が必要とされず、溶接電極Ｅが一種類で済むので、設備コストの高騰を避けることができる。そのうえ、溶接電極Ｅが一種類で済む条件下では、溶接電極Ｅの相対移動経路が最も合理的であるから、その意味ではサイクルタイムが最短であると考えられる。
【０１２８】
また、本実施例では、前述のように、乾燥工程で、本格溶接工程で溶接する端部対の近傍の絶縁皮膜を乾燥させている。このような予備処理とは異なり、両端部１１’，１２’の本格的な溶接は後の本格溶接工程で行われる。
【０１２９】
それゆえ、乾燥工程には本格溶接工程ほど強力なアークＡによる熱出力が要求されないから、本格溶接工程でよりも乾燥工程での方が、溶接電流がやや小さくて済んでいる。
【０１３０】
すなわち、本格溶接工程と比較して乾燥工程で溶接電流が小さくても、乾燥工程でも本格溶接工程と同様の大電流を流す場合に比べて、電力がいくらかは節約される。それでいながら、前述のように、コイルセグメントの端部対１’に十分な予備処理を施すことができる。
【０１３１】
（実施例３の効果）
本実施例では以上のような作用が得られるので、本実施例によれば次のような効果がある。
【０１３２】
第一に、コイル端部でのＴＩＧ溶接の信頼性が向上するという主要な効果がある。すなわち、互いに溶接されたコイルセグメントの端部近傍の絶縁皮膜が溶接により劣化することが抑制されるので絶縁皮膜の絶縁性が高いという効果がある。更に、絶縁皮膜の劣化が少ないので溶接した端部を更に樹脂皮膜で被覆しても樹脂皮膜の密着性が高くできるので高い絶縁性を保持できるという効果がある。
【０１３３】
（実施例３の変形態様１）
本実施例の変形態様１として、乾燥工程と本格溶接工程とで溶接電流の設定値を変えず、代わりに乾燥工程は本格溶接工程よりも溶接時間が短い工程である、コイルセグメント端部の連続溶接方法を実施することも可能である。
【０１３４】
本変形態様では、乾燥工程で、短時間ではあっても溶接電極Ｅから十分に強力なアークＡを端部対１’のうち少なくとも一部に飛ばし、前述の実施例３と同様に端部対１’に予備処理を行っている。すなわち、溶接を行う端部の近傍の絶縁皮膜に残存する溶媒や水分を除去している。
【０１３５】
このような予備処理は乾燥工程で行われ、本格的な溶接は後の本格溶接工程で行われる。それゆえ、乾燥工程では両端部１１’，１２’の先端部を加熱溶融する必要がない。逆に言うと、予備工程には本格溶接工程ほどにはアークＡの熱出力が要求されず、本変形態様のように溶接電流が同じ設定であれば、本格溶接工程でよりも乾燥工程での方が、溶接時間が短くて済んでしまう。
【０１３６】
すなわち、本変形態様では、本格溶接工程と比較して乾燥工程での溶接電極Ｅへの印加時間を変更するのみで、それ以外の印加電圧や印加電流の設定は変更する必要がないので電源装置の制御が簡便となる。
【０１３７】
したがって本変形態様によれば、前述の実施例３と同様の作用効果が得られるうえに、前述の実施例３に比べて、連続溶接を行う装置を簡単にすることができるという効果がある。
【０１３８】
（実施例３の変形態様２）
本実施例の変形態様２は、更に実施例１で説明した予備工程を有する。つまり、固定子（ステータ）が三周分回転するうちに、乾燥工程、実施例１で説明した予備工程及び本格溶接工程からなる連続溶接工程をもつコイルセグメント端部の連続溶接方法が施される。
【０１３９】
その結果、たとえば、溶接する両端部１１’，１２’の間にある程度の隙間ｇや段差ｓがあっても予備工程を行うことで実施例１で説明したように溶接不良が発生する確率を著しく減少できる。
【０１４０】
［実施例４］
（実施例４の構成）
本発明の実施例４としてのコイルセグメント端部の連続溶接方法（図略）は、連続溶接工程が、端部対１’のアーク溶接が周方向に連続して行われる工程であることを前提とする。そして本実施例の特徴は、本格溶接工程が、乾燥工程で用いた溶接電極Ｅ（乾燥電極）とは別個の溶接電極（本格溶接電極）を用いて、乾燥電極Ｅの位置とは周方向に異なる位置にこの本格溶接電極を配置して行われる工程であることである。
【０１４１】
すなわち、乾燥工程でＴＩＧ溶接に用いられる乾燥電極Ｅと、本格溶接工程で用いられる本格溶接電極（図略）とは、別個のものである。ここで、乾燥電極Ｅは、定格電流よりも小さな溶接電流でアークをとばすので、ほぼ定格通りの大きな溶接電流を流す本格溶接電極よりもやや小さく作られている。また、乾燥電極Ｅにやや弱い電力を供給する電源装置と、本格溶接電極に強力な電力を供給する電源装置とは、互いに独立した別個のものである。
【０１４２】
そして、乾燥電極Ｅと本格溶接電極とは周方向に異なる位置に配置されており、本実施例としては、本格溶接電極は、乾燥電極Ｅよりも適正な角度だけ遅れた角度位置に配置されている。すなわち、任意の一対のコイルセグメント端部１１’，１２’からなる端部対１’には、先ず、乾燥電極Ｅにより乾燥工程が行われて予備処理が施される。しかる後、この端部対１’には、固定子鉄心の回転角度にして残存する溶媒や水分を除去する時間をえるのに適正な角度だけ遅れて、本格溶接電極により本格溶接工程が行われてしっかりと溶接される。
【０１４３】
（実施例４の作用効果）
本実施例では、前述のように、乾燥電極Ｅと本格溶接電極とが別個であるから、両者の大きさや形状をそれぞれの工程に最適に設定されており、さらに両者の電源装置もそれぞれ別個に用意されている。それゆえ、両溶接電極の間で、印加電圧の設定や溶接電流の設定を最適に変えておくことができ、両溶接電極には、それぞれに最適な大きさの印加電圧を印加して、それぞれに最適な大きさの溶接電極が流される。
【０１４４】
そして、前述の実施例３とは異なり、本格溶接工程を施す端部対１’が乾燥工程を施す端部対１’よりも一周も遅れることなく追随し、一周のうち幾らかの回転角度範囲では、乾燥工程と本格溶接工程とが並行して行われる。それゆえ、前述の実施例３よりも一周分の連続溶接が素早く行われ、コイル端部の全体についても連続溶接のサイクルタイムがいっそう短縮されるという効果がある。
【０１４５】
したがって本実施例によれば、前述の実施例３の効果に加えて、乾燥工程および本格溶接工程のそれぞれに最適の大きさと形状の溶接電極を使うことができるという効果がある。その結果、それぞれの溶接電極に最適な大きさの印加電圧をかけて最適な量の溶接電極を流すことができるようになるので、ＴＩＧ溶接の品質がよりいっそう向上するという効果が得られる。また、サイクルタイムが大幅に短縮されるという効果もある。
【０１４６】
（実施例４の変形態様１）
本実施例の変形態様１として、更に実施例２で説明した予備溶接電極を乾燥電極Ｅと本格溶接電極との間に設けて実施例１又は２で説明した予備工程を行う方法である。
【０１４７】
その結果、たとえば、溶接する両端部１１’，１２’の間にある程度の隙間ｇや段差ｓがあっても予備工程を行うことで実施例１で説明したように溶接不良が発生する確率を著しく減少できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１としての連続溶接方法を示す要部の展開図
【図２】実施例１で隙間がある端部対の溶接前の状態を示す要部側面図
【図３】実施例１で隙間がある端部対の連続溶接工程の作用を示す組図
（ａ）予備工程の作用を示す要部側面図
（ｂ）本格溶接工程の作用を示す要部側面図
【図４】実施例１で段差がある端部対の溶接前の状態を示す要部側面図
【図５】実施例１で段差がある端部対の連続溶接工程の作用を示す組図
（ａ）予備工程の作用を示す要部側面図
（ｂ）本格溶接工程の作用を示す要部側面図
【図６】実施例１で両方がある端部対の溶接前の状態を示す要部側面図
【図７】実施例１で両方がある端部対の連続溶接工程の作用を示す組図
（ａ）予備工程の作用を示す要部側面図
（ｂ）本格溶接工程の作用を示す要部側面図
【図８】従来技術で隙間がある端部対の溶接不具合を示す組図
（ａ）溶接中の端部対の状態を示す要部側面図
（ｂ）溶接後の端部対の状態を示す要部側面図
【図９】従来技術で段差がある端部対の溶接不具合を示す組図
（ａ）溶接中の端部対の状態を示す要部側面図
（ｂ）溶接後の端部対の状態を示す要部側面図
【図１０】実施例３としての連続溶接方法を示す要部の展開図
【符号の説明】
１、１’：コイルセグメントの端部対
１１、１１’：コイルセグメントの端部（端部対のうち内周側）
１２、１２’：コイルセグメントの端部（端部対のうち外周側）
ｇ：隙間（ギャップ）　　ｇ’：予備工程後の隙間
ｓ：段差（ステップ）　　ｓ’：予備工程後の段差
Ａ：アーク　　Ｅ：溶接電極（乾燥電極、予備電極、本格溶接電極）　　Ｍ：溶融部分

Claims (8)

1. 回転電機の固定子および回転子のうちいずれかのセグメント型コイルを形成すべき導電性のセグメントを鉄心の各スロットに挿置した後、これらのセグメントの端部のうち互いに溶接されるべき端部対に溶接電極を近接させてアーク溶接を施し、この溶接電極を次々に隣の端部対に相対移動させることにより連続溶接して、この溶接により各端部対が適正に接続されたコイル端部を製造する連続溶接工程を有するコイルセグメント端部の連続溶接方法において、
   前記連続溶接工程は、
   各前記端部対に対して、一対の端部のうち少なくとも一部にアークをとばし、少なくとも一部を予備的に溶接または溶融する予備工程と、
   この予備工程の後、所定時間をおいて、各前記端部対を本格的にアーク溶接する本格溶接工程と、
   をもつことを特徴とする、
   コイルセグメント端部の連続溶接方法。
2. 前記本格溶接工程の前に、
   各前記端部対に対して、前記一対の端部のうち少なくとも一部にアークをとばし、該端部対の近傍を乾燥させる乾燥工程を有する請求項１に記載のコイルセグメント端部の連続溶接方法。
3. 請求項１に記載のコイルセグメント端部の連続溶接方法において、
   前記予備工程に代えて、
   各前記端部対に対して、前記一対の端部のうち少なくとも一部にアークをとばし、該端部対の近傍を乾燥させる乾燥工程を有することを特徴とするコイルセグメント端部の連続溶接方法。
4. 前記予備工程及び／又は前記乾燥工程は、前記本格溶接工程よりも溶接電流および溶接時間のうち少なくとも一方が短小な工程である、
   請求項１〜３のいずれかに記載されたコイルセグメント端部の連続溶接方法。
5. 前記連続溶接工程は、前記端部対のアーク溶接が周方向に連続して行われる工程であって、
   前記予備工程は、前記溶接電極を用いて一周目に行われる工程であり、
   前記本格溶接工程は、一周目と同一の溶接電極を用いて二周目以降に行われる工程である、
   請求項１、２及び４のいずれかに記載されたコイルセグメント端部の連続溶接方法。
6. 前記連続溶接工程は、前記端部対のアーク溶接が周方向に連続して行われる工程であって、
   前記本格溶接工程は、前記予備工程で用いた前記溶接電極（予備溶接電極）とは別個の溶接電極（本格溶接電極）を用いて、前記予備溶接電極の位置とは周方向に異なる位置にこの本格溶接電極を配置して行われる工程である、
   請求項１、２及び４のいずれかに記載されたコイルセグメント端部の連続溶接方法。
7. 前記連続溶接工程は、前記端部対のアーク溶接が周方向に連続して行われる工程であって、
   前記乾燥工程は、前記溶接電極を用いて一周目に行われる工程であり、
   前記本格溶接工程は、一周目と同一の溶接電極を用いて二周目以降に行われる工程である、
   請求項２〜４のいずれかに記載されたコイルセグメント端部の連続溶接方法。
8. 前記連続溶接工程は、前記端部対のアーク溶接が周方向に連続して行われる工程であって、
   前記本格溶接工程は、前記乾燥工程で用いた前記溶接電極（乾燥電極）とは別個の溶接電極（本格溶接電極）を用いて、前記予備溶接電極の位置とは周方向に異なる位置にこの本格溶接電極を配置して行われる工程である、
   請求項２、３、４及び６のいずれかに記載されたコイルセグメント端部の連続溶接方法。

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