JP2006094600A - 回転子結線方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 整流子に電機子巻線のコイルを溶融接合により安定確実に接続すること。
【解決手段】 電機子鉄心の各スロットより整流子１４側にはみ出た各コイル１６の開放端のコイル端末１６ｉを、当該コイルと対応する整流子片１８の端子部２２の溝２２ａに所定の他のコイル１６のコイル端末１６ｊと上下に重ねて嵌め込む。次に、整流子片１８の端子部２２とコイル端末１６ｉ，１６ｊとが接触する部分ＣＮに向けて、ＹＡＧ第２高調波のパルスレーザ光（グリーン光）ＬＢを照射する。このＹＡＧ第２高調波のパルスレーザ光ＬＢが照射された接触部分ＣＮでは、整流子片１８の端子部２２およびコイル端末１６ｉ，１６ｊのいずれもＹＡＧ第２高調波のレーザエネルギーを高い吸収率で吸収して急速に溶融し、スポット溶接（継手溶接）の接合部が形成される。

【選択図】 図３

Description

本発明は、回転子結線方法に係わり、特に整流子と電機子巻線とを接続する方法に関する。

発電機や電動機等の回転機は、機械的には回転子、固定子および軸受を主要部分とし、電気的には界磁、電機子、整流子およびブラシを主要部分としている。一般的には、回転子に円筒形の電機子および整流子が設けられ、回転子と対向する固定子に界磁およびブラシが設けられる。電機子は、電機子鉄心の表面に電機子巻線を構成する多数のコイルを装着してなる。整流子は、絶縁板を介して円周方向に並べた多数の整流子片を有し、固定子側のブラシと摺接して回転部分と静止部分との間の電流通路を形成する。

回転子を組み立てるには、整流子の各整流子片に電機子巻線のコイルを接続または結線する工程を必要とする。従来より、この結線工程には、ヒュージング加工が用いられている。この種のヒュージング加工は、各整流子片の端子部に各コイルの端末をジュール熱と加圧力を利用して熱かしめで接続し、機械的な接合を得るものである。

しかしながら、ヒュージング加工は、抵抗溶接機と同様に通電用の電極や加圧機構を有する大掛かりなヒュージング加工機を必要とするだけでなく、かしめ接続による機械的な接合であるために接合強度や電気的特性の信頼性が低いという問題があった。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、整流子に電機子巻線のコイルを溶融接合により安定確実に接続する回転子結線方法を提供することを目的とする。

本発明の別の目的は、整流子に電機子巻線のコイルを溶融接合で接続するための簡便かつ効率的な回転子結線方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の回転子結線方法は、整流子と電機子巻線とを接続する回転子結線方法であって、整流子を構成する各整流子片の端子部に電機子巻線を構成する各コイルの端末を嵌め込み、前記整流子片の端子部と前記コイルの端末とが接触する部分にレーザ光を照射して、前記レーザ光のエネルギーによって前記整流子片の端子部と前記コイルの端末とを溶接する。

また、本発明の第２の回転子結線方法は、整流子と電機子巻線とを接続する回転子結線方法であって、整流子を構成する各整流子片の端子部に電機子巻線を構成する各コイルの端末をかしめ、前記整流子片の端子部と前記コイルの端末とが接触する部分にレーザ光を照射して、前記レーザ光のエネルギーによって前記整流子片の端子部と前記コイルの端末とを溶接する。

本発明の回転子結線方法は、整流子を構成する各整流子片の端子部に電機子巻線を構成する各コイルの端末とをレーザで溶接する。本発明の好適な一態様によれば、銅または銅合金からなる整流子片の端子部とコイルとが接触する部分に可変のパルス幅を有するＹＡＧ高調波のパルスレーザ光を照射する。銅系の金属はＹＡＧ高調波のレーザエネルギーを高い吸収率で吸収するため、適度なレーザ出力とパルス幅を有するＹＡＧ高調波のパルスレーザ光を照射することで、銅系の結線部分または接触部分において機械的にも電気的にも信頼性の高い溶融接合を効率よく実現することができる。また、ヒュージング加工のように結線部に電極を当てたり加圧力を加える必要がなく、簡便かつ短時間に回転子結線作業を行うことができる。

本発明において、ＹＡＧ高調波は、実用的には、波長が５３２ｎｍのＹＡＧ第２高調波で充分である。好ましい一態様によれば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザにより可変のパルス幅を有する波長１０６４ｎｍのＹＡＧ基本波のパルスレーザ光を生成し、このＹＡＧ基本波のパルスレーザ光をＫＴＰ結晶に入射させて、ＫＴＰ結晶とＹＡＧ基本波のパルスレーザ光との非線形相互作用によりＹＡＧ第２高調波のパルスレーザ光を生成する。

また、本発明においては、ＹＡＧ基本波やＣＯ₂レーザ等も使用可能である。特に、ヒュージング加工と併用する場合は、ヒュージング加工による熱かしめを補強するだけの溶融接合がレーザ溶接によって得られれば充分である。

本発明の回転子結線方法によれば、上記のような構成と作用により、整流子に電機子巻線のコイルを溶融接合により安定確実に接続することができ、さらには簡便かつ効率的な溶融接合を実現することもできる。

以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。

図１〜図５に、本発明における回転子結線方法の一実施形態を示す。図１は全体の斜視図、図２および図３は要部の斜視図、図４は要部の横断面図、図５は要部の縦断面図である。

図１に示すように、回転子を組み立てるために、軸１０に円筒形の電機子鉄心１２と整流子１４とを軸方向に並べて（隣り合わせで）固定する。電機子鉄心１２の外周面に形成された軸方向に延びるスロットには、電機子巻線を構成する多数の型巻コイル１６が鼓状巻で装着されている。コイル１６は、銅または銅合金からなり、断面が矩形または円形で、裸線または絶縁被覆線のいずれであってもよい。整流子１４は、絶縁板（たとえばマイカ板）１７を介して円周方向に密に並べられた多数の整流子片１８で構成されている。各整流子片１８は、銅または銅合金からなり、図２に示すように、軸方向に延在するブラシ接触部２０と、このブラシ接触部２０の一端部から半径方向外側に延びる端子部（耳部）２２とを有している。端子部２２の先端面には半径方向内側に切り欠かれた溝または凹部２２ａが形成されている。

上記のような回転子の組立を完成させるため、整流子１４に電機子巻線のコイル１６を接続または結線する。この結線のために、第１の工程として、電機子鉄心１２の各スロットより整流子１４側にはみ出た各コイル１６の開放端のコイル端末１６ｉを、当該コイルと対応する整流子片１８の端子部２２の溝２２ａに所定の他のコイル１６のコイル端末１６ｊと上下に重ねて嵌め込む（図２、図３）。

次に、第２の工程として、回転子から見て整流子の前方に配置したレーザ出射ユニット３０より結線部に向けて、より詳細には整流子片１８の端子部２２とコイル端末１６ｉ，１６ｊとが接触する部分ＣＮに向けて、レーザ光ＬＢを照射する（図１、図３、図４）。この実施形態におけるレーザ出射ユニット３０は、レーザ光ＬＢとして、５３２ｎｍの波長を有するＹＡＧ第２高調波のパルスレーザ光（グリーン光）を出射する。このＹＡＧ第２高調波のパルスレーザ光ＬＢが照射された接触部分ＣＮでは、整流子片１８の端子部２２およびコイル端末１６ｉ，１６ｊのいずれもＹＡＧ第２高調波のレーザエネルギーを高い吸収率で吸収して急速に溶融し、スポット溶接（継手溶接）の接合部Ｗが形成される（図４、図５）。なお、コイル１６が被覆線であっても、端子部２２およびコイル端末１６ｉ，１６ｊが溶融した熱によって絶縁膜も溶ける。

より詳細には、図４に示すように、継手溶接部Ｗは、整流子片１８の端子部２２とコイル端末１６ｉ，１６ｊとが接触する部分ＣＮのうち、コイル端末１６ｉ，１６ｊの端面から内奥に向かって形成される。図５に示すように接触部分ＣＮの内の適当な間隔を置いた複数の箇所（図示の例は５箇所）に継手溶接部Ｗを形成してよく、さらには継手溶接部を連続させるシーム溶接も可能である。また、コイル端末１６ｉ，１６ｊ同士の接触部分にも上記と同様にレーザ光ＬＢを照射して継手溶接部Ｗを形成してもよい。

上記接触部分ＣＮの内で継手溶接部Ｗが形成されない箇所または領域は、圧接状態になっているので、ある程度の機械的な結合力が得られるとともに、コイル１６が裸線の場合は電気的な接続も得られる。もっとも、機械的接合強度の大部分が継手溶接部Ｗで得られ、電気的接続の信頼性も継手溶接部Ｗで保証されることになる。

なお、レーザ出射ユニット３０とワーク（回転子）との間で加工点または溶接ポイントを移動させるための機構（たとえばＸ−Ｙテーブル機構、θ回転機構等）が用いられてよい。

上記のように、この実施形態では、どちらも銅または銅合金からなる整流子片１８の端子部２２と電機子コイル１６の端末１６ｉ，１６ｊとが接触する部分ＣＮに、波長５３２ｎｍのＹＡＧ第２高調波のパルスレーザ光（グリーン光）ＬＢを照射する点が重要である。後述するように銅系の金属はＹＡＧ第２高調波のレーザエネルギーを高い吸収率で吸収するため、適度なレーザ出力とパルス幅を有するＹＡＧ第２高調波のパルスレーザ光ＬＢを照射することで、銅系の結線部分または接触部分ＣＮにおいて機械的にも電気的にも信頼性の高い溶融接合を効率よく実現することができる。また、ヒュージング加工のように結線部に電極を当てたり加圧力を加える必要がなく、簡便かつ短時間に回転子結線作業を行うことができる。

ここで、図６〜図１０につき、上記実施形態における回転子結線方法のベースとなる本発明のレーザ技術について説明する。

図６に、Ｃｕ、Ａｕ、Ｆｅ（鉄）の波長吸収特性を示す。代表的なＹＡＧレーザであるＮｄ：ＹＡＧレーザの基本波（ω）は１０６４ｎｍである。このＹＡＧ基本波（ω）を、Ｆｅは比較的良好に吸収するが、ＣｕやＡｕは僅かしか吸収しない。したがって、上記のような回転子結線における整流子片１８の端子部２２と電機子コイル１６の端末１６ｉ，１６ｊとの接続にＹＡＧ基本波（ω）のレーザ光を用いたならば、接合部（結線部）への入熱が非常に難しく、無理にレーザパワーを上げると結線部が吹き飛んでしまうこともあり、安定確実な溶接は殆ど不可能である。ところが、ＣｕやＡｕは、ＹＡＧ基本波（ω）の高調波つまり第２高調波（２ω：５３２ｎｍ）、第３高調波（３ω：３５５ｎｍ）あるいは第４高調波（４ω：２６６ｎｍ）等をよく吸収する。たとえば、第２高調波（２ω：５３２ｎｍ）に対するＣｕやＡｕの吸収率は５０％以上である。ＹＡＧ基本波（ω）をよく吸収するといわれるＦｅの吸収率が４０％以下であることに鑑みれば、如何に高い吸収率であるかが分かる。実用的に、ＣｕやＡｕのレーザ溶接には第２高調波（２ω：５３２ｎｍ）で十分である。

図７に、この実施形態の回転子結線方法で用いるＹＡＧレーザ装置の構成を示す。このＹＡＧレーザ装置は、支持台（図示せず）上に直線配列型で一対の終端ミラー３６，３８、固体レーザ活性媒質４０、波長変換結晶４２、偏光素子４４および高調波分離出力ミラー４６を配置している。

両終端ミラー３６，３８は互いに向かい合って光共振器を構成している。一方の終端ミラー３６の反射面３６ａには、基本波長（１０６４ｎｍ）に対して反射性の膜がコーティングされている。他方の終端ミラー３８の反射面３８ａには、基本波長（１０６４ｎｍ）に対して反射性の膜がコーティングされるとともに、第２高調波（５３２ｎｍ）に対して反射性の膜がコーティングされている。

活性媒質４０は、たとえばＮｄ：ＹＡＧロッドからなり、一方の終端ミラー３６寄りに配置され、電気光学励起部４８によって光学的にポンピングされる。電気光学励起部４８は、活性媒質４０に向けて励起光を発生するための励起光源（たとえば励起ランプあるいはレーザダイオード）を有し、この励起光源をレーザ電源部５０からの励起電流（パルス電流）でパルス点灯駆動することにより、活性媒質４０を持続的または断続的にポンピングする。なお、レーザ電源部５０は制御部５２の下で電気光学励起部４８を駆動する。こうして活性媒質４０で生成される基本波長（１０６４ｎｍ）の光ビームＬＡは、終端ミラー３６，３８の間に閉じ込められて増幅される。このように、両終端ミラー（光共振器）３６，３８、活性媒質４０および電気光学励起部４８によって基本波長（１０６４ｎｍ）の光ビームまたはレーザ光ＬＡを生成するレーザ発振器が構成されている。

偏光素子４４は、たとえばポラライザまたはブリュースタ板等からなり、活性媒質４０からの基本波長の光ビームが非法線方向で入射するように光共振器の光路または光軸に対して所定の斜めの角度で配置されている。活性媒質４０からの基本波長の光ビームＬＡのうち、Ｐ偏光は偏光素子４４をまっすぐ透過して波長変換結晶４２に入射し、Ｓ偏光は偏光素子４４で所定の方向に向けて反射するようになっている。ここで、Ｐ偏光およびＳ偏光は基本波長の光ビームの進行方向に垂直な面内で振動方向が互いに直交する直線偏光成分（電界成分）である。たとえば、Ｐ偏向は鉛直方向で振動する直線偏光成分であり、Ｓ偏向は水平方向で振動する直線偏光成分である。好ましくは、基本波長（１０６４ｎｍ）においてＰ偏光透過率は略１００％でＳ偏光反射率は略１００％であるような偏光フィルタ特性が選ばれる。

波長変換結晶４２は、たとえばＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ₄ ）結晶あるいはＬＢＯ（ＬｉＢ₃Ｏ₅）結晶等の非線形光学結晶からなり、他方の終端ミラー３８寄りに配置され、この光共振器で励起された基本モードに光学的に結合され、基本波長との非線形光学作用により第２高調波（５３２ｎｍ）の光ビームＳＨＧ（ＬＢ）を光共振器の光路上に生成する。

波長変換結晶４２より終端ミラー３８側に出た第２高調波の光ビームＳＨＧは、終端ミラー３８で戻されて、波長変換結晶４２を通り抜ける。波長変換結晶４２より終端ミラー３８の反対側に出た第２高調波の光ビームＳＨＧ（ＬＢ）は、光共振器の光路または光軸に対して所定の角度（たとえば４５°）で斜めに配置されている高調波分離出力ミラー４６に入射し、このミラー４６で所定の方向に反射または分離出力されるようになっている。そして、高調波分離出力ミラー４６より分離出力された第２高調波の光ビームＳＨＧ（ＬＢ）は、ベントミラー５４で光軸を曲げられて入射ユニット５６へ向けられる。

入射ユニット５６は集光レンズ５８を内蔵しており、ベントミラー５４からの第２高調波の光ビームＳＨＧ（ＬＢ）を集束レンズ５８により集束して光ファイバ６０の一端面（入射端面）に入射させる。光ファイバ６０は第２高調波の光ビームＳＨＧをレード出射ユニット３４（図１）まで伝送させる。出射ユニット３４には、光ファイバ６０の他端面より出射された第２高調波の光ビームＳＨＧ（ＬＢ）を集束させて被接合物（２２，１６）の溶接ポイントに照射するための光学レンズが設けられている。

このＹＡＧレーザ装置では、第２高調波の光ビームＳＨＧすなわちＹＡＧ第２高調波パルスレーザ光ＳＨＧについてパワーフィードバック制御を行うために、ベントミラー５４の背後に漏れたＹＡＧ第２高調波パルスレーザ光ＳＨＧの漏れ光Ｍ_SHG を受光する受光素子またはフォトセンサ６２が配置されている。測定回路６４は、フォトセンサ６２の出力信号を基に第２高調波パルスレーザ光ＳＨＧのレーザ出力測定値を表す電気信号（レーザ出力測定値信号）を生成する。制御部５２は、測定回路６４からのレーザ出力測定値信号を基準値または基準波形と比較し、比較誤差に応じてたとえばパルス幅変調（ＰＷＭ）方式の制御信号を生成する。レーザ電源５０は、制御部５２からの制御信号に応じてスイッチング素子をスイッチング動作させ、電気光学励起部４８に供給する励起電流のパルス幅および電流値を制御する。

図８に、この実施形態におけるＹＡＧ第２高調波パルスレーザ光ＳＨＧ（ＬＢ）のレーザ出力波形の一例を示す。図示のように、パワーフィードバック方式でレーザパワー、パルス幅、パルス波形等を任意に設定・制御することができる。

図９に、この実施形態で用いる波長変換方法の基本原理を示す。この波長変換方法は、波長変換結晶４２にタイプII位相整合角にカットされた非線形光学結晶を使用し、タイプIIの位相整合で基本波から第２高調波への波長変換を行う。より詳細には、固体パルスレーザたとえばＹＡＧパルスレーザ（図示せず）で生成された基本波（たとえば１０６４ｎｍ）のパルスレーザ光を楕円偏光（好ましくは円偏光）またはランダム偏光の形態で非線形光学結晶４２に入射させる。そうすると、入射光のうち基本波長の垂直偏光成分と水平偏光成分のみが直線偏光として非線形光学結晶４２を通過する。非線形光学結晶４２は、基本波ＹＡＧパルスレーザと光学的に結合して、非線形光学効果により基本波光の垂直偏光成分と同じ方向に直線偏光したロングパルスの第２高調波パルスレーザ光ＳＨＧ（５３２ｎｍ）を生成する。

しかしながら、上記のような波長変換方法（図９）においては、基本波パルスレーザ光の偏光分布に偏りまたは異方性があったりすると、波長変換効率が低下し、第２高調波パルスレーザ光ＳＨＧのレーザ出力が下がったり変動することがある。特に、活性媒質４０に対する電気光学励起部４８のポンピング（励起光の照射）が不均一であると、基本波パルスレーザ光の偏光分布に偏りまたは異方性が生じる。

図１０に、この実施形態における波長変換方法を示す。この波長変換は、基本波のＰ偏光を透過させると同時にＳ偏光を反射する偏光素子４４をその直線偏光化方向（Ｐ偏光の振動方向）が非線形光学結晶４２の光学軸に対して相対的に４５°傾くように配置する。実施形態の高調波レーザ装置（図７）では、図１０に示すように、偏光素子４４の直線偏光化方向を鉛直方向に設定し、非線形光学結晶４２の方をその光学軸が鉛直方向に対して４５°傾くように配置している。

このように偏光素子４４の直線偏光化方向と非線形光学結晶４２の光学軸とを相対的に４５°傾けて配置する構成によれば、偏光素子４４からのＰ偏光が非線形光学結晶４２の座標系において見かけ上直交する等強度の２つの基本波光成分として非線形光学効果に作用する。仮に偏光素子４４を省くと、Ｐ偏光と直交するＳ偏光も非線形光学結晶４２に入射することになり、それによって非線形光学結晶４２の座標系において垂直偏光成分と水平偏光成分のバランスが崩れ、タイプIIの波長変換効率は低下する。こうして、偏光素子４４の直線偏光化により、高効率のタイプII波長変換が可能であり、安定かつ高出力でロングパルスの第２高調波パルスレーザ光ＳＨＧを生成することができる。これにより、ＣｕやＡｕの被溶接材に対しては、ＹＡＧ第２高調波の入射時間をパルス幅で任意に制御し、ＹＡＧ第２高調波パルスレーザ光ＳＨＧのエネルギー吸収が十分に行われ、良好な溶融接合を得ることができる。

以上、好適な実施形態を説明したが、本発明の技術思想に基づいて種々の変形・変更が可能である。たとえば、上記のような回転子結線において従来一般のヒュージング加工と本発明によるレーザ溶接とを併用する方法も可能である。

図１１および図１２に、回転子結線におけるヒュージング加工の一例を示す。上記実施形態と同様に、先ず電機子鉄心１２の各スロットより整流子１４側にはみ出た各コイル１６の開放端のコイル端末１６ｉを、当該コイルと対応する整流子片１８の端子部２２の溝２２ａに所定の他のコイル１６のコイル端末１６ｊと上下に重ねて嵌め込む（図２、図３）。次に、各整流子片１８の端子部２２の溝２２ａ内のコイル端部１６ｉ，１６ｊに対してヒュージング加工を施す。

詳細には、図１１に示すように、各整流子片１８において、端子部２２の溝２２ａに納められたコイル端末１６ｉ，１６ｊにたとえばタングステンからなる高発熱性の電極６２を所定の加圧力Ｆで押し付けるとともに、ブラシ接触部２０にたとえばクロム銅からなる低発熱性の電極６４を当て、両電極６２，６４間に適当な電圧を印加して加工点または結線部Ｋ（１６ｉ，１６ｊ，２２）に電流Ｉを流す。コイル端末１６ｉ，１６ｊが被覆線の場合は、絶縁膜の絶縁作用により通電開始直後は導通せず、電流Ｉは端子部２２の溝２２ａを迂回して流れる。すると、電極６２および端子部２２がジュール熱で発熱し、その熱でコイル端部１６ｉ，１６ｊの絶縁膜が溶け、コイル導体が露出する。以後、電極６２からの電流Ｉはコイル端末１６ｉ，１６ｊのコイル導体を通って流れる。コイル端末１６ｉ，１６ｊは、電極６２より加圧力Ｆを受けながら自己のジュール熱および電極６２や端子部２２のジュール熱によって加熱され、図１２の（Ａ），（Ｂ）に示すように溶け込みながら端子部２２に熱かしめで接続される。

上記のようなヒュージング加工は各整流子片１８毎に行なわれる。したがって、整流子１４における整流子片１８の総数をＮ個とすると、当該電機子を一周して上記のヒュージング加工が所定のマシンタクトでＮ回繰り返し行なわれる。

次に、図１３に示すように、各整流子片１８における結線部に対して、つまり各整流子片１８の端子部２２とこれに熱かしめで接続されているコイル端末１６ｉ，１６ｊとの間の接触部ＣＮに向けて、レーザ出射ユニット３０よりＹＡＧ第２高調波のパルスレーザ光（グリーン光）ＬＢを照射する。そうすると、ＹＡＧ第２高調波のパルスレーザ光ＬＢが照射された接触部分ＣＮでは、整流子片１８の端子部２２およびコイル端末１６ｉ，１６ｊの双方がＹＡＧ第２高調波のレーザエネルギーを高い吸収率で吸収して速やかに溶融し、スポット溶接（継手溶接）の接合部が形成される。上記と同様に、複数個の継手溶接部を適当な間隔で離散的に形成してもよく、あるいは継手溶接部を連続させてシーム溶接としてもよい。

上記接触部分ＣＮの中で継手溶接部Ｗが形成されない箇所または領域も、既に熱かしめで接続されているので、相当の機械的な結合力と電気的な接続が得られている。このように、熱かしめの接続部分と継手溶接の接続部分とを併存させることで、整流子１４の結線部における接合強度および電気的特性の信頼性を重畳的ないし相乗的に向上させることができる。

上記実施形態における回転子の構成、特に整流子１４や電機子コイル１６の構成は一例であり、任意の回転子構造における整流子と電機子巻線との接続に本発明のレーザ溶接法を適用することができる。たとえば、上記実施形態における整流子片１８の端子部２２ａはコイル端末１６ｉ，１６ｊを嵌め込む切欠または溝部２２ａを有している。しかし、たとえば図１４に示すようなフック型の端子部２５等も可能である。この場合は、両コイル端末１６ｉ，１６ｊを端子部２５に引っ掛け（好ましくはかしめ接続し）、この結線部、特にコイル端末１６ｉ，１６ｊと端子部２５とが接触する部分に対して図示のようにレーザ出射ユニット３０よりＹＡＧ第２高調波のパルスレーザ光（グリーン光）ＬＢを照射し、スポット溶接の接合部を形成してよい。また、整流子片１８の耳部に整流子ライザを設ける場合も、整流子ライザと電機子コイルとの接続に本発明のレーザ溶接法を適用することができる。この場合、整流子ライザは整流子片１８の延長部分とみなすことができる。

また、大抵の整流子および電機子コイルは銅または銅合金で作られることから、本発明におけるレーザ光は、上記実施形態におけるようなＹＡＧ第２高調波のパルスレーザ光（グリーン光）が最も好ましい。しかし、溶接効率ないし溶接能力の低下を伴うことになるが、ＹＡＧ基本波（たとえば１０６４ｎｍ）のパルスレーザ光を使用することも可能であり、あるいはＣＯ₂レーザ光も使用可能である。特に、本発明によるレーザ溶接をヒュージング加工と併用する場合は、熱かしめを補強するだけの溶融接合が得られればよいので、ＹＡＧ基本波やＣＯ₂レーザでも実用上十分な回転子結線を行うことが可能である。

本発明における回転子結線方法の一実施形態を示す斜視図である。 上記実施形態における回転子結線加工の一段階を示す斜視図である。 上記実施形態における回転子結線加工の一段階を示す斜視図である。 上記実施形態における回転子結線加工の一段階を示す横断面図である。 上記実施形態における回転子結線の溶接部を示す正面図である。 Ｃｕ、Ａｕ、Ｆｅの波長吸収特性を示す図である。 実施形態の接続方法で用いるＹＡＧレーザ装置の構成を示すブロック図である。 実施形態におけるＹＡＧ第２高調波パルスレーザ光のレーザ出力波形の一例を示す図である。 実施形態における波長変換方法の基本原理を示す図である。 実施形態の波長変換方法を示す図である。 実施形態におけるヒュージング加工法を示す略側面図である。 同ヒュージング加工法を示す部分拡大略正面図である。 実施形態において整流子結線部にヒュージング加工の後にレーザ溶接を施す段階を示す斜視図である。 実施形態の一変形例による回転子結線加工の一段階を示す側面図である。

符号の説明

１０ 回転子の軸
１２ 電機子
１４ 整流子
１６ 電機子コイル
１６ｉ，１６ｊ コイル端末
１７ 絶縁版
１８ 整流子片
２０ ブラシ接触部
２２ 端子部
２２ａ 溝（凹部）
２５ 端子部
３０ レーザ出射ユニット
３６，３８ 終端ミラー
４０ 活性媒体
４２ 波長変換結晶
４４ 偏光素子
４６ 高周波分離出力ミラー
４８ 電気光学励起部
５０ レーザ電源部
５２ 制御部
５６ 入射ユニット
６０ 光ファイバ
６２ フォトセンサ
６４ 測定回路

Claims (8)

1. 整流子と電機子巻線とを接続する回転子結線方法であって、
   整流子を構成する各整流子片の端子部に電機子巻線を構成する各コイルの端末を嵌め込み、前記整流子片の端子部と前記コイルの端末とが接触する部分にレーザ光を照射して、前記レーザ光のエネルギーによって前記整流子片の端子部と前記コイルの端末とを溶接する回転子結線方法。
2. 整流子と電機子巻線とを接続する回転子結線方法であって、
   整流子を構成する各整流子片の端子部に電機子巻線を構成する各コイルの端末をかしめ接続し、前記整流子片の端子部と前記コイルの端末とが接触する部分にレーザ光を照射して、前記レーザ光のエネルギーによって前記整流子片の端子部と前記コイルの端末とを溶接する回転子結線方法。
3. 前記整流子片の端子部が銅または銅合金からなる請求項１または請求項２に記載の回転子結線方法。
4. 前記コイルが銅または銅合金からなる請求項１または請求項２に記載の回転子結線方法。
5. 前記レーザ光が可変のパルス幅を有するＹＡＧ高調波のパルスレーザ光である請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転子結線方法。
6. 前記ＹＡＧ高調波の波長が５３２ｎｍのＹＡＧ第２高調波である請求項５に記載の回転子結線方法。
7. 前記レーザ光が可変のパルス幅を有するＹＡＧ基本波のパルスレーザ光である請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転子結線方法。
8. 前記レーザ光がＣＯ₂レーザ光である請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転子結線方法。
   
   
   
   

Images