JP2012253880A - モータコイル線の溶接装置およびモータコイル線の溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁被膜が剥がれることなくモータコイル線を溶接できるモータコイル線の溶接装置およびモータコイル線の溶接方法を提供する。
【解決手段】被膜部１１２が剥離されているコイル線１１０の端部１１１・１１１を上電極８０と下電極９０とによって挟持し、上電極８０、端部１１１・１１１および下電極９０を通電することによって、端部１１１・１１１を溶接する溶接装置１０であって、上電極８０には、嵌合部８１と、被装部８２と、が形成され、上電極８０と下電極９０とによって端部１１１・１１１を挟持するときには、嵌合部８１に端部１１１を嵌合し、被装部８２によって被膜部１１２を被装する。
【選択図】図４

Description

本発明は、モータコイル線の溶接装置およびモータコイル線の溶接方法の技術に関する。

モータコイル線の溶接装置は、モータのステータの端側において、モータコイル巻線を構成するモータコイル線を溶接する装置である（例えば、特許文献１）。通常、モータコイル線は、導体が絶縁被膜で覆われている。一方、モータコイル線の端部は、溶接によって接合されるため、絶縁被膜が剥離されていて導体が露出している。

モータコイル線の溶接装置では、ＴＩＧ溶接による溶接が一般的である。ＴＩＧ溶接とは、タングステン電極を使って母材との間にアークを発生させ、その熱で母材を溶かして接合する溶接である。ＴＩＧ溶接によるモータコイル線の溶接装置では、第一電極と第二電極とによって複数のモータコイル線の端部を挟持し、第一電極と複数のモータコイル線の端部と第二電極とを通電し、アーク放電を起こし、このアーク放電によって複数のモータコイル線の端部を溶融して接合する。

しかし、特許文献１に開示されるような従来のモータコイル線の溶接装置では、第一電極と第二電極とによって挟持されたモータコイル線の端部付近の絶縁被膜、すなわち剥離せずに残された絶縁被膜が、溶接時の熱で剥がれる、あるいは、浮きが生じてしまう場合がある。

特開２００８−１９９７５１号公報

本発明の解決しようとする課題は、絶縁被膜が剥がれることなくモータコイル線を溶接できるモータコイル線の溶接装置およびモータコイル線の溶接方法を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、モータコイル線の絶縁被膜が剥離されている端部を第一電極と第二電極とによって挟持し、前記第一電極、前記端部および前記第二電極を通電することによって、前記端部を溶接するモータコイル線の溶接装置であって、前記第一電極には、嵌合部と、被装部と、が形成され、前記第一電極と前記第二電極とによって前記端部を挟持するときには、前記嵌合部に前記端部を嵌合し、前記被装部によって、絶縁被膜で覆われているモータコイル線の被膜部を被装するものである。

請求項２においては、請求項１記載のモータコイル線の溶接装置であって、凹部と、平坦部と、が形成される誘い込み治具を備え、前記誘い込み治具の凹部に前記端部を嵌合し、第一電極と第二電極とによって前記端部を挟持した状態で、前記第一電極、前記端部および前記第二電極を通電することによって、前記端部を溶接し、前記端部の溶接後に、前記誘い込み治具の平坦部によって前記端部を押圧しながら、第一電極と第二電極とによる前記端部の挟持を解放するものである。

請求項３においては、モータコイル線の絶縁被膜が剥離されている端部を第一電極と第二電極とによって挟持し、前記第一電極、前記端部および前記第二電極を通電することによって、前記端部を溶接するモータコイル線の溶接方法であって、前記第一電極には、嵌合部と、被装部と、が形成され、前記第一電極と前記第二電極とによって前記端部を挟持するときには、前記嵌合部に前記端部を嵌合し、前記被装部によって、絶縁被膜で覆われているモータコイル線の被膜部を被装するものである。

請求項４においては、請求項３記載のモータコイル線の溶接方法であって、前記モータコイル線の溶接は、凹部と平坦部とが形成される誘い込み治具を用いて行われ、誘い込み治具の凹部によって前記端部を嵌合し、第一電極と第二電極とによって前記端部を挟持した状態で、前記第一電極、前記端部および前記第二電極を通電することによって、前記端部を溶接し、前記端部の溶接後に、前記誘い込み治具の平坦部によって前記端部を押圧しながら、第一電極と第二電極とによる前記複数の端部の挟持を解放するものである。

本発明のモータコイル線の溶接装置およびモータコイル線の溶接方法によれば、絶縁被膜が剥がれることなくモータコイル線を溶接できる。

本発明の実施形態に係るロータの構成を示す正面図および平面図。 本発明の実施形態に係るモータコイル線の溶接装置を示す模式図。 同じく上電極の構成を示す正面図、側面図および背面図。 同じく誘い込み治具の構成を示す正面図および側面図。 同じくモータコイル線の溶接制御の流れを示すフロー図。 同じくモータコイル線の溶接制御の作用を示す模式図。 同じく作用を示す模式図。

図１を用いて、ステータ１００の構成について説明する。
なお、図１（Ａ）は平面視におけるステータ１００を示し、図１（Ｂ）は側面視におけるステータ１００を示し、図１（Ｃ）は図１（Ａ）の矢視Ｃを示している。図１（Ｄ）は図１（Ｃ）の溶接箇所Ｂの拡大図を示している。なお、以下の説明では、図１〜図４、図６、７に示される周方向、軸方向および径方向に従うものとする。

ステータ１００は、本発明のモータコイル線を含むものである。ステータ１００は、モータ（図示なし）構造の中で回転しない部分である。ステータ１００は、インシュコア１２０と、コイル巻線１３０と、外枠１４０と、を具備している。

インシュコア１２０は、全体として円筒形状に構成されている。インシュコア１２０は、複数枚のコアシートを積層して構成されている。インシュコア１２０の径方向の内側には、スロット１２１が形成されている。スロット１２１は、インシュコア１２０の軸方向の両端部に貫通している。スロット１２１は、インシュコア１２０の周方向に等間隔に形成されている。スロット１２１は、インシュコア１２０の径方向の内側から外側に向かって放射状に形成されている。スロット１２１には、コイル巻線１３０が収容されている。

コイル巻線１３０は、多相巻線としての３相巻線である。コイル巻線１３０は、電気導体としてスロット１２１内に配列されて収容されている。コイル巻線１３０は、インシュコア１２０の上方では上コイルエンドを形成し、インシュコア１２０の下方では下コイルエンドを形成している。本実施形態のコイル巻線１３０は、上コイルエンドの溶接箇所Ｂにて、コイル線１１０（コイル線１１０の各ピース）同士が溶接されて構成されるものである。

溶接箇所Ｂは、コイル巻線１３０の周方向に等間隔に形成されている。溶接箇所Ｂは、コイル巻線１３０の径方向の外側に向かって放射状に形成されている。溶接箇所Ｂでは、コイル線１１０の端部１１１とコイル線１１０の端部１１１とが延出方向に並列に配置されている。

モータコイル線としてコイル線１１０は、端部１１１と、被膜部１１２と、を具備している。コイル線１１０の端部１１１は、溶接される部分であって、絶縁被膜が剥離されていて導体が露出している部分である。コイル線１１０の被膜部１１２は、導体に絶縁被膜が被膜されている部分である。本実施形態では、被膜被膜はエナメルであって、導体は銅で構成されている。

外枠１４０は、インシュコア１２０およびコイル巻線１３０の周囲および底面を被装するものである。

図２を用いて、溶接装置１０について説明する。
なお、図２では、説明を分かり易くするため、誘い込み治具ユニット２０と、上電極ユニット３０と、ベース４０と、を分離して示している。また、図２では、下電極９０に載置される端部１１１・１１１の拡大図を示している。さらに、図２の２点鎖線は、電気信号線を示している。

溶接装置１０は、本発明の溶接装置の実施形態である。溶接装置１０は、上述したステータ１００の溶接箇所Ｂを自動的に溶接する装置である。より詳しくは、溶接装置１０は、ＴＩＧ溶接によって、コイル線１１０の端部１１１とコイル線１１０の端部１１１とを溶接する装置である。

溶接装置１０の構成について説明する。
溶接装置１０は、誘い込み治具ユニット２０と、上電極ユニット３０と、ベース４０と、コントローラ５０と、溶接トーチ６０と、を具備している。

誘い込み治具ユニット２０は、ステータ１００の全てのコイル線１１０の端部１１１・１１１を同時に整列するユニットである。また、誘い込み治具ユニット２０は、ステータ１００の全てのコイル線１１０の端部１１１・１１１を同時に押圧するユニットである。

誘い込み治具ユニット２０は、本体２１と、駆動装置２５と、誘い込み治具７０と、を具備している。本体２１は、円筒形状に構成されている。駆動装置２５は、誘い込み治具ユニット２０を軸方向に移動させる装置である。誘い込み治具７０は、本体２１の下端部の周方向に等間隔で配置されている。なお、誘い込み治具７０について、詳しくは後述する。

上電極ユニット３０は、ステータ１００の全てのコイル線１１０の端部１１１・１１１を同時に挟持するユニットである。なお、上電極ユニット３０は、誘い込み治具ユニット２０の内部に収容されるように構成されている。

上電極ユニット３０は、本体３１と、駆動装置３５と、第一電極としての上電極８０と、を具備している。本体３１は、円筒形状に構成されている。駆動装置３５は、上電極ユニット３０を軸方向に移動させる装置である。上電極８０は、本体３１の下端部の周方向に等間隔で配置されている。なお、上電極８０について、詳しくは後述する。

ベース４０は、下電極支持台４１と、駆動装置４５と、第二電極としての下電極９０と、を具備している。ベース４０は、ステータ１００が設置可能とされている。駆動装置４５は、ベース４０に載置されたステータ１００を周方向に移動させる装置である。下電極９０は、リング形状に構成されている。ベース４０にステータ１００が設置されているときには、下電極９０の上部にコイル線１１０の端部１１１・１１１が載置される構成とされている。

溶接トーチ６０は、溶接を行うための溶接電流やシールドガスを供給するものである。溶接トーチ６０は、ベース４０の軸方向の上方であって径方向の外側に配置されている。本実施形態では、溶接トーチ６０について、詳細な説明は省略する。

コントローラ５０には、駆動装置２５と、駆動装置３５と、駆動装置４５と、溶接トーチ６０と、が接続されている。

図３を用いて、誘い込み治具７０の構成について説明する。
なお、図３（Ａ）は正面視における誘い込み治具７０を示し、図３（Ｂ）は側面視における誘い込み治具７０を示している。

誘い込み治具７０は、非磁性体であるステンレスで形成されている。誘い込み治具７０は、正面視では略長方形状に形成されている。誘い込み治具７０は、正面側が誘い込み治具ユニット２０の外側面を形成するように、本体２１の下端部の周方向に等間隔で配置されている。誘い込み治具７０の上部には、ネジによって本体２１に固定するためのネジ孔７３が形成されている。

誘い込み治具７０の下部には、凹部７１と、平坦部７２と、が形成されている。凹部７１は、誘い込み治具７０を誘い込み治具ユニット２０の周方向における前側半分と後側半分とに分けたときに、前側半分に形成されている。凹部７１は、軸方向の下方に向かって開口するように形成されている。凹部７１は、軸方向の下方に向かって、開口部が拡がるように形成されている。平坦部７２は、平坦になるように形成された誘い込み治具７０の底面である。平坦部７２は、誘い込み治具７０を誘い込み治具ユニット２０の周方向における前側半分と後側半分とに分けたときに、周方向の後側半分に形成されている。

図４を用いて、上電極８０の構成について説明する。
なお、図４（Ａ）は正面視における上電極８０を示し、図４（Ｂ）は側面視における上電極８０を示し、図４（Ｃ）は背面視における上電極８０を示している。

上電極８０は、導電素材の銅で形成されている。上電極８０は、正面視では略長方形状に形成されている。上電極８０は、正面側が上電極ユニット３０の外側面を形成するように、本体３１の下端部の周方向に等間隔で配置されている。上電極８０の上部には、ネジによって本体３１に固定するためのネジ孔８３が形成されている。

上電極８０の下部には、嵌合部８１と、被装部８２と、が形成されている。嵌合部８１は、上電極８０を上電極ユニット３０の径方向において外側半分と内側半分とに分けたときに、外側半分に形成されている。嵌合部８１は、軸方向の下側に向かって開口するように略長方形状に開口されている。被装部８２は、上電極８０を上電極ユニット３０の径方向において外側半分と内側半分とに分けたときに、内側半分に形成されている。被装部８２は、軸方向の下側に向かって開口するように略長方形状に開口されている。

ここで、特記すべき事項として、被装部８２の開口幅（周方向）および開口高さ（軸方向）は、嵌合部８１の開口幅（周方向）および開口高さ（軸方向）よりも大きいものとされている。なお、上電極８０の幅は、誘い込み治具７０の幅と略同一とされている。

溶接装置１０の作用について説明する。
溶接装置１０は、ベース４０に対して誘い込み治具ユニット２０を下降させて（図２における矢印Ｐ２の向き）、下電極９０の上面に載置されたコイル線１１０の端部１１１・１１１を誘い込み治具７０の凹部７１に嵌合させることにより、全てのコイル線１１０の端部１１１・１１１を溶接によって接合されやすいように同時に整列することを可能としている。

また、溶接装置１０は、ベース４０に対して誘い込み治具ユニット２０を下降させて（図２における矢印Ｐ２の向き）、下電極９０の上面に載置された全てのコイル線１１０の端部１１１・１１１を誘い込み治具７０の平坦部７２によって同時に押圧することを可能としている。

溶接装置１０は、ベース４０に対して上電極ユニット３０を下降させて（図２における矢印Ｐ３の向き）、下電極９０の上面に載置されたコイル線１１０の端部１１１・１１１を上電極８０の嵌合部８１に嵌合させることにより、上電極８０と下電極９０とによって全ての端部１１１・１１１を同時に挟持することを可能としている。

溶接装置１０は、溶接トーチ６０によって上電極８０、コイル線１１０の端部１１１・１１１および下電極９０に溶接電流を供給することによって、上電極８０と下電極９０とによって挟持された端部１１１・１１１の溶接を行う。

溶接装置１０は、上電極８０と下電極９０とによって端部１１１・１１１を挟持している状態で、等間隔に配置された上電極８０が順次溶接トーチ６０に対向するように、上電極ユニット３０、ステータ１００およびベース４０を回動可能に構成されている（図２における矢印Ｒ１の向き）。

図５を用いて、溶接制御Ｓ１００の流れについて説明する。
溶接制御Ｓ１００は、本発明の溶接装置および溶接方法の実施形態である。溶接制御Ｓ１００は、溶接装置１０のベース４０にステータ１００を設置し、下電極９０の上部にコイル線１１０の端部１１１・１１１が載置されている状態で開始される。

ステップＳ１１０において、コントローラ５０は、ベース４０に対して誘い込み治具ユニット２０を下降させる（図２の矢印Ｐ２の向き）。

ステップＳ１２０においては、誘い込み治具ユニット２０が下降されることにより、下電極９０の上面に載置されたコイル線１１０の端部１１１・１１１が誘い込み治具７０の凹部７１に嵌合され、全ての端部１１１・１１１が溶接によって接合されやすいように同時に整列される。

ステップＳ１３０において、コントローラ５０は、ベース４０に対して上電極ユニット３０を下降させる（図２の矢印Ｐ３の向き）。

ステップＳ１４０においては、上電極ユニット３０が下降されることにより、下電極９０の上面に載置されたコイル線１１０の端部１１１・１１１が上電極８０の嵌合部８１に嵌合され、上電極８０と下電極９０とによって全ての端部１１１・１１１が同時に挟持される。

ステップＳ１５０において、コントローラ５０は、ベース４０に対して誘い込み治具ユニット２０を上昇させる（図２の矢印Ｐ２の逆向き）。

ステップＳ１６０において、コントローラ５０は、溶接トーチ６０によって、上電極８０、コイル線１１０の端部１１１・１１１および下電極９０に溶接電流を供給し、上電極８０と下電極９０とによって挟持された端部１１１・１１１を溶接する。

ステップＳ１７０において、コントローラ５０は、上電極８０と下電極９０とによって端部１１１・１１１を挟持している状態で、上電極ユニット３０、ステータ１００およびベース４０を１／２ピッチだけ周方向へ移動させる（図２の矢印Ｒ１の向き）。ここで、１ピッチは、上電極８０の幅の間隔とする。

ステップＳ１８０において、コントローラ５０は、ベース４０に対して誘い込み治具ユニット２０を下降させる（図２の矢印Ｐ２の向き）。

ステップＳ１９０においては、誘い込み治具ユニット２０が下降することにより、下電極９０の上面に載置された全てのコイル線１１０の端部１１１・１１１が誘い込み治具７０の平坦部７２によって同時に押圧される。つまり、ステップＳ１９０では、ステップＳ１３０で誘い込み治具ユニット２０を下降させた場合に対して、上電極ユニット３０、ステータ１００およびベース４０が１／２ピッチだけ周方向へ移動しているので、端部１１１・１１１は、下降した誘い込み治具ユニット２０における誘い込み治具７０の凹部７１に嵌合されるのではなく、誘い込み治具７０の平坦部７２によって押圧されることとなる。

ステップＳ２００において、コントローラ５０は、ベース４０に対して上電極ユニット３０を上昇させる（図２の矢印Ｐ３の逆向き）。

ステップＳ２１０において、コントローラ５０は、ベース４０に対して誘い込み治具ユニット２０を上昇させる（図２の矢印Ｐ２の逆向き）。

ステップＳ２２０において、コントローラ５０は、ステータ１００およびベース４０を１／２ピッチだけ周方向へ回動する（図２の矢印Ｒ１の向き）。以上で、端部１１１・１１１の溶接は終了し、引き続き、ステップＳ１１０に移行する。

図６および図７を用いて、溶接制御Ｓ１００の作用について説明する。
図６（Ａ）および図７（Ａ）は、誘い込み治具７０および上電極８０の正面からみた溶接制御Ｓ１００の作用を示し、図６（Ｂ）および図７（Ｂ）は、誘い込み治具７０および上電極８０の側面からみた溶接制御Ｓ１００の作用を示している。なお、図６および図７の各ステップは、図５の各ステップに対応している。

図６に示すように、ステップＳ１２０においては、コイル線１１０の端部１１１・１１１の径方向の外側部分は、誘い込み治具７０の凹部７１に嵌合されることによって、溶接によって接合されやすいように整列する。

ステップＳ１４０においては、コイル線１１０の端部１１１・１１１の径方向の外側部分が誘い込み治具７０によって嵌合された状態で、上電極８０と下電極９０とによって全ての端部１１１・１１１を同時に挟持する。より詳しくは、コイル線１１０の端部１１１・１１１の径方向の内側部分は、上電極８０の嵌合部８１に嵌合にされる。このとき、コイル線１１０の被膜部１１２・１１２の端部１１１・１１１付近の一部は、上電極８０の被装部８２に被装される。すなわち、被装部８２は、被膜部１１２と当接することなく隙間を保ちつつ覆う構成とされる。

ステップＳ１６０においては、コイル線１１０の端部１１１・１１１が上電極８０と下電極９０とによって挟持された状態にて、溶接トーチ６０によって、上電極８０、コイル線１１０の端部１１１・１１１および下電極９０に溶接電流が供給され、上電極８０と下電極９０とによって挟持された端部１１１・１１１が溶接によって接合される。

図７に示すように、ステップＳ１７０においては、コイル線１１０の端部１１１・１１１が上電極８０と下電極９０とによって挟持されている状態で、コイル線１１０、上電極８０および下電極９０は、周方向に１／２ピッチだけ移動する。

ステップＳ１９０においては、コイル線１１０の端部１１１・１１１が上電極８０と下電極９０とによって挟持されている状態で、コイル線１１０の端部１１１・１１１の外側部分は、誘い込み治具７０の平坦部７２に押圧される。

ステップＳ２００においては、コイル線１１０の端部１１１・１１１の外側部分が誘い込み治具７０の平坦部７２に押圧されている状態で、上電極ユニット３０が上昇し、コイル線１１０の端部１１１・１１１は、上電極８０と下電極９０とによる挟持から解放される。

溶接制御Ｓ１００の効果について説明する。
従来、上電極８０と下電極９０とによって挟持されたコイル線１１０の端部１１１・１１１付近の被膜部１１２・１１２が溶接時の熱で剥がれる、あるいは、浮きが生じてしまう場合があった。

溶接制御Ｓ１００によれば、コイル線１１０の端部１１１・１１１を上電極８０と下電極９０とによって挟持するとき、コイル線１１０の被膜部１１２・１１２の端部１１１・１１１付近の一部を上電極８０の被装部８２によって被装し、溶接時に端部１１１・１１１付近の被膜部１１２・１１２の一部を間接的に高温とすることによって、被膜部１１２・１１２が剥がれることを抑制できる。

また、従来、溶接後の溶接玉（溶接によって膨張した部分）の大きさによっては、コイル線１１０の端部１１１・１１１を嵌合している上電極８０が端部１１１・１１１から外れにくくなる場合があった。

溶接制御Ｓ１００によれば、誘い込み治具７０の平坦部７２によってコイル線１１０の端部１１１・１１１の外側部分を押圧した状態で、上電極８０をコイル線１１０の端部１１１・１１１から外すため、スムーズに上電極８０をコイル線１１０の端部１１１・１１１から外すことができる。

１０ 溶接装置
７０ 誘い込み治具
７１ 凹部
７２ 平坦部
８０ 上電極
８１ 嵌合部
８２ 被装部
９０ 下電極
１１０ コイル線
１１１ 端部
１１２ 被膜部

Claims (4)

1. モータコイル線の絶縁被膜が剥離されている端部を第一電極と第二電極とによって挟持し、前記第一電極、前記端部および前記第二電極を通電することによって、前記端部を溶接するモータコイル線の溶接装置であって、
   前記第一電極には、嵌合部と、被装部と、が形成され、
   前記第一電極と前記第二電極とによって前記端部を挟持するときには、前記嵌合部に前記端部を嵌合し、前記被装部によって、絶縁被膜で覆われているモータコイル線の前記被膜部を被装する、
   モータコイル線の溶接装置。
2. 請求項１記載のモータコイル線の溶接装置であって、
   凹部と、平坦部と、が形成される誘い込み治具を備え、
   前記誘い込み治具の凹部に前記端部を嵌合し、
   第一電極と第二電極とによって前記端部を挟持した状態で、
   前記第一電極、前記端部および前記第二電極を通電することによって、前記端部を溶接し、
   前記端部の溶接後に、前記誘い込み治具の平坦部によって前記端部を押圧しながら、第一電極と第二電極とによる前記端部の挟持を解放する、
   モータコイル線の溶接装置。
3. モータコイル線の絶縁被膜が剥離されている端部を第一電極と第二電極とによって挟持し、前記第一電極、前記端部および前記第二電極を通電することによって、前記端部を溶接するモータコイル線の溶接方法であって、
   前記第一電極には、嵌合部と、被装部と、が形成され、
   前記第一電極と前記第二電極とによって前記端部を挟持するときには、前記嵌合部に前記端部を嵌合し、前記被装部によって、絶縁被膜で覆われているモータコイル線の前記被膜部を被装する、
   モータコイル線の溶接方法。
4. 請求項３記載のモータコイル線の溶接方法であって、
   前記モータコイル線の溶接は、凹部と平坦部とが形成される誘い込み治具を用いて行われ、
   誘い込み治具の凹部によって前記端部を嵌合し、
   第一電極と第二電極とによって前記端部を挟持した状態で、
   前記第一電極、前記端部および前記第二電極を通電することによって、前記端部を溶接し、
   前記端部の溶接後に、前記誘い込み治具の平坦部によって前記端部を押圧しながら、第一電極と第二電極とによる前記端部の挟持を解放する、
   モータコイル線の溶接方法。

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