JP2014107876A

JP2014107876A - 固定子製造方法、及び固定子製造装置

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Publication number: JP2014107876A
Application number: JP2012256593A
Authority: JP
Inventors: Kuniyoshi Shishido; 国芳宍戸; Yasuhiro Kume; 康弘粂
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2014-06-09
Anticipated expiration: 2032-11-22
Also published as: JP5954137B2

Abstract

【課題】導体セグメントの軸長を延長することなく、コイルエンド部溶接時に発生する熱影響を抑え、セグメントの絶縁被覆の損傷を抑えることが可能な固定子製造方法、及びその製造装置の提供。
【解決手段】セグメントＳｇを固定子コア２０に挿入し、リード部分Ｓｇａの端部を溶接してセグメントコイルＳＣを形成する固定子製造方法において、固定子コア２０に挿入されたセグメントＳｇのリード部分Ｓｇａのうち剥離された剥離部分Ｓｇｉを、固定子コア２０の径方向に伸びるクランプ治具１００によって把持し、剥離部分Ｓｇｉ同士を溶接する際に、クランプ治具１００にて剥離部分Ｓｇｉの端部が配置される側の溶接領域と固定子コア２０が配置される側の冷却領域Ａ１とを隔て、クランプ治具１００に備えられる冷却手段となる通風路１１４（１２４）によって、冷却領域側のリード部分Ｓｇａに対して気体を吹き付けることで、リード部分Ｓｇａを冷却する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、セグメントコイルを用いた固定子を製造する技術に関し、詳しくは固定子のスロットにセグメントコイルを挿入した後、セグメントコイルの端部を溶接する際に、セグメントコイルの絶縁被覆部分を冷却する冷却手段を備えた治具を用いる技術に関する。

近年、自動車に駆動用のモータを搭載するケースが多くなってきている。車載される駆動用のモータは、搭載スペースが限られるために省スペースであることが求められる。また、自動車の駆動性能を高めるためにモータの高出力化が求められる。特にハイブリッド車はエンジンと駆動用モータとをエンジンルーム内に両方を搭載しなければならず、スペース的な制約は厳しい。この為、更なるモータの小型化が求められている。もちろん、一般機械に使用されるモータについても、小型化及び高出力化が図られることが望ましい。

特許文献１には、回転電機の巻線接合方法に関する技術が開示されている。特許文献２にも、同様の技術が開示されている。固定子コアに８層４列の導体セグメントを挿入し、溶接する際には固定子の内周側と外周側から導体セグメントに接触するようにアース電極を設置する。アース電極は最外周の剥離部と最内周の剥離部とに接するように配置され、１列目を溶接し４列目を溶接することで、間接的に２列目と３列目が溶接可能なるようアースがとれる。こうすることで、溶接工程の簡素化を図ることが可能である。

特開２００８−１５４４３３号公報特開２００８−１９９７５１号公報

しかしながら、特許文献１又は特許文献２に開示される技術を用いた固定子の製造方法では以下に説明する課題があると考えられる。

固定子のコイルエンドを溶接する場合、ＴＩＧ溶接などの溶接手法を用いる。しかしどのような溶接手法を用いるにしろ、溶接時に溶接部に発生する熱の影響は避けられず、熱影響によって導体セグメントの絶縁被覆を損傷する虞がある。特許文献１及び特許文献２に開示される技術では、アース電極の配置が容易になる一方で、溶接による絶縁被覆された部分への熱の影響について特に言及されていない。特許文献１では、溶接にＴＩＧ溶接を用いており、溶接時にはセグメント端部先端が溶融する温度にまで達する。このため、セグメント端部の剥離部を伝達して絶縁被覆に用いられている樹脂にも熱が伝わる。絶縁被覆にはエナメル等の樹脂が用いられているが、樹脂のガラス転移点を超える温度になると絶縁被覆の絶縁性が失われる虞がある。

このような熱影響を避けるためには、例えば導体セグメントの端部を固定子の軸方向に長くする方法が考えられる。しかし、導体セグメントの端部を延長する方法では固定子のコイルエンドが大きくなってしまい、固定子の小型化という要求に応えられない可能性がある。

そこで、本発明はこのような課題を解決するために、導体セグメントの軸長を延長することなく、コイルエンド部溶接時に発生する絶縁被覆部への熱影響を抑え、セグメントの絶縁被覆の損傷を抑えることが可能な固定子製造方法、及びその製造装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の一態様による固定子製造方法は、以下のような特徴を有する。

（１）コイルセグメントを固定子コアに挿入し、前記コイルセグメントのセグメント端部を溶接してコイルを形成する、固定子製造方法において、前記固定子コアに挿入された前記コイルセグメントの前記セグメント端部のうち絶縁被覆が剥離された剥離部を、前記固定子コアの径方向に伸びるクランプ治具によって把持し、前記セグメント端部同士を溶接する際に、前記クランプ治具にて前記剥離部の端部が配置される側の溶接領域と前記固定子コアが配置される側の冷却領域とを隔て、前記冷却領域側に配置される冷却手段によって、前記冷却領域側の前記セグメント端部に対して気体を吹き付けることで、前記セグメント端部を冷却すること、を特徴とする。

上記（１）に記載の態様によれば、固定子コアに挿入されたコイルセグメントの端部であるセグメント端部を溶接するにあたり、クランプ治具を用いて把持することで、クランプ治具がアース電極の役割を果たし、セグメント端部同士が溶接される。そして溶接時に、冷却手段によってセグメント端部に対して冷却用の気体を吹きつけて強制冷却する。この際には、クランプ治具によって径方向に伸びるクランプ治具が溶接領域と冷却領域とを隔てられる。こうすることで、溶接時にセグメント先端から絶縁被覆部分に伝わる熱を、冷却領域側でセグメント端部の冷却を行うことで温度を下げ、一方で溶接領域側に与える影響は極力抑えることができる。この結果、溶接後、セグメント端部の絶縁被覆部分の絶縁性の低下するような事を防ぐことが可能となる。

（２）（１）に記載の固定子製造方法において、前記冷却手段として、前記クランプ治具に前記気体を通す為の通風路が、前記セグメント端部に向けて開口して設けられ、前記通風路の開口部は、前記通風路より前記固定子コアの端面に向かって前記気体が流れる様に、前記固定子コアの端面側に傾いて形成されていること、を特徴とする。

上記（２）に記載の態様により、クランプ治具に備えられた冷却手段である通風路の開口部が、固定子コアの端面側に傾いて形成されていることで、通風路の開口部から冷却気体が固定子コアの端面側に向かって噴出される。この為、溶接時にセグメント端部の冷却を行う際に、冷却気体がセグメント端部の溶接部分へ与える影響を極力抑えることが可能となる。

固定子のセグメント端部の溶接は、特許文献１にも示される様にＴＩＧ溶接を用いるケースが多いが、ＴＩＧ溶接にはシールドガスと呼ばれるガスを溶接部分に吹きつけながら溶接を行う必要がある。しかし、冷却手段から放出される冷却用の気体がシールドガスを吹き飛ばしてしまうと、溶接不良に繋がる虞がある。クランプ治具によって溶接領域と冷却領域を分離することで、ある程度はこの影響を抑えることが可能だが、通風路の開口部を固定子コアの端面に向けることで、より影響を抑えることが可能となる。

また、前記目的を達成するために、本発明の一態様による固定子製造装置は、以下のような特徴を有する。

（３）固定子コアに挿入されたコイルセグメントのセグメント端部を溶接することで、固定子を製造する固定子製造装置において、前記コイルセグメントのセグメント端部のうち絶縁被覆が剥離された剥離部を把持し、前記固定子コアの径方向に伸びたクランプ治具と、前記セグメント端部に対して冷却用の気体を吹き付ける冷却手段と、を備え、前記クランプ治具は、前記剥離部をクランプすることで、前記固定子コアの端面側と前記剥離部の端部側とを冷却領域と溶接領域とに隔て、前記冷却手段は、前記冷却領域側に配置されていること、を特徴とする。

上記（３）に記載の態様によれば、上記（１）の固定製造方法同様に、固定子コアに挿入されたコイルセグメントの端部であるセグメント端部を溶接するにあたり、冷却手段によってセグメント端部に対して冷却用の気体を吹きつけて冷却する。この際、クランプ治具を用いてセグメント端部が把持され、クランプ治具がアース電極の役割を果たすと共に、クランプ治具によって、溶接領域と冷却領域とが隔てられる。そのため、冷却領域ではセグメント端部の冷却を行う事ことができ、セグメント端部の絶縁被覆部分の絶縁性の低下を抑えることが可能となる。また、冷却領域で冷却のために吹きつけた冷却用の気体の影響が溶接領域に及び、溶接に与える影響を最小限に抑えることが可能となる。

（４）（３）に記載の固定子製造装置において、前記冷却手段は、前記気体を通す為に前記クランプ治具に設けられた通風路と、その開口部よりなり、前記通風路の前記開口部は前記セグメント端部に向けて開口し、前記通風路より前記固定子コアの端面に向かって前記気体が流れる様に、前記固定子コアの端面側に傾いて形成されていること、を特徴とする。

上記（４）に記載の態様によれば、上記（２）の固定製造方法同様に、クランプ治具に備えられた冷却手段である通風路の開口部が、固定子コアの端面側に傾いて形成されていることで、通風路の開口部から冷却気体が固定子コアの端面側に向かって噴出される。この為、溶接時にセグメント端部の冷却を行なった場合にも、冷却気体がセグメント端部の溶接部分へ与える影響を極力抑えることが可能となる。

第１実施形態の、固定子の斜視図である。第１実施形態の、固定子のコイルエンド部分リード側の拡大斜視図である。第１実施形態の、固定子コアにセグメントを挿入し、後拡張した状態を示す斜視図である。第１実施形態の、セグメントの平面図である。第１実施形態の、固定子の組み立て工程の概略である。（ａ）固定子コアの斜視図である。（ｂ）固定子コアにインシュレータを備えた状態の斜視図である。（ｃ）セグメントの斜視図である。（ｄ）固定子コアにセグメントを挿入した様子を示す断面図である。（ｅ）セグメントを溶接した様子を示す断面図である。第１実施形態の、固定子の組み立て加工工程のフロー図である。第１実施形態の、捻り成形工程が終わった状態のリード部分の先端部分を示す側面図である。第１実施形態の、溶接後のリード部分を側面図である。第１実施形態の、クランプ治具でリード部分をクランプした様子を示した側面図である。第１実施形態の、クランプ治具でリード部分をクランプする様子を示した斜視図である。第１実施形態の、クランプ治具でクランプしたリード部分の溶接をする様子を示す断面図である。比較のために用意した、リード部分の側面図である。（ａ）冷却を行わなかった場合のリード部分Ｓｇａの側面図である。（ｂ）軸長を延長したリード部分Ｓｇａの側面図である。第２実施形態の、クランプ治具でクランプしたリード部分の様子を示す断面図である。

まず、本発明の第１の実施形態について、参考となる図面を用いて説明する。なお、説明に用いられている図面の詳細部分は、説明の都合上簡略化している。

図１に、第１実施形態の、固定子１０の斜視図を示す。図２に、固定子１０のコイルエンド部分リード側の拡大斜視図を示す。固定子１０は、固定子コア２０とセグメントコイルＳＣよりなる。略円筒状の形状の電磁鋼板を積層してなる固定子コア２０には、内周側に突出する形に形成されるティース１１と隣り合うティース１１の間にスロット１２が設けられる。用意されるティース１１の数は４８、スロット１２の数も同様である。固定子コア２０の外周側には、リブ２１とボルト穴２２が３箇所設けられている。そして、ボルト穴２２を利用してモータカバー等を取り付け等ができる。スロット１２には、図２に示される絶縁性を有するインシュレータ２５が挿入される。インシュレータ２５は、セグメントコイルＳＣと固定子コア２０との絶縁を確保している。

図３に、固定子コア２０にセグメントＳｇを挿入し、後拡張した状態の斜視図を示す。図４に、セグメントＳｇの平面図を示す。セグメントＳｇは、絶縁被覆された平角導体Ｄを略Ｕ字状にエッジワイズ曲げ加工して形成されている。セグメントＳｇは大雑把に分けると３つの部分からなる。固定子コア２０のスロット１２に挿入されるスロット内導線部Ｓｇｂと、固定子１０のリード側に固定子コア２０の端面より突出するリード部分Ｓｇａと、反リード部分Ｓｇｃである。便宜上、リード部分Ｓｇａはリード部分ＳｇａＡとリード部分ＳｇａＢと分けて呼ぶ。また、スロット内導線部Ｓｇｂは、スロット内導線部ＳｇｂＡとスロット内導線部ＳｇｂＢと分けて呼ぶ。又、反リード部分Ｓｇｃはクランク部Ｓｇｅと斜辺部ＳｇｄＡと斜辺部ＳｇｄＢとからなるものとする。リード部分ＳｇａＡ及びリード部分ＳｇａＢの先端は、剥離加工されて後述する剥離部分Ｓｇｉが設けられる。

図５に、固定子１０の組み立て工程の概略を示す。図５（ａ）に、固定子コア２０の斜視図を示す。図５（ｂ）に、固定子コア２０にインシュレータ２５を備えた斜視図を示す。図５（ｃ）に、セグメントＳｇの斜視図を示す。図５（ｄ）に、固定子コア２０にセグメントＳｇを挿入した様子を断面図に示す。図５（ｅ）に、セグメントＳｇを溶接した様子を断面図に示す。なお、図５に示している斜視図は説明の為に形状を簡略化している。まず、図５（ａ）に示される固定子コア２０に形成されるスロット１２に、図５（ｂ）に示すようにインシュレータ２５を挿入した状態で、図５（ｃ）に示すセグメントＳｇを挿入する。

この結果、図５（ｄ）に示すような状態になる。すなわち、セグメントＳｇが固定子コア２０の端部から一部突出し、リード部分ＳｇａＡ及びリード部分ＳｇａＢが突出した状態になっている。そして、リード部分ＳｇａＡ及びリード部分ＳｇａＢを捻る。リード部分Ｓｇａが捻られた結果、３つのスロット１２を隔てて配置されるリード部分Ｓｇａ同士が隣り合う状態となり、図５（ｅ）に示すように剥離部分Ｓｇｉ同士を溶接して溶接玉Ｓｇｆを形成することで、固定子１０を形成する。なお、図５では固定子１０の形成過程について概念的に説明しているが、実際の組み付け工程では、セグメントＳｇを円環状に配置する整列工程を必要とする。また、必ず３つのスロット１２を隔てたリード部分ＳｇａＡとリード部分ＳｇａＢとが溶接されるわけではなく、固定子コア２０の最内周や最外周のリード部分Ｓｇａは配線の都合で、組み合わせが変化する。

図６に、固定子１０の組み立て加工工程のフロー図を示す。Ｓ１では、「平角導体の直線化及び切り出し」を行う。絶縁被覆の施された平角導体Ｄは図示しないボビンに巻かれているので、巻き出して癖取りを行った上で必要な長さに切り出す。Ｓ２では、「セグメント形成」を行う。平角導体Ｄをエッジワイズ曲げ加工し、更に図示しない型を用いてクランク部Ｓｇｅを作成し、略Ｕ字型のセグメントＳｇを得る。Ｓ３では、「セグメント整列」を行う。セグメントＳｇは、固定子コア２０のスロット１２にスロット内導線部ＳｇｂＡ又はスロット内導線部ＳｇｂＢが８本収まるように、セグメントＳｇのクランク部Ｓｇｅを組み合わせて円筒状に配置され、セグメントコイルＳＣを形成する。

Ｓ４では、「インシュレータ挿入」を行う。固定子コア２０のスロット１２には、固定子コア２０とセグメントコイルＳＣとの絶縁を図る目的でインシュレータ２５が、各スロット１２に備えられる。この工程では、インシュレータ２５をスロット１２に挿入する。Ｓ５では、「セグメントコイル挿入」を行う。厳密にはセグメントコイルＳＣを固定子コア２０に対して近接させ、リード部分Ｓｇａをインシュレータ２５の備えられたスロット１２に挿入する工程である。Ｓ６では、「ウェッジ挿入」を行う。スロット１２に、セグメントＳｇのスロット内導線部Ｓｇｂが８本挿入された状態で、固定子コア２０の最内周側に図示しないウェッジ紙１３を挿入する。Ｓ７では、「リード部分後拡張」を行う。リード部分Ｓｇａのピッチを広げる工程であり、溶接性を向上させる目的がある。

Ｓ８では、「捻り形成」を行う。固定子コア２０に挿入されたセグメントコイルＳＣのリード部分Ｓｇａを固定子コア２０の径方向に捻り、隣り合うコイル同士で接続するような形状に変形させる。リード部分Ｓｇａの捻り方向は、図２に示すように径方向に隣り合うリード部分Ｓｇａ同士が異なる方向に捻られる。Ｓ９では、「Ｔｉｇ溶接」を行う。図５（ｅ）に示すように、隣り合うリード部分Ｓｇａ同士を溶接することで、溶接玉Ｓｇｆを形成する。詳細は後述する。

Ｓ１０では、「コイルエンド部絶縁処理」を行う。溶接玉Ｓｇｆに絶縁被覆を施す工程であり、粉体塗装にて樹脂を用いて絶縁被覆する。また、セグメントコイルＳＣにワニスを含浸させることで、固定子１０運用時に車のボディ等から伝えられる振動を等で固定子１０に対してセグメントコイルＳＣが移動しないように固定を行う。

次に、前述のＳ９のＴｉｇ溶接工程についてもう少し詳しく説明を行う。図７に、Ｓ８の捻り成形工程が終わった状態のリード部分Ｓｇａの先端部分を側面図に示す。図８に、溶接後のリード部分Ｓｇａを側面図に示す。Ｓ８の「捻り成形」工程が終わった際には、リード部分Ｓｇａのそれぞれの高さは図７に示すようにほぼ等しくなる。また、第１リード部分Ｓｇａ１乃至第８リード部分Ｓｇａ８は、第２リード部分Ｓｇａ２と第３リード部分Ｓｇａ３との間、第４リード部分Ｓｇａ４と第５リード部分Ｓｇａ５との間、第６リード部分Ｓｇａ６と第７リード部分Ｓｇａ７との間が空けられている。これは、Ｓ７の「リード部分後拡張」工程によって設けられた隙間が、Ｓ８を経てそのまま確保されているためである。そして、Ｔｉｇ溶接を行った結果、図８に示される様に先端部分に溶接玉Ｓｇｆが形成される。

図９に、クランプ治具１００でリード部分Ｓｇａをクランプした様子を側面図に示す。図１０に、クランプ治具１００でリード部分Ｓｇａをクランプする様子を斜視図に示す。図１１に、クランプ治具１００でクランプしたリード部分Ｓｇａの溶接をする様子を断面図に示す。クランプ治具１００は、図１０に示される様に固定子コア２０の径方向伸びる左右一対の第１チャック治具１１０と第２チャック治具１２０とを備えている。剥離部分Ｓｇｉを２本ペアにし、第１チャック治具１１０と第２チャック治具１２０とで把持することで、剥離部分Ｓｇｉの溶接を可能な状態とする。

第１チャック治具１１０には、剥離部分Ｓｇｉをクランプするための凹み１１１が設けられている。凹み１１１の左右には剥離部分Ｓｇｉを誘導して、所定の位置でチャックできるようにするためのガイド１１２が設けられており、凹み１１１の底面には通風路１１４に繋がる開口部１１３が備えられている。

通風路１１４は、図９に示される様にクランプ治具１００の側面から貫通して設けられている。また、図１０に示すように、第１チャック治具１１０及び第２チャック治具１２０は、略Ｌ字形に形成されており、第１チャック治具１１０と第２チャック治具１２０とで剥離部分Ｓｇｉを挟むと、クランプ治具１００とリード部分Ｓｇａとの間に冷却領域Ａ１が形成される。通風路１１４には図示しないエアホースが接続され、圧力調整されたエアが供給される。この結果、この冷却領域Ａ１に通風路１１４から開口する開口部１１３から、冷却用の空気が供給される。冷却用の空気には工場エアが用いられるが、必要に応じて冷却した空気を使用しても良い。なお、クランプ治具１００によってリード部分Ｓｇａが把持された状態の、剥離部分Ｓｇｉ端部側を便宜的に溶接領域Ａ２とする。

第２チャック治具１２０にも、第１チャック治具１１０と同様に、凹み１２１とガイド１２２が設けられ、開口部１２３および通風路１２４も設けられている。第１チャック治具１１０と第２チャック治具１２０とには、図示しない移動機構が備えられており、お互いに近接離間可能に構成されている。このような第１チャック治具１１０と第２チャック治具１２０とで剥離部分Ｓｇｉをクランプし、溶接電極１３０を用いて剥離部分Ｓｇｉを溶接する。

リード部分Ｓｇａの剥離部分Ｓｇｉを溶接するにあたり、クランプ治具１００で剥離部分Ｓｇｉを把持することで、クランプ治具１００が電極となり、ＴＩＧ溶接が可能となる。この際に、第１チャック治具１１０と第２チャック治具１２０により、冷却領域Ａ１と溶接領域Ａ２とが隔てられる。そして、冷却領域Ａ１側で開口している開口部１１３及び開口部１２３から圧縮空気を供給するので、冷却領域Ａ１側に配置されるリード部分Ｓｇａ及び剥離部分Ｓｇｉがエアによって冷却される。

シールドガスノズル１３４の中央に配置されるのがタングステン電極１３３であり、シールドガスノズル１３４からはアルゴンやヘリウムなどを用いたシールドガス１３２が噴射される。タングステン電極１３３と剥離部分Ｓｇｉとの間にはアーク１３１が形成されて、隣り合う剥離部分Ｓｇｉ同士が溶接され、溶接玉Ｓｇｆが形成される。その結果、リード部分Ｓｇａは図８に示したような溶接玉Ｓｇｆが固定子１０の端部に放射状に並ぶこととなる。

第１実施形態の固定子１０は上記に説明したような構成で製造されるので、上記の製造方法によって以下に説明されるような作用及び効果を奏する。

まず、固定子１０のコイルエンドの延長を抑えられることが、効果として挙げられる。これは、セグメントＳｇを固定子コア２０に挿入し、セグメントＳｇのリード部分Ｓｇａの端部を溶接してセグメントコイルＳＣを形成する、固定子製造方法において、固定子コア２０に挿入されたセグメントＳｇのリード部分Ｓｇａのうち剥離された剥離部分Ｓｇｉを、固定子コア２０の径方向に伸びるクランプ治具１００によって把持し、剥離部分Ｓｇｉ同士を溶接する際に、クランプ治具１００にて剥離部分Ｓｇｉの端部が配置される側の溶接領域と固定子コア２０が配置される側の冷却領域Ａ１とを隔て、クランプ治具１００に備えられる冷却手段となる通風路１１４（通風路１２４）によって、冷却領域側のリード部分Ｓｇａに対して気体を吹き付けることで、リード部分Ｓｇａを冷却する。

リード部分Ｓｇａの先端に形成された剥離部分ＳｇｉをＴＩＧ溶接して溶接玉Ｓｇｆを形成する場合、溶接中に図１１に示す溶接熱ｈが剥離部分Ｓｇｉから伝わる。図１２に、説明の為に用意した、リード部分Ｓｇａの先端部分に関する比較図を示す。（ａ）に、冷却を行わなかった場合のリード部分Ｓｇａの様子を側面図に示し、（ｂ）に、軸長を延長したリード部分Ｓｇａの様子を側面図に示している。便宜的に、リード部分Ｓｇａの絶縁被覆が剥離されていない部分を未剥離部Ｓｇｊとしている。この場合、剥離部分Ｓｇｉが所定の剥離長さｘ１でその周囲に形成された絶縁被覆ごと剥離されており、未剥離部Ｓｇｊでは隣り合うリード部分Ｓｇａとの絶縁性を確保するための絶縁被覆が施されている。

この図１２（ａ）に示されるリード部分Ｓｇａの先端に形成される剥離部分Ｓｇｉを溶接した結果、未剥離部Ｓｇｊは４００℃以上になることが、出願人の実験によって確認されている。未剥離部Ｓｇｊに設けられている絶縁被覆部分は、エナメル等が用いられており、４００℃以上になると絶縁被覆の絶縁性を損なう結果となる。よって、図１２（ａ）に示される様に、溶接熱ｈの影響によって、絶縁被覆が熱ダメージを負った熱影響部Ｄｐが形成される。熱影響部Ｄｐでは、正常な部分と比べて絶縁性が著しく低下しており、隣り合うリード部分Ｓｇａとの絶縁を確保できず、短絡するなどの問題がある。

この対策として、図１２（ｂ）に示すように図１２（ａ）の熱影響部Ｄｐのある熱影響長さｘ３だけ剥離部分Ｓｇｉを延長する方法が考えられる。この結果、図１２（ｂ）では熱影響部Ｄｐは形成されていない。しかし、剥離長さｘ２は、熱影響長さｘ３分リード部分Ｓｇａが延長された結果となっているので、当然、固定子１０のコイルエンドの延長を招く結果となる。

しかし、第１実施形態の固定子１０の製造方法では、クランプ治具１００に冷却手段として開口部１１３（開口部１２３）及び通風路１１４（通風路１２４）を設けている。そして、この通風路１１４（通風路１２４）より、冷却用のエアを吹き付けることで、リード部分Ｓｇａを強制的に冷却する。用いているのは工場エアだが、所定の圧力でリード部分Ｓｇａにエアを吹き付ければ、十分な冷却効果が得られる。出願人は、この方法によってリード部分Ｓｇａの冷却を行い、未剥離部Ｓｇｊの絶縁被覆部の温度が３００℃程度に下がることを確認している。第１実施形態の未剥離部Ｓｇｊに用いている絶縁被覆のガラス転移温度は３５０℃程度であり、冷却手段による冷却によって未剥離部Ｓｇｊの温度を絶縁被覆がダメージを受ける温度以下に下げられたことを意味する。つまり、剥離部分Ｓｇｉの先端より未剥離部Ｓｇｊに伝わる熱が抑えられ、未剥離部Ｓｇｊの絶縁被覆に熱影響部Ｄｐの発生を抑制する事が可能になる。

また、クランプ治具１００は、第１チャック治具１１０及び第２チャック治具１２０の形状によって、剥離部分Ｓｇｉとクランプ治具１００との間に冷却領域Ａ１を形成する。第１チャック治具１１０及び第２チャック治具１２０の形状は、図１０に示すように、剥離部分Ｓｇｉの呼び込みができる様にガイド１１２（ガイド１２２）を備えている。したがって、完全に冷却領域Ａ１と溶接領域Ａ２を分離はできないが、開口部１１３又は開口部１２３より供給されるエアをある程度遮断可能である。このため、溶接電極１３０によって、剥離部分Ｓｇｉを溶接中にエアを供給しても、シールドガス１３２への影響を抑えることができる。なお、エアの供給方法に関しては、溶接中を避けて噴出する、溶接中のエア圧を下げるなどの手法を採ることを妨げない。

また、クランプ治具１００の第１チャック治具１１０及び第２チャック治具１２０にそれぞれ通風路１１４及び通風路１２４が設けられ、冷却用のエアが流通される事で、クランプ治具１００自身の冷却にも効果がある。第１チャック治具１１０及び第２チャック治具１２０が冷却されることで、クランプ治具１００の保護に繋がると共に、リード部分Ｓｇａをチャックする部分からの熱伝達を促進することになる。よって、リード部分Ｓｇａの冷却に効果がある。

次に、本発明の第２の実施形態について説明を行う。なお、第１実施形態と第２実施形態の構成はほぼ同じであるが、開口部１１３及び通風路１１４、開口部１２３及び開口部１２３の構成が若干異なるので、以下に説明する。

図１３に、第２実施形態の、クランプ治具でクランプしたリード部分の様子を断面図に示す。クランプ治具１００の第１チャック治具１１０及び第２チャック治具１２０には、第１実施形態と同様に冷却手段として通風路が設けられている。ただし、第１チャック治具１１０に設けられる通風路１１４は、斜めに形成されて開口部１１３から噴出されるエアが図示しない固定子コア２０の端面側に向かうよう構成されている。第２チャック治具１２０にも、同様にして通風路１２４が斜めに形成されて開口部１２３が図面下側、即ち固定子コア２０の端面側に向くようにされている。この通風路１１４及び通風路１２４の角度を適切に設定することで、冷却効果を得つつ溶接品質に悪影響を与えない状態を得ることができる。

このように、第２実施形態の固定子１０の製造方法によって、第１実施形態の場合と比べ、より溶接工程において溶接玉Ｓｇｆの形成に影響を与えにくくすることが可能となる。これは、クランプ治具１００の構造上、前述したように冷却領域Ａ１と溶接領域Ａ２とを完全に分離することが難しいためである。よって、開口部１１３及び通風路１１４、開口部１２３及び通風路１２４を工夫し、エアの流れを制御してやれば、溶接領域Ａ２側に流れ出るエアの量がより少なく抑えることが可能となる。その結果、溶接品質の向上を図ることが可能となる。

以上、本実施形態に則して発明を説明したが、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。例えば、固定子コア２０のスロット１２に挿入されるスロット内導線部Ｓｇｂの数は８本で説明しているが、これを増減することを妨げない。また、図６で示す組み立て加工工程のフローも、適宜変更することを妨げない。また、クランプ治具１００の形状についても、第１リード部分Ｓｇａ１乃至第８リード部分Ｓｇａ８を一度にクランプするだけでなく、更に多数のリード部分Ｓｇａをクランプし、一度に溶接する手法を採ることを妨げない。

また、通風路１１４及び通風路１２４よりエアを供給するタイミングや、冷却に使用する流体を空気以外のものに変更することを妨げない。例えば、シールドガスと同じ成分の流体を使用しても良いし、その他の不活性ガスを使用しても良い。また、第１実施形態及び第２実施形態には、クランプ治具１００の内部に穴を空けて流路を形成しているが、別途配管を引き回して流路を形成することを妨げない。例えば、金属製の細管やノズルに接続するチューブなどを用いても良い。

１０固定子
１１ティース
１２スロット
２０固定子コア
１００クランプ治具
１１０第１チャック治具
１１１、１２１凹み
１１２、１２２ガイド
１１３、１２３開口部
１１４、１２４通風路
１２０第２チャック治具
１３０溶接電極
１３２シールドガス
１３３タングステン電極
１３４シールドガスノズル
Ａ１冷却領域
Ａ２溶接領域
Ｓｇセグメント
Ｓｇａリード部分
Ｓｇｂスロット内導線部
Ｓｇｆ溶接玉
Ｓｇｉ剥離部分
Ｓｇｊ未剥離部

Claims

コイルセグメントを固定子コアに挿入し、前記コイルセグメントのセグメント端部を溶接してコイルを形成する、固定子製造方法において、
前記固定子コアに挿入された前記コイルセグメントの前記セグメント端部のうち絶縁被覆が剥離された剥離部を、前記固定子コアの径方向に伸びるクランプ治具によって把持し、
前記セグメント端部同士を溶接する際に、前記クランプ治具にて前記剥離部の端部が配置される側の溶接領域と前記固定子コアが配置される側の冷却領域とを隔て、前記冷却領域側に配置される冷却手段によって、前記冷却領域側の前記セグメント端部に対して気体を吹き付けることで、前記セグメント端部を冷却すること、
を特徴とする固定子製造方法。
請求項１に記載の固定子製造方法において、
前記冷却手段として、前記クランプ治具に前記気体を通す為の通風路が、前記セグメント端部に向けて開口して設けられ、
前記通風路の開口部は、前記通風路より前記固定子コアの端面に向かって前記気体が流れる様に、前記固定子コアの端面側に傾いて形成されていること、
を特徴とする固定子製造方法。
固定子コアに挿入されたコイルセグメントのセグメント端部を溶接することで、固定子を製造する固定子製造装置において、
前記コイルセグメントのセグメント端部のうち絶縁被覆が剥離された剥離部を把持し、前記固定子コアの径方向に伸びたクランプ治具と、
前記セグメント端部に対して冷却用の気体を吹き付ける冷却手段と、を備え、
前記クランプ治具は、前記剥離部をクランプすることで、前記固定子コアの端面側と前記剥離部の端部側とを冷却領域と溶接領域とに隔て、
前記冷却手段は、前記冷却領域側に配置されていること、
を特徴とする固定子製造装置。
請求項３に記載の固定子製造装置において、
前記冷却手段は、前記気体を通す為に前記クランプ治具に設けられた通風路と、その開口部よりなり、前記通風路の前記開口部は前記セグメント端部に向けて開口し、前記通風路より前記固定子コアの端面に向かって前記気体が流れる様に、前記固定子コアの端面側に傾いて形成されていること、
を特徴とする固定子製造装置。