JP2015000427A - ロウ付導体の製造方法及び回転電機のステータコアの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導体の品質を維持して、導体にロウ材を付着させるための生産性を向上できるロウ付導体の製造方法及び回転電機のステータコアの製造方法を提供すること。
【解決手段】ロウ付導体５の製造方法は、導体５０の表面にロウ材６を付着させるものである。この製造方法においては、導体載置工程として、導体５０におけるロウ付用端部５１をアンビル２の上に載置する。次いで、ロウ材配置工程として、ロウ付用端部５１の上に帯状のロウ材６０の先端部６１を配置する。その後、溶接工程として、アンビル２との間にロウ付用端部５１及び帯状のロウ材６０の先端部６１をホーン３によって挟持し、ホーン３に与える超音波振動によって、帯状のロウ材６０の先端部６１をロウ付用端部５１に超音波溶接する。
【選択図】図３

Description

本発明は、導体の表面にロウ材を付着させるロウ付導体の製造方法及び回転電機のステータコアの製造方法に関する。

回転電機のステータ等を製造するに当たっては、コイルを形成するための導体の端部にロウ材を付着させ、このロウ材を用いて導体の端部同士を接合することが行われている。導体の端部にロウ材を設ける方法としては、メッキ処理によって予め導体の端部に付着させておく方法、接合を行う際に導体の端部同士の間の界面に供給する方法等がある。また、ロウ材を用いず、抵抗溶接を行って、導体の端部同士を接合する方法もある。
また、例えば、特許文献１においては、銅板とろう材とを接合した接続端子が開示されている。この接続端子においては、抵抗溶接機における一対の電極で銅板を挟み込んで加圧して、かつ一対の電極から銅板に通電することによって、銅板とろう材とを接合している。

特開２０１１−１８１１８９号公報

しかしながら、導体の端部にメッキ処理を行う方法においては、生産性が悪く、導体の端部同士の間の界面にロウ材を供給する方法においては、ロウ材の供給位置がずれやすく接合の品質が安定しない。また、抵抗溶接を行う場合には、導体の端部にプロジェクション加工（点接触させるための凸部の加工）を行うといった余分な工程が必要である。
また、特許文献１においては、銅板に対してどのような方法によってろう材を付着させるかについての工夫はなされていない。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、導体の品質を維持して、導体にロウ材を付着させるための生産性を向上させることができるロウ付導体の製造方法及び回転電機のステータコアの製造方法を提供しようとして得られたものである。

本発明の一態様は、導体の表面にロウ材を付着させるロウ付導体の製造方法であって、
上記導体におけるロウ付用端部をアンビルの上に載置する導体載置工程と、
上記ロウ付用端部の上に帯状のロウ材の先端部を配置するロウ材配置工程と、
上記アンビルとの間に上記ロウ付用端部及び上記ロウ材の先端部をホーンによって挟持し、該ホーンに与える超音波振動によって、上記ロウ材の先端部を上記ロウ付用端部に超音波溶接する溶接工程と、を含むことを特徴とするロウ付導体の製造方法にある。

本発明の他の態様は、上記ロウ付導体の製造方法によって製造されたロウ付導体を、上記ステータコアにおける複数のティースに配置し、かつ、上記ロウ付導体における上記ロウ付用端部のロウ材と、他の上記ロウ付導体における端部とを対面させる配置工程と、
上記ロウ付用端部のロウ材を溶融させて、該ロウ付用端部と上記端部とを接合する接合工程とを含むことを特徴とする回転電機のステータコアの製造方法にある。

上記ロウ付導体の製造方法においては、導体に対するロウ材の付着のさせ方に工夫をしている。
具体的には、導体載置工程として、導体におけるロウ付用端部をアンビルの上に載置し、ロウ材配置工程として、ロウ付用端部の上に帯状のロウ材の先端部を配置する。そして、ロウ材用端部に対してロウ材の先端部が対面する。

次いで、溶接工程として、アンビルとホーンとの間に、ロウ付用端部及びロウ材の先端部を挟持する。そして、ホーンに与える超音波振動によって、ロウ材の先端部をロウ付用端部に超音波溶接する。これにより、導体にロウ材を付着させるための生産性を向上させることができる。また、導体におけるロウ付用端部に、安定してロウ材を付着させることができる。

また、超音波溶接は、ロウ付用端部とロウ材とが擦れ合う部分のみが加熱され、その他の部分がほとんど加熱されない。そのため、導体の端部において、ロウ付用端部以外の部分における絶縁被膜が不必要に剥離されてしまうことを防止することができる。
また、ロウ材をロウ付用端部に付着させるため、抵抗溶接を行う際に必要とされるプロジェクション加工等を不要にすることができる。一方、超音波溶接を行う際に、別途工程を経ることなくロウ付用端部に付着させたロウ材の表面に容易にプロジェクションを形成することもできる。
それ故、上記ロウ付導体の製造方法によれば、導体の品質を維持して、導体にロウ材を付着させるための生産性を向上させることができる。

上記回転電機のステータコアの製造方法においては、ステータコアに配置したコイル導体としてのロウ付導体同士を、ロウ付用端部に設けられたロウ材によって接合することができる。これにより、ロウ材の供給位置に位置ずれを生じさせず、ステータコアに安定してコイルを形成して、ステータを製造することができる。

実施例にかかる、ロウ付導体の製造方法における導体載置工程を示す説明図。 実施例にかかる、ロウ付導体の製造方法におけるロウ材配置工程を示す説明図。 実施例にかかる、ロウ付導体の製造方法における超音波溶接前の溶接工程を示す説明図。 実施例にかかる、ロウ付導体の製造方法における超音波溶接後の溶接工程を示す説明図。 実施例にかかる、他のホーンを示す説明図。 実施例にかかる、ロウ付導体を用いて製造したステータを示す平面図。 実施例にかかる、ロウ付導体をステータコアに配置する状態を示す平面図。 実施例にかかる、ロウ付導体のロウ付用端部に設けられたロウ材と他のロウ付導体の端部とを対面させる状態を示す斜視図。

上述したロウ付導体の製造方法における好ましい実施の形態につき説明する。
上記ロウ付導体の製造方法において、上記ロウ材配置工程においては、帯状の上記ロウ材を挟持する一対のローラを正回転させて、該ロウ材の先端部を上記ロウ付用端部の上に配置し、上記溶接工程を行った後又は上記溶接工程を行っているときには、上記帯状のロウ材を引っ張って後退させてもよい。
この場合には、ロウ材を引っ張って後退させることにより、ロウ付用端部に付着したロウ材から、帯状のロウ材を素早く分離させることができる。そのため、ロウ付導体の生産性をより向上させることができる。

また、上記ロウ材配置工程においては、帯状の上記ロウ材を挟持する一対のローラを正回転させて、該ロウ材の先端部を上記ロウ付用端部の上に配置し、上記溶接工程を行った後又は上記溶接工程を行っているときには、上記一対のローラを逆回転させて上記帯状のロウ材を後退させてもよい。
この場合には、ロウ材を挟持する一対のローラを逆回転させてロウ材を後退させることにより、ロウ付用端部に付着したロウ材から、帯状のロウ材を素早く分離させることができる。そのため、ロウ付導体の生産性をより向上させることができる。

上記導体は、回転電機のステータコアに配置するコイルを形成するコイル導体であり、上記ロウ材は、上記導体同士を接合するための接合中間材であってもよい。
この場合には、接合中間材としてのロウ材によってコイル導体同士を接合し、ステータコアを容易に形成することができる。

以下に、ロウ付導体５の製造方法にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例のロウ付導体５の製造方法は、導体５０の表面にロウ材６を付着させるものである。この製造方法においては、図１に示すごとく、導体載置工程として、導体５０におけるロウ付用端部５１をアンビル２の上に載置する。次いで、図２に示すごとく、ロウ材配置工程として、ロウ付用端部５１の上に帯状のロウ材６０の先端部６１を配置する。その後、図３に示すごとく、溶接工程として、アンビル２との間にロウ付用端部５１及び帯状のロウ材６０の先端部６１をホーン３によって挟持し、図４に示すごとく、ホーン３に与える超音波振動によって、帯状のロウ材６０の先端部６１をロウ付用端部５１に超音波溶接する。

以下に、本例のロウ付導体５の製造方法につき、図１〜図８を参照して詳説する。
図１〜図４に示すごとく、本例の製造方法においては、導体５０の表面にロウ材６を付着させるための超音波溶接装置１を用いる。超音波溶接装置１は、ワークとしての導体５０のロウ付用端部５１を載置するためのアンビル２と、アンビル２に対向して帯状のロウ材６０の先端部６１に対して超音波振動を与えるホーン３と、帯状のロウ材６０をアンビル２とホーン３との間へ送り出す送り手段４とを備えている。
送り手段４は、帯状のロウ材６０を挟持してアンビル２とホーン３との間へ送り出す一対のローラ４１によって構成されている。一対のローラ４１は、帯状のロウ材６０を送り出す際に正回転し、帯状のロウ材６０を送り戻す際に逆回転するよう構成されている。

導体５０のロウ付用端部５１は、導体５０を保持する供給装置等によって、ロウ材６の超音波溶接を行うごとにアンビル２の上に供給することができる。
本例のホーン３は、先端部３０が平坦状に形成されている。これ以外にも、ホーン３の先端部３０には、図５に示すごとく、ロウ材６の表面にプロジェクション（ドーム状の凸部）６２を形成するための陥没部３１を形成することもできる。この場合には、ロウ付用端部５１に設けられたロウ材６を、プロジェクション６２によって他のロウ付導体５に点接触させて、ロウ材６を溶かしやすくすることができる。

図６、図７に示すごとく、本例の導体５０は、回転電機のステータコア７に配置するコイル７２を形成するコイル導体である。コイル７２は、ステータコア７のティース７１に装着するよう導体５０を複数回巻回した環形状に形成されている。ティース７１は、ステータコア７の内周側に形成された溝状のスロット同士の間に位置する凸部分である。コイル７２における一対の端部７２１，７２２は、ステータコア７の軸方向端面の外方に配置される。コイル７２における一方の端部７２１は、ステータコア７の軸方向に突出して形成されており、コイル７２における他方の端部７２２は、ステータコア７の軸方向に突出した後、ステータコア７の周方向に引き延ばされた渡り線７２３の先端部に形成されている。
本例の導体５０又はロウ付導体５のロウ付用端部５１は、コイル７２における一方の端部７２１を形成し、導体５０又はロウ付導体５の端部５２は、コイル７２における他方の端部７２２を形成している。なお、ロウ付用端部５１をコイル７２における他方の端部７２２とし、端部５２をコイル７２における一方の端部７２１とすることもできる。

図８に示すごとく、導体５０は、銅材料等の導電性材料から構成された導体層５０１と、エナメル等の絶縁樹脂材料から構成されて導体層５０１の表面に設けられた絶縁被膜層５０２とを有している。本例の導体５０のロウ付用端部５１に設けられたロウ材６は、コイル７２を形成する導体５０同士を接合するための接合中間材６である。導体５０は、略四角形状又は扁平形状の断面を有する平角線である。帯状のロウ材６０は、略四角形状又は扁平形状の断面を有するものである。本例のロウ材は、銅材料の接合に適したりん銅ロウである。ロウ材は、これ以外にも、各種はんだ材、銀ロウなどのロウ材、スズ等の種々の金属とすることができる。
アンビル２に供給する導体５０は、コイル７２を形成するための所定の環形状に形成しておくことができる。帯状のロウ材６０は、ロール状に巻かれた状態で保持手段に保持し、この保持手段から一対のローラ４１の間に送り出すことができる。

次に、超音波溶接装置１を用いたロウ付導体５の製造方法及び回転電機のステータコア７の製造方法、並びに作用効果につき説明する。
ロウ付導体５の製造方法においては、まず、図１に示すごとく、導体載置工程として、導体５０におけるロウ付用端部５１をアンビル２の上に載置する。そして、アンビル２の上に載置されたロウ付用端部５１を、ホーン３に対する下方に位置させる。
次いで、図２に示すごとく、ロウ材配置工程として、帯状のロウ材６０を挟持する一対のローラ４１を正回転させて、ロウ材６の先端部６１をロウ付用端部５１の上に配置する。そして、ロウ付用端部５１に対してロウ材６の先端部６１が対面する。

次いで、図３に示すごとく、溶接工程として、ホーン３を下降させ、ホーン３により加圧して、アンビル２とホーン３との間に、ロウ付用端部５１及びロウ材６の先端部６１を挟持する。そして、ホーン３に与える超音波振動によって、ロウ材６の先端部６１をロウ付用端部５１に超音波溶接する。これにより、導体５０にロウ材６を付着させるための生産性を向上させることができる。また、導体５０におけるロウ付用端部５１に、安定してロウ材６を付着させることができる。

また、図４に示すごとく、溶接工程を行った後又は溶接工程を行っているときには、一対のローラ４１を逆回転させて帯状のロウ材６０を後退させる。これにより、ロウ付用端部５１に付着したロウ材６から、帯状のロウ材６０を素早く分離させることができる。そのため、ロウ付導体５の生産性をより向上させることができる。なお、帯状のロウ材６０は、一対のローラ４１を逆回転させる以外にも、帯状のロウ材６０をロール状に巻かれた状態で保持する保持手段を逆回転させて後退させることもできる。また、帯状のロウ材６０は、他の手段によって引っ張って後退させることもできる。

また、超音波溶接は、ロウ付用端部５１とロウ材６とが擦れ合う部分のみが加熱され、その他の部分がほとんど加熱されない。そのため、導体５０の端部において、ロウ付用端部５１以外の部分における絶縁被膜層５０２が不必要に剥離されてしまうことを防止することができる。
また、超音波溶接を行うときには、ロウ付用端部５１における導体層５０１とロウ材６との表面に強力な摩擦が生じ、これらの表面に活性化した金属分子が現れる。そして、ロウ付用端部５１における導体層５０１とロウ材６とは、導体層５０１及びロウ材６を構成する各金属が溶融する温度よりも低い温度で、固相の状態で接合される。これにより、ロウ付用端部５１とロウ材６との接合部の周囲に熱による悪影響を与えることなく、異種金属を容易に接合することができる。

また、ロウ材６をロウ付用端部５１に付着させるため、抵抗溶接を行う際に必要とされるプロジェクション加工等を不要にすることができる。一方、超音波溶接を行う際には、図５に示すごとく、別途工程を経ることなくロウ付用端部５１に付着させたロウ材６の表面に容易にプロジェクション６２を形成することもできる。
それ故、ロウ付導体５の製造方法によれば、導体５０の品質を維持して、導体５０の端部にロウ材６を付着させるための生産性を向上させることができる。

また、本例においては、ロウ付導体５の製造方法によって製造されたロウ付導体５を用いて、回転電機のステータ８を製造する。
具体的には、図７に示すごとく、配置工程として、複数のロウ付導体５をステータコア７における複数のティース７１に順次配置する。各ロウ付導体５は、コイル７２を形成する環形状に形成されており、ロウ付導体５の一方の端部が、ロウ材６が付着されたロウ付用端部５１として形成されている。そして、各ティース７１に各ロウ付導体５を配置するときには、図８に示すごとく、各ロウ付導体５（各コイル７２）におけるロウ付用端部５１（一方の端部７２１）のロウ材６と、各ロウ付導体５（各コイル７２）に隣接する他のロウ付導体５（コイル７２）における端部５２（他方の端部７２２）とが対面する。

次いで、図６に示すごとく、接合工程として、ロウ付用端部５１のロウ材６と他のロウ付導体５における端部とが対面する部位を加熱する。そして、ロウ付用端部５１におけるロウ材６を溶融させて、ロウ付用端部５１と端部５２とを接合する。こうして、ステータコア７に配置したコイル７２としてのロウ付導体５同士を、ロウ付用端部５１に設けられたロウ材６によって接合する。これにより、ロウ材６の供給位置に位置ずれを生じさせず、ステータコア７に安定してコイル７２を形成して、ステータ８を製造することができる。

１ 超音波溶接装置
２ アンビル
３ ホーン
４ 送り手段
４１ 一対のローラ
５ ロウ付導体
５０ 導体
５１ ロウ付用端部
６ ロウ材（接合中間材）
６１ 先端部
６０ 帯状のロウ材
７ 回転電機のステータコア
７１ ティース
７２ コイル

Claims (5)

1. 導体の表面にロウ材を付着させるロウ付導体の製造方法であって、
   上記導体におけるロウ付用端部をアンビルの上に載置する導体載置工程と、
   上記ロウ付用端部の上に帯状のロウ材の先端部を配置するロウ材配置工程と、
   上記アンビルとの間に上記ロウ付用端部及び上記ロウ材の先端部をホーンによって挟持し、該ホーンに与える超音波振動によって、上記ロウ材の先端部を上記ロウ付用端部に超音波溶接する溶接工程と、を含むことを特徴とするロウ付導体の製造方法。
2. 上記ロウ材配置工程においては、帯状の上記ロウ材を挟持する一対のローラを正回転させて、該ロウ材の先端部を上記ロウ付用端部の上に配置し、
   上記溶接工程を行った後又は上記溶接工程を行っているときには、上記帯状のロウ材を引っ張って後退させることを特徴とする請求項１に記載のロウ付導体の製造方法。
3. 上記ロウ材配置工程においては、帯状の上記ロウ材を挟持する一対のローラを正回転させて、該ロウ材の先端部を上記ロウ付用端部の上に配置し、
   上記溶接工程を行った後又は上記溶接工程を行っているときには、上記一対のローラを逆回転させて上記帯状のロウ材を後退させることを特徴とする請求項１に記載のロウ付導体の製造方法。
4. 上記導体は、回転電機のステータコアに配置するコイルを形成するコイル導体であり、
   上記ロウ材は、上記導体同士を接合するための接合中間材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のロウ付導体の製造方法。
5. 請求項４に記載のロウ付導体の製造方法によって製造されたロウ付導体を、上記ステータコアにおける複数のティースに配置し、かつ、上記ロウ付導体における上記ロウ付用端部のロウ材と、他の上記ロウ付導体における端部とを対面させる配置工程と、
   上記ロウ付用端部のロウ材を溶融させて、該ロウ付用端部と上記端部とを接合する接合工程とを含むことを特徴とする回転電機のステータコアの製造方法。

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