JP2018099696A

JP2018099696A - コイルエンドの溶接方法

Info

Publication number: JP2018099696A
Application number: JP2016245481A
Authority: JP
Inventors: 圭太奥村; Keita Okumura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-12-19
Filing date: 2016-12-19
Publication date: 2018-06-28
Anticipated expiration: 2036-12-19
Also published as: JP6631495B2

Abstract

【課題】溶接不良を抑制することができるコイルエンドの溶接方法を実現する。【解決手段】本発明の一形態に係るコイルエンドの溶接方法は、ステータコアのスロット部に挿入されたセグメントコイル４のコイルエンド４ａ同士を溶接する方法であって、コイルエンド４ａ同士を仮溶接する工程と、コイルエンド４ａ同士を仮溶接した際における各々のコイルエンド４ａの溶接面の温度を検出する工程と、コイルエンド４ａ同士を仮溶接した際の溶接位置に対してコイルエンド４ａ同士を本溶接する際の溶接位置をコイルエンド４ａの溶接面の温度が低い側に移動させ、コイルエンド４ａ同士を本溶接する工程と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、コイルエンドの溶接方法に関し、例えば、ステータコアのスロット部に挿入されたセグメントコイルのコイルエンド同士を溶接する方法に関する。

ステータコアにセグメントコイルを挿入して当該セグメントコイルのコイルエンドを捻り、ステータコアの径方向で隣接するコイルエンド同士を溶接することで、ステータコイルを形成することがある。このようにステータコアの径方向で隣接するコイルエンド同士を溶接する際には、特許文献１に開示されているように、ステータコアの周方向から電極を成す固定治具によって当該ステータコアの径方向で隣接するコイルエンドを挟み込み、コイルエンドにおける被覆部が剥離された先端部同士を溶接する。

特開２０００−３５０４２２号公報

上述のようにコイルエンド同士を固定治具で挟み込んだ際に、図６に示すように、各々のコイルエンド１０１を固定治具１０２の把持面１０２ａに接触させた状態で挟み込むことができた場合は、コイルエンド１０１同士を溶接した際に溶接熱が各々のコイルエンド１０１から略等しく固定治具１０２に逃げる。そのため、図７に示すように、各々のコイルエンド１０１が略等しく溶融し、隣接するコイルエンド１０１の略中央に溶接玉１０３を形成することができる。

しかしながら、図８に示すように、コイルエンド１０１の寸法誤差などによって、一方のコイルエンド１０１に対して他方のコイルエンド１０１が細く、他方のコイルエンド１０１を固定治具１０２の把持面１０２ａに良好に接触させた状態で挟み込めない場合がある。

このような場合、一方のコイルエンド１０１は固定治具１０２に良好に接触した状態で挟み込まれているため、当該固定治具１０２に溶接熱が逃げるが、他方のコイルエンド１０１は固定治具１０２に良好に接触した状態で挟み込まれていないため、つまり、他方のコイルエンド１０１は、一方のコイルエンド１０１に対して固定治具１０２と接触する面積が少ないので、他方のコイルエンド１０１から固定治具１０２に逃げる溶接熱が少ない。その結果、図９に示すように、一方のコイルエンド１０１に比べて他方のコイルエンド１０１の溶融量が多くなり、溶接玉１０３が他方のコイルエンド１０１側に偏ってしまい、溶接不良が生じる可能性がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、溶接不良を抑制することができるコイルエンドの溶接方法を実現する。

本発明の一態様に係るコイルエンドの溶接方法は、
ステータコアのスロット部に挿入されたセグメントコイルのコイルエンド同士を溶接する方法であって、
前記コイルエンド同士を仮溶接する工程と、
前記コイルエンド同士を仮溶接した際における各々のコイルエンドの溶接面の温度を検出する工程と、
前記コイルエンド同士を仮溶接した際の溶接位置に対して前記コイルエンド同士を本溶接する際の溶接位置を前記コイルエンドの溶接面の温度が低い側に移動させ、前記コイルエンド同士を本溶接する工程と、
を備える。
これにより、隣接するコイルエンド相互を略等しく溶融させることができ、溶接玉の寄りを抑制することができる。そのため、隣接するコイルエンド同士を溶接する際の溶接不良を抑制することができる。

本発明によれば、溶接不良を抑制することができるコイルエンドの溶接方法を実現できる。

実施の形態のコイルエンドの溶接方法に用いる溶接システムを模式的に示す斜視図である。実施の形態のコイルエンドの溶接方法に用いる溶接システムを模式的に示す断面図である。実施の形態のコイルエンドの溶接方法に用いる溶接システムの固定治具を模式的に示す平面図である。隣接するコイルエンドを仮溶接する際の溶接トーチの配置を模式的に示す平面図である。隣接するコイルエンドを本溶接する際の溶接トーチの配置を模式的に示す平面図である。一般的なコイルエンドの溶接方法において、コイルエンドが固定治具で良好に挟み込まれた状態を模式的に示す平面図である。一般的なコイルエンドの溶接方法において、良好な溶接状態を模式的に示す側面図である。一般的なコイルエンドの溶接方法において、コイルエンドが固定治具で良好に挟み込まれていない状態を模式的に示す平面図である。一般的なコイルエンドの溶接方法において、溶接不良が生じた状態を模式的に示す側面図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

先ず、本実施の形態のコイルエンドの溶接方法に用いる溶接システムを簡単に説明する。図１は、本実施の形態のコイルエンドの溶接方法に用いる溶接システムを模式的に示す斜視図である。図２は、本実施の形態のコイルエンドの溶接方法に用いる溶接システムを模式的に示す断面図である。図３は、本実施の形態のコイルエンドの溶接方法に用いる溶接システムの固定治具を模式的に示す平面図である。

溶接システム１は、図１及び図２に示すように、一対の固定治具２及び溶接トーチ３を備えている。一対の固定治具２は、溶接トーチ３の極性と異なる極性を有する電極であり、ステータコアのスロット部に挿入されたセグメントコイル４におけるステータコアの径方向で隣接するコイルエンド４ａをステータコアの周方向から挟み込む。ここで、一対の固定治具２は、コイルエンド４ａにおける被覆部で被覆された部分を挟み込む。

一対の固定治具２で隣接するコイルエンド４ａを挟み込むことができるように、各々の固定治具２は、図３に示すように、他方の固定治具２と対向する側の面に凹み部２ａを備えており、凹み部２ａの露出面がコイルエンド４ａの把持面２ｂとされている。

本実施の形態では、一対の固定治具２で隣接するコイルエンド４ａを４組挟み込むことができるように、各々の固定治具２は、４つの凹み部２ａを固定治具２の長手方向に備えている。そして、凹み部２ａは、コイルエンド４ａにおける角部を挟む両面と接触するように、平面視で深さ方向に向かうに従って固定治具２の長手方向の幅寸法が狭くなる台形形状に形成されている。ちなみに、図３では、固定治具２の形状が明確になるように、代表して一組のコイルエンド４ａを挟み込んだ状態を示している。

このような本実施の形態の一対の固定治具２のうち、一方の固定治具２は、駆動手段によって他方の固定治具２に対して接近又は離間するように移動可能な可動電極とされ、他方の固定治具２は固定電極とされている。但し、一対の固定治具２で挟み込むコイルエンド４ａの組数は、ステータの構成に応じて、適宜、変更可能である。また、一対の固定治具２は共に移動可能な構成としてもよい。

溶接トーチ３は、一対の固定治具２で挟み込まれた隣接するコイルエンド４ａ（即ち、一組のコイルエンド４ａ）の先端部同士をＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接する。溶接トーチ３は、詳細は後述するが隣接するコイルエンド４ａの先端部同士を溶接する際に、温度検出手段で検出された各々のコイルエンド４ａの溶接面の温度に基づいて移動する。このような溶接トーチ３は、３次元方向に移動可能である。ちなみに、温度検出手段で検出された検出結果をインターネット経由で制御装置に送信し、当該検出結果に基づいて制御装置が溶接トーチ３を制御してもよい。

次に、本実施の形態のセグメントコイル４の溶接方法を説明する。図４は、隣接するコイルエンドを仮溶接する際の溶接トーチの配置を模式的に示す平面図である。図５は、隣接するコイルエンドを本溶接する際の溶接トーチの配置を模式的に示す平面図である。

先ず、図１に示すように、ステータコアの径方向で隣接するコイルエンド４ａを一対の固定治具２で挟み込む。このとき、図２に示すように、コイルエンド４ａにおける被覆部が剥離させた部分が固定治具２からステータコアに対して逆側に突出するように、隣接するコイルエンド４ａを一対の固定治具２で挟み込む。

本実施の形態では、図４に示すように、一方のコイルエンド４ａは、一対の固定治具２の把持面２ｂと接触した状態で当該一対の固定治具２で良好に把持され、他方のコイルエンド４ａは、一方の固定治具２の把持面２ｂと接触しているが、他方の固定治具２の把持面２ｂと接触しておらず、当該一対の固定治具２で良好に把持されていない。

次に、図４に示すように、平面視で隣接するコイルエンド４ａの間に溶接トーチ３を配置して仮溶接し、各々のコイルエンド４ａの溶接面の温度を検出する。本実施の形態では、隣接するコイルエンド４ａ同士を仮溶接した際に、一対の固定治具２で良好に把持された一方のコイルエンド４ａに比べて、一対の固定治具２で良好に把持されていない他方のコイルエンド４ａは、固定治具２に溶接熱を伝達し難く、一方のコイルエンド４ａの溶接面の温度に比べて他方のコイルエンド４ａの溶接面の温度が高くなる。

ちなみに、隣接するコイルエンド４ａ同士を仮溶接する際には、図２に示すように、溶接トーチ３のタングステン電極３ａとコイルエンド４ａとの間で発生するアークがシールドガス（例えば、アルゴンガス）で覆われており、当該アークで溶接棒を溶融させる。

次に、図５に示すように、コイルエンド４ａ同士を仮溶接した際の溶接位置に対してコイルエンド４ａ同士を本溶接する際の溶接位置（即ち、溶接トーチ３の位置）を、仮溶接した際にコイルエンド４ａの溶接面の温度が低い側に移動させ、コイルエンド４ａ同士を本溶接する。

本実施の形態では、平面視で隣接するコイルエンド４ａの間の位置から溶接トーチ３を一対の固定治具２で良好に把持された一方のコイルエンド４ａ側に移動させ、コイルエンド４ａ同士を本溶接する。なお、溶接トーチ３の移動量は、コイルエンド４ａの溶接面相互の温度差などに基づいて、本溶接した際に隣接するコイルエンド４ａ相互が略等しく溶融するように、予め設定されている。

このように本実施の形態のコイルエンド４ａの溶接方法は、仮溶接した際にコイルエンド４ａの溶接面の温度が低い側、即ち、仮溶接した際に溶融量が少ないコイルエンド４ａ側に溶接トーチ３を移動させて、コイルエンド４ａ同士を本溶接する。これにより、隣接するコイルエンド４ａ相互を略等しく溶融させることができ、溶接玉の寄りを抑制することができる。そのため、本実施の形態のコイルエンド４ａの溶接方法は、隣接するコイルエンド４ａ同士を溶接する際の溶接不良を抑制することができる。

本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

上記実施の形態では、仮溶接した際のコイルエンド４ａの温度に基づいて、溶接トーチ３を移動させているが、本溶接中のコイルエンド４ａの温度に基づいて、溶接トーチ３をフィードバック制御してもよい。

１溶接システム
２固定治具、２ａ凹み部、２ｂ把持面
３溶接トーチ、３ａタングステン電極
４セグメントコイル、４ａコイルエンド

Claims

ステータコアのスロット部に挿入されたセグメントコイルのコイルエンド同士を溶接する方法であって、
前記コイルエンド同士を仮溶接する工程と、
前記コイルエンド同士を仮溶接した際における各々のコイルエンドの溶接面の温度を検出する工程と、
前記コイルエンド同士を仮溶接した際の溶接位置に対して前記コイルエンド同士を本溶接する際の溶接位置を前記コイルエンドの溶接面の温度が低い側に移動させ、前記コイルエンド同士を本溶接する工程と、
を備える、コイルエンドの溶接方法。