JP2018121396A - コイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】キーホールを形成しない程度のレーザー照射によって、剛性導体の先端部同士を確実に溶接する。
【解決手段】絶縁被膜１３及び２３が付された中央部と、導体が絶縁被膜１３及び２３から露出している先端部１２及び２２と、を備える剛性導体１０及び２０の先端部同士をレーザー溶接する。まず先端部１２及び２２同士を交差させることで形成した交差部３０を境にして、絶縁被膜１３及び２３の双方の位置する根元側Ｒと、その反対側である先端側Ｅとを分けて考える。角張った切り口形状の角張った部分１５及び２５が交差部３０から先端側Ｅに突出する。係る突端部１７及び２７は他方の剛性導体の陰に隠れることがない。次に突端部１７及び２７に対してレーザーを個別に照射する。一方で他方の剛性導体にはレーザーを照射しないようにする。さらに照射されたレーザーが先端部Ｅを貫通して根元側Ｒに届くことがないようにする。
【選択図】図２

Description

本発明はコイルの製造方法に関し、特に剛性導体からなるコイルの製造方法に関する。

特許文献１には複数の剛性導体の先端部同士をレーザー溶接により接合することでコイルを製造する方法が開示されている。係るコイルはIPMモーター（Interior Permanent Magnet Synchronous Motor）を含む永久磁石同期電動機のステータに好適に使用できる。

特許第５８０５１３８号公報

特許文献１に記載の方法では剛性導体の端面に対してレーザーを照射することでキーホールを形成することによって先端部同士を強固に溶接する。一方、剛性導体の先端部以外の部分には絶縁被膜が付されている。このため、キーホールを貫通したレーザーが絶縁被膜を損傷する恐れがある。本発明はキーホールを形成しない程度のレーザー照射によって、剛性導体の先端部同士を確実に溶接する方法を提供することを課題とする。

本発明はコイルを製造する方法である。本発明の方法では、絶縁被膜が付された中央部と、導体が前記絶縁被膜から露出している先端部と、を備える剛性導体の前記先端部同士をレーザー溶接することで、複数の前記剛性導体を連結する。

第１及び第２の剛性導体の前記先端部には角張った切り口形状で形成された前記導体の端面が予め備わっている。まず前記第１及び第２の剛性導体の先端部同士を交差させることで交差部を形成する。ここで前記交差部を境にして、前記第１及び第２の剛性導体の双方の絶縁被膜の位置する根元側と、その反対側である先端側とを分けて考える。

前記第１及び第２の剛性導体のそれぞれにおいて、前記角張った切り口形状の角張った部分の少なくとも一部が前記交差部から前記先端側に突出することで、前記一部が他方の剛性導体の陰に隠れることのない突端部を成すように、前記交差部を形成する。

次に前記第１及び第２の剛性導体のそれぞれにおいて、前記突端部に対してレーザーを個別に照射する一方で前記他方の剛性導体には前記レーザーを照射しないようにする。さらに前記照射されたレーザーが前記先端部を貫通して前記根元側に届くことがないようにする。

突端部は体積が小さいため熱容量も小さい。このためレーザーで導体を溶融させるときに必要なエネルギーも小さい。溶融した導体は、突端部から交差部に向かって流れる。交差部では流れ着いた導体が溶融池を形成する。

溶融池では第１及び第２の剛性導体の先端部の双方から流れ出た導体が互いに溶け合う。このためキーホールを形成するほど大きなエネルギーを利用せずとも接合に十分なサイズの溶融池を形成することが出来る。

本発明により、キーホールを形成しない程度のレーザー照射によって、剛性導体の先端部同士を確実に溶接することができる。

剛性導体の連結の模式図である。 交差した先端部の平面図及び正面図である。 溶接された先端部の平面図及び正面図である。

本実施形態においてレーザー溶接とは母材を溶融させることで母材同士を融接することをいう。また特にレーザー溶接のことを単に溶接という場合がある。

図１に示すようにコイルを製造するために複数の剛性導体を連結する。連結のために第１及び第２の剛性導体である剛性導体１０及び２０を母材として、これらの先端部同士をレーザー溶接する。これによりいわゆるセグメントコイルが得られる。

図１に示す剛性導体１０及び２０はそれぞれ中央部１１及び２１並びに先端部１２及び２２を備える。剛性導体１０及び２０は、先端部１２及び２２の反対側にもそれぞれ先端部を有している。これらの先端部は図示していない他の剛性導体の先端部と溶接される。中央部１１及び２１にはそれぞれ絶縁被膜１３及び２３が付されている。先端部１２及び２２では導体がそれぞれ絶縁被膜１３及び２３から露出している。

図２の上段は交差した先端部１２及び２２の平面図を表す。下段は交差した先端部１２及び２２の正面図を表す。これらの先端部同士を交差させることで交差部３０を形成する。本実施形態において交差部３０とは、先端部１２及び２２の交差によって、先端部１２及び２２の側面が互いに対向している部位をいう。

さらに図２に示す先端部１２及び２２にはそれぞれ導体の端面１４及び２４が予め備わっている。端面１４及び２４は角張った切り口形状で形成されている。本実施形態ではこの角張った切り口形状と交差部３０との位置関係に着目する。

図２に示す交差部３０を、好ましくは交差部３０の中心を境にして根元側Ｒと先端側Ｅとを分けて考える。根元側Ｒには剛性導体１０及び２０の双方の絶縁被膜１３及び２３が位置している。先端側Ｅは根元側Ｒの反対側である。

図２に示す端面１４の角張った切り口形状の角張った部分１５が端面１４を取り囲んでいる。この角張った部分１５の少なくとも一部が交差部３０から先端側Ｅに向かって突出する。係る一部が突端部１７を成している。突端部１７は他方の剛性導体２０の陰に隠れることがない。

同様に、図２に示す端面２４の角張った切り口形状の角張った部分２５が端面２４を取り囲んでいる。この角張った部分１５の少なくとも一部が交差部３０から先端側Ｅに向かって突出する。係る一部が突端部２７を成している。突端部２７は他方の剛性導体１０の陰に隠れることがない。

上記の通り剛性導体を交差させた後、レーザー溶接を行う。図２の剛性導体１０において、突端部１７に対して、第１のレーザーであるレーザー１６を個別に照射する。一方で他方の剛性導体２０にはレーザー１６を照射しないようにする。また照射されたレーザー１６が先端部１２を貫通して根元側Ｒに届くことがないようにする。例えばレーザー１６の照射時間を短くすることによって投射されるエネルギー量を減らすことで貫通を防止できる。

また、上記レーザー照射と同時に、図３に示す剛性導体２０において、突端部２７に対して第２のレーザーであるレーザー２６を個別に照射する。一方で他方の剛性導体１０にはレーザー２６を照射しないようにする。また照射されたレーザー２６が先端部２２を貫通して根元側Ｒに届くことがないようにする。例えばレーザー２６の照射時間を短くすることによって投射されるエネルギー量を減らすことで貫通を防止できる。

図３の上段は溶接した後の先端部１２及び２２の平面図を表す。下段は溶接した後の先端部１２及び２２の正面図を表す。溶融して無くなった突端部１７及び２７は体積が小さいため熱容量も小さい。このためレーザーで導体を溶融させるときに必要なエネルギーも小さい。これらは特に端面１４及び２４を標的としてレーザーを照射することでキーホールによって融接した場合と比較すると顕著である。本実施形態では投射されるエネルギー量が少なくて済むのでレーザーの照射時間を減らすことが出来る。

図３に示すレーザー１６及び２６により溶融した導体は、それぞれ突端部１７及び２７から交差部３０に向かって先端部１２及び２２の表面を流れる。交差部３０では流れ着いた導体が溶融池３１を形成する。溶融池３１では先端部１２及び２２の双方から流れ出た導体が互いに溶け合う。

本実施形態では先端部を貫通するようなキーホールを形成するほど大きなエネルギーを利用せずとも接合に十分なサイズの溶融池３１を形成することが出来る。したがってキーホールを形成しない程度のエネルギー量のレーザー照射によって、剛性導体１０及び２０の先端部同士を確実に溶接することができる。このため、レーザーによる絶縁被膜１３及び２３の損傷を防止できる。

なお、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。例えば、図２において突端部２７へのレーザー照射は突端部１７へのレーザー照射と異なるタイミングで行ってもよい。

本実施形態の方法により得られるコイルは、セグメントコイルが一列に並べられた上で固定されている分布巻ステータに好適に使用できる。係る分布巻ステータはIPMモーターを含むモーター（回転電機）に好適に使用できる。本実施形態の方法により得られるコイルでは絶縁被膜の損傷が抑制されているのでモーターの信頼性を高められる。

１０ 剛性導体
１１ 中央部
１２ 先端部
１３ 絶縁被膜
１４ 端面
１５ 角張った部分
１６ レーザー
１７ 突端部
２０ 剛性導体
２１ 中央部
２２ 先端部
２３ 絶縁被膜
２４ 端面
２５ 角張った部分
２６ レーザー
２７ 突端部
３０ 交差部
３１ 溶融池
Ｅ 先端側
Ｒ 根元側

Claims (1)

1. 絶縁被膜が付された中央部と、導体が前記絶縁被膜から露出している先端部と、を備える剛性導体の前記先端部同士をレーザー溶接することで、複数の前記剛性導体を連結することによりコイルを製造する方法であって、
   第１及び第２の剛性導体の前記先端部には角張った切り口形状で形成された前記導体の端面が予め備わっており、
   前記第１及び第２の剛性導体の先端部同士を交差させることで形成される交差部を境にして、前記第１及び第２の剛性導体の双方の絶縁被膜の位置する根元側と、その反対側である先端側とを分けて考えた場合に、前記第１及び第２の剛性導体のそれぞれにおいて、前記角張った切り口形状の角張った部分の少なくとも一部が前記交差部から前記先端側に突出することで、前記一部が他方の剛性導体の陰に隠れることのない突端部を成すように前記交差部を形成し、
   次に前記第１及び第２の剛性導体のそれぞれにおいて、前記突端部に対してレーザーを個別に照射する一方で前記他方の剛性導体には前記レーザーを照射しないようにするとともに、さらに前記照射されたレーザーが前記先端部を貫通して前記根元側に届くことがないようにする、
   方法。