JP2019118159A

JP2019118159A - セグメント導体の接合方法

Info

Publication number: JP2019118159A
Application number: JP2017249688A
Authority: JP
Inventors: 祐治坂田; Yuji Sakata; 飛湯; Fei Tang; 洋明武田; Hiroaki Takeda
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2019-07-18

Abstract

【課題】セグメント導体に被覆された絶縁皮膜を焼損させることなく、異なるセグメント導体の端部同士を適切に接合する。【解決手段】複数のセグメント導体１４のうち接合する２つの端部１４ｅにそれぞれレーザ光を照射することで、２つの端部１４ｅ同士を溶接する。このように、接合する２つの端部１４ｅのそれぞれにレーザ光を照射するため、２つの端部１４ｅの２つの接合面の間の隙間にレーザ光が侵入しない。この結果、絶縁皮膜を焼損させることなく、端部１４ｅ同士を適切に接合することができる。【選択図】図４

Description

本発明は、異なるセグメント導体の端部同士を接合するセグメント導体の接合方法に関する。

従来、この種のセグメント導体の接合装置としては、絶縁被覆が施された複数のセグメント導体のうち異なるセグメント導体の裸導体端部同士をレーザ光を用いて接合するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この接合装置では、接合する２つの裸導体端部の２つの対向面の一方に、基準平面（セグメント導体の先端面に沿った平面）に直交する方向に対して予め規定された角度で傾斜した照射角度で単一のレーザ光を照射することにより、２つの裸導体異端部同士を溶接している。

特開２０１４−７７９５号公報

しかしながら、接合する２つの裸導体端部の２つの対向面の間の隙間にレーザ光が侵入するため、レーザ光が絶縁皮膜にまで到達し、絶縁皮膜を焼損させてしまう場合が生じる。

本発明のセグメント導体の接合方法は、セグメント導体に被覆された絶縁皮膜を焼損させることなく、異なるセグメント導体の端部同士を適切に接合することを主目的とする。

本発明のセグメント導体の接合方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のセグメント導体の接合方法は、
絶縁皮膜により被覆されると共に端部において導体が露出した複数のセグメント導体を用いて連続したコイルを形成するように異なるセグメント導体の端部同士を接合するセグメント導体の接合方法であって、
前記複数のセグメント導体のうち接合する２つの端部にそれぞれレーザ光を照射し、前記２つの端部同士を溶接する、
ことを要旨とする。

この本発明のセグメント導体の接合方法では、複数のセグメント導体のうち接合する２つの端部にそれぞれレーザ光を照射し、２つの端部同士を溶接する。接合する２つの端部のそれぞれにレーザ光を照射するため、２つの端部の２つの接合面の間の隙間にレーザ光が侵入しない。この結果、絶縁皮膜を焼損させることなく、端部同士を適切に接合することができる。ここで、「接合する２つの端部にそれぞれレーザ光を照射」には、単一のレーザ光を分光器を用いて分光させて接合する２つの端部にそれぞれ照射するものや、多点ヘッドからそれぞれ独立したレーザ光を照射するものが含まれる。

電動機用のステータ１０の正面図である。ステータコイルの組み付け手順を示す説明図である。レーザ溶接機２０の構成の概略を示す構成図である。本実施例のレーザ光とその照射角度とを示す説明図である。比較例のレーザ光を示す説明図である。変形例のレーザ光とその照射角度とを示す説明図である。変形例のレーザ光とその照射角度とを示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、電動機用のステータ１０の正面図である。電動機用のステータ１０はロータと組み合わされて３相交流発電電動機を構成し、例えば電気自動車やハイブリッド自動車などの走行用の電動機や発電機として用いられる。ステータ１０は、図１に示すように、内周側に周方向に等間隔で形成された複数のスロットを有するステータコア１２と、それぞれ複数のセグメント導体１４により構成される複数のステータコイル１５と、を備える。なお、ステータコア１２は、無方向性電磁鋼板を打ち抜いて形成されたステータプレートを複数積層することにより構成され、内周側に複数のスロットが形成されるように径方向内側に突出する複数のティースを有する。

セグメント導体１４は、当該セグメント導体１４の素材として平角導体が略Ｕ字状に曲げ成形されたものである。平角導体は、銅などの導電性の高い金属により断面が矩形状に形成され、その表面がステータコア１２との絶縁性を確保するためにエナメル樹脂などの絶縁性皮膜によって被覆されたものである。セグメント導体１４の端部１４ｅは、他のセグメント導体１４の端部１４ｅと接合されるため、絶縁性皮膜が除去される。

図２は、ステータコイルの組み付け手順を示す説明図である。ステータコイルの組み付けは以下のようにして行なわれる。ステータコイルの組み付けは、まず、図２（ａ），（ｂ）に示すように、セグメント導体１４の一方の端部１４ｅをステータコア１２の対応するスロットに軸方向における一端側から他端側に向かって挿通させると共に他方の端部１４ｅを当該スロットから周方向に離間した他のスロットに軸方向における一端側から他端側に向かって挿通させる。セグメント導体１４の端部１４ｅは、ステータコア１２のスロットの軸方向における他端側から外部へ突出される。すべてのセグメント導体１４をステータコア１２に組み付けた後、図２（ｃ）に示すように、セグメント導体１４の端部１４ｅにおける長手側（フラットワイズ側）の側面と対応する他のセグメント導体１４の端部１４ｅにおける長手側の側面とが突き合わされるように、各セグメント導体１４のスロットから突出した部分を図示しない曲げ成形機を用いて曲げ成形する。そして、図２（ｄ）に示すように、セグメント導体１４の端部１４ｅと対応する他のセグメント導体１４の端部１４ｅとをレーザ溶接機２０を用いて溶接する。これにより、複数のステータコイル１５、すなわちＵ相コイル，Ｖ相コイルおよびＷ相コイルが形成される。

図３は、レーザ溶接機２０の構成の概略を示す構成図である。レーザ溶接機２０は、セグメント導体１４の端部１４ｅと対応する他のセグメント導体１４の端部１４ｅとを溶接により接合するものであり、図示するように、レーザ発振器２２と、光学系を内蔵するレーザヘッド３０と、レーザヘッド３０を駆動（移動）する図示しない駆動装置とを備える。レーザヘッド３０は、レーザ発振器２２から光ファイバ２４を介して伝送されるレーザ光を分光する分光器（ビームスプリッタ）３２と、分光器３２から分光された一方のレーザ光を反射するミラー３４と、分光器３２から分光された他方のレーザ光を接合する２つの端部１４ｅのうち一方の端部１４ｅに集光する第１集光レンズ３６と、ミラー３４から反射されたレーザ光を他方の端部１４ｅに集光する第２集光レンズ３８と、を有する。

図４は、本実施例のレーザ光とその照射角度とを示す説明図であり、図５は、比較例のレーザ光を示す説明図である。ここで、図４中、Ｘ方向，Ｙ方向，Ｚ方向は、それぞれステータ１０の径方向，周方向，軸方向を示す。実施例のレーザ溶接機は、図４に示すように、接合する２つの端部１４ｅの突き合わせ面（接合面）から互いに径方向（Ｘ方向）に若干離間させた位置に、ステータ１０の周方向（Ｙ方向）に直交し且つ径方向（Ｘ方向）に対して傾斜した照射角度で、当該２つの端部１４ｅに対してそれぞれレーザ光を照射する。また、比較例のレーザ溶接機は、図５に示すように、接合する２つの端部１４ｅの突き合わせ面（接合面）の一方に、ステータ１０の周方向に直交し且つ径方向および軸方向に対して傾斜した照射角度で、単一のレーザ光を照射する。比較例では、接合する２つの端部１４ｅの突き合わせ面（接合面）の一方に単一のレーザ光を照射するため、当該２つの端部１４ｅの隙間にレーザ光が侵入し、絶縁被膜を焼損する虞がある。これに対して、本実施例では、接合する２つの端部１４ｅの突き合わせ面（接合面）からレーザ光の照射位置を径方向に離間させて、当該２つの端部１４ｅのそれぞれにレーザ光を照射するため、２つの端部１４ｅの隙間にレーザ光が侵入することがなく、絶縁被膜の焼損を防止することができる。

以上説明した本実施例のセグメント導体の接合方法では、複数のセグメント導体１４のうち接合する２つの端部１４ｅにそれぞれレーザ光を照射することで、２つの端部１４ｅ同士を溶接する。このように、接合する２つの端部１４ｅのそれぞれにレーザ光を照射するため、２つの端部１４ｅの２つの接合面の間の隙間にレーザ光が侵入しない。この結果、絶縁皮膜を焼損させることなく、端部１４ｅ同士を適切に接合することができる。

上述した実施例では、レーザ溶接機２０は、単一のレーザ光を分光器３２により分光させることで、接合する２つの端部１４ｅのそれぞれにレーザ光を照射するものとした。しかし、これに限定されるものではなく、レーザ溶接機２０は、それぞれ独立してレーザ光の照射が可能な多点ヘッドを備えるものとしてもよい。

上述した実施例では、レーザ溶接機２０は、ステータ１０の周方向に対して直交し且つ径方向および軸方向に対して傾斜した照射角度でレーザ光を照射するものとした。しかし、図６に示すように、ステータ１０の径方向（Ｘ方向）に対して直交し且つ周方向（Ｙ方向）に対して傾斜した照射角度でレーザ光を照射するものとしてもよい。また、ステータ１０の径方向（Ｘ方向）および周方向（Ｙ方向）に対して傾斜した照射角度でレーザ光を照射するものとしてもよい。更に、図７に示すように、ステータ１０の周方向（Ｙ方向）に直交すると共に径方向（Ｘ方向）に対して傾斜し、且つ互いのレーザ光が交差するようにレーザ光を照射するものとしてもよい。何れの場合も、レーザ光の照射に伴うボイドＢ（空孔）が、接合する２つの端部１４ｅの突き合わせ面（接合面）付近に発生するのを抑制することができ、接合不良の発生を抑制することができる。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、セグメント導体１４が「セグメント導体」に相当し、ステータコイル１５が「コイル」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、コイルの製造産業に利用可能である。

１０電動機用のステータ、１２ステータコア、１４セグメント導体、１４ｅ端部、１５ステータコイル、２０レーザ溶接機、２２レーザ発振器、２４光ファイバ、３０レーザヘッド、３２分光器、３４ミラー、３６，３８集光レンズ、Ｂボイド。

Claims

絶縁皮膜により被覆されると共に端部において導体が露出した複数のセグメント導体を用いて連続したコイルを形成するように異なるセグメント導体の端部同士を接合するセグメント導体の接合方法であって、
前記複数のセグメント導体のうち接合する２つの端部にそれぞれレーザ光を照射し、前記２つの端部同士を溶接する、
セグメント導体の接合方法。