JP2022011659A - Welding method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、平角線コイルを構成する2つの導体セグメントの合わせ面を溶接する溶接方法に関する。 The present disclosure relates to a welding method for welding the mating surfaces of two conductor segments constituting a flat wire coil.
平角線コイルを構成する2つの導体セグメントの合わせ面を溶接する溶接方法として、例えば、特許文献1には、レーザ光を合わせ面に直交する方向に2回走査して、当該合わせ面を溶接する溶接方法が開示されている。また、一般的なレーザ溶接方法として、特許文献2には、第1レーザビームと、当該第1レーザビームを囲む環状のビーム形状を有する第2レーザビームと、を含むレーザ光を溶接対象の合わせ面の一辺に沿って走査して、当該合わせ面を溶接する溶接方法が開示されている。 As a welding method for welding the mating surfaces of two conductor segments constituting a flat wire coil, for example, in Patent Document 1, a laser beam is scanned twice in a direction orthogonal to the mating surfaces to weld the mating surfaces. Welding methods are disclosed. Further, as a general laser welding method, in Patent Document 2, a laser beam including a first laser beam and a second laser beam having an annular beam shape surrounding the first laser beam is combined with a welding target. A welding method for welding the mating surface by scanning along one side of the surface is disclosed.
ここで、特許文献2に記載された第1レーザビームと第2レーザビームとを含むレーザ光を、特許文献1に記載された導体セグメントの合わせ面の一辺に沿って走査して当該合わせ面を溶接する方法が考えられる。このような場合、合わせ面の溶接領域を大きくして合わせ面の接合強度を高めるため、第1レーザビームと第2レーザビームとを含むレーザ光を合わせ面の一辺の中央部及び端部に沿って走査することが望ましい。しかしながら、レーザ光を端部に沿って走査する場合、走査時つまり溶接時に発生する熱が当該端部の周囲に存在する、例えば導体セグメントの絶縁被膜に対して悪影響を及ぼす可能性がある。 Here, the laser beam including the first laser beam and the second laser beam described in Patent Document 2 is scanned along one side of the mating surface of the conductor segment described in Patent Document 1 to scan the mating surface. Welding method is conceivable. In such a case, in order to increase the welding region of the mating surface and increase the bonding strength of the mating surface, the laser beam including the first laser beam and the second laser beam is applied along the central portion and the end portion of one side of the mating surface. It is desirable to scan with a laser. However, when the laser beam is scanned along the edge, the heat generated during scanning, that is, during welding, may adversely affect the insulating coating of the conductor segment, for example, which is present around the edge.
本開示は、第1レーザビームと当該第1レーザビームを囲む環状のビーム形状を有する第2レーザビームとを含むレーザ光を導体セグメントの合わせ面の一辺の端部に沿って走査したときに発生する熱の、当該端部の周囲に存在するものに対する悪影響を抑制した溶接方法を提供することを目的とする。 The present disclosure occurs when a laser beam including a first laser beam and a second laser beam having an annular beam shape surrounding the first laser beam is scanned along one end of a mating surface of a conductor segment. It is an object of the present invention to provide a welding method in which the adverse effect of heat generated on the material existing around the end portion is suppressed.
本開示に係る溶接方法は、平角線コイルを構成する2つの導体セグメントの合わせ面の一辺に沿ってレーザ光を走査して前記合わせ面を溶接する溶接方法であって、前記レーザ光は、第1レーザビームと、当該第1レーザビームを囲む環状のビーム形状を有する第2レーザビームと、を含み、前記レーザ光を前記合わせ面の前記一辺の中央部に沿って走査する中央部走査ステップと、前記レーザ光を前記一辺の端部に沿って走査する端部走査ステップと、を備え、前記端部走査ステップでの前記第2レーザビームの出力を、前記中央部走査ステップでの前記第2レーザビームの出力よりも低くする。 The welding method according to the present disclosure is a welding method in which a laser beam is scanned along one side of a mating surface of two conductor segments constituting a flat wire coil to weld the mating surface, and the laser beam is the first. A central scanning step comprising one laser beam and a second laser beam having an annular beam shape surrounding the first laser beam and scanning the laser beam along the central portion of the one side of the mating surface. The second laser beam output in the central scanning step is output from the second laser beam in the central scanning step. It should be lower than the output of the laser beam.
本開示に係る溶接方法によれば、上記レーザ光を上記合わせ面の一辺の端部に沿って走査するときの第2レーザビームの出力を、上記レーザ光を上記一辺の中央部に沿って走査するときよりも低くするため、レーザ光を端部に沿って走査したときに発生する熱を低下させ、当該熱の前記端部の周囲に存在するものに対する悪影響を抑制することができる。 According to the welding method according to the present disclosure, the output of the second laser beam when the laser beam is scanned along the end of one side of the mating surface is scanned along the center of the one side of the laser beam. Since the temperature is lower than that of the case where the laser beam is scanned, the heat generated when the laser beam is scanned along the end portion can be reduced, and the adverse effect of the heat on what exists around the end portion can be suppressed.
以下、本開示の実施の形態に係る溶接方法を、図面を参照しながら説明する。当該溶接方法は、コアに平角線コイルが巻き付けられた車両用の回転電機のステータを生産するときに使用される。以下、ステータの生産方法を簡単に説明してから、本実施の形態に係る溶接方法を説明する。以下の説明における上下方向とは、図1のコア11の中心軸方向をいう。
Hereinafter, the welding method according to the embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The welding method is used when producing a stator of a rotary electric machine for a vehicle in which a flat wire coil is wound around a core. Hereinafter, the method for producing the stator will be briefly described, and then the welding method according to the present embodiment will be described. The vertical direction in the following description means the central axis direction of the
ステータの生産方法では、図1に示すように、円筒状のコア11のティース12間のスロット13内に導体セグメント14を下方から挿入する。導体セグメント14は、コア11に巻かれる断面矩形の平角線コイルを構成する部品である。導体セグメント14は、断面矩形かつU字形状を有し、その平行な一対の脚部14Aがそれぞれ異なるスロット13に挿入される。図1では、2つの導体セグメント14が例示されているが、実際には多数の導体セグメント14が挿入される。
In the method of producing the stator, as shown in FIG. 1, the
図2に示すように、導体セグメント14の脚部14Aがスロット13に挿入されたとき、脚部14Aの一部がコア11から上方に突出する。コア11から突出した脚部14Aの一部は折り曲げられ、その先端部14Bが他の導体セグメント14の先端部14Bと本実施の形態に係る溶接方法により溶接される。図2の破線丸内に示すように、導体セグメント14は、導体線14Mと、導体線14Mを被覆する絶縁被膜14Nと、を備える。導体線14Mの端部は絶縁被膜14Nから露出しており、上記で溶接される先端部14Bは、前記の露出した端部をいう。複数の導体セグメント14について先端部14B同士が順次溶接されることで、導体セグメント14が直列に電気的に接続され、コア11に巻かれた平角線コイルが形成される。
As shown in FIG. 2, when the
次に、本実施の形態に係る溶接方法について図3~図12を参照して説明する。以下の説明(特に、図3、4、9を参照する説明)では、溶接対象の2つの導体セグメント14を、導体セグメント15、16として説明する。
Next, the welding method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 12. In the following description (particularly, the description with reference to FIGS. 3, 4 and 9), the two
本実施の形態に係る溶接方法では、図3及び図4に示すように、2つの導体セグメント15、16の先端部15B、16Bの側面15C、16C同士を突き合わせた合わせ面S(図4)の一辺Hに沿ってレーザ光Lを上方からみて直線移動させて走査する。合わせ面Sは、側面15Cと側面16Cとが重なった合わせ面である。一辺Hは、図4における合わせ面Sの上側に向いた上端縁であり、合わせ面Sの輪郭上の仮想点Aから仮想点Dまでの上辺である。レーザ光Lの走査により、合わせ面Sが溶接され、先端部15Bと先端部16Bとが電気的に接続される。
In the welding method according to the present embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the mating surfaces S (FIG. 4) in which the
レーザ光Lは、図5に示すように、円形のビーム形状を有する第1レーザビームL1と、第1レーザビームL1と光軸が同じで、第1レーザビームL1を囲む円環形状のビーム形状を有する第2レーザビームL2と、を含む。図6に示すように、レーザ光Lの照射軌跡上には溶融池41が形成される。また、本実施の形態では、第2レーザビームL2のエネルギー密度は、第1レーザビームL1のエネルギー密度よりも低い。キーホールは、レーザビームのエネルギー密度が高いほど深くなるので、レーザ光Lの照射によって形成されるキーホール42のうち、第2レーザビームL2で形成される部分は、第1レーザビームL1で形成される部分よりも浅く形成される。このようなことから、レーザ光Lの照射によって形成されるキーホール42は、開口部が第2レーザビームL2により広げられた下に凸の略円錐形状に形成される。なお、図6は、上下方向を潰して描かれている。キーホール42の実際のレーザ光Lの径に対する相対的な深さは、図6よりも深い(後述の図11及び図12も同様)。
As shown in FIG. 5, the laser beam L has an annular beam shape that surrounds the first laser beam L1 and has the same optical axis as the first laser beam L1 and the first laser beam L1 that have a circular beam shape. A second laser beam L2 having a As shown in FIG. 6, a
レーザ光Lは、例えば、図7に示すレーザ溶接装置50から出射される。レーザ溶接装置50は、例えば、ファイバーレーザ溶接装置である。レーザ溶接装置50は、第1レーザビームL1を発振する第1発振部51と、第2レーザビームL2を発振する第2発振部52と、を備える。さらに、レーザ溶接装置50は、レーザ光Lの照射領域を移動させることでレーザ光Lを走査する走査機構53を備える。走査機構53は、第1レーザビームL1及び第2レーザビームL2をそれぞれ伝送する光ファイバに接続されたビーム出射端を移動させることで、レーザ光Lを走査する。走査機構53は、ガルバノスキャナ機構であってもよい。レーザ溶接装置50は、第1発振部51、第2発振部52、及び、走査機構53を制御するコントローラ54も備える。コントローラ54は、コンピュータ等からなり、レーザ光Lの走査のための制御を行う他、第1レーザビームL1の出力と第2レーザビームL2の出力とを個別に制御する。
The laser beam L is emitted from, for example, the laser welding apparatus 50 shown in FIG. 7. The laser welding device 50 is, for example, a fiber laser welding device. The laser welding device 50 includes a first oscillating
本実施の形態に係る溶接方法は、レーザ溶接装置50がコントローラ54により図8に示す溶接処理を実行することにより行われる。
The welding method according to the present embodiment is performed by the laser welding apparatus 50 executing the welding process shown in FIG. 8 by the
図8に示す溶接処理において、レーザ溶接装置50は、まず、レーザ光Lを、合わせ面Sの一辺Hの中央部H1に沿って走査する中央部走査ステップを実行する(ステップS11)。中央部H1は、図4及び図9に示すように、仮想点Aから仮想点Dまでの一辺H上の仮想点Bから仮想点Cまでの部分であり、絶縁被膜15N、16Nから離れている。中央部走査ステップでは、中央部H1に十分な深さの溶融池41(図6)を形成するため、レーザ光Lが複数パス分走査される。具体的に、レーザ溶接装置50は、図9に示すように、レーザ光Lを、仮想点Cから仮想点B(1パス目)、仮想点Bから仮想点C(2パス目)、仮想点Cから仮想点B(3パス目)、仮想点Bから仮想点C(4-1パス目)といったように中央部H1を繰り返し複数パス分走査する。なお、中央部H1は、絶縁被膜15N、16Nから離れているので、レーザ光Lを中央部H1に沿って走査したときに発生する熱(つまり、溶接時の熱)は、絶縁被膜15N、16Nに悪影響を与えない。
In the welding process shown in FIG. 8, the laser welding apparatus 50 first executes a central portion scanning step of scanning the laser beam L along the central portion H1 of one side H of the mating surface S (step S11). As shown in FIGS. 4 and 9, the central portion H1 is a portion from the virtual point B to the virtual point C on one side H from the virtual point A to the virtual point D, and is separated from the insulating
図8に戻り、レーザ溶接装置50は、中央部走査ステップ(ステップS11)のあと、レーザ光Lを、合わせ面Sの一辺Hの端部H2に沿って走査する端部走査ステップを実行する(ステップS12)。端部H2は、図4及び図9に示す一辺H上の仮想点Cから仮想点Dまでの部分であり、一辺Hにおいて中央部H1よりも絶縁被膜16Nに近い部分である。端部走査ステップにおいて、レーザ溶接装置50は、図9に示すように、レーザ光Lを、仮想点Cから仮想点Dまで走査し(4-2パス目)、次に、仮想点Dから仮想点Cまで走査する(5-1パス目)。この走査により、中央部H1に形成された溶融池41(図6)を端部H2まで広げ、溶接箇所を中央部H1及び端部H2として合わせ面Sの溶接領域を大きくし、合わせ面Sの接合強度を高める。なお、端部H2は、中央部H1とは異なり、絶縁被膜16Nに近く、レーザ光Lを、端部H2に沿って走査するときに中央部H1と同じ出力で走査してしまうと、走査による熱が絶縁被膜16Nに悪影響を与えることがある。この悪影響により、例えば、絶縁被膜16Nが溶ける又は剥がれることがある。そこで、この悪影響を抑制するため、詳細は後述するが、レーザ光Lを端部H2に沿って走査する端部走査ステップでは、レーザ光Lを中央部H1に沿って走査する中央部走査ステップよりも、第2レーザビームL2の出力を下げる(図10の4-2パス目、5-1パス目参照)。上記の4-1パス目と4-2パス目は、まとめて4パス目として連続して走査される。
Returning to FIG. 8, the laser welding apparatus 50 executes an end scanning step of scanning the laser beam L along the end H2 of one side H of the mating surface S after the central scanning step (step S11) (step S11). Step S12). The end portion H2 is a portion from the virtual point C to the virtual point D on one side H shown in FIGS. 4 and 9, and is a portion closer to the insulating
図8に戻り、レーザ溶接装置50は、端部走査ステップ(ステップS12)のあと、レーザ光Lを、再度、合わせ面Sの一辺Hの中央部H1に沿って走査する中央部再走査ステップを実行し(ステップS13)、溶接処理を終了する。中央部再走査ステップにおいて、レーザ溶接装置50は、図9に示すように、レーザ光Lを、仮想点Cから仮想点Bまで走査する(5-2パス目)。なお、5-1パス目と5-2パス目は、まとめて5パス目として連続して走査される。レーザ溶接装置50は、変形例として、溶融池41(図6)をさらに広げるため、レーザ光Lを、仮想点Aから仮想点Bまでの端部H3に沿って仮想点A又はその途中まで走査してもよい。 Returning to FIG. 8, the laser welding apparatus 50 performs a central portion rescanning step of scanning the laser beam L again along the central portion H1 of one side H of the mating surface S after the end scanning step (step S12). This is executed (step S13), and the welding process is completed. In the central rescanning step, the laser welding apparatus 50 scans the laser beam L from the virtual point C to the virtual point B (pass 5-2), as shown in FIG. The 5-1st pass and the 5-2nd pass are collectively scanned as the 5th pass. As a modification, the laser welding apparatus 50 scans the laser beam L along the end portion H3 from the virtual point A to the virtual point B to the virtual point A or the middle thereof in order to further expand the molten pool 41 (FIG. 6). You may.
レーザ溶接装置50は、上記溶接処理を実行する際、レーザ光Lの第1レーザビームL1及び第2レーザビームL2の各出力を個別に制御する。この各出力の時間変化について図10を参照して説明する。なお、各出力は、第1レーザビームL1のエネルギー密度が第2レーザビームL2のエネルギー密度よりも低くなるように設定されるが、前者のビーム形状の面積が後者のビーム形状の面積よりも小さいため、図10に示す出力自体は、概して前者の方が小さい。また、各出力は、1パス目の走査で合わせ面Sの一辺Hの中央部H1に溶融池が形成される強さで設定される。 When the laser welding apparatus 50 executes the welding process, the laser welding apparatus 50 individually controls the outputs of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 of the laser beam L. The time change of each output will be described with reference to FIG. Each output is set so that the energy density of the first laser beam L1 is lower than the energy density of the second laser beam L2, but the area of the former beam shape is smaller than the area of the latter beam shape. Therefore, the output itself shown in FIG. 10 is generally smaller in the former. Further, each output is set by the strength at which a molten pool is formed in the central portion H1 of one side H of the mating surface S in the scanning of the first pass.
図10に示すように、レーザ溶接装置50は、レーザ光Lを端部H2に沿って走査する端部走査ステップ(t3~t4の4-2パス目~5-1パス目)での第2レーザビームL2の出力を、レーザ光Lを中央部H1に沿って走査する中央部走査ステップ(t0~t3の1パス目~4-1パス目)での第2レーザビームL2の出力であるP2~P3よりも低くしてP1とする。他方、レーザ溶接装置50は、第1レーザビームL1の出力は維持する。上述のように、レーザ光Lが中央部H1に沿って走査されたときに発生する熱は、絶縁被膜15N、16Nに悪影響を与えないが、レーザ光Lが端部H2に沿って走査されたときに発生する熱は、端部H2に近い絶縁被膜16Nに導体線16Mを介して伝わって、この絶縁被膜16Nに悪影響を与える。特に、レーザ光Lが絶縁被膜16Nに最も近い仮想点Dに達したとき、レーザ光Lにおける外側の第2レーザビームL2による熱が、絶縁被膜16Nに悪影響を及ぼす。このような悪影響により、絶縁被膜16Nは溶ける又は剥がれてしまう。そこで、上記のように第2レーザビームL2の出力を下げることで、レーザ光Lを端部H2に沿って走査するときに発生する熱を低下させ、絶縁被膜16Nに対する熱の悪影響を抑制しつつ、第1レーザビームL1の出力は変化させないことで、第1レーザビームL1による溶融池41の形成を確保する。レーザ溶接装置50は、レーザ光Lを端部H2に沿って走査する5-1パス目の直後、つまり、レーザ光Lを中央部H1に沿って走査する5-2パス目の開始時(時間t4)に、第2レーザビームL2の出力を低下前の出力であるP2に戻す。
As shown in FIG. 10, the laser welding apparatus 50 is the second in the end scanning step (4-2th pass to 5-1th pass of t3 to t4) for scanning the laser beam L along the end H2. The output of the laser beam L2 is P2, which is the output of the second laser beam L2 in the central portion scanning step (1st pass to 4-1st pass of t0 to t3) in which the laser beam L is scanned along the central portion H1. It is set to P1 by making it lower than P3. On the other hand, the laser welding apparatus 50 maintains the output of the first laser beam L1. As described above, the heat generated when the laser beam L is scanned along the central portion H1 does not adversely affect the insulating
レーザ溶接装置50は、溶融池41(図6)を1パス目から確実に形成するように、1パス目の第2レーザビームL2の出力(t0~t1の出力)を高くしてP3とする。さらに、レーザ溶接装置50は、第2レーザビームL2の出力を、溶融池41が1度形成されたあとの2パス目の最初(t1~t2)においてP3からP2に低下させ、4-1パス目が終わるまで(t2~t3)、P2を維持する。これにより、溶融池41が1度形成されたあとの2パス目~4-1パス目(1パス目で形成されている溶融池41の深さを深くするパス目)で、第2レーザビームL2のエネルギー密度を低下させ、キーホール42における第2レーザビームL2により形成される領域を小さくし、その分、スパッタの発生量を低減させる。
The laser welding apparatus 50 increases the output (outputs of t0 to t1) of the second laser beam L2 of the first pass to P3 so that the molten pool 41 (FIG. 6) is surely formed from the first pass. .. Further, the laser welding apparatus 50 reduces the output of the second laser beam L2 from P3 to P2 at the beginning of the second pass (t1 to t2) after the
レーザ溶接装置50は、第1レーザビームL1及び第2レーザビームL2の各出力を、第5-2パス目(中央部再走査ステップ)の後半、つまり、レーザ光Lの走査終了間際(t5~t6)において、ダウンスロープ制御して徐々に低下させる。これにより、溶融池41が冷えて固まる際に空気だまりが生じてしまうことを抑制できる。なお、上述した変形例のように、レーザ光Lを、端部H3まで走査する場合には、当該端部H3において、第2レーザビームL2の出力を、4-2パス目、5-1パス目のときと同程度まで低下させて、絶縁被膜15Nに対する悪影響を抑制するとよい。
The laser welding apparatus 50 outputs each output of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 to the latter half of the 5-2nd pass (central rescanning step), that is, just before the end of scanning of the laser beam L (t5 to ...). In t6), the downslope is controlled to gradually lower the slope. As a result, it is possible to prevent an air pool from being generated when the
なお、図10では、第1レーザビームL1の出力が、走査開始からダウンスロープ制御されるまで、つまり、1パス目から5-2パス目の途中までの期間(t0~t5)で一定であるが、第1レーザビームL1の出力は、当該期間において適宜変化してもよい。 In FIG. 10, the output of the first laser beam L1 is constant during the period (t0 to t5) from the start of scanning to the downslope control, that is, from the first pass to the middle of the 5-2nd pass. However, the output of the first laser beam L1 may change as appropriate during the period.
以上説明したように、本実施の形態では、レーザ光Lを端部H2に沿って走査するとき(端部走査ステップ)の第2レーザビームL2の出力を、レーザ光Lを中央部H1に沿って走査するとき(中央部走査ステップ)よりも低くするので、レーザ光Lを端部H2に沿って走査したときに発生する熱を低下させ、当該熱による端部H2の周囲に存在する絶縁被膜15Nに対する悪影響を抑制することができる。 As described above, in the present embodiment, the output of the second laser beam L2 when the laser beam L is scanned along the end portion H2 (end scanning step), and the laser beam L is along the central portion H1. Since it is lower than when scanning (central scanning step), the heat generated when the laser beam L is scanned along the end H2 is reduced, and the insulating coating existing around the end H2 due to the heat is reduced. The adverse effect on 15N can be suppressed.
本実施の形態では、レーザ光Lを絶縁被膜15N、16Nから遠い中央部H1に沿って走査し(中央部走査ステップ、1パス目~4-1パス目)、その後、レーザ光Lを絶縁被膜16Nに近い端部H2に沿って走査する(端部走査ステップ、4-2パス目~5-1パス目)。これにより、まず、絶縁被膜15N、16Nに対する熱の悪影響がない状態で中央部H1に溶融池41を形成し、その後第2レーザビームL2の出力の低下により絶縁被膜16Nに対する熱の悪影響を抑制した状態で溶融池41を端部H2にまで広げることができる。これにより、レーザ光Lを走査したときに発生する熱による絶縁被膜15N、16Nに対する悪影響を抑制しつつ、合わせ面Sにおける溶接領域を広くとるができ、十分な接合強度が得られる。また、レーザ光Lを合わせ面Sの一辺Hに沿って直線状に移動させることにより、溶接のための時間が短く、さらに、溶融断面が滑らかとなって十分な接合強度が得られる。
In the present embodiment, the laser beam L is scanned along the central portion H1 far from the insulating
本実施の形態では、合わせ面Sに異物P(図11及び図12)が挟まれることがある。異物Pとしては、例えば、絶縁被膜の残留片、又はスロット紙の残留片が挙げられる。異物Pは、レーザ光Lが照射されることで蒸発するが、レーザ光Lが第1レーザビームL1のみだとすると、この蒸発の際に、溶融池が爆飛してしまうことがある。本実施の形態では、レーザ光Lが第1レーザビームL1及び第2レーザビームL2を含むことにより、この爆飛を回避できる。より詳細に説明すると、図11に示すように、レーザ光Lが第1レーザビームL1のみからなる場合、走査中のレーザ光Lにより形成されるキーホール72は第2レーザビームL2が無い分細く形成される。この場合、異物Pが第1レーザビームL1により加熱されて蒸発するとき、図11に示すように溶融池71が異物Pの上方に存在してしまい、異物Pの蒸発時の蒸気により溶融池71が爆飛してしまう。他方、この実施の形態のように、レーザ光Lが第1レーザビームL1及び第2レーザビームL2を含む場合、キーホール42は、図6や図12に示すように開口部が広い円錐状に形成される。従って、本実施の形態では、図12に示すように、蒸発する異物Pの上方にはキーホール42による空間が確保され、この空間が異物Pの蒸発時の蒸気の逃げ道となり、前記の爆飛が回避される。これにより、異物Pに対するロバスト性が向上する。
In the present embodiment, the foreign matter P (FIGS. 11 and 12) may be sandwiched between the mating surfaces S. Examples of the foreign matter P include a residual piece of an insulating film or a residual piece of slot paper. The foreign matter P evaporates when it is irradiated with the laser beam L, but if the laser beam L is only the first laser beam L1, the molten pool may explode during this evaporation. In the present embodiment, the laser beam L includes the first laser beam L1 and the second laser beam L2, so that this explosion can be avoided. More specifically, as shown in FIG. 11, when the laser beam L is composed of only the first laser beam L1, the
上記爆飛の回避のため、第2レーザビームL2のエネルギー密度、特に、溶融池41を形成する1パス目~4-1パス目のt0~t3(図10)、5-2パス目のt4~t5(図10)の期間におけるエネルギー密度は、同タイミングにおける第1レーザビームL1のエネルギー密度の15%~30%の範囲内とするとよい。前者が後者の15%を下回ると、キーホール42が細くなり、上記爆飛の回避が難しくなる。
In order to avoid the above-mentioned explosion, the energy density of the second laser beam L2, particularly t0 to t3 in the first to 4-1 passes forming the molten pool 41 (FIG. 10), t4 in the 5-2nd pass. The energy density during the period from t5 (FIG. 10) is preferably in the range of 15% to 30% of the energy density of the first laser beam L1 at the same timing. If the former is less than 15% of the latter, the
上記実施の形態については、適宜変更できる。本実施の形態に係る溶接方法は、平角線コイルを構成する導体セグメントの各種溶接に適用できる。例えば、本実施の形態に係る溶接方法は、車両以外の用途に使用される回転電機のステータの平角線コイルの形成にも適用できる。 The above embodiment can be changed as appropriate. The welding method according to this embodiment can be applied to various weldings of conductor segments constituting a flat wire coil. For example, the welding method according to the present embodiment can also be applied to the formation of a flat wire coil of a stator of a rotary electric machine used for applications other than vehicles.
導体セグメント14の形状等は任意である。レーザ光Lの第1レーザビームL1及び第2レーザビームL2のビーム形状も任意である。例えば、第1レーザビームL1のビーム形状を多角形状とし、第2レーザビームL2のビーム形状を多角環状としてもよい。第1レーザビームL1及び第2レーザビームL2の各エネルギー密度を同等としてもよい。仮想点A~Dの位置は任意である。レーザ光Lの走査は、レーザ光Lの照射領域を移動させるのではなく、溶接対象の導体セグメントを移動させることにより行われてもよい。
The shape of the
レーザ光Lを端部H2又はH3に沿って走査するときに、仮想点D又は仮想点Aまで走査せず、端部H2又はH3の途中まで走査してもよい。端部H2又はH3の近くに絶縁被膜15N、16Nが存在しなくてもよい。このような場合でも、レーザ光Lを端部H2又はH3に沿って走査する際に、第2レーザビームL2の出力を低下させることで、端部H2又はH3の周囲に存在するものに対する熱の悪影響を抑制できる。
When scanning the laser beam L along the end H2 or H3, the laser beam L may not be scanned to the virtual point D or the virtual point A, but may be scanned to the middle of the end H2 or H3. The insulating
端部H2又はH3において第2レーザビームL2の出力を低下させるときに、第1レーザビームL1の出力を適宜低下させてもよい。この場合、第1レーザビームL1の出力は、端部H2又はH3に溶融池が形成可能な出力とする。第2レーザビームL2の出力を低下させるとき、当該出力を0まで低下させてもよい。レーザ光Lを、端部H2又はH3に沿って走査したあとに中央部H1に沿って走査し、レーザ光Lを中央部H1に沿って走査するときに第2レーザビームL2の出力を上昇させてもよい。上記中央部走査ステップは、上記端部走査ステップのあとに行われてもよい。 When reducing the output of the second laser beam L2 at the end H2 or H3, the output of the first laser beam L1 may be appropriately reduced. In this case, the output of the first laser beam L1 is an output at which a molten pool can be formed at the end H2 or H3. When the output of the second laser beam L2 is reduced, the output may be reduced to 0. The laser beam L is scanned along the edge H2 or H3 and then along the central portion H1 to increase the output of the second laser beam L2 when the laser beam L is scanned along the central portion H1. You may. The central scan step may be performed after the end scan step.
上記実施形態では、レーザ光Lを合わせ面Sの一辺Hに沿って複数回走査しているが、例えば、レーザ光Lのエネルギー密度として十分なエネルギー密度が得られる場合、レーザ光Lの走査を、1パス分の走査としてもよい。例えば、レーザ光Lを仮想点Bから仮想点Dまでの中央部H1及び端部H2に沿って1パス走査し、仮想点Cから仮想点Dまでの端部D2において第2レーザビームL2の出力を低下させる。または、レーザ光Lを仮想点Aから仮想点Dまで走査し、仮想点Aから仮想点B(端部H3)、仮想点Cから仮想点D(端部H2)において第2レーザビームL2の出力を仮想点Bから仮想点C(中央部H1)よりも低くする。 In the above embodiment, the laser beam L is scanned a plurality of times along one side H of the mating surface S. For example, when a sufficient energy density is obtained as the energy density of the laser beam L, the scanning of the laser beam L is performed. It may be a scan for one pass. For example, the laser beam L is scanned for one pass along the central portion H1 and the end portion H2 from the virtual point B to the virtual point D, and the output of the second laser beam L2 is performed at the end portion D2 from the virtual point C to the virtual point D. To reduce. Alternatively, the laser beam L is scanned from the virtual point A to the virtual point D, and the output of the second laser beam L2 is output from the virtual point A to the virtual point B (end H3) and from the virtual point C to the virtual point D (end H2). Is lower than the virtual point B to the virtual point C (central portion H1).
11 コア、12 ティース、13 スロット、14~16 導体セグメント、14A 脚部、14B~16B 先端部、14M~16M 導体線、14N~16N 絶縁被膜、15C,16C 側面、16B 先端部、41,71 溶融池、42,72 キーホール、50 レーザ溶接装置、51 第1発振部、52 第2発振部、53 走査機構、54 コントローラ、A~D 仮想点、H 一辺、H1 中央部、H2,H3 端部、L レーザ光、L1 第1レーザビーム、L2 第2レーザビーム、P 異物、S 合わせ面。 11 cores, 12 teeth, 13 slots, 14-16 conductor segments, 14A legs, 14B-16B tips, 14M-16M conductor wires, 14N-16N insulation coatings, 15C, 16C sides, 16B tips, 41,71 melts. Pond, 42, 72 keyhole, 50 laser welder, 51 1st oscillator, 52 2nd oscillator, 53 scanning mechanism, 54 controller, AD virtual point, H side, H1 center, H2, H3 end , L laser beam, L1 first laser beam, L2 second laser beam, P foreign matter, S mating surface.
Claims (1)
前記レーザ光は、第1レーザビームと、当該第1レーザビームを囲む環状のビーム形状を有する第2レーザビームと、を含み、
前記レーザ光を前記合わせ面の前記一辺の中央部に沿って走査する中央部走査ステップと、
前記レーザ光を前記一辺の端部に沿って走査する端部走査ステップと、を備え、
前記端部走査ステップでの前記第2レーザビームの出力を、前記中央部走査ステップでの前記第2レーザビームの出力よりも低くする、
溶接方法。
A welding method in which a laser beam is scanned along one side of a mating surface of two conductor segments constituting a flat wire coil to weld the mating surface.
The laser beam includes a first laser beam and a second laser beam having an annular beam shape surrounding the first laser beam.
A central scanning step that scans the laser beam along the central portion of the one side of the mating surface.
It comprises an end scanning step that scans the laser beam along the edge of one side.
The output of the second laser beam in the edge scanning step is lower than the output of the second laser beam in the central scanning step.
Welding method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020112947A JP2022011659A (en) | 2020-06-30 | 2020-06-30 | Welding method |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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JP2022011659A true JP2022011659A (en) | 2022-01-17 |
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ID=80148329
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Country | Link |
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JP (1) | JP2022011659A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023167136A1 (en) * | 2022-03-02 | 2023-09-07 | 株式会社アイシン | Method for bonding metal members, method for bonding members, and structure for bonding metal members |
-
2020
- 2020-06-30 JP JP2020112947A patent/JP2022011659A/en active Pending
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