JP6720853B2 - 回転電機のコイル接合方法 - Google Patents
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Description
本発明は回転電機のコイル接合方法に関するものである。
モータのステータを構成するコイルとして、セグメントコイルが広く用いられている。セグメントコイルを用いることにより、スロットにおけるコイルの占有率を、効果的に向上させることができる。つまり、モータの小型化、高性能化等を実現することが可能である。
ステータコアに配置された各セグメントコイルは、電気的に接続される必要がある。そのため、セグメントコイルのコイルエンドは、溶接等を用い接合される。セグメントコイルのコイルエンドを接合する溶接方法の例として、アースを必要としないレーザ溶接や、アースを必要とするＴＩＧ（Tungsten inert Gas）溶接がある。特許文献１では、コイルエンドを接合する際に、アースをコイルエンドに接続し、ＴＩＧ溶接を行っている。
しかしながら、ＴＩＧ溶接を行う際にアースをコイルエンドに接続するためには、アースを接続するための体積を、コイルエンドに設ける必要がある。つまり、アースのアースクリップのサイズの分だけ、コイルエンドの長さを長くする必要があるため、セグメントコイル全体として体格が大きくなってしまうという問題があった。
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、セグメントコイルの小型化が可能な回転電機の接合方法を提供するものである。
本発明にかかる回転電機のコイル接合方法は、ステータコアのスロットに挿入されたセグメントコイルのコイルエンドを接合するコイル接合方法であって、前記コイルエンドを、レーザ溶接により仮接合する工程と、前記仮接合された前記コイルエンドを、ＴＩＧ溶接で接合する工程と、を備える。前記ＴＩＧ溶接の接合工程では、前記コイルエンドをレーザ光を用いて予熱し、前記セグメントコイルと接続されたコイル引出線をアースに接続した状態で、前記ＴＩＧ溶接を行う。
本発明にかかる回転電機のコイル接合方法は、ＴＩＧ溶接の接合工程において、セグメントコイルと接続されたコイル引出線をアースに接続した状態で、ＴＩＧ溶接を行う。このような構成により、セグメントコイルを小型化することが可能である。
以下、本発明の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。ただし、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、図面は適宜、簡略化されている。
図１は、実施の形態にかかるステータコアの全体斜視図である。図１に示すように、ステータコア１２の各スロット内に、複数のセグメントコイル１１が挿入されている。また、セグメントコイル１１の被覆部１３は、ステータコア１２の周方向に曲げ加工されている。被覆部１３が曲げ加工されることにより、コイルエンド１４が近接した状態となる。各コイルエンド１４は図３の工程において溶接で接合され、コイルエンド全体とコイル引出線１５とが、電気的に接続される。
図２は、実施の形態にかかるセグメントコイルの拡大断面図である。図１の斜視図を水平方向から見た拡大図であり、セグメントコイル１１が、ステータコア１２に挿入されている状態である。セグメントコイル１１の被覆部１３が曲げ加工されることにより、各コイルエンド１４が近接した状態となっている。
図３は、実施の形態にかかるセグメントコイルのコイルエンドをレーザ溶接で仮接合し、ＴＩＧ溶接で接合する工程を示す拡大断面図である。図３（ａ）は、レーザ溶接１６により、隣接するコイルエンド１４を互いに仮接合し、仮接合部Ｌを設ける工程を示した図である。レーザ溶接１６によって設けられた仮接合部Ｌによって、複数のセグメントコイル１１の全体が、電気的に接続された状態となる。
なお、仮接合部Ｌを設けるための溶接方法としては、アースを用いない溶接であり、ＴＩＧ溶接よりも低電流の溶接であれば何でもよい。
図３（ｂ）は、レーザ溶接によるコイルエンド１４の仮接合後、ＴＩＧ溶接のアース１７をコイル引出線１５に接続する工程を示している。前述の通り、各セグメントコイル１１は、レーザ溶接１６によって設けられた仮接合部Ｌによって、複数のセグメントコイル１１の全体が電気的に接続されている。さらに、セグメントコイル１１とコイル引出線１５と電気的に接続されている。つまり、複数のセグメントコイル１１の全体とコイル引出線１５とが電気的に接続されている。したがって、ＴＩＧ溶接のアース１７を、コイルエンド１４ではなく、コイル引出線１５へ接続し、ＴＩＧ溶接を行うことが可能となる。よって、コイルエンド１４にアース１７を接続するための体積を設ける必要がなく、コイルエンド１４の体格を低減することが可能となる。コイルエンド１４の体格の低減が可能となったことで、セグメントコイルが小型化し、ステータ全体としての体格も小型化することが可能となる。
なお、アース１７をコイル引出線１５に接続するのは、レーザ溶接によるコイルエンド１４の仮接合前であってもよい。つまり、図３（ａ）の工程と図３（ｂ）の工程は逆であってもよい。さらに、本実施の形態においては、コイル引出線１５とＴＩＧ溶接のアース１７とを接続しているが、アース１７を接続する部品は、セグメントコイル１１以外の部品であり、セグメントコイル１１と電気的に接続されている部品であれば、どの部品であってもよい。
図３（ｃ）は、レーザ溶接１６とＴＩＧ溶接１８とを併用し、レーザ溶接１６によって仮接合したコイルエンド１４の仮接合部Ｌを、ＴＩＧ溶接１８を用いて接合する工程を示している。ここで、レーザ溶接とＴＩＧ溶接との相違点について説明する。レーザ溶接はレーザ光を利用した溶接であり、アースを必要としない。また、熱源が光であるため入熱量が低く、ダメージＤが少ないが、精密光学機器のため、コストがかかってしまう。それに対し、ＴＩＧ溶接はアーク放電を熱源とした溶接であり、アースを必要とする。ＴＩＧ溶接において用いられるアークは高温（５０００℃〜２００００℃）である。そのため、溶接を効率的に行うために適しているが、電流量が大きいため、入熱量が大きくなってしまう。
ここで入熱量とは、溶接部に与えられる熱量のことであり、例えば次の数式で定義されるものである。
入熱量Ｈ（J/cm）＝６０×電圧Ｅ（Ｖ）×電流Ｉ（Ａ）／溶接速度ν（cm/min）
つまり、電流量は入熱量を変化させる一因であり、ＴＩＧ溶接では電流量が大きいため、入熱量が大きくなる。入熱量が大きいと、セグメントコイル１１を被覆している被覆部１３がダメージＤを受けてしまう。そのため、入熱量を低減させる必要がある。そこで、本実施の形態においては、電流量が小さいレーザ溶接１６と電流量が大きいＴＩＧ溶接１８とを併用することにより、全体としての電流量を低減させている。電流量が低減されることにより、溶接全体としての入熱量が低減される。
本実施の形態においては、図３（ｃ）において、まず、レーザ１６で仮接合部Ｌの予熱を行う。そして、ＴＩＧ溶接１８のアーク１９によって接合部Ａｋが形成される。レーザ１６による予熱は、ＴＩＧ溶接１８を行う間継続して行ってもよいし、ＴＩＧ溶接１８の途中で止めてもよい。また、レーザによる予熱後に、ＴＩＧ溶接１８を行ってもよい。これ以外にも、ＴＩＧ溶接のみを用いる場合よりも電流量を低減させられる方法であれば、どのような予熱の方法を用いてもよい。
図４は、従来技術のセグメントコイルのＴＩＧ溶接における拡大断面図および実施の形態にかかるセグメントコイルの拡大断面図である。図４（ａ）は従来技術のセグメントコイルの拡大断面図であり、ＴＩＧ溶接を行う際にアース１７をセグメントコイルのコイルエンド２４に接続している。つまり、アース１７を接続するための体積をコイルエンド２４に設ける必要があり、セグメントコイル全体としての体格が増大してしまうという問題があった。
そこで、図４（ｂ）に示す、本実施の形態にかかるセグメントコイルの拡大断面図では、ＴＩＧ溶接を行う際に、アース１７をコイルエンド１４ではなく、コイルエンドと電気的に接続されたコイル引出線１５にアース１７を接続している。このような構成により、コイルエンド１４の体格は低減し、セグメントコイル全体としての体格も低減することができる。よって、本実施の形態にかかる回転電機のコイル接合方法により、セグメントコイルの小型化が可能な回転電機の接合方法を提供することができる。
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。
１０ ステータ
１１ セグメントコイル
１２ ステータコア
１３、２３ 被覆部
１４、２４ コイルエンド
１５ コイル引出線
１６ レーザ溶接
１７ アース
１８ ＴＩＧ溶接
１９ アーク
Ｌ 仮接合部
Ａｋ 接合部
Ｄ ダメージ
１１ セグメントコイル
１２ ステータコア
１３、２３ 被覆部
１４、２４ コイルエンド
１５ コイル引出線
１６ レーザ溶接
１７ アース
１８ ＴＩＧ溶接
１９ アーク
Ｌ 仮接合部
Ａｋ 接合部
Ｄ ダメージ
Claims (1)
- ステータコアのスロットに挿入されたセグメントコイルのコイルエンドを接合するコイル接合方法であって、
前記コイルエンドを、レーザ溶接により仮接合する工程と、
前記仮接合された前記コイルエンドを、ＴＩＧ溶接で接合する工程と、を備え、
前記ＴＩＧ溶接の接合工程では、
前記コイルエンドをレーザ光を用いて予熱し、前記セグメントコイルと接続されたコイル引出線をアースに接続した状態で、前記ＴＩＧ溶接を行う、
コイル接合方法。
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| JP2016249902A JP6720853B2 (ja) | 2016-12-22 | 2016-12-22 | 回転電機のコイル接合方法 |
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| JP2016249902A JP6720853B2 (ja) | 2016-12-22 | 2016-12-22 | 回転電機のコイル接合方法 |
Publications (2)
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