(57)【要約】【課題】溶接時に絶縁被膜にダメージを与えることを抑制することが可能なコイルの溶接方法を提供することである。【解決手段】本発明にかかるコイルの溶接方法は、平板状のコイル１０、２０の接合部１１、２１同士を互いに重ね合わせ、接合部１１、２１同士をレーザ光を用いて溶接するコイルの溶接方法である。コイル１０の接合部１１には、コイル１０の体積が減少している部分１２が形成されており、コイル１０、２０を溶接する際、コイル１０の体積が減少している部分１２からレーザ光を照射して溶接する。【選択図】図２Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の第１及び第２のコイルの接合部同士を互いに重ね合わせ、前記接合部同士をレーザ光を用いて溶接するコイルの溶接方法であって、
前記第１のコイルの前記接合部には、前記第１のコイルの体積が減少している部分が形成されており、
前記第１及び第２のコイルを溶接する際、前記第１のコイルの前記体積が減少している部分から前記レーザ光を照射して溶接する、
コイルの溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコイルの溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モータのステータを構成するコイルとして平板状のセグメントコイルを使用したモータが広く用いられている。セグメントコイルを用いたモータでは、スロットの占積率を効果的に向上させることができ、モータの小型化、高性能化、高出力化等を実現することができる。
【０００３】
特許文献１には、平角線（セグメントコイル）同士を溶接で接合する技術が開示されている。特許文献１に開示されている技術では、レーザ光をループ状に走査させ、ループ状の軌跡の径を大きくしながら溶融池を形成して平角線同士を接合している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−０３０１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題について図４を用いて説明する。図４に示すように、平板状のコイル１１０と平板状のコイル１２０とを接合する際は、コイル１１０の接合部１１１とコイル１２０の接合部１２１とを重ね合わせて（コイル１１０とコイル１２０の重畳部分を符号１２５で示している）、コイル１１０側からレーザ光を照射してレーザ光をループ状１３１に走査する。これにより溶融池が形成されて、コイル１１０の接合部１１１とコイル１２０の接合部１２１とが溶接（貫通溶接）される。
【０００６】
ここで、コイル１１０、１２０の強度を保つためには、コイル１１０、１２０の厚さをある程度厚くする必要がある。しかしながら、コイル１１０の厚さを厚くすると、溶接時にコイル１１０にレーザ光を照射する時間が長くなるため、コイル１１０、１２０への入熱量が増加する。このため、コイル１２０を被覆している絶縁被膜１２２に溶接時の熱が伝わり、絶縁被膜１２２がダメージを受けるという問題がある。
【０００７】
上記課題に鑑み本発明の目的は、溶接時に絶縁被膜にダメージを与えることを抑制することが可能なコイルの溶接方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様にかかるコイルの溶接方法は、平板状の第１及び第２のコイルの接合部同士を互いに重ね合わせ、前記接合部同士をレーザ光を用いて溶接するコイルの溶接方法である。前記第１のコイルの前記接合部には、前記第１のコイルの体積が減少している部分が形成されており、前記第１及び第２のコイルを溶接する際、前記第１のコイルの前記体積が減少している部分から前記レーザ光を照射して溶接する。
【０００９】
上述のコイルの溶接方法では、第１のコイルの接合部に、第１のコイルの体積が減少している部分を形成している。そして、第１及び第２のコイルを溶接する際、第１のコイルの体積が減少している部分からレーザ光を照射して溶接している。このように、第１のコイルの接合部の体積を減らすことで、第１のコイルの接合部を溶融させるのに必要な熱量を少なくすることができる。また、第１のコイルの接合部の体積が小さい箇所からレーザ光を照射することにより、短時間で溶融池を形成することができる。したがって、溶接時におけるレーザ光の照射時間を短縮することができるので、第２のコイルを被覆している絶縁被膜に溶接時の熱が伝わることを抑制することができ、絶縁被膜がダメージを受けることを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、溶接時に絶縁被膜にダメージを与えることを抑制することが可能なコイルの溶接方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態にかかるコイルの溶接方法を説明するための図である。
【図２Ａ】実施の形態にかかるコイルの溶接方法を説明するための図である。
【図２Ｂ】実施の形態にかかるコイルの溶接方法を説明するための図である。
【図２Ｃ】実施の形態にかかるコイルの溶接方法を説明するための図である。
【図２Ｄ】実施の形態にかかるコイルの溶接方法を説明するための図である。
【図３】実施の形態にかかるコイルの溶接方法を説明するための図である。
【図４】本発明の課題を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態にかかるコイルの溶接方法を説明するための図であり、接続する２つのコイルを説明するための図である。本実施の形態にかかるコイルの溶接方法では、溶接を用いてコイル１０およびコイル２０を接合する。
【００１３】
コイル１０は、平板状のコイルであり、例えばモータのステータを構成するセグメントコイルである。コイル１０は、例えば銅などの金属材料を用いて構成されている。コイル１０の端部である接合部１１には、コイル１０の体積が減少している部分１２が形成されている。図１に示す例では、コイル１０の体積が減少している部分１２はテーパー形状（以下、テーパー形状１２とも記載する）となっている。例えば、このようなテーパー形状１２は、コイル１０をプレス成型する際に同時に形成することができる。このように、コイル１０をプレス成型する際にテーパー形状１２を同時に形成することで、加工コストの上昇を抑えることができる。
【００１４】
コイル２０は、平板状のコイルであり、例えばモータのステータを構成するセグメントコイルである。コイル２０は、例えば銅などの金属材料を用いて構成されている。コイル２０を構成する金属材料は、絶縁被膜２２によって被覆されている。絶縁被膜２２には、例えばエナメルなどを用いることができる。また、コイル２０の端部である接合部２１では絶縁被膜２２が取り除かれており、金属材料が露出している。
【００１５】
次に、図２Ａ〜図２Ｄを用いて本実施の形態にかかるコイルの溶接方法について説明する。コイル１０およびコイル２０を接合する際は、図２Ａに示すように、まず、コイル１０、２０の接合部１１、２１同士を互いに重ね合わせる。図２Ａでは、コイル１０の接合部１１がコイル２０の接合部２１よりも紙面手前側となるように配置している。また、図２Ａでは、コイル１０とコイル２０の重畳部分を符号２５で示している。
【００１６】
その後、図２Ｂに示すように、コイル１０の接合部１１にレーザ光を照射する。このとき、コイル１０の体積が減少している部分１２（テーパー形状１２）からレーザ光を照射して溶接する。換言すると、コイル１０の体積が減少している部分１２に最初にレーザ光を照射して溶接している。コイル１０にレーザ光を照射する際は、コイル１０の体積が減少している部分１２においてレーザ光をループ状に走査する。これによりコイル１０に溶融池３１が形成される。
【００１７】
その後、図２Ｃに示すように、コイル１０に照射しているレーザ光の走査範囲（すなわちループの直径）を拡大させて溶融池３１を拡大させる。換言すると、レーザ光の走査範囲を拡大させてコイル１０の溶融体積を増加させる。
【００１８】
その後、図２Ｄに示すように、コイル１０に照射しているレーザ光をループ状に走査しつつ、レーザ光の照射範囲を矢印の方向（コイル２０から離れる側）へと移動させる。これにより溶融池３１が更に拡大し、コイル１０の溶融体積が更に増加する。このような動作により、コイル１０の接合部１１とコイル２０の接合部２１とが溶接（貫通溶接）される。
【００１９】
本実施の形態では、コイル１０の接合部１１に、コイル１０の体積が減少している部分１２を形成している。このようにコイル１０の接合部１１の体積を減らすことで、溶接に必要な時間を短縮することができる。すなわち、コイル１０の接合部１１の体積を減らすことで、接合部１１を溶融させるのに必要な熱量を少なくすることができる。したがって、接合部１１に溶融池をつくるために必要な時間（つまり、レーザ光の照射時間）を短縮することができる。
【００２０】
また、本実施の形態では、コイル１０の体積が減少している部分１２に最初にレーザ光を照射している。具体的には、接合部１１のテーパー形状１２の先端部分に最初にレーザ光を照射している（図２Ｂ参照）。このように、接合部１１の体積が小さい箇所からレーザ光を照射することにより、短時間で溶融池３１を形成することができる。更に、本実施の形態では、図２Ｃ、図２Ｄに示すように、溶融池３１の拡大に合わせて徐々にレーザ光の走査範囲（つまり、円の範囲）を拡大させて移動させている。これにより、コイル１０の接合部１１の溶融体積を短時間で増加させることができる。したがって、溶接時におけるレーザ光の照射時間を短縮することができる。
【００２１】
このように、本実施の形態にかかる発明では、コイル１０とコイル２０とを接合する際に、コイル１０へのレーザ光の照射時間を短くすることができるので、コイル１０、２０への入熱量を減らすことができる。よって、コイル２０を被覆している絶縁被膜２２に溶接時の熱が伝わることを抑制することができ、絶縁被膜２２がダメージを受けることを抑制することができる。
【００２２】
つまり、図４に示したように、従来技術では、平板状のコイル１１０と平板状のコイル１２０とを接合する際、コイル１１０の接合部１１１とコイル１２０の接合部１２１とを重ね合わせて（重畳部分を符号１２５で示している）、コイル１１０側からレーザ光を照射してレーザ光をループ状１３１に走査している。これにより溶融池が形成されて、コイル１１０の接合部１１１とコイル１２０の接合部１２１とが溶接（貫通溶接）される。
【００２３】
ここで、コイル１１０、１２０の強度を保つためには、コイル１１０、１２０の厚さをある程度厚くする必要がある。しかしながら、コイル１１０の厚さを厚くすると、溶接時にコイル１１０にレーザ光を照射する時間が長くなるため、コイル１１０、１２０への入熱量が増加する。
【００２４】
一例を挙げると、コイル１１０、１２０の強度を保つためには２ｍｍ以上の厚さが必要となる。この場合は、レーザ光の照射時間が０．５秒以上となる。すなわち、コイル１１０、１２０を構成している銅は、レーザ光の吸収率が低い（約５％）ため、厚さが２ｍｍ以上のコイル１１０を溶融されるには、０．５秒以上必要となる。このため、コイル１２０を被覆している絶縁被膜１２２に溶接時の熱が伝わり、絶縁被膜１２２がダメージを受けるという問題があった。
【００２５】
そこで本実施の形態にかかる発明では、コイル１０の接合部１１に、コイル１０の体積が減少している部分１２を形成している（図２Ａ参照）。そして、溶接時に、コイル１０の体積が減少している部分１２に最初にレーザ光を照射している（図２Ｂ参照）。このように、コイル１０の接合部１１の体積を減らすことで、接合部１１を溶融させるのに必要な熱量を少なくすることができる。また、接合部１１の体積が小さい箇所からレーザ光を照射することで、短時間で溶融池３１を形成することができる。したがって、溶接時におけるレーザ光の照射時間を短縮することができる。よって、コイル２０を被覆している絶縁被膜２２に溶接時の熱が伝わることを抑制することができ、絶縁被膜２２がダメージを受けることを抑制することができる。
【００２６】
なお、本実施の形態では、コイル１０の体積が減少している部分の形状は、図３に示すように凸形状１５としてもよい。この場合は、溶接時に、凸形状１５の突出している部分に最初にレーザ光を照射する（レーザ光の軌跡を符号３２で示す）。図３に示す凸形状１５は、コイル１０をプレス成型する際に同時に形成してもよい。このように、コイル１０をプレス成型する際に凸形状１５を同時に形成することで、加工コストの上昇を抑えることができる。
【００２７】
また、本実施の形態では、コイル１０の厚さに応じて、接合部１１の体積の減少量を調整してもよい。具体的には、コイル１０の厚さが厚くなるほど、接合部１１の体積の減少量を多くしてもよい。つまり、コイル１０の厚さが厚いほど、コイル１０の接合部１１を溶融させるのに時間がかかる。この場合は、接合部１１の体積の減少量を多くすることで、コイル１０の接合部１１の溶融に必要な時間を短くすることができ、溶接時間を短縮することができる。
【００２８】
また、コイル１０の厚さが薄くなるほど、接合部１１の体積の減少量を少なくしてもよい。つまり、コイル１０の厚さが薄い場合は、コイル１０の厚さが厚い場合よりも接合部１１を溶融させるのに時間がかからない。しかし、コイル１０の厚さが薄い場合は、コイル１０の厚さが厚い場合よりも、コイル１０の接合部１１の強度が弱くなる。したがってこの場合は、接合部１１の強度を保つために、接合部１１の体積の減少量を少なくすることが好ましい。このように、本実施の形態では、溶接時のコイル１０の溶融時間とコイル１０の強度を考慮して、接合部１１の体積の減少量を調整してもよい。
【００２９】
また、本実施の形態では、コイル１０の接合部１１に体積が減少している部分１２、１５を形成し、更にコイル２０の接合部２１にも体積が減少している部分を形成してもよい。このように、コイル２０の接合部２１にも体積が減少している部分を形成することで、コイル２０の接合部２１も溶融しやすくすることができ、溶接に要する時間を短縮することができる。
【００３０】
なお、本発明は、自動車用のモータに用いられるセグメントコイルに特に好適に用いることができるが、本発明は、自動車用以外のモータにも広く適用することができる。
【００３１】
以上、本発明を上記実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  コイル
１１  接合部
１２  テーパー形状
１５  凸形状
２０  コイル
２１  接合部
２２  絶縁被膜
３１  溶融池
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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