(57)【要約】【課題】溶接箇所とは反対側でアースを取ることにより、ステータのコイルエンド高さを短縮することができるセグメントコイルの溶接方法およびアース治具を提供すること。【解決手段】ステータコア３０のスロット３２に挿入されて捻り成形された複数の略Ｕ字状のセグメントコイル３３，３４の端部同士を溶接トーチ２６を使用して溶接する場合に、セグメントコイル３３，３４の端部に対向して溶接トーチ２６を配置する一方、溶接箇所の反対側でセグメントコイル３３，３４にコンタクトプローブ１１，１２をステータコア３０の軸方向から当接させて溶接電流を流して溶接を行う。これにより、溶接箇所とは反対側でアースを取ることができるので、コイルエンド高さを短縮することができる。【選択図】            図１４
2004328861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアのスロットに挿入されて捻り成形された複数の略Ｕ字状のセグメントコイルの端部同士を溶接トーチを使用して溶接するセグメントコイルの溶接方法において、
前記セグメントコイルの端部に対向して前記溶接トーチを配置する一方、
溶接箇所の反対側で前記セグメントコイルにアース電極を前記ステータコアの軸方向から当接させて溶接電流を流して前記溶接箇所で前記溶接トーチにより溶接を行うことを特徴とするセグメントコイルの溶接方法。
【請求項２】
請求項１に記載するセグメントコイルの溶接方法において、前記溶接トーチと前記ステータコアとを相対的に回転させて、前記複数のセグメントコイルの端部同士を順次溶接していくことを特徴とするセグメントコイルの溶接方法。
【請求項３】
ステータコアのスロットに挿入されて成形された複数の略Ｕ字状のセグメントコイルの端部同士を溶接する際に使用するアース治具において、
前記ステータコアを保持する保持手段と、
前記保持手段により前記ステータコアが保持された状態で、前記セグメントコイルの溶接箇所と反対側の箇所に前記ステータコアの軸方向から当接してアースを行うアース電極と、を有することを特徴とするアース治具。
【請求項４】
請求項３に記載するアース治具において、
前記アース電極は、前記ステータコアの軸方向に伸縮可能であることを特徴とするアース治具。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載するアース治具において、
前記保持手段は、前記ステータコアの回転中心と前記アース治具の回転中心とを一致させた状態で前記ステータコアを保持するためのガイド手段を有することを特徴とするアース治具。
【請求項６】
請求項３から請求項５に記載するいずれか１つのアース治具において、
前記アース電極は、溶接箇所に対応して放射状に複数本設けられていることを特徴とするアース治具。
【請求項７】
請求項３から請求項６に記載するいずれか１つのアース治具において、
前記アース電極の先端部に、前記セグメントコイルの絶縁膜を突き破るための針状部が形成されていることを特徴とするアース治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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溶接方法、および溶接の際にアースを取るためのアース治具に関する。さらに詳細には、ステータコアのコイルエンド高さを低くすることができる溶接方法およびアース治具に関するものである。特に、ハイブリッド自動車や電気自動車などの駆動用モータを製造する際に用いるのに好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
セグメント式コイルモータにおいては、ステータコアに設けられたスロットに略Ｕ字状のセグメントコイルを挿入した後に、セグメントコイルの先端を捻り、それらの端部を溶接することによりステータを製造している。そして、セグメントコイルの端部同士の溶接方法としては、電極とセグメントコイルの溶接部との間でアーク放電させて、その熱を利用してセグメントコイルを溶融接合するアーク溶接が一般的に用いられている。
【０００３】
ここで、ステータコアのスロットに挿入され成形されたセグメントコイル１０３，１０４の先端は、図１８に示すように、ステータコアの径方向で隣り合うもの同士で一対毎に溶接される。したがって、溶接箇所１０５は、図１９に示すように、放射状に配列されることになる。すなわち、溶接箇所１０５は、ステータコアの同心円周上に何重にも渡って位置することになる。なお、図１９では、溶接箇所１０５の総数は２８８個（４８個／周×６周）である。
【０００４】
このため、１点１点でアーク放電させていると非常に時間がかかる。そこで、このような多数の箇所での溶接を高速で行うための技術が種々提案されている。そのうちの１つとして、例えば、特開２０００−３５０４２２号公報に開示されているものがある。ここに開示されている溶接技術では、図２０に示すように、ステータコア１０１のスロット１０２に挿入され成形されたセグメントコイル１０３，１０４の端部付近にアース治具（矢）１０６を、ステータコア１０１の外周から内周に向けて差し込み、このアース治具１０６によりアースを取って、溶接箇所１０５の円周軌道上に溶接トーチ１０７を配置する。そして、ステータコア１０１を所定角度ずつ回動させて、溶接トーチ１０７の下に溶接箇所１０５を順次に移動させることにより、連続的に高速で溶接を行うことができるようになっている。なお、一つの円周軌道上における連続的な溶接が終わると、次の円周軌道上に溶接トーチ１０７を移動させ連続的な溶接を行い、これを繰り返して、すべての溶接箇所１０５において溶接を行うようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３５０４２２号公報（第３〜５頁、第４図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特開２０００−３５０４２２号公報に開示された溶接技術では、ステータのコイルエンド高さを短縮することができないという問題があった。なぜなら、溶接を行う際にアースを行うためのアース治具１０６をセグメントコイル１０３，１０４の端部付近（溶接箇所１０５の付近）に取り付けているため、その取付スペースが必要となるからである。また、溶接時に、アース治具１０６がセグメントコイル１０３，１０４に溶着しないように、溶接箇所１０５をアース治具１０６の上面から離す必要があり、さらにその分、コイルエンドが高くなってしまうという問題もあった。
【０００７】
そして、自動車の駆動用モータに対する要請の１つとして、搭載スペースの関係からモータの小型化、特にモータの軸方向長さの短縮が挙げられており、ステータにおけるコイルエンド高さを少しでも短縮する必要があった。ところが、上記したように、特開２０００−３５０４２２号公報に開示された溶接技術では、この要請に応えることができなかった。
【０００８】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、溶接箇所とは反対側でアースを取ることにより、ステータのコイルエンド高さを短縮することができるセグメントコイルの溶接方法およびアース治具を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係るセグメントコイルの溶接方法は、ステータコアのスロットに挿入されて捻り成形された複数の略Ｕ字状のセグメントコイルの端部同士を溶接トーチを使用して溶接するセグメントコイルの溶接方法において、前記セグメントコイルの端部に対向して前記溶接トーチを配置する一方、溶接箇所の反対側で前記セグメントコイルにアース電極を前記ステータコアの軸方向から当接させて溶接電流を流して前記溶接箇所で前記溶接トーチにより溶接を行うことを特徴とする。
【００１０】
この溶接方法では、ステータコアのスロットに挿入されて捻り成形された複数の略Ｕ字状のセグメントコイルの端部に対向して溶接トーチが配置される。その一方、溶接箇所の反対側でセグメントコイルに対して、アース電極をステータコアの軸方向から当接させる。つまり、反リード側（溶接箇所とは反対側）でアースを取って溶接を行うのである。したがって、溶接箇所付近にアース電極（アース治具）を設置する必要がなくなる。これにより、セグメントコイルの先端にアース電極（アース治具）を設置するためのスペースが不要になる。このため、セグメントコイルの先端部に必要であったストレート部分が不要になる。よって、コイルエンド高さを短縮することができる。なお、アース電極を当接させるセグメントコイルの箇所の絶縁膜は予め剥離しておけばよい。絶縁膜の剥離は、ステータコアに装着した後でもよいし、装着する前に剥離しておいてもよい。
【００１１】
また、アース電極をステータコアの軸方向からセグメントコイルに対して当接させるため、従来では必要であったアース電極（アース治具）をステータコアの半径方向に移動させるための機構が不要となる。したがって、溶接装置の小型化（特に半径方向における小型化）および簡素化を図ることができる。
【００１２】
本発明に係るセグメントコイルの溶接方法においては、前記溶接トーチと前記ステータコアとを相対的に回転させて、前記複数のセグメントコイルの端部同士を順次溶接していくことが望ましい。
【００１３】
上記したように、セグメントコイルの溶接においては、非常に多くの箇所で溶接を行うため効率良く溶接を行うことが重要である。そこで、溶接トーチとステータコアとを相対的に回転させて、複数のセグメントコイルの端部同士を順次溶接していくことにより、溶接のスピードアップを図ることができる。そして、ステータコア側を回転させる場合には、半径方向に長いアース電極（アース治具）が設置されていると、ステータコアの回転速度が遅くなる。これに対して、この溶接方法では、アース治具はステータコアの軸方向に設けられるので、ステータコアの回転速度を上げることができる。したがって、ステータコアを回転させて、セグメントコイルの溶接を行う場合には、溶接の更なるスピードアップを図ることができる。
【００１４】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係るアース治具は、ステータコアのスロットに挿入されて成形された複数の略Ｕ字状のセグメントコイルの端部同士を溶接する際に使用するアース治具において、前記ステータコアを保持する保持手段と、前記保持手段により前記ステータコアが保持された状態で、前記セグメントコイルの溶接箇所と反対側の箇所に前記ステータコアの軸方向から当接してアースを行うアース電極と、を有することを特徴とするものである。
【００１５】
このアース治具では、保持手段により、セグメントコイルが装着されたステータコアが保持される。そして、保持手段によりステータコアが保持された状態では、アース電極がセグメントコイルの溶接箇所と反対側の箇所にステータコアの軸方向から当接している。つまり、アース電極がセグメントコイルに当接してアースが取られている。このように、本アース治具では、セグメントコイルが装着されたステータコアを保持すれば、アース電極が溶接箇所と反対側の箇所でセグメントコイルに当接してアースを取ることができる。すなわち、溶接箇所付近にアース電極が配置されない。これにより、セグメントコイルの先端にアース電極（アース治具）を設置するためのスペースが不要になる。このため、セグメントコイルの先端部に必要であったストレート部分が不要になる。よって、コイルエンド高さを短縮することができる。
【００１６】
また、溶接を行う際に、ステータコア側を回転させる場合、その回転速度を上げることができるので、溶接のスピードアップを図ることができる。なぜなら、アース電極はステータコアの軸方向に設けられているので、アース治具をステータコアと同程度の大きさ（半径方向）にすることができるからである。
【００１７】
ここで、本発明に係るアース治具においては、前記アース電極は、前記ステータコアの軸方向に伸縮可能であることが望ましい。これにより、セグメントコイルにばらつきがあっても、アース電極をセグメントコイルに対して確実に当接させることができるからである。つまり、確実にアースを取ることができるからである。
【００１８】
そして、本発明に係るアース治具においては、前記保持手段は、前記ステータコアの回転中心と前記アース治具の回転中心とを一致させた状態で前記ステータコアを保持するためのガイド手段を有することが望ましい。これにより、溶接を行う際に、ステータ側を回転させる場合にスムーズに回転させることができるので、溶接のスピードアップに貢献するからである。
【００１９】
また、本発明に係るアース治具においては、前記アース電極は、溶接箇所に対応して放射状に複数本設けられていることが望ましい。これにより、溶接箇所で溶接を行う際のアースを予め取ることができるからである。また、このようにアース電極を設けることにより、アース治具をステータコアと同程度の大きさ（半径方向）にすることができるからである。これにより、溶接を行う際に、ステータ側を回転させる場合に、溶接のスピードアップに貢献することができる。
【００２０】
さらに、本発明に係るアース治具においては、前記アース電極の先端部に、前記セグメントコイルの絶縁膜を突き破るための針状部が形成されていることが望ましい。これにより、セグメントコイルの絶縁膜を予め剥離しておく必要がないからである。なお、この場合においても、十分な溶接強度は確保される（図１５参照）。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の溶接方法およびアース治具を具体化した最も好適な実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。本実施の形態は、ハイブリッド自動車や電気自動車などの駆動用モータに使用するステータを製造する際に本発明を適用したものである。
【００２２】
まず、ステータの製造方法について簡単に説明する。ステータは、図１に示すステータコア３０に、複数のセグメントコイルを組み付けた後で各セグメントコイル同士を溶接により接合して製造される。ここで、ステータコア３０は、図１に示すように、平面視リング状で、径方向内側に向かって延びる４８ヶのティース３１、および、これらのティース３１同士の間に位置する同じく４８ヶのスロット３２を有している。このステータコア３０は、例えば方向性珪素鋼板をプレス打ち抜きして形成した鋼板を積み重ね互いに固着して構成されている。なお、図１は、スタータコア３０を示す斜視図である。
【００２３】
このようなステータコア３０の各スロット３２に対して、略Ｕ字状の複数のセグメントコイル３３の両端を挿入してセットする。さらに、図２に示すように、略Ｕ字状の複数のセグメントコイル３４の両端を挿入してセットする。なお、図２では、セグメントコイルが挿入されてセットされたステータコア３０の一部分を示している。
【００２４】
その後、ステータコア３０の各スロット３２にセットされた複数のセグメントコイル３３，３４の両端は、図３に示すように、ステータコア３０を貫き通される。そして、各セグメントコイル３３，３４の両端は、図４に示すように、一端側がステータコア３０の周方向の一方に折り曲げられるとともに、他端側がステータコア３０の周方向の他方に折り曲げられる。つまり、セグメントコイル３３，３４に対する捻り成形が行われる。
【００２５】
ここで、セグメントコイル３３，３４の捻り成形においては、本出願人が特願２００３−１８５５３号にて提案している捻り成形方法を用いている。この捻り成形方法では、図５に示すように、セグメントコイル３３，３４の端部の位置決めを行う位置決め部４２と、セグメントコイル３３，３４の端部を保持することなくセグメントコイル３３，３４の端部近傍部に当接してセグメントコイル３３，３４を押圧する凸部４１とを有する捻り治具４０を用いて捻り成形を行う。具体的には、捻り治具４０の位置決め部４２にセグメントコイル３３，３４の端部を当接させて位置決めを行い、その後、位置決め部４２からセグメントコイル３３，３４の端部を離す。続いて、その状態から捻り治具４０を、セグメントコイル３３，３４との係合を維持させつつ、周方向に回転させながらセグメントコイル方向に近接させる。このようにして、セグメントコイル３３，３４の捻り成形を行うようになっている。
【００２６】
この捻り成形方法を用いることにより、図５に示すように、各セグメントコイル３３，３４の先端にストレート部分が形成されないようになっている。そして、このセグメントコイル３３，３４の成形により、ステータコア３０に組み付けられた各セグメントコイル３３，３４の先端（リード側）は、放射状に配列されることになる（図１８参照）。一方、反リード側のセグメントコイル３３，３４は、図６に示す状態となる。
【００２７】
従来の溶接技術では、上記したように、アース治具をセグメントコイルの先端部（ストレート部分）に取り付けてアースを取っていたので、セグメントコイルの捻り成形を行う際に、セグメントコイルの先端にストレート部分を成形する必要があった。ところが、本実施の形態では、後述するアース治具を用いることにより、溶接箇所とは反対側でアースを取るようにしている。このため、各セグメントコイル３３，３４の先端にストレート部分を形成しなくても、各セグメントコイル３３，３４の先端同士を溶接することができるようになっている。したがって、本出願人が特願２００３−１８５５３号にて提案している捻り成形方法により、各セグメントコイル３３，３４に対する捻り成形を行っても、各セグメントコイル３３，３４の先端同士を溶接することができるのである。その結果として、コイルエンド高さが短縮される。
【００２８】
次に、放射状に配列された各セグメントコイル３３，３４の先端は、ステータコア３０の径方向で隣り合うもの同士で一対毎に溶接される。したがって、溶接箇所も、放射状に配列されることになり、さらに、見方を変えれば、溶接箇所は、ステータコア３０の同心円周上に何重にも渡って位置することになる（図１９参照）。なお、本実施の形態における溶接箇所の総数は、２８８個（４８個／周×６周）となっている。
【００２９】
このように非常に多くの箇所で溶接を行うため、効率よく溶接を行うことが必要である。そこで、本実施の形態では、以下に説明する溶接装置を使用することにより、効率よく溶接を行うようにしている。この溶接装置の概略構成を図７に示す。この溶接装置で使用されているアース治具が本実施の形態に係るアース治具であり、この装置により行われる溶接方法が本実施の形態に係るセグメントコイルの溶接方法である。
【００３０】
この溶接装置には、図７に示すように、溶接トーチ２６と、アーム部２５と、ロボット部２４と、アーク電源装置２２と、アーク制御装置２３とが備わっている。ここで、溶接トーチ２６を保持するロボット部２４は、溶接トーチ１６を先端に保持するアーム部２５を備えている。
【００３１】
アーク電源装置２２は、アーク溶接時の通電装置である。通電線Ｌ１、Ｌ２は、各々、溶接トーチ２６、およびアース治具１０に接続されている。これにより、溶接トーチ２６とアース治具１０に保持されたステータコア３０に装着されている各セグメントコイル３３，３４との間でアーク放電をさせることにより、各セグメントコイル３３，３４を溶融して各セグメントコイル３３，３４の溶接を行うようになっている。
【００３２】
また、アーク制御装置２３からは、制御信号線Ｃ１、Ｃ２が、各々、アーク電源装置２２とロボット部２４とに接続されている。これにより、アーク制御装置２３は、アーク電源装置２２およびロボット部２４の動作を制御することができるようになっている。なお、アーク制御装置２３は、アース治具１０を回転させるためのポジショナ等の回転装置（不図示）の制御機能も具備している。
【００３３】
このようなアーク溶接装置においては、アーク制御装置２３内のデータ記憶領域等に、ステータコア３０の大きさや溶接箇所の位置等の様々なデータが格納されている。そして、このような格納データに基づき、各セグメントコイル３３，３４の溶接が行われるようになっている。
【００３４】
ここで、本発明の特徴点であるアース治具１０について、図８および図９を参照しながら説明する。図８は、アース治具１０の平面図である。図９は、アース治具１０の断面図である。このアース治具１０は、図８および図９に示すように、有底リング形状をなすものである。このアース治具１０には、アース電極に相当するコンタクトプローブ１１，１２が放射状に複数設けられている。これらのコンタクトプローブ１１，１２は、セグメントコイル３３，３４の先端を溶接する際に、溶接箇所（リード側）と反対側（反リード側）においてセグメントコイル３３，３４に当接してアースを取るためのものである。このため、２８８箇所の溶接箇所に対応して、コンタクトプローブ１１と１２とを合わせて合計２８８個設けられている。そのうち、コンタクトプローブ１１は２４０（＝５×４８）個であり、コンタクトプローブ１２は４８（＝１×４８）個である。
【００３５】
より詳細には、コンタクトプローブ１１は、径の異なる５つの円周１３，１４，１５，１６，１７上にそれぞれ４８個ずつ配置されている。一方、コンタクトプローブ１２は、円周１５上であってコンタクトプローブ１１の間に４８個配置されている。このようにコンタクトプローブ１１，１２を配置することにより、図１０に示すように、コンタクトプローブ１１がセグメントコイル３３（１階建てコイル）に当接し、コンタクトプローブ１２がセグメントコイル３４（２階建てコイル）に当接して、各溶接箇所に対応する位置でアースを取ることができるようになっている。
【００３６】
なお、図１０は、コンタクトプローブ１１，１２のセグメントコイル３３，３４に対する当接点を示したものである。そして、図１０に示す黒丸１１ａがコンタクトプローブ１１のセグメントコイル３３に対する当接点であり、黒丸１２ａがコンタクトプローブ１２のセグメントコイル３４に対する当接点である。
【００３７】
また、アース治具１０には、図８および図９に示すように、その周縁にステータコア３０を保持するための保持部１８が形成されている。この保持部１８には３つのボルト孔１８ａが形成されており、このボルト孔１８ａを利用して、アース治具１０は、ステータコア３０をボルトによって固定保持するようになっている。
【００３８】
さらに、アース治具１０には、ステータ内径ガイド１９が設けられている。このステータ内径ガイド１９は、図９に示すように、アース治具１０の中心にボルト止めされた円筒部材１９ａと、円筒部材１９ａの上端付近に勘合された円板部材１９ｂと、円板部材１９ｂの周縁に設けられてステータコア３０のティース３１に当接するための円環部材１９ｃとを備えている。そして、円板部材１９ｂ（円環部材１９ｃ）の径がステータコア３０の内径とほぼ等しくなっている。
【００３９】
このようなステータ内径ガイド１９が設けられているので、アース治具１０をステータコア３０に取り付けると、アース治具１０とステータコア３０との回転中心が一致するようになっている。これにより、後述するように、セグメントコイル３３，３４の溶接を行う際、ステータコア３０とアース治具１０とを一体的にスムーズに回転させことができるようになっている。また、アース治具１０の径方向における寸法は、ステータコア３０の外径寸法とほぼ等しいので、ステータコア３０およびアース治具１０の回転速度を上げることができるため、溶接のスピードアップを図ることができるようになっている。
【００４０】
また、コンタクトプローブ１１，１２をステータコア３０の軸方向からセグメントコイル３３，３４に対して当接させるため、従来では必要であったアース治具をステータコアの半径方向に移動させるための機構が不要となる。したがって、溶接装置の小型化（特に半径方向における小型化）および簡素化を図ることができるようになっている。
【００４１】
ここで、コンタクトプローブ１１，１２について、図１１を参照しながら説明する。図１１（ａ）は、コンタクトプローブ１１の正面図であり、図１１（ｂ）は、コンタクトプローブ１１の先端部分の拡大図である。なお、コンタクトプローブ１１と１２とは、同じ構造を有するものであるから、以下の説明ではコンタクトプローブ１１について説明する。
【００４２】
コンタクトプローブ１１は、図１１に示すように、円筒形状をなすものであり、外筒部１１１ａと、内筒部１１１ｂと、先端部１１１ｃとを備えている。ここで、内筒部１１１ｂは、外筒部１１１ａ内に軸方向にストローク可能に嵌挿されている。そして、内筒部１１１ｂの端部に先端部１１１ｃが設けられている。この先端部１１１ｃは、円筒形状をなし、その先端面には円錐状の窪みが形成されている。コンタクトプローブ１１は、このような構成を有することにより、セグメントコイル３３に対して確実に当接することができるようになっている。
【００４３】
そして、アース治具１０は、このようなコンタクトプローブ１１，１２により、セグメントコイル３３，３４の溶接時にアースを確実に取ることができるようになっている。ここで、図１１に示すコンタクトプローブ１１，１２を用いてアースを取る場合には、セグメントコイル３３，３４の当接点１１ａ，１２ａ付近における絶縁膜を予め剥離しておく必要がある。セグメントコイル３３，３４の絶縁膜を剥離しておかないと、コンタクトプローブ１１，１２がセグメントコイル３３，３４に当接してもアースを取ることができないおそれがあるからである。なお、セグメントコイル３３，３４における絶縁膜の剥離は、セグメントコイル３３，３４をステータコア３０に装着する前に行ってもよいし、装着した後に行ってもよい。
【００４４】
ここで、コンタクトプローブの変形例について説明する。この変形例は、上記したコンタクトプローブ１１，１２とほぼ同様の構成を有するものであるが、先端部の形状が異なっている。そこで、この点を中心に説明する。まず、第１の変形例であるコンタクトプローブ５１について、図１２を参照しながら説明する。図１２（ａ）は、コンタクトプローブ５１の正面図であり、図１２（ｂ）は、コンタクトプローブ５１の先端部分の拡大図である。このコンタクトプローブ５１にも、図１２（ａ）に示すように、外筒部５１ａと、内筒部５１ｂと、先端部５１ｃとが備わっている。そして、先端部５１ｃは、円筒形状をなしその先端面が、図１２（ｂ）に示すように、くし形状になっている。つまり、先端部５１ｃに針状部が形成されているのである。このように先端部５１ｃの先端面をくし形状にすることにより、セグメントコイル３３，３４に対する当接点１１ａ，１２ａにおける絶縁膜を剥離しておかなくても、先端部５１ｃが絶縁膜を突き破ってアースを確実に取ることができる。
【００４５】
次に、第２の変形例であるコンタクトプローブ６１について、図１３を参照しながら説明する。図１３（ａ）は、コンタクトプローブ６１の正面図であり、図１３（ｂ）は、コンタクトプローブ６１の先端部分の拡大図である。このコンタクトプローブ６１にも、図１３（ａ）に示すように、外筒部６１ａと、内筒部６１ｂと、先端部６１ｃとが備わっている。そして、先端部６１ｃは、図１３（ｂ）に示すように、円錐形状になっている。つまり、先端部６１ｃに針状部が形成されていることになる。このように先端部６１ｃを円錐形状にすることにより、セグメントコイル３３，３４に対する当接点１１ａ，１２ａにおける絶縁膜を剥離しておかなくても、先端部６１ｃが絶縁膜を突き破ってアースを確実に取ることができる。
【００４６】
なお、第１および第２の変形例に係るコンタクトプローブ５１，６１を使用して、セグメントコイル３３，３４の溶接を行っても十分な溶け込み深さおよび破断強さを確保することができることは確認済みである。この点については、後述する。
【００４７】
続いて、上記構成を有するアース治具を用いて、セグメントコイル３３，３４の溶接を行う方法について、図１４を参照しながら説明する。図１４は、本発明に係るセグメントコイルの溶接方法を説明するための説明図である。なお、図１４においては、セグメントコイル３３のみを示している。
【００４８】
まず、上記したように、セグメントコイル３３，３４をステータコア３０のスロット３２に挿入し、その後セグメントコイル３３，３４に対して捻り成形を行うと、図４に示す状態になる。そして、この状態のステータコア３０を、図７に示す溶接装置に装着されているアース治具１０にセットする。なお、アース治具１０は、溶接装置に備わる不図示のポジショナ等の回転装置に装着されている。これで、図１４に示す状態になる。したがって、アース治具１０に備わるコンタクトプローブ１１，１２によって、反リード側においてアースを取ることができる。これにより、セグメントコイルの先端にアース治具を設置するためのスペースが不要になるので、セグメントコイルの先端部に必要であったストレート部分が不要になる。したがって、ステータのコイルエンド高さを短縮することができる。さらに、セグメントコイル３３，３４の捻り成形を本出願人が特願２００３−１８５５３号にて提案している捻り成形方法により行っているので、更なるコイルエンド高さの短縮を図ることができる。
【００４９】
そして、アーク制御装置２３からの指令により、ロボット部２４およびアーム部２５が制御されて、溶接トーチ２６が溶接箇所に移動させられ、その位置で固定される。このとき、溶接トーチ２６は、ステータコア３０を回転させることによって描かれる溶接箇所の円周１３上に固定される。次いで、アーク電源装置２２により、溶接トーチ２６とセグメントコイル３３，３４との間でアーク放電が行われる。これにより、図１４に破線で示すように溶接電流が流れ、各セグメントコイル３３，３４が溶融して各セグメントコイル３３，３４の溶接が行われる。
【００５０】
一箇所での溶接が終了すると、アーク制御装置２３により、ステータコア３０（アース治具１０）が所定角度ずつ回動させられ、溶接トーチ２６の下に溶接箇所が順次移動させられて連続的に溶接が行われる。そして、円周１３上における連続的な溶接が終わると、次の円周１４上に溶接トーチ２６が移動させられて固定される。その後、同様の手順で、連続的な溶接が実施される。そして、円周１４上における連続的な溶接が終わると、順次、円周１５，１６，１７上における連続的な溶接が行われることにより、すべての溶接箇所における溶接が終了する。かくして、セグメントコイル３３，３４の溶接が終了する。
【００５１】
ここで、本実施の形態に係る溶接方法により溶接を行った場合の溶接箇所における溶け込み深さＤと破断強さＦを調べたので、その結果を図１５に示す。図１５は、横軸に溶け込み深さＤをとり、縦軸に破断強さＦをとって、先端形状の異なるコンタクトプローブごとの結果を示したものである。なお、図１５において、菱形（◇）で示すものが本実施の形態で使用しているコンタクトプローブ（図１１参照）であり、四角（□）で示すものが第１の変形例に係るコンタクトプローブ（図１２参照）であり、丸（○）で示すものが第２の変形例に係るコンタクトプローブ（図１３参照）である。
【００５２】
なお、溶け込み深さＤとは、図１６に示すように、溶接箇所の表面からどの程度まで互いのセグメントコイルが溶融して接合されているかを示す指標である。また、破断強さＦとは、溶接後のセグメントコイルを、図１７に示すように、互いが離れる方向に引っ張って溶接箇所が破断する限界力である。これらの溶け込み深さＤと破断強さＦとは、溶接の品質を評価するための指標の一種である。そして、溶け込み深さＤとしては、セグメントコイルの幅寸法Ｔの半分以上を確保する必要があり、破断強さＦとしては、安全率Ｋ＝１以上を確保する必要がある。逆に言えば、図１５に示すように、溶け込み深さＤがＤ＜Ｔ／２、破断強さＦがＦ＜Ｋとなる領域がＮＧ領域となる。
【００５３】
そして、図１６に示すように、上記したコンタクトプローブ１１（１２），５１，６１のいずれを使用してセグメントコイル３３，３４の溶接を行っても、十分な溶け込み深さＤおよび破断強さＦを確保することができるのがわかる。具体的には、溶け込み深さＤは、１．２５Ｔ〜１．５Ｔ程度確保することができ、破断強さＦは、安全率Ｋ＝５以上を確保することができている。したがって、上記したいずれかのコンタクトプローブを使用して本実施の形態に係る溶接方法により、セグメントコイルの溶接をすれば、十分な溶接性能を確保した上で、コイルエンド高さを短縮することができる。
【００５４】
以上、詳細に説明したように実施の形態に係るアース治具１０では、ステータコア３０を保持する保持部１８と、保持手段１８によりステータコア３０が保持された状態で、セグメントコイル３３，３４の溶接箇所と反対側の箇所（反リード側）にステータコア３０の軸方向から当接してアースを行うコンタクトプローブ１１，１２とを有している。これにより、セグメントコイル３３，３４が装着されたステータコア３０をアース治具１０にセットすれば、コンタクトプローブ１１，１２が反リード側でセグメントコイル３３，３４に当接してアースを取ることができる。したがって、セグメントコイルの先端にアース電極を設置するためのスペースが不要になるので、従来、セグメントコイルの先端部に必要であったストレート部分が不要となる。よって、コイルエンド高さを短縮することができる。
【００５５】
また、アース治具１０では、ステータコア３０のコンタクトプローブ１１，１２は軸方向に設けられている。このため、アース治具１０の径方向寸法は、ステータコア３０と同程度の大きさとなっている。これにより、溶接を行う際にステータコア３０を回転させるとき、その回転速度を上げることができるので、溶接のスピードアップを図ることができる。
【００５６】
そして、コンタクトプローブ１１，１２は、ステータコア３０の軸方向にストローク可能となっているので、セグメントコイルに対して確実に当接することができ、確実にアースを取ることができる。また、コンタクトプローブ１１，１２は、溶接箇所に対応して放射状に複数本設けられているので、溶接箇所で溶接を行う際のアースを予め取ることができる。また、このようにコンタクトプローブ１１，１２を設けることにより、アース治具１０の半径方向寸法をステータコア３０と同程度の大きさにすることができる。
【００５７】
また、アース治具１０には、ステータコア３０の回転中心とアース治具３０の回転中心とを一致させた状態でステータコア３０を保持するためのステータ内径ガイド１９を有しているので、溶接を行う際に、ステータ３０を回転させる場合にスムーズに回転させることができる。これにより、溶接のスピードアップに貢献することができる。
【００５８】
また、本実施の形態に係るセグメントコイルの溶接方法では、セグメントコイル３３，３４の端部に対向して溶接トーチ２６を配置する一方、溶接箇所の反対側でセグメントコイル３３，３４にコンタクトプローブ１１，１２をステータコア３０の軸方向から当接させて溶接電流を流し、各セグメントコイル３３，３４を溶融させて各セグメントコイル３３，３４の溶接を行うので、従来のようにセグメントコイルの先端にアース治具（アース電極）を設置するためのスペースが不要になる。このため、セグメントコイルの先端部に必要であったストレート部分が不要になるので、コイルエンド高さを短縮することができる。
【００５９】
そして、本実施の形態に係るセグメントコイルの溶接方法では、溶接トーチ２６を固定し、ステータコア３０およびアース治具１０を回転させて、各セグメントコイル３３，３４の端部同士を順次溶接していくので、効率よく溶接を行うことができる。
【００６０】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。上記した実施の形態では、セグメントコイル３３，３４の捻り成形を本出願人が特願２００３−１８５５３号にて提案している捻り成形方法により行っているが、従来の捻り成形方法を用いてもよい。この場合には、従来の捻り方法において、捻り治具によるセグメントコイルの掴み代を少なくして捻り成形を行った後、本発明を適用してセグメントコイルの溶接を行うことにより、ステータのコイルエンド高さを短縮することができる。
【００６１】
また、上記した実施の形態ではアース治具１０にコンタクトプローブ１１，１２を合計２８８本設けているが、溶接電流の経路を考慮することにより、コンタクトプローブの設置本数を減らすこともできる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明した通り本発明に係るセグメントコイルの溶接方法によれば、ステータコアのスロットに挿入されて捻り成形された複数の略Ｕ字状のセグメントコイルの端部同士を溶接トーチを使用して溶接するセグメントコイルの溶接方法において、前記セグメントコイルの端部に対向して前記溶接トーチを配置する一方、溶接箇所の反対側で前記セグメントコイルにアース電極を前記ステータコアの軸方向から当接させて溶接電流を流して前記溶接箇所で前記溶接トーチにより溶接を行うので、溶接箇所とは反対側でアースを取ることにより、ステータのコイルエンド高さを短縮することができる。
【００６３】
また、本発明に係るアース治具によれば、ステータコアのスロットに挿入されて成形された複数の略Ｕ字状のセグメントコイルの端部同士を溶接する際に使用するアース治具において、前記ステータコアを保持する保持手段と、前記保持手段により前記ステータコアが保持された状態で、前記セグメントコイルの溶接箇所と反対側の箇所に前記ステータコアの軸方向から当接してアースを行うアース電極とを有するので、このアース治具を使用することにより、ステータのコイルエンド高さを短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ステータコアを示す斜視図である。
【図２】ステータコアのスロットに対してセグメントコイルの両端を挿入した際の斜視図である。
【図３】ステータコアのスロットに対してセグメントコイルの両端を貫入した際の斜視図である。
【図４】ステータコアのスロットに貫入されたセグメントコイルの両端が捻られた際の斜視図である。
【図５】セグメントコイルの捻り成形方法を説明するための説明図である。
【図６】ステータコアのスロットに貫入されたセグメントコイルの両端が捻られた後の反リード側の状態を示す図である。
【図７】溶接装置の概略構成を示すシステム構成図である。
【図８】アース治具の概略構成を示す平面図である。
【図９】アース治具の概略構成を示す断面図である。
【図１０】コンタクトプローブの当接点（アース位置）を示す図である。
【図１１】本実施の形態に係るアース治具に備わるコンタクトプローブを示す図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は先端部の拡大図である。
【図１２】コンタクトプローブの第１変形例を示す図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は先端部の拡大図である。
【図１３】コンタクトプローブの第２変形例を示す図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は先端部の拡大図である。
【図１４】本実施の形態に係る溶接方法を説明するための説明図である。
【図１５】先端形状の異なるコンタクトプローブを使用してセグメントコイルの溶接を行ったときにおける溶け込み深さおよび破断強さを示す図である。
【図１６】図１５に示す溶け込み深さの定義を説明するための説明図である。
【図１７】図１５に示す破断強さの定義を説明するための説明図である。
【図１８】ステータコアのスロットに貫入されたセグメントコイルの両端が捻られたことによって、ステータコアのリード側に配置されたセグメントコイルの先端平面のみを示した図である。
【図１９】ステータコアのスロットに貫入されたセグメントコイルの両端が捻られたことによって、ステータコアのリード側に設けられた溶接箇所を示した図である。
【図２０】従来のセグメントコイルの溶接方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１０    アース治具
１１，１２  コンタクトプローブ
１８    保持部
１９    ステータ内径ガイド
２６    溶接トーチ
３０    ステータコア
３２    スロット
３３，３４  セグメントコイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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