(57)【要約】【課題】電気自動車の駆動用モータのステータに装着されたセグメントコイルを従来の連続アーク溶接法によって接合する際に、アーク切れが発生したり、セグメントの溶接部を保持する保持冶具に溶融等の破損が生じる恐れがあった。【解決手段】連続溶接中のステータの回転速度を一定とし、電極２２がセグメント端部対５２の上方を移動しているときには、電極２２に流れる溶接電流を高電流とし、電極２２が保持冶具８０の上方を移動しているときには、溶接電流を低電流とする。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータに装着された複数のセグメントの接合箇所となるセグメント端部対を、前記セグメント端部対を保持する保持冶具を前記セグメント端部対間に挟んだ状態でアーク溶接により溶接するセグメントコイル接合装置であって、
ステータを所定の回転速度で回転させるステータ回転機構と、
前記ステータ回転機構による前記ステータの回転速度を制御する回転制御部と、
アークを発生させる電極に電流を供給する電源と、
前記電源から供給される電流を制御するアーク電流制御部と、
を備え、
前記回転制御部は、前記ステータを一定の回転速度で回転させ、
前記アーク電流制御部は、前記ステータが一定回転速度で回転しているときに、前記電極が前記セグメント端部対の上方に位置する場合には、前記電流を高電流とし、前記電極が前記保持冶具の上方に位置する場合には、前記電流を低電流とすることを特徴とするセグメントコイル接合装置。
【請求項２】
ステータに装着された複数のセグメントの接合箇所となるセグメント端部対を、前記セグメント端部対を保持する保持冶具を前記セグメント端部対間に挟んだ状態でアーク溶接により溶接するセグメントコイル接合装置であって、
ステータを所定の回転速度で回転させるステータ回転機構と、
前記ステータ回転機構による前記ステータの回転速度を制御する回転制御部と、
アークを発生させる電極に電流を供給する電源と、
前記電源から供給される電流を制御するアーク電流制御部と、
を備え、
前記アーク電流制御部は、前記電流を一定の値とし、
前記回転制御部は、前記一定の電流が流れている状態で、前記電極が前記セグメント端部対の上方に位置する場合には、前記回転速度を低速回転とし、前記電極が前記保持冶具の上方に位置する場合には、前記回転速度を高速回転とすることを特徴とするセグメントコイル接合装置。
【請求項３】
ステータに装着された複数のセグメントの接合箇所となるセグメント端部対を、前記セグメント端部対を保持する保持冶具を前記セグメント端部対間に挟んだ状態でアーク溶接により溶接するセグメントコイル接合方法であって、
前記ステータを回転させながら、アークを発生させる電極に電流を与えて、前記セグメント端部対をアーク溶接するにあたり、前記セグメント端部対上に前記電極が位置したときと前記保持冶具上に電極が位置したときとでは、前記電極への付与電流値、ステータの回転速度のいずれか一方もしくは両方を変えて行なうことを特徴とするセグメントコイル接合方法。
【請求項４】
ステータに装着された複数のセグメントの接合箇所となるセグメント端部対を、前記セグメント端部対を保持する保持冶具を前記セグメント端部対間に挟んだ状態でアーク溶接により溶接するセグメントコイル接合方法であって、
前記ステータを一定の回転速度で回転させながら、アークを発生させる電極が前記セグメント端部対の上方に位置する場合には、前記電極に流れる電流を高電流とし、前記電極が前記保持冶具の上方に位置する場合には、前記電流を低電流とすることを特徴とするセグメントコイル接合方法。
【請求項５】
ステータに装着された複数のセグメントの接合箇所となるセグメント端部対を、前記セグメント端部対を保持する保持冶具を前記セグメント端部対間に挟んだ状態でアーク溶接により溶接するセグメントコイル接合方法であって、
アークを発生させる電極に一定の電流を流しながら、前記電極が前記セグメント端部対の上方に位置する場合には、前記ステータを低速回転させ、前記電極が前記保持冶具の上方に位置する場合には、前記ステータを高速回転させることを特徴とするセグメントコイル接合方法。
【請求項６】
ステータに装着された複数のセグメントの接合箇所となるセグメント端部対を、前記セグメント端部対を保持する保持冶具を前記セグメント端部対間に挟んだ状態でアーク溶接により溶接するセグメントコイル接合方法であって、
前記保持冶具上に、絶縁性の補助冶具を設けた状態で、前記セグメント端部対のアーク溶接を連続的に行なうことを特徴とするセグメントコイル接合方法。
【請求項７】
前記補助冶具は、角部が面取りされていることを特徴とする請求項６に記載のセグメントコイル接合方法。
【請求項８】
ステータに装着された複数のセグメントの接合箇所となるセグメント端部対を、前記セグメント端部対を保持する保持冶具を前記セグメント端部対間に挟んだ状態でアーク溶接により溶接するセグメントコイル接合装置であって、
ステータを所定の回転速度で回転させるステータ回転機構と、
前記ステータ回転機構による前記ステータの回転速度を制御する回転制御部と、
アークを発生させる電極に電流を供給する電源と、
前記電源から供給される電流を制御するアーク電流制御部と、
を備え、
前記回転制御部は、前記電極が前記セグメント端部対の上方に位置する状態で前記ステータを所定の時間だけ停止させた後、隣接するセグメント端部対が前記電極の下方に来るまで前記ステータを回転させる動作を繰り返し実行させ、
前記アーク電流制御部は、前記ステータが停止している場合には、前記電流を高電流とし、前記ステータが回転している場合には、前記電流を低電流とすることを特徴とするセグメントコイル接合装置。
【請求項９】
前記電極の各セグメント端部対における径方向の溶接位置を、前記ステータに配設された複数のセグメント端部対列における径方向の位置に応じて制御する溶接位置制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１，２または８に記載のセグメントコイル接合装置。
【請求項１０】
前記アーク電流制御部は、溶接開始からの経過時間に応じて、前記電流を制御し、少なくとも、溶接終了時の電流値を溶接開始時の電流値より高くすることを特徴とする請求項１，２，８または９に記載のセグメントコイル接合装置。
【請求項１１】
ステータに装着された複数のセグメントの接合箇所となるセグメント端部対を、前記セグメント端部対を保持する保持冶具を前記セグメント端部対間に挟んだ状態でアーク溶接により溶接するセグメントコイル接合方法であって、
アークを発生させる電極が前記セグメント端部対の上方に位置する状態で前記ステータを所定の時間だけ停止させた後、隣接するセグメント端部対が前記電極の下方に来るまで前記ステータを回転させる動作を繰り返し実行させ、
前記ステータが停止している場合には、前記電極に流れる電流を高電流とし、前記ステータが回転している場合には、前記電流を低電流とすることを特徴とするセグメントコイル接合方法。
【請求項１２】
前記電極の各セグメント端部対における径方向の溶接位置を、前記ステータに配設された複数のセグメント端部対列における径方向の位置に応じて制御することを特徴とする請求項３−７および１１のいずれか１項に記載のセグメントコイル接合方法。
【請求項１３】
溶接開始からの経過時間に応じて、前記電流を制御し、少なくとも、溶接終了時の電流値を溶接開始時の電流値より高くすることを特徴とする請求項３−７および１１，１２のいずれか１項に記載のセグメントコイル接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セグメントコイルを用いたモータの製造方法に関する。特に本発明は、セグメントコイルの接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数のセグメントを接合することによって、モータの鉄心にコイルを巻回する構造が知られている。セグメント同士の接合方法としては、アーク溶接を用いて、セグメント接合部を連続的に溶接することによって溶接に要する時間を短縮する技術（以下、連続アーク溶接法とよぶ）が開示されている（たとえば、特開２０００−３５０４２２号公報参照）。この種の連続アーク溶接法では、隣り合うセグメント接合部間にセグメント接合部を保持する保持冶具なるものが設けられている。そして、連続溶接中は、ワークを一定速度で回転させるとともに、溶接電流も一定にしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３５０４２２号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電気自動車の駆動用に用いられるモータに関しては、高出力が要求されるため、オルタネータ等に用いられる小出力のモータと比べて、径が大型化する。また、一般的に、オルタネータ等用のモータでは、スロット数が９６個であるのに対し、駆動用のモータでは、スロット数が４８個である。このため、オルタネータ等用のモータでは、セグメント接合部の間隔がアーク電極径と同等程度であるのに対して、駆動用のモータでは、セグメント接合部の間隔がアーク電極径に比べてより長くなる。
【０００５】
このため、駆動用に用いられるモータのセグメントの接合に従来の連続アーク溶接法を用いると、連続溶接中（特に、アークが保持冶具上を移動している途中）に、アーク切れが発生したり、保持冶具の上をアークが走ることによって保持冶具に溶融等の破損が生じる恐れがあり、これらは溶接不良の要因となっていた。
【０００６】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできるセグメントコイル接合装置およびセグメントコイル接合方法を提供することを目的とする。より具体的には、本発明は、セグメント式コイルモータのコイルを連続溶接する場合において、アーク溶接のアークを切らずに、かつ、コイルの保持冶具を破損せずに溶接を可能にすることにある。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、ステータに装着された複数のセグメントの接合箇所となるセグメント端部対を、前記セグメント端部対を保持する保持冶具を前記セグメント端部対間に挟んだ状態でアーク溶接により溶接するセグメントコイル接合装置であって、ステータを所定の回転速度で回転させるステータ回転機構と、前記ステータ回転機構による前記ステータの回転速度を制御する回転制御部と、アークを発生させる電極に電流を供給する電源と、前記電源から供給される電流を制御するアーク電流制御部と、を備え、前記回転制御部は、前記ステータを一定の回転速度で回転させ、前記アーク電流制御部は、前記ステータが一定回転速度で回転しているときに、前記電極が前記セグメント端部対の上方に位置する場合には、前記電流を高電流とし、前記電極が前記保持冶具の上方に位置する場合には、前記電流を低電流とする。
【０００８】
これによれば、セグメント式コイルモータのコイルを連続溶接する際に、アーク溶接のアークを切らずに、かつ、コイルの保持冶具を破損せずに溶接を行なうことができる。
【０００９】
また、本発明は、ステータに装着された複数のセグメントの接合箇所となるセグメント端部対を、前記セグメント端部対を保持する保持冶具を前記セグメント端部対間に挟んだ状態でアーク溶接により溶接するセグメントコイル接合装置であって、ステータを所定の回転速度で回転させるステータ回転機構と、前記ステータ回転機構による前記ステータの回転速度を制御する回転制御部と、アークを発生させる電極に電流を供給する電源と、前記電源から供給される電流を制御するアーク電流制御部と、を備え、前記アーク電流制御部は、前記電流を一定の値とし、前記回転制御部は、前記一定の電流が流れている状態で、前記電極が前記セグメント端部対の上方に位置する場合には、前記回転速度を低速回転とし、前記電極が前記保持冶具の上方に位置する場合には、前記回転速度を高速回転とする。
【００１０】
また、本発明は、ステータに装着された複数のセグメントの接合箇所となるセグメント端部対を、前記セグメント端部対を保持する保持冶具を前記セグメント端部対間に挟んだ状態でアーク溶接により溶接するセグメントコイル接合方法であって、前記ステータを回転させながら、アークを発生させる電極に電流を与えて、前記セグメント端部対をアーク溶接するにあたり、前記セグメント端部対上に前記電極が位置したときと前記保持冶具上に電極が位置したときとでは、前記電極への付与電流値、ステータの回転速度のいずれか一方もしくは両方を変えて行なう。
【００１１】
また、本発明は、ステータに装着された複数のセグメントの接合箇所となるセグメント端部対を、前記セグメント端部対を保持する保持冶具を前記セグメント端部対間に挟んだ状態でアーク溶接により溶接するセグメントコイル接合方法であって、前記ステータを一定の回転速度で回転させながら、アークを発生させる電極が前記セグメント端部対の上方に位置する場合には、前記電極に流れる電流を高電流とし、前記電極が前記保持冶具の上方に位置する場合には、前記電流を低電流とする。
【００１２】
また、本発明は、ステータに装着された複数のセグメントの接合箇所となるセグメント端部対を、前記セグメント端部対を保持する保持冶具を前記セグメント端部対間に挟んだ状態でアーク溶接により溶接するセグメントコイル接合方法であって、アークを発生させる電極に一定の電流を流しながら、前記電極が前記セグメント端部対の上方に位置する場合には、前記ステータを低速回転させ、前記電極が前記保持冶具の上方に位置する場合には、前記ステータを高速回転させる。
【００１３】
また、本発明は、ステータに装着された複数のセグメントの接合箇所となるセグメント端部対を、前記セグメント端部対を保持する保持冶具を前記セグメント端部対間に挟んだ状態でアーク溶接により溶接するセグメントコイル接合方法であって、前記保持冶具上に、絶縁性の補助冶具を設けた状態で、前記セグメント端部対のアーク溶接を連続的に行なう。
【００１４】
これによれば、保持冶具の上面を補助冶具によって保護することにより、保持冶具の損傷を低減するとともに、補助冶具上のアークが次のセグメント端部対へ走りやすくなるので、セグメント端部対へのアーク集中性を高めることができる。
【００１５】
上記発明の一態様において、前記補助冶具は、角部が面取りされていてもよい。
【００１６】
これによれば、アークが補助冶具の表面を渡って、次のセグメント端部対に移動する際に、角部に熱衝撃が集中することが防がれ、補助冶具の耐久性を向上することができる。
【００１７】
また、本発明は、ステータに装着された複数のセグメントの接合箇所となるセグメント端部対を、前記セグメント端部対を保持する保持冶具を前記セグメント端部対間に挟んだ状態でアーク溶接により溶接するセグメントコイル接合装置であって、ステータを所定の回転速度で回転させるステータ回転機構と、前記ステータ回転機構による前記ステータの回転速度を制御する回転制御部と、アークを発生させる電極に電流を供給する電源と、前記電源から供給される電流を制御するアーク電流制御部と、を備え、前記回転制御部は、前記電極が前記セグメント端部対の上方に位置する状態で前記ステータを所定の時間だけ停止させた後、隣接するセグメント端部対が前記電極の下方に来るまで前記ステータを回転させる動作を繰り返し実行させ、前記アーク電流制御部は、前記ステータが停止している場合には、前記電流を高電流とし、前記ステータが回転している場合には、前記電流を低電流とすることを特徴とする。
【００１８】
これによれば、溶接時のアーク形状が安定し、溶接品質およびロバスト性を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明は、前記電極の各セグメント端部対における径方向の溶接位置を、前記ステータに配設された複数のセグメント端部対列における径方向の位置に応じて制御する溶接位置制御部をさらに備えることを特徴とする。
【００２０】
これによれば、各セグメント端部対におけるアークの径方向の偏りが修正され、溶接部分の溶融形状が安定するので、溶接品質を向上させることができる。
【００２１】
また、本発明の前記アーク電流制御部は、溶接開始からの経過時間に応じて、前記電流を制御し、少なくとも、溶接終了時の電流値を溶接開始時の電流値より高くすることを特徴とする。
【００２２】
これによれば、溶接時間が長くなることにより、電極に熱が蓄積された結果、セグメント端部対の溶融部分に十分な熱が加えられなくなることが防止できるので、溶接品質を向上させることができる。
【００２３】
また、本発明は、ステータに装着された複数のセグメントの接合箇所となるセグメント端部対を、前記セグメント端部対を保持する保持冶具を前記セグメント端部対間に挟んだ状態でアーク溶接により溶接するセグメントコイル接合方法であって、アークを発生させる電極が前記セグメント端部対の上方に位置する状態で前記ステータを所定の時間だけ停止させた後、隣接するセグメント端部対が前記電極の下方に来るまで前記ステータを回転させる動作を繰り返し実行させ、前記ステータが停止している場合には、前記電極に流れる電流を高電流とし、前記ステータが回転している場合には、前記電流を低電流とすることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明は、前記電極の各セグメント端部対における径方向の溶接位置を、前記ステータに配設された複数のセグメント端部対列における径方向の位置に応じて制御することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明は、溶接開始からの経過時間に応じて、前記電流を制御し、少なくとも、溶接終了時の電流値を溶接開始時の電流値より高くすることを特徴とする。
【００２６】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２８】
図１は、実施形態に係るセグメント式コイルモータのセグメントコイル接合装置１０の構成を示す概略図である。溶接トーチ２０は、アーク放電用の電極２２を備え、電源２４から供給される電流により、ワークとの間にアークを発生させる。この溶接トーチ２０は、トーチ移動機構３０（たとえばロボットアームなど）により上下左右に移動可能となっている。回転機構４０は、複数のセグメント５０が鉄心に組み付けられたステータ６０を所定の回転速度で回転させる。回転機構４０は、たとえば、ステータ６０を載せてモータ駆動により回転動作を行なう回転台である。
【００２９】
このステータ６０は、たとえば、スロット数は４８個、ターン数は１２であり、電気自動車の駆動用のモータで使用される。セグメント５０の接合箇所であるセグメント端部対５２をアーク溶接する場合には、その両側でセグメント端部対５２と接触して、セグメント端部対５２を保持する保持冶具８０が各セグメント端部対５２の間に設けられる。
【００３０】
制御部７０は、アーク電流制御部７２、トーチ位置制御部７４および回転制御部７６を含み、セグメント端部対５２を溶接するときの動作を制御し、所定位置においてワークのアーク溶接（ＴＩＧ溶接を含む）を実行させる。
【００３１】
アーク電流制御部７２は、セグメント溶接中に電源２４から電極２２に供給される電流（溶接電流）を制御する。トーチ位置制御部７４は、トーチ移動機構３０の動作を制御し、所定の位置に溶接トーチ２０を配置する。回転制御部７６は、回転機構４０を制御し、セグメント溶接中にステータ６０を所定の回転速度で回転させる。
【００３２】
以下で、セグメントコイル接合装置１０を用いてセグメント溶接を行なう手法をより具体的に説明する。
【００３３】
（セグメント溶接方法１）
図２は、セグメント溶接方法１の態様における電極２２とセグメント端部対５２および保持冶具８０との位置関係、およびそれぞれの位置に対応する溶接電流を示す図である。本態様においては、ステータの回転速度を一定（たとえば、６ｒｐｍ）とし、溶接電流をステータの回転に合わせて変化させる。具体的には、電極２２がセグメント端部対５２の上方を移動しているときには、電極２２に流れる溶接電流を高電流（セグメントの溶融に必要な入熱を確保できる電流、たとえば、１５０Ａ程度）とする。他方、電極２２が保持冶具８０の上方を移動しているときには、溶接電流を低電流（アークが切れない範囲内の電流、たとえば、５０Ａ程度）とする。
【００３４】
このように、電極２２がセグメント端部対５２の上方に位置するときと、保持冶具８０の上方に位置するときとで、電極２２に流れる電流を変化させることにより、アークを切ることなく、保持冶具８０の損傷を低減することができる。
【００３５】
なお、溶接電流の切り換えタイミングは、電源２４自体の電流切り換えにおける遅れや、保持冶具８０を含めた電流経路での電流の立ち上がり、立ち下がり時遅れを考慮して調整してもよい。
【００３６】
（セグメント溶接方法２）
図３は、セグメント溶接方法２の態様における電極２２とセグメント端部対５２および保持冶具８０との位置関係、およびそれぞれの位置に対応するステータ６０の回転速度を示す図である。本態様においては、電極２２に流れる溶接電流を一定（たとえば、１５０Ａ程度）とし、ステータの回転速度を電極２２とセグメント端部対５２および保持冶具８０との位置関係に応じて変化させる。具体的には、電極２２がセグメント端部対５２の上方を移動しているときには、ステータ６０の回転速度を低速回転（セグメントの溶融に必要な入熱を確保できる程度の回転速度、たとえば、６ｒｐｍ）とする。他方、電極２２が保持冶具８０の上方を移動しているときには、ステータ６０の回転速度を高速回転（保持冶具８０に損傷を与えない入熱となる回転速度、たとえば、１８ｒｐｍ）とする。
【００３７】
このように、電極２２がセグメント端部対５２の上方に位置するときと、保持冶具８０の上方に位置するときとで、ステータ６０の回転速度を変化させることにより、アークを切ることなく、保持冶具８０の損傷を低減することができる。
【００３８】
なお、ステータ６０の回転速度の切り換えタイミングは、溶接電流、セグメント溶融に必要な入熱量、回転機構４０の応答性を考慮して調整してもよい。
【００３９】
（セグメント溶接方法３）
図４は、セグメント溶接方法３の態様を示す図である。本態様においては、保持冶具８０の上に、補助冶具９０を設けることにより保持冶具８０の破損を防止する。補助冶具９０は、たとえば窒化珪素などのセラミック系の材料で形成され、絶縁性でかつ熱衝撃に強い特性を有する。ステータ６０の回転速度は一定にすることができる。
【００４０】
このように、保持冶具８０の上面を補助冶具９０によって保護することにより、保持冶具８０の損傷を低減することができる。
【００４１】
また、補助冶具９０として絶縁材を用いることにより、補助冶具９０上のアークが次のセグメント端部対５２へ走りやすくなるので、セグメント端部対５２へのアーク集中性を高めることができる。これにより、ステータ回転速度が同じであれば、溶接電流を下げることができ、また、溶接電流が同じであれば、ステータ回転速度を上げることができ、サイクルタイム短縮が可能になる。
【００４２】
（セグメント溶接方法４）
図５は、セグメント溶接方法４の態様を示す図である。本態様においては、保持冶具８０の上に、補助冶具９２を設けることにより保持冶具８０の破損を防止するという点では、セグメント溶接方法３と共通する。本態様における特徴は、補助冶具９２は角部が面取り、あるいは曲面化されていることである。
【００４３】
これにより、補助冶具９２が絶縁材であるため、アークが補助冶具９２の表面を渡って、次のセグメント端部対５２に移動する際に、角部に熱衝撃が集中することが防がれる。このため、溶接電流が大きなるにともなって、熱衝撃が大きくなる場合にも、補助冶具９２の耐久性を向上することができる。
【００４４】
また、補助冶具９２の角部へのアーク集中が防がれるため、次のセグメント端部対５２へのアーク集中性を高めることができる。
【００４５】
（セグメント溶接方法５）
図６は、セグメント溶接方法５の態様における電極２２とセグメント端部対５２および保持冶具８０との位置関係、ならびにそれぞれの位置に対応する溶接電流およびステータ回転速度を示す図である。
【００４６】
本態様においては、ステータの回転速度と溶接電流とが同期制御されていることが特徴である。具体的には、電極２２が保持治具８０の上方に位置する間は、ステータの回転速度を一定（たとえば、６ｒｐｍ）とする。電極２２がセグメント端部対５２の周方向の中心位置の上方に位置した所でステータの回転を停止させ、所定の時間経過後（たとえば、０．３秒後）、再度ステータを一定回転速度で回転させる。
【００４７】
一方、溶接電流は、ステータの回転が停止し、電極２２がセグメント端部対５２の周方向の中心位置の上方に位置する状態で高電流とし、ステータが一定回転速度で回転している間は、低電流とする。
【００４８】
このように、溶接中はステータの回転を停止させることにより、電極２２とセグメント端部対５２との間に発生するアークが安定した状態で溶接が可能となり、セグメント端部対５２の溶融に偏りが生じず、溶接品質を向上させることができる。さらに、セグメント溶接方法５によれば、下記のように溶接のロバスト性が向上することが明らかになった。
【００４９】
（ロバスト性の評価）
セグメント溶接方法５および従来の方法（連続溶接中はステータを一定速度で回転させるとともに、溶接電流も一定として溶接する方法）により、セグメント端部対の隙間Ｇおよび段差Ｈを変えて溶接した場合の溶接の良否を調べた（図７参照）。溶接の良否は、溶け込み深さが１ｍｍ以下になっているか否かによって判断した。図８は、セグメント端部対の段差と隙間を変えて溶接したときの溶接の可能範囲を示す。図８が示すように、本溶接方法は、溶接可能な隙間Ｇおよび段差Ｈの範囲が従来の方法に比べて格段に広がっており、溶接のロバスト性が向上していることが分かる。たとえば、従来の方法では、隙間Ｇが約０．７ｍｍのときには、段差Ｈが約０．５ｍｍ以内でないと溶接不良が発生していたが、本溶接方法によれば、隙間Ｇが１．５ｍｍ、段差Ｈが約０．５ｍｍの場合にも溶接不良が発生していない。
【００５０】
（セグメント溶接方法６）
図９は、セグメント端部対を溶接する場合の、従来の径方向の溶接位置を示すステータ断面図である。図９の例は、セグメントのターン数が６の場合であり、セグメントはステータ内周部１０２とステータ外周部１０４との間のスロットに収められている。従来は、各セグメント端部対における径方向の溶接位置は、各セグメント端部対の径方向の中心位置とされている。この状態で、溶接が行われると、電極２２からの電流が流れる電流経路は、電極２２より外周側のセグメント端部対５２を通ってステータ内周部１０２に至る経路１０６と、電極２２より内周側のセグメント端部対５２を通ってステータ外周部１０４に至る経路１０８に分かれる。経路１０６および経路１０８に流れる電流量は、経路長が長くなるほど減少する傾向にある。このため、溶接するセグメント端部対５２の径方向の位置によっては、経路１０６と経路１０８との経路長のバランスが崩れ、より経路長が短い方により多くの電流が流れ、アーク１００の形状に偏りが生じる。より具体的には、内周側のセグメント端部対５２においては、アーク１００は、内周側に偏る傾向があり、外周側のセグメント端部対５２においては、アーク１００は、外周側に偏る傾向がある。このような傾向は、最内周にあたるターン１および最外周にあたるターン６において最も顕著である。このようにアーク１００に偏りが生じると、セグメント端部対５２の溶融部の溶融形状にも偏りが生じ、溶接不良が発生する可能性があった。
【００５１】
そこで、図１０に示すように、セグメント溶接方法６においては、たとえば、ターン１にあたるセグメント端部対５２ａにおける径方向の溶接位置１１０ａは、セグメント端部対５２ａの径方向の中心位置１１２ａ（接合を要する隙間部分）から外周方向に補正値１１４ａだけずらされる。補正値１１４ａは、たとえば、各セグメント端部対の径方向の幅が２．２ｍｍの場合（以下同じ）、０．４ｍｍ程度とする。
【００５２】
ターン２にあたるセグメント端部対５２ｂにおける径方向の溶接位置１１０ｂは、セグメント端部対５２ａの径方向の中心位置１１２ｂから外周方向に補正値１１４ｂだけずらされる。補正値１１４ｂは、たとえば、０．２ｍｍ程度とするう。
【００５３】
ターン３およびターン４にあたるセグメント端部対５２ｃ，ｄについては、溶接位置１１０ｃ，ｄは、それぞれの中心位置１１２ｃ，ｄに一致させる。
【００５４】
ターン５およびターン６にあたるセグメント端部対５２ｅ，ｆについては、セグメント端部対５２ａ，ｂと対照的に、各溶接位置１１０ｅ，ｆは、各中心位置１１２ｅ，ｆから内周側へずらされる。たとえば、ずれ量１１４ｅ，ｆは、それぞれ、０．２ｍｍ程度、０．４ｍｍ程度である。
【００５５】
このように、内周側のセグメント端部対の溶接位置をセグメント端部対の径方向の中心位置から外周側にずらし、逆に、外周側のセグメント端部対の溶接位置をセグメント端部対の径方向の中心位置から内周側にずらすことにより、電極とセグメント端部対に発生するアークの偏りが防止でき、セグメント端部対の溶融部の溶融形状が安定し、溶接品質を向上することができる。
【００５６】
なお、図９を用いて説明したように、アークの偏りは最外周および最内周のセグメント端部対において顕著となるため、最外周および最内周の溶接位置のみを補正してもよい。
【００５７】
また、図１０では、セグメント端部対５２ｃ，ｄでは、溶接位置の補正をしていないが、セグメント端部対５２ｃ，ｄについても溶接位置の補正をしてもよい。
【００５８】
この他、たとえば、各セグメント端部対について、内周側の電流経路の長さと外周側の電流経路の長さとの割合に応じて、溶接位置を補正してもよい。
【００５９】
（セグメント溶接方法７）
従来、セグメント端部対の溶接は、溶接開始から終了まで一定の電流値で行われているため、溶接後半において、電極に熱が蓄積しアークの安定性もしくは強度が減少するため、溶接部の十分な熱が加えられずに、溶接部の溶け込みが減少し、溶接不良の要因となるおそれがあった。
【００６０】
そこで、セグメント溶接方法７においては、図１１に示すように、溶接が開始される時刻ｔ０から溶接開始から溶接終了までの中間点にあたる時刻ｔ１まで（溶接前半）は、溶接時の溶接電流を１５０Ａとする。時刻ｔ１から溶接が終了する時刻ｔ２まで（溶接後半）は、溶接時の溶接電流を１８０Ａとする。
【００６１】
溶接電流を１５０Ａで一定として溶接した場合（図１１の点線）の溶け込み深さは、溶接時間が長くなるにつれて溶接部分の溶け込み深さが減少するのに対して、溶接後半の溶接電流を溶接前半に比べて高くすることにより、溶接時間が長くなっても溶接部分の溶け込み深さが減少せず、溶接品質を一定に保つことができる。
【００６２】
なお、上記のように途中で溶接電流を高くする場合の適切な電流変更時は、電極およびセグメント端部対の形状、溶接電流などの条件によって決められるので、必ずしも溶接開始から溶接終了までの中間点とは限られない。
【００６３】
また、上記のように溶接電流を矩形的に変化させる他に、溶接時間が経過するに従って、徐々に溶接電流を上昇させて溶接することも可能である。
【００６４】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６５】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば、セグメント式コイルモータのコイルを連続溶接する場合において、アーク溶接のアークを切らずに、かつ、コイルの保持冶具を破損せずに溶接を行なうことができる。
【００６６】
また、本発明によれば、アーク形状をより安定させ、溶接品質を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るセグメント式コイルモータのセグメントコイル接合装置１０の構成を示す概略図である。
【図２】セグメント溶接方法１の態様における電極２２とセグメント端部対５２および保持冶具８０との位置関係、およびそれぞれの位置に対応する溶接電流を示す図である。
【図３】セグメント溶接方法２の態様における電極２２とセグメント端部対５２および保持冶具８０との位置関係、およびそれぞれの位置に対応するステータ６０の回転速度を示す図である。
【図４】セグメント溶接方法３の態様を示す図である。
【図５】セグメント溶接方法４の態様を示す図である。
【図６】セグメント溶接方法５の態様を示す図である。
【図７】セグメント端部対における隙間Ｇおよび段差Ｈを示す図である。
【図８】セグメント端部対の段差と隙間を変えてセグメント溶接方法５によって溶接したときの溶接の可能範囲を示す図である。
【図９】セグメント端部対を溶接する場合の、従来の径方向の溶接位置を示すステータ断面図である。
【図１０】セグメント溶接方法６の態様を示す図である。
【図１１】セグメント溶接方法７の態様を示す図である。
【符号の説明】
１０　セグメントコイル接合装置、２０　溶接トーチ、２２　電極、２４　電源、３０　トーチ移動機構、４０　回転機構、５０　セグメント、５２　セグメント端部対、６０　ステータ、７０　制御部、７２　アーク電流制御部、７４　トーチ位置制御部、７６　回転制御部、８０　保持冶具、９０，９２　補助冶具。
【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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