(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ又はロータの円周方向に複数列、径方向に所定数設けられたセグメントコイルの被溶接点を溶接し、その溶接部分に熱硬化性樹脂を溶融付着させて絶縁膜を形成する、セグメントコイルの接続方法であって、
溶接トーチが、前記ステータまたはロータに対し相対的に移動し、前記被溶接点を順次溶接する溶接工程と、
前記溶接部分の溶接による余熱温度が、前記熱硬化性樹脂の溶融点に応じた所定温度以上の溶融付着可能期間内に、前記熱硬化性樹脂を付着させる溶融付着工程と、
前記付着した熱硬化性樹脂を加熱処理し、絶縁膜を形成する熱硬化工程と、
を有することを特徴とするセグメントコイルの接続方法。
【請求項２】
請求項１に記載のセグメントコイルの接続方法において、
前記所定温度が、１００度Ｃ以上１８０度Ｃ以下であることを特徴とするセグメントコイルの接続方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のセグメントコイルの接続方法において、
前記溶融付着期間が、前記溶接の開始から三分間以内であることを特徴とするセグメントコイルの接続方法。
【請求項４】
ステータ又はロータの円周方向に複数列、径方向に所定数設けられたセグメントコイルの被溶接点を溶接し、その溶接部分に熱硬化性樹脂を溶融付着させて絶縁膜を形成する、セグメントコイルの接続方法であって、
溶接トーチが、前記ステータまたはロータの径方向に移動し、前記径方向に所定数設けられた前記被溶接点を順次一列分溶接する径方向列溶接工程と、
前記溶接部分の溶接による余熱温度が、前記熱硬化性樹脂の溶融点に応じた所定温度以上の溶融付着可能期間内に、前記径方向の溶接列部分に、前記熱硬化性樹脂を溶融付着させる径方向列溶融付着工程と、
前記付着した熱硬化性樹脂を加熱処理し、絶縁膜を形成する熱硬化工程と、
を有することを特徴とするセグメントコイルの接続方法。
【請求項５】
ステータ又はロータの円周方向に複数列、径方向に所定数設けられたセグメントコイルの被溶接点を溶接し、その溶接部分に熱硬化性樹脂を溶融付着させて絶縁膜を形成する、セグメントコイルの接続方法であって、
溶接トーチが、前記ステータまたはロータに対し相対的に移動し、前記被溶接点を順次溶接する溶接工程と、
前記溶接部分の溶接による余熱温度が、前記熱硬化性樹脂の溶融点に応じた所定温度以上の溶融付着可能期間内に、前記溶接部分に、前記熱硬化性樹脂を順次噴射する噴射溶融付着工程と、
前記付着した熱硬化性樹脂を加熱処理し、絶縁膜を形成する熱硬化工程と、
を有することを特徴とするセグメントコイルの接続方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータに用いられるセグメントコイルの接続方法にかかり、特に、セグメントコイルの被溶接点の溶接と、溶接部分に絶縁膜を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータのステータまたはロータのコイル巻き工程を容易にするため、セグメントコイルが用いられる。図８は、かかるモータのステータ１の断面を円周方向に展開して示した図で、ステータ１には、コイルを収納するスロット３が一定ピッチで複数設けられる。図８においては、一例として、いわゆる分布巻きにおいて、スロット３の三個おきに一本のステータ巻き線５が順次配置される場合を示した。絶縁被覆された略Ｕ字状の絶縁導体からなるセグメントコイル７Ａは、三スロット隔てたスロット３にその両脚部が挿入され、両脚部が曲げられ、破線で示すごとく、両端部９Ａ，９Ｂを有する構造となる。同様にセグメントコイル７Ｂ，７Ｃが隣接配置され、セグメントコイル７Ａの一方の端部９Ａとセグメントコイル７Ｂの一方の端部９Ｃとを接続し、セグメントコイル７Ａの他方の端部９Ｂとセグメントコイル７Ｃの一方の端部９Ｄを接続し、セグメントコイル７Ｂ，７Ａ，７Ｃが連続した構造となる。
【０００３】
これをステータ１の円周方向に一周繰り返すことで、三スロットおきのスロット３に、ステータ巻き線５が一本配置された構造となる。これを繰り返し、各スロットに所定数のステータ巻き線５を配置し、セグメントコイルを用いたステータ１の構造となる。
【０００４】
かかるセグメントコイルの端部の接続方法につき従来技術の例を図９（ａ）〜（ｃ）に示す。端部を接続するには、前処理として、セグメントコイル、例えばエナメル銅線のエナメル被覆を端部について剥離し、端部を揃えて被溶接点とする。
【０００５】
図９（ａ）は、溶接工程を示す図で、円環状のステータ１１の一方の面に、例えば円周方向に４８列、この各列の径方向に４個の合計１９２個配置された被溶接点１３に対し、溶接トーチ１５が順次溶接を行う。溶接トーチ１５の位置を最初の被溶接点に設定して溶接をし、そのまま溶接トーチ１５の位置は固定したままで、ステータ１１を回転し、円周方向の次の被溶接点に溶接トーチ１５を相対的に移動し、次の溶接をする。円周方向に一周４８点の溶接が終われば、溶接トーチ１５を、径方向に移動し、径方向の次の被溶接点に移る。以下これを繰り返し、計１９２点の溶接を行う。
【０００６】
図９（ｂ）は、加熱工程を示す図で、溶接が終わったステータ１１を、加熱炉１７で、例えば１７０度Ｃで４時間加熱する。
【０００７】
図９（ｃ）は、溶融付着工程を示す図で、加熱されたステータ１１を、粉体浸漬槽１９に浸漬し、溶接部分１３に、熱硬化性樹脂を溶融付着させる。粉体浸漬槽１９は、槽内部に、例えば数μｍの穴を有する多孔質の仕切り板２１を有し、仕切り板２１の上部の浸漬部２３に、溶融点が１００度Ｃ前後の特性をもち、径が１０−３０μｍの、例えばエポキシ樹脂等の、熱硬化性樹脂粉体が供給されている。仕切り板２１の下部の空気送入口２５より空気を送り込むと、粉体は、仕切り板２１の上部で適度に巻き上がり流動する。粉体浸漬槽１９の上部に加熱されたステータ１１を移動させ、下降させて、この流動する粉体に、セグメントコイルの端部が浸漬する高さに配置することで、粉体は溶融点以上に加熱されている端部に触れて溶融し、付着する。
【０００８】
その後、図示されていないが、セグメントコイルの端部に熱硬化性樹脂が溶融付着したステータを、硬化温度以上に加熱処理し、熱硬化させて、セグメントコイルの端部に絶縁膜を形成する。このようにして、セグメントコイルの接続がなされる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来技術のセグメントコイルの接続方法により、モータに用いられるセグメントコイルの接続を行うことができる。しかしながら、従来技術では、溶接済みのステータ全体の加熱が必要なため、一回の加熱時間に例えば約４時間を要し、作業効率が悪く、量産のために多数の加熱設備と電力を必要とした。
【００１０】
本発明の目的は、かかる従来技術の課題を解決し、加熱設備を不要とし、作業効率の良いセグメントコイルの接続方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るセグメントコイルの接続方法は、セグメントコイルの端部に熱硬化性樹脂を溶融付着させるには、その端部のみが熱硬化性樹脂の溶融点以上にあれば足りることに着眼し、溶接部分の溶接による余熱温度の変化を調べたところ、一定条件でその余熱を利用できる、との知見を得たことに基く。
【００１２】
図１に、例えば外径が約３０ｃｍ、内径が約２０ｃｍ、厚みが約１０ｃｍの大きさに電磁鋼板を積層し、エナメル被覆の銅線のセグメントコイルを用いたステータの１９２点の被溶接点を順次溶接した時の、溶接部分の、室温雰囲気下における、溶接による余熱温度の変化を模式的に示した図である。溶接直後の溶接部分の温度は、銅線の融点等で定まり、約１０００度Ｃに達している。溶接部分の温度は室温雰囲気で急速に低下するが、例えばエポキシ樹脂粉体の溶融付着下限温度である約１００度Ｃまで低下するには約５分、溶融付着下限温度より十分余裕のある温度、例えば１８０度Cまで低下するには約３分を要する。この冷却曲線は、セグメントコイル周辺の熱容量、熱流路等で定まり、ステータが決まれば一定の冷却曲線となる。これに対し、１９２点の溶接に要する時間は約４５秒、またエポキシ樹脂粉体が溶融して付着するのに要する時間は約５秒である。
【００１３】
このように、溶接直後の約１０００度Ｃから、溶融付着下限温度である１００度Ｃに余熱温度が下がる時間より、溶接所要時間と溶融付着に要する時間が十分短いことが明らかになった。したがって溶接部分の溶接による余熱温度が、熱硬化性樹脂の溶融点に応じた所定温度以下となるまでの溶融付着可能期間内に、熱硬化性樹脂を溶融付着させることが可能であることがわかった。
【００１４】
溶接が、１９２点の被溶接点に対し順次行われるときは、最初に溶接した部分は冷却曲線イに沿い、点Ａ−Ｂ−Ｃと、最後に溶接した部分は、冷却曲線ロに沿い、点Ｄ−Ｅ−Ｆと温度が下がる。このように各被溶接点の温度に差があるので、その温度に応じ溶融付着する量が異なると、絶縁膜の膜厚に差が出てくる可能性がある。したがって膜厚均一性を向上させるためには、各溶接部分間の温度差が少ない状態で溶融付着を行う必要がある。
【００１５】
本発明の上記目的を達成するため、本発明に係るセグメントコイルの接続方法は、ステータ又はロータの円周方向に複数列、径方向に所定数設けられたセグメントコイルの被溶接点を溶接し、その溶接部分に熱硬化性樹脂を溶融付着させて絶縁膜を形成する、セグメントコイルの接続方法であって、溶接トーチが、前記ステータまたはロータに対し相対的に移動し、前記被溶接点を順次溶接する溶接工程と、前記溶接部分の溶接による余熱温度が、前記熱硬化性樹脂の溶融点に応じた所定温度以上の溶融付着可能期間内に、前記熱硬化性樹脂を付着させる溶融付着工程と、前記付着した熱硬化性樹脂を加熱処理し、絶縁膜を形成する熱硬化工程と、を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係るセグメントコイルの接続方法において、前記所定温度が、１００度Ｃ以上１８０度Ｃ以下であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明に係るセグメントコイルの接続方法において、前記溶融付着期間が、前記溶接の開始から三分間以内であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明に係るセグメントコイルの接続方法は、ステータ又はロータの円周方向に複数列、径方向に所定数設けられたセグメントコイルの被溶接点を溶接し、その溶接部分に熱硬化性樹脂を溶融付着させて絶縁膜を形成する、セグメントコイルの接続方法であって、溶接トーチが、前記ステータまたはロータの径方向に移動し、前記径方向に所定数設けられた前記被溶接点を順次一列分溶接する径方向列溶接工程と、前記溶接部分の溶接による余熱温度が、前記熱硬化性樹脂の溶融点に応じた所定温度以上の溶融付着可能期間内に、前記径方向の溶接列部分に、前記熱硬化性樹脂を溶融付着させる径方向列溶融付着工程と、前記付着した熱硬化性樹脂を加熱処理し、絶縁膜を形成する熱硬化工程と、を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係るセグメントコイルの接続方法は、ステータ又はロータの円周方向に複数列、径方向に所定数設けられたセグメントコイルの被溶接点を溶接し、その溶接部分に熱硬化性樹脂を溶融付着させて絶縁膜を形成する、セグメントコイルの接続方法であって、溶接トーチが、前記ステータまたはロータに対し相対的に移動し、前記被溶接点を順次溶接する溶接工程と、前記溶接部分の溶接による余熱温度が、前記熱硬化性樹脂の溶融点に応じた所定温度以上の溶融付着可能期間内に、前記溶接部分に、前記熱硬化性樹脂を順次噴射する噴射溶融付着工程と、前記付着した熱硬化性樹脂を加熱処理し、絶縁膜を形成する熱硬化工程と、を有することを特徴とする。
【００２０】
このように、本発明に係るセグメントコイルの接続方法は、溶接部分の溶接による余熱温度が、熱硬化性樹脂の溶融点に応じた所定温度以下となるまでの溶融付着可能期間内に、熱硬化性樹脂を付着させることとしたので、加熱のための設備を不要とし、作業効率の良いセグメントコイルの接続ができる。
【００２１】
さらに、被溶接点を順次溶接した後、前記熱硬化樹脂を順次噴射することとしたので、一個の被溶接点の溶接後、その一個に前記熱硬化樹脂を噴射し、十分高い余熱温度の下で、溶融付着が行うことができ、溶接部分間の絶縁膜の膜厚をさらにいっそう均一にできる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。図９と共通の要素については同一の符号を用いて説明を省略する。図２は、第一の実施の形態についてのフローチャートを示したものである。第一の実施の形態は、図１に示したように、溶接の余熱による温度が、熱硬化性樹脂の溶融付着下限温度より十分高い期間に、溶接部分を熱硬化性樹脂の流動浸漬する方法である。
【００２３】
ＳＴＥＰ５１は、溶接トーチの位置を、最初の被溶接点に設定する初期位置設定工程である。例えば最内周側の溶接点の位置に設定する。
【００２４】
ＳＴＥＰ５３は、ＳＴＥＰ５３１からＳＴＥＰ５３９に示される順次溶接工程である。
【００２５】
ＳＴＥＰ５３１は一点溶接工程である。図３に、被溶接点１３近傍の構成を示した。溶接トーチ１５は、被溶接点１３の下部にやや距離を置いて配置される。被溶接点１３は、セグメントコイル７Ａ，７Ｂの絶縁被覆が剥がされた、端部を、溶接用アース爪２７に接触し揃えて配置した部分であり、溶接用アース爪２７と、溶接トーチ１５の間に、高電圧源２９から、高電圧が印加される。そこで溶接トーチ１５と被溶接点１３との間に放電が起こり、被溶接点１３が溶けて結合される。
【００２６】
ＳＴＥＰ５３１，ＳＴＥＰ５３３，ＳＴＥＰ５３７の後再びＳＴＥＰ５３１に戻る工程は、円周方向順次溶接の工程である。ＳＴＥＰ５３１の一点溶接工程の後、ＳＴＥＰ５３３の一周溶接完了判断工程で、ステータ１１の円周方向に一周分の溶接、例えば４８個の溶接が完了したか否かを判断する。一周分４８個を完了するまでは、ＳＴＥＰ５３７の円周方向移動工程に進み、ワーク、この場合ステータ１１を円周方向に一溶接点間距離分回転させ、次の被溶接点１３に溶接トーチ１５を相対的に移動させる。ワークの回転の代わりに、溶接トーチ１５を移動することでも良い。溶接トーチ１５の位置が、次の被溶接点１３に設定されると、再びＳＴＥＰ５３１の一点溶接工程にもどる。このように、ＳＴＥＰ５３１，ＳＴＥＰ５３３，ＳＴＥＰ５３７の後再びＳＴＥＰ５３１に戻る工程を繰り返し、円周方向に順次溶接を行う。
【００２７】
ＳＴＥＰ５３３の一周溶接完了判断工程で、一周分溶接が完了したと判断すると、ＳＴＥＰ５３５の全部溶接完了判断工程で、さらに全部の溶接、例えば一周４８個の溶接を４列分、計１９２個の溶接が完了したか否かを判断する。全部の溶接が完了するまでは、ＳＴＥＰ５３５の径方向移動工程に進み、溶接トーチ１５を、ステータ１１の径方向に沿って、外周側に一溶接点間距離分移動させ、次の被溶接点１３の位置に相対的に移す。溶接トーチ１５の位置が、次の被溶接点１３に設定されると、ＳＴＥＰ５３１にもどり、再び円周方向に順次溶接が行われる。これを繰り返し、全部の溶接が完了すると、順次溶接の工程がおわり、ＳＴＥＰ５５に進む。
【００２８】
ＳＴＥＰ５５は、溶融付着工程で、ＳＴＥＰ５３５において全部の溶接が完了したと判断したとき、溶接完了後のステータ１１の溶接部分を、粉体浸漬槽１９に浸漬し、熱硬化性樹脂を溶融付着させる溶融付着工程である。すでに図１で述べたように、溶接開始から三分間以内に、溶融付着の工程を行うことが必要である。粉体浸漬槽１９には、溶融点が約１００度Ｃの、例えばエポキシ樹脂の粉体が供給されている。
【００２９】
ＳＴＥＰ５７は、溶融付着の工程が終わったステータを、熱硬化条件を満たすように加熱し、溶融付着した熱硬化性樹脂を熱硬化させて絶縁膜を形成する熱硬化工程である。例えば１７０度Ｃで３０分加熱する。
【００３０】
このようにして、溶接の余熱による温度が、熱硬化性樹脂の溶融付着下限温度より十分高い期間に、溶接部分に熱硬化性樹脂の流動浸漬を行い、絶縁膜を形成して、セグメントコイルの接続を行うことができ、生産のリードタイムを大幅に短縮でき、設備コスト低減を図ることができる。
【００３１】
図４は、第二の実施形態についての説明図である。この場合は、ステータ１１の径方向に一列に配置された所定数、例えば４個の被溶接点１３を順次溶接し溶接列を形成する。その後、溶接列の位置に小型の粉体浸漬槽３１が移動し、その位置で上昇し、その４個の溶接列を一つの単位として浸漬し、熱硬化性樹脂を溶接列に溶融付着させる。移動可能な小型の粉体浸漬槽３１は、溶接列を浸漬するのに必要かつ十分な浸漬部をもち、その構造は、大型の粉体浸漬槽１９と同様である。
【００３２】
図５は、第二の実施の形態のフローチャートを示す図である。
【００３３】
ＳＴＥＰ６１は、溶接トーチ１５の位置を、最初の被溶接点１３に設定する初期位置設定工程である。例えばステータ１１の最内周側の被溶接点１３の位置に設定する。
【００３４】
ＳＴＥＰ６３は、径方向に一列に所定数、例えば４個配置されている被溶接点１３を順次溶接し、溶接列を形成する径方向列溶接工程である。一つの被溶接点の溶接が終わると、溶接トーチ１５をステータ１１の径方向に沿い、一溶接点間距離分外周側に移動させ、次の被溶接点１３の位置に設定し、溶接を行う。
【００３５】
ＳＴＥＰ６５は、径方向に一列に所定数配置されている被溶接点１３に付きすべて溶接が終わり、溶接列が形成されると、ワークすなわちステータ１１を円周方向に一溶接点間距離分回転させ、溶接トーチ１３を次の列の被溶接点１３の位置に移動させる円周方向移動工程である。
【００３６】
ＳＴＥＰ６７は、溶接トーチ１５が円周方向に移動した後に、小型の粉体浸漬槽３１が溶接列の位置に移動し、その位置で上昇し、その溶接列を一単位として浸漬し、熱硬化性樹脂を溶融付着させる、径方向溶融付着工程である。
【００３７】
ＳＴＥＰ６９は、全部溶融付着が完了したか否か判断する溶融付着完了判断工程である。溶融付着が全部完了していないと判断したときは、ＳＴＥＰ６３にもどり、径方向列溶接を行う。
【００３８】
ＳＴＥＰ７１は、ＳＴＥＰ６９において、全部の溶融付着が完了したと判断したときは、溶融付着の工程が終わったステータを、熱硬化条件を満たすように加熱し、溶融付着した熱硬化性樹脂を熱硬化し、絶縁膜を形成する熱硬化工程である。
【００３９】
このようにして、径方向に一列に並んだ所定数の被溶接点を溶接して溶接列を形成し、その溶接列を一つの単位として、前記熱硬化性樹脂を溶融付着させるので、溶接部分間の温度差をより少なくでき、絶縁膜の膜厚をより均一にできる。また、移動可能な小型の粉体浸漬槽を用いることで、粉体浸漬槽に浸漬するための重いステータの上下機構の必要がなくなり、設備コストも低減できる。
【００４０】
図６は、第三の実施の形態を説明する図である。この場合は、溶接トーチ１５が一個の被溶接点１３を順次溶接した後、噴射ノズル３３が、その溶接部分に、熱硬化性樹脂を順次噴射する。噴射ノズル３３は、熱硬化性樹脂の粉体を所定の範囲に所定量噴射できる構造となっている。
【００４１】
図７は、第三の実施の形態のフローチャートを示す図である。ＳＴＥＰ８１は、溶接トーチ１５の位置を初期設定する初期位置設定工程である。
【００４２】
ＳＴＥＰ８３は、一つの被溶接点１３を溶接する溶接工程である。ＳＴＥＰ８５は、溶接トーチ１５を次の被溶接点１３に移動する移動工程である。これらの工程は、第一の実施の形態の場合の、図２のＳＴＥＰ５１，ＳＴＥＰ５３１，ＳＴＥＰ５３３，ＳＴＥＰ５３７と同様に行うことができる。
【００４３】
ＳＴＥＰ８７は、溶接トーチ１５が、一個の溶接を終えて次の被溶接点に移動した後、その溶接部分に、噴射ノズル３３が、熱硬化性樹脂を噴射し、溶融付着させる噴射工程である。
【００４４】
ＳＴＥＰ８９は、全部の被溶接点について、溶接及び熱硬化性樹脂の噴射による溶融付着が完了したか否か判断する全部溶融付着完了判断工程である。全部が完了していないと判断したときは、ＳＴＥＰ８３に戻り、溶接を行う。
【００４５】
ＳＴＥＰ９１は、ＳＴＥＰ８９において、全部の溶融付着が完了したと判断したときは、溶融付着の工程が終わったステータを、熱硬化条件を満たすように加熱し、溶融付着した熱硬化性樹脂を熱硬化させ、絶縁膜を形成する熱硬化工程である。
【００４６】
このようにして、一個の被溶接点を溶接した後、その都度熱硬化樹脂を噴射し、十分余熱があるうちに溶融付着が行うことができ、溶接部分間の絶縁膜の膜厚をさらにいっそう均一にできる。
【００４７】
以上、便宜上セグメントコイルが用いられるステータを取上げて説明したが、セグメントコイルが用いられるロータについても、本発明が実施できる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明に係るセグメントコイルの接続方法は、加熱のための設備を不要とし、作業効率の良いセグメントコイルの接続ができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の知見の基礎となる、溶接部分の、室温雰囲気下における、溶接による余熱温度の変化を模式的に示した図である。
【図２】  本発明の第一の実施の形態についてのフローチャートを示したものである。
【図３】  溶接工程における、被溶接点近傍の構成を示す図である。
【図４】  本発明の第二の実施形態についての説明図である。
【図５】  本発明の第二の実施の形態のフローチャートを示す図である。
【図６】  本発明の第三の実施の形態を説明する図である。
【図７】  本発明の第三の実施の形態のフローチャートを示す図である。
【図８】  セグメントコイルが用いられるモータのステータの断面を円周方向に展開して示した図である。
【図９】  セグメントコイル端部間の接続方法につき従来技術の例を示す図で、（ａ）は、溶接工程、（ｂ）は、加熱工程、（ｃ）は、溶融付着工程を説明する図である。
【符号の説明】
１  ステータ、３  スロット、５  ステータ巻き線、７Ａ，７Ｂ，７Ｃ  セグメントコイル、９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ  端部、１１  ステータ、１７  加熱炉、１９  粉体浸漬槽、２１  多孔質の仕切り板、２３  浸漬部、２５  空気送入口、２７  溶接用アース爪、２９  高電圧源、３１  小型の粉体浸漬槽、３３  噴射ノズル。
【図１】
0003770136.tif 000002
【図２】
0003770136.tif 000003
【図３】
0003770136.tif 000004
【図４】
0003770136.tif 000005
【図５】
0003770136.tif 000006
【図６】
0003770136.tif 000007
【図７】
0003770136.tif 000008
【図８】
0003770136.tif 000009
【図９】
0003770136.tif 000010