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技術 クランプ電極の取付方法

出願人 トヨタ自動車株式会社
発明者 芳賀正宜
出願日 2019年2月13日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2019-023332
公開日 2020年8月31日 (2ヶ月経過) 公開番号 2020-137152
状態 未査定
技術分野 電動機、発電機の製造 スポット溶接
主要キーワード 円環状体 ワーク回転装置 ワークリフタ 溶接玉 溶接ステップ クランプ対象物 クランプ電極 開き量
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (7)

課題

クランプするコイルエンド溶接部以外のコイルエンド被溶接部にクランプ電極が接触するおそれを抑制することができるクランプ電極の取付方法の提供。

解決手段

円環状体であるステータ11と、ステータ11において円周方向に所定の間隔を空けて設けられた複数のスロットの内側に設けられた複数のセグメントコイルとを備える電動機のコイルエンド被溶接部13a〜13hへクランプ電極10を取り付けるクランプ電極の取付方法である。クランプ電極10は、第1電極1と、第1電極1に接近するよう平行移動可能に設けられた第2電極2とを備える。コイルエンド被溶接部13a〜13hが第1電極1に接触するように、ステータ11を回転移動させながら、第2電極2を第1電極1に接近するよう平行移動させて、コイルエンド被溶接部13a〜13hに接触するよう移動させる。

概要

背景

複数のスロットを備える円環状のステータと、各スロット内部に設けられているセグメントコイルとを有する電動機がある。特許文献1には、クランプ電極を電動機のコイルエンドの被溶接部へ取り付ける取付方法が開示されている。クランプ電極は、一対の第1電極と第2電極とを備える。コイルエンドの被溶接部は、主に、コイルエンドの先端部である。コイルエンドの被溶接部は、被膜剥離されており、導線露出している。クランプ電極をコイルエンドの被溶接部へ取り付けて、被溶接部同士をクランプしたまま、電流をクランプ電極に流し、コイルエンドの被溶接部を溶接する。

概要

クランプするコイルエンド被溶接部以外のコイルエンド被溶接部にクランプ電極が接触するおそれを抑制することができるクランプ電極の取付方法の提供。円環状体であるステータ11と、ステータ11において円周方向に所定の間隔を空けて設けられた複数のスロットの内側に設けられた複数のセグメントコイルとを備える電動機のコイルエンド被溶接部13a〜13hへクランプ電極10を取り付けるクランプ電極の取付方法である。クランプ電極10は、第1電極1と、第1電極1に接近するよう平行移動可能に設けられた第2電極2とを備える。コイルエンド被溶接部13a〜13hが第1電極1に接触するように、ステータ11を回転移動させながら、第2電極2を第1電極1に接近するよう平行移動させて、コイルエンド被溶接部13a〜13hに接触するよう移動させる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

円環状体であるステータと、当該ステータにおいて円周方向に所定の間隔を空けて設けられた複数のスロットの内側に設けられた複数のセグメントコイルとを備える電動機のコイルエンド溶接部クランプ電極を取り付けるクランプ電極の取付方法であって、前記クランプ電極は、第1電極と、前記第1電極に接近するよう平行移動可能に設けられた第2電極と、を備え、コイルエンド被溶接部が第1電極に接触するように、前記ステータを回転移動させながら、前記第2電極を前記第1電極に接近するよう平行移動させて、前記コイルエンド被溶接部に接触するよう移動させることによって、前記第1電極と前記第2電極とがコイルエンド被溶接部を挟み込む、クランプ電極の取付方法。

技術分野

0001

本発明はクランプ電極取付方法に関し、特に、電動機へクランプ電極を取り付けるクランプ電極の取付方法に関する。

背景技術

0002

複数のスロットを備える円環状のステータと、各スロット内部に設けられているセグメントコイルとを有する電動機がある。特許文献1には、クランプ電極を電動機のコイルエンドの被溶接部へ取り付ける取付方法が開示されている。クランプ電極は、一対の第1電極と第2電極とを備える。コイルエンドの被溶接部は、主に、コイルエンドの先端部である。コイルエンドの被溶接部は、被膜剥離されており、導線露出している。クランプ電極をコイルエンドの被溶接部へ取り付けて、被溶接部同士をクランプしたまま、電流をクランプ電極に流し、コイルエンドの被溶接部を溶接する。

先行技術

0003

特開2018−082543号公報

発明が解決しようとする課題

0004

本願発明者は、第1電極を所定の位置に固定したままステータを回転移動させて、第1電極をコイルエンドの被溶接部に接触させた後、第2電極をコイルエンドの被溶接部に平行移動させて、コイルエンドの被溶接部を第1電極と第2電極との間に挟み込むクランプ電極の取付方法を想起した。

0005

本願発明者は、このようなクランプ電極の取付方法について以下の課題を発見した。
クランプ電極は、第2電極がクランプするコイルエンドの被溶接部以外のコイルエンドの被溶接部に接触し、この接触したコイルエンドの被溶接部の位置をずらすことがあった。コイルエンドの被溶接部が、溶接工程にとって好ましい位置からずれたまま、溶接されることがあった。また、溶接して形成した溶接玉をずらしてしまうことがあった。

0006

図5に示すクランプ電極910の取付方法の一具体例が有る。当該一具体例では、まず、クランプ電極910の第1電極91を所定の位置に固定したままステータ911を中心軸C1回りに図5紙面において反時計回り方向に回転移動させ、コイルエンド被溶接部群913を第1電極91に接触させる。コイルエンド被溶接部群913は、ステータ911の径方向に並ぶコイルエンド被溶接部913a〜913hを備える。その後、コイルエンド被溶接部群913を第1電極91と第2電極92との間に挟み込む。クランプ電極910は、コイルエンド被溶接部群913をクランプする。

0007

ステータ911は円環状体であり、コイルエンド被溶接部群912、913、914が、その円周方向に所定の間隔を空けて配置されている。コイルエンド被溶接部群912は、コイルエンド被溶接部912a等を備える。上記した一具体例では、ステータ911を回転移動させたとき、コイルエンド被溶接部群913の隣に配置されたコイルエンド被溶接部群912が第2電極92に接近移動し、接触することがある。具体的には、第1電極91と第2電極92との開き量回転角度に応じて、コイルエンド被溶接部912a、912b、912c、912d、912e、912f、912gが第2電極92に接触することがある。これによって、コイルエンド被溶接部群912が、溶接工程にとって好ましい位置からずれたまま、溶接されることがあった。また、溶接して形成した溶接玉をずらしてしまうことがあった。

0008

本発明のクランプ電極の取付方法は、クランプ電極自体がクランプするコイルエンド被溶接部以外のコイルエンド被溶接部に接触するおそれを抑制するものとする。

課題を解決するための手段

0009

本発明のクランプ電極の取付方法は、
円環状体であるステータと、当該ステータにおいて円周方向に所定の間隔を空けて設けられた複数のスロットの内側に設けられた複数のセグメントコイルとを備える電動機のコイルエンド被溶接部へクランプ電極を取り付けるクランプ電極の取付方法であって、
前記クランプ電極は、第1電極と、前記第1電極に接近するよう平行移動可能に設けられた第2電極と、を備え、
コイルエンド被溶接部が第1電極に接触するように、前記ステータを回転移動させながら、
前記第2電極を前記第1電極に接近するよう平行移動させて、前記コイルエンド被溶接部に接触するよう移動させることによって、
前記第1電極と前記第2電極とがコイルエンド被溶接部を挟み込む。

0010

このような構成によれば、ステータを回転移動させても、そのステータの回転移動とともに、第2電極をコイルエンド被溶接部に接触するよう平行移動する。クランプ電極自体がクランプするコイルエンド被溶接部以外のコイルエンド被溶接部は、ステータの回転移動に伴って回転移動しつつ、第2電極も同じ方向に移動する。そのため、クランプ電極は、クランプ電極自体がクランプするコイルエンド被溶接部以外のコイルエンド被溶接部に接触するおそれを抑制することができる。

発明の効果

0011

本発明のクランプ電極の取付方法は、クランプ電極自体がクランプするコイルエンド被溶接部以外のコイルエンド被溶接部に接触するおそれを抑制することができる。

図面の簡単な説明

0012

実施の形態1に係るクランプ電極の取付方法の一つの動作を示す図である。
実施の形態1に係るクランプ電極の取付方法の一つの動作を示す図である。
実施の形態1に係るクランプ電極の取付方法の一つの動作を示す図である。
実施の形態1に係るクランプ電極の取付方法における各構成の動作を示すタイミングチャートである。
本発明が解決しようとする課題に係るクランプ電極の取付方法を示す図である。
本発明が解決しようとする課題に係るクランプ電極の取付方法における各構成の動作を示すタイミングチャートである。

実施例

0013

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、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、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

0014

(実施の形態1)
図1図4を参照して実施の形態1について説明する。図1図3は、実施の形態1に係るクランプ電極の取付方法の一つの動作を示す図である。図4は、実施の形態1に係るクランプ電極の取付方法における各構成の動作を示すタイミングチャートである。なお、当然のことながら、図1及びその他の図面に示した右手系xyz座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、z軸プラス向きが鉛直上向き、xy平面が水平面であり、図面間で共通である。

0015

実施の形態1にかかるクランプ電極の取付方法では、図1に示すクランプ電極10を利用することができる。本実施の形態では、クランプ電極10を利用して、ステータ11のコイルエンド被溶接部群12、13、14をクランプする。ここでは、コイルエンド被溶接部群13をクランプ対象物とする。なお、クランプ電極の取付を実施した後に行うことができるコイルエンド被溶接部群13の溶接方法についても説明する。

0016

クランプ電極10は、第1電極1と、第2電極2とを備える。クランプ電極10は、図示しない溶接装置等に取り付けられて、所定の三次元空間を移動することができる。

0017

第1電極1は、所定の位置に固定されていてもよい。第1電極1は、コイルエンド被溶接部接触面1aを有する。コイルエンド被溶接部接触面1aは、セグメントコイルのコイルエンド被溶接部群12、13、14に倣う形状を備えると、クランプ電極10がコイルエンド被溶接部群12、13、14のそれぞれをしっかりクランプすることができてよい。第1電極1は、例えば、銅又は銅合金等の導電性材料からなるとよい。

0018

第2電極2は、第1電極1に接近し、又は、第1電極1から離隔するように平行移動可能に設けられている。第2電極2は、コイルエンド被溶接部接触面2aを有する。コイルエンド被溶接部接触面2aは、セグメントコイルのコイルエンド被溶接部群12、13、14に倣う形状を備えると、クランプ電極10がコイルエンド被溶接部群12、13、14をそれぞれしっかりクランプすることができてよい。第2電極2は、例えば、銅又は銅合金等の導電性材料からなるとよい。

0019

第1電極1、及び第2電極2は、導電性材料からなる場合、クランプ電極10が、図示しない複数のクランプ対象物をクランプしたまま、電流をクランプ電極10とクランプ対象物とに流して、クランプ対象物同士を溶接することができてよい。上記した通り、第1電極1は所定の位置に固定されており、第2電極2は第1電極1に接近し、又は、第1電極1から離隔するように平行移動可能に設けられている。第1電極1は固定電極と称し、第2電極2は可動電極と称してもよい。

0020

ステータ11は、中心軸C1を有する円環状体であり、当該円環状体は、円周方向に所定の間隔を空けて配置された、図示しない複数のスロットを有する。図示しない複数のセグメントコイルが、複数のスロットにそれぞれ設けられている。ステータ11は、中心軸C1周りに回転可能に、かつ、中心軸C1の軸方向(ここでは、Z軸方向)に往復移動可能に保持されている。ステータ11は、図示しないワーク回転装置によって中心軸C1周りに回転する。ステータ11は、図示しないワークリフタによって中心軸C1の軸方向に昇降移動する。ステータ11は、ワークリフタとワーク回転装置とが積層した積層体によって、昇降移動かつ回転移動可能に保持されていてもよい。ステータ11は、図示しないロータと組み立てることによって、電動機として利用することができる。

0021

当該複数のセグメントコイルは、コイルエンド被溶接部群12、13、14を備える。コイルエンド被溶接部群12、13、14はステータ11から中心軸C1の軸方向に突出している。コイルエンド被溶接部群12、13、14はステータ11の円周方向に所定の間隔を空けて配置されている。具体的には、コイルエンド被溶接部群12、13、14は、ステータ11の中心軸C1周りに図1紙面上において反時計回り方向に、この順に配置されている。

0022

コイルエンド被溶接部群12は、コイルエンド被溶接部12a〜12hを備え、コイルエンド被溶接部12a〜12hは、この順にステータ11の内側から外側へ並ぶ。コイルエンドの被溶接部12a〜12hは、主に、コイルエンドの先端部である。コイルエンドの被溶接部12a〜12hは、被膜が剥離されており、導線が露出している。コイルエンド被溶接部12a〜12hのうち、隣接する2つのコイルエンド被溶接部同士は密着している。具体的には、コイルエンド被溶接部12a、12b同士は、相互に密着している。コイルエンド被溶接部12c、12d同士、コイルエンド被溶接部12e、12f同士、及びコイルエンド被溶接部12g、12h同士は、それぞれ相互に密着している。

0023

コイルエンド被溶接部群13、14は、コイルエンド被溶接部群12と同様の構成を有する。コイルエンド被溶接部群13は、コイルエンド被溶接部13a〜13hを備え、コイルエンド被溶接部13a〜13hは、この順にステータ11の内側から外側へ並ぶ。コイルエンドの被溶接部13a〜13hは、主に、コイルエンドの先端部である。コイルエンドの被溶接部13a〜13hは、被膜が剥離されており、導線が露出している。コイルエンド被溶接部13a〜13hのうち、隣接する2つのコイルエンド被溶接部同士は密着している。具体的には、コイルエンド被溶接部13a、13b同士は、相互に密着している。コイルエンド被溶接部13c、13d同士、コイルエンド被溶接部13e、13f同士、及びコイルエンド被溶接部13g、13h同士は、それぞれ相互に密着している。

0024

コイルエンド被溶接部群14は、コイルエンド被溶接部14a〜14hを備え、コイルエンド被溶接部14a〜14hは、この順にステータ11の内側から外側へ並ぶ。コイルエンドの被溶接部14a〜14hは、主に、コイルエンドの先端部である。コイルエンドの被溶接部14a〜14hは、被膜が剥離されており、導線が露出している。コイルエンド被溶接部14a〜14hのうち、隣接する2つのコイルエンド被溶接部同士は密着している。具体的には、コイルエンド被溶接部14a、14b同士は、相互に密着している。コイルエンド被溶接部14c、14d同士、コイルエンド被溶接部14e、14f同士、及びコイルエンド被溶接部14g、14h同士は、それぞれ相互に密着している。

0025

まず、ワークリフタ等を用いて、ワークとしてのステータ11を上昇させる(ワーク上昇ステップST1)。図1に示すように、ステータ11を上昇させた後、第1電極1は、コイルエンド被溶接部群13とコイルエンド被溶接部群14との間に配置されており、第2電極2は、コイルエンド被溶接部群12とコイルエンド被溶接部群13との間に配置されている。

0026

続いて、図2に示すように、ワーク回転装置等を用いて、ステータ11を回転移動させながら、第2電極2を第1電極1に平行移動させて、コイルエンド被溶接部群13に接触するよう移動させる(ステータ回転移動ステップST2)。ステータ11を図2紙面上において反時計回り方向に回転移動させることによって、コイルエンド被溶接部群13が第1電極1のコイルエンド被溶接部接触面1aに接触し、かつ、第2電極2のコイルエンド被溶接部接触面2aにも接触する。すなわち、第1電極1と第2電極2とがコイルエンド被溶接部群13を挟み込む。なお、ステータ11の回転移動の開始時点と、第2電極2の平行移動の開始時点とは、第2電極2とコイルエンド被溶接部群12との接触や干渉を回避できれば、同時でなくてもよく、前後関係にあってもよい。

0027

上より、第1電極1と第2電極2とがコイルエンド被溶接部群13を挟み込むため、クランプ電極10は、コイルエンド被溶接部群13をクランプすることができる。ステータ11を回転移動させても、ステータ11の回転移動とともに、第2電極2をコイルエンド被溶接部群13に接触するよう平行移動する。クランプ電極10自体がクランプするコイルエンド被溶接部群13以外のコイルエンド被溶接部群12は、ステータ11の回転移動に伴って回転移動して、第1電極1側に移動しつつ、第2電極2も第1電極1側に移動する。コイルエンド被溶接部群12と第2電極2とは、同じ方向に移動する。そのため、クランプ電極10は、クランプ電極10自体がクランプするコイルエンド被溶接部群13以外のコイルエンド被溶接部群12、例えば、コイルエンド被溶接部12a等に接触するおそれを抑制することができる。よって、コイルエンド被溶接部群12、13、14の位置がずれるおそれを抑制し、コイルエンド被溶接部群12、13、14は、好ましい位置に配置されたまま、溶接される。

0028

ところで、図5に示すクランプ電極の取付方法は、図6に示すように、ワーク上昇ステップST91、ステータ回転移動ステップST921、及び第2電極移動ステップST922を備え、この順に実施する。ワーク上昇ステップST91は、上記したワーク上昇ステップST1に対応し、ステータ回転移動ステップST921、及び第2電極移動ステップST922は、上記したステータ回転移動ステップST2に対応する。図5に示すクランプ電極の取付方法では、ステータ回転移動ステップST921におけるステータ911の回転移動と、第2電極移動ステップST922における第2電極92の移動とは、この順に行われ、同時に進行しない。
一方、上記したステータ回転移動ステップST2では、ステータ11の回転移動と、第2電極2の移動とを同時進行することができる。そのため、実施の形態1にかかるクランプ電極の取付方法のサイクルタイムは、図5及び図6に示すクランプ電極の取付方法のサイクルタイムと比較して短い。実施の形態1にかかるクランプ電極の取付方法は、短いサイクルタイムで行うことができる。

0029

続いて、コイルエンド被溶接部群13を溶接する方法について説明する。

0030

引き続いて、クランプ電極10がコイルエンド被溶接部群13をクランプしたまま、コイルエンド被溶接部群13を溶接する(溶接ステップST3)。クランプ電極10とコイルエンド被溶接部群13とに電流を流す。すると、コイルエンド被溶接部群13のうち、コイルエンド被溶接部13a、13b同士は溶接されて、接合する。同様に、コイルエンド被溶接部13c、13d同士、コイルエンド被溶接部13e、13f同士、及びコイルエンド被溶接部13g、13h同士は溶接されて、接合する。

0031

上記した通り、クランプ電極10は、クランプ電極10自体がクランプするコイルエンド被溶接部群13以外のコイルエンド被溶接部群12に接触するおそれを抑制することができる。そのため、コイルエンド被溶接部群12、13、14等が、溶接ステップST3において好ましい位置に配置されて溶接される。

0032

続いて、図3に示すように、クランプ電極10が開き、コイルエンド被溶接部群13を開放する(コイルエンド被溶接部開放ステップST4)。また、ワーク回転装置等を用いて、ステータ11を中心軸C1周りに図3紙面上において時計回り方向に回転移動させながら、第2電極2を第1電極1から離隔するよう平行移動させる。

0033

続いて、ワークリフタによってステータ11を下降させた後、溶接対象となるコイルエンド被溶接部群12のスロットを割り出す(次スロット割出ステップST5)。ワーク回転装置によって、ステータ11を回転させて、コイルエンド被溶接部群12のスロットを所定の位置に移動させる。コイルエンド被溶接部群12が第1電極1と第2電極2との間、かつ、第1電極1と第2電極2との下方(ここでは、Z軸マイナス側)に位置するとよい。

0034

続いて、ワーク上昇ステップST1〜コイルエンド被溶接部開放ステップST4と同じ構成のステップを実施し、コイルエンド被溶接部群13と同様に、コイルエンド被溶接部群12をクランプ電極10によってクランプし、溶接する。すなわち、他のコイルエンド被溶接部群についても、次スロット割出ステップST5、ワーク上昇ステップST1〜コイルエンド被溶接部開放ステップST4を繰り返すことによって、溶接することができる。

0035

ところで、図5に示すクランプ電極の取付方法を用いた場合の溶接方法は、図6に示すように、溶接ステップST93、コイルエンド被溶接部開放ステップST941、及びステータ回転移動ステップST942を備え、この順に実施する。溶接ステップST93は、上記した溶接ステップST3に対応し、コイルエンド被溶接部開放ステップST941、及びステータ回転移動ステップST942は、上記したコイルエンド被溶接部開放ステップST4に対応する。図5に示すクランプ電極の取付方法では、コイルエンド被溶接部開放ステップST941における第2電極92の回転移動と、ステータ回転移動ステップST942におけるステータ911の移動とは、この順に行われ、同時に進行しない。

0036

一方、上記したコイルエンド被溶接部開放ステップST4では、ステータ11の回転移動と、第2電極2の移動とを同時進行することができる。そのため、コイルエンド被溶接部群13を溶接する方法のサイクルタイムは、図5及び図6に示すクランプ電極の取付方法のサイクルタイムと比較して短い。コイルエンド被溶接部群13を溶接する方法は、短いサイクルタイムで行うことができる。

0037

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。

0038

10クランプ電極
1 第1電極1aコイルエンド被溶接部接触面
2 第2電極 2a コイルエンド被溶接部接触面
11ステータ
12、13、14 コイルエンド被溶接部群
12a〜12h、13a〜13h、14a〜14h コイルエンド被溶接部
C1中心軸
ST1 ワーク上昇ステップST2 ステータ回転移動ステップ
ST3溶接ステップST4 コイルエンド被溶接部開放ステップ
ST5 次スロット割出ステップ

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