旋转电机用定子制造方法与流程

1.本发明涉及旋转电机用定子制造方法。


背景技术：

2.公知有具有：使两个线圈片在径向上抵接并用夹持夹具固定，拍摄抵接后的两个线圈片以及夹持夹具的步骤；在拍摄的图像中对夹持夹具的两个夹持面进行图像识别的步骤；将识别出的两个夹持面的中心线检测为两个线圈片的抵接面的步骤；以及在与检测出的抵接面对应的位置对两个线圈片进行激光焊接的步骤。
3.专利文献1：日本特开2020-093293号公报
4.然而，在上述那样的现有技术中，基于与抵接面不连续的夹持面的图像识别结果来决定激光照射位置，因此，由于线圈片的厚度(与抵接面垂直的方向的厚度)的个体差等，很难以接合的两个线圈片的组为单位，对线圈片彼此的抵接面高精度地照射激光束。


技术实现要素：

5.因此，在一个方面中，目的在于高精度地决定与线圈片彼此的抵接面对应的激光照射位置。
6.在一个方面中，提供一种旋转电机用定子制造方法，其包含以下工序：组装工序，将定子线圈的线圈片组装于定子铁芯；以及接合工序，在上述组装工序之后，通过激光焊接接合上述线圈片的端部彼此或者上述线圈片的端部与母线的端部，上述接合工序包含：布置工序，使接合对象的两个端部彼此抵接；图像识别工序，在上述布置工序之后，在拍摄上述两个端部的图像中，检测与上述两个端部彼此的抵接面连续的非抵接面的图像特征；以及决定工序，在上述图像识别工序之后，基于图像识别出的上述非抵接面的图像特征，来决定激光照射位置。
7.根据本发明，能够高精度地决定与线圈片彼此的抵接面对应的激光照射位置。
附图说明
8.图1是简要表示一实施例的马达的剖面构造的剖视图。
9.图2是定子铁芯的单个状态的俯视图。
10.图3是示意性表示组装于定子铁芯的一对线圈片的图。
11.图4是定子的线圈端周边的立体图。
12.图5是表示抽出同相的线圈片的一部分的立体图。
13.图6是一个线圈片的简要主视图。
14.图7是表示被相互接合的线圈片的前端部以及其附近的图。
15.图8是通过焊接对象位置的沿着图7的线a-a的剖视图。
16.图9是表示激光波长和相对于各种材料的个体的激光吸收率的关系的图。
17.图10是焊接中的吸收率的变化方式的说明图。
18.图11a是使用了绿色激光的情况下的小孔等的示意图。
19.图11b是使用了红外激光的情况下的小孔等的示意图。
20.图12是本实施例的绿色激光的焊接方法的说明图。
21.图13是简要表示马达的定子的制造方法的流程的流程图。
22.图14是图像识别工序以及照射位置决定工序的说明图。
23.图15是前端部图像的说明图。
24.图16是激光照射位置的移动轨迹的计算方法的说明图。
25.图17是表示在图像识别工序以及照射位置决定工序中通过处理装置实现的处理的流程的简要流程图。
26.图18是前端部各自的厚度存在显著差异的情况下的问题点的说明图。
27.图19是用俯视图来表示对其它焊接对象位置的应用例的图。
28.图20是用侧视图表示对其它焊接对象位置的应用例的图。
29.图21是对其它焊接对象位置的应用例的前端部图像的说明图。
30.图22是表示对另一个焊接对象位置的应用例的图。
31.图23是说明母线与线圈片之间的接合部的立体图。
具体实施方式
32.以下，参照附图详细地说明各实施例。此外，附图的尺寸比率只不过是一个例子，并不限于此，另外，为了便于说明，附图内的形状等有时被局部地夸大。此外，在本说明书中，“规定”用作“预先规定”这样的意思。
33.图1是简要表示一实施例的马达1(旋转电机的一个例子)的剖面构造的剖视图。
34.在图1中图示出了马达1的旋转轴12。在以下的说明中，轴向是指马达1的旋转轴(旋转中心)12延伸的方向，径向是指以旋转轴12为中心的径向。因此，径向外侧是指远离旋转轴12的一侧，径向内侧是指朝向旋转轴12的一侧。另外，周向与绕旋转轴12的旋转方向对应。
35.马达1例如可以是在混合动力车辆、电动车中使用的车辆驱动用的马达。但是，马达1也可以是在其它任意用途中使用的马达。
36.马达1是内转子型，设置为定子21围绕转子30的径向外侧。定子21的径向外侧固定于马达外壳10。
37.转子30配置在定子21的径向内侧。转子30具备转子铁芯32和转子轴34。转子铁芯32固定于转子轴34的径向外侧，与转子轴34成为一体而旋转。转子轴34经由轴承14a、14b被马达外壳10支承为能够旋转。此外，转子轴34划分马达1的旋转轴12。
38.转子铁芯32例如由圆环状的磁性体的层叠钢板形成。永久磁铁321被插入转子铁芯32的内部。永久磁铁321的数量、排列等是任意的。在变形例中，转子铁芯32也可以由压缩并固定磁粉末而成的压粉体形成。
39.在转子铁芯32的轴向的两侧安装端板35a、35b。端板35a、35b除了支承转子铁芯32的支承功能之外，可以具有转子30的不平衡的调整功能(通过切削等消除不平衡的功能)。
40.如图1所示，转子轴34具有中空部34a。中空部34a遍及转子轴34的轴向的全长而延伸。中空部34a也可以作为油路发挥功能。例如，在图1中如箭头r1所示，从轴向的一端侧向
中空部34a供给油，油沿着转子轴34的径向内侧的表面流动，从而能够从径向内侧冷却转子铁芯32。另外，沿着转子轴34的径向内侧的表面的油也可以通过形成在转子轴34的两端部的油孔341、342并向径向外侧喷出(箭头r5、r6)，供线圈端220a、220b的冷却。
41.此外，在图1中，虽示出了特定构造的马达1，但马达1的构造只要具有通过焊接接合的定子线圈24(后述)，则是任意的。因此，例如转子轴34也可以不具有中空部34a，也可以具有内径比中空部34a明显小的中空部。另外，在图1中，虽公开了特定的冷却方法，但马达1的冷却方法是任意的。因此，例如也可以设置有插入中空部34a内的油导入管，油从马达外壳10内的油路从径向外侧朝向线圈端220a、220b滴下。
42.另外，在图1中，虽是转子30配置在定子21的内侧的内转子型的马达1，但也可以适用于其它形态的马达。例如，也可以适用于在定子21的外侧同心地配置转子30的外转子型的马达、在定子21的外侧以及内侧双方配置转子30的双转子型的马达等。
43.接下来，参照图2以后的图详述与定子21相关的结构。
44.图2是定子铁芯22的单个状态的俯视图。图3是示意性表示组装于定子铁芯22的一对线圈片52的图。在图3中，在展开了定子铁芯22的径向内侧的状态下，示出一对线圈片52与插槽220的关系。另外，在图3中，用点线表示定子铁芯22，关于插槽220的一部分省略了其图示。图4是定子21的线圈端220a周边的立体图。图5是表示抽出同相的线圈片52的一部分的立体图。
45.定子21包含定子铁芯22和定子线圈24。
46.定子铁芯22例如由圆环状的磁性体的层叠钢板构成，但在变形例中，定子铁芯22也可以由磁粉末被压缩并固定而成的压粉体形成。此外，定子铁芯22既可以由在周向上被分割的分割铁芯形成，也可以是在周向上未被分割的形态。在定子铁芯22的径向内侧形成卷绕定子线圈24的多个插槽220。具体而言，如图2所示，定子铁芯22包含圆环状的背轭22a、以及从背轭22a朝向径向内侧延伸的多个齿22b，在周向上在多个齿22b间形成插槽220。插槽220的数量虽是任意的，但在本实施例中，作为一个例子是48个。
47.定子线圈24包含u相线圈、v相线圈以及w相线圈(以下，在不区别u、v、w的情况下，称为“相线圈”)。各相线圈的基端与输入端子(未图示)连接，各相线圈的末端与其它相线圈的末端连接而形成马达1的中性点。即、定子线圈24被星形结线。但是，定子线圈24的结线方式也可以根据需要的马达特性等适当地改变，例如定子线圈24也可以代替星形结线，进行三角形结线。
48.各相线圈接合多个线圈片52而构成。图6是一个线圈片52的简要主视图。线圈片52是以容易组装的单位(例如，插入两个插槽220的单位)分割相线圈的分段线圈的形态。线圈片52由绝缘膜62覆盖剖面大致矩形的线状导体(扁平线)60而成。在本实施例中，线状导体60作为一个例子，由铜形成。但是，在变形例中，线状导体60也可以由铁那样的其它导体材料形成。
49.线圈片52在组装于定子铁芯22前的阶段中，可以成型为具有一对直线部50、和将该一对直线部50连结的连结部54的近似u字形。在将线圈片52组装于定子铁芯22时，一对直线部50分别插入插槽220(参照图3)。由此，如图3所示，连结部54在定子铁芯22的轴向另一端侧，以跨越多个齿22b(以及与此相伴的多个插槽220)的方式沿周向延伸。连结部54跨越的插槽220的数量是任意的，但在图3中是三个。另外，直线部50在插入插槽220之后，在图6
中，如双点划线所示，在其中途被沿周向弯曲。由此，直线部50成为在插槽220内向轴向延伸的腿部56、和在定子铁芯22的轴向一端侧向周向延伸的过渡部58。
50.此外，在图6中，一对直线部50虽向相互离开的方向弯曲，但并不限于此。例如，一对直线部50也可以向相互接近的方向弯曲。另外，定子线圈24有时还具有用于将三相的相线圈的末端彼此连结而形成中性点的中性点用线圈片等。
51.图6所示的线圈片52的多个腿部56沿径向排列插入一个插槽220。因此，在定子铁芯22的轴向一端侧沿径向排列多个向周向延伸的过渡部58。如图3以及图5所示，将从一个插槽220突出并向周向第一侧(例如，顺时针的朝向)延伸的一个线圈片52的过渡部58与从其它插槽220突出并向周向第二侧(例如，逆时针的朝向)延伸的另一个线圈片52的过渡部58接合。
52.在本实施例中，作为一个例子，在一个插槽220组装六个线圈片52。以下，在径向上从最外侧的线圈片52开始依次也称为第一圈、第二圈、第三圈
…
。在该情况下，第一圈的线圈片52和第二圈的线圈片52通过包含后述的照射工序的接合工序将前端部40彼此接合，第三圈的线圈片52和第四圈的线圈片52通过包含后述的照射工序的接合工序将前端部40彼此接合，第五圈的线圈片52和第六圈的线圈片52通过包含后述的照射工序的接合工序将前端部40彼此接合。
53.这里，线圈片52如上所述，虽由绝缘膜62覆盖，但仅前端部40，该绝缘膜62被除去。这是为了确保在前端部40与其它线圈片52的电连接。另外，如图5以及图6所示，将线圈片52的前端部40中的、最后的轴向外侧端面42、即线圈片52的宽度方向一端面(轴向外侧端面42)设为向轴向外侧凸出的圆弧面。
54.图7是表示被相互接合的线圈片52的前端部40以及其附近的图。此外，在图7中示意性示出焊接对象位置90的周向的范围d1。图8是通过焊接对象位置90的沿着图7的线a-a的剖视图。
55.在将线圈片52的前端部40接合时，一个线圈片52与另一个线圈片52以各自的前端部40在图7所示的视图(从与抵接面401垂直的方向观察)中形成c字形的方式而对接。此时，也可以以各自的圆弧面(轴向外侧端面42)的中心轴一致的方式，使被相互接合的两个前端部40沿其厚度方向重叠并接合。这样通过使中心轴一致地重叠，即使在弯曲角度α比较大的情况下或者比较小的情况下，都能够使被相互接合的两个前端部40的轴向外侧的线一致且适当地重叠。
56.在该情况下，焊接对象位置90如范围d1以及范围d2所示，沿着抵接面401以直线状延伸。即、焊接对象位置90在从激光束110(参照图5)的照射侧观察下(参照图7以及图8的箭头w)，以范围d2的宽度遍及范围d1并以直线状延伸。此外，抵接面401是指在一个线圈片52与另一个线圈片52的各个中相互沿径向对置的表面中的、沿径向相互接触的表面。
57.这里，在本实施例中，作为接合线圈片52的前端部40时的接合方法能够利用焊接。而且，在本实施例中，作为焊接方法采用以激光束源为热源的激光焊接而不是以tig焊接为代表的电弧焊接。通过代替tig焊接使用激光焊接，能够减少线圈端220a、220b的轴向的长度。即、在tig焊接的情况下，需要使抵接的线圈片的前端部彼此向轴向外侧弯曲并向轴向延伸，与此相对，在激光焊接的情况下，上述弯曲的必要性消失，如图7所示，能够在使抵接的线圈片52的前端部40彼此向周向延伸的状态下实现焊接。由此，与使抵接的线圈片52的
前端部40彼此向轴向外侧弯曲并向轴向延伸的情况相比，能够减少线圈端220a、220b的轴向的长度。
58.在激光焊接中，如图5示意性所示，使焊接用的激光束110施加到已抵接的两个前端部40的焊接对象位置90。此外，激光束110的照射方向(传播方向)与轴向大致平行，是从轴向外侧朝向已抵接的两个前端部40的轴向外侧端面42的方向。在激光焊接的情况下，由于能够局部加热，所以能够仅加热前端部40以及其附近，能够有效地减少绝缘膜62的损伤(碳化)等。其结果是，能够在维持适当的绝缘性能的状态下将多个线圈片52电连接。
59.如图7所示，焊接对象位置90的周向的范围d1是两个线圈片52的前端部40彼此的抵接部分的轴向外侧端面42的周向的全范围d0中的、除去两端的部分。这是因为由于轴向外侧端面42的凸圆弧面，很难确保两端有足够的焊接深度(参照图7的尺寸l1)。焊接对象位置90的周向的范围d1也可以调整为确保线圈片52间所需的接合面积、所需的焊接强度等。
60.如图8所示，焊接对象位置90的径向的范围d2，以两个线圈片52的前端部40彼此的抵接面401为中心。焊接对象位置90的径向的范围d2可以与激光束110的直径(光束直径)对应。即、以照射位置实际上沿径向不变化而沿着周向线性变化的方式，照射激光束110。进而换言之，激光束110被移动，以便照射位置以与抵接面401平行的直线状进行变化。由此，例如与以环状(螺旋状)、之字形(蜿蜒)等使照射位置变化的情况相比，能够高效地向直线状的焊接对象位置90照射激光束110。
61.图9是表示激光波长和相对于各种材料的个体的激光吸收率(以下，也简称为“吸收率”)的关系的图。在图9中，横轴表示波长λ，纵轴表示吸收率，示出了铜(cu)、铝(al)、银(ag)、镍(ni)以及铁(fe)各种材料的个体的特性。
62.然而，通常在激光焊接中使用的红外激光(波长是1064nm的激光)如在图9中由与λ2＝1.06μm的点线的交点的黑圆点所示，相对于作为线圈片52的线状导体60的材料的铜，吸收率低至约10％。即、在红外激光的情况下，激光束110的大部分被线圈片52反射，而没有被吸收。因此，为了得到接合对象的线圈片52间所需的接合面积，需要比较大的输入热量，热影响较大，焊接有可能变得不稳定。
63.鉴于这一点，在本实施例中，代替红外激光，利用绿色激光。此外，绿色激光是不仅包含波长为532nm的激光、即shg(second harmonic generation：二次谐波)激光，还包含接近532nm的波长的激光的概念。此外，在变形例中，也可以利用不属于绿色激光的范畴的0.6μm以下的波长的激光。绿色激光的波长通过使例如由yag激光、yvo4激光产生的基本波长通过氧化物单晶(例如，lbo：三硼酸锂)并转换而取得。
64.在绿色激光的情况下，如在图9中由与λ1＝0.532μm的点线的交点的黑圆点所示，相对于作为线圈片52的线状导体60的材料的铜，吸收率高达约50％。因此，根据本实施例，与利用红外激光的情况相比，能够以少的输入热量确保线圈片52间所需的接合面积。
65.此外，绿色激光与红外激光相比，吸收率变高这样的特性如图9所示，在铜的情况下是显著的，但不仅是铜，即使在许多其它金属材料中也能够确认。因此，即使在线圈片52的线状导体60的材料是铜以外的情况下，也可以实现利用绿色激光的焊接。
66.图10是焊接中的吸收率的变化方式的说明图。在图10中，横轴表示激光功率密度，纵轴表示铜的激光吸收率，示出了绿色激光的情况下的特性100g、和红外激光的情况下的特性100r。
67.在图10中，示出了绿色激光时和红外激光时的铜的熔融开始的点p1、p2，并且示出了形成小孔的点p3。如在图10中由点p1、p2所示，可知与红外激光相比，绿色激光能够以较小的激光功率密度来开始铜的熔融。另外，可知由于上述吸收率的不同，与红外激光相比，绿色激光使形成小孔的点p3的吸收率与照射开始时的吸收率(即、激光功率密度是0时的吸收率)之差较小。具体而言，在红外激光的情况下，焊接中的吸收率的变化是约80％，与此相对，在绿色激光的情况下，焊接中的吸收率的变化是约40％，约为一半。
68.这样，在红外激光的情况下，焊接中的吸收率的变化(落差)比较大，是约80％，所以小孔变得不稳定，容易产生焊接深度、焊接宽度的偏差、熔池的干扰(例如，溅射等)。与此相对，在绿色激光的情况下，焊接中的吸收率的变化(落差)比较小，是约40％，所以小孔不易变得不稳定，另外，难以产生焊接深度、焊接宽度的偏差、熔池的干扰(例如，溅射等)。此外，溅射是指通过照射激光等而飞散的金属粒等。
69.此外，在红外激光的情况下，如上述那样吸收率低，所以一般通过使光束直径比较小(例如是φ0.075mm)，来弥补低的吸收率。这一点也会成为小孔变得不稳定的原因。此外，图11b是使用了红外激光时的小孔等的示意图，1100表示焊缝，1102表示熔池，1104表示小孔。另外，箭头r1116示意性表示气体排出的方式。另外，箭头r110示意性表示由于光束直径小而使红外激光的照射位置移动的情形。这样，在红外激光的情况下，如上述那样由于吸收率低而难以使光束直径比较大，所以为了得到所需的熔融宽度，存在需要包含蜿蜒的比较长的照射位置的移动轨迹(连续的照射时间)的趋势。
70.另一方面，在绿色激光的情况下，如上述那样吸收率比较高，所以能够使光束直径比较大(例如是φ0.1mm以上)，能够使小孔变大并稳定化。由此，气体排出变得良好，能够有效地减少溅射等的产生。此外，图11a是使用了绿色激光时的小孔等的示意图，附图标记的意义参照图11b并如上所述。在绿色激光的情况下，根据图11a作为图像容易理解由于光束直径的扩大而小孔变得稳定，气体排出变得良好的情形。另外，在绿色激光的情况下，与红外激光的情况相比，如上述那样吸收率可以比较高，且能够使光束直径比较大，因此能够使为了得到所需的熔融宽度(参照图8所示的焊接对象位置90的径向的范围d2)而所需的照射位置的移动轨迹(照射时间)比较短(小)。
71.图12是本实施例的利用绿色激光的焊接方法的说明图。在图12中，横轴取时间，纵轴取激光输出，示意性表示焊接时的激光输出的时间序列波形。
72.在本实施例中，如图12所示，通过以激光输出3.8kw进行绿色激光的脉冲照射来实现焊接。在图12中，以仅用10msec就成为激光输出3.8kw的方式来实现激光振荡器的脉冲振荡，在间隔100msec后，再次以仅用10msec就成为激光输出3.8kw的方式来实现激光振荡器的脉冲振荡。以下，将这样通过一次脉冲振荡能够进行的一次脉冲照射(10msec的脉冲照射)也称为“一个路径”。此外，在图12中，用脉冲波形130g示出第一路径(n＝1)～第三路径(n＝3)的照射。另外，在图12中作为比较用，一并示出了红外激光时的脉冲照射的脉冲波形130r。
73.这里，在绿色激光的情况下，激光振荡器的输出低(例如，连续照射时最大为400w)，难以取得为了确保深焊透所需的高输出(例如，激光输出3.0kw以上的高输出)。即、绿色激光如上述那样通过氧化物单晶那样的波长转换晶体而生成，所以在通过波长转换晶体时输出会降低。因此若要连续照射绿色激光的激光束，则无法得到为了确保深焊透而所
需的高输出。
74.关于这一点，在本实施例中，如上述那样，通过绿色激光的脉冲照射来确保为了确保深焊透所需的高输出(例如，激光输出3.0kw以上的高输出)。这是因为即使在连续照射时例如最大只能输出400w的情况下，若是脉冲照射，则例如能够成为3.0kw以上的高输出。这样，脉冲照射通过积蓄用于提高峰值功率的连续能量并进行脉冲振荡而实现。在一个焊接对象位置的周向的范围d1比较广的情况下，可以对该一个焊接对象位置实现多次脉冲振荡。即、可以对该一个焊接对象位置执行比较高的激光输出(例如，是激光输出3.0kw以上)的两个路径以上的照射。由此，即使在上述焊接对象位置90的周向的范围d1比较广的情况下，也容易遍及焊接对象位置90的整体来确保深焊透，能够实现高品质的焊接。
75.此外，在图12中，间隔虽是特定的值100msec，但间隔是任意的，可以在确保所需的高输出的范围内被最小化。另外，在图12中，激光输出是特定的值3.8kw，但激光输出只要是3.0kw以上，就可以在确保所需的焊接深度的范围内适当地改变。
76.在图12中，作为红外激光的情况一并示出了以激光输出2.3kw，在比较长的时间亦即130msec期间，连续照射时的脉冲波形130r。在红外激光的情况下，与绿色激光不同，能够以比较高的激光输出(2.3kw)进行连续照射。但是，如上所述，在红外激光的情况下，为了得到所需的熔融宽度需要包含蜿蜒的比较长的照射位置的移动轨迹(连续的照射时间)，在该情况下，输入热量是约312j，明显大于作为图12所示的绿色激光时的输入热量的约80j(两个路径的情况下)。
77.这样，根据本实施例，与利用红外激光的情况相比，通过利用绿色激光使由相对于线圈片52的线状导体60的材料(在本例中是铜)具有高的吸收率的激光束进行的焊接成为可能。由此，能够使为了得到所需的熔融宽度(参照图8所示的焊接对象位置90的径向的范围d2)而所需的照射位置的移动轨迹(时间)比较短(小)。即、由于基于比较大的光束直径的一次脉冲振荡时的、被增加的小孔，能够使为了得到所需的熔融宽度所需的脉冲振荡次数比较少。其结果是，能够以比较少的输入热量来确保线圈片52间所需的接合面积。
78.另外，根据本实施例，能够通过对一个焊接对象位置执行两个路径以上的绿色激光的照射，在该情况下，即使在焊接对象位置90的周向的范围d1比较广的情况下，也容易遍及焊接对象位置90的整体确保深焊透，能够实现高品质的焊接。
79.接下来，参照图13以后的图来说明马达1的定子21的制造方法，并且说明图像识别的激光照射位置决定方法的优选例。
80.图13是简要表示马达1的定子21的制造方法的流程的流程图。
81.首先，本制造方法包含将参照图6上述那样的线圈片52组装于定子铁芯22的组装工序(步骤s150)。
82.接着，本制造方法在组装工序后，包含接合工序(步骤s151)，接合工序包含以成为各对的线圈片52各自的前端部40彼此沿径向抵接的方式进行布置的布置工序(步骤s152)。
83.如图7所示，若布置工序结束，则成为各对的线圈片52各自的前端部40彼此沿径向相互接触。在布置工序中，可以使用夹具200(参照图15)来实现并维持这样的抵接状态。
84.接着，本制造方法的接合工序(步骤s151)包含在拍摄两个前端部40得到的图像(以下称为“前端部图像g40”)中，检测与两个前端部40彼此的抵接面401连续的非抵接面403(参照图7、图15)相关的图像特征的图像识别工序(步骤s154)。此外，与抵接面401连续
的非抵接面403是抵接面401在线状导体60中的表面，所以同样地成为线状导体60的表面。非抵接面403基本上与抵接面401在同一面内延伸。
85.非抵接面403相关的图像特征可以是与沿着与非抵接面403垂直的方向出现在前端部图像g40上的亮度差相关的特征。在本实施例中，非抵接面403相关的图像特征是能够因沿着与非抵接面403垂直的方向出现在前端部图像g40上的亮度差而检测的边缘。这样的边缘的检测(抽出)方法是任意的，例如也可以利用sobel(索贝尔)滤波器等。图像识别工序的更详细内容将在后述。
86.接着，本制造方法的接合工序(步骤s151)包含基于图像识别出的非抵接面403的边缘，决定激光束110的激光照射位置的照射位置决定工序(步骤s156)。在照射位置决定工序中，可以决定激光束110的激光照射位置相对于这次的焊接对象位置90的移动轨迹(时间序列的变化轨迹)。例如，在通过两个路径以上的照射覆盖焊接对象位置90的情况下，可以决定每个路径的激光照射位置的移动轨迹。照射位置决定工序的更详细内容将在后述。
87.接着，本制造方法的接合工序(步骤s151)包含如上所述对焊接对象位置90照射激光束110的照射工序(步骤s158)。此外，布置工序和照射工序也可以以一个以上的规定量的焊接对象位置90为单位分批执行，也可以对一个定子21所有的焊接对象位置90统一执行。此外，本制造方法在这样的照射工序后，可以通过适当地进行所需的各种工序，完成定子21而结束。
88.接下来，参照图14～图17来说明图13所示的图像识别工序(步骤s154)以及照射位置决定工序(步骤s156)的更详细内容。
89.图14是图像识别工序以及照射位置决定工序的说明图，是一起示意性表示使在图像识别工序以及照射位置决定工序使用的结构构件接合的两个线圈片52的侧视图的图。图15是前端部图像g40的说明图，是简要表示前端部图像g40的一个例子的图。在图15中，为了进行说明，用点线的包围部q1、q2示出了边缘检测区域。图16是激光照射位置的移动轨迹的计算方法的说明图，是在图15所示的前端部图像g40中用单点划线示意性表示沿着激光照射位置的移动轨迹的基准直线l16的图。图17是表示在图像识别工序以及照射位置决定工序中由处理装置1400实现的处理的流程的简要流程图。
90.在本实施例中实现图像识别工序以及照射位置决定工序的结构构件包含处理装置1400、照相机1402以及激光照射装置1404。
91.处理装置1400例如是微机那样的计算机。此外，以下说明的处理装置1400的功能也可以由多个计算机实现，也可以与外部的服务器计算机协作来实现。
92.照相机1402生成前端部图像g40。照相机1402如图14示意性所示，沿从激光束110的照射侧观察的(参照图14的箭头w)方向拍摄包含两个前端部40的抵接面401以及非抵接面403(参照图15)的部分。在该情况下，照相机1402优选被定位为光轴沿着两个前端部40的抵接面401以及非抵接面403。在该情况下，照相机1402的光轴与抵接面401大致平行。这里，大致平行是允许10度左右的误差的概念。另外，在该情况下，照相机1402也可以被定位为其光轴例如实际上包含于抵接面401。此外，照相机1402可以固定于被定位的位置，也可以一边改变被定位的位置一边取得多组的前端部40的前端部图像g40。
93.此外，照相机1402为了确保前端部图像g40所需的亮度，也可以具备照明用的光源(未图示)。在该情况下，光源可以配置为照亮前端部图像g40的区域。此外，光源也可以不与
照相机1402一体。
94.激光照射装置1404是照射上述激光束110的装置。此外，激光束110例如能够通过光学扫描，使激光照射位置变化。
95.在本实施例中，处理装置1400可以基于来自照相机1402的前端部图像g40，通过执行图17所示的各种处理，来实现上述图像识别工序以及照射位置决定工序。
96.图17所示的各种处理可以以焊接对象位置90为单位执行。但是，前端部图像g40也可以相对于多个焊接对象位置90共同取得。
97.具体而言，处理装置1400首先，从照相机1402取得拍摄这次处理对象的一个焊接对象位置90而取得的前端部图像g40(步骤s1700)。
98.接着，处理装置1400对在步骤s1700中取得的前端部图像g40执行边缘检测处理(步骤s1702)。边缘检测处理可以对前端部图像g40整体执行，也可以仅对规定区域执行。在图15所示的例子中，边缘检测处理检测沿着y方向(与抵接面401垂直的方向)的边缘。
99.然而，各线圈片52的前端部40如上所述绝缘膜62被除去，所以容易反射光。因此，前端部图像g40的前端部40的像素区域具有比较高的亮度的像素值。
100.另一方面，线圈片52的前端部40以外的部位的图像、线圈片52以外的物体的图像具有前端部图像g40中的比较低的像素值。利用这样的特征，从而能够高精度地检测非抵接面403的边缘。
101.具体而言，在前端部图像g40中，在前端部40的图像的像素值、与在y方向上与前端部40邻接的像素区域的像素值之间产生相对陡峭的亮度变化。因此，例如在图15的包围部q1、q2中，通过检测由这样的相对陡峭的亮度变化引起的边缘，能够高精度地检测非抵接面403的边缘。此外，非抵接面403与抵接面401相同，沿x方向延伸，所以产生相对陡峭的亮度变化的像素位置成为沿x方向以直线状连续的趋势。因此，在非抵接面403的边缘检测中也可以利用上述趋势。
102.此外，抵接面401的边缘与这样的非抵接面403的边缘不同，很难高精度地检测。这是因为在前端部图像g40中，在抵接面401的x方向的区间中，抵接的两个前端部40的图像沿y方向连续，所以在抵接面401的y方向的位置不会产生相对陡峭的亮度变化。
103.然而，在本实施例中，如图15示意性所示，线圈片52的非抵接面403以间隙δ1在径向(前端部图像g40的y方向)与在布置工序中使用的夹具200对置。在该情况下，光难以照射在间隙δ1的区域而变暗。由此，前端部图像g40的非抵接面403的边缘变得更明确，能够高精度地检测。换言之，通过检测非抵接面403中的以间隙δ1在径向上与夹具200对置的部分(参照图15的包围部q1、q2)的边缘，能够高精度地检测非抵接面403的边缘。
104.此外，在本实施例中，夹具200在布置工序中，以将两个前端部40定位并维持在上述抵接状态的方式发挥功能，并包含第一夹具201和第二夹具202。第一夹具201以在径向上夹持两个前端部40方式能够沿着径向相对移动，在布置工序中，可以以使两个前端部40沿径向抵接并且维持为该抵接状态的方式发挥功能。第二夹具202也可以限制两个前端部40的其它自由度。
105.在本步骤s1702中，处理装置1400优选检测两个前端部40各自的非抵接面403的边缘。在该情况下，在x方向上分离的两个非抵接面403的边缘被检测，所以能够有效地提高后述的基准直线l16的计算精度。此外，基准直线l16如后所述，是以沿着前端部图像g40的抵
接面401的方式计算的直线，计算出的基准直线l16与前端部图像g40的抵接面401越一致，计算精度就越高。
106.接着，处理装置1400基于在步骤s1702中得到的边缘，计算基准直线l16(步骤s1704)。基准直线l16的计算方法只要利用在步骤s1702中得到的边缘则是任意的。例如，在以多个坐标值检测一个前端部40的边缘(非抵接面403的边缘)，以多个坐标值检测另一个前端部40的边缘(非抵接面403的边缘)的情况下，处理装置1400也可以将来自上述多个坐标值的距离(误差)最小的近似直线计算为基准直线l16。另外，在以一个坐标值检测一个前端部40的边缘(非抵接面403的边缘)，以一个坐标值检测另一个前端部40的边缘(非抵接面403的边缘)的情况下，处理装置1400也可以将连结两个坐标值的直线作为基准直线l16来计算。在图16中作为基准直线l16示意性地用单点划线示出了连结一个前端部40的边缘的位置1601和另一个前端部40的边缘的位置1602的直线。这样，通过利用非抵接面403的边缘，能够高精度地计算抵接面401的基准直线l16。
107.然而，基准直线l16也能够仅根据一个前端部40的非抵接面403的边缘(非抵接面403的边缘)的多个坐标值来计算。即使在该情况下，在非抵接面403的周向的范围比较广的情况下，也能够高精度地计算基准直线l16。然而，在根据两个前端部40各自的非抵接面403的边缘计算基准直线l16的情况下，根据在从轴向(与箭头w对应)观察下，在周向上夹着抵接面401的两个边缘来计算基准直线l16，所以能够稳定且高精度地计算基准直线l16。
108.接着，处理装置1400基于在步骤s1704中得到的基准直线l16，决定沿着该基准直线l16的激光束110的照射位置(图8所示的范围d2的位置)(步骤s1706)。具体而言，处理装置1400以激光束110的照射位置在基准直线l16上变化的方式，来决定激光束110的照射位置的移动轨迹。此外，焊接对象位置90的范围d1(参照图7)的两端(周向的两端)可以以夹具200的位置为基准来决定。
109.这样根据图17所示的各种处理，基于捕捉了两个前端部40的前端部图像g40，能够高精度地检测沿着两个前端部40间的抵接面401的基准直线l16。由此，能够高精度地决定沿着抵接面401的激光束110的照射位置的移动轨迹。其结果是，能够有效地提高两个前端部40间的焊接部的可靠性。
110.然而，在本实施例中，如上所述，检测与抵接面401连续的非抵接面403的边缘，并基于检测出的边缘，来计算基准直线l16，但作为与此对比的比较例，可以考虑检测抵接面401的相反侧(在径向上相反侧)的非抵接面404的边缘，并基于检测出的边缘，计算基准直线l16
′
(参照图18)的方法(例如，参照专利文献1)。非抵接面404的边缘的亮度变化在与夹具200(例如，第一夹具201)的边界也可能变得相对急剧，所以能够高精度地进行检测。在这样的比较例的情况下，例如基于根据非抵接面404的边缘分别计算出的直线l17，能够将与各个直线l17平行且距各个直线l17等距离(径向的距离)的直线作为基准直线l16
′
来计算。
111.然而，如“在发明要解决的课题”栏中所说明的那样，在这样的比较例中，由于线圈片52的厚度(与抵接面401垂直的方向的厚度)的个体差等，难以高精度地计算基准直线l16
′
。例如，若将图16所示前端部40各自的厚度设为t1、t2，则在厚度t1与厚度t2完全一致的情况下(参照图16)，能够高精度地计算基准直线l16
′
，但如图18所示，在厚度t1、t2间存在显著差异的情况下，基准直线l16
′
的计算精度变差。这样的厚度t1、t2之间的显著差异可能在除去绝缘膜62时产生。其结果是，计算出的基准直线l16
′
以厚度t1、t2之差的约一半的
误差相对于抵接面401沿径向偏移。此外，为了提高接合部的可靠性优选消除这样的误差。
112.关于这一点，根据本实施例，如上所述，检测与抵接面401连续的非抵接面403的边缘，并基于检测出的边缘来计算基准直线l16，所以即使在厚度t1、t2间存在显著差异的情况下，也能够计算精度高的基准直线l16而不受上述显著差异的影响。
113.此外，在本实施例中，也可以检测非抵接面404的边缘，在该情况下，也可以在检测非抵接面403的边缘时利用非抵接面404的边缘。例如，由于非抵接面404的边缘与非抵接面403的边缘大致平行，所以也可以利用上述趋势，来提高非抵接面403的边缘的检测精度。
114.接下来，参照图19～图21对其它焊接对象位置90a的应用例进行说明。
115.图19以及图20是说明其它焊接对象位置90a的图，图19是俯视图，图20是侧视图。在图19以及图20在焊接坡口位置1800示出了焊接对象位置90a。此外，这里为了便于说明将图20作为侧视图，如图20所示定义上下方向，但在实际的搭载状态下上下方向也可以与图示的方向不同。
116.焊接对象位置90a设定在被焊接工件w1与被焊接工件w2之间。此外，被焊接工件w1以及被焊接工件w2也可以是上述线圈片52那样的、定子21用的线圈片。或者，被焊接工件w1以及被焊接工件w2中的任一方也可以是后述的母线的端部(参照图23的端部80、81)。
117.在本例中，被焊接工件w1和被焊接工件w2以被焊接工件w2的前端部40c的下表面在上下方向上与被焊接工件w1的前端部40b的上表面抵接的方式被接合。被焊接工件w1的宽度方向的尺寸d1明显小于被焊接工件w2的宽度方向的尺寸d2。在该情况下，如图19所示，被焊接工件w1和被焊接工件w2可以以被焊接工件w2的宽度方向的两端部从被焊接工件w1的宽度方向的两端部露出的方式交叉。
118.对于这样的焊接对象位置90a也能够应用由本实施例的图像识别进行的激光照射位置决定方法。具体而言，首先基于拍摄图19的q3部而得到的图21所示那样的前端部图像g41，检测被焊接工件w2的前端部40c的非抵接面405(与抵接面402连续的非抵接面405)的边缘。在该情况下，非抵接面405的边缘能够检测为基于x方向的陡峭的亮度差的边缘，优选如在图21中由包围部q5、q6所示那样，在被焊接工件w1的前端部40b的两侧进行检测。而且，通过基于两个以上的边缘的坐标值来计算基准直线l17，能够高精度地计算沿着抵接面402的基准直线l17。其结果是，能够高精度地决定沿着抵接面402的激光束110的照射位置。
119.这样，由本实施例的图像识别进行的激光照射位置决定方法能够应用在多种形态的被焊接工件间的接合，具体而言，能够应用于具有与设定焊接对象位置的抵接面连续的非抵接面的情况。例如，在图22所示的焊接对象位置90b中，被焊接工件w3和被焊接工件w4以被焊接工件w4的l字形的前端部与被焊接工件w3抵接的方式被接合。在该情况下，形成与抵接面402b连续的非抵接面405b(参照包围部q7、q8)，所以同样地通过检测非抵接面405b的边缘，能够高精度地决定沿着抵接面402b的激光束110的照射位置。
120.以上，虽对各实施例进行了详述，但并不限于特定的实施例，能够在技术方案所记载的范围内进行各种变形以及改变。另外，也能够组合上述实施例的结构构件的全部或者多个。另外，各实施例的效果中的、从属项的效果是区别于上位概念(独立项)的附加效果。
121.例如，在上述实施例中，图6所示，将轴向外侧端面42具有被加工为凸圆弧面的前端部40的线圈片52彼此如图7所示沿径向抵接，从而形成了焊接对象位置90，但并不限于此。例如，也可以使具有没有被这样加工的前端部40(即、从径向观察下轴向外侧端面42以
直线状延伸并与前端面连结的结构)的线圈片彼此沿径向抵接，从而形成了焊接对象位置90。在该情况下，线圈片彼此也可以以前端部40(没有被加工的前端部40)彼此在从径向观察下以x字形交叉的方式或者从径向观察下形成c字形或者l字形的方式，沿径向抵接。
122.另外，上述实施例虽与线圈片52的前端部40彼此的接合相关，但也能够应用于线圈片52的前端部40与母线的端部之间的接合。在该情况下，与母线的端部接合的线圈片52的前端部40可以是动力线、形成中性点的过渡部的前端部。
123.例如，在图23中，被接线盒70保持的母线的端部80、81与线圈片52a的前端部40a被相互接合。此外，在该情况下，被接线盒70保持的母线的一部分在接线盒70内与三相的外部端子71电连接。在具有与设定焊接对象位置的抵接面连续的非抵接面的情况下，可以将由本实施例的图像识别进行的激光照射位置决定方法应用于这样的母线的端部80、81与线圈片52a的前端部40a之间的接合部。此外，在该情况下，焊接对象位置也可以设定在出现在母线的端部80、81与线圈片52a的前端部40a各自的前端面的抵接面的边缘部。此外，在图23中，l方向与轴向对应，r方向与径向对应，r1侧与径向内侧对应，r2侧与径向外侧对应。此外，在图23中，母线的端部80、81和线圈片52a的前端部40a虽以从径向或者轴向观察下完全重叠的方式抵接，但也可以以从特定方向(例如周向)观察下以x字形交叉的方式或者形成c字形或者l字形的方式沿特定方向抵接。在该情况下，焊接对象位置可以沿着抵接面的轴向外侧的边缘部以直线状设定。
124.附图标记的说明
[0125]1…
马达(旋转电机)，24
…
定子线圈，52
…
线圈片，40
…
前端部(端部)，22
…
定子铁芯，80、81
…
母线的端部，110
…
激光束，401、402
…
抵接面，403、405
…
非抵接面，g40、g41
…
前端部图像(图像)，1402
…
照相机，200
…
夹具，δ1
…
间隙。

技术特征：
1.一种旋转电机用定子制造方法，其包含以下工序：组装工序，将定子线圈的线圈片组装于定子铁芯；以及接合工序，在上述组装工序之后，通过激光焊接接合上述线圈片的端部彼此或者上述线圈片的端部与母线的端部，上述接合工序包含：布置工序，使接合对象的两个端部彼此抵接；图像识别工序，在上述布置工序之后，在拍摄上述两个端部得到的图像中，检测与上述两个端部彼此的抵接面连续的非抵接面相关的图像特征；以及决定工序，在上述图像识别工序之后，基于图像识别出的上述非抵接面相关的图像特征，来决定激光照射位置。2.根据权利要求1所述的旋转电机用定子制造方法，其中，上述图像识别工序检测上述两个端部各自的上述非抵接面相关的图像特征。3.根据权利要求2所述的旋转电机用定子制造方法，其中，上述决定工序通过基于上述图像中的上述图像特征各自的像素位置或者其附近的直线，使上述激光照射位置以直线状变化。4.根据权利要求1～3中任一项所述的旋转电机用定子制造方法，其中，上述图像由以光轴沿着上述非抵接面的方式被定位的照相机拍摄，上述图像特征包含上述图像中的沿着与上述非抵接面交叉的方向的亮度差的边缘。5.根据权利要求1～4中任一项所述的旋转电机用定子制造方法，其中，上述布置工序包含通过夹具定位上述两个端部，上述非抵接面在与该非抵接面垂直的方向上，具有间隙地与上述夹具对置。

技术总结
本发明涉及旋转电机用定子制造方法。公开了一种旋转电机用定子制造方法包含：将定子线圈的线圈片组装于定子铁芯的组装工序；以及在组装工序之后，通过激光焊接将线圈片的端部彼此或者线圈片的端部与母线的端部接合的接合工序，接合工序包含：使接合对象的两个端部彼此抵接的布置工序；在布置工序之后，在拍摄两个端部的图像中，检测与两个端部彼此的抵接面连续的非抵接面的图像特征的图像识别工序；以及在图像识别工序之后，基于图像识别出的非抵接面的图像特征，决定激光照射位置的决定工序。序。序。


技术研发人员：大野弘行 杉山刚 西村悠哉 池谷岳则
受保护的技术使用者：丰田自动车株式会社 株式会社电装
技术研发日：2022.03.18
技术公布日：2023/10/7