KR100708054B1

KR100708054B1 - 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치 및 그 용접 방법및 회전 전기기계

Info

Publication number: KR100708054B1
Application number: KR1020057020950A
Authority: KR
Inventors: 마사히코 후지타; 쇼이치로 니시타니; 야스시 나카타케; 마사하루 도이; 신야 쿠도우; 카즈히로 쇼노; 요시히토 아사오; 마사루 쿠리바야시
Original assignee: 미츠비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2005-01-20
Publication date: 2007-04-16
Anticipated expiration: 2025-01-20
Also published as: US7893381B2; EP1710038A1; EP1710038B1; CN101362250B; US20070040458A1; WO2005072902A1; EP1710038A4; CN100496851C; KR20060006081A; JPWO2005072902A1; CN1805816A; JP4536009B2; CN101362250A

Abstract

영구자석재를 갖는 한쪽의 금속 부재와 다른쪽의 금속 부재를 저항 용접할 때, 영구자석재가 용접 전류에 의해 불필요하게 착자되는 것을 억제하는 용접 장치 및 용접 방법을 얻는다. 워크(14)를 지지하는 워크 지지부(3)와, 워크 지지부(3)에 워크 공급 공간을 개재시켜 배치된 가압장치(4)와, 가압장치(4)의 가동부(4a)에 마련된 제 1의 용접 전극(8)과, 제 2의 용접 전극(10)과, 양 용접 전극(8, 10)에 용접 전류를 공급하는 용접 트랜스(11)를 구비하고, 양 용접 전극(8, 10)은, 각각 한쪽의 금속 부재와 다른쪽의 금속 부재에 대해 워크(14)의 일단부측에 배치되고, 또한, 한쪽의 금속 부재와 다른쪽의 금속 부재와의 각각의 맞닿는 단 사이에는 영구자석재(18)를 사이에 두지 않도록 배치하여 구성하였다.

용접, 회전, 영구자석, 전기기계

Description

영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치 및 그 용접 방법 및 회전 전기기계{WELDER FOR METAL MEMBER HAVING PERMANENT MAGNET MATERIAL AND ITS WELDING METHOD, AND ROTATING ELECTRIC MACHINE}

본 발명은, 영구자석재(permanent material material)를 갖는 금속 부재에 다른 금속 부재를 저항 용접하는 용접 장치 및 그 용접 방법 및 그 용접 장치에서 제조되는 회전 전기기계에 관한 것이다.

영구자석재를 갖는 금속 부재에 다른 금속 부재를 용접하여 구성한 제품의 한 예로서, 회전 전기기계의 회전자가 있다. 예를 들면, 차량용 교류 발전기의 회전자의 경우에는, 회전축상에서 맞대여진 한 쌍의 계자 철심(폴 코어(pole cores))이, 외주에서 축방향으로 연재되고 교대로 맞물리는 형태의 폴형상 자극을 가지며, 인접한 폴형상 자극끼리의 둘레 방향 대향 측면의 간극에 영구자석재가 장착되어 있고, 이 계자 철심의 축방향의 전후에서, 발전기의 온도 상승을 억제하기 위한 냉각 팬이 용접 등에 의해 고착된 것이 개시되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

또한, 냉각 팬을 계자 철심에 용접하는 용접 장치로서, 예를 들면, 차량용 충전발전기의 자극에 냉각 팬을 용접하는 용접 장치가 개시되어 있다. 이 용접 장 치에서는, 회전자의 샤프트를 수직 방향으로 향하게 하고, 자극의 배면(상하)에 냉각 팬을 겹치고, 냉각 팬의 외측에서 용접용의 전극을 압착하여, 상하에 배치한 전극을 가압하면서, 상측의 전극, 상측의 냉각 팬, 상측의 자극, 하측의 자극, 하측의 냉각 팬, 하측의 전극 순서로 전류를 흐르게 하여 용접하도록 구성되어 있다. 이때 용접부에 흐르는 용접 전류는, 직류인 것이 일반적이다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조).

특허 문헌 1에 나타낸 바와 같은 회전자의 냉각 팬을 폴 코어에 용접함에 있어서, 특허 문헌 2에 나타낸 바와 같은 용접 장치에 의해 용접하려고 하면, 폴 코어에 영구자석재를 장착 후, 냉각 팬을 폴 코어의 축방향 단면(端面)의 소정 위치에 맞닿게 하여, 한쪽의 전극을 한쪽의 냉각 팬에 전기적으로 접촉시키고, 또한쪽의 전극을 폴 코어의 반대측에 위치하는 다른쪽의 냉각 팬에 전기적으로 접촉시켜 지지하고, 예를 들면, 양 전극 사이에 피크 값으로서 수십kA의 펄스상 전류를 흐르게 하여 저항 용접한다. 이때, 용접 전류는 회전자의 축 부근을 축방향으로 관통하여 흐르게 된다. 상술한 바와 같이, 폴형상 자극의 대향면의 간극에는 영구자석재를 장착하고 있기 때문에, 복수의 용접 개소를 흐르는 용접 전류가 축방향으로 집중하여 흐른 경우, 그 대전류에 의해 생긴 자계가 영구자석재를 충분히 착자할 수 있는 자계 강도로 되어, 영구자석재가 둘레 방향으로 동일 극성으로 착자되어 버린다. 회전자의 영구자석재의 사용 목적은, 인접하는 폴형상 자극의 간극으로 누설하는 자속을 감쇄(減殺)하기 위한 것이기 때문에, 가늘고 긴 영구자석재의 두께 방향의 양측은 다른 자극으로 착자되어 있을 필요가 있지만, 상기한 바와 같이 용접 전 류의 영향으로, 영구자석재의 반분은 본래 착자되는 방향과 역방향으로 착자되어 버린다는 부적합함이 생긴다. 그때의 착자량은, 발명자들의 실험에서는, 풀 착자량을 100%로 하였을 때, 평균으로 80%를 초과하는 것을 확인한다.

통상, 회전 전기기계의 회전자에 이용하는 자석은, 기동 토크를 향상시키기 위해 잔류 자속 밀도가 크고, 또한 고온에서의 사용 환경에도 견딜수 있도록 보자력이 높은 자석(네오지 자석 등)을 이용하는 것이 요망되지만, 자석의 보자력이 높은 경우, 한번 역방향으로 착자되어 버리면, 다음에 순방향의 착자를 하기 위해, 최초의 착자에 비하여 강한 자계가 필요하게 되고, 정규의 착자 공정인 때에 충분한 착자를 할 수 없다. 또한, 착자한 자석에 가공시에 발생하는 철분이 부착하여 떨어지지 않게 되어, 회전 전기기계로서 조립한 후에도 철분이 이물로서 남기 때문에, 코일을 손상시켜 단락하는 등의 부적합함을 발생시킨다는 문제점이 있다.

특허 문헌 1 : 특개평5-56616호 공보(제 2 내지 3페이지, 도 1)

특허 문헌 2 : 특개평9-205757호 공보(제 2페이지, 도 2)

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 예를 들면 영구자석재를 구비한 회전자와 같이, 영구자석재를 갖는 금속 부재와 다른 금속 부재를 용접에 의해 고정시키는 경우, 영구자석재에의 불필요한 착자를 억제할 수 있는, 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치 및 그 용접 방법 및 그 용접 장치에서 제조되는 회전 전기기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명에 관한 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치는, 영구자석재를 갖는 한쪽의 금속 부재와 다른쪽의 금속 부재로 이루어지는 워크의 양 금속 부재를 저항 용접하는 용접 장치로서, 워크를 지지하는 워크 지지부와, 워크 지지부에 워크 공급 공간을 개재시켜 배치된 가압장치와, 가압장치의 가동부측에 마련되고 워크에 맞닿게 하는 제 1의 용접 전극과, 워크에 맞닿게 하는 제 2의 용접 전극과, 양 용접 전극에 용접 전류를 공급하는 용접 트랜스를 구비하고, 양 용접 전극은, 각각 한쪽의 금속 부재와 다른쪽의 금속 부재에 대해 워크의 일단부측에 배치되고, 또한, 한쪽의 금속 부재와 다른쪽의 금속 부재의 각각의 맞닿는 단 사이에는 영구자석재를 사이에 두지 않도록 배치하여 구성한 것이다.

또한, 본 발명의 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 방법은, 상기한 바와 같이 구성된 용접 장치를 이용하여, 상기 양 용접 전극으로부터 상기 워크에 상기 용접 전류를 공급하여 저항용접하는 것이다.

또한, 본 발명에 관한 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치는, 워크는 회전 전기기계의 회전자이고, 그 회전자는, 각각의 외주측에 형성한 복수의 폴형상 자극을 서로 맞물리게 하여 축방향으로 대향 배치한 한 쌍의 폴 코어와, 폴 코어를 관통하는 샤프트와, 폴 코어의 둘레 방향의 서로 이웃하는 폴형상 자극 사이에 배치한 복수의 영구자석재와, 폴 코어의 내부에 장착하여 한 쌍의 폴 코어를 다른 자극으로 여자하는 계자 코일과, 폴 코어의 축방향의 단면에 마련한 판형상 부재를 구비하여 구성되어 있고, 회전자의 축방향의 동일 단부측에 배치한 제 1의 용접 전극과 제 2의 용접 전극으로부터 상기 판형상 부재측과 상기 폴 코어측의 사이에 용접 전류를 공급하도록 한 것이다.

또한, 본 발명에 관한 회전 전기기계는, 상기한 용접 장치에 의해 제조한 회전자를 구비한 것이다.

또한, 본 발명에 관한 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치는, 영구자석재를 갖는 한쪽의 금속 부재와 다른쪽의 금속 부재로 이루어지는 워크의 양 금속 부재를 저항 용접하는 용접 장치로서, 용접 전류로서 교류를 발생하는 교류 발생 장치를 구비하고, 교류 발생 장치로부터 제 1의 용접 전극과 제 2의 용접 전극을 통하여 워크에 교류의 용접 전류를 공급하는 것이다.

발명의 효과

본 발명의 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치, 또는 그 용접 방법에 의하면, 워크에 맞닿게 하는 제 1의 용접 전극과 제 2의 용접 전극은, 각각 한쪽의 금속 부재와 다른쪽의 금속 부재에 대해 워크의 일단부측에 배치되고, 또한, 한쪽의 금속 부재와 다른쪽의 금속 부재의 각각의 맞닿는 단 사이에는 영구자석재를 사이에 두지 않도록 배치되어 있기 때문에, 워크에 흐르는 용접 전류 경로를 영구자석으로부터 멀리할 수 있고, 용접 전류에서 발생하는 자계에 의한 영구자석재에의 영향을 작게 할 수 있기 때문에, 용접 종료 후의 영구자석재에의 착자량을 작게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치에 의하면, 워크는 회전 전기기계의 회전자이고, 영구자석재를 갖는 회전자의 폴 코어에 판형상 부재를 용접하는 경우에, 회전자의 축방향의 동일 단부측에 배치한 2개의 용접 전극으로부터 판형상 부재와 폴 코어측의 사이에 용접 전류를 공급하여 저항 용접에 의해 고착되도록 하였기 때문에, 용접 전류가 폴 코어의 내부를 축방향으로 집중하여 흐르는 것을 피할 수 있고, 용접 전류에 의해 영구자석이 불필요하게 착자하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 회전 전기기계에 의하면, 상기한 용접 장치로 제조한 회전자를 구비하였기 때문에, 용접 전류에 의한 불필요한 착자를 탈자하는 공정을 필요로 하지 않고, 생산성이 향상된다.

또한, 용접 전류로서 교류를 발생하는 교류 발생 장치를 구비하고, 교류 발생 장치로부터 제 1의 용접 전극과 제 2의 용접 전극을 통하여 워크에 교류의 용접 전류를 공급하도록 하였기 때문에, 용접 전류에 의해 발생하는 자계 방향이 변하기 때문에, 일단 착자된 영구자석재가 탈자되어 용접 종료 후의 영구자석재에의 착자량을 작게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치의 구성도.

도 2는 도 1의 워크 주변의 부분 단면도.

도 3은 도 1의 용접 장치에 있어서, 용접 전극을 워크에 맞닿게 하는 한 예를 도시한 도면.

도 4는 도 1의 용접 장치의 전기 회로의 한 예를 도시한 도면.

도 5는 도 4의 전기 회로의 스위칭 회로에 의한 전압 파형을 도시한 도면.

도 6은 도 4의 전기 회로의 용접 전류의 제어 이미지를 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 실시의 형태 2에 있어서의 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치의 대상 워크인 회전 전기기계의 회전자를 도시한 사시도.

도 8은 도 7의 회전자를 조립한 회전 전기기계의 상반분을 도시한 단면도.

도 9는 도 7의 측면 단면도.

도 10은 도 7의 회전자의 냉각 팬의 한 예를 도시한 도면.

도 11은 도 7의 회전자의 냉각 팬의 다른 예를 도시한 도면.

도 12는 도 7의 회전자에 적용하는 이물 침입 방지판을 도시한 도면.

도 13은 도 7의 회전자에 적용하는 자석 탈락 방지판을 도시한 도면.

도 14는 실시의 형태 2에 있어서의 용접 장치의, 용접 전극을 워크에 맞닿게 하는 한 예를 도시한 도면.

도 15는 본 발명의 실시의 형태 3에 있어서의 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치의 용접 전류 파형을 도시한 도면.

도 16은 본 발명의 실시의 형태 4에 있어서의 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치의 용접 전류 파형을 도시한 도면.

도 17은 본 발명의 실시의 형태 5에 있어서의 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치의 용접 전류 파형을 도시한 도면.

도 18은 실시의 형태 5에 있어서의 용접 장치의 용접 전류의 진폭비와 착자율의 관계의 한 예를 도시한 도면.

도 19는 본 발명의 실시의 형태 5에 있어서의 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치의 용접 전류 파형의 다른 예를 도시한 도면.

도 2O은 본 발명의 실시의 형태 6에 있어서의 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치의 용접 전류 파형을 도시한 도면.

도 21은 본 발명의 실시의 형태 7에 있어서의 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치의 대상 워크의 용접부의 형상을 도시한 도면.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 : 용접 장치 3 : 워크 지지부

4 : 가압장치 5 : 탄성부재

8 : 제 1의 용접 전극 10 : 제 2의 용접 전극

11 : 용접 트랜스 13 : 절연부재

14 : 워크 15 : 냉각 팬

16, 17 : 폴 코어 18 : 영구자석재

21 : 스위치 22 : 정류 회로

23 : 콘덴서 24 : 스위칭 회로

25 : 트랜스 28 : 입력·표시 장치

29 : 전류 센서 32 : 제어 회로

41 : 냉각 팬 41a : 돌기부

41b : 홈 42 : 폴 코어

101, 102 : 폴 코어 101b, 102b : 폴형상 자극

103 : 샤프트 104 : 영구자석재

105 : 계자 코일 107 : 냉각 팬

107d : 노치부 108 : 회전자

109 : 제 1의 용접 전극 110 : 제 2의 용접 전극

114 : 이물 침입 방지판 115 : 자석 탈락 방지판

121 : 고정자 122 : 브래킷

실시의 형태 1

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1의 워크 주변을 확대한 부분 단면도이다.

본 실시의 형태에서는, 용접 대상물인 워크, 즉, 영구자석재를 갖는 한쪽의 금속 부재와 다른쪽의 금속 부재로 이루어지는 워크로서, 영구자석재를 갖는 회전 전기기계의 회전자를 예로 들어 설명한다. 영구자석재를 갖는 한쪽의 금속 부재는 폴 코어이고, 다른쪽의 금속 부재는 냉각 팬이다.

우선 용접 장치(1)의 구성에 관해 설명한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 베이스(2)에 후술하는 워크(14)를 지지하는 워크 지지부(3)가 마련되어 있고, 이 워크 지지부(3)의 상방에, 워크 공급 공간을 사이에 두고, 도시하지 않은 지지 부재에 지지된, 예를 들면 에어 실린더로 이루어지는 가압장치(4)가 배치되어 있다. 이 가압장치(4)중 상하에 가동하는 가동부(4a)에, 예를 들면 우레탄 고무로 이루어지는 탄성부재(5)를 통하여 천판(6)이 부착되고, 이 천판(6)에 제 1의 용접 전극 홀더 (7)가 고정되어 있다. 제 1의 용접 전극 홀더(7)에는 복수개의 제 1의 용접 전극(8)이 부착되어 있다. 또한, 제 1의 용접 전극 홀더(7)의 부근에, 제 2의 용접 전극 홀더(9)가 배치되고, 이 제 2의 용접 전극 홀더(9)에 복수개의 제 2의 용접 전극(10)이 부착되어 있다. 제 2의 용접 전극 홀더(9)는, 도시하지 않은 지지 부재에 부착된 가동 기구(상기 가동부(4a)와는 별개)에 의해 구동되고, 제 2의 용접 전극(10)을 워크(14)의 소정의 개소에 가압할 수 있게 되어 있다.

제 1의 용접 전극(8)과 제 2의 용접 전극(10)에 전력을 공급하기 위한 용접 트랜스(11)를, 워크(14)에 대해 양측에 1대씩 배치하고 있다. 2대의 용접 트랜스(11)는 같은 사양의 것으로서, 이들은 병렬로 전기 접속되어 있다. 용접 트랜스(11)의 한쪽의 극은, 점퍼 케이블(12), 천판(6), 제 1의 용접 전극 홀더(7)를 통하여 제 1의 용접 전극(8)에 전기적으로 접속되어 있다. 용접 트랜스(11)의 다른쪽의 극은, 점퍼 케이블(12), 제 2의 용접 전극 홀더(9)를 통하여 제 2의 용접 전극(10)에 전기적으로 접속되어 있다. 이와 같이, 병렬로 전기 접속한 2대의 용접 트랜스(11)로 복수의 용접 개소에 용접 전류를 공급하고, 복수의 용접 개소를 동시에 용접할 수 있도록 구성되어 있다.

워크 지지부(3)의 워크측에는, 재치하는 워크(14)와 전기적으로 절연하기 위해, 절연부재(13)가 마련되어 있다. 상기 2부터 13까지와, 도시하지 않은 제어 장치로 용접 장치(1)의 주요부를 구성한다.

전술한 바와 같이, 워크는 회전 전기기계의 회전자의 경우를 나타내고 있고, 도 2에 그 워크 주변부분의 상세를 도시한다. 도면과 같이 워크(14)는 냉각 팬 (15), 폴형상 자극(16a)을 갖는 폴 코어(16), 폴형상 자극(17a)을 갖는 폴 코어(17), 폴형상 자극(16a, 17a)의 사이에 고정된 영구자석재(18), 폴 코어(16, 17)의 내부에 배치된 계자 코일(19) 및 폴 코어(16, 17)에 압입한 샤프트(20)로 구성되어 있다. 용접 장치(1)에 의해, 냉각 팬(15)을 폴 코어(16)의 단면에 용접하여 고정하는 것이다.

여기서, 양 용접 전극(8, 10)의 배치 관계에 관해 설명한다. 양 용접 전극(8, 10)은, 각각 폴 코어(16)(한쪽의 금속 부재)와 냉각 팬(15)(다른쪽의 금속 부재)에 대해 워크(14)의 일단부측에 배치되고, 또한, 제 1의 용접 전극(8)을 냉각 팬(15)에 맞닿게 하고, 제 2의 용접 전극(10)을 폴 코어(16)에 맞닿게 한 때, 각각의 맞닿는 단 사이에는 영구자석재(18)를 사이에 두지 않도록 배치된다.

다음에, 본 실시의 형태에 의한 용접 장치(1)에 의해, 냉각 팬(15)을 폴 코어(16)에 용접하는 경우의 용접 방법에 관해 설명한다. 냉각 팬(15)을 폴 코어(16)의 단면의 소정 위치에 맞추고, 제 2의 용접 전극(10)을 폴 코어에 맞닿게 한다. 다음에 가압장치(4)의 에어압을 올려서 제 1의 용접 전극(8)을 냉각 팬(15)의 표면에 맞닿게 한다. 또한 가압장치(4)의 에어압을 증가시키고, 제 1의 용접 전극(8)에 의해 냉각 팬(15)을 폴 코어(16) 단면에 압착하여, 용접 트랜스(11)로부터 용접 전류를 공급한다. 이로써, 제 1의 용접 전극(8)으로 압착시킨 냉각 팬(15)과 폴 코어(16)의 접촉부에 용접 전류가 흘러 저항 발열하고, 냉각 팬(15)과 폴 코어(16)는 용접된다. 냉각 팬(15)의 용접점에는 돌기를 형성함으로써, 냉각 팬(15)과 폴 코어(16)가 접촉한 부분을 제한하고 용접 전류를 집중시켜, 더 작은 용접 전류로 안정 한 용접 품질을 얻을 수 있다. 이 용접 방법은 저항 용접중 일반적으로 프로젝션 용접이라고 불린다.

다음에 작용에 관해 설명한다. 워크(14)에 장착되어 있는 영구자석재(18)는, 그 제 품이 필요로 하는 극성의 방향으로 자화될 필요가 있다. 따라서, 용접 전류에 의해 본래의 자화를 방해하는 것은 바람직하지 않다. 예를 들면, 도 2에 있어서, 제 2의 용접 전극(10)이 도면의 위치가 아니라 폴 코어(16, 17)를 사이에 두고 반대측, 즉, 폴 코어(17)의 하측에 맞닿게 한 경우는, 용접 전류는 양 폴 코어(16, 17)를 축방향으로 관통하여 샤프트(20)에, 평행 방향으로 흐른다. 이 전류에 의해, 영구자석재(18)는 본래 필요한 방향과는 다른 방향으로 자화되어 버린다.

그래서, 본 발명의 용접 장치(1)에서는, 제 1의 용접 전극(8)과 제 2의 용접 전극(10)을, 상기에서 설명한 바와 같이 워크(14)의 일단부측에 배치하고, 또한, 냉각 팬(15)과 폴 코어(16)의 각각의 맞닿는 단 사이에는 영구자석재(18)를 사이에 두지 않도록 배치하고 있어, 용접 전류 패스는 도 2의 화살표의 경로로 도시한 바와 같이 되고, 영구자석재(18)로부터 멀어지고, 용접 전류로 발생하는 자계에 의한 영구자석재(18)에의 영향이 거의 없고, 용접 종료 후의 영구자석재(18)의 착자량이 작아진다. 그 결과, 용접 후의 탈자 공정을 추가하는 일 없이, 본래의 착자 공정만으로 영구자석재의 소망하는 착자량으로 착자할 수 있기 때문에 생산성의 향상과 제조 비용의 저감을 도모할 수 있다.

도 1, 도 2에서는, 제 2의 용접 전극(10)의 폴 코어(16)의 맞닿는 위치는 폴 코어(16)의 단면에서 내주측의 냉각 팬(15) 부분으로 덮지 않은 부분으로 하고 있 지만, 워크의 일단부측에서, 예를 들면 도 3에 도시한 바와 같이, 제 2의 용접 전극(10)의 맞닿는 위치는, 폴 코어(16)의 외주부의 모따기 부분이라도 좋고, 또한, 폴 코어(16)의 일단부측의 샤프트(20)의 단면이라도 좋다. 또한, 워크의 일단부측이란, 워크를 일단부와 타단부로 나눈 경우, 그 반분측을 나타낸다.

또한, 본 용접 장치(1)에서는, 워크 지지부(3)와 워크(14)는 절연부재(13)에 의해 확실하게 전기적으로 절연하고 있다. 이 절연부재(13)는, 워크(14)측으로부터의 용접 전류가 워크 지지부(3)로 흐르는 것을 저지하는 것이다. 용접 트랜스(11)가 전기적으로 절연되어 있기 때문에, 영구자석재(18)의 부근을 흐르는 용접 전류는, 워크(14)를 관통하여 워크 지지부(3)로 흐르는 분류(分流)가 발생하지 않고, 양 용접 전극(8, 10)의 용접 전류 패스를 확실하게 영구자석재(18)로부터 멀리할 수 있다.

또한, 도 1, 도 2에서는 절연부재(13)를 워크(14)와 워크 지지부(3)의 사이에 설치함으로써 워크 지지부(3)와 용접 트랜스(11)의 절연을 행하고 있지만, 워크 지지부(3) 그 자체를 절연체로 구성하여도 좋다.

또한, 도 1에서는, 용접 트랜스(11)를 2대로 하고, 워크 공급 공간의 양측에 1대씩 배치한 경우를 나타냈다. 이 용접 트랜스(11)는 1대로 구성하는 것도 가능하지만, 복수대, 예를 들면 도면과 같이 2대로 한 경우의 작용 효과를 설명한다. 용접 전류는, 용접 트랜스(11)에 가까운 용접 개소일수록 저항이 적기 때문에 커진다. 만약, 용접 트랜스(11)가 1대일 경우에는, 각 용접 개소의 사이에서 용접 트랜스(11)와의 거리에 차가 생기고, 용접 전류에도 차가 생겨서 각 용접 개소의 용접 강도에 편차가 발생하는 경우가 있다. 이에 대해, 병렬로 전기 접속한 2대의 용접 트랜스(11)를 이용함으로써, 각 용접 개소 사이에서 용접 트랜스(11)와의 거리의 차가 작아지고, 각 용접 개소에 흐르는 용접 전류가 균일화된다. 또한, 이들 2대의 용접 트랜스(11)는, 워크(14)에 대해 1대씩 양측에 배치되어 있고, 앞면이 워크 도입부로서 크게 열려 있다. 이 때문에, 용접 장치(1)에의 워크(14)의 착탈 기구(도시 생략)를 간단하게 구성할 수 있다.

도 1에서는 용접 트랜스의 대수가 2대인 경우를 예시하였지만, 2대로 한정하는 것은 아니고, 복수대 있으면 같은 효과를 얻을 수 있다.

다음에, 가압장치(4)의 가동부(4a)와 천판(6) 사이에 부착하고 있는 탄성부재(5)의 작용에 관해 설명한다. 천판(6)에는 제 1의 용접 전극 홀더(7)가 고정되고, 또한 복수개의 제 1의 용접 전극(8)이 부착되어 있다. 용접 시작시에, 가압장치(4)(예를 들면 에어 실린더)의 에어압의 증가에 수반하여 그 가동부(4a)가 강하하고, 제 1의 용접 전극(8)은 냉각 팬(15)의 표면에 압착된다. 이때, 복수의 제 1의 용접 전극(8)의 단면과 냉각 팬(15)의 윗면이 완전하게 일치하지 않으면 일부만 맞닿음이 발생한다. 그러나, 탄성부재(5)가 마련되어 있기 때문에, 천판(6), 즉 그들과 연결한 복수의 제 1의 용접 전극(8)은 냉각 팬(15)의 표면에 따르도록 요동하고, 일부만 맞닿지 않고 접촉한다. 이로써, 제 1의 용접 전극(8)과 냉각 팬(15) 사이의 접촉 면적이 충분히 확보되고 이상 발열이 억제된다.

또한, 탄성부재(5)는 우레탄 고무 이외에, 압축 스프링이나 판 스프링 등이라도 좋다. 또한, 제 2의 용접 전극(10)측을 마찬가지로 요동시켜서, 일부만 맏닿 음을 방지하도록 하여도 좋다.

다음에, 트랜스(25)에 용접 전류를 공급하는 전기 회로에 관해 설명한다. 도 4는, 전기 회로의 한 예를 도시한 도면이다. 우선, 스위치(21)를 충전 회로측에 접속하여 두고, 3상 교류의 전원 입력을 정류 회로(22)에서 직류로 변환하여 콘덴서(23)에 축적한다. 다음에, 스위치(21)를 방전 회로측으로 전환하여, 콘덴서(23)에 축적한 전력을 방전 회로로 방출하고, 스위칭 회로(24)를 통하여 트랜스(25)의 1차측 코일에 전류를 공급한다.

트랜스(25)에서 변환된 대전류는, 정류·극성 전환 회로(26)를 통하여 용접 헤드(27)에 공급되고, 워크가 용접된다. 용접헤드(27)에 공급하고 싶은 전류치나 시간 등의 값은 입력·표시 장치(28)에서 설정한다. 트랜스(25)의 1차 코일에 실제로 흐르고 있는 전류는, 항상 전류 센서(29)와 전류 측정 회로(30)로 모니터하고, 설정치로부터 요구되는 값과 모니터 값의 어긋남을 제로에 접근하도록, 스위칭 회로(24)의 드라이브 회로(31)를 제어 회로(32)에 의해 제어하도록 구성되어 있다.

그리고, 트랜스(25)는, 도 1의 용접 트랜스(11)에 대응하는 것이다.

제어 방법의 상세를 도면에 의거하여 설명한다. 도 5는, 트랜스(25)의 1차측의 스위칭 회로(24)에 의한 전압 파형을 도시한다. 이 스위칭 회로(24)에 의해 직류 전압이 피크 전압(V), 주파수(T)의 교류 전압으로 변환된다. 이 교류 전압의 펄스 폭(t₁, t₂ …)은 드라이브 회로(31)에 의해 제어된다. 이 펄스 폭을 변화시킴에 의해 교류 전압의 실효치를 제어하고, 소망하는 전류치에 맞춘다. 그 제어의 이미지를 도 6에 도시한다.

소망하는 전류치(I)를 입력·표시 장치(28)로부터 제어 회로(32)에 입력하면, 제어 회로(32)에서는, 설정한 전류치(I)에 대해 각 펄스마다의 전류 설정치(I₀₁ 내지 I_0X)로서 인식하는 동시에, 교류 전압의 실효치(V₀₁ 내지 V_0X)가 설정된다.

통전 시작의 신호를 내면, 최초의 1펄스째에서는 V₀₁와 같은 전압 실효치(V_0X)에 대응한 펄스폭만큼 드라이브 회로(31)에 의해 스위칭 회로(24)가 온 한다. 그때에 흐른 전류를 전류 센서(29)에서 측정하고, 전류 측정 회로(30)로부터 제어 회로(32)에 전달한다. 제어 회로(32)에서는, 그 전류 측정치(I_a1)와 전류 설정치(I₀₁)를 비교하고, 그 차를 다음 펄스의 전압 보정치(△V₂)로 환산한다. 또한, 다음 펄스로 인가하는 전압치(V)를 V₀₂-△V₂로 정하고, 그것에 대응한 펄스폭만큼 드라이브 회로(31)에서 스위칭 회로(24)를 온으로 한다. 그때에 흐른 전류 측정치로부터 전압치를 보정하여 드라이브 회로(31)에서 스위칭 회로(24)를 온으로 하는 것을 반복함에 의해, 실제로 흐르는 전류를 소망하는 전류치에 접근시킨다.

이 전기 회로에 의해 용접 전류, 지지 시간, 극성을 자유롭게 설정할 수 있기 때문에, 용접 전류를 교류의 용접 전류 파형으로 하고, 크기를 바꾸거나 피크 전류를 일정 시간 유지하거나 하는 것이 가능해지고, 용접 종료 후의 영구자석재의 착자량을 극히 작은 값으로 억제할 수 있다.

또한, 이와 같은 전류 회로를 이용하여, 예를 들면, 워크로서 차량용 교류 발전기의 회전자에 냉각 팬을 용접하는 경우, 종래의 교류 전원에서는 전원 전압 4OOV이고 전기 용량 200kVA 클래스가 필요하여, 수전 용량의 작은 장소에는 설치하기 어렵다는 제약이 있다. 이에 대해, 상기한 바와 같이 용접 전류를 흐르게 하기 위한 전력을 충전하는 콘덴서를 구비함으로써, 전원 전압 2OOV이고 전기 용량 2OkVA 정도의 전원이라도 대응 가능하게 되었다.

또한, 본 실시의 형태에서는, 프로젝션 용접으로서 설명하였지만, 스폿 용접이나 저항 솔러링 등 다른 저항 용접에도 적용하며, 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 워크는 회전 전기기계의 회전자 이외에도, 영구자석재를 갖는 금속 부재에 다른 금속 부재를 저항 용접하는 워크라면 적용 가능하다.

이상과 같이, 본 실시의 형태의 발명에 의하면, 워크를 지지하는 워크 지지부와, 워크 유지부에 워크 공급 공간을 개재시켜 배치된 가압장치와, 가압장치의 가동부측에 마련되고 워크에 맞닿게 하는 제 1의 용접 전극과, 워크에 맞닿게 하는 제 2의 용접 전극과, 양 용접 전극에 용접 전류를 공급하는 용접 트랜스를 구비하고, 양 용접 전극은, 각각 한쪽의 금속 부재와 다른쪽의 금속 부재에 대해 워크의 일단부측에 배치되며, 또한, 한쪽의 금속 부재와 다른쪽의 금속 부재의 각각의 맞닿는 단 사이에는 영구자석재를 사이에 두지 않도록 배치하였기 때문에, 영구자석재를 갖는 한쪽의 금속 부재와 다른쪽의 금속 부재로 이루어지는 워크를 용접할 때에, 용접 전류에 의해 영구자석재가 착자되는 것을 억제할 수 있고, 용접 후의 탈자 공정을 추가한 일 없이, 본래의 착자 공정만으로 영구자석재가 소망하는 착자량 으로 착자할 수 있는 용접 장치 및 용접 방법을 제공할 수 있다.

또한, 워크 지지부와 워크는 절연부재에 의해 전기적으로 절연되어 있기 때문에, 용접 전류는 워크를 관통하여 워크 지지부로 흐르는 분류가 발생하지 않고, 양 용접 전극의 용접 전류 패스를 확실하게 영구자석재로부터 멀리할 수 있고, 용접 종료 후에 있어서의 워크의 영구자석재의 착자량이 작아진다.

또한, 용접 트랜스는 복수대를 병렬로 전기 접속하고, 각 용접 트랜스에 접속한 양 용접 전극에 의해 복수의 용접부를 동시에 용접하도록 하였기 때문에, 복수의 용접 트랜스에 의해 복수의 용접부에 흐르는 전류가 균일화된다. 그 결과, 각 용접 개소의 용접 강도의 편차가 작아지고, 용접 품질이 향상되고, 제품의 신뢰성이 향상된다.

또한, 양 용접 전극의 적어도 어느 한쪽을, 워크와의 접촉에 의해 요동시키도록 하였기 때문에, 용접 전극의 워크에의 일부분만 맏닿음을 방지할 수 있고, 용접 전극과 워크 사이에서의 이상 발열이 억제되고 용접 전극 단면이나 워크 표면의 손상을 억제할 수 있다. 또한, 가압력이 균일화되기 때문에, 각 용접 개소에서의 용접 강도의 편차가 작고, 고품질의 용접부를 얻을 수 있다. 또한, 전극 단면의 손상이 일어나기 어려워지고, 전극 수명이 길게 되어 생산성이 향상된다. 또한, 특히 워크가 아연도금강판인 경우, 표면 손상에 의한 내식성이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 제품의 신뢰성이 향상된다.

또한, 용접 전류의 전류치와 그 지속 시간 및 극성을 임의로 설정할 수 있는 전기 회로를 구비하였기 때문에, 용접부의 형상이나 표면 상태에 따라, 용접 종료 후의 영구자석재의 착자량이 작아지는 용접 전류 파형을 설정할 수 있다.

또한, 전기 회로는, 전력을 축적하는 콘덴서와, 콘덴서로부터의 방전 전류를 교류로 변환하여 용접 트랜스에 공급하는 스위칭 회로와, 스위칭 회로를 제어하는 제어 회로와, 소정의 전류 파형을 얻기 위한 설정치를 제어 회로에 설정하는 입력부와, 스위칭 회로로부터의 출력 전류를 모니터하는 전류 센서를 구비하여 구성하고, 출력 전류와 설정치를 비교하면서 용접 전류를 제어하도록 하였기 때문에, 소망하는 전류파 형태를 갖는 용접 전류를 용이하게 얻을 수 있다.

또한, 워크를 회전 전기기계의 회전자로 하고, 폴 코어에 냉각 팬을 용접하는 경우는, 용접 종료 후의 영구자석재의 착자량이 작아지기 때문에, 용접 후의 탈자 공정를 추가하는 일 없이 정규의 착자 공정만으로 영구자석재를 소망하는 착자량으로 착자할 수 있기 때문에, 회전 전기기계의 품질과 생산성이 향상되고, 또한 제조 비용을 저감할 수 있다. 특히, 높은 신뢰성이 요구되는 차량에 탑재되는 회전 전기기계의 경우는, 신뢰성이 향상됨에 의해, 상품 가치의 향상에 공헌할 수 있다.

실시의 형태 2

실시의 형태 2에 나타내는 용접 장치는, 대상 워크를, 영구자석재를 갖는 회전 전기기계의 회전자로 한정한 것이다. 즉, 영구자석재를 갖는 한쪽의 금속 부재가 회전자의 폴 코어이고, 다른쪽의 금속 부재가 판형상 부재(예를 들면, 냉각 팬)인 경우이다. 도 7은, 실시의 형태 2에 의한 용접 장치의 대상 워크인 회전 전기기계의 회전자를 도시한 사시도이고, 도 8은 그 회전자를 조립한 회전 전기기계의 상반분을 도시한 단면도이다. 또한, 도 9는 도 7의 측면 단면도이다.

또한, 용접 장치 본체의 구성에 관해서는, 실시의 형태 1로 설명한 것과 동등하기 때문에, 설명은 생략한다. 이하의 본 실시의 형태에서 설명하는 용접 전극(109, 110)은, 실시의 형태 1에서 설명한 용접 전극(8, 10)에 대응하는 것이다.

우선 회전자의 전체 구조를 도 7 및 도 9에 의거하여 설명한다. 런델형(Lundell-type)의 폴 코어(101 및 102)는, 통상 철제이고, 축심에 샤프트(103)의 관통구멍을 갖는 원통형상의 기부(基部)(101a 및 102a)와, 기부(101a, 102a)의 외주측에 둘레 방향으로 소정의 피치로 거의 사다리꼴 모양으로 돌출하는 복수의 폴형상 자극(101b, 102b)으로 이루어져 있다. 이 한 쌍의 폴 코어(101, 102)를, 폴형상 자극(101b, 102b)을 서로 맞물리도록 조합시켜 축방향으로 대향 배치하고, 그들의 관통구멍에 샤프트(103)를 압입하여 고정하고, 샤프트(103)와 일체로 회전하도록 구성하고 있다. 따라서, 외부에서 보면, 폴형상 자극(101b, 102b)이 둘레 방향으로 교대로 나열하도록 조합되어 배치되어 있다. 각 폴형상 자극(101b, 102b)의 간극에는 폴형상 자극(101b, 102b) 사이의 자속의 누설을 감소하는 방향으로 착자한 영구자석재(104)가 장착되어 있다. 또한, 폴 코어(101, 102)의 내부에는, 양 폴 코어(101, 102)를 다른 자극으로 여자하기 위한 계자 코일(105)이 장착되어 있다. 또한, 샤프트(103)의 일단에는 슬립 링(106)이 마련되어 계자 코일(105)과 전기적으로 접속되어 있고, 이 슬립 링(106)(및 도시하지 않은 브러시)을 통하여 외부로부터 전류가 공급되도록 되어 있다. 폴 코어(101, 102)의 축방향 양단의 개략 평탄부에는, 판형상 부재가 용접에 의해 고착되어 있다. 도면에서는, 판형상 부재로서 냉각 팬(107)을 마련한 경우를 나타내고 있다. 냉각 팬(107)의 상세는 후술하지만, 폴 코어(101 또는 102)에의 용접면이 되는 평탄부(107a)와 주위에 잘라 수직으로 세움 의해 형성한 블레이드(107b)로 이루어져 있다. 상기한 101 내지 107에서 회전자(108)를 구성한다.

도 8은, 이 회전자(108)를 구비한 회전 전기기계의 한 예를 도시한 단면도이다. 회전자(108)의 외주에, 폴 코어의 폴형상 자극(101b, 102b)과 약간의 간극을 사이에 두고 고정자(121)가 배치되고, 그것들을 수납함과 함께 샤프트(103)를 지지하는 브래킷(122)이 전체를 둘러싸고 배설되어 있다. 또한, 샤프트(103)에는 풀리(123)가 마련되고, 벨트에 의해 회전 구동할 수 있도록 구성되어 있다.

다음에, 회전자(108)의 축방향 단면에 냉각 팬(107)을 용접하는 경우의 용접 방법에 관해 설명한다. 도 9에 도시한 바와 같이, 우선 편측(도면의 상부측)의 냉각 팬(107)을 폴 코어(101)의 축방향 단량의 소정의 위치에 맞닿게 하고, 용접 장치(도시 생략)의 제 1의 용접 전극(109), 제 2의 용접 전극(110)중, 제 1의 용접 전극(109)을 냉각 팬(107)의 소정의 용접 위치(용접점(111))에 전기적으로 접촉시키고, 제 2의 용접 전극(110)을 전극(109)과 동일 단부측의 폴 코어의 축방향 단면의 소정의 용접 위치에 전기적으로 접촉시킨다. 양 용접 전극(109, 110)을 세트 후, 용접 장치로부터 양 용접 전극(109, 110)을 통하여 펄스 대전류를 흐르게 하고, 저항 용접에 의해 용접을 행한다. 다음에, 반대측(도면의 하부측)의 냉각 팬(107)도 마찬가지로, 동일 단부측에서, 양 용접 전극(109, 110)을 냉각 팬(107)과 폴 코어(102)에 전기적으로 접촉시켜 저항 용접한다.

그리고, 회전자의 발열이 작은 경우는, 냉각 팬은 한쪽만으로 하여도 좋다.

용접 과정에 있어서, 용접 전류는 도 9의 화살표로 도시한 바와 같은 경로를 통과하여 흐른다(다만, 전류 방향은 교류의 경우는 교대로 된다). 양 용접 전극(109, 110)을 도면과 같이 회전자(108)의 축방향의 동일 단부측에 배치하였기 때문에, 대전류인 용접 전류가, 폴 코어(101, 102) 내를 축방향으로 관통하여 축 부근을 반대측의 단면을 향하여 흐르는 일이 없기 때문에, 용접 전류에 의해 영구자석재(104)가 착자되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 도 9에서는 냉각 팬(107)의 1개소를 용접하는 상태를 나타내고 있지만, 작업 효율를 올리기 위해 복수 개소를 동시에 용접하는 경우는, 양 용접 전극(109, 110)을 각각 복수개 준비하고, 소정의 용접 개소에 한번에 전극을 접촉시켜 용접하면 좋다.

또한, 양 용접 전극(109, 110)이 회전자(108)의 축방향의 동일 단부측에 배치되어 있으면, 용접 전극(110)의 위치는 도 9의 위치 이외에도, 예를 들면, 폴 코어(101 또는 102)의 외주 견부(肩部)(크게 45도로 모따기한 부분)나, 후술하는 바와 같이 냉각 팬(107)의 블레이드(107b) 사이의 폴 코어(101 또는 102)가 노출하여 있는 부분이라도 좋다.

영구자석재(104)에의 영향을 가능한 한 억제하고 착자량을 작게 하는 데는, 폴 코어(101 또는 102)를 흐르는 용접 전류가, 용접점(111)을 기점으로 영구자석재(104)로부터 멀어지는 방향으로 흐르도록 용접 전극(110)을 배치하고, 또한 양 용접 전극(109, 110)이 근접하고 있는 쪽이, 폴 코어(101 또는 102) 내의 용접 전류 경로가 짧아지기 때문에 바람직하다. 그래서, 이하에 이를 위한 고안을 한 냉각 팬 (107)의 형상에 관해 설명한다.

도 10 및 도 11은, 냉각 팬(107)의 형상의 한 예를 도시한 도면이다. 도면과 같이, 냉각 팬(107)은 얇은 철판(thin steel plate) 등으로 이루어지고 외형이 거의 원형이고, 방사 방향으로 부등(不等)각도 간격으로 배치된 곡면형상(평면형상이라도 좋다)의 블레이드(107b)가, 평탄부(107a)로부터 잘려 수직으로 세워 형성되고, 평탄부(107a)로부터 블레이드(107b)에 걸쳐서 보강을 위해 보강 리브(107c)가 마련되어 있다. 부등각도 간격으로 하고 있는 것은, 냉각풍의 소음(騷音) 차수(次數) 성분 스펙트럼의 분산을 도모하고, 소음의 저감을 도모하기 위해서이다. 또한, 냉각 팬(107)의 용접점(111)에는, 용접부를 폴 코어(101 또는 102)의 단면에 점접촉시키기 위해, 미리 예를 들면 직경 23㎜ 정도의 엠보스 가공을 시행하고 있다.

용접할 때에 폴 코어측의 제 2의 용접 전극(110)을 냉각 팬측의 제 1의 용접 전극(109)의 위치인 용접점(111)의 부근에 배치할 수 있도록, 냉각 팬(107)의, 평탄부(107a)의 일부에 노치부(107d)를 마련하고 있는 것이 이 냉각 팬의 장점이다. 도 10은 냉각 팬(107)의, 평탄부(107a)의 내주측에, 용접점(111)과 대응시켜 노치부(107d)를 마련한 것이고, 도 11은 냉각 팬(107)의 외주측의 블레이드(107b) 사이의 평탄부(107a)에도 노치부(107d)를 마련한 것이다. 도면중에서 용접점(111)의 주위에 점선으로 도시한 것이 냉각 팬측의 전극 위치(112), 그물모양을 그어서 나타낸 것이 폴 코어측의 전극 위치(113)이다. 또한, 노치부 대신에 관통구멍으로 하여도 좋다.

냉각 팬측의 제 1의 용접 전극(109)의 수와 폴 코어측의 제 2의 용접 전극 (110)의 수는 반드시 동수일 필요는 없다. 예를 들면 도 11과 같이, 냉각 팬측의 2개의 전극 위치(A)에 대해 폴 코어측은 하나의 전극 위치(B)로 대응시켜도 좋다. 대응시키는 용접 전극의 접촉면적을 거의 동일하게 하는 것이 바람직하다.

또한, 모든 용접점을 한번에 용접하는 경우는, 폴 코어측의 용접 전극은 도 10이나 도 11과 같이 용접점(111)에 개개로 대응시키는 것이 아니라, 예를 들면, 폴 코어측의 용접 전극을 냉각 팬(107)의 내경보다 작은 외형의 원통형상 전극으로 하면, 1개의 용접 전극으로 접촉면적을 크게 취할 수 있다. 이 용접 전극을, 샤프트(103)와 동축상에 샤프트(103)를 둘러싸도록 배치하고 폴 코어의 단면에 맞닿게 하면 좋다.

이상까지는, 판형상 부재가 냉각 팬인 경우에 관해 설명하였지만, 냉각 팬 이외에 예를 들면 다음과 같은 판형상 부재가 있다. 도 12는 판형상 부재로서 이물 침입 방지판을 취하고 부착하는 경우의 용접 방법을 설명하는 도면으로서, (a)는 평면도, (b)는 일부 생략한 측면 단면도를 도시한. 부호 101, 103 내지 105, 109 내지 111은 도 9와 동등하기 때문에 설명은 생략한다. 또한 용접 방법도 도 9에서 설명한 것과 동등하다.

이물 침입 방지판(114)은, 폴 코어의 폴형상 자극의 사이의 개구부로부터 회전자의 내부로 이물이 침입하지 않게 하기 위해 마련한 것으로서, 외경이 거의 폴 코어의 외경과 동등한 박판강반으로 구성하고 있다. 회전자는 운전시에 발열을 수반하기 때문에, 도면과 같이 회전자 내부로 냉각 매체를 도입하기 위한 통풍구멍(114a)을 마련하고 있다. 따라서, 통풍구멍(114a)의 구멍 지름보다도 큰 이물의 침 입을 방지할 수 있다. 발열이 작고 통풍구멍(114a)에 의한 냉각 매체의 도입의 필요성이 없는 경우는 통풍구멍(114a)을 마련하지 않아도 좋다.

도 13은 또다른 판형상 부재의 예로서, 판형상 부재로서 자석 탈락 방지판을 부착하는 경우의 용접 방법을 설명하는 도면으로서, (a)는 평면도, (b)는 일부 생략한 측면 단면도를 도시한다. 자석 탈락 방지판(115) 이외는 도 12와 동등하기 때문에, 동등 부분의 설명은 생략한다. 영구자석재(104)는 우선 도 7에서 설명한 바와 같이, 폴 코어(101)의 둘레 방향으로 소정의 피치로 거의 사다리꼴 모양으로 돌출하도록 형성된 폴형상 자극의 사이에 장착되어 있기 때문에, 샤프트(103)의 회전축과는 축방향으로 일정 각도를 가지고 배설되어 있다. 이 때문에, 회전자가 회전한 경우에 영구자석재(104)에는 축방향으로 튀어나가려는 힘이 작용한다. 자석 탈락 방지판(115)은 이것을 방지하기 위한 것이다. 외경이 거의 폴 코어(101)의 외경과 동등한 박판강반으로 이루어지고, 외주의 선단부(115a)를 내측에 절곡하여, 이 부분에 영구자석재(104)가 축방향으로 튀어나가는 것을 계지(係止)하고 있다.

또한, 전술한 냉각 팬(107)의 경우와 마찬가지로, 이물 침입 방지판(114) 또는 자석 탈락 방지판(115)에, 노치부 또는 관통구멍을 마련하여도 좋다.

또한, 냉각 팬과 이물 침입 방지판, 또는 냉각 팬과 자석 탈락 방지판과 같이, 2장 이상의 판형상 부재를 겹쳐서 사용하는 경우도, 본 실시의 형태의 발명을 적용하여 마찬가지의 용접 방법으로 용접할 수 있다.

용접 전극의 배치로서, 이상까지의 설명에서는 제 2의 용접 전극은 폴 코어에 맞닿게 한 것에 관해 기술하였지만, 도 14에 다른 예를 도시한다. 도 14의 101 내지 111은 도 9와 동등하기 때문에 부호와 동작의 설명은 생략한다. 도면과 같이, 2개의 용접 전극중 제 1의 용접 전극(109)을 냉각 팬(107)에, 제 2의 용접 전극(110)을 회전자(108)의 축방향의 동일 단부측의 샤프트(103)에 가압하고 전기적으로 접촉시키고 있다. 용접 전류는 도면의 화살표와 같이 흐른다. 이 전류 경로는 영구자석재(104)로부터 멀리 떨어져 있고, 또한 영구자석재(104)의 길이 방향으로 병행하여 흐르는 일은 없다. 또한, 냉각 팬(107)을 대신하여, 다른 판형상 부재로한 경우도 같은 효과를 얻을 수 있음은 말할 필요도 없다.

이상과 같이, 본 실시 형태의 발명에 의하면, 판형상 부재의 부착은, 영구자석재를 폴 코어에 장착 후에, 판형상 부재를 폴 코어의 축방향 단면에 맞닿게 하고, 회전자의 축방향의 동일 단부측에 배치한 2개의 전극으로부터 판형상 부재와 폴 코어의 사이에 용접 전류를 공급하여 저항 용접에 의해 고착하도록 하였기 때문에, 용접 전류가 회전자의 축방향으로 집중하여 흐르는 것을 피할 수 있고, 용접 전류에 의해 영구자석재가 불필요에 착자하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 본래의 착자 공정으로 영구자석재에 충분한 착자가 가능해진다. 또한, 판형상 부재의 용접 후, 본래의 착자 공정에 이르기까지의 제조 공정에서, 영구자석재에 철분이 부착하는 것을 억제할 수 있고, 생산성이 향상된다.

또한, 이 용접 장치에 의해 제조한 회전자를 구비한 회전 전기기계에 의하면, 용접 전류에 의한 불필요한 착자를 탈자하는 공정을 필요로 하지 않고, 생산성이 향상된다.

또한, 폴 코어측의 전극의 부착용의 노치부, 또는 관통구멍을 판형상 부재에 마련하였기 때문에, 용접시의 전극 배치에 제약을 받지 않고 2개의 전극을 근접시켜 배치할 수 있기 때문에, 폴 코어에 흐르는 용접 전류의 경로가 짧아지고, 영구자석재가 용접 전류에 의해 착자되는 것을 최소한으로 정지할 수 있다.

또한, 2개의 용접 전극중 제 1의 용접 전극을 판형상 부재에, 제 2의 용접 전극을 샤프트에 전기적으로 접촉시켜 저항 용접을 행하도록 하였기 때문에, 용접 전류가 영구자석재의 길이 방향과 병행하여 흐르는 일이 없고, 용접 전류에 의해 영구자석재가 불필요하게 착자하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 2개의 전극중 1개의 위치를 샤프트에 고정함에 의해 전극의 배치가 간단하게 되고, 용접의 작업시간의 단축을 도모할 수 있다.

또한, 회전자로서, 런델형의 폴 코어에 관해 설명하였지만, 그 이외의 회전자라도, 외주에 영구자석재를 구비하고, 냉각 팬 등의 판형상 부재를 회전자의 축방향 단면에 용접에 의해 고정하는 구성의 회전자라면, 같은 효과를 얻을 수 있음은 말할 필요도 없다.

실시의 형태 3

다음에, 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치를 도면에 의해 설명한다. 지금까지와 마찬가지로, 영구자석재를 갖는 한쪽의 금속 부재와 다른쪽의 금속 부재로 이루어지는 워크를 대상으로 한다. 그리고, 이 용접 장치는, 용접 전류로서 교류를 발생하는 교류 발생 장치를 구비하고, 교류 발생 장치로부터 제 1의 용접 전극과 제 2의 용접 전극을 통하여 워크에 교류의 용접 전류를 공급하여 저항 용접하는 것으로서, 그 용접 전류 파형에 특징을 갖는 것 이다. 용접 장치의 구성으로서는, 예를 들면, 실시의 형태 1에서 설명한 도 1과 같은 장치라도 좋고, 교류 발생 장치로서는, 예를 들면, 마찬가지로 실시의 형태 1에서 설명한 도 4와 같은 전기 회로를 이용할 수 있다.

교류 발생 장치에서 생성된 용접 전류는 교류이고, 이하에, 구체적인 전류 파형에 관해 설명한다.

도 15는, 영구자석재를 갖는 금속 부재를 용접하는 경우의 용접 전류 파형의 한 예를 도시한 도면이다. 도면과 같이, 진폭이 시간의 경과에 수반하여 감쇠하여 가는 전류 파형이고, 같은 진폭으로 1.5사이클 통전한 후, 시간의 경과에 수반하여 일정한 비율로 진폭이 감쇠하여 가는 것이다. 또한, 통전 시작 직후의 반사이클의 극성은 플러스인데 대해, 통전 종료 직전의 반사이클의 극성은 마이너스로 한다.(통전 시작 직후의 반사이클의 극성과, 통전 종료 직전의 반사이클의 극성이 다른 것이 중요하고, 통전 시작 직후를 마이너스로부터 시작하여도 좋다.)

다음에, 이 용접 전류의 작용에 관해 설명한다. 만약, 직류의 용접 전류 파형으로 영구자석재를 갖는 금속 부재를 용접하면, 용접 전류가 영구자석재의 부근에 흐른 경우, 용접 전류에서 발생하는 자계에 의해 영구자석재가 착자된다. 이때, 본래 영구자석재가 필요로 하는 착자 방향과 역방향으로 크게 착자되면, 그 후의 정규의 착자 공정정에서는 충분한 착자량을 얻을 수 없고, 제품의 성능이 저하한다. 이 때문에, 용접 후에 탈자 공정을 추가하여야 하며, 생산성의 저하와 제조 비용의 증가가 발생한다.

이에 대해, 도 15의 용접 전류 파형에서는, 통전 시작 직후의 반사이클에서 발생하는 자계에 의해 착자된 영구자석재는, 다음의 극성이 반전한 반사이클에 의해 발생한 역방향의 자계로 탈자되어 착자량은 작아진다. 그러나, 다시 그 다음의 반사이클은 극성이 반전하기 때문에, 그 전류에 의해 발생하는 자계의 방향은 반전하고, 작게된 영구자석재의 착자량은 재차 커진다. 다시, 다음의 반사이클에서는 극성이 반전하여 역방향의 자계가 발생하기 때문에, 영구자석재는 탈자되어 착자량은 작아진다. 이 영구자석재의 착자량 증감 사이클은, 통전이 정지될 때까지 반복되지만, 반사이클마다 진폭을 서서히 작게 하여 가면, 통전 시작 직후로부터 1사이클마다의 영구자석재의 착자량은 서서히 작아져 가고, 그 결과, 용접 종료 후의 영구자석재의 착자량은 작아진다.

이 용접 전류 파형에서는, 진폭 감쇠시의 통전 사이클이 길수록, 또한, 통전 종료 직전의 진폭이 작을수록, 용접 종료 후의 영구자석재의 착자량은 작아진다.

이상과 같이, 본 실시의 형태의 발명에 의하면, 용접 전류를 교류로 하였기 때문에, 용접 전류에 의해 발생하는 자계 방향이 변함으로써, 대칭 워크의 영구자석재가, 일단 착자되어도 탈자되므로, 용접 종료 후의 영구자석재에의 불필요한 착자량을 작게 할 수 있다.

또한, 통전 시작 직후의 반사이클의 극성과 통전 종료 직전의 반사이클의 극성을 다른 전류 파형으로 하였기 때문에, 통전 시작 직후의 착자 방향과 통전 종료 직전의 착자 방향이 반대로 서로 제거하기 때문에, 극성이 같은 경우와 비교하여 용접 종료 후의 영구자석재의 착자량은 작아진다.

또한, 용접 전류를 교류로 하고, 시간의 경과에 수반하여 진폭이 감쇠하여 가는 전류 파형으로 하였기 때문에, 영구자석재를 갖는 금속 부재를 용접한 경우, 용접 종료 후의 용접 전류에 의한 영구자석재의 착자량이 작아지고, 용접 후의 탈자 공정을 추가하는 일 없이, 영구자석재에 필요한 강도와 방향으로 착자하는 정규의 착자 공정만으로 영구자석재가 소망하는 착자량에 도달하여 제품 성능을 확보할 수 있기 때문에, 생산성의 향상과 제조 비용의 저감이 도모된다.

또한, 도 15에서는, 같은 진폭으로 1.5사이클 통전한 후에 진폭을 감쇠시키고 있지만, 같은 진폭의 반사이클의 수는 홀수개인 것이 바람직하고, 따라서 O.5사이클이나 2.5사이클로 하여도 좋다.

또한, 각 사이클에의 진폭의 감쇠량을 일정량으로 하고 있지만, 이것으로 한정하는 것은 아니고, 각 사이클에의 진폭의 감쇠량을 변화시키는 경우나, 감쇠의 도중 과정에서 진폭을 일정하게 유지하는 경우에도 같은 효과를 얻을 수 있다.

실시의 형태 4

도 16은, 실시의 형태 4에 의한 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치의, 전류파 형태의 한 예를 도시한 도면이다. 용접 장치 그 자체는, 실시의 형태 3과 마찬가지로, 용접 전류로서 교류를 발생하는 교류 발생 장치를 구비하고, 교류 발생 장치로부터 제 1의 용접 전극과 제 2의 용접 전극을 통하여 워크에 교류의 용접 전류를 공급하여 저항 용접하는 것이다. 실시의 형태 3과 다른 것은 교류의 용접 전류 파형의 부분이므로, 차이점을 중심으로 설명한다.

도면과 같이, 용접 전류는 교류이고, 진폭이 시간의 경과에 수반하여 상승하여 가는 전류 파형이다. 통전 시작 직후의 반사이클의 극성은 마이너스이고, 그 후 , 극성을 반전하면서 서서히 진폭이 커져 간다. 진폭이 최대로 되는 반사이클의 수는, 도 14에서는 3인 경우를 나타내고 있지만, 3으로 한정하는 것이 아니라, 홀수개로 한다. 또한, 진폭이 최대로 되는 최초의 반사이클의 극성은 통전 시작 직후의 반사이클과는 역극성으로 한다. 도면의 경우는 통전 시작 직후가 마이너스이므로 진폭이 최대로 되는 최초의 반사이클의 극성은 플러스로 한다. 또한, 통전 종료 직전의 반사이클의 극성은, 통전 시작 직후의 반사이클과는 다르게 하고 있다.

종래의 직류의 용접 전류 파형에 의해 영구자석재를 갖는 금속 부재를 용접하는 경우의 문제점은, 실시의 형태 3에 기재한 바와 같다. 이에 대해, 본 실시의 형태에 의한 용접 전류 파형에서는, 통전 시작 직후의 반사이클에서 발생한 자계에 의해 착자된 영구자석재는, 다음의, 보다 진폭이 큰 반사이클에서 발생하는 역방향의, 보다 강한 자계에 의해 탈자된다. 그러나, 또한 그 다음의 반사이클은 극성이 반전하기 때문에, 그 전류에 의해 발생하는 자계의 방향은 반전하고, 작아진 영구자석재의 착자량은 재차 커진다. 이 영구자석재의 착자량 증감 사이클은, 진폭의 증대가 종료되기까지 반복되지만, 착자된 영구자석재를 효과적으로 탈자하는 데는, 착자시와 반대 방향으로 보다 강한 자계가 필요하고, 진폭의 증대에 의해 보다 강한 자계를 발생시킴으로써 통전 종료 후의 영구자석재의 착자량은 작아진다.

본 발명의 용접 전류 파형에서는, 통전 시작 직후의 반사이클의 극성과 진폭이 최대로 되는 반사이클의 극성이 다른 경우, 역방향의 자계로 영구자석재가 탈자되는 사이클에서 진폭의 증대가 종료되기 때문에, 그들의 극성이 같은 경우와 비교하여 용접 종료 후의 영구자석재의 착자량은 작아진다. 또한, 그 진폭이 최대로 되 는 반사이클의 수가 홀수인 경우, 역방향의 자계로 탈자하는 사이클에서 진폭의 증대가 종료된 후에, 진폭이 최대로 되는 플러스의 반사이클의 수와 마이너스의 반사이클의 수가 동등하기 때문에, 역방향의 자계로 영구자석재가 탈자되는 사이클로 통전이 종료되기 때문에, 진폭이 최대로 되는 반사이클의 수가 짝수인 경우와 비교하여 용접 종료 후의 영구자석재의 착자량은 작아진다.

또한, 통전 시작 직후의 반사이클의 극성과 통전 종료 직전의 반사이클의 극성이 다른 경우, 역방향의 자계로 영구자석재가 탈자되는 사이클에서 통전이 종료되기 때문에, 그들의 극성이 같은 경우와 비교하여 용접 종료 후의 영구자석재의 착자량은 작아진다.

이상과 같이, 본 실시의 형태의 발명에 의하면, 용접 전류를 교류로 하고, 시간의 경과에 수반하여 진폭이 상승하여 가는 전류 파형으로 하였기 때문에, 이 전류 파형으로 영구자석재를 갖는 금속 부재를 용접한 경우, 용접 종료 후의 용접 전류에 의한 영구자석재의 착자량이 작아지고, 용접 후의 탈자 공정을 추가하는 일 없이, 정규의 착자 공정만으로 영구자석재가 소망하는 착자량에 달하여 제품 성능을 확보할 수 있기 때문에, 생산성의 향상과 제조 비용의 저감을 도모할 수 있다.

또한, 통전 시작 직후의 반사이클의 극성과 진폭이 최대로 되는 반사이클의 극성을 다르게 하고 있기 때문에, 역방향의 자계로 영구자석재가 탈자되는 사이클에서 진폭의 증대가 종료되기 때문에, 용접 전류에 의한 영구자석재의 착자량을 더욱 적게 할 수 있다.

또한, 진폭이 최대로 되는 반사이클의 파수를 홀수로 하고 있기 때문에, 통 전 시작 직후의 반사이클에 의한 착자가, 자계의 강도가 최대로 되는 최초의 반사이클에서 지워진 후, 그 후에 발생하는 최대 자계는 방향이 다른 반사이클의 수가 동수로 서로 지워지기 때문에, 짝수의 경우에 비하여 용접 종료 후의 영구자석의 착자량이 작아진다.

또한, 각 사이클에서 진폭을 일정한 비율로 증대시키거나, 비율을 변화시키면서 증대시키는지는, 어느 것이라도 좋고, 증대의 도중 과정에서, 진폭을 일정하게 유지한 경우에 있어서도 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 용접 전류 파형은, 통전 시작 직후의 극성이 마이너스이지만, 플러스의 경우에도 같은 효과를 얻을 수 있다.

실시의 형태 5

도 17은 본 발명의 실시의 형태 5에 의한 용접 장치의, 전류 파형의 한 예를 도시한 도면이다. 용접 장치 그 자체는, 실시의 형태 3과 마찬가지로, 용접 전류로서 교류를 발생하는 교류 발생 장치를 구비하고, 교류 발생 장치로부터 제 1의 용접 전극과 제 2의 용접 전극을 통하여 워크에 교류의 용접 전류를 공급하여 저항 용접하는 것이다. 실시의 형태 3과 다른 것은 교류의 용접 전류 파형의 부분이므로, 차이점을 중심으로 설명한다.

도면에 도시한 바와 같이, 용접 전류 파형은 교류이고, 시간의 경과에 수반하여 상승하고, 통전 시작 직후부터 세어 2번째의 반사이클의 진폭이 최대로 된다. 통전 사이클은 1사이클이고, 통전 시작 직후의 반사이클의 극성은 마이너스, 다음 반사이클의 극성은 플러스이다. 또한, 통전 시작 직후의 반사이클의 진폭(I₁)은 다음 반사이클의 진폭(I₂)의 1/3 내지 2/3의 범위로 한다.

종래의 직류의 용접 전류 파형에 의해 영구자석재를 갖는 금속 부재를 용접하는 경우의 문제점은, 실시의 형태 3에 기재한 바와 같다. 이에 대해, 본 실시의 형태의 용접 전류 파형에서는, 통전 시작 직후의 반사이클에서 발생한 자계에 의해 착자된 영구자석재는, 다음의, 보다 진폭이 큰 반사이클에서 발생하는 역방향의 보다 강한 자계에 의해 탈자된다. 이 용접 전류 파형에서는, 최소한의 시간밖에 용접 전류를 흘리지 않기 때문에 진폭 증대시의 통전 사이클이 긴 경우와 비교하여 용접 종료 후의 영구자석재의 착자량은 작아진다.

여기서, 통전 시작 직후의 반사이클의 진폭과 다음의 반사이클의 진폭의 비율을, 상기한 바와 같이 한 이유에 관해 설명한다.

도 18은, 용접 전류의 진폭비와 착자율의 관계의 한 예를 도시한 도면이다. 도 17과 같은 용접 전류 파형에 있어서, 통전 시작 직후의 반사이클의 진폭(I₁)과 다음의 반사이클의 진폭(I₂)의 비에 대한 착자율(풀 착자량에 대한 용접 종료 후의 착자량의 비율)의 관계를 나타낸 것이다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 착자율은 진폭비가 1/2 부근에서 극소치를 나타내고, 1/3 내지 2/3에서는 약 2%로 매우 작은 값으로 된다. 이것으로 부터, 통전 시작 직후의 반사이클의 진폭을, 통전 시작 직후부터 세어 2번째의 반사이클의 진폭의 1/3 내지 2/3의 범위로 하면, 매우 효과가 큰 것을 알 수 있다.

도 19는, 도 17의 용접 전류 파형의 변형예이다. 다만, 용접 전류의 기본파형으로서 은, 시간의 경과에 따라 상승하는 전류 파형과, 시간의 경과에 따라 감쇠하는 전류 파형을 조합시킨 것이다. 즉, 교류라 하여도 진폭이 시간의 경과에 수반하여 일단 상승한 후에 감쇠하여 가는 전류 파형이다.

시간의 경과에 따라 상승한 부분의 전류 파형을, 도 17과 같은 파형으로 하고, 그 후, 진폭이 서서히 감쇠하여 가는 파형으로 하면, 상승 과정의 부분에서는 상기한 바와 같은 효과를 얻을 수 있고, 또한, 약간 착자한 영구자석재는 용접 전류의 저하에 수반하여 착자량이 서서히 저하하기 때문에, 감쇠 파형을 추가하지 않는 경우와 비교하고 용접 종료 후의 영구자석재의 착자량은 작아진다.

또한, 도 19에서는 진폭이 상승한 후, 즉시 감쇠하고 있지만, 진폭이 최대로 되는 반사이클이 복수(홀수개가 좋다)로 되는 경우에도 같은 효과를 얻을 수 있기 때문에, 도면에 한정하는 것은 아니다.

또한, 도 17, 도 19 모두, 통전 시작 직후의 극성이 마이너스이지만, 플러스로부터 시작하여도 같은 효과를 얻을 수 있다.

이상과 같이, 본 실시 형태의 발명에 의하면, 용접 전류의 통전 시작 직후부터 세어 2번째의 반사이클의 진폭이 최대로 되는 전류 파형으로 용접하도록 하였기 때문에, 용접 전류를 흐르는 시간을 필요 최소한으로 하여, 효율 좋게, 용접 종료 후의 영구자석재의 착자량을 줄일 수 있다.

또한, 통전 시작 직후의 반사이클의 진폭이, 통전 시작 직후부터 세어 2번째의 반사이클의 진폭의 1/3 내지 2/3의 범위가 되도록 하였기 때문에, 통전 시작 직 후의 반사이클에 의해 영구자석재가 착자된 것을, 그 다음의 반사이클에 의해 효율 좋게 탈자할 수 있고, 용접 종료 후의 영구자석재의 착자량을 효율 좋게 작게 할 수 있다. 따라서 용접 후의 탈자 공정을 추가하는 일 없이, 정규의 착자 공정만으로 영구자석재를 소망하는 착자량으로 할 수 있고, 제품 성능을 확보할 수 있기 때문에, 생산성의 향상과 제조 비용의 저감을 도모할 수 있다.

또한, 용접 전류 파형을, 진폭이 시간의 경과에 수반하여 일단 상승한 후에 감쇠하여 가도록 한 것에서는, 감쇠 파형을 추가하지 않은 경우와 비교하여 용접 종료 후의 영구자석재의 착자량은 작아진다.

실시의 형태 6

도 20은 본 발명의 실시의 형태 6에 의한 용접 장치의, 전류 파형의 한 예를 도시한 도면이다. 용접 장치 그 자체는, 실시의 형태 3과 마찬가지로, 용접 전류로서 교류를 발생하는 교류 발생 장치를 구비하고, 교류 발생 장치로부터 제 1의 용접 전극과 제 2의 용접 전극을 통하여 워크에 교류의 용접 전류를 공급하여 저항 용접하는 것이다. 실시의 형태 3과 다른 것은 교류의 용접 전류 파형의 부분이므로, 차이점을 중심으로 설명한다.

도면에 도시한 바와 같이, 용접 전류 파형은 교류이고, 용접 전류의 피크 전류치가, 소정 시간 지속하는 전류 파형으로 하고, 통전 시작 직후의 반사이클의 극성과 통전 종료 직전의 반사이클의 극성을 다른 파형으로 하고 있다. 도면에서는, 모든 사이클에서 피크 전류를 소정 시간 지속하는 파형을 나타내고 있지만, 적어도 용접 전류의 진폭이 최대로 되는 반사이클의 피크 전류치를 소정 시간만큼 지속시 키면 좋다. 또한, 도면에서는 진폭이 일단 상승한 후 감쇠하는 전류 파형을 나타내고 있지만, 전류 파형은 상승만의 경우나 감쇠만의 경우라도 좋다. 또한, 지금까지의 실시의 형태와 마찬가지로, 통전 시작 직후의 극성은 마이너스의 경우라도 플러스의 경우라도 좋다.

다음에, 작용에 관해 설명한다. 지금까지 실시의 형태에서 설명한 바와 같은 용접 전류 파형에서는, 피크 전류가 유지되지 않기 때문에, 큰 저항 발열을 얻는데는 피크 전류치를 높게 하는 것밖에 유효한 수단은 없다. 그러나, 프로젝션 용접에서는 높은 용접 강도를 얻기 위해 피크 전류치를 높게 하면, 워크의 한쪽 부재의 용접부에 마련한 돌기가, 과격한 발열로 용융·비산하여, 오히려 용접 강도가 낮아져 버리는 경우가 있다. 특히, 교류의 용접 전류 파형에서는 발열·냉각의 반복 때문에 돌기가 팽창·수축을 반복하여 비산하기 쉬운 경향에 있다. 이에 대해, 본 실시 형태의 용접 전류 파형에서는, 피크 전류가 소정 시간 유지되어, 큰 발열량을 장시간 유지할 수 있기 때문에, 피크 전류를 유지하지 않는 경우보다도 낮은 피크 전류로 높은 용접 강도를 얻을 수 있다.

이상과 같이, 본 실시의 형태의 발명에 의하면, 적어도 용접 전류의 진폭이 최대로 되는 반사이클의 피크 전류치가, 소정 시간 지속하는 전류 파형으로 하였기 때문에, 큰 발열량을 장시간 유지할 수 있기 때문에, 낮은 피크 전류로 높은 용접 강도를 얻을 수 있고, 또한, 피크 전류가 낮아지면 완만한 발열로 되어, 돌기가 비산하기 어려워지기 때문에, 안정된 용접 강도를 얻을 수 있다. 또한, 영구자석재의 착자량은 피크 전류에 의해 정해지므로, 용접 종료 후의 영구자석재의 착자량이 작 아진다.

실시의 형태 7

다음에, 실시의 형태 7에 의한 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치에 관해 설명한다. 용접 장치 그 자체는, 실시의 형태 3과 마찬가지로, 용접 전류로서 교류를 발생하는 교류 발생 장치를 구비하고, 교류 발생 장치로부터 제 1의 용접 전극과 제 2의 용접 전극을 통하여 워크에 교류의 용접 전류를 공급하여 저항 용접하는 것이다. 본 실시 형태의 발명은, 워크의 용접부의 형상으로 특징을 갖는 것이다.

도 21은, 워크의 용접부의 프로젝션의 단면도이다. 워크로서 회전자를 예로 설명하면, 도면에 도시한 바와 같이, 프로젝션은 냉각 팬(41)의 용접부에 반구 형상의 돌기부(41a)와 그 돌기부의 주위를 둘러싸는 홈(41b)을 형성하고 있다. 이 돌기부(41a)를 폴 코어(42)의 용접면에 접합시켜 통전함에 의해 용접하는 것이다.

예를 들면, 회전 전기기계의 회전자의 폴 코어(42)에 냉각 팬(41)을 용접하는 경우, 회전시의 원심력에 견딜 수 있도록, 냉각 팬(41)에 복수의 프로젝션을 형성하여 복수 개소를 용접하는데, 복수 개소를 동시에 용접하는 경우, 용접 트랜스와의 거리 관계, 프로젝션 형상의 편차, 용접 전극의 압력의 편차 등으로, 일부의 용접 개소에서 적절한 용접 조건으로부터 벗어나 버리는 경우가 생긴다. 적절한 용접 조건으로부터 벗어나면, 예를 들면 돌기부(41a)가 과도한 팽창에 의해 비산하여 용접부가 소정 온도에 달하지 않아, 충분한 용접 강도를 얻을 수 없다는 부적합함이 생긴다. 특히, 교류의 용접 전류 파형에서는 발열·냉각의 반복 때문에 돌기부 가 팽창·수축을 반복하여 비산하기 쉽다.

이에 대해, 돌기부(41a)의 주위에 홈부(41b)를 형성한 경우, 복수의 용접 개소의 일부가 적절한 용접 조건으로부터 벗어난 경우라도, 비산하여 날아간 돌기부(41a)가 그 주위에 형성한 홈부(41b)로 들어가고 용접부 부근에 멈추어서, 냉각 팬(41) 및 폴 코어(42)가 충분히 승온하여 용접이 달성되고, 복수의 용접 개소 전부에서 충분히 높은 용접 강도가 얻어진다.

또한, 본 실시의 형태에서는 돌기부의 형상을 반구상으로 하였지만, 원추대 형상이나 단면 V자 형상이라도 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 홈부의 단면 형상도 본 실시의 형태로 한정하는 것이 아니라, 비산하여 날아간 돌기부가 들어가는 단면 형상이면 좋다.

이상과 같이, 본 실시의 형태의 발명에 의하면, 영구자석재를 갖는 금속 부재와 타의 금속 부재로 이루어지는 워크의 한쪽 부재의 용접면에, 돌기부와 그 돌기부의 주위를 둘러싸는 홈을 형성하고, 돌기부를 다른쪽의 부재의 용접면에 맞닿게 하여 통전함에 의해 용접하도록 하였기 때문에, 복수의 용접 개소의 일부가 적절한 용접 조건으로부터 벗어나 버려 돌기부가 비산하여 날아가더라도, 홈부에서 커버하여 용접에 필요한 온도 상승을 달성할 수 있어서, 안정한 용접부를 얻을 수 있기 때문에 신뢰성이 향상된다.

또한, 이상까지 설명한 실시의 형태 3부터 실시의 형태 7의 발명에 있어서, 제 1의 용접 전극과 제 2의 용접 전극을, 각각 한쪽의 금속 부재와 다른쪽의 금속 부재에 대해 워크의 일단부측에 배치하고, 또한, 한쪽의 금속 부재와 다른쪽의 금 속 부재와의 각각의 맞닿는 단 사이에는 영구자석재를 사이에 두지 않도록 배치한 용접 장치로 하면, 용접 전류의 경로를 영구자석으로부터 멀리하여 영구자석재가 착자되는 것을 억제할 수 있고, 더하여, 실시의 형태 3부터 실시의 형태 7에서 설명한 전류 파형의 궁리 의한 효과를 얻을 수 있고, 영구자석의 착자량을 효율 좋게 작게 할 수 있다.

또한, 실시의 형태 3부터 실시의 형태 7의 발명에 있어서, 제 1의 용접 전극 및 제 2의 용접 전극에 의해, 복수의 용접부를 동시에 용접하도록 한 경우는, 작업이 효율화하 되기 때문에, 생산성이 향상된다.

또한, 실시의 형태 3부터 실시의 형태 7의 발명에 있어서, 대상으로 하는 워크를, 회전 전기기계의 회전자로 한 경우는, 용접 종료 후의 영구자석재의 착자량이 작아져서, 용접 후의 탈자 공정을 추가하는 일 없이, 정규의 착자 공정만으로 영구자석재를 소망하는 착자량으로 착자할 수 있고 회전 전기기계의 성능을 확보할 수 있기 때문에, 회전 전기기계의 생산성이 향상되고, 제조 비용의 저감을 도모할 수 있다. 또한, 냉각 팬의 용접부의 품질이 향상되기 때문에, 회전 전기기계의 신뢰성이 향상된다.

영구자석재를 갖는 금속 부재에 다른 금속 부재를 용접하는 용접 장치 및 용접 방법에 널리 적용할 수 있다.

Claims

영구자석재를 갖는 한쪽의 금속 부재와 다른쪽의 금속 부재로 이루어지는 워크의 상기 양 금속 부재를 저항 용접하는 용접 장치로서,

상기 워크를 지지하는 워크 지지부와, 상기 워크 지지부에 워크 공급 공간을 개재시켜 배치된 가압장치와, 상기 가압장치의. 가동부측에 마련되고 상기 워크에 맞닿게 하는 제 1의 용접 전극과, 상기 워크에 맞닿게 하는 제 2의 용접 전극과, 상기 양 용접 전극에 용접 전류를 공급하는 용접 트랜스를 구비하고,

상기 양 용접 전극은, 각각 상기 한쪽의 금속 부재와 상기 다른쪽의 금속 부재에 대해 상기 워크의 일단부측에 배치되고, 또한, 상기 한쪽의 금속 부재와 상기 다른쪽의 금속 부재의 각각의 맞닿는 단 사이에는 상기 영구자석재를 사이에 두지 않도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.
제 1항에 있어서,

상기 워크 지지부와 상기 워크는 절연부재에 의해 전기적으로 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.
제 1항에 있어서,

상기 용접 트랜스는 복수대가 병렬로 전기 접속되고, 상기 각 용접 트랜스에 접속한 상기 제 1의 용접 전극 및 상기 제 2의 용접 전극에 의해, 복수의 용접부를 동시에 용접하는 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제 1의 용접 전극과 상기 제 2의 용접 전극 중 어느 한쪽이, 워크와의 접촉에 의해 요동하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.
제 1항에 있어서,

상기 용접 트랜스로부터 상기 양 용접 전극에 용접 전류를 공급하도록, 상기 용접 트랜스는, 상기 용접 전류의 전류치와 그 지속 시간 및 극성을 설정할 수 있는 전기 회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.
제 5항에 있어서,

상기 전기 회로는, 전력을 축적하는 콘덴서와, 상기 콘덴서로부터의 방전 전류를 교류로 변환하여 트랜스에 공급하는 스위칭 회로와, 상기 스위칭 회로를 제어하는 제어 회로와, 소정의 전류 파형을 얻기 위한 설정치를 상기 제어 회로에 설정하는 입력부와, 상기 스위칭 회로로부터의 출력 전류를 모니터하는 전류 센서를 구비하고, 상기 출력 전류와 상기 설정치를 비교하면서 용접 전류를 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.
제 1항에 있어서,

상기 워크는 회전 전기기계의 회전자인 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.
영구자석재를 갖는 한쪽의 금속 부재와 다른쪽의 금속 부재로 이루어지는 워크의 상기 양 금속 부재를 저항 용접하는 용접 방법으로서,

상기 워크를 지지하는 워크 지지부와, 상기 워크 지지부에 워크 공급 공간을 개재시켜 배치된 가압장치와, 상기 가압장치의 가동부측에 고정되고 상기 워크에 맞닿게 하는 제 1의 용접 전극과, 상기 워크에 맞닿게 하는 제 2의 용접 전극과, 상기 양 용접 전극에 용접 전류를 공급하는 용접 트랜스를 구비하고,

상기 양 용접 전극을, 각각 상기 한쪽의 금속 부재와 상기 다른쪽의 금속 부재에 대해 상기 워크의 일단부측에 배치하고, 또한, 상기 한쪽의 금속 부재와 상기 다른쪽의 금속 부재의 각각의 맞닿는 단 사이에는 상기 영구자석재를 사이에 두지 않도록 배치하고, 상기 양 용접 전극으로부터 상기 워크에 상기 용접 전류를 공급하여 저항 용접하는 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 방법.
영구자석재를 갖는 한쪽의 금속 부재와 다른쪽의 금속 부재로 이루어지는 워크의 상기 양 금속 부재를 저항 용접하는 용접 장치로서,

상기 워크는 회전 전기기계의 회전자이고, 상기 회전자는, 각각의 외주측에 형성한 복수의 폴형상 자극을 서로 맞물려서 축방향으로 대향 배치한 한 쌍의 폴 코어와, 상기 폴 코어를 관통하는 샤프트와, 상기 폴 코어의 둘레 방향의 서로 이웃하는 상기 폴형상 자극 사이에 배치한 복수의 영구자석재와, 상기 폴 코어의 내부에 장착하고 상기 한 쌍의 폴 코어를 다른 자극으로 여자하는 계자 코일과, 상기 폴 코어의 축방향의 단면에 마련한 판형상 부재를 구비하여 구성되어 있고,

상기 회전자의 축방향의 동일 단부측에 배치한 제 1의 용접 전극과 제 2의 용접 전극으로부터 상기 판형상 부재와 상기 폴 코어측의 사이에 용접 전류를 공급하도록 한 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.
제 9항에 있어서,

상기 2개의 용접 전극중 제 1의 용접 전극을 상기 판형상 부재에, 상기 제 2의 용접 전극을 상기 폴 코어에 전기적으로 접촉시켜 저항 용접을 행하는 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.
제 10항에 있어서,

상기 제 2의 용접 전극을 상기 폴 코어에 접촉시키기 위해, 상기 판형상 부재의 상기 폴 코어와의 대향면에 노치부 또는 관통구멍이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.
제 9항에 있어서,

상기 2개의 용접 전극중 제 1의 용접 전극을 상기 판형상 부재에, 상기 제 2의 용접 전극을 상기 샤프트에 전기적으로 접촉시켜 저항 용접을 행하는 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.
각각의 외주측에 형성한 복수의 폴형상 자극을 서로 맞물리게 하여 축방향으로 대향 배치한 한 쌍의 폴 코어와, 상기 폴 코어를 관통하는 샤프트와, 상기 폴 코어의 둘레 방향의 인접하는 상기 폴형상 자극 사이에 배치한 복수의 영구자석재와, 상기 폴 코어의 내부에 장착하여 상기 한 쌍의 폴 코어를 다른 자극으로 여자하는 계자 코일과, 상기 폴 코어의 축방향의 단면에 마련한 판형상 부재를 갖는 회전자와, 상기 회전자의 외주에 미소 간극을 사이에 두고 배치한 고정자를 구비한 회전 전기기계에 있어서,

상기 회전자의 축방향의 동일 단부측에 배치한 2개의 용접 전극으로부터 상기 판형상 부재와 상기 폴 코어의 사이에 공급되는 용접 전류에 의해 상기 판형상 부재가 상기 폴 코어에 저항 용접된 회전자를 사용하는 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
영구자석재를 갖는 한쪽의 금속 부재와 다른쪽의 금속 부재로 이루어지는 워크의 상기 양 금속 부재를 저항 용접하는 용접 장치로서,

용접 전류로서 교류를 발생하는 교류 발생 장치를 구비하고, 상기 교류 발생 장치로부터 제 1의 용접 전극과 제 2의 용접 전극을 통하여 워크에 교류의 용접 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.
제 14항에 있어서,

상기 용접 전류는, 통전 시작 직후의 반사이클의 극성과, 통전 종료 직전의 반사이클의 극성이 다른 전류 파형인 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.
제 15항에 있어서,

상기 용접 전류는, 진폭이 시간의 경과에 수반하여 감쇠하여 가는 전류 파형인 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.
제 15항에 있어서,

상기 용접 전류는, 진폭이 시간의 경과에 수반하여 상승하여 가는 전류 파형인 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.
제 17항에 있어서,

상기 용접 전류는, 통전 시작 직후의 반사이클의 극성과 진폭이 최대로 되는 최초의 반사이클의 극성이 다른 전류 파형인 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.
제 18항에 있어서,

상기 용접 전류의 상기 진폭이 최대로 되는 반사이클의 파수는 홀수인 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.
제 18항 또는 제 19항에 있어서,

상기 용접 전류의 통전 시작 직후로부터 2번째의 반사이클의 진폭이 최대인 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.
제 20항에 있어서,

상기 용접 전류의 통전 시작 직후의 반사이클의 진폭은, 상기 통전 시작 직후로부터 2번째의 반사이클의 진폭의 1/3 내지 2/3의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.
제 15항에 있어서,

상기 용접 전류는, 진폭이 시간의 경과에 수반하여 일단 상승한 후에 감쇠하여 가는 전류 파형인 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.
제 15항에 있어서,

상기 용접 전류는, 적어도 진폭이 최대로 되는 반사이클의 피크 전류치가, 소정 시간 지속하는 전류 파형인 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.
제 15항에 있어서,

상기 워크는, 상기 한쪽의 금속 부재와 상기 다른쪽의 금속 부재의 어느 하나의 용접면에, 돌기부와 그 돌기부의 주위를 둘러싸는는 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.
제 15항에 있어서,

상기 양 용접 전극은, 각각 상기 한쪽의 금속 부재와 상기 다른쪽의 금속 부재에 대해 상기 워크의 일단부측에 배치되고, 또한, 상기 한쪽의 금속 부재와 상기 다른쪽의 금속 부재의 각각의 맞닿는 단 사이에는 상기 영구자석재를 사이에 두지 않도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.
제 15항에 있어서,

상기 제 1의 용접 전극 및 상기 제 2의 용접 전극에 의해, 복수의 용접부를 동시에 용접하는 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.
제 15항에 있어서,

상기 워크는, 회전 전기기계의 회전자인 것을 특징으로 하는 영구자석재를 갖는 금속 부재의 용접 장치.