JP2012205446A - ロータコアとその製造方法およびモータ - Google Patents

Abstract

【課題】薄板の厚さ誤差とレーザの位置決め誤差が従来と変わらない場合でも、回転軸方向に隣接する薄板にレーザ溶け込み部が及ばず、回転軸方向に隣接する薄板との電気絶縁性が維持されるロータコアを提供する。
【解決手段】ロータコア１０は、薄板１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、...が、回転軸１１方向に積層され、周方向に結合されてなる。薄板は、外周または内周に、レーザ溶接部１５、１６と、レーザ焦点外れによる非溶接部１７、１８を備える。回転軸１１方向に隣接する薄板は、レーザ溶接部１５、１６と非溶接部１７、１８を、回転軸１１方向に交互に備える。
【選択図】図１

Description

本発明はモータ（回転電動機）に用いられるロータコアとその製造方法、およびそのロータコアを用いたモータに関する。

図１０は、ＰＭモータに用いられる、従来の第１例のロータコア１００である（例えば特許文献１、２）。図１０（ａ）はロータコア１００の平面図、図１０（ｂ）はロータコア１００の正面図である。ロータコア１００は、強磁性体からなる、円板が周方向に複数（図では４個）に分割された扇形の薄板１０２が、回転軸１０１方向に積層され、周方向に結合されてなる。薄板１０２の内部には、磁石１０６を挿入するための孔１０３が設けられる。ロータコア１００においては、１個の磁石１０６が、薄板１０２が積層されてなる１個のブロックに収められる。そのため、ロータコア１００は、極間（Ｎ極とＳ極の間）で分割されている。

通常、周方向に隣接する薄板１０２は、薄板１０２の外周の分割境界のレーザ溶接部１０４をレーザ溶接される。薄板１０２の表面は薄い絶縁膜で覆われているため、積層された薄板１０２どうしは、レーザ溶接部１０４を除き、電気的に絶縁されている。

ロータコア１００は、厚さ０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の薄板１０２が、２００枚〜３００枚程度積層されたものである。そのため、ロータコア１００全体では、各薄板１０２の僅かな厚さの誤差が累積され、厚さ方向の累積誤差が一枚の薄板１０２の厚さを超えることがある。さらに、レーザの位置決め誤差もある。

薄板１０２の厚さ誤差とレーザの位置決め誤差が重なると、図１０（ｂ）に示すように、レーザ溶け込み部１０５の位置は回転軸１０１方向にばらつくおそれがある。レーザ溶け込み部１０５の位置が回転軸１０１方向にばらつくと、図１０（ｂ）に示すように、レーザ溶け込み部１０５は回転軸１０１方向に隣接する薄板１０２に及ぶことがある。この場合、レーザ溶け込み部１０５により、回転軸１０１方向に隣接する薄板１０２が電気的に導通する。これは渦電流を考慮すると望ましくない。従って、レーザ溶け込み部１０５が回転軸方向に隣接する薄板１０２に及ばないようにする必要がある。特に、ロータコア１００外周は、エアギャップを介してステータコアと対向しているため、磁束の変化が激しい。そのため、レーザ溶け込み部１０５により、回転軸１０１方向に隣接する薄板１０２が電気的に導通した場合、渦電流の影響が大きくなる。

図１１は、ＰＭモータに用いられる、従来の第２例のロータコア１１０である。図１１（ａ）はロータコア１１０の平面図、図１１（ｂ）はロータコア１１０の正面図である。ロータコア１１０は、強磁性体からなる、円板が周方向に複数（図では６個）に分割された扇形の薄板１１２が、回転軸１１１方向に積層され、周方向に結合されてなる。薄板１１２の内部には、磁石１１６を挿入するための孔１１３が設けられる。ロータコア１１０においては、２個の磁石１１６が、薄板１１２が積層されてなる隣り合う２個のブロックに、極をそろえて収められる。そのため、ロータコア１１０は、極内（Ｎ極内およびＳ極内）で分割されている。

従来のロータコア１００の場合と同様、薄板１１２の厚さ誤差とレーザの位置決め誤差が重なると、図１１（ｂ）に示すように、レーザ溶け込み部１１５の位置は回転軸方向にばらつくおそれがある。その場合、レーザ溶け込み部１１５は回転軸方向に隣接する薄板１１２に及び、回転軸方向に隣接する薄板１１２が電気的に導通することがある。これは渦電流を考慮すると望ましくない。

特許文献１、２に記載されたロータコアでは、積層された薄板の外周の一部を、回転軸方向に連続的にレーザ溶接する。従って、レーザ溶け込み部は回転軸方向に隣接する薄板に及び、薄板は回転軸方向に電気的に導通すると推測される。特許文献１、２では、回転軸方向の導通を抑えるような特別な方策は、採られていないようである。そのため特許文献１、２に記載されたロータコアには、渦電流による性能低下のおそれがある。

特開２００３−３０４６７０号公報 特開２００２−２０９３４５号公報

従来のロータコア１００、１１０では、薄板１０２、１１２の厚さ誤差とレーザの位置決め誤差が累積して、レーザ溶け込み部１０５、１１５の位置が回転軸方向にばらつき、回転軸方向に隣接する薄板１０２、１１２に、レーザ溶け込み部１０５、１１５が及ぶことがある。この場合、回転軸方向に隣接する薄板１０２、１１２が電気的に導通するおそれがある。これは渦電流を考慮すると望ましくない。

本発明の目的は、薄板の厚さ誤差とレーザの位置決め誤差が従来と変わらない場合でも、回転軸方向に隣接する薄板にレーザ溶け込み部が及ばず、回転軸方向に隣接する薄板との電気絶縁性が維持されるロータコアを実現することである。

（１）本発明は、円板を周方向に複数に分割してなる薄板が、回転軸方向に積層され、周方向に結合されてなるロータコアである。薄板は、外周または内周の分割部にレーザ溶接部を備える。薄板は、外周または内周の非分割部に、外周または内周から、後退または突出した非溶接部を備える。レーザ溶接部と非溶接部は、回転軸方向に交互に配置される。

（２）本発明のロータコアでは、各薄板内において、レーザ溶接の溶け込み部は非溶接部に及ばない。

（３）本発明のロータコアでは、レーザ溶接部が、積層された各薄板へのスポット溶接により形成される。

（４）本発明のロータコアでは、レーザ溶接部が、回転軸方向の連続溶接により形成される。

（５）本発明のロータコアでは、レーザ溶接部が直線状または回転軸を中心とする円弧状であり、非溶接部が、レーザ溶接部より曲率半径の小さい凹形状である。

（６）本発明のロータコアでは、レーザ溶接部付近を除き、積層された薄板の分割境界面が、回転軸方向に同一面をなす。

（７）本発明のロータコアは、レーザ溶接部を極中心部に有する。

（８）本発明のロータコアは、レーザ溶接部を、極中心部と、回転方向反対側の極間部との間に有する。

（９）本発明のロータコアは、レーザ溶接部と磁石孔の間に溶接熱遮断空隙を有する。

（１０）本発明のロータコアは、レーザ溶接部を極間部に有する。

（１１）本発明のロータコアは、ロータ外周近傍の磁石孔端部に、溶接熱遮断空隙を有する。

（１２）本発明のロータコアは、さらにレーザ溶接により回転軸と締結される。

（１３）本発明のロータコアでは、レーザ溶接によりロータコア端部が回転軸と締結される。

（１４）本発明のロータコアでは、ロータコア分割部のレーザ溶接と、ロータコア端部と回転軸のレーザ溶接が兼用される。

（１５）本発明のモータは、上記のロータコアを備える。

（１６）本発明のロータコアの製造方法は、
外周または内周の分割部にレーザ溶接部を有し、外周または内周の非分割部に、外周または内周から、後退または突出した非溶接部を有する、円板を周方向に複数に分割してなる薄板を準備するステップと、
前記レーザ溶接部と非溶接部が、回転軸方向に交互に配置されるように、前記薄板を積層するステップと、
積層された前記薄板を周方向に結合するステップと、
前記レーザ溶接部をスポット溶接するステップを含む。

（１７）本発明のロータコアの製造方法は、
外周または内周の分割部にレーザ溶接部を有し、外周または内周の非分割部に、外周または内周から、後退または突出した非溶接部を有する、円板を周方向に複数に分割してなる薄板を準備するステップと、
前記レーザ溶接部と非溶接部が、回転軸方向に交互に配置されるように、前記薄板を積層するステップと、
積層された前記薄板を周方向に結合するステップと、
前記レーザ溶接部を連続溶接するステップを含む。

本発明により、薄板の厚さ誤差とレーザの位置決め誤差が従来と変わらない場合でも、回転軸方向に隣接する薄板にレーザ溶け込み部が及ばず、回転軸方向の隣接する薄板との電気絶縁性が維持されたロータコアが実現される。

（ａ）本発明のロータコアの平面図、（ｂ）本発明のロータコアの正面図 （ａ）スポットレーザ溶接後の本発明のロータコアの平面図、（ｂ）スポットレーザ溶接後の本発明のロータコアの正面図 （ａ）連続レーザ溶接後の本発明のロータコアの平面図、（ｂ）連続レーザ溶接後の本発明のロータコアの正面図 （ａ）本発明のロータコアの平面図、（ｂ）本発明のロータコアの正面図 （ａ）溶接熱遮断空隙を有する本発明のロータコアの平面図、（ｂ）溶接熱遮断空隙を有する本発明のロータコアの正面図 （ａ）本発明のロータコアの平面図、（ｂ）本発明のロータコアの正面図 （ａ）本発明のロータコアの平面図、（ｂ）本発明のロータコアの正面図 （ａ）本発明のロータコアの平面図、（ｂ）本発明のロータコアの断面図 （ａ）本発明のロータコアの平面図、（ｂ）本発明のロータコアの断面図、（ｃ）本発明のロータコアの正面図 （ａ）スポットレーザ溶接後の従来のロータコアの平面図、（ｂ）スポットレーザ溶接後の従来のロータコアの正面図 （ａ）スポットレーザ溶接後の従来のロータコアの平面図、（ｂ）スポットレーザ溶接後の従来のロータコアの正面図

本発明のロータコアは、円板を周方向に複数に分割してなる薄板が、回転軸方向に積層され、周方向に結合されてなる。薄板は、外周または内周の分割部にレーザ溶接部を備える。薄板は、外周または内周の非分割部に、外周または内周から、後退または突出した非溶接部を備える。レーザ溶接部と非溶接部は、回転軸方向に交互に配置される。

本発明のロータコアにおいては、レーザ照射位置が回転軸方向にばらついても、レーザ溶け込み部は隣接する回転軸方向の薄板に及ばない。例えば、第１層のレーザ照射位置が下方にずれた場合、第２層の薄板も同時にレーザ照射される。第１層の薄板のレーザ溶接部には、レーザの焦点が合っているため、溶融してレーザ溶け込み部が形成される。しかし、第２層の薄板のレーザ照射部分は、ロータコアの外周または内周から後退した凹形状（または突出した凸形状）の非溶接部であるため、レーザの焦点が合わない。このため、第２層の非溶接部はレーザが照射されても溶融しない。従って、レーザ照射位置が下方にずれても、レーザ溶け込み部は第１層の薄板のみに形成される。その結果、第１層の薄板と第２層の薄板の電気的絶縁が維持される。

レーザ溶接部の形状は、ロータコアの外周（回転軸を中心とする円弧状）または内周（回転軸を中心とする円弧状）、あるいはロータコアの外周の接線（直線状）または内周の接線（直線状）が適当である。非溶接部は、レーザの焦点が合わなければよいので、ロータコアの外周あるいは内周から後退した凹形状でもよいし、ロータコアの内周から突出した凸形状でもよい。非溶接部の形状には、円弧状、矩形状などがあり、特に限定はされない。非溶接部が円弧状（円弧に近い形状も含む）の場合、その円弧の曲率半径は、レーザ溶接部の曲率半径より小さいことが望ましい。

図１は、本発明の第１例のロータコア１０である。図１（ａ）はロータコア１０の平面図、図１（ｂ）はロータコア１０の正面図である。本発明のロータコア１０は、強磁性体からなる、円板が周方向に複数（図では６個）に分割された扇形の薄板１２が、回転軸１１方向に積層され、周方向に結合されてなる。薄板１２の内部には、磁石１４を挿入するための孔１３が設けられる。ロータコア１０においては、２個の磁石１４が、積層された薄板１２の隣り合う２個のブロックに、極をそろえて収められる。そのため、ロータコア１０は極内（Ｎ極内およびＳ極内）で分割されている。

図１（ａ）では、ロータコア１０の分割線は複数の直線の組合せ（折れ線）であるが、分割線は適当な曲線でもよい。薄板１２の表面は薄い絶縁膜で覆われているため、回転軸方向に隣接する薄板１２どうしは、電気的に絶縁されている。

第１層の薄板１２ａと第２層の薄板１２ｂは、分割部すなわちレーザ溶接部１５、１６付近の形状が異なる。第３層の薄板１２ｃは、第１層の薄板１２ａと同じ形状であり、第４層の薄板１２ｄは、第２層の薄板１２ｂと同じ形状である。第５層以後も、奇数層は第１層の薄板１２ａと同じ形状であり、偶数層は第２層の薄板１２ｂと同じ形状である。

第１層の薄板１２ａは、レーザ溶接部１５と非溶接部１７を備える。第２層の薄板１２ｂは、レーザ溶接部１６と非溶接部１８を備える。第３層以降の薄板１２ｃ、１２ｄ、...も、奇数層はレーザ溶接部１５と非溶接部１７を備え、偶数層はレーザ溶接部１６と非溶接部１８を備える。

非溶接部１７、１８は、ロータコア１０の外周から後退した凹形状である。非溶接部１７の凹み量ｈ１および非溶接部１８の凹み量ｈ２は、凹みによりレーザの焦点が外れ、凹み内部がレーザに照射されても、溶融しないように設定される。

非溶接部１７の凹み量ｈ１および非溶接部１８の凹み量ｈ２は、望ましくは、同じ値に設定される。これにより、奇数層の薄板１２ａ、１２ｃ、...と、偶数層の薄板１２ｂ、１２ｄ、...は線対称形となる。従って、同一形状の薄板１２を、表、裏、表、裏、...と積層して、ロータコア１０を形成することができる。このようにすると薄板の打ち抜き金型が１種類で済む。

第１層の薄板１２ａのレーザ溶接部１５の中心と、第２層の薄板１２ｂの非溶接部１８の中心は、回転軸１１方向に一致する。第１層の薄板１２ａの非溶接部１７の中心と、第２層の薄板１２ｂのレーザ溶接部１６の中心は、回転軸１１方向に一致する。この関係は、第３層以降の薄板１２ｃ、１２ｄ、...についても同様である。

薄板１２のレーザ溶接部１５、１６がレーザ溶接される。図１は、レーザ溶接部１５、１６がレーザ溶接される前の図である。

第１層の薄板１２ａ、第２層の薄板１２ｂ、第３層の薄板１２ｃ、第４層の薄板１２ｄ、...の回転軸１１側の分割境界１９は、積層されたとき、回転軸方向に一つの面をなすように設定される。これにより、ロータコア１０の分割面の精度向上が図れる。また、ロータコア１０の分割箇所が異なることにより薄板の積層方向に流れる磁束（垂直磁束）の低減が実現される。

図２は、本発明のロータコア１０のレーザ溶接後の図である。図２（ａ）は、ロータコア１０の平面図、図２（ｂ）は、ロータコア１０の正面図である。図２はスポット溶接の場合である。

ロータコア１０は、厚さ０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の薄板１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、...が、２００枚〜３００枚程度積層されて形成される。そのため、ロータコア１０全体では、薄板１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、...の僅かな厚さの誤差が累積され、厚さ方向の累積誤差が一枚の薄板の厚さを超えることもある。さらに、レーザの位置決め誤差もある。

薄板１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、...の厚さ誤差とレーザの位置決め誤差が重なると、図２（ｂ）に示すように、レーザ溶け込み部２０、２１の位置は回転軸方向にばらつくことがある。しかし図２（ｂ）に示すように、本発明のロータコア１０においては、レーザ溶け込み部２０、２１の位置が回転軸方向にばらついても、レーザ溶け込み部２０、２１は回転軸方向に隣接する薄板には及ばない。

図２（ｂ）では、第１層の薄板１２ａのレーザ溶け込み部２０は下方にずれている。その原因はレーザ照射位置が下方にずれているためである。そのため第１層の薄板１２ａと第２層の薄板１２ｂは、同時にレーザ照射される。第１層の薄板１２ａのレーザ溶接部１５には、レーザの焦点が合っているため、溶融してレーザ溶け込み部２０が形成される。しかし、第２層の薄板１２ｂのレーザ照射部分は、ロータコア１０の外周から後退した凹形状の非溶接部１８であるため、レーザの焦点が合わない。このため、第２層の薄板１２ｂの非溶接部１８はレーザが照射されても溶融しない。従って、レーザ照射位置は下方にずれているが、レーザ溶け込み部２０は第２層の薄板１２ｂには形成されない。その結果、第１層の薄板１２ａと第２層の薄板１２ｂの電気的絶縁が維持される。

同様に、レーザ照射位置が回転軸方向にずれても、第２層の薄板１２ｂのレーザ溶け込み部２１は、第１層の薄板１２ａおよび第３層の薄板１２ｃに及ばない。従って、第２層の薄板１２ｂのレーザ照射により、第２層の薄板１２ｂと、第１層の薄板１２ａおよび第３層の薄板１２ｃとの間の電気的絶縁が破壊されることはない。

同様のことが、ロータコア１０を形成する全ての薄板１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、...について言える。従って、レーザ照射位置が回転軸方向にずれても、全ての薄板１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、...間の回転軸１１方向の絶縁は維持される。

１枚の薄板（例えば薄板１２ａ）の中で、レーザ溶け込み部２０が非溶接部１７に達すると、非溶接部１７が溶融して、回転軸方向に隣接する薄板との絶縁が失われるおそれがある。そのため、レーザ溶け込み部２０が非溶接部１７に及ばない距離まで、レーザ溶接部１５と非溶接部１７は離される。同様に、レーザ溶け込み部２１が非溶接部１８に及ばない距離まで、レーザ溶接部１６と非溶接部１８は離される。

薄板１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、...を積層してなるブロックは、回転軸１１とレーザ溶接部２４により溶接固定されてもよい。レーザ溶接部２４は、望ましくは、ロータコア１０の端部（図２（ｂ）での上端、下端）に設けられる。ロータコア１０の分割部のレーザ溶接と、ロータコア１０の端部とのレーザ溶接を兼用することもできる。このとき、回転軸１１周辺までは磁束の変化が及ばないので、溶接部と非溶接部を設ける必要は無い。ロータコア１０の外周が溶接されていることを前提として、ロータコア１０の端部の１枚の薄板のみを、回転軸１１と溶接すれば十分である。

レーザ照射位置が回転軸方向にずれても、回転軸方向に隣接する薄板の絶縁が維持される原理を利用すると、レーザはスポット照射ではなく、回転軸方向の連続照射でもよい。連続照射の方がスポット照射より制御が容易である。

図３は、本発明のロータコア１０において、回転軸方向に連続的にレーザ溶接した場合の図である。図３（ａ）はロータコア１０の平面図、図３（ｂ）はロータコア１０の正面図である。図２のスポット溶接の場合とは異なり、レーザを回転軸方向に移動させるとき、レーザの強度は一定でもよい。

レーザが回転軸方向（図３（ｂ）では下方）に移動しながら、第１層の薄板１２ａのレーザ溶接部１５を照射すると、レーザ溶接部１５にレーザの焦点が合うため、レーザ溶接部１５は溶融し、レーザ溶け込み部２２が形成される。次にレーザが第２層の薄板１２ｂに移動すると、レーザ照射部分は、ロータコア１０の外周から後退した凹形状の非溶接部１８であるため、レーザの焦点が合わない。このため、非溶接部１８はレーザが照射されても溶融しない。従って、レーザが第２層の薄板１２ｂを下方に移動しながら照射しても、第２層の薄板１２ｂにはレーザ溶け込み部が形成されない。

次にレーザが回転軸方向に移動しながら、第３層の薄板１２ｃのレーザ溶接部１５を照射すると、レーザ溶接部１５に焦点が合うため、レーザ溶接部１５は溶融し、レーザ溶け込み部２２が形成される。

レーザが第４層の薄板１２ｄに移動すると、レーザ照射部分は、凹形状の非溶接部１８であるため、レーザの焦点が合わない。このため、レーザが第４層の薄板１２ｃを下方に移動しながら照射しても、第４層の薄板１２ｄにはレーザ溶け込み部が形成されない。

このようにして、第１層の薄板１２ａのレーザ溶接部１５、第３層の薄板１２ｃのレーザ溶接部１５など、奇数層の薄板１２ａ、１２ｃ、...のレーザ溶接部１５にはレーザ溶け込み部２２が形成される。しかし偶数層の薄板１２ｂ、１２ｄ、...にはレーザ溶け込み部が形成されない。

次にレーザの照射ラインを、第２層の薄板１２ｂのレーザ溶接部１６に移動させて、レーザを回転軸方向（図３（ｂ）では下方）に移動させる。上記と同様にして、第２層の薄板１２ｂのレーザ溶接部１６にはレーザ溶け込み部２３が形成される。第１層の薄板１２ａ、第３層の薄板１２ｃにはレーザ溶け込み部が形成されない。これを繰り返して、第２層の薄板１２ｂのレーザ溶接部１６、第４層の薄板１２ｄのレーザ溶接部１６など、偶数層の薄板１２ｂ、１２ｄ、...のレーザ溶接部１６のレーザ溶け込み部２３が形成される。しかし奇数層の薄板１２ａ、１２ｃ、...にはレーザ溶け込み部が形成されない。

１枚の薄板（例えば薄板１２ａ）の中で、レーザ溶け込み部２２が非溶接部１７に達すると、非溶接部１７が溶融して、回転軸方向に隣接する薄板１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、...の絶縁が失われるおそれがある。そのため、レーザ溶け込み部２２が非溶接部１７に及ばない距離に、レーザ溶接部１５と非溶接部１７は離される。同様に、レーザ溶け込み部２３が非溶接部１８に及ばない距離に、レーザ溶接部１６と非溶接部１８は離される。

図４は、本発明の第２例のロータコア３０である。図４（ａ）はロータコア３０の平面図、図４（ｂ）はロータコア３０の正面図である。ロータコア３０は、強磁性体からなる、円板を周方向に複数（図では６個）に分割してなる扇形の薄板３１が、回転軸１１方向に積層され、周方向に結合されてなる。薄板３１の内部には、磁石３２を挿入するための孔３３が設けられる。ロータコア３０においては、２個の磁石３２が、積層された薄板３１の隣り合う２個のブロックに、極をそろえて収められる。そのため、ロータコア３０は極内（Ｎ極内およびＳ極内）で分割されている。

ロータコア３０の特徴は、極中心部３４（磁束密度の高い部分）を避けて、ロータコア３０を分割していることである。これにより、ロータコア３０の磁束利用効率が高くなる。このため、レーザ溶接部３５、３６、および非溶接部３７、３８は、極中心部３４と、回転方向３９反対側の極間部４０との間に設けられる。永久磁石をロータコア内部に埋設した埋め込み磁石モータにおいては、ロータコア表面付近において、磁石の磁束が回転方向に集中するからである。なお、図４（ａ）では、ロータコア３０の分割線は複数の直線の組合せ（折れ線）であるが、分割線は適当な曲線でもよい。

図５（ａ）は、本発明のロータコア１０に溶接熱遮断空隙２５を設けた場合の平面図である。図５（ｂ）は、本発明のロータコア３０に溶接熱遮断空隙４１を設けた場合の平面図である。図５（ａ）のように、ロータコア１０の、レーザ溶接部１５、１６と、磁石１４の孔１３との間に、溶接熱遮断空隙２５を設けると、レーザ溶接の熱が磁石１４に伝わり難くなり、熱による磁石１４の劣化が抑えられる。また、図５（ｂ）のように、ロータコア３０の、レーザ溶接部３５、３６と、磁石３２の孔３３との間に、溶接熱遮断空隙４１を設けると、レーザ溶接の熱が磁石３２に伝わり難くなり、熱による磁石３２の劣化が抑えられる。

図６は、本発明の第３例のロータコア５０である。図６（ａ）はロータコア５０の平面図、図６（ｂ）はロータコア５０の正面図である。ロータコア５０は、強磁性体からなる、円板が周方向に複数（図では４個）に分割された扇形の薄板５１が、回転軸１１方向に積層され、周方向に結合されてなる。薄板５１の内部には、磁石５２を挿入するための孔５３が設けられる。ロータコア５０においては、１個の磁石５２が、薄板５１が積層されてなる１個のブロックに収められる。そのため、ロータコア５０は、極間（Ｎ極とＳ極の間）で分割されている。この構成においては、磁石埋設用の孔５３が分割されないので、磁石５２を遠心力に対して保持する強度が大きくなる。

ロータコア５０の分割部の周近傍に、レーザ溶接部５４、５５と、非溶接部５６、５７が設けられる。ロータコア５０においては、ロータコア５０外周近傍の、磁石５２の孔５３の端部に、孔５３の延長として、溶接熱遮断空隙５８が設けられる。溶接熱遮断空隙５８により、レーザ溶接の熱が磁石５２に伝わり難くなり、熱による磁石５２の劣化が抑えられる。溶接熱遮断空隙５８には、磁石５２の磁束が、磁石５２の端部において短絡するのを防止する機能もある。

図７は、本発明の第４例のロータコア６０である。図７（ａ）はロータコア６０の平面図、図７（ｂ）はロータコア６０の正面図である。ロータコア１０、３０、５０はインナーロータであったが、ロータコア６０はアウターロータである。ロータコア６０は、強磁性体からなる、ドーナツ形の円板が周方向に複数（図では１０個）に分割された薄板６１が、回転軸１１方向に積層され、周方向に結合されてなる。薄板６１の内部には、磁石６２を挿入するための孔６３が設けられる。ロータコア６０においては、１個の磁石６２が、薄板６１が積層されてなる１個のブロックに収められる。そのため、ロータコア６０は、極間（Ｎ極とＳ極の間）で分割されている。ロータコア６０の外周の分割部分に、レーザ溶接部６４、６５と非溶接部６６、６７が設けられる。

レーザを回転軸１１方向に移動させながら、スポット溶接あるいは連続溶接したとき、レーザ溶接部６４、６５にはレーザ溶け込み部が形成される。非溶接部６６、６７にはレーザが照射されても、レーザ溶け込み部が形成されない。

図８は、本発明の第５例のロータコア７０である。図８（ａ）はロータコア７０の平面図、図８（ｂ）はロータコア７０のＡ−Ａ断面図である。ロータコア７０はアウターロータである。ロータコア７０は、強磁性体からなる、ドーナツ形の円板が周方向に複数（図では１０個）に分割された薄板７１が、回転軸１１方向に積層され、周方向に結合されてなる。薄板７１の内部には、磁石７２を挿入するための孔７３が設けられる。ロータコア７０においては、１個の磁石７２が、薄板７１が積層されてなる２個のブロックに半分ずつ収められる。そのため、ロータコア７０は、極内（Ｎ極またはＳ極の内部）で分割されている。ロータコア７０の内周の分割部分に、レーザ溶接部７４、７５と非溶接部７６、７７が設けられる。

レーザを回転軸１１方向に移動させながら、スポット溶接あるいは連続溶接したとき、レーザ溶接部７４、７５にはレーザ溶け込み部が形成される。非溶接部７６、７７にはレーザが照射されても、レーザ溶け込み部が形成されない。

図９は、本発明の第６例のロータコア８０である。図９（ａ）はロータコア８０の平面図、図９（ｂ）はロータコア８０のＡ−Ａ断面図、図９（ｃ）はロータコア８０の正面図である。ロータコア８０はアウターロータである。ロータコア８０は、強磁性体からなる、ドーナツ形の円板が周方向に複数（図では１０個）に分割された薄板８１が、回転軸１１方向に積層され、周方向に結合されてなる。薄板８１の内部には、磁石８２を挿入するための孔８３が設けられる。ロータコア８０においては、１個の磁石８２が、薄板８１が積層されてなる２個のブロックに半分ずつ収められる。そのため、ロータコア８０は、極内（Ｎ極またはＳ極の内部）で分割されている。ロータコア８０の内周の分割部分に、レーザ溶接部８４、８５と非溶接部８６、８７が設けられる。ロータコア８０の外周の分割部分に、レーザ溶接部８８、８９と非溶接部９０、９１が設けられる。

レーザを回転軸１１方向に移動させながら、スポット溶接あるいは連続溶接したとき、レーザ溶接部８４、８５、８８、８９にはレーザ溶け込み部が形成される。非溶接部８６、８７、９０、９１にはレーザが照射されても、レーザ溶け込み部が形成されない。

本発明のロータコアは、ＰＭモータ、シンクロナスリラクタンスモータ、スイッチドリラクタンスモータに好適に用いられる。

１０ ロータコア
１１ 回転軸
１２ 薄板
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 薄板
１３ 孔
１４ 磁石
１５、１６ レーザ溶接部
１７、１８ 非溶接部
１９ 分割境界
２０、２１、２２、２３ レーザ溶け込み部
２４ レーザ溶接部
２５ 溶接熱遮断空隙
３０ ロータコア
３１ 薄板
３２ 磁石
３３ 孔
３４ 極中心部
３５、３６ レーザ溶接部
３７、３８ 非溶接部
３９ 回転方向
４０ 極間部
４１ 溶接熱遮断空隙
５０ ロータコア
５１ 薄板
５２ 磁石
５３ 孔
５４、５５ レーザ溶接部
５６、５７ 非溶接部
５８ 溶接熱遮断空隙
６０ ロータコア
６１ 薄板
６２ 磁石
６３ 孔
６４、６５ レーザ溶接部
６６、６７ 非溶接部
７０ ロータコア
７１ 薄板
７２ 磁石
７３ 孔
７４、７５ レーザ溶接部
７６、７７ 非溶接部
８０ ロータコア
８１ 薄板
８２ 磁石
８３ 孔
８４、８５ レーザ溶接部
８６、８７ 非溶接部
８８、８９ レーザ溶接部
９０、９１ 非溶接部
１００ ロータコア
１０１ 回転軸
１０２ 薄板
１０３ 孔
１０４ レーザ溶接部
１０５ レーザ溶け込み部
１０６ 磁石
１１０ ロータコア
１１１ 回転軸
１１２ 薄板
１１３ 孔
１１５ レーザ溶け込み部
１１６ 磁石

Claims (17)

1. 円板を周方向に複数に分割してなる薄板が、回転軸方向に積層され、周方向に結合されてなるロータコアであって、
   前記薄板の外周または内周の分割部に備えられたレーザ溶接部と、
   前記薄板の外周または内周の非分割部に、外周または内周から、後退または突出した非溶接部を備え、
   前記レーザ溶接部と前記非溶接部は、前記回転軸方向に交互に配置されたロータコア。
2. 前記各薄板内において、前記レーザ溶接の溶け込み部は前記非溶接部に及ばない、請求項１に記載されたロータコア。
3. 前記レーザ溶接部が、積層された各薄板へのスポット溶接により形成された、請求項１または２に記載されたロータコア。
4. 前記レーザ溶接部が、前記回転軸方向の連続溶接により形成された、請求項１または２に記載されたロータコア。
5. 前記レーザ溶接部が直線状または前記回転軸を中心とする円弧状であり、前記非溶接部が、前記レーザ溶接部より曲率半径の小さい凹形状である、請求項１から４のいずれかに記載されたロータコア。
6. 前記レーザ溶接部付近を除き、積層された前記薄板の分割境界面が、回転軸方向に同一面をなす、請求項１から５のいずれかに記載されたロータコア。
7. 前記レーザ溶接部を極中心部に有する、請求項１から６のいずれかに記載されたロータコア。
8. 前記レーザ溶接部を、極中心部と、回転方向反対側の極間部との間に有する、請求項１から６のいずれかに記載されたロータコア。
9. 前記レーザ溶接部と磁石孔の間に溶接熱遮断空隙を有する、請求項１から８のいずれかに記載されたロータコア。
10. 前記レーザ溶接部を極間部に有する、請求項１から６のいずれか、または請求項９に記載されたロータコア。
11. ロータ外周近傍の磁石孔端部に、溶接熱遮断空隙を有する、請求項１０に記載されたロータコア。
12. さらにレーザ溶接により前記回転軸と締結された、請求項１から１１のいずれかに記載されたロータコア。
13. レーザ溶接によりロータコア端部が前記回転軸と締結された、請求項１２に記載されたロータコア。
14. ロータコア分割部のレーザ溶接と、ロータコア端部と回転軸のレーザ溶接が兼用された、請求項１３に記載されたロータコア。
15. 請求項１から１４のいずれかに記載されたロータコアを備えたモータ。
16. 外周または内周の分割部にレーザ溶接部を有し、外周または内周の非分割部に、外周または内周から、後退または突出した非溶接部を有する、円板を周方向に複数に分割してなる薄板を準備するステップと、
    前記レーザ溶接部と非溶接部が、回転軸方向に交互に配置されるように、前記薄板を積層するステップと、
    積層された前記薄板を周方向に結合するステップと、
    前記レーザ溶接部をスポット溶接するステップを含むロータコアの製造方法。
17. 外周または内周の分割部にレーザ溶接部を有し、外周または内周の非分割部に、外周または内周から、後退または突出した非溶接部を有する、円板を周方向に複数に分割してなる薄板を準備するステップと、
    前記レーザ溶接部と非溶接部が、回転軸方向に交互に配置されるように、前記薄板を積層するステップと、
    積層された前記薄板を周方向に結合するステップと、
    前記レーザ溶接部を前記回転軸方向に連続溶接するステップを含むロータコアの製造方法。

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