JP2019176645A - ロータの製造方法およびロータ - Google Patents

Abstract

【課題】溶接対象部材同士の接合強度を確保することが可能なロータの製造方法を提供する。【解決手段】このロータ１００の製造方法は、ハブ部材４０およびエンドプレート３０を、ハブ部材４０およびエンドプレート３０の溶接予定部分５４の周方向の中央部寄りの溶接終端部５１ａまで、周方向の一方側から他方側に向かって溶融させ、第１溶接部５１を形成する工程と、ハブ部材４０およびエンドプレート３０を、第１溶接部５１の溶接終端部５１ａに、溶接終端部５２ａが重なるように周方向の他方側から一方側に向かって溶融させ、第２溶接部５２を形成する工程と、を備える。【選択図】図６

Description

本発明は、ロータの製造方法およびロータに関する。

従来、複数の電磁鋼板が積層されたロータコアと回転伝達部材とを備えるロータが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、円筒形状の軸体（回転伝達部材）と、複数の電磁鋼板が積層された円環形状のロータコアとを備えるロータが開示されている。このロータには、回転軸線方向において、ロータコアの両端部に設けられる円環形状のエンドプレートが設けられている。円筒形状の軸体の外側面と、円環形状のロータコアの内側面および円環形状のエンドプレートの内側面とが互いに当接するように、ロータコアおよびエンドプレートの内径側に軸体が配置されている。そして、円筒形状の軸体の外側面と円環形状のエンドプレートの内側面とが溶接されることにより、軸体とエンドプレートとが溶接されている。

また、上記特許文献１では、回転軸線方向から見て、円筒形状の軸体の外側面と、円環形状のエンドプレートの内側面とを溶接した部分である溶接部は、周方向に沿って、互いに離間した状態で複数設けられている。なお、上記特許文献１に明確に記載されていないが、一般的な溶接において、溶接部の端部（溶接終端部）には、溶融される部分への入熱が終了する際に形成される回転軸線方向に窪む凹状部からなるクレータが形成される。

特開２０１５−１１９５５６号公報

ここで、凝固中のクレータには、溶融金属の凝固による収縮などに起因して引張応力が働く。この際、クレータでは、最後に凝固する部分を埋めるのに十分な溶融金属が不足するため、クレータ（溶接部の溶接終端部）には、割れ（亀裂）が発生しやすい。この場合に、応力集中が起こりやすい溶接部の周方向の端部に割れが発生すると、ロータコアの回転時に溶接部の周方向の端部に応力が集中した場合に、溶接部の接合強度を確保することが困難な場合がある。

そこで、溶接部の接合強度を確保するために、周方向の一方側から他方側に向かって溶接を行った後、周方向の他方側から一方側に折り返して溶接することにより、クレータを溶接部の周方向の端部よりも中央部寄りの部分（応力の集中が比較的小さい部分）に形成することが考えられる。これにより、溶接部の接合強度を確保することが可能になる。

しかしながら、周方向の一方側から他方側に向かって溶接（以下、１パス目という）を行った後、周方向の他方側に折り返して溶接（以下、２パス目という）する場合、１パス目の溶接において溶融した部分（溶融ビード）が完全に凝固した部分まで溶接を行うと、溶接時の熱膨張に起因して、完全に凝固した部分に対して径方向に引張応力が働く。このため、１パス目の溶接において完全に凝固した部分に引張応力に起因する割れが生じるのを抑制するためには、２パス目では、１パス目の溶接において完全に凝固した部分の手前、または、１パス目の溶接において完全に凝固した部分の端部までしか溶接を行うことができない。なお、１パス目の溶接において完全に凝固した部分の端部まで溶接した場合では、完全に凝固した部分のうち再溶融される部分の大きさが比較的小さいので、引張応力による割れは起こりにくい。このように、割れを抑制するために、１パス目の溶接において完全に凝固した部分の手前または完全に凝固した部分の端部まで溶接した場合には、クレータが溶接部の周方向の他方側の端部寄り（端部に近い位置）に形成される。このため、周方向の一方側から他方側に向かって溶接を行った後、周方向の他方側に折り返して溶接を行う場合にも、溶接部の端部にクレータが形成される場合と同様、溶接部（溶接対象部材同士）の接合強度を確保することが困難になるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、溶接対象部材同士の接合強度を確保することが可能なロータの製造方法およびロータを提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面におけるロータの製造方法は、回転軸線回りに回転されるとともに、回転中心に貫通孔を有するロータコアと、ロータコアの貫通孔に設けられた回転伝達部材と、ロータコアの回転軸線方向の端面に設けられるエンドプレートと、を備えるロータの製造方法であって、回転伝達部材とロータコアとエンドプレートとのうちの少なくとも２つの溶接対象部材を、溶接対象部材の溶接予定部分の周方向の中央部寄りの溶接終端部まで、周方向の一方側から他方側に向かって溶融させ、第１溶接部を形成する工程と、溶接対象部材を、第１溶接部の溶接終端部に、溶接終端部が重なるように周方向の他方側から一方側に向かって溶融させ、第２溶接部を形成する工程と、を備える。

この発明の第１の局面によるロータの製造方法は、上記のように、溶接対象部材を、溶接対象部材の溶接予定部分の周方向の中央部寄りの溶接終端部まで、周方向の一方側から他方側に向かって溶融させ、第１溶接部を形成する工程と、溶接対象部材を、第１溶接部の溶接終端部に、溶接終端部が重なるように周方向の他方側から一方側に向かって溶融させ、第２溶接部を形成する工程を備える。これにより、第１溶接部の溶接終端部および第２溶接部の溶接終端部が、溶接部（溶接予定部分）の周方向の中央部寄り（応力の集中が比較的小さい部分）に形成されるので、溶接終端部が溶接部の周方向の端部側に設けられている場合と異なり、溶接対象部材同士の接合強度を確保することができる。なお、第２溶接部を形成する工程において、第１溶接部を形成する工程で溶融された部分において再溶融される部分は、溶接終端部のみとなるので、再溶融される部分の範囲が比較的小さい。これにより、第１溶接部を形成する工程で溶融された部分が完全に凝固していても再溶融される部分の範囲が比較的小さいので、第２溶接部を形成する工程における溶接の熱膨張による引張応力に起因して完全に凝固した部分に割れが生じるのを抑制することができる。

この発明の第２の局面におけるロータは、回転軸線回りに回転されるとともに、回転中心に貫通孔を有するロータコアと、ロータコアの貫通孔に設けられた回転伝達部材と、ロータコアの回転軸線方向の端面に設けられるエンドプレートと、回転伝達部材とロータコアとエンドプレートとのうちの少なくとも２つの溶接対象部材に設けられる、溶接対象部材の溶接部の周方向の中央部寄りに溶接終端部が形成された第１溶接部と、第１溶接部の溶接終端部に、溶接終端部が重なるように形成された第２溶接部とを備える。

この発明の第２の局面によるロータは、上記のように、溶接対象部材に設けられる、溶接対象部材の溶接部の周方向の中央部寄りに溶接終端部が形成された第１溶接部と、第１溶接部の溶接終端部に、溶接終端部が重なるように形成された第２溶接部とを備える。これにより、第１溶接部の溶接終端部および第２溶接部の溶接終端部が、溶接部（溶接予定部分）の周方向の中央部寄り（応力の集中が比較的小さい部分）に形成されるので、溶接終端部が溶接部の周方向の端部側に設けられている場合と異なり、溶接対象部材同士の接合強度を確保することが可能なロータを提供することができる。なお、第２溶接部を形成する工程において、第１溶接部を形成する工程で溶融された部分において再溶融される部分は、溶接終端部のみとなるので、再溶融される部分の範囲が比較的小さい。これにより、第１溶接部を形成する工程で溶融された部分が完全に凝固していても再溶融される部分の範囲が比較的小さいので、第２溶接部を形成する工程における溶接の熱膨張による引張応力に起因して完全に凝固した部分に割れが生じるのを抑制することが可能なロータを提供することができる。

本発明によれば、上記のように、溶接対象部材同士の接合強度を確保することができる。

一実施形態によるロータ（回転電機）の断面図であり、図２の６００−６００線に沿った断面図である。 一実施形態によるロータを回転軸線方向から見た図である。 図２の部分拡大図である。 一実施形態によるエンドプレートを回転軸線方向から見た図である。 図２の７００−７００線に沿った断面図である。 溶接部の拡大図である。 溶接部の断面図（模式図）である。 一実施形態によるロータの製造工程を示すフローチャートである。 溶接予定部分を示す平面図である。 第１溶接部を形成する工程を説明するための図である。 溶接熱源の出力を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

［ロータの構造］
図１〜図７を参照して、第１実施形態によるロータ１００の構造について説明する。

本願明細書では、「回転軸線方向」とは、ロータ１００の回転軸線Ｃに沿った方向（Ｚ方向、図１参照）を意味する。また、「周方向」とは、ロータ１００の周方向（Ａ１方向またはＡ２方向、図２参照）を意味する。また、「径方向内側」とは、ロータ１００の中心に向かう方向（Ｒ１方向）を意味する。また、「径方向外側」とは、ロータ１００の外に向かう方向（Ｒ２方向）を意味する。

図１に示すように、ロータ１００は、回転電機１０１の一部を構成する。たとえば、回転電機１０１は、インナーロータ型の回転電機として構成されている。すなわち、回転電機１０１では、ロータ１００の径方向外側に、ステータ１０が配置されている。ステータ１０は、ステータコア１１と、ステータコア１１に巻回される巻線１２とを備えている。

また、ロータ１００は、ロータコア２０と、エンドプレート３０と、ハブ部材４０とを備える。エンドプレート３０とハブ部材４０とは、溶接部５０により互いに接合されている。また、ロータコア２０とハブ部材４０とは、溶接部６０により互いに接合されている。なお、ハブ部材４０は、特許請求の範囲の「回転伝達部材」および「溶接対象部材」の一例である。また、エンドプレート３０は、特許請求の範囲の「溶接対象部材」の一例である。

（ロータコアの構成）
図１に示すように、ロータコア２０は、複数の電磁鋼板２１を含む。ロータコア２０は、複数の電磁鋼板２１は、回転軸線Ｃの延びる方向である回転軸線方向（Ｚ方向）に積層されている。電磁鋼板２１は、たとえば、磁性体である珪素鋼板により構成されている。複数の電磁鋼板２１は、それぞれ、回転軸線Ｃを中心に円環状に形成されており、積層された状態で回転軸線方向に延びる円筒形状を構成する。

ロータコア２０には、径方向内側に貫通孔２２が設けられている。また、ロータコア２０の貫通孔２２には、ハブ部材４０が配置されている。そして、ロータコア２０の貫通孔２２を構成するコア内周面２２ａと、ハブ部材４０の外周面４１とが、溶接部６０により接合されている。

また、ロータコア２０には、永久磁石２３がそれぞれ挿入される複数の挿入孔２４が設けられている。図２に示すように、挿入孔２４は、円環状のロータコア２０の周方向に沿って、等角度間隔に設けられている。また、挿入孔２４は、たとえば、ロータコア２０の矢印Ｚ１方向側のコア端面２５ａから矢印Ｚ２方向側のコア端面２５ｂまで貫通して延びるように形成されている。なお、コア端面２５ａおよびコア端面２５ｂは、特許請求の範囲の「端面」の一例である。

図３に示すように、ロータコア２０には、回転軸線方向から見て、貫通孔２２のコア内周面２２ａから径方向外側に窪む凹部２６と、隣り合う２つの凹部２６の間に設けられ、径方向内側に向かって突出する凸部２７とが設けられている。凹部２６は、たとえば、自動変速機油（ＡＴＦ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ）を通過させる油路として形成されている。自動変速機油は、ロータ１００およびステータ１０を冷却する機能を有する。

また、ロータコア２０には、凸部２７が溶融されることにより形成されたコア形成溶接部２８が設けられている。コア形成溶接部２８により、複数の電磁鋼板２１同士が接合されている。具体的には、コア形成溶接部２８は、コア端面２５ａからコア端面２５ｂに亘って、凸部２７の頂部近傍に設けられている。

（エンドプレートの構成）
エンドプレート３０は、非磁性体材料により構成されている。本実施形態では、エンドプレート３０は、オーステナイト系材料のステンレス鋼（ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ）により構成されている。エンドプレート３０は、たとえば、日本工業規格（ＪＩＳ）により規定されているＳＵＳ３０４、または、ＳＵＳ３０９により構成されている。

図１に示すように、エンドプレート３０は、ロータコア２０の回転軸線方向の一方側（コア端面２５ａ）と他方側（コア端面２５ｂ）とにそれぞれ配置されている。そして、２つのエンドプレート３０は、ロータコア２０を回転軸線方向の両側から挟み込むように配置されている。また、図４に示すように、エンドプレート３０は、回転軸線方向に見て、円環状に形成されている。

図５に示すように、エンドプレート３０は、エンドプレート３０の内周面３１が、ハブ部材４０の外周面４１に径方向に対向するように配置されている。また、エンドプレート３０とハブ部材４０とは、エンドプレート３０の内周面３１のプレート側接合端面３１ａとハブ部材４０の外周面４１のハブ側接合端面４１ａとが、溶接部５０において、溶接されることにより、互いに固定されている。

（ハブ部材の構成）
本実施形態では、ハブ部材４０は、マルテンサイト系材料から構成されている。具体的には、ハブ部材４０は、マルテンサイト系材料の炭素鋼（たとえば、日本工業規格により規定されるＳ２５ＣまたはＳ３５Ｃ）から構成されている。

図１に示すように、ハブ部材４０は、シャフト部材４０ａに接続されており、ロータコア２０およびエンドプレート３０と、シャフト部材４０ａとの間で、回転運動を伝達するように構成されている。

図３に示すように、ハブ部材４０は、円筒形状を有するように構成されており、外周面４１には、溶接部５０および溶接部６０が設けられている。また、外周面４１には、プレート側接合端面３１ａに対して径方向に対向するハブ側接合端面４１ａが設けられている。ハブ側接合端面４１ａの一部は、溶接部５０が形成された状態で、プレート側接合端面３１ａの一部と一体化する。すなわち、ハブ側接合端面４１ａとプレート側接合端面３１ａとの境界がなくなる。

〈溶接部の構成〉
図６に示すように、本実施形態では、溶接部５０は、溶接部５０の周方向の中央部寄りに溶接終端部５１ａが形成された第１溶接部５１と、第１溶接部５１の溶接終端部５１ａに、溶接終端部５２ａが重なるように形成された第２溶接部５２とを含む。具体的には、第１溶接部５１の溶接終端部５１ａおよび第２溶接部５２の溶接終端部５２ａは、周方向における溶接部５０の中央部に設けられている。なお、「溶接終端部」とは、後述する溶接熱源２００からの高エネルギービーム３２（図７参照）などの照射が停止された位置における材料が溶融している領域であり、クレータ５３が形成されている。

すなわち、図７に示すように、溶接終端部５１ａ（溶接終端部５２ａ）は、溶接熱源２００による入熱が終了することにより、溶融された部分が凝固して収縮し、凹形状のクレータ５３が形成されている。また、クレータ５３は、平面視において、略円形形状を有する。また、クレータ５３においては、溶融されたハブ部材４０とエンドプレート３０とを構成する材料のうち、融点の比較的低い材料（ＳｉやＮｉなど）が、クレータ５３の中央（平面視における中央）において最後に凝固する。また、凝固中のクレータ５３には、溶融金属の凝固による収縮などに起因して引張応力が働く。この際、クレータ５３では、最後に凝固する部分を埋めるのに十分な溶融金属が不足するため、クレータ５３には、割れＣＲが発生する場合がある。

また、図６に示すように、回転軸線方向（Ｚ方向）から見て、溶接部５０のエンドプレート３０上に位置する部分の径方向の幅Ｗ１が、ハブ部材４０上に位置する部分の径方向の幅Ｗ２よりも大きい。また、Ｚ方向から見て、溶接部５０は、略楕円形状を有している。これにより、溶接部５０は、周方向の端部側の幅が中央部側の幅よりも小さくなる。そして、周方向における溶接部５０のいずれの部分においても、幅Ｗ１が幅Ｗ２よりも大きくなる。

また、図２に示すように、溶接部５０は、ロータ１００の周方向に沿って、互いに離間した状態で複数設けられている。複数の溶接部５０は、互いに略等角度間隔で設けられている。また、Ｚ方向から見て、エンドプレート３０とハブ部材４０とを溶接する溶接部５０と、ロータコア２０とハブ部材４０とを溶接する溶接部６０とが、周方向に沿って交互に配置されている。

［ロータの製造方法］
次に、ロータ１００の製造方法について説明する。

（エンドプレートおよびハブ部材を準備する工程）
まず、ステップＳ１（図８参照）において、エンドプレート３０およびハブ部材４０が準備される。

（ロータコアを準備する工程）
ステップＳ２（図８参照）において、ロータコア２０が形成（準備）される。具体的には、プレス加工装置により、帯状の電磁鋼板から複数の電磁鋼板２１が打ち抜かれる。そして、円環形状を各々有する、複数の電磁鋼板２１が、回転軸線の延びる方向である回転軸線方向に積層される。これにより、回転軸線回りに回転されるとともに、回転軸線Ｃを中心に貫通孔２２を有する円筒形状の複数の電磁鋼板２１が形成される。

そして、積層された複数の電磁鋼板２１同士が、溶接される。具体的には、図３に示すように、凸部２７の頂部に対して、入熱されることにより、複数の電磁鋼板２１の凸部２７が溶融する。そして、溶融した部分が凝固することにより、凸部２７にコア形成溶接部２８が形成される。これにより、ロータコア２０が形成（準備）される。溶接は、たとえば、溶接熱源２００（図７参照）から高エネルギービームＢ（レーザーまたは電子ビーム）を凸部２７に照射して入熱されることにより行われる。

（永久磁石を挿入する工程）
ステップＳ３（図８参照）において、ロータコア２０の複数の挿入孔２４の各々に、永久磁石２３が挿入される。たとえば、ロータコア２０に対して永久磁石２３が回転軸線方向に移動されることにより、永久磁石２３が挿入孔２４に挿入される。

（エンドプレートを配置する工程）
ステップＳ４（図８参照）において、図１に示すように、ロータコア２０の回転軸線方向の端部であるコア端面２５ａおよびコア端面２５ｂのそれぞれに、回転軸線Ｃを中心とするに内周面３１（貫通孔）を有するエンドプレート３０が配置される。この時、回転軸線方向の外側から見て、エンドプレート３０の逃げ部３３を介して、コア端面２５ａの一部またはコア端面２５ｂの一部が露出した状態（図３参照）となる。また、コア端面２５ａおよび２５ｂは、エンドプレート３０の逃げ部３３以外の部分に覆われた状態になる。

（ハブ部材を配置する工程）
ステップＳ５（図８参照）において、図５に示すように、エンドプレート３０の内周面３１（プレート側接合端面３１ａ）に、ハブ部材４０が配置される。具体的には、ハブ部材４０の外周面４１を、貫通孔として形成された内周面３１（プレート側接合端面３１ａ）およびロータコア２０の貫通孔２２に対して、径方向に対向するようにハブ部材４０が配置される。たとえば、ハブ部材４０と、エンドプレート３０およびロータコア２０とが回転軸線方向に相対移動される。

（エンドプレートとハブ部材とを溶接する工程（第１溶接部を形成する工程））
ここで、本実施形態では、図９および図１０に示すように、ステップＳ６（図８参照）において、ハブ部材４０およびエンドプレート３０を、ハブ部材４０およびエンドプレート３０の溶接予定部分５４の周方向の中央部寄りの溶接終端部５１ａまで、周方向の一方側（Ａ１方向側）から他方側（Ａ２方向側）に向かって溶融させ、第１溶接部５１を形成する。これにより、周方向の中央部寄りの溶接終端部５１ａに対応する領域にクレータ５３を含む第１溶接部５１が形成される。なお、図９に示すように、溶接予定部分５４とは、ハブ部材４０とエンドプレート３０とに渡るように設けられ、第１溶接部５１と後述する第２溶接部５２とを含む溶接部５０が形成される部分である。また、図１０に示すように、具体的には、ハブ部材４０とエンドプレート３０とを、溶接予定部分５４の周方向の中央部の溶接終端部５１ａまで、周方向の一方側から他方側に向かって溶融させ、第１溶接部５１を形成する。

なお、「中央部寄り」とは、たとえば、図９に示すように、溶接終端部５１ａ（溶接終端部５２ａ）は、周方向における溶接予定部分５４の端部５４ａと中央部５４ｂとの間の中心５４ｃよりも、中央部側に寄った位置である。

また、図１１に示すように、溶接熱源２００を移動させながら、溶接の開始から溶接熱源２００の出力Ｅを徐々に大きくして所定の出力値Ｅ１に達した後、出力Ｅを一定にした状態で第１溶接部５１が形成される。具体的には、溶接熱源２００の出力Ｅは、溶接の開始点Ｐ１から点Ｐ２までの間、直線的に増加する。また、溶接熱源２００の出力Ｅは、点Ｐ２から溶接終端部５１ａに対応する点Ｐ３まで、所定の出力値（Ｅ１）に維持される。

また、第１溶接部５１の溶接終端部５１ａに対応する位置において、溶接熱源２００の移動を停止させた状態で、溶接熱源２００の出力Ｅが徐々に小さくされる。具体的には、溶接熱源２００の移動は、点Ｐ３において停止されるとともに、溶接熱源２００の出力Ｅは、徐々に小さくされて、最終的には、ゼロにされる。

また、図１０に示すように、第１溶接部５１は、回転軸線方向（Ｚ方向）から見て、第１溶接部５１のエンドプレート３０上に位置する部分の径方向の幅Ｗ１が、ハブ部材４０上に位置する部分の径方向の幅Ｗ２よりも大きくなるように形成される。これにより、第１溶接部５１を構成する成分は、エンドプレート３０を構成する材料（ステンレス鋼）の割合の方が、ハブ部材４０を構成する材料（炭素鋼）の割合よりも大きくなるので、第１溶接部５１の組織を安定させることができる。つまり、第１溶接部５１を割れにくくすることが可能になる。

（溶接熱源を移動させる工程）
次に、ステップＳ７（図８参照）において、図１１に示すように、第１溶接部５１を形成する工程の後でかつ、後述する第２溶接部５２を形成する工程（ステップＳ８）の前に、第１溶接部５１を形成した後の溶接熱源２００を、第１溶接部５１を形成する工程および後述する第２溶接部５２を形成する工程において溶接熱源２００が移動する移動速度Ｖ１よりも速い移動速度Ｖ２により、第２溶接部５２の形成を開始する位置（点Ｐ４）まで移動させる。

具体的には、第１溶接部５１を形成する工程において、溶接熱源２００は、点Ｐ１から点Ｐ３まで、Ａ１方向側からＡ２方向側に向かって一定の移動速度Ｖ１で移動する。そして、溶接熱源２００は、点Ｐ３において停止するとともに、出力Ｅがゼロにされる。その後、溶接熱源２００は、点Ｐ３から点Ｐ４まで、移動速度Ｖ１よりも大きい移動速度Ｖ２で、Ａ１方向側からＡ２方向側に移動する。そして、溶接熱源２００は、点Ｐ４に停止する。その後、溶接熱源２００が、点Ｐ４から点Ｐ６まで、Ａ２方向側からＡ１方向側に一定の移動速度Ｖ１で移動しながら、後述する第２溶接部５２を形成する工程が行われる。

（エンドプレートとハブ部材とを溶接する工程（第２溶接部を形成する工程））
次に、本実施形態では、ステップＳ８（図８参照）において、図６に示すように、ハブ部材４０およびエンドプレート３０を、第１溶接部５１の溶接終端部５１ａに、溶接終端部５２ａが重なるように周方向の他方側（Ａ２方向側）から一方側（Ａ１方向側）に向かって溶融させ、第２溶接部５２を形成する。具体的には、溶接予定部分５４の周方向の中央部に設けられた第１溶接部５１の溶接終端部５１ａに、溶接終端部５２ａが重なるように第２溶接部５２が形成される。これにより、第１溶接部５１のクレータ５３に、クレータ５３が重なるように、溶接終端部５２ａに対応する領域にクレータ５３を含む第２溶接部５２が形成される。ここで、「重なる」とは、Ｚ方向から見て、溶接終端部５１ａと溶接終端部５２ａとが完全に重なることと、溶接終端部５１ａと溶接終端部５２ａとが部分的に重なることとを含む概念である。

なお、溶接終端部５２ａが溶接終端部５１ａに重なるように第２溶接部５２が形成される時点では、溶接終端部５１ａは既に凝固（完全に凝固）している。完全に凝固した部分を再溶融すると、再溶融の際の溶接の熱膨張により、凝固した溶接終端部５１ａに引張応力（径方向に沿った引張応力）が働く。しかしながら、第１溶接部５１のうち引張応力が働くのは比較的狭い領域である溶接終端部５１ａのみであるので、引張応力に起因して第１溶接部５１に割れが生じるのを抑制することが可能になる。

また、図１１に示すように、溶接熱源２００を移動させながら、溶接の開始から溶接熱源２００の出力Ｅを徐々に大きくして所定の出力値Ｅ１に達した後、出力Ｅを一定にした状態で第２溶接部５２が形成される。具体的には、溶接熱源２００の出力Ｅは、溶接の開始点Ｐ４から点Ｐ５までの間、直線的に増加する。また、溶接熱源２００の出力Ｅは、点Ｐ５から溶接終端部５２ａに対応する点Ｐ６まで、所定の出力値Ｅ１に維持される。なお、所定の出力値Ｅ１は、上記ステップＳ６における第１溶接部５１を形成する際の溶接熱源２００の所定の出力値Ｅ１と同一である。

また、第２溶接部５２の溶接終端部５２ａに対応する位置において、溶接熱源２００の移動を停止させた状態で、溶接熱源２００の出力Ｅが徐々に小さくされる。具体的には、第１溶接部５１を形成する工程において溶接熱源２００の移動が停止された位置（点Ｐ３）と同じ位置（点Ｐ６）において、溶接熱源２００の移動が停止される。そして、溶接熱源２００の出力Ｅは、徐々に小さくされて、最終的には、ゼロにされる。

図６に示すように、第２溶接部５２は、回転軸線方向（Ｚ方向）から見て、第２溶接部５２のエンドプレート３０上に位置する部分の径方向の幅Ｗ１が、ハブ部材４０上に位置する部分の径方向の幅Ｗ２よりも大きくなるように形成される。これにより、第１溶接部５１と同様に、第２溶接部５２を割れにくくすることが可能になる。

また、図１１に示すように、第１溶接部５１を形成する工程における溶接熱源２００の周方向の一方側（Ａ１方向側）から他方側（Ａ２方向側）に向かう移動速度Ｖ１と、第２溶接部５２を形成する工程における溶接熱源２００のＡ２方向側からＡ１方向側に向かう移動速度Ｖ１とは、互いに等しい。なお、第１溶接部５１を形成する工程における溶接熱源２００の第１溶接部５１に対する高さ位置（離間距離）と、第２溶接部５２を形成する工程における溶接熱源２００の第２溶接部５２に対する高さ位置とは、互いに等しい。これにより、第１溶接部５１の溶接品質（溶接深さ、幅など）と、第２溶接部５２の溶接品質とが略同じになる。

また、溶接予定部分５４は、周方向に沿って、互いに離間した状態で複数設けられている。そして、複数の溶接予定部分５４の各々において、上記ステップＳ６〜Ｓ８の工程が同様に行われる。

（ロータコアとハブ部材とを溶接する工程）
ステップＳ９（図８参照）において、図３に示すように、溶接部６０が形成される。逃げ部３３を介して、ロータコア２０のコア端面２５ａまたはコア端面２５ｂの一部が露出された状態で、ロータコア２０とハブ部材４０とを溶融することにより、溶接部６０が形成される。そして、ロータ１００が完成し、ステータ１０と組み合わされることにより、回転電機１０１が完成する。

［本実施形態の効果］
本実施形態のでは、以下のような効果を得ることができる。

（製造方法の効果）
本実施形態では、上記のように、溶接対象部材（３０、４０）を、溶接対象部材（３０、４０）の溶接予定部分（５４）の周方向の中央部寄りの溶接終端部（５１ａ）まで、周方向の一方側から他方側に向かって溶融させ、第１溶接部（５１）を形成する工程と、溶接対象部材（３０、４０）を、第１溶接部（５１）の溶接終端部（５１ａ）に、溶接終端部（５２ａ）が重なるように周方向の他方側から一方側に向かって溶融させ、第２溶接部（５２）を形成する工程とを設ける。これにより、第１溶接部（５１）の溶接終端部（５１ａ）および第２溶接部（５２）の溶接終端部（５２ａ）が、溶接部（５０）（溶接予定部分（５４））の周方向の中央部寄り（応力の集中が比較的小さい部分）に形成されるので、溶接終端部（５１ａ、５２ａ）が溶接部（５０）の周方向の端部側に設けられている場合と異なり、溶接対象部材（３０、４０）同士の接合強度を確保することができる。なお、第２溶接部（５２）を形成する工程において、第１溶接部（５１）を形成する工程で溶融された部分において再溶融される部分は、溶接終端部（５１ａ）のみとなるので、再溶融される部分の範囲が比較的小さい。これにより、第１溶接部（５１）を形成する工程で溶融された部分が完全に凝固していても再溶融される部分の範囲が比較的小さいので、第２溶接部（５２）を形成する工程における溶接の熱膨張による引張応力に起因して完全に凝固した部分に割れが生じるのを抑制することができる。

また、第１溶接部（５１）の溶接終端部（５１ａ）（クレータ（５３））は、第２溶接部（５２）の溶接終端部（５２ａ）により再溶融されるので、第１溶接部（５１）のクレータ（５３）の割れも溶融される。そして溶融された第１溶接部（５１）の溶接終端部（５１ａ）に重なるように、第２溶接部（５２）の溶接終端部（５２ａ）が形成される。よって２回溶接が行われるにも関わらず、クレータ（５３）は１カ所にしか形成されない。また、クレータ（５３）に生じる割れの状態に関しては、以下の通りとなる。つまり、１回目の溶接で生じるクレータ（５３）は、２回目の溶接で溶融されるので、第２溶接部（５２）のクレータ（５３）と同等の状態となる。よって、２回溶接が行われるにも関わらず、２回分の溶接部の割れが生じるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、溶接対象部材（３０、４０）を、溶接予定部分（５４）の周方向の中央部の溶接終端部（５１ａ）まで、周方向の一方側から他方側に向かって溶融させ、第１溶接部（５１）を形成し、溶接予定部分（５４）の周方向の中央部に設けられた第１溶接部（５１）の溶接終端部（５１ａ）に、溶接終端部（５２ａ）が重なるように第２溶接部（５２）を形成する。このように構成すれば、溶接終端部（５１ａ、５２ａ）が溶接部（５０）の中央部に設けられるので、溶接対象部材（３０、４０）同士の接合強度を十分に確保することができる。

また、本実施形態では、上記のように、第１溶接部（５１）の溶接終端部（５１ａ）に対応する位置において、溶接熱源（２００）の移動を停止させた状態で、溶接熱源（２００）の出力（Ｅ）を徐々に小さくするとともに、第２溶接部（５２）の溶接終端部（５２ａ）に対応する位置において、溶接熱源（２００）の移動を停止させた状態で、溶接熱源（２００）の出力（Ｅ）を徐々に小さくする。このように構成すれば、溶接熱源（２００）が移動しながら出力（Ｅ）を徐々に小さくする場合と比べて、溶接終端部（５１ａ、５２ａ）の大きさを小さくすることができる。これにより、第２溶接部（５２）を形成する工程において再溶融される部分の範囲が小さくなるので、完全に凝固した部分に割れが生じるのをより抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、第２溶接部（５２）を形成する工程では、第１溶接部（５１）を形成する工程において溶接熱源（２００）の移動が停止された位置と同じ位置において、溶接熱源（２００）の移動を停止させた状態で、溶接熱源（２００）の出力を徐々に小さくする。このように構成すれば、容易に、第１溶接部（５１）の溶接終端部（５１ａ）と第２溶接部（５２）の溶接終端部（５２ａ）とを重ねることができる。

また、本実施形態では、上記のように、第１溶接部（５１）のクレータ（５３）に、クレータ（５３）が重なるように、溶接終端部（５２ａ）に対応する領域にクレータ（５３）を含む第２溶接部（５２）を形成する。このように構成すれば、第１溶接部（５１）のクレータ（５３）の割れが、第２溶接部（５２）のクレータ（５３）が形成される際に溶融するので、割れの数（状態）を、１回分の溶接のクレータ（５３）の割れと同等にすることができる。

また、本実施形態では、上記のように、溶接熱源（２００）を移動させながら、溶接の開始から溶接熱源（２００）の出力（Ｅ）を徐々に大きくして所定の出力値（Ｅ１）に達した後、出力（Ｅ）を一定にした状態で第１溶接部（５１）を形成するとともに、溶接熱源（２００）を移動させながら、溶接の開始から溶接熱源（２００）の出力（Ｅ）を徐々に大きくして所定の出力値（Ｅ１）に達した後、出力（Ｅ）を一定にした状態で第２溶接部（５２）を形成する。このように構成すれば、第１溶接部（５１）および第２溶接部（５２）の溶接の開始点において溶接熱源（２００）の出力（Ｅ）が徐々に大きくされるので、溶接の開始点における溶接対象部材（３０、４０）のスパッタ（溶接中に飛散する溶融金属の微粒子）を低減することができる。

また、本実施形態では、上記のように、第１溶接部（５１）を形成する工程における溶接熱源（２００）の周方向の一方側から他方側に向かう移動速度（Ｖ１）と、第２溶接部（５２）を形成する工程における溶接熱源（２００）の周方向の他方側から一方側に向かう移動速度（Ｖ１）とは、互いに等しい。このように構成すれば、第１溶接部（５１）の溶接の品質（溶接深さなど）と、第２溶接部（５２）の溶接の品質（溶接深さなど）とが異なるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、回転軸線方向から見て、第１溶接部（５１）および第２溶接部（５２）のエンドプレート（３０）上に位置する部分の径方向の幅（Ｗ１）は、回転伝達部材（４０）上に位置する部分の径方向の幅（Ｗ２）よりも大きい。このように構成すれば、溶接部（５０）を構成する材料のうち、エンドプレート（３０）を構成するオーステナイト系の材料（ステンレス鋼）の割合が大きくなるので、溶接部（５０）を割れにくくすることできる。

また、本実施形態では、上記のように、第１溶接部（５１）を形成した後の溶接熱源（２００）を、第１溶接部（５１）を形成する工程および第２溶接部（５２）を形成する工程において溶接熱源（２００）が移動する移動速度（Ｖ１）よりも速い移動速度（Ｖ２）により、第２溶接部（５２）の形成を開始する位置まで移動させる。このように構成すれば、溶接部（５０）の形成に要する時間を短縮することができる。

また、本実施形態では、上記のように、周方向に沿って、互いに離間している複数の溶接予定部分（５４）に第１溶接部（５１）および第２溶接部（５２）を形成する。このように構成すれば、複数形成された溶接終端部（５１ａ、５２ａ）の各々において、溶接対象部材（３０、４０）同士の接合強度を確保することができる。

（構造（ロータ）の効果）
また、本実施形態では、上記のように、溶接対象部材（３０、４０）に設けられる、溶接対象部材（３０、４０）の溶接部（５０）の周方向の中央部寄りに溶接終端部（５１ａ）が位置するように形成された第１溶接部（５１）と、第１溶接部（５１）の溶接終端部（５１ａ）に、溶接終端部（５２ａ）が重なるように形成された第２溶接部（５２）とが設けられている。これにより、溶接対象部材（３０、４０）同士の接合強度を確保することが可能なロータ（１００）を提供することができる。また、第２溶接部（５２）を形成する工程における溶接の熱膨張による引張応力に起因して、第１溶接部（５１）の完全に凝固した部分に割れが生じるのを抑制することが可能なロータ（１００）を提供することができる。

また、本実施形態では、上記のように、第１溶接部（５１）の溶接終端部（５１ａ）および第２溶接部（５２）の溶接終端部（５２ａ）は、周方向における溶接部（５０）の中央部に設けられている。このように構成すれば、溶接終端部（５１ａ、５２ａ）が溶接部（５０）の中央部に設けられるので、溶接対象部材（３０、４０）同士の接合強度を十分に確保することができる。

また、本実施形態では、上記のように、回転軸線方向から見て、溶接部（５０）のエンドプレート（３０）上に位置する部分の径方向の幅（Ｗ１）が、回転伝達部材（４０）上に位置する部分の径方向の幅（Ｗ２）よりも大きい。このように構成すれば、溶接部（５０）を構成する材料のうち、エンドプレート（３０）を構成するオーステナイト系の材料（ステンレス鋼）の割合が大きくなるので、ロータ（１００）の溶接部（５０）を割れにくくすることできる。

また、本実施形態では、上記のように、溶接部（５０）は、ロータ（１００）の周方向に沿って、互いに離間した状態で複数設けられている。このように構成すれば、複数形成された溶接終端部（５１ａ、５２ａ）の各々において、溶接対象部材（３０、４０）同士の接合強度を確保することができる。

[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、ロータをインナーロータとして構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ロータをアウターロータとして構成してもよい。

また、上記実施形態では、高エネルギービームの照射により、溶接対象部材を溶融させる例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、出力値が制御可能な他の溶接手法（溶接熱源）により溶接対象部材を溶融させてもよい。

また、上記実施形態では、溶接部（溶接予定部分）の周方向の中央部に溶接終端部が位置するように、第１溶接部および第２溶接部が形成される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、エンドプレートとハブ部材との接合強度を確保することが可能であれば、溶接終端部が溶接部（溶接予定部分）の周方向の中央部からずれていてもよい。

また、上記実施形態では、エンドプレートとハブ部材とを溶接する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ロータコアとハブ部材との溶接に、本発明を適用してもよい。また、ロータコアとエンドプレートとハブ部材との溶接に、本発明を適用してもよい。

２０ ロータコア
２２ 貫通孔
２５ａ、２５ｂ コア端面（端面）
３０ エンドプレート（溶接対象部材）
４０ ハブ部材（回転伝達部材、溶接対象部材）
５０ 溶接部
５１ 第１溶接部
５１ａ 溶接終端部
５２ 第２溶接部
５２ａ 溶接終端部
５３ クレータ
５４ 溶接予定部分
１００ ロータ
２００ 溶接熱源

Claims (14)

1. 回転軸線回りに回転されるとともに、回転中心に貫通孔を有するロータコアと、前記ロータコアの前記貫通孔に設けられた回転伝達部材と、前記ロータコアの回転軸線方向の端面に設けられるエンドプレートと、を備えるロータの製造方法であって、
   前記回転伝達部材と前記ロータコアと前記エンドプレートとのうちの少なくとも２つの溶接対象部材を、前記溶接対象部材の溶接予定部分の周方向の中央部寄りの溶接終端部まで、周方向の一方側から他方側に向かって溶融させ、第１溶接部を形成する工程と、
   前記溶接対象部材を、前記第１溶接部の溶接終端部に、溶接終端部が重なるように周方向の他方側から一方側に向かって溶融させ、第２溶接部を形成する工程と、を備える、ロータの製造方法。
2. 前記第１溶接部を形成する工程は、前記溶接対象部材を、前記溶接予定部分の周方向の中央部の前記溶接終端部まで、周方向の一方側から他方側に向かって溶融させ、前記第１溶接部を形成する工程であり、
   前記第２溶接部を形成する工程は、前記溶接予定部分の周方向の中央部に設けられた前記第１溶接部の溶接終端部に、前記溶接終端部が重なるように前記第２溶接部を形成する工程である、請求項１に記載のロータの製造方法。
3. 前記第１溶接部を形成する工程は、前記第１溶接部の溶接終端部に対応する位置において、溶接熱源の移動を停止させた状態で、前記溶接熱源の出力を徐々に小さくする工程を含み、
   前記第２溶接部を形成する工程は、前記第２溶接部の溶接終端部に対応する位置において、前記溶接熱源の移動を停止させた状態で、前記溶接熱源の出力を徐々に小さくする工程を含む、請求項１または２に記載のロータの製造方法。
4. 前記第２溶接部を形成する工程は、前記第１溶接部を形成する工程において前記溶接熱源の移動が停止された位置と同じ位置において、前記溶接熱源の移動を停止させた状態で、前記溶接熱源の出力を徐々に小さくする工程を含む、請求項３に記載のロータの製造方法。
5. 前記第１溶接部を形成する工程は、前記溶接対象部材の前記溶接予定部分の周方向の中央部寄りの前記溶接終端部に対応する領域にクレータを含む前記第１溶接部を形成する工程であり、
   前記第２溶接部を形成する工程は、前記溶接対象部材を、周方向の他方側から一方側に向かって溶融させることにより、前記第１溶接部の前記クレータに、クレータが重なるように、前記溶接終端部に対応する領域に前記クレータを含む前記第２溶接部を形成する工程である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のロータの製造方法。
6. 前記第１溶接部を形成する工程は、溶接熱源を移動させながら、溶接の開始から前記溶接熱源の出力を徐々に大きくして所定の出力値に達した後、出力を一定にした状態で前記第１溶接部を形成する工程をさらに含み、
   前記第２溶接部を形成する工程は、前記溶接熱源を移動させながら、溶接の開始から前記溶接熱源の出力を徐々に大きくして前記所定の出力値に達した後、出力を一定にした状態で前記第２溶接部を形成する工程をさらに含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載のロータの製造方法。
7. 前記第１溶接部を形成する工程における溶接熱源の周方向の一方側から他方側に向かう移動速度と、前記第２溶接部を形成する工程における前記溶接熱源の周方向の他方側から一方側に向かう移動速度とは、互いに等しい、請求項１〜６のいずれか１項に記載のロータの製造方法。
8. 前記溶接対象部材は、炭素鋼から形成されている前記回転伝達部材と、ステンレス鋼から形成されている前記エンドプレートとを含み、
   前記第１溶接部を形成する工程は、回転軸線方向から見て、前記第１溶接部の前記エンドプレート上に位置する部分の径方向の幅が、前記回転伝達部材上に位置する部分の径方向の幅よりも大きくなるように、前記第１溶接部を形成する工程であり、
   前記第２溶接部を形成する工程は、回転軸線方向から見て、前記第２溶接部の前記エンドプレート上に位置する部分の径方向の幅が、前記回転伝達部材上に位置する部分の径方向の幅よりも大きくなるように、前記第２溶接部を形成する工程である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のロータの製造方法。
9. 前記第１溶接部を形成する工程の後でかつ、前記第２溶接部を形成する工程の前に、前記第１溶接部を形成した後の溶接熱源を、前記第１溶接部を形成する工程および前記第２溶接部を形成する工程において前記溶接熱源が移動する移動速度よりも速い移動速度により、前記第２溶接部の形成を開始する位置まで移動させる工程をさらに備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載のロータの製造方法。
10. 前記第１溶接部を形成する工程および前記第２溶接部を形成する工程は、周方向に沿って、互いに離間した複数の前記溶接予定部分に前記第１溶接部および前記第２溶接部を形成する工程である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のロータの製造方法。
11. 回転軸線回りに回転されるとともに、回転中心に貫通孔を有するロータコアと、
    前記ロータコアの前記貫通孔に設けられた回転伝達部材と、
    前記ロータコアの回転軸線方向の端面に設けられるエンドプレートと、
    前記回転伝達部材と前記ロータコアと前記エンドプレートとのうちの少なくとも２つの溶接対象部材に設けられる、前記溶接対象部材の溶接部の周方向の中央部寄りに溶接終端部が形成された第１溶接部と、前記第１溶接部の溶接終端部に、溶接終端部が重なるように形成された第２溶接部とを備える、ロータ。
12. 前記第１溶接部の溶接終端部および前記第２溶接部の溶接終端部は、周方向における前記溶接部の中央部に設けられている、請求項１１に記載のロータ。
13. 前記溶接対象部材は、炭素鋼から形成されている前記回転伝達部材と、ステンレス鋼から形成されている前記エンドプレートとを含み、
    回転軸線方向から見て、前記溶接部の前記エンドプレート上に位置する部分の径方向の幅が、前記回転伝達部材上に位置する部分の径方向の幅よりも大きい、請求項１１または１２に記載のロータ。
14. 前記溶接部は、前記ロータの周方向に沿って、互いに離間した状態で複数設けられている、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のロータ。

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