JP2021145481A - 回転電機用ステータ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ボイドが形成される可能性を低減する。【解決手段】回転電機（１）のステータコイル（２４）を形成するための一のコイル片（５２）と他の一のコイル片（５２）の先端部（４０）同士を当接させる工程と、当接させた先端部に係る溶接対象箇所にレーザビーム（１１０）を照射する溶接工程とを含み、溶接工程において、レーザ出力は、最小出力が０よりも大きい出力範囲（Ｗ２〜Ｗ１）内で振動される、回転電機用ステータ製造方法が開示される。【選択図】図１４

Description

本開示は、回転電機用ステータ製造方法に関する。

回転電機のステータコイルを形成するための一のコイル片と他の一のコイル片の先端部同士を当接させ、当接させた先端部に係る溶接対象箇所に、ループ状に照射位置が移動する態様でレーザビームを照射するステータの製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１８−２０３４０号公報

しかしながら、従来技術では、レーザ出力の変化のさせ方が不適切であると、キーホールが埋まりきらずにボイド（空孔）が形成される場合があり、必要な溶接品質を確保することが難しい。

そこで、１つの側面では、本発明は、ボイドが形成される可能性を低減することを目的とする。

１つの側面では、回転電機のステータコイルを形成するための一のコイル片と他の一のコイル片の先端部同士を当接させる工程と、
当接させた前記先端部に係る溶接対象箇所にレーザビームを照射する溶接工程とを含み、
前記溶接工程において、レーザ出力は、最小出力が０よりも大きい出力範囲内で振動される、回転電機用ステータ製造方法が提供される。

１つの側面では、本発明によれば、ボイドが形成される可能性を低減することが可能となる。

一実施例によるモータの断面構造を概略的に示す断面図である。 ステータコアの単品状態の平面図である。 ステータコアに組み付けられる１対のコイル片を模式的に示す図である。 ステータのコイルエンド周辺の斜視図である。 同相のコイル片の一部を抜き出して示す斜視図である。 一のコイル片の概略正面図である。 互いに接合されたコイル片の先端部及びその近傍を示す図である。 溶接対象箇所を通る図７のラインＡ−Ａに沿った断面図である。 レーザ波長と各種材料の個体に対するレーザ吸収率との関係を示す図である。 溶接中の吸収率の変化態様の説明図である。 グリーンレーザを用いた場合のキーホール等のイメージ図である。 赤外レーザを用いた場合のキーホール等のイメージ図である。 グリーンレーザの場合におけるレーザ出力と溶接深さとの関係を示す図である。 グリーンレーザの場合におけるレーザ出力と溶接深さとの関係を示す図である。 本実施例によるグリーンレーザによる溶接方法の説明図である。 本実施例によるレーザ出力のプロフィールを概略的に示す説明図である。 パスごとの照射位置の変化態様の説明図である。 第１比較例によるレーザ出力のプロフィールを概略的に示す説明図である。 第２比較例によるレーザ出力のプロフィールを概略的に示す説明図である。 本実施例によるレーザ出力のプロフィールに基づいて溶接を実現した場合の溶接部の断面を示す図である。 第１比較例によるレーザ出力のプロフィールに基づいて溶接を実現した場合の溶接部の断面を示す図である。 第２比較例によるレーザ出力のプロフィールに基づいて溶接を実現した場合の溶接部の断面を示す図である。 出力振動区間におけるキーホール等のイメージ図である。 溶接方向（照射位置の変化方向）が同一である２つのパスにより溶接が実現される場合の説明図である。 溶接方向（照射位置の変化方向）が対向する２つのパスにより溶接が実現される場合の説明図である。 ステータの製造の流れを概略的に示すフローチャートである。 グリーンレーザによる溶接時の温度履歴の測定結果を示す図である。 異物耐性を検証するための試験の説明図である。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。なお、本明細書において、「所定」とは、「予め規定された」という意味で用いられている。

図１は、一実施例によるモータ１（回転電機の一例）の断面構造を概略的に示す断面図である。

図１には、モータ１の回転軸１２が図示されている。以下の説明において、軸方向とは、モータ１の回転軸（回転中心）１２が延在する方向を指し、径方向とは、回転軸１２を中心とした径方向を指す。従って、径方向外側とは、回転軸１２から離れる側を指し、径方向内側とは、回転軸１２に向かう側を指す。また、周方向とは、回転軸１２まわりの回転方向に対応する。

モータ１は、例えばハイブリッド車両や電気自動車で使用される車両駆動用のモータであってよい。ただし、モータ１は、他の任意の用途に使用されるものであってもよい。

モータ１は、インナロータタイプであり、ステータ２１がロータ３０の径方向外側を囲繞するように設けられる。ステータ２１は、径方向外側がモータハウジング１０に固定される。

ロータ３０は、ステータ２１の径方向内側に配置される。ロータ３０は、ロータコア３２と、ロータシャフト３４とを備える。ロータコア３２は、ロータシャフト３４の径方向外側に固定され、ロータシャフト３４と一体となって回転する。ロータシャフト３４は、モータハウジング１０にベアリング１４ａ、１４ｂを介して回転可能に支持される。なお、ロータシャフト３４は、モータ１の回転軸１２を画成する。

ロータコア３２は、例えば円環状の磁性体の積層鋼板から形成される。ロータコア３２の内部には、永久磁石３２１が挿入される。永久磁石３２１の数や配列等は任意である。変形例では、ロータコア３２は、磁性粉末が圧縮して固められた圧粉体により形成されてもよい。

ロータコア３２の軸方向の両側には、エンドプレート３５Ａ、３５Ｂが取り付けられる。エンドプレート３５Ａ、３５Ｂは、ロータコア３２を支持する支持機能の他、ロータ３０のアンバランスの調整機能（切削等されることでアンバランスを無くす機能）を有してよい。

ロータシャフト３４は、図１に示すように、中空部３４Ａを有する。中空部３４Ａは、ロータシャフト３４の軸方向の全長にわたり延在する。中空部３４Ａは、油路として機能してもよい。例えば、中空部３４Ａには、図１にて矢印Ｒ１で示すように、軸方向の一端側から油が供給され、ロータシャフト３４の径方向内側の表面を伝って油が流れることで、ロータコア３２を径方向内側から冷却できる。また、ロータシャフト３４の径方向内側の表面を伝う油は、ロータシャフト３４の両端部に形成される油穴３４１、３４２を通って径方向外側へと噴出され（矢印Ｒ５、Ｒ６）、コイルエンド２２０Ａ、２２０Ｂの冷却に供されてもよい。

なお、図１では、特定の構造のモータ１が示されるが、モータ１の構造は、溶接により接合されるステータコイル２４（後述）を有する限り、任意である。従って、例えば、ロータシャフト３４は、中空部３４Ａを有さなくてもよいし、中空部３４Ａよりも有意に内径の小さい中空部を有してもよい。また、図１では、特定の冷却方法が開示されているが、モータ１の冷却方法は任意である。従って、例えば、中空部３４Ａ内に挿入される油導入管が設けられてもよいし、モータハウジング１０内の油路から径方向外側からコイルエンド２２０Ａ、２２０Ｂに向けて油が滴下されてもよい。

また、図１では、ロータ３０がステータ２１の内側に配されたインナーロータ型のモータ１であるが、他の形態のモータに適用されてもよい。例えば、ステータ２１の外側にロータ３０が同心に配されたアウターロータ型のモータや、ステータ２１の外側および内側の双方にロータ３０が配されたデュアルロータ型のモータ等に適用されてもよい。

次に、図２以降を参照して、ステータ２１に関する構成を詳説する。

図２は、ステータコア２２の単品状態の平面図である。図３は、ステータコア２２に組み付けられる１対のコイル片５２を模式的に示す図である。図３では、ステータコア２２の径方向内側を展開した状態で、１対のコイル片５２とスロット２２０との関係が示される。また、図３では、ステータコア２２が点線で示され、スロット２２０の一部については図示が省略されている。図４は、ステータ２１のコイルエンド２２０Ａ周辺の斜視図である。図５は、同相のコイル片の一部を抜き出して示す斜視図である。

ステータ２１は、ステータコア２２と、ステータコイル２４とを含む。

ステータコア２２は、例えば円環状の磁性体の積層鋼板からなるが、変形例では、ステータコア２２は、磁性粉末が圧縮して固められた圧粉体により形成されてもよい。なお、ステータコア２２は、周方向で分割される分割コアにより形成されてもよいし、周方向で分割されない形態であってもよい。ステータコア２２の径方向内側には、ステータコイル２４が巻回される複数のスロット２２０が形成される。具体的には、ステータコア２２は、図２に示すように、円環状のバックヨーク２２Ａと、バックヨーク２２Ａから径方向内側に向かって延びる複数のティース２２Ｂとを含み、周方向で複数のティース２２Ｂ間にスロット２２０が形成される。スロット２２０の数は任意であるが、本実施例では、一例として、４８個である。

ステータコイル２４は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、及びＷ相コイル（以下、Ｕ、Ｖ、Ｗを区別しない場合は「相コイル」と称する）を含む。各相コイルの基端は、入力端子（図示せず）に接続されており、各相コイルの末端は、他の相コイルの末端に接続されてモータ１の中性点を形成する。すなわち、ステータコイル２４は、スター結線される。ただし、ステータコイル２４の結線態様は、必要とするモータ特性等に応じて、適宜、変更してもよく、例えば、ステータコイル２４は、スター結線に代えて、デルタ結線されてもよい。

各相コイルは、複数のコイル片５２を接合して構成される。図６は、一のコイル片５２の概略正面図である。コイル片５２は、相コイルを、組み付けやすい単位（例えば２つのスロット２２０に挿入される単位）で分割したセグメントコイルの形態である。コイル片５２は、断面略矩形の線状導体（平角線）６０を、絶縁被膜６２で被覆してなる。本実施例では、線状導体６０は、一例として、銅により形成される。ただし、変形例では、線状導体６０は、鉄のような他の導体材料により形成されてもよい。

コイル片５２は、ステータコア２２に組み付ける前の段階では、一対の直進部５０と、当該一対の直進部５０を連結する連結部５４と、を有した略Ｕ字状に成形されてよい。コイル片５２をステータコア２２に組み付ける際、一対の直進部５０は、それぞれ、スロット２２０に挿入される（図３参照）。これにより、連結部５４は、図３に示すように、ステータコア２２の軸方向他端側において、複数のティース２２Ｂ（及びそれに伴い複数のスロット２２０）を跨ぐように周方向に延びる。連結部５４が跨ぐスロット２２０の数は、任意であるが、図３では３つである。また、直進部５０は、スロット２２０に挿入された後は、図６において、二点鎖線で示すように、その途中で周方向に屈曲される。これにより、直進部５０は、スロット２２０内において軸方向に延びる脚部５６と、ステータコア２２の軸方向一端側において周方向に延びる渡り部５８と、になる。

なお、図６では、一対の直進部５０は、互いに離れる方向に屈曲するが、これに限られない。例えば、一対の直進部５０は、互いに近づく方向に屈曲されてもよい。また、ステータコイル２４は、３相の相コイルの末端同士を連結して中性点を形成するための中性点用コイル片等も有することがある。

一つのスロット２２０には、図６に示すコイル片５２の脚部５６が複数、径方向に並んで挿入される。従って、ステータコア２２の軸方向一端側には、周方向に延びる渡り部５８が複数、径方向に並ぶ。図３及び図５に示すように、一つのスロット２２０から飛び出て周方向第１側（例えば時計回りの向き）に延びる一のコイル片５２の渡り部５８は、他のスロット２２０から飛び出て周方向第２側（例えば反時計回りの向き）に延びる他の一のコイル片５２の渡り部５８に接合される。

本実施例では、一例として、１つのスロット２２０に６つのコイル片５２が組み付けられる。以下では、径方向で最も外側のコイル片５２から順に、第１ターン、第２ターン、第３ターンとも称する。この場合、第１ターンのコイル片５２と第２ターンのコイル片５２とは、後述の接合工程により先端部４０同士が接合され、第３ターンのコイル片５２と第４ターンのコイル片５２とは、後述の接合工程により先端部４０同士が接合され、第５ターンのコイル片５２と第６ターンのコイル片５２とは、後述の接合工程により先端部４０同士が接合される。

ここで、コイル片５２は、上述した通り、絶縁被膜６２で被覆されているが、先端部４０だけは、当該絶縁被膜６２が除去される。これは、先端部４０にて他のコイル片５２との電気的接続を確保するためである。また、図５及び図６に示すように、コイル片５２の先端部４０のうち、最終的に軸方向外側端面４２、すなわち、コイル片５２の幅方向一端面を、軸方向外側に凸の円弧面としている。

図７は、互いに接合されたコイル片５２の先端部４０及びその近傍を示す図である。なお、図７には、溶接対象箇所９０の周方向の範囲Ｄ１が模式的に示される。図８は、溶接対象箇所９０を通る図７のラインＡ−Ａに沿った断面図である。

コイル片５２の先端部４０を接合する際には、互いに接合される２つの先端部４０を、それぞれの円弧面（軸方向外側端面４２）の中心軸Ｏが一致するように、その厚み方向に重ねて接合されてよい。このように中心軸を合わせて重ねることで、屈曲角度αが比較的大きい場合や小さい場合でも、互いに接合される２つの先端部４０の軸方向外側のラインが一致し、適切に、重ね合わせることができる。

ここで、本実施例では、コイル片５２の先端部４０を接合する際の接合方法としては、溶接が利用される。そして、本実施例では、溶接方法としては、ＴＩＧ溶接に代表されるアーク溶接ではなく、レーザビーム源を熱源とするレーザ溶接が採用される。ＴＩＧ溶接に代えて、レーザ溶接を用いることで、コイルエンド２２０Ａ、２２０Ｂの軸方向の長さを低減できる。すなわち、ＴＩＧ溶接の場合は、当接させるコイル片の先端部同士を軸方向外側に屈曲させて軸方向に延在させる必要があるのに対して、レーザ溶接の場合は、かかる屈曲の必要性がなく、図７に示すように、当接させるコイル片５２の先端部４０同士を周方向に延在させた状態で溶接を実現できる。これにより、当接させるコイル片５２の先端部４０同士を軸方向外側に屈曲させて軸方向に延在させる場合に比べて、コイルエンド２２０Ａ、２２０Ｂの軸方向の長さを低減できる。

レーザ溶接では、図５に模式的に示すように、当接された２つの先端部４０における溶接対象箇所９０に溶接用のレーザビーム１１０を当てる。なお、レーザビーム１１０の照射方向（伝搬方向）は、軸方向に略平行であり、当接された２つの先端部４０の軸方向外側端面４２に、軸方向外側から向かう方向である。レーザ溶接の場合は、局所的に加熱できるため、先端部４０及びその近傍のみを加熱することができ、絶縁被膜６２の損傷（炭化）等を効果的に低減できる。その結果、適切な絶縁性能を維持したまま、複数のコイル片５２を電気的に接続できる。

溶接対象箇所９０の周方向の範囲Ｄ１は、図７に示すように、２つのコイル片５２の先端部４０同士の当接部分における軸方向外側端面４２の周方向の全範囲Ｄ０のうちの、両端を除く部分である。両端は、軸方向外側端面４２の凸の円弧面に起因して、十分な溶接深さ（図７の寸法Ｌ１参照）を確保し難いためである。溶接対象箇所９０の周方向の範囲Ｄ１は、コイル片５２間での必要な接合面積や必要な溶接強度等が確保されるように適合されてよい。

溶接対象箇所９０の径方向の範囲Ｄ２は、図８に示すように、２つのコイル片５２の先端部４０同士の当接面４０１を中心とする。溶接対象箇所９０の径方向の範囲Ｄ２は、レーザビーム１１０の径（ビーム径）に対応してよい。すなわち、レーザビーム１１０は、照射位置が径方向に実質的に変化することなく周方向に沿って直線的に変化する態様で、照射される。更に換言すると、レーザビーム１１０は、照射位置が当接面４０１に対して平行な直線状に変化するように移動される。

図９は、レーザ波長と各種材料の個体に対するレーザ吸収率（以下、単に「吸収率」とも称する）との関係を示す図である。図９では、横軸に波長を取り、縦軸に吸収率を取り、銅（Ｃｕ）、アルミ（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、及び鉄（Ｆｅ）の各種材料の個体に係る特性が示される。

ところで、レーザ溶接で一般的に用いられる赤外レーザ（波長が１０６４ｎｍのレーザ）は、図９に示すように、コイル片５２の線状導体６０の材料である銅に対して吸収率が約１０％と低い。すなわち、赤外レーザの場合、レーザビーム１１０の大部分は、コイル片５２で反射してしまい、吸収されない。このため、接合対象のコイル片５２間での必要な接合面積を得るためには比較的大きい入熱量が必要となり、熱影響が大きく、溶接が不安定となるおそれがある。

この点を鑑み、本実施例では、赤外レーザに代えて、グリーンレーザを利用する。なお、グリーンレーザとは、波長が５３２ｎｍのレーザ、すなわちＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ：第２高調波）レーザのみならず、５３２ｎｍに近い波長のレーザをも含む概念である。なお、変形例では、グリーンレーザの範疇に属さない０．６μｍ以下の波長のレーザが利用されてもよい。グリーンレーザに係る波長は、例えばＹＡＧレーザやＹＶＯ４レーザで生み出された基本波長を酸化物単結晶（例えば、ＬＢＯ：リチウムトリボレート）に通して変換することで得られる。

グリーンレーザの場合、図９に示すように、コイル片５２の線状導体６０の材料である銅に対して吸収率が約５０％と高い。従って、本実施例によれば、赤外レーザを利用する場合に比べて、少ない入熱量で、コイル片５２間での必要な接合面積を確保することが可能となる。

なお、赤外レーザに比べてグリーンレーザの方が吸収率が高くなるという特性は、図９に示すように、銅の場合において顕著であるが、銅のみならず、他の金属材料の多くにおいて確認できる。従って、コイル片５２の線状導体６０の材料が銅以外の場合でもグリーンレーザによる溶接が実現されてもよい。

図１０は、溶接中の吸収率の変化態様の説明図である。図１０では、横軸にレーザパワー密度を取り、縦軸に銅のレーザ吸収率を取り、グリーンレーザの場合の特性１００Ｇと、赤外レーザの場合の特性１００Ｒとが示される。

図１０では、グリーンレーザの場合と赤外レーザの場合における銅の溶融が開始するポイントＰ１、Ｐ２が示されるとともに、キーホールが形成されるポイントＰ３が示される。図１０にポイントＰ１、Ｐ２にて示すように、赤外レーザに比べてグリーンレーザの方が、小さいレーザパワー密度で銅の溶融を開始させることができることが分かる。また、上述した吸収率の相違に起因して、赤外レーザに比べてグリーンレーザの方が、キーホールが形成されるポイントＰ３での吸収率と照射開始時の吸収率（すなわちレーザパワー密度が０のときの吸収率）との差が小さいことが分かる。具体的には、赤外レーザの場合、溶接中の吸収率の変化が約８０％であるのに対して、グリーンレーザの場合、溶接中の吸収率の変化が約４０％となり、約半分である。

このように、赤外レーザの場合、溶接中の吸収率の変化（落差）が約８０％と比較的大きいため、キーホールが不安定となり溶接深さや溶接幅のバラツキや溶融部の乱れ（例えば、スパッタ等）が生じやすい。これに対して、グリーンレーザの場合、溶接中の吸収率の変化（落差）が約４０％と比較的小さいため、キーホールが不安定となり難く、また、溶接深さや溶接幅のバラツキや溶融部の乱れ（例えばスパッタ等）が生じ難い。なお、スパッタとは、レーザ等を照射することにより飛散する金属粒等である。

なお、赤外レーザの場合、上述のように吸収率が低いため、ビーム径を比較的小さくする（例えばφ０．０７５ｍｍ）ことで、吸収率の低さを補うことが一般的である。この点も、キーホールが不安定となる要因となる。なお、図１１Ｂは、赤外レーザを用いた場合のキーホール等のイメージ図であり、１１００は、溶接ビードを示し、１１０２は、溶融池を示し、１１０４は、キーホールを示す。また、矢印Ｒ１１１６は、ガス抜けの態様を模式的に示す。また、矢印Ｒ１１０は、ビーム径が小さいことに起因して赤外レーザの照射位置が移動される様子を模式的に示す。

他方、グリーンレーザの場合、上述のように吸収率が比較的高いため、ビーム径を比較的大きくする（例えばφ０．１ｍｍ以上）ことが可能であり、キーホールを大きくして安定化することができる。これにより、ガス抜けが良好となり、スパッタ等の発生を効果的に低減できる。なお、図１１Ａは、グリーンレーザを用いた場合のキーホール等のイメージ図であり、符号の意義は図１１Ｂを参照して上述したとおりである。グリーンレーザの場合、図１１Ａから、ビーム径の拡大に起因してキーホールが安定化しガス抜けが良好となる様子がイメージとして容易に理解できる。

図１２Ａ及び図１２Ｂは、グリーンレーザの場合におけるレーザ出力と溶接深さとの関係を示す図である。図１２Ａには、横軸に溶接速度を取り、縦軸に溶接深さを取り、各種のレーザ出力（ここでは、１．０ｋＷ、２．５ｋＷ、３．０ｋＷ、３．５ｋＷ）の場合の各特性が示される。図１２Ｂには、横軸に入熱量（「溶接入熱」と表記）を取り、縦軸に溶接深さを取り、各種のレーザ出力（ここでは、１．０ｋＷ、２．５ｋＷ、３．０ｋＷ、３．５ｋＷ）の場合の各特性が示される。

図１２Ａ及び図１２Ｂからは、溶接深さ（溶け込み深さ）に対しては、レーザ出力の影響が大きいことが分かる。他方、溶接速度を低減させると溶接入熱が増加するが、溶接深さ（溶け込み深さ）に対する影響は比較的小さい。例えば、図１２Ｂに示すように、レーザ出力３．０ｋＷで溶接速度が約３５ｍｍ／ｓのときのプロット点ＰＬ１は、溶接入熱が約９０Ｊ／ｍｍと比較的大きいにもかかわらず、レーザ出力３．５ｋＷで溶接速度が約１５０ｍｍ／ｓのときのプロット点ＰＬ２と比較しても、溶接深さは略同等である（矢印Ｑ１参照）。このことから、レーザ出力が高いほど入熱効率の高い溶接が実現できることが分かる。

図１３は、本実施例によるグリーンレーザによる溶接方法の説明図である。図１３では、横軸に時間を取り、縦軸にレーザ出力を取り、溶接の際のレーザ出力の時系列波形を模式的に示す。

本実施例では、図１３に示すように、レーザ出力３．８ｋＷでグリーンレーザのパルス照射により溶接を実現する。図１３では、１０ｍｓｅｃだけレーザ出力３．８ｋＷとなるように発振器のパルス発振が実現され、インターバル１００ｍｓｅｃ後に、再び、１０ｍｓｅｃだけレーザ出力３．８ｋＷとなるように発振器のパルス発振が実現される。以下では、このようにして一回のパルス発振により可能なパルス照射（１０ｍｓｅｃのパルス照射）の１回分を、「１パス」とも称する。なお、図１３では、１パス目から３パス目の照射がパルス波形１３０Ｇで示される。また、図１３には、比較用として、赤外レーザの場合のパルス照射に係るパルス波形１３０Ｒが併せて示される。

ここで、グリーンレーザの場合、発振器の出力が低く（例えば連続的な照射時は最大で４００Ｗ）、深い溶け込みを確保するために必要な高出力（例えばレーザ出力３．０ｋＷ以上の高出力）を得ることが難しい。すなわち、グリーンレーザは、上述のように酸化物単結晶のような波長変換結晶を通して生成されるので、波長変換結晶を通る際に出力が低下する。このため、グリーンレーザのレーザビームを連続的に照射しようとすると、深い溶け込みを確保するために必要な高出力を得ることができない。

この点、本実施例では、上述のように、深い溶け込みを確保するために必要な高出力（例えばレーザ出力３．０ｋＷ以上の高出力）を、グリーンレーザのパルス照射により確保する。これは、連続的な照射の場合は例えば最大で４００Ｗしか出力できない場合でも、パルス照射であれば、例えば３．０ｋＷ以上の高出力が可能となるためである。具体的には、本実施例では、一の溶接対象箇所に対して、複数回のパルス発振で発生させるグリーンレーザのビームを照射する。すなわち、本実施例では、一の溶接対象箇所に対して、比較的高いレーザ出力（例えばレーザ出力３．０ｋＷ以上）による１パス以上の照射（例えば２パスの照射）が実行される。これにより、上述の溶接対象箇所９０の周方向の範囲Ｄ１が比較的広い場合でも、溶接対象箇所９０の全体にわたり深い溶け込みを確保しやすくなり、高い品質の溶接を実現できる。

なお、図１３では、インターバルが特定の値１００ｍｓｅｃであるが、インターバルは、任意であり、必要な高出力が確保される範囲内で最小化されてよい。また、図１３では、レーザ出力は特定の値３．８ｋＷであるが、レーザ出力は、必要な溶接深さが確保される範囲内で適宜変更されてよい。

図１３では、赤外レーザの場合として、レーザ出力２．３ｋＷで、比較的長い時間である１３０ｍｓｅｃ間、連続的に照射される際のパルス波形１３０Ｒが併せて示される。赤外レーザの場合は、グリーンレーザとは異なり、比較的高いレーザ出力（２．３ｋＷ）で連続的な照射が可能である。この場合、入熱量は、約３１２Ｊであり、図１３に示すグリーンレーザの場合の入熱量である約８０Ｊ（２パスの場合）に対して、有意に大きくなる。

このようにして、本実施例によれば、グリーンレーザを利用することで、赤外レーザを利用する場合に比べて、コイル片５２の線状導体６０の材料（本例では銅）に対して高い吸収率を有するレーザビームによる溶接が可能となる。この結果、比較的少ない入熱量で、コイル片５２間での必要な接合面積を確保することが可能となる。

また、一の溶接対象箇所に対して２パス以上のグリーンレーザの照射を実行する場合は、溶接対象箇所９０の周方向の範囲Ｄ１が比較的広い場合でも、溶接対象箇所９０の全体にわたり深い溶け込みを確保しやすくなり、高い品質の溶接を実現できる。

次に、図１４から図２３を参照して、グリーンレーザによるレーザ照射の好ましい例について説明する。

図１４は、本実施例によるレーザ出力のプロフィール（一のパスに係るレーザ出力が、照射位置に応じて変化する態様）を示す概略図である。図１４には、照射位置に応じたレーザ出力の変化特性１５０Ｐが概略的に示される。図１５は、パスごとの照射位置の変化態様の説明図である。

本実施例では、一例として、一のパスにおいて、照射位置の変化速度、すなわち溶接速度は、図１５に示すように、一定であるものとする。ここでは、約１０ｍｓｅｃのパスにおいて、照射位置の変化量（レーザビーム１１０の移動量）は約１．７５ｍｍ〜２．０ｍｍであるものとする。そして、本実施例では、一例として、溶接対象箇所９０の周方向の範囲Ｄ１の長さは、約２．９ｍｍであるものとする。なお、これらの特定の数値はあくまで一例であり、適宜、変更されてよい。なお、１パルスあたりの最大の照射時間（本例では、約１０ｍｓｅｃ）は、実質的には、１パルスあたりのグリーンレーザの照射エネルギから決まるので、溶接速度が同じである条件下で、１パルスあたりの照射エネルギが大きくなれば、１パルスあたりのレーザビーム１１０の移動量は、より大きくすることができる。

具体的には、図１４に示すように、一のパスは、位置Ｐ１０から開始される。すなわち、位置Ｐ１０から一のパルス発振が開始される。この場合、位置Ｐ１０でレーザ出力が所定値Ｗ１（本例では、一例として３．８ｋＷ）まで立ち上がる（矢印Ｒ１４０参照）。そして、照射位置が位置Ｐ１０から位置Ｐ１６へと直線状に一定速度で変化される。照射位置が位置Ｐ１０から位置Ｐ１１に至るまで、レーザ出力は所定値Ｗ１（本例では、一例として３．８ｋＷ）で維持される（矢印Ｒ１４１参照）。以下では、照射位置が位置Ｐ１０から位置Ｐ１１に至るまでの区間を、「出力一定区間」とも称する。

照射位置が位置Ｐ１１に達すると（すなわち出力一定区間が終了すると）、照射位置が位置Ｐ１２に至るまで、レーザ出力が所定の出力範囲内で振動する（矢印Ｒ１４２参照）。以下では、照射位置が位置Ｐ１１から位置Ｐ１２に至るまでの区間を、「出力振動区間」とも称する。

本実施例では、一例として、所定の出力範囲は、上限値が所定値Ｗ１（本例では、一例として３．８ｋＷ）と同一であり、下限値が、０よりも大きく所定値Ｗ１よりも小さい値Ｗ２（以下、「下限値Ｗ２」とも称する）である。下限値Ｗ２は、例えば、所定値Ｗ１の半分以上であり、例えば２．３ｋＷ程度であってよい。

出力振動区間において、レーザ出力の振幅は、一定であってもよいし、変化してもよい。例えば、図１４に示す例では、レーザ出力の振幅は、初期的には比較的小さく、その後、略一定である。また、出力振動区間において、レーザ出力の振動周期（周波数）は、一定であってもよいし、変化してもよい。例えば、レーザ出力の周波数は、１０ｋＨｚ程度であってよい。

また、図１４に示す例では、出力振動区間において、レーザ出力の各振動の最大値は、所定値Ｗ１であるが、レーザ出力の各振動の最大値は、変化してもよい。例えば、レーザ出力の各振動の最大値は、所定値Ｗ１から徐々に低下してもよい。ただし、この場合は、レーザ出力の各振動の最大値は、後述の中間値Ｗ３よりも有意に大きい範囲内で、変化されることが望ましい。また、同様に、出力振動区間において、レーザ出力の各振動の最小値は、下限値Ｗ２で保たれなくてもよい。

出力振動区間の長さは、０よりも大きい限り、任意であるが、例えば出力一定区間の長さ以下であってよい。本実施例では、出力一定区間の長さが約１．０５ｍｍ程度であるのに対して、出力振動区間の長さは、約０．４ｍｍ程度である。

照射位置が位置Ｐ１２に達すると（すなわち出力振動区間が終了すると）、照射位置が位置Ｐ１５に至るまで、レーザ出力が徐々に低下される（矢印Ｒ１４３参照）。以下では、照射位置が位置Ｐ１２から位置Ｐ１５に至るまでの区間を、「出力低下区間」とも称する。

出力低下区間において、レーザ出力の低下幅は、０よりも有意に大きくかつ所定値Ｗ１よりも有意に小さい範囲内で任意である。例えば、図１４に示す例では、レーザ出力は、位置Ｐ１２での所定値Ｗ１から値Ｗ３（以下、「中間値Ｗ３」とも称する）へと徐々に低下され、中間値Ｗ３は、下限値Ｗ２よりも大きい。この場合、中間値Ｗ３は、所定値Ｗ１の７０％程度又はそれ以下であることが望ましい。なお、変形例では、中間値Ｗ３は、下限値Ｗ２と略同一であってもよいし、下限値Ｗ２より小さくてもよい。

出力低下区間の長さは、０よりも大きい限り、任意であるが、例えば出力一定区間の長さよりも有意に短く設定されてよい。本実施例では、出力低下区間の長さは、出力振動区間の長さと略同一であり、約０．４５ｍｍ程度である。

照射位置が位置Ｐ１５に達すると（すなわち出力低下区間が終了すると）、レーザ出力は中間値Ｗ３から０へと立ち下げられる（矢印Ｒ１４４参照）。すなわち、一のパルス発振が終了される。なお、照射位置が位置Ｐ１５に達しても、照射位置は、更に距離Δ１（図１５参照）だけ離れた位置Ｐ１６に移動するまで変化されてよい。この間、残留するレーザ出力に起因して僅かな入熱量が発生する。ただし、変形例では、照射位置が位置Ｐ１５又はその直前の位置（図示せず）に達した際に、照射位置の変化（一定速度での変化）が終了されてもよい。

ここで、図１６及び図１７に示す比較例を説明してから、当該比較例との対比で本実施例の効果について説明する。

図１６は、第１比較例によるレーザ出力のプロフィール（一のパスに係るレーザ出力が、照射位置に応じて変化する態様）を示す概略図である。図１６には、照射位置に応じたレーザ出力の変化特性１６０Ｐが概略的に示される。

なお、第１比較例では、本実施例と同様、一のパスにおいて、照射位置の変化速度、すなわち溶接速度は、前出の図１５に示したように、一定であるものとする。

第１比較例では、図１６に示すように、一のパスは、位置Ｐ１０から開始される。すなわち、位置Ｐ１０から一のパルス発振が開始される。この場合、位置Ｐ１０でレーザ出力が所定値Ｗ１（本例では、一例として３．８ｋＷ）まで立ち上がる（矢印Ｒ１６０参照）。そして、照射位置が位置Ｐ１０から位置Ｐ１２へと直線状に一定速度で変化される。この間、レーザ出力は所定値Ｗ１（本例では、一例として３．８ｋＷ）で維持される（矢印Ｒ１６１参照）。照射位置が位置Ｐ１２に達すると、レーザ出力は所定値Ｗ１（本例では、一例として３．８ｋＷ）から０へと立ち下げられる（矢印Ｒ１６２参照）。

このような第１比較例によるレーザ出力のプロフィールでは、一のパスの終了時点で、レーザ出力が０まで瞬時的に低下される。以下、このようなレーザ出力が０まで瞬時的に立ち下げられるレーザ出力のプロフィールを、後述する別の照射態様と区別するために、「ダウンスロープなしの出力プロフィール」とも称する。

図１７は、第２比較例によるレーザ出力のプロフィール（一のパスに係るレーザ出力が、照射位置に応じて変化する態様）を示す概略図である。図１７には、照射位置に応じたレーザ出力の変化特性１７０Ｐが概略的に示される。

なお、第２比較例（後述の第２比較例も同様）では、本実施例と同様、一のパスにおいて、照射位置の変化速度、すなわち溶接速度は、前出の図１５に示したように、一定であるが、第１比較例よりも若干速く設定される。

第２比較例では、図１７に示すように、一のパスは、位置Ｐ１０から開始される。すなわち、位置Ｐ１０から一のパルス発振が開始される。この場合、位置Ｐ１０でレーザ出力が所定値Ｗ１（本例では、一例として３．８ｋＷ）まで立ち上がる（矢印Ｒ１７０参照）。そして、照射位置が位置Ｐ１０から位置Ｐ１８へと直線状に一定速度で変化される。照射位置が位置Ｐ１０から位置Ｐ１２に至るまでの区間、レーザ出力は所定値Ｗ１（本例では、一例として３．８ｋＷ）で維持される（矢印Ｒ１７１参照）。照射位置が位置Ｐ１２に達すると、レーザ出力は所定値Ｗ１（本例では、一例として３．８ｋＷ）から０へと段階的に立ち下げられる（矢印Ｒ１７３参照）。具体的には、照射位置が位置Ｐ１５に達すると、レーザ出力は一段階だけ下げられ、照射位置が位置Ｐ１７に達すると、レーザ出力は更に一段階だけ下げられ、照射位置が位置Ｐ１８に達すると、レーザ出力は０へと立ち下げられる。

このような第２比較例によるレーザ出力のプロフィールでは、一のパスの終了時点で、レーザ出力が０まで段階的に低下される。以下、このようなレーザ出力が０まで段階的に立ち下げられるレーザ出力のプロフィールを、「ダウンスロープ有りの出力プロフィール」とも称する。

図１８は、本実施例によるレーザ出力のプロフィールに基づいて溶接を実現した場合の溶接部の断面を示す図である。図１９は、第１比較例によるレーザ出力のプロフィールに基づいて溶接を実現した場合の溶接部の断面を示す図である。図２０は、第２比較例によるレーザ出力のプロフィールに基づいて溶接を実現した場合の溶接部の断面を示す図である。図１８〜図２０には、当接された２つの先端部４０のうちの一方が図示されており、点線で囲まれた領域２０００が溶接部である。また、図１８〜図２０には、照射位置の変化方向（すなわち溶接方向）が矢印Ｒ１８〜Ｒ２０で示されている。

図１８（本実施例）及び図２０（第２比較例）では、溶接速度は１７５ｍｍ／ｓであり、レーザ出力のピーク出力である所定値Ｗ１は３．８ｋＷであり、レーザスポット径はφ０．３ｍｍであり、レーザフォーカス位置はジャストフォーカスとされた。図１９（第１比較例）では、溶接速度は１４５ｍｍ／ｓであり、他は本実施例と同じとされた。

第１比較例によるレーザ出力のプロフィールに基づいて溶接を実現した場合、図１９に示すように、一のパスの終了部においてボイド（空孔）１９０４が形成されている。これは、第１比較例では、溶接の終了時にレーザ出力が急激に低減されるので、一のパスの終了時の直前まで形成されていたキーホールが埋まりきらずに、ボイド（空孔）が形成されやすくなるためである。

同様に、第２比較例によるレーザ出力のプロフィールに基づいて溶接を実現した場合、発生頻度は第１比較例によりも低減されるものの、一のパスの終了部においてボイド（空孔）１９０４が形成されやすいことがわかった（図２０参照）。同様に、第２比較例では、一のパスの終了時にレーザ出力が段階的に低減されるものの、段階的な低減の開始直前まで形成されていたキーホールが埋まりきらずに、ボイド（空孔）が形成されやすい傾向が確認された。

これに対して、本実施例によれば、図１８に示すように、ボイド（空孔）が形成されない高品質の溶接部が実現されることが確認された。

ここで、前出の図１１Ａ及び図２１を参照して、ボイド（空孔）を低減できる原理について説明する。図２１は、出力振動区間におけるキーホール等のイメージ図である。なお、図１１Ａは、出力一定区間におけるキーホール等のイメージ図に対応する。

本実施例では、一のパスの終了の直前において、上述したように、出力振動区間によってレーザ出力は比較的高い値（本実施例では、所定値Ｗ１）が維持される。従って、本実施例では、出力振動区間においても、出力一定区間において実現されているキーホールの形成状態を維持できる。他方、出力振動区間においては、出力一定区間においてよりも、入熱量が低減される。このため、キーホールのサイズが、出力一定区間で形成されるキーホールのサイズよりも小さくなる傾向がある。すなわち、出力一定区間では、図１１Ａに示したような比較的大きいキーホール１１０４が形成されるのに対して、出力振動区間では、入熱量が低下することで、図２１に示すように、キーホール１１０４のサイズが低減される。このようにして、本実施例によれば、出力振動区間を設けることで、一のパスの終了の直前において、キーホール１１０４を維持しつつ、キーホール１１０４のサイズを低減できる。

そして、本実施例では、一のパスの終了時において、上述したように、出力低下区間によってレーザ出力は比較的低い中間値Ｗ３まで徐々に低下される。すなわち、本実施例では、出力振動区間によってキーホール１１０４のサイズを低減してから、出力低下区間によってキーホール１１０４が埋められる。従って、出力低下区間においてキーホール１１０４が埋まりきらない可能性が低減され、その結果、ボイド（空孔）が形成される可能性を低減できる。

このようにして、本実施例によれば、出力振動区間を設けることで、キーホール１１０４を維持しつつ、キーホール１１０４のサイズを低減できる。これにより、ボイド（空孔）が形成される可能性を低減できる。

また、本実施例によれば、出力振動区間に後続して出力低下区間を設けることで、キーホール１１０４が埋まりきらない可能性を効果的に低減し、ボイド（空孔）が形成される可能性を効果的に低減できる。

なお、変形例では、出力低下区間では、レーザ出力の連続的な低下態様に代えて、レーザ出力の段階的な低下態様（すなわち、上述した第２比較例によるダウンスロープ有りの出力プロフィールのような低下態様）が実現されてもよい。また、更なる変形例では、出力低下区間では、レーザ出力の連続的な低下態様に代えて、レーザ出力の瞬間的な０への低下態様（すなわち、上述した第１比較例によるダウンスロープなしの出力プロフィールのような低下態様）が実現されてもよい。すなわち、出力低下区間は省略されてもよい。この場合、出力低下区間を設ける場合に比べてボイド（空孔）が形成される可能性が増加するものの、出力振動区間に起因した効果を依然として得ることができる。

また、本実施例によれば、図１８に示すように、軸方向外側端面４２や溶接底部が滑らかであり、第１比較例や第２比較例で生じるような凹凸を低減できる。このようにして、本実施例によれば、ボイド（空孔）が形成され難い高品質の溶接を実現できる。

また、本実施例によれば、上述したように、出力振動区間においても、キーホールの形成状態を維持できるので、溶接対象箇所９０のうちの、出力振動区間によって照射される部位においても、必要な溶接深さが確保できる。これにより、必要な溶接深さが確保できる範囲（１パスあたりの範囲）が、出力振動区間を設けることで低減されてしまう、という不都合は生じず、製品機能上必要な溶接断面積を効率的に確保できる。

ところで、上述したように、グリーンレーザの場合は、発振器の出力が低く（例えば連続的な照射時は最大で４００Ｗ）、深い溶け込みを確保するために必要な高出力（例えばレーザ出力３．０ｋＷ以上の高出力）を得ることが難しい。このため、本実施例では、上述したように、一の溶接対象箇所に対して、複数回のパルス発振で発生させるグリーンレーザのビームを照射することで、製品機能上必要な溶接断面積を確保している。

この点、本実施例によれば、一のパルス発振中に上述した出力振動区間を設定するので、出力振動区間における入熱量（照射エネルギ）を効果的に低減し、その分を、出力低下区間における入熱量に割り当てることができる。すなわち、本実施例によれば、一のパルス発振中に上述した出力振動区間を設定することで、製品機能上必要な溶接断面積が確保される区間（出力一定区間及び出力振動区間を合わせた区間）の長さを、有意に低減することなく、出力低下区間を設定できる。この点で、出力振動区間を設定する構成は、特にグリーンレーザを利用する場合に好適となる。

次に、図２２及び図２３を参照して、一の溶接対象箇所に対して２つのパスのレーザ照射が実現される場合に関して、当該２つのパスに係る照射態様の組み合わせ例について説明する。

図２２は、溶接方向（照射位置の変化方向）が同一である２つのパスにより溶接が実現される場合の説明図であり、照射位置に応じたレーザ出力の変化特性を概略的に示す。また、矢印Ｒ１４０や、矢印Ｒ１４１、矢印Ｒ１４２等の意味は、図１４で説明したとおりである。図２２には、説明上、Ｘ方向と、Ｘ方向（レーザビーム１１０の照射位置の移動方向）に沿ったＸ１側及びＸ２側が定義されている。また、図２２では、溶接方向が矢印Ｒ１７１、Ｒ１７２で示される。矢印Ｒ１７１は、１パス目の溶接方向であり、矢印Ｒ１７２は、２パス目の溶接方向である。

図２２に示す例では、１パス目及び２パス目は、本実施例によるレーザ出力のプロフィールに基づいて実現される。また、１パス目及び２パス目は、矢印Ｒ１７１、Ｒ１７２で示すように、溶接方向（照射位置の変化方向）が互いに同一であり、Ｘ方向に沿ってＸ１側からＸ２側へと照射位置が変化する方向である。

図２２に示す例では、１パス目は、第１範囲Ｄ１１にレーザビーム１１０を照射する一のパルス発振（第１パルス発振の一例）により実現され、２パス目は、第２範囲Ｄ１２にレーザビーム１１０を照射する次の一のパルス発振（第２パルス発振の一例）により実現される。１パス目による溶接と２パス目による溶接は、協動して、溶接対象箇所９０の周方向の範囲Ｄ１の全体をカバーする。

また、第１範囲Ｄ１１及び第２範囲Ｄ１２は、図２２に示すように、互いに対して部分的に重なる。具体的には、第１範囲Ｄ１１及び第２範囲Ｄ１２は、Ｘ方向で重複する態様で設定される。すなわち、２パス目が開始される位置（図１４の位置Ｐ１０に対応する位置）は、１パス目に係る出力振動区間が実質的に終了される位置（図１４の位置Ｐ１２に対応する位置）と一致する。これにより、溶接対象箇所９０の周方向の範囲Ｄ１のうちの、２つのパスでカバーできる範囲（すなわち第１範囲と第２範囲とを組み合わせた範囲）において、製品機能上必要な溶接断面積を確保できる。

なお、図２２に示す例では、１パス目及び２パス目は、ともに上述した本実施例によるレーザ出力のプロフィールに基づき実現されているが、いずれか一方又は双方が、上述したダウンスロープなしの出力プロフィール又はダウンスロープ有りの出力プロフィールに基づいて実現されてもよい。

また、図２２に示す例では、２パス目が開始される位置（図１４の位置Ｐ１０に対応する位置）は、１パス目に係る出力振動区間が実質的に終了される位置（図１４の位置Ｐ１２に対応する位置）と一致するが、これに限られない。例えば、２パス目が開始される位置が、１パス目に係る出力振動区間が実質的に終了される位置に対してわずかにＸ１側に設定されてもよい。

図２３は、溶接方向（照射位置の変化方向）が対向する２つのパスにより溶接が実現される場合の説明図であり、照射位置に応じたレーザ出力の変化特性を概略的に示す。矢印Ｒ１７１、Ｒ１７２の意味は、図２２と同様である。また、矢印Ｒ１４０や、矢印Ｒ１４１、矢印Ｒ１４２等の意味は、図１４で説明したとおりである。

図２３に示す例では、図２２に示す例と同様、１パス目は、第１範囲Ｄ１１にレーザビーム１１０を照射する一のパルス発振（第１パルス発振の一例）により実現され、２パス目は、第２範囲Ｄ１２にレーザビーム１１０を照射する次の一のパルス発振（第２パルス発振の一例）により実現される。１パス目による溶接と２パス目による溶接は、協動して、溶接対象箇所９０の周方向の範囲Ｄ１の全体をカバーする。

また、図２３に示す例では、図２２に示す例と同様、１パス目及び２パス目は、本実施例によるレーザ出力のプロフィールに基づいて実現される。

ただし、図２３に示す例では、図２２に示す例に対して、１パス目と２パス目とで溶接方向（照射位置の変化方向）が異なる。具体的には、１パス目は、第１範囲Ｄ１１におけるレーザビーム１１０の照射位置をＸ方向に沿ってＸ１側からＸ２側へと直線状に変化させる方向であるのに対して、２パス目は、第２範囲Ｄ１２におけるレーザビーム１１０の照射位置をＸ方向に沿ってＸ２側からＸ１側へと直線状に変化させる方向である。すなわち、１パス目及び２パス目は、ともに、溶接対象箇所９０の周方向の範囲Ｄ１の中心に向かって外側から照射が開始される。

また、図２３に示す例では、図２２に示す例と同様、第１範囲Ｄ１１及び第２範囲Ｄ１２は、互いに対して部分的に重なる。具体的には、第１範囲Ｄ１１及び第２範囲Ｄ１２は、Ｘ方向で重複する態様で設定される。すなわち、２パス目に係る出力振動区間が終了される位置（図１４の位置Ｐ１２に対応する位置）は、１パス目に係る出力振動区間が実質的に終了される位置（図１４の位置Ｐ１２に対応する位置）と一致する。これにより、溶接対象箇所９０の周方向の範囲Ｄ１のうちの、２つのパスでカバーできる範囲（すなわち第１範囲と第２範囲とを組み合わせた範囲）において、製品機能上必要な溶接断面積を確保できる。

ここで、図２３に示す例では、溶接対象箇所９０の周方向の範囲Ｄ１のうちの両端部（Ｘ１側とＸ２側の端部）において、実際のレーザ出力が所定値Ｗ１よりも小さくなる。なお、図２２に示す例では、対照的に、溶接対象箇所９０の周方向の範囲Ｄ１のうちの、Ｘ１側の端部のみにおいて、実際のレーザ出力が所定値Ｗ１よりも小さくなる。より具体的には、図２３に示す例では、溶接対象箇所９０の周方向の範囲Ｄ１のうちの、Ｘ１側の端部では、Ｘ２側に向かうにつれて入熱量が徐々に増加し、かつ、Ｘ２側の端部では、Ｘ１側に向かうにつれて入熱量が徐々に増加する特性となる。このような特性は、溶接対象箇所９０のＸ方向の両端部において、溶接対象物（個体）の溶接深さ方向の寸法が小さくなる構成に好適である。これは、溶接対象物（個体）における溶接深さ方向の寸法が不十分な部位に対して、入熱量が比較的大きくなると、キーホールが貫通する等により溶接の品質が損なわれやすいためである。

この点、本実施例では、図７に示したように、溶接対象箇所９０を形成する２つの先端部４０は、先細りの形態（軸方向外側端面４２が湾曲する形態）である。従って、当接される先端部４０同士の重なる範囲の溶接深さ方向の寸法（すなわち径方向に視たときの重なる範囲における、レーザビーム１１０の照射方向に沿った寸法）は、溶接対象箇所９０のＸ方向の両端部の寸法Ｌ１の方が、溶接対象箇所９０のＸ方向の中央部の同寸法Ｌ０よりも有意に小さい。このため、当接させた先端部４０同士の重なる範囲の寸法であってレーザビーム１１０の照射方向の寸法は、第１範囲Ｄ１１におけるＸ１側において、第１範囲Ｄ１１におけるＸ２側よりも小さく、かつ、第２範囲Ｄ１２におけるＸ２側において、第２範囲Ｄ１２におけるＸ１側よりも小さい。

従って、図２３に示す例によれば、溶接方向（照射位置の変化方向）が異なる２つのパスであって、溶接対象箇所９０の周方向の範囲Ｄ１の中心に向かって外側から照射が開始される２つのパスによって、軸方向外側端面４２が湾曲する形態の先端部４０における溶接対象箇所９０に対しても高い品質の溶接部を形成できる。

なお、図２３に示す例では、１パス目及び２パス目は、ともに上述した本実施例によるレーザ出力のプロフィールに基づき実現されているが、いずれか一方又は双方が、上述したダウンスロープなしの出力プロフィール又はダウンスロープ有りの出力プロフィールに基づいて実現されてもよい。

また、図２３に示す例（図２２に示す例についても同様）では、溶接対象箇所９０の周方向の範囲Ｄ１の全体を、２つのパスでカバーしているが、３つ以上のパスでカバーしてもよい。３つ以上のパスを利用する場合、そのうちの少なくとも２つのパスが図２３に示す関係（図２２に示す例についても関係）であってよい。

また、図２３に示す例では、２パス目に係る出力振動区間が終了される位置（図１４の位置Ｐ１２に対応する位置）は、１パス目に係る出力振動区間が実質的に終了される位置（図１４の位置Ｐ１２に対応する位置）と一致するが、これに限られない。例えば、２パス目に係る出力振動区間が終了される位置は、１パス目に係る出力振動区間が実質的に終了される位置に対してわずかにＸ１側に設定されてもよい。

次に、図２４を参照してステータ２１の製造の流れについて概説する。図２４は、ステータ２１の製造の流れを概略的に示すフローチャートである。

ステータ２１の製造方法は、まず、ステータコア２２を準備し、かつ、ステータコイル２４を形成するための、真っ直ぐなコイル片５２（成形前のコイル片５２）を準備する工程（Ｓ１２）を含む。

続いて、ステータ２１の製造方法は、コイル片５２の先端部４０（始端および終端）の絶縁被膜６２を除去する除去工程（Ｓ１４）を含む。この絶縁被膜６２の除去方法としては、任意であるが、例えば、絶縁被膜６２は、刃具を用いて機械的に除去されてもよいし、エッチング等により化学的に除去されてもよい。また、絶縁被膜６２は、レーザを用いて熱的に除去されてもよい。

なお、コイル片５２同士を接合するためには、少なくとも、先端部４０のうち実際に接合される面の絶縁被膜６２のみが除去されていればよく、その他の面（裏面または表面の他方の面、および、側面）の絶縁被膜６２は、残っていてもよい。

続いて、ステータ２１の製造方法は、除去工程後に、真っ直ぐなコイル片５２を、金型等を用いて屈曲させ、成形する成形工程（Ｓ１６）を含む。例えば、コイル片５２を、図６に示したような、一対の直進部５０と、一対の直進部５０を連結する連結部５４と、を有した略Ｕ字状に成形する。なお、ステップＳ１６及びステップＳ１４の順番は入れ替わっていてもよい。

続いて、ステータ２１の製造方法は、成形工程後に、コイル片５２を、ステータコア２２のスロット２２０に挿入する装着工程（Ｓ１８）を含む。挿入工程は、全てのコイル片５２の挿入が完了した段階で完了する。

続いて、ステータ２１の製造方法は、挿入工程後に、直進部５０のうち、各スロット２２０から突出している部分を、専用の治具を用いて、周方向に倒す変形工程（Ｓ２０）を含む。これにより、直進部５０は、スロット２２０内において軸方向に延びる脚部５６と、軸方向一端側において周方向に延びる渡り部５８とになる。

続いて、ステータ２１の製造方法は、変形工程後に、周方向第１側（例えば時計回りの向き）に延びる一のコイル片５２の渡り部５８の先端部４０と、周方向第２側（例えば反時計回りの向き）に延びる他の一のコイル片５２の渡り部５８の先端部４０と、を当接させる工程（Ｓ２２）を含む。この場合、例えば、治具（図示せず）を用いて複数組の先端部４０同士を当接させた状態に維持する。

続いて、複数組の先端部４０同士を当接させた状態で、複数の溶接対象箇所のそれぞれにレーザビーム１１０を順次照射することで、複数組の先端部４０同士を接合する接合工程（Ｓ２４）を含む。本実施例では、上述のように、各２つの先端部４０は、溶接により接合される。接合工程（レーザ溶接による接合工程）の詳細は、上述のとおりである。２つの先端部４０ごとに溶接が実行され、すべての組の２つの先端部４０が溶接されると、接合工程が終了する。

続いて、ステータ２１の製造方法は、接合工程後に、仕上げ工程（Ｓ２６）を含む。仕上げ工程は、例えば上述のようにコイル片５２を組み付けることで形成されるコイルエンド２２０Ａ、２２０Ｂに対して絶縁処理を行う工程等を含んでよい。なお、絶縁処理は、コイルエンド２２０Ａ、２２０Ｂの全体を封止する態様で樹脂をモールドする処理であってよいし、ワニス等を塗布する処理であってもよい。

次に、図２５を参照してグリーンレーザによる溶接熱の影響について説明する。

図２５は、グリーンレーザによる溶接時の温度履歴の測定結果を示す図である。図２５では、横軸に時間を取り、縦軸に温度を取り、グリーンレーザによる溶接時の温度履歴が示される。図２５に示す温度履歴は、軸方向外側端面４２の溶接対象箇所９０の近傍の温度を熱電対で測定した結果に基づく。なお、図２５において、時点ｔ１は、照射開始時点を表す。

ところで、一般的に溶接時には熱が発生するので、溶接により発生した熱によって、コイル片５２の絶縁被膜６２が損傷（炭化）する場合がある。ここで、損傷（炭化）した絶縁被膜６２上には、絶縁材料（例えば樹脂や、ワニス等）を付与するのが困難になるため、溶接後におけるステータコイル２４の絶縁性能が悪化する可能性がある。

この点、本実施例によれば、図２５に示すように、溶接時の最高温度は約９９℃に留まる。これは、グリーンレーザを用いることで、上述のように入熱量が有意に低減されるためである。なお、約９９℃は、エナメルの炭化が生じる温度である１８０℃よりも有意に低い。このように、本実施例によれば、グリーンレーザを用いることで、コイル片５２の絶縁被膜６２の損傷が生じ難くすることができる。従って、本実施例によれば、絶縁被膜６２を除去する除去工程（Ｓ１４）（図２４参照）において、先端部４０のうちの接合される面の絶縁被膜６２のみを除去し、その他の面の絶縁被膜６２を残存させることが可能となりうる。

次に、図２６を参照して、グリーンレーザによる溶接に係る異物耐性について説明する。

図２６は、異物耐性を検証するための試験の説明図である。ここでは、図２６に示すように、当接される先端部４０同士の重なる範囲を６分割し、分割して得られる６つの領域Ａ１からＡ６のいずれかに、絶縁被膜６２を形成するエナメル被膜の小片を挟み込み（径方向で先端部４０間に挟み込み）、グリーンレーザによる溶接を行った。そして、小片の挟み込み領域や小片のサイズを変更させてグリーンレーザによる溶接を行い、異物耐性を評価した。その結果、例えば、領域Ａ１や領域Ａ３においては、サイズ０．７ｍｍ×０．７ｍｍの小片を挟み込んだ場合でも、溶接ビードの表面に穴空き等の欠陥が生じなかった。同様に、領域Ａ２においては、サイズ１．０ｍｍ×１．０ｍｍの小片を挟み込んだ場合でも、溶接ビードの表面に穴空き等の欠陥が生じなかった。その他も領域についても同様であった。これに対して、赤外レーザによる溶接の場合、サイズ０．２ｍｍ×０．２ｍｍの小片を挟み込んだ場合に、溶接ビードの表面に穴空きが生じ、グリーンレーザによる溶接の異物耐性の高さを確認できた。

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

例えば、上述した実施例は、一のパスに係る出力振動区間は、当該一のパスに係る後半部に設定されるが、これに限られない。例えば、一のパスに係る出力振動区間は、当該一のパスに係る前半部の全部又は一部（例えば出力一定区間の全部又は一部）に設定されてもよい。

また、上述した実施例は、上述したように、グリーンレーザによる溶接の場合に好適なレーザ出力のプロフィールに関するものであるが、これに限られない。例えば、上述した本実施例によるレーザ出力のプロフィールは、赤外レーザによる溶接に適用されてもよい。なお、赤外レーザの場合、上述のように、連続的な照射が可能であるので、上述した本実施例による出力振動区間及びその後の出力低下区間は、連続的な照射の際の一部の区間（例えば、同様に、連続的な照射の後半部）を構成してもよい。この場合も、出力低下区間は、省略されてもよい。

＜付記＞
以上の実施例に関し、更に以下を開示する。なお、以下で記載する効果のうちの、一の形態に対する追加的な各形態に係る効果は、当該追加的な各形態に起因した付加的な効果である。

（１）一の形態は、回転電機（１）のステータコイル（２４）を形成するための一のコイル片（５２）と他の一のコイル片（５２）の先端部（４０）同士を当接させる工程（Ｓ２２）と、
当接させた前記先端部に係る溶接対象箇所にレーザビーム（１１０）を照射する溶接工程（Ｓ２４）とを含み、
前記溶接工程において、レーザ出力は、最小出力が０よりも大きい出力範囲（Ｗ２〜Ｗ１）内で振動される、回転電機用ステータ製造方法である。

本形態によれば、溶接工程においてレーザ出力が振動されるので、キーホールの形成状態を維持しつつキーホールのサイズを低減できる。これにより、レーザ出力が振動された後のキーホールは適切に埋まりやすくなり、ボイドが形成される可能性を低減できる。

（２）また、本形態においては、好ましくは、前記溶接工程において、レーザ出力は、所定値（Ｗ１）で維持され、その後、前記出力範囲内で振動される。

この場合、レーザ出力が所定値で維持された後にレーザ出力が振動されるので、レーザ出力が所定値で維持されていた際に形成されたキーホールは、レーザ出力が振動される際に、そのサイズが低減される。これにより、レーザ出力が振動された後のキーホールは適切に埋まりやすくなり、ボイドが形成される可能性を低減できる。

（３）また、本形態においては、好ましくは、前記溶接工程において、レーザ出力は、０よりも大きい所定値（Ｗ１）で維持され、その後、前記出力範囲内で振動され、その後、徐々に低下される。

この場合、キーホールのサイズを低減した後にレーザ出力を徐々に低下できるので、当該低下の際にキーホールが適切に埋まりやすくなり、ボイドが形成される可能性を低減できる。

（４）また、本形態においては、好ましくは、前記出力範囲の最大出力は、前記所定値に対応する。

この場合、レーザ出力が所定値で維持されている場合に比べて、入熱量を低減しつつ、キーホールの形成状態を維持しかつキーホールのサイズを低減できる。なお、「出力範囲の最大出力が所定値に対応する」とは、出力範囲の最大出力が所定値に一致する態様を意味するが、誤差等に起因して、出力範囲の最大出力が所定値に対してわずかなズレを有する態様を除外するものではない。

（５）また、本形態においては、好ましくは、前記溶接工程において、レーザ出力は、前記出力範囲内で振動され、その後、徐々に低下される。

この場合、キーホールのサイズが比較的小さい状態でレーザ出力を徐々に低下することができるので、当該低下の際にキーホールが適切に埋まりやすくなり、ボイドが形成される可能性を低減できる。

（６）また、本形態においては、好ましくは、前記レーザビームは、０．６μｍ以下の波長を有する。

この場合、０．６μｍ以下の波長のレーザビーム（例えばグリーンレーザ）が利用されるので、赤外レーザを用いる場合に比べて、比較的少ない入熱量で、コイル片間での必要な接合面積を確保できる。

（７）また、本形態においては、好ましくは、前記溶接工程において、前記レーザビームは、レーザ発振器におけるパルス発振ごとに発生され、
前記出力範囲内でのレーザ出力の振動は、一のパルス発振中の後半部において実現される。

この場合、連続的な照射ではなく、パルス発振によるパルス照射を行うことで、連続的な照射の場合に出力できるレーザ出力よりも高いレーザ出力を実現できる。これにより、必要な溶け込み深さが得られるレーザ出力を確保できる。また、出力範囲内でのレーザ出力の振動が一のパルス発振中の後半部において実現されるので、当該一のパルス発振の終了の際に形成されうるボイドを効果的に抑制できる。

（８）また、本形態においては、好ましくは、前記一のパルス発振中に、前記レーザビームは、照射位置が直線状に変化するように移動される。

この場合、一のパルス発振中に照射位置が固定される場合に比べて、溶接対象箇所に対して効率的な溶接を実現できる。また、一のパルス発振中に照射位置が固定される場合に比べて、溶接底部の凹凸等を効果的に低減できる。

（９）また、本形態においては、好ましくは、前記溶接工程において、一の前記溶接対象箇所に対して、２回以上のパルス発振により前記レーザビームが照射され、
前記一のパルス発振は、前記２回以上のパルス発振の一部又は全部を構成する。

この場合、２回以上のパルス発振を組み合わせ、かつ、２回以上のパルス発振の一部又は全部を、上記のような特性の一のパルス発振とすることで、溶接対象箇所の長さが比較的長い場合でもボイドが形成される可能性を低減できる。

（１０）また、本形態においては、好ましくは、前記一のパルス発振は、前記２回以上のパルス発振のうちの、前記溶接対象箇所の第１範囲（Ｄ１１）に前記レーザビームを照射するための第１パルス発振と、前記溶接対象箇所の第２範囲（Ｄ１２）に前記レーザビームを照射するための第２パルス発振とを構成し、
前記第１範囲と前記第２範囲は、部分的に重なる。

この場合、第１パルス発振による溶接箇所と第２パルス発振による溶接箇所との間の継ぎ目部分においても、製品機能上必要な溶接断面積を適切に確保できる。

１ モータ
１０ モータハウジング
１２ 回転軸（回転中心）
１４ａ ベアリング
１４ｂ ベアリング
２１ ステータ
２２ ステータコア
２２Ａ バックヨーク
２２０Ａ コイルエンド
２２Ｂ ティース
２２０Ｂ コイルエンド
２４ ステータコイル
３０ ロータ
３２ ロータコア
３４ ロータシャフト
３４Ａ 中空部
３５Ａ エンドプレート
３５Ｂ エンドプレート
４０ 先端部
４２ 軸方向外側端面
５０ 直進部
５２ コイル片
５４ 連結部
５６ 脚部
５８ 渡り部
６０ 線状導体（平角線）
６２ 絶縁被膜
９０ 溶接対象箇所

Claims (10)

1. 回転電機のステータコイルを形成するための一のコイル片と他の一のコイル片の先端部同士を当接させる工程と、
   当接させた前記先端部に係る溶接対象箇所にレーザビームを照射する溶接工程とを含み、
   前記溶接工程において、レーザ出力は、最小出力が０よりも大きい出力範囲内で振動される、回転電機用ステータ製造方法。
2. 前記溶接工程において、レーザ出力は、所定値で維持され、その後、前記出力範囲内で振動される、請求項１に記載の回転電機用ステータ製造方法。
3. 前記溶接工程において、レーザ出力は、０よりも大きい所定値で維持され、その後、前記出力範囲内で振動され、その後、徐々に低下される、請求項１に記載の回転電機用ステータ製造方法。
4. 前記出力範囲の最大出力は、前記所定値に対応する、請求項２又は３に記載の回転電機用ステータ製造方法。
5. 前記溶接工程において、レーザ出力は、前記出力範囲内で振動され、その後、徐々に低下される、請求項１に記載の回転電機用ステータ製造方法。
6. 前記レーザビームは、０．６μｍ以下の波長を有する、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の回転電機用ステータ製造方法。
7. 前記溶接工程において、前記レーザビームは、レーザ発振器におけるパルス発振ごとに発生され、
   前記出力範囲内でのレーザ出力の振動は、一のパルス発振中の後半部において実現される、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の回転電機用ステータ製造方法。
8. 前記一のパルス発振中に、前記レーザビームは、照射位置が直線状に変化するように移動される、請求項７に記載の回転電機用ステータ製造方法。
9. 前記溶接工程において、一の前記溶接対象箇所に対して、２回以上のパルス発振により前記レーザビームが照射され、
   前記一のパルス発振は、前記２回以上のパルス発振の一部又は全部を構成する、請求項８に記載の回転電機用ステータ製造方法。
10. 前記一のパルス発振は、前記２回以上のパルス発振のうちの、前記溶接対象箇所の第１範囲に前記レーザビームを照射するための第１パルス発振と、前記溶接対象箇所の第２範囲に前記レーザビームを照射するための第２パルス発振とを構成し、
    前記第１範囲と前記第２範囲は、部分的に重なる、請求項９に記載の回転電機用ステータ製造方法。

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