JP6653560B2 - 固定子積層鉄心及びその製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、固定子積層鉄心及びその製造方法に関する。

特許文献１は、所定形状に加工された複数の電磁鋼板が積層された固定子積層鉄心（ステータ）を開示している。当該固定子積層鉄心においては、電磁鋼板同士を固定するために、電磁鋼板の積層方向において固定子積層鉄心の一端面から他端面まで延びる線溶接部が当該固定子積層鉄心の外周面（電磁鋼板の外周面）に設けられている。

実開昭６１−０００４３７号公報

特許文献１に記載の固定子積層鉄心のように、積層方向において固定子積層鉄心の一端面から他端面まで延びる線溶接部が外周面全体に設けられていると、線溶接部内に渦電流が発生しやすく、発熱が加速する。特に、固定子積層鉄心にカシメが存在する場合には、循環電流が、カシメ内だけでなく、カシメ内及び線溶接部内にも流れ、渦電流損がより増加する。

一方、特許文献１に記載の固定子積層鉄心のように、固定子積層鉄心の外周面に線溶接部が設けられていると、線溶接部の近傍において電磁鋼板が収縮し変形する。特に、固定子積層鉄心の一端面から他端面まで線溶接部が延びている場合には、変形が顕著である。このような変形の結果、固定子積層鉄心のうち線溶接部の近傍では電磁鋼板が磁化し難くなる。従って、ヒステリシス損が増加する。

このように、特許文献１の固定子積層鉄心では、損失の増加に伴うエネルギー効率の低下が生ずることにより、モータ特性の低下が懸念される。

そこで、本開示は、エネルギー効率の向上を図ることが可能な固定子積層鉄心及びその製造方法を説明する。

本開示の一つの観点に係る固定子積層鉄心は、複数の金属板が積層された積層体であって、環状を呈する本体部と、本体部の外周面から本体部の径方向外側に向けて突出する耳金部とを有する積層体と、耳金部の外周面に形成された少なくとも一つの第１の溶接部と、耳金部の外周面に形成された少なくとも一つの第２の溶接部とを備え、第１の溶接部は、複数の金属板の積層方向に沿う第１の仮想直線上に部分的に位置すると共に、積層方向において複数の金属板のうち少なくとも二つを接合しており、第２の溶接部は、積層方向に沿い且つ第１の仮想直線とは異なる第２の仮想直線上に部分的に位置すると共に、積層方向において複数の金属板のうち少なくとも二つを接合している。

本開示の一つの観点に係る固定子積層鉄心では、少なくとも一つの第１の溶接部と少なくとも一つの第２の溶接部とが耳金部の外周面に形成されている。本体部の外周面から本体部の径方向外側に向けて突出する耳金部には磁束が流れ難いので、耳金部に第１及び第２の溶接部を形成して複数の金属板同士が接合されたとしても、渦電流は生じない。そのため、渦電流損が比較的小さくなる。また、本開示の一つの観点に係る固定子積層鉄心では、第１の溶接部が、複数の金属板の積層方向に沿う第１の仮想直線上に部分的に位置すると共に、積層方向において複数の金属板のうち少なくとも二つを接合しており、第２の溶接部が、積層方向に沿い且つ第１の仮想直線とは異なる第２の仮想直線上に部分的に位置すると共に、積層方向において複数の金属板のうち少なくとも二つを接合している。そのため、固定子積層鉄心の一端面から他端面まで溶接部が延びている場合と比較して、金属板の収縮が抑制されるので、金属板の変形が少ない。従って、ヒステリシス損が比較的小さくなる。以上より、本開示の一つの観点に係る固定子積層鉄心によれば、エネルギー効率の向上を図ることが可能となる。

さらに、本開示の一つの観点に係る固定子積層鉄心では、金属板の変形が少なくなるので、第１及び第２の溶接部の形成後において固定子積層鉄心に生ずる残留応力が比較的小さくなる。そのため、第１及び第２の溶接部の割れ（いわゆる、溶接割れ）の発生を抑制することが可能となると共に、極めて高い平面度、平行度及び直角度を有する固定子積層鉄心を得ることが可能となる。

第１の溶接部と第２の溶接部とは積層方向において略交互に並んでいてもよい。この場合、複数の第１の溶接部が第１の仮想直線上にある場合に、第１の溶接部同士が一つの第２の溶接部の長さ程度離間する。そのため、第１の仮想直線上において、各第１の溶接部による金属板の変形が相互に影響し難い。同様に、複数の第２の溶接部が第２の仮想直線上にある場合に、第２の溶接部同士が一つの第１の溶接部の長さ程度離間する。そのため、第２の仮想直線上において、各第２の溶接部による金属板の変形が相互に影響し難い。さらに、各第１の溶接部による金属板の変形と各第２の溶接部による金属板の変形とも、相互に影響し難い。従って、エネルギー効率の更なる向上を図ることが可能となる。また、溶接割れの発生をより抑制することが可能となると共に、いっそう高い平面度、平行度及び直角度を有する固定子積層鉄心を得ることが可能となる。

耳金部には、積層方向において耳金部を貫通する貫通孔が設けられており、第１の溶接部と第２の溶接部とは、貫通孔を間に置くように位置していてもよい。この場合、第１の溶接部による金属板の変形と第２の溶接部による金属板の変形とが、貫通孔の両側において均等に生じやすい。そのため、貫通孔に歪みが生じ難くなるので、貫通孔が積層方向に沿って直線状に延びやすい。従って、固定子積層鉄心をハウジングに固定するためのボルトの挿通孔として貫通孔を利用する際に、ボルトをスムーズに貫通孔に挿通することが可能となると共に、固定子積層鉄心のハウジングに対するボルトによる固定力をより高めることが可能となる。

耳金部は、耳金部の外周面から本体部の径方向外側に向けて突出すると共に積層方向に直線状に延びる第１及び第２の突出部を含み、第１の溶接部は第１の突出部の外表面に形成されており、第２の溶接部は第２の突出部の外表面に形成されていてもよい。第１及び第２の溶接部を例えばアーク溶接で形成する場合、第１及び第２の突出部にアークが到達しやすい。そのため、第１及び第２の溶接部をより確実に耳金部の外周面に形成することが可能となる。

耳金部は、耳金部の外周面から本体部の径方向外側に向けて突出すると共に積層方向に直線状に延びる突出部を含み、突出部の先端部は、本体部の周方向において階段状を呈しており、第１の溶接部は突出部の一の段に形成されており、第２の溶接部は突出部の他の段に形成されていてもよい。第１及び第２の溶接部を例えばアーク溶接で形成する場合、突出部の各段にアークが到達しやすい。そのため、第１及び第２の溶接部をより確実に耳金部の外周面に形成することが可能となる。

耳金部は、耳金部の外周面から本体部の径方向外側に向けて突出すると共に積層方向に直線状に延びる突出部を含み、突出部は、本体部の周方向に沿って拡がる幅広形状を呈しており、第１の溶接部は突出部の一方の角部近傍に形成されており、第２の溶接部は突出部の他方の角部近傍に形成されていてもよい。第１及び第２の溶接部を例えばアーク溶接で形成する場合、突出部の各角部にアークが到達しやすい。そのため、第１及び第２の溶接部をより確実に耳金部の外周面に形成することが可能となる。

積層体は、複数の金属板が積層方向においてカシメにより結合された複数の積層ブロックを有し、第１の溶接部は、複数の積層ブロックのうち積層方向において隣り合う少なくとも二つを接合しており、第２の溶接部は、複数の積層ブロックのうち積層方向において隣り合う少なくとも二つを接合していてもよい。この場合、積層ブロックの金属板はカシメで結合されているので、少なくとも各積層ブロック同士が隣り合う部分が溶接されればよい。そのため、第１及び第２の溶接部の長さが比較的短くなる。従って、溶接作業を比較的短時間で完了することが可能となる。

本開示の他の観点に係る固定子積層鉄心の製造方法は、複数の金属板を積層し、環状を呈する本体部と、本体部の外周面から本体部の径方向外側に向けて突出する耳金部とを有する積層体を得る第１の工程と、耳金部の外周面に少なくとも一つの第１の溶接部を形成する第２の工程と、耳金部の外周面に少なくとも一つの第２の溶接部を形成する第３の工程とを含み、第１の溶接部は、複数の金属板の積層方向に沿う第１の仮想直線上に部分的に位置すると共に、積層方向において複数の金属板のうち少なくとも二つを接合しており、第２の溶接部は、積層方向に沿い且つ第１の仮想直線とは異なる第２の仮想直線上に部分的に位置すると共に、積層方向において複数の金属板のうち少なくとも二つを接合している。

本開示の他の観点に係る固定子積層鉄心の製造方法では、第２の工程において少なくとも一つの第１の溶接部を耳金部の外周面に形成し、第３の工程において少なくとも一つの第２の溶接部を耳金部の外周面に形成している。本体部の外周面から本体部の径方向外側に向けて突出する耳金部には磁束が流れ難いので、耳金部に第１及び第２の溶接部を形成して複数の金属板同士が接合されたとしても、渦電流は生じない。そのため、渦電流損が比較的小さくなる。また、本開示の他の観点に係る固定子積層鉄心の製造方法では、第１の溶接部が、複数の金属板の積層方向に沿う第１の仮想直線上に部分的に位置すると共に、積層方向において複数の金属板のうち少なくとも二つを接合しており、第２の溶接部が、積層方向に沿い且つ第１の仮想直線とは異なる第２の仮想直線上に部分的に位置すると共に、積層方向において複数の金属板のうち少なくとも二つを接合している。そのため、固定子積層鉄心の一端面から他端面まで溶接部が延びている場合と比較して、金属板の収縮が抑制されるので、金属板の変形が少ない。従って、ヒステリシス損が比較的小さくなる。以上より、本開示の他の観点に係る固定子積層鉄心の製造方法によれば、エネルギー効率の向上を図ることが可能となる。

さらに、本開示の他の観点に係る固定子積層鉄心の製造方法では、金属板の変形が少なくなるので、第１及び第２の溶接部の形成後において固定子積層鉄心に生ずる残留応力が比較的小さくなる。そのため、第１及び第２の溶接部の割れ（いわゆる、溶接割れ）の発生を抑制することが可能となると共に、極めて高い平面度、平行度及び直角度を有する固定子積層鉄心を得ることが可能となる。

第２の工程では、第１の溶接機構を第１の仮想直線に沿って移動させつつ第１の溶接機構による溶接処理の実行及び停止を切り替えて第１の溶接部を形成し、第３の工程では、第２の溶接機構を第２の仮想直線に沿って移動させつつ第２の溶接機構による溶接処理の実行及び停止を切り替えて第２の溶接部を形成してもよい。この場合、第１の溶接部及び第２の溶接部を形成するにあたり、各溶接機構をそれぞれ各仮想直線に沿って直線的に移動させるだけでよい。そのため、溶接機構を駆動させるための駆動機構を極めて簡便に構成することが可能となる。

第２及び第３の工程では、第１及び第２の溶接機構による溶接処理の実行及び停止を略交互に切り替えてもよい。この場合、第１及び第２の溶接機構による溶接処理の実行及び停止（ＯＮ／ＯＦＦ）という極めて簡便な制御により、積層方向において略交互に並ぶ第１の溶接部及び第２の溶接部を形成することが可能となる。このようにして形成される複数の第１の溶接部が第１の仮想直線上にある場合、第１の溶接部同士が一つの第２の溶接部の長さ程度離間する。そのため、第１の仮想直線上において、各第１の溶接部による金属板の変形が相互に影響し難い。同様に、複数の第２の溶接部が第２の仮想直線上にある場合、第２の溶接部同士が一つの第１の溶接部の長さ程度離間する。そのため、第２の仮想直線上において、各第２の溶接部による金属板の変形が相互に影響し難い。さらに、各第１の溶接部による金属板の変形と各第２の溶接部による金属板の変形とも、相互に影響し難い。従って、エネルギー効率の更なる向上を図ることが可能となる。また、溶接割れの発生をより抑制することが可能となると共に、いっそう高い平面度、平行度及び直角度を有する固定子積層鉄心を得ることが可能となる。

第２及び第３の工程では、溶接機構を移動させつつ溶接機構による溶接処理の実行及び停止を切り替えて第１及び第２の溶接部をそれぞれ形成してもよい。この場合、二つの溶接機構を用いることができない狭隘な箇所に対しても溶接処理を行うことが可能となる。また、この場合、一つの溶接機構を制御することにより、第１の溶接部及び第２の溶接部が形成される。そのため、必要とする溶接機構の数が少なくなるので、固定子積層鉄心の製造コストを低減することが可能となる。

本開示に係る固定子積層鉄心及びその製造方法によれば、エネルギー効率の向上を図ることが可能なとなる。

図１は、本実施形態に係る固定子積層鉄心を示す斜視図である。 図２は、図１の固定子積層鉄心を構成する加工体を示す上面図である。 図３は、溶接部の形成方法を説明するための図である。 図４は、突出部の他の例を示す斜視図である。 図５は、溶接部の他の例を示す斜視図である。 図６は、本実施形態に係る固定子積層鉄心の他の例を示す斜視図である。 図７は、図６の固定子積層鉄心の製造過程を説明するための図である。 図８は、溶接部の形成方法の他の例を説明するための図である。 図９は、溶接部の形成方法の他の例を説明するための図である。 図１０は、溶接部の形成方法の他の例を説明するための図である。

以下に説明される本開示に係る実施形態は本発明を説明するための例示であるので、本発明は以下の内容に限定されるべきではない。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

まず、図１を参照して、固定子積層鉄心１の構成について説明する。固定子積層鉄心１（ステータ）は、円筒形状を呈している。すなわち、固定子積層鉄心１の中央部分には、中心軸線Ａｘに沿って延びる貫通孔１ａが設けられている。貫通孔１ａ内には、図示しない回転子鉄心（ロータ）が配置可能である。固定子積層鉄心１は、回転子鉄心と共に電動機（モータ）を構成する。固定子積層鉄心１は、積層体１０と、溶接群２０と、溶接群３０とを備える。

積層体１０は、ヨーク部１１（本体部）と、複数のティース部１２と、複数の耳金部１３とを有する。ヨーク部１１は、円環状を呈しており、中心軸線Ａｘを囲むように延びている。ヨーク部１１の径方向における幅、内径、外径及び厚さはそれぞれ、モータの用途及び性能に応じて種々の大きさに設定しうる。

各ティース部１２は、ヨーク部１１の内縁から中心軸線Ａｘ側に向かうようにヨーク部１１の径方向に沿って延びている。すなわち、各ティース部１２は、ヨーク部１１の内縁から中心軸線Ａｘ側に向けて突出している。図１に示される積層体１０においては、１２個のティース部１２がヨーク部１１に一体的に形成されている。各ティース部１２は、ヨーク部１１の周方向において、略等間隔で並んでいる。

固定子積層鉄心１がモータとして構成される場合には、各ティース部１２には、巻線（図示せず）が所定回数巻回される。隣り合うティース部１２の間には、巻線を配置するための空間であるスロット１４が画定されている。

各耳金部１３は、中心軸線Ａｘから離れるように、ヨーク部１１の外縁からヨーク部１１の径方向に沿って延びている。すなわち、各耳金部１３は、ヨーク部１１の外縁からヨーク部１１の径方向外側に向けて突出している。図１に示される積層体１０においては、３個の耳金部１３がヨーク部１１に一体的に形成されている。各耳金部１３は、ヨーク部１１の周方向において、略等間隔で並んでいる。各耳金部１３は、中心軸線Ａｘ方向において、積層体１０の一端面から他端面にかけて直線状に延びている。

各耳金部１３は、主突部１３ａと、一対の副突部１３ｂ，１３ｃとを含む。主突部１３ａは、中心軸線Ａｘ方向から三角形状を呈し、ヨーク部１１の外縁に設けられている。主突部１３ａには、中心軸線Ａｘの延在方向において主突部１３ａ（耳金部１３）を貫通する貫通孔１５が設けられている。貫通孔１５は、固定子積層鉄心１を電動機のハウジング（図示せず）に固定するためのボルトの挿通孔として機能する。

一対の副突部１３ｂ，１３ｃは共に、中心軸線Ａｘ方向から見て三角形状を呈し、主突部１３ａの外縁に設けられている。一対の副突部１３ｂ，１３ｃは、貫通孔１５を間に置くように位置している。副突部１３ｂ（第１の突出部）は、主突部１３ａの外周面上において、中心軸線Ａｘに平行な仮想直線Ｌ１（第１の仮想直線）に沿って直線状に延びている。副突部１３ｃ（第２の突出部）は、主突部１３ａの外周面上において、中心軸線Ａｘに平行な仮想直線Ｌ２（第２の仮想直線）に沿って直線状に延びている。

積層体１０は、図２に示される複数の加工体１００によって構成されている。具体的には、積層体１０は、複数の加工体１００を積み重ね、これらを締結することによって得られる。複数の加工体１００の積層方向は、中心軸線Ａｘの延在方向である。加工体１００の厚さは、モータの用途及び性能に応じて種々の大きさに設定しうるが、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であってもよい。

積層体１０は、いわゆる転積によって構成されていてもよい。「転積」とは、複数の加工体１００を積層させて積層体１０を得るに際し、加工体１００同士の角度を相対的にずらすことをいい、加工体１００を回転させつつ積層することを含む。転積は、主に加工体１００の板厚偏差を相殺することを目的に実施される。積層体１０を得るにあたり、加工体１００を１枚ごとに転積してもよいし、加工体１００が所定枚数積層された単位ブロックごとに転積してもよい。転積の角度は、加工体１００が有する耳金部１０３（詳しくは後述する）同士が重なれば、任意の大きさに設定してもよい。例えば、本実施形態では、加工体１００が３つの耳金部１０３を有しているので、転積の角度が１２０°に設定されていてもよい。また、単位ブロック同士を転積する場合には、積層する単位ブロックの数を加工体１００の耳金部１０３の数のｎ倍（ただし、ｎは１以上の自然数）としてもよい。この場合、得られる積層体１０の平面度、平行度及び直角度の向上を図ることが可能となる。

複数の加工体１００を締結するために、種々の公知の方法を採用してもよい。例えば、接着剤又は樹脂材料を用いた接合、カシメ、溶接等によって、複数の加工体１００を締結してもよい。このうち、低コスト及び作業効率性の観点から、カシメ又は溶接によって複数の加工体１００を締結してもよい。一方、モータにおける高トルクの発現及び低鉄損の観点から、接着剤又は樹脂材料を用いた接合によって複数の加工体１００を締結してもよい。また、仮カシメが形成された仮カシメ板（図示せず）を加工体１００に設け、仮カシメ板の仮カシメを介して複数の加工体１００を締結して中間体を得た後、仮カシメ板が積層された仮カシメブロックを中間体から除去することによって、積層体１０を得てもよい。なお、「仮カシメ」とは、複数の加工体１００を一時的に一体化させるのに使用されるカシメを意味する。

加工体１００は、例えば、電磁鋼板（金属板）である被加工板が加工（例えば、打ち抜き加工、切り曲げ加工等）されることにより得られる。加工体１００に仮カシメが設けられていない場合、中心軸線Ａｘ方向から見た加工体１００の形状は、中心軸線Ａｘ方向から見た積層体１０の形状と略同一である（図１及び図２参照）。そのため、加工体１００も、図２に示されるように、中心軸線Ａｘ方向から見て円環状を呈している。加工体１００の中央部分には、貫通孔１００ａが設けられている。

加工体１００は、ヨーク部１０１と、複数のティース部１０２と、複数の耳金部１０３とを有する。ヨーク部１０１、ティース部１０２及び耳金部１０３の形状はそれぞれ、積層体１０のヨーク部１１、ティース部１２及び耳金部１３と同一形状である。そのため、隣り合うティース部１０２の間には、巻線を配置するための空間であるスロット１０４が画定されている。また、耳金部１０３は、主突部１０３ａと、一対の副突部１０３ｂ，１０３ｃとを含んでいる。主突部１０３ａには、中心軸線Ａｘ方向において主突部１０３ａ（耳金部１０３）を貫通する貫通孔１０５が設けられている。

図１に戻って、溶接群２０は、複数の溶接部２１（第１の溶接部）を有する。複数の溶接部２１はそれぞれ、副突部１３ｂの外周面に形成されている。図１に示される溶接群２０においては、二つの溶接部２１が副突部１３ｂに形成されている。そのため、各溶接部２１は、仮想直線Ｌ１上に部分的に位置している。換言すれば、各溶接部２１は、副突部１３ｂの外周面のうち積層体１０の一端面から他端面にかけて全体的に延びているのではなく、副突部１３ｂの外周面において互いに離間しながら中心軸線Ａｘ方向に並んでいる。各溶接部２１は、中心軸線Ａｘ方向において複数の加工体１００のうち少なくとも二つを接合している。各溶接部２１の長さは、いずれも同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。

溶接群３０は、複数の溶接部３１（第２の溶接部）を有する。複数の溶接部３１はそれぞれ、副突部１３ｃの外周面に形成されている。図１に示される溶接群３０においては、二つの溶接部３１が副突部１３ｃに形成されている。そのため、各溶接部３１は、仮想直線Ｌ２上に部分的に位置している。換言すれば、各溶接部３１は、副突部１３ｃの外周面のうち積層体１０の一端面から他端面にかけて全体的に延びているのではなく、副突部１３ｃの外周面において互いに離間しながら中心軸線Ａｘ方向に並んでいる。各溶接部３１は、中心軸線Ａｘ方向において複数の加工体１００のうち少なくとも二つを接合している。各溶接部３１の長さは、いずれも同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。各溶接部３１の長さは、各溶接部２１の長さと同じであってもよいし、異なっていてもよい。

一対の副突部１３ｂ，１３ｃは貫通孔１５を間に置くように位置しているので、各副突部１３ｂ，１３ｃに形成されている溶接部２１と溶接部３１とも、貫通孔１５を間に置くように位置している。溶接部２１と溶接部３１とは、中心軸線Ａｘ方向において略交互に並んでいる（千鳥状に配列されている）。中心軸線Ａｘ方向において隣り合う溶接部２１と溶接部３１との端部同士は、ヨーク部１１（積層体１０）の周方向において重なり合っていてもよいし、重なり合っていなくてもよい。ヨーク部１１（積層体１０）の周方向において当該端部同士が重なり合う場合には、重なり合う長さが、例えば、１ｍｍ〜１０ｍｍ程度であってもよい。

続いて、図３を参照して、積層体１０（耳金部１３）に対して溶接部２１，３１を形成する方法について説明する。まず、複数の加工体１００を積層して積層体１０を得る（第１の工程）。次に、副突部１３ｂ，１３ｃのそれぞれに対して溶接部２１，３１を形成する（第２及び第３の工程）。溶接部２１，３１を形成するにあたり、本実施形態では、溶接機２００を用いる。

溶接機２００は、溶接トーチ２０１（第１の溶接機構）と、溶接トーチ２０２（第２の溶接機構）と、供給機構２０３と、駆動機構２０４と、揺動機構２０５と、コントローラ２０６（制御部）とを備える。溶接トーチ２０１，２０２は、例えば、アーク溶接用のトーチである。供給機構２０３は、コントローラ２０６からの指示に基づいて、各溶接トーチ２０１，２０２を介してワイヤを自動的に母材（副突部１３ｂ，１３ｃ）に対して供給可能に構成されている。なお、溶接トーチ２０１，２０２は必ずしもワイヤを用いなくてもよい。また、溶接機２００は、アーク溶接に限らず、レーザ溶接等の他の溶接処理を行えるように構成されていてもよい。

駆動機構２０４は、コントローラ２０６からの指示に基づいて、各溶接トーチ２０１，２０２を中心軸線Ａｘ方向に沿って移動可能に構成されている。揺動機構２０５は、コントローラ２０６からの指示に基づいて、各溶接トーチ２０１，２０２を中心軸線Ａｘに交差する平面に沿って揺動可能に構成されている。駆動機構２０４及び揺動機構２０５は、例えばエアシリンダ、サーボモータ等であってもよい。コントローラ２０６は、例えば、記録媒体（図示せず）に記録されているプログラム又はオペレータからの操作入力等に基づいて供給機構２０３、駆動機構２０４及び揺動機構２０５をそれぞれ動作させるための指示信号を生成し、当該指示信号を各機構２０３〜２０５に送信する。

副突部１３ｂ，１３ｃのそれぞれに対する溶接部２１，３１の形成処理（溶接処理）について具体的に説明する。複数の加工体１００が積層された積層体１０が溶接機２００にセットされると、溶接トーチ２０１の先端が副突部１３ｂの外周面のうち積層体１０の一端面寄りに対面すると共に、溶接トーチ２０２の先端が副突部１３ｃの外周面のうち積層体１０の一端面寄りに対面する。

次に、コントローラ２０６が駆動機構２０４に指示して、溶接トーチ２０１，２０２の先端がそれぞれ副突部１３ｂ，１３ｃに対面した状態を保持したまま、溶接トーチ２０１，２０２を副突部１３ｂ，１３ｃの外周面のうち積層体１０の他端面に向けて移動させる（図３の矢印Ａｒ１参照）。このとき、中心軸線Ａｘ方向において溶接部２１の形成予定個所２２に溶接トーチ２０１，２０２が位置しているときには、コントローラ２０６が供給機構２０３に指示して、ワイヤを溶接トーチ２０１に供給させるが溶接トーチ２０２に供給させない。一方、中心軸線Ａｘ方向において溶接部３１の形成予定個所３２に溶接トーチ２０１，２０２が位置しているときには、コントローラ２０６が供給機構２０３に指示して、ワイヤを溶接トーチ２０２に供給するが溶接トーチ２０１に供給しない。

従って、溶接部２１の形成の際には、溶接トーチ２０１が仮想直線Ｌ１に沿って移動しつつ、溶接トーチ２０１による溶接処理の実行及び停止（ＯＮ／ＯＦＦ）が切り替えられる。溶接部３１の形成の際には、溶接トーチ２０２が仮想直線Ｌ１に沿って移動しつつ、溶接トーチ２０２による溶接処理の実行及び停止（ＯＮ／ＯＦＦ）が切り替えられる。特に、本実施形態では、溶接トーチ２０１，２０２による溶接処理の実行及び停止が略交互に切り替えられる。

こうして、副突部１３ｂ，１３ｃにそれぞれ溶接部２１，３１が形成されると、溶接処理が完了する。

以上のような本実施形態では、溶接部２１と溶接部３１とが耳金部１３の外周面に形成されている。ヨーク部１１の外周面からヨーク部１１の径方向外側に向けて突出する耳金部１３には磁束が流れ難いので、耳金部１３に溶接部２１，３１を形成して複数の加工体１００同士が接合されたとしても、渦電流は生じない。そのため、渦電流損が比較的小さくなる。また、本実施形態では、溶接部２１が、中心軸線Ａｘ方向（複数の加工体１００の積層方向）に沿う仮想直線Ｌ１上に部分的に位置すると共に、中心軸線Ａｘ方向において複数の加工体１００のうち少なくとも二つを接合している。同様に、溶接部３１が、中心軸線Ａｘ方向に沿い且つ仮想直線Ｌ１とは異なる仮想直線Ｌ２上に部分的に位置すると共に、中心軸線Ａｘ方向において複数の加工体１００のうち少なくとも二つを接合している。そのため、積層体１０の一端面から他端面まで溶接部２１，３１が延びている場合と比較して、加工体１００の収縮が抑制されるので、加工体１００の変形が少ない。従って、ヒステリシス損が比較的小さくなる。以上より、本実施形態によれば、エネルギー効率の向上を図ることが可能となる。

本実施形態では、加工体１００の変形が少なくなるので、溶接部２１，３１の形成後において固定子積層鉄心１に生ずる残留応力が比較的小さくなる。そのため、溶接部２１，３１の割れ（いわゆる、溶接割れ）の発生を抑制することが可能となると共に、極めて高い平面度、平行度及び直角度を有する固定子積層鉄心１を得ることが可能となる。

本実施形態では、溶接部２１と溶接部３１とは中心軸線Ａｘ方向において略交互に並んでいる。そのため、溶接部２１同士が一つの溶接部３１の長さ程度離間する。従って、仮想直線Ｌ１上において、各溶接部２１による加工体１００の変形が相互に影響し難い。同様に、溶接部３１同士が一つの溶接部２１の長さ程度離間する。したがって、仮想直線Ｌ２上において、各溶接部３１による加工体１００の変形が相互に影響し難い。さらに、各溶接部２１による加工体１００の変形と各溶接部３１による加工体１００の変形とも、相互に影響し難い。以上よりエネルギー効率の更なる向上を図ることが可能となる。また、溶接割れの発生をより抑制することが可能となると共に、いっそう高い平面度、平行度及び直角度を有する固定子積層鉄心１を得ることが可能となる。

本実施形態では、溶接部２１と溶接部３１とは、貫通孔１５を間に置くように位置している。そのため、溶接部２１による加工体１００の変形と溶接部３１による加工体１００の変形とが、貫通孔１５の両側において均等に生じやすい。そのため、貫通孔１５に歪みが生じ難くなるので、貫通孔１５が積層方向に沿って直線状に延びやすい。従って、固定子積層鉄心１をハウジングに固定するためのボルトの挿通孔として貫通孔１５を利用する際に、ボルトをスムーズに貫通孔１５に挿通することが可能となると共に、固定子積層鉄心１のハウジングに対するボルトによる固定力をより高めることが可能となる。

本実施形態では、溶接部２１が副突部１３ｂの外表面に形成されており、溶接部３１は副突部１３ｃの外表面に形成されている。副突部１３ｂ，１３ｃは主突部１３ａからさらに外方に向けて突出しているので、溶接部２１，３１を例えばアーク溶接で形成する場合、副突部１３ｂ，１３ｃにアークが到達しやすい。そのため、溶接部２１，３１をより確実に副突部１３ｂ，１３ｃの外周面に形成することが可能となる。

本実施形態では、溶接トーチ２０１を仮想直線Ｌ１に沿って移動させつつ溶接トーチ２０１による溶接処理の実行及び停止を切り替えて溶接部２１を形成すると共に、溶接トーチ２０２を仮想直線Ｌ２に沿って移動させつつ溶接トーチ２０２による溶接処理の実行及び停止を切り替えて溶接部３１を形成している。そのため、溶接部２１，３１を形成するにあたり、各溶接トーチ２０１，２０２をそれぞれ各仮想直線Ｌ１，Ｌ２に沿って直線的に移動させるだけでよい。従って、各溶接トーチ２０１，２０２を駆動させるための駆動機構２０４を極めて簡便に構成することが可能となる。

本実施形態では、溶接部２１，３１の形成にあたり、溶接トーチ２０１，２０２による溶接処理の実行及び停止（ＯＮ／ＯＦＦ）を略交互に切り替えている。そのため、極めて簡便な制御により、中心軸線Ａｘ方向において略交互に並ぶ溶接部２１，３１を形成することが可能となる。

以上、本開示に係る実施形態について詳細に説明したが、本発明の要旨の範囲内で種々の変形を上記の実施形態に加えてもよい。例えば、図４（ａ）に示されるように、主突部１３ａに一つの副突部１３ｄが設けられていてもよい。副突部１３ｄは、ヨーク部１１の周方向において（平面視において）階段状を呈しており、二つの段差部１３ｄ_１，１３ｄ_２を含む。段差部１３ｄ_１，１３ｄ_２はそれぞれ、仮想直線Ｌ１，Ｌ２に沿って延びている。溶接部２１，３１はそれぞれ、段差部１３ｄ_１，１３ｄ_２上に形成されている。この場合も、段差部１３ｄ_１，１３ｄ_２が主突部１３ａからさらに外方に向けて突出しているので、溶接部２１，３１を例えばアーク溶接で形成する場合、段差部１３ｄ_１，１３ｄ_２にアークが到達しやすい。そのため、溶接部２１，３１をより確実に段差部１３ｄ_１，１３ｄ_２の外周面に形成することが可能となる。

図４（ｂ）に示されるように、主突部１３ａに一つの副突部１３ｅが設けられていてもよい。副突部１３ｅは、ヨーク部１１の周方向に沿って拡がる幅広形状を呈しており、二つの角部１３ｅ_１，１３ｅ_２を含む。段差部１３ｅ_１，１３ｅ_２はそれぞれ、仮想直線Ｌ１，Ｌ２に沿って延びている。溶接部２１，３１はそれぞれ、角部１３ｅ_１，１３ｅ_２上に形成されている。この場合も、角部１３ｅ_１，１３ｅ_２が主突部１３ａからさらに外方に向けて突出しているので、溶接部２１，３１を例えばアーク溶接で形成する場合、角部１３ｅ_１，１３ｅ_２にアークが到達しやすい。そのため、溶接部２１，３１をより確実に角部１３ｅ_１，１３ｅ_２の外周面に形成することが可能となる。

図４（ｃ）に示されるように、主突部１３ａに副突部が設けられていなくてもよい。この場合、溶接部２１，３１は主突部１３ａ（耳金部１３）の外周面に直接形成される。

溶接群２０は、少なくとも一つの溶接部２１を有していてもよい。溶接群３０は、少なくとも一つの溶接部３１を有していてもよい。溶接部２１，３１のバリエーションを図５に例示する。なお、図５では、主突部１３ａに副突部が設けられていない耳金部１３を図示しているが、図５に示される各種の溶接部２１，３１の形態は、主突部１３ａに副突部が設けられている耳金部１３に対しても適用可能である。

図５（ａ）に示されるように、仮想直線Ｌ１に沿って延びる一つの溶接部２１と仮想直線Ｌ２に沿って延びる一つの溶接部３１とが耳金部１３の外周面に形成されていてもよい。図５（ｂ）に示されるように、耳金部１３の外周面のうち貫通孔１５に対して一方寄りに溶接部２１，３１が形成されていてもよい。換言すれば、溶接部２１と貫通孔１５とが溶接部３１を間に置くように位置していてもよい。

図５（ｃ）に示されるように、溶接部２１と溶接部３１とが中心軸線Ａｘ方向において交互に並んでいなくてもよい。すなわち、仮想直線Ｌ１に沿って隣り合うように並ぶ複数の溶接部２１を含む溶接群２０と、仮想直線Ｌ２に沿って隣り合うように並ぶ複数の溶接部３１を含む溶接群３０とが、中心軸線Ａｘ方向において並んでいてもよい。

図５（ｄ）に示されるように、仮想直線Ｌ１に沿って延びる少なくとも一つの溶接部２１を含む溶接群２０、及び、仮想直線Ｌ２に沿って延びる少なくとも一つの溶接部３１を含む溶接群３０に加え、仮想直線Ｌ３に沿って延びる少なくとも一つの溶接部４１を含む溶接群４０、仮想直線Ｌ４に沿って延びる少なくとも一つの溶接部５１を含む溶接群５０等が耳金部１３の外周面に形成されていてもよい。仮想直線Ｌ１〜Ｌ４はいずれも、中心軸線Ａｘ方向に沿って延びており、互いに異なる直線である。

主突部１３ａ、副突部１３ｂ，１３ｃ、段差部１３ｄ_１，１３ｄ_２、角部１３ｅ_１，１３ｅ_２、仮想直線Ｌ１〜Ｌ４等は、中心軸線Ａｘ方向（加工体１００の積層方向）に沿って延びていればよく、中心軸線Ａｘ方向に対して所定角度傾いていてもよい。

図６及び図７に示されるように、積層体１０は、複数の加工体１００が積層方向においてカシメＣによって結合された複数の積層ブロック３００を有していてもよい。積層ブロック３００は、中心軸線Ａｘ方向にさらに積層され、積層体１０を構成している。加工体１００をカシメＣで締結する場合、最外部に位置する一つの加工体１００には、隣り合う加工体１００のカシメＣに対応する位置に、当該カシメＣと嵌合可能な貫通孔が形成されていてもよい。

溶接部２１は、複数の積層ブロック３００のうち積層方向において隣り合う少なくとも二つを接合していてもよい。溶接部３１は、複数の積層ブロック３００のうち積層方向において隣り合う少なくとも二つを接合していてもよい。この場合も、溶接部２１と溶接部３１とは、中心軸線Ａｘ方向において交互に並んでいてもよいし、図５（ｃ）に示されるように交互に並んでいなくてもよい。この場合の溶接部２１，３１の長さは、積層ブロック３００の厚さの１／２程度であってもよい。隣り合う二つの積層ブロック３００を跨ぐように形成された溶接部２１，３１のうち一方の積層ブロック３００上に位置する部分は、積層ブロック３００の厚さの１／４程度であってもよい。

上記の実施形態では、溶接処理に際して、溶接トーチ２０１，２０２を共に同じ方向（図３の矢印Ａｒ１参照）に移動させたが、溶接トーチ２０１，２０２を互いに逆方向に移動させてもよい。すなわち、溶接トーチ２０１の先端が副突部１３ｂの外周面のうち積層体１０の一端面寄りに対面した状態から、溶接トーチ２０１が副突部１３ｂの外周面のうち積層体１０の他端面側に向けて移動すると共に、溶接トーチ２０２の先端が副突部１３ｃの外周面のうち積層体１０の他端面寄りに対面した状態から、溶接トーチ２０２が副突部１３ｃの外周面のうち積層体１０の一端面側に向けて移動してもよい。

積層体１０が複数の耳金部１３を有する場合には、二つ以上の耳金部１３を同時に溶接処理してもよいし、各耳金部１３を一つずつ溶接処理してもよい。積層体１０が複数の耳金部１３を有する場合には、溶接部２１，３１を形成するタイミングを双方の耳金部１３において同期させてもよいし、一方の耳金部１３において副突部１３ｂに溶接部２１を形成している際には他方の耳金部１３において副突部１３ｃに溶接部３１を形成してもよい。

一つの溶接トーチ２０１を用いて耳金部１３の外周面に溶接部２１，３１を形成してもよい。具体的には、図８に示されるように、コントローラ２０６が駆動機構２０４及び揺動機構２０５に指示して、溶接トーチ２０１を中心軸線Ａｘ方向に移動させつつ、溶接トーチ２０１の先端が副突部１３ｂ，１３ｃにそれぞれ向かうように溶接トーチ２０１を揺動させてもよい。この場合、二つの溶接トーチを用いることができない狭隘な箇所に対しても溶接処理を行うことが可能となる。また、この場合、一つの溶接トーチ２０１を制御することにより、溶接部２１，３１が形成される。そのため、必要とする溶接トーチの数が少なくなるので、固定子積層鉄心１の製造コストを低減することが可能となる。一つの溶接トーチ２０１を用いる場合、副突部１３ｂ，１３ｃに交互に溶接部２１，３１を形成してもよいし、まず副突部１３ｂに少なくとも一つの溶接部２１を形成し、その後に少なくとも一つの副突部１３ｃに溶接部３１を形成してもよい。

なお、以上の溶接処理の各例に関し、主突部１３ａに副突部１３ｂ〜１３ｅが設けられている場合も設けられていない場合も、同様に適用可能である。ここで、耳金部１３の外周面のうち貫通孔１５に対して一方寄りに副突部（図４（ａ）の副突部１３ｄ、図４（ｂ）の副突部１３ｅ等）が形成されている場合の溶接処理について、副突部１３ｄを例にとって説明する。例えば、まず段差部１３ｄ_１に対して溶接トーチ２０１により溶接部２１を形成し（図９（ａ）参照）、溶接トーチ２０１を副突部１３ｄから退避させた後、溶接トーチ２０１を副突部１３ｄに近接させ、段差部１３ｄ_２に対して溶接トーチ２０２により溶接部３１を形成してもよい（図９（ｂ）参照）。溶接トーチ２０１が段差部１３ｄ_１に対向すると共に溶接トーチ２０２が段差部１３ｄ_２に対向するように溶接トーチ２０１，２０２を設置した状態で、段差部１３ｄ_１，１３ｄ_２に対してそれぞれ溶接トーチ２０１，２０２により溶接処理を行ってもよい（図１０（ａ）参照）。一つの溶接トーチ２０１を用いて段差部１３ｄ_１，１３ｄ_２に対してそれぞれ溶接処理を行ってもよい（図１０（ｂ）参照）。図９に示される処理方法によれば、一の副突部１３ｄの近傍に位置する溶接トーチ２０１，２０２同士の干渉、及び、一の副突部１３ｄの近傍に位置する溶接トーチと当該一の副突部１３ｄと隣り合う副突部１３ｄの近傍に位置する溶接トーチとの干渉を避けるよう、溶接トーチ２０１，２０２を動作させる。一方、図１０（ａ），（ｂ）に例示される処理方法によれば、図９に示される処理方法と比較して、上記のような干渉が生じ難いので、溶接トーチ２０１，２０２の駆動機構２０４及び揺動機構２０５を簡素化することが可能となる。

溶接処理に際して、溶接トーチ２０１，２０２を移動させずに積層体１０を移動させてもよいし、溶接トーチ２０１，２０２及び積層体１０の双方を移動させてもよい。

１…固定子積層鉄心、１０…積層体、１１…ヨーク部（本体部）、１３…耳金部、１３ａ…主突部、１３ｂ…副突部（第１の突出部）、１３ｃ…副突部（第２の突出部）、１３ｄ…副突部、１３ｄ_１，１３ｄ_２…段差部、１３ｅ…副突部、１３ｅ_１，１３ｅ_２…角部、１５…貫通孔、２０，３０，４０，５０…溶接群、２１…溶接部（第１の溶接部）、３１…溶接部（第２の溶接部）、４１，５１…溶接部、１００…加工体（金属板）、２００…溶接機、２０１…溶接トーチ（第１の溶接機構）、２０２…溶接トーチ（第２の溶接機構）、２０６…コントローラ（制御部）、３００…積層ブロック、Ｃ…カシメ、Ｌ１…仮想直線（第１の仮想直線）、Ｌ２…仮想直線（第２の仮想直線）、Ｌ３，Ｌ４…仮想直線。

Claims (11)

1. 複数の金属板が積層された積層体であって、環状を呈する本体部と、前記本体部の外周面から前記本体部の径方向外側に向けて突出する耳金部とを有する積層体と、
   前記耳金部の外周面に形成された少なくとも一つの第１の溶接部と、
   前記耳金部の外周面に形成された少なくとも一つの第２の溶接部とを備え、
   前記第１の溶接部は、前記複数の金属板の積層方向に沿い且つ前記積層体の一端面と他端面との間で延びる第１の仮想直線上に部分的に位置すると共に、前記積層方向において前記複数の金属板のうち少なくとも二つを接合しており、
   前記第２の溶接部は、前記積層方向に沿い且つ前記積層体の一端面と他端面との間で延びる第２の仮想直線であって、前記第１の仮想直線とは異なる前記第２の仮想直線上に部分的に位置すると共に、前記積層方向において前記複数の金属板のうち少なくとも二つを接合している、固定子積層鉄心。
2. 前記第１の溶接部と前記第２の溶接部とは前記積層方向において略交互に並んでいる、請求項１に記載の固定子積層鉄心。
3. 前記耳金部には、前記積層方向において前記耳金部を貫通する貫通孔が設けられており、
   前記第１の溶接部と前記第２の溶接部とは、前記貫通孔を間に置くように位置している、請求項１又は２に記載の固定子積層鉄心。
4. 前記耳金部は、前記耳金部の外周面から前記本体部の径方向外側に向けて突出すると共に前記積層方向に直線状に延びる第１及び第２の突出部を含み、
   前記第１の溶接部は前記第１の突出部の外表面に形成されており、
   前記第２の溶接部は前記第２の突出部の外表面に形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の固定子積層鉄心。
5. 前記耳金部は、前記耳金部の外周面から前記本体部の径方向外側に向けて突出すると共に前記積層方向に直線状に延びる突出部を含み、
   前記突出部の先端部は、前記本体部の周方向において階段状を呈しており、
   前記第１の溶接部は前記突出部の一の段に形成されており、
   前記第２の溶接部は前記突出部の他の段に形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の固定子積層鉄心。
6. 前記耳金部は、前記耳金部の外周面から前記本体部の径方向外側に向けて突出すると共に前記積層方向に直線状に延びる突出部を含み、
   前記突出部は、前記本体部の周方向に沿って拡がる幅広形状を呈しており、
   前記第１の溶接部は前記突出部の一方の角部近傍に形成されており、
   前記第２の溶接部は前記突出部の他方の角部近傍に形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の固定子積層鉄心。
7. 前記積層体は、前記複数の金属板が前記積層方向においてカシメにより結合された複数の積層ブロックを有し、
   前記第１の溶接部は、前記複数の積層ブロックのうち前記積層方向において隣り合う少なくとも二つを接合しており、
   前記第２の溶接部は、前記複数の積層ブロックのうち前記積層方向において隣り合う少なくとも二つを接合している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の固定子積層鉄心。
8. 複数の金属板を積層し、環状を呈する本体部と、前記本体部の外周面から前記本体部の径方向外側に向けて突出する耳金部とを有する積層体を得る第１の工程と、
   前記耳金部の外周面に少なくとも一つの第１の溶接部を形成する第２の工程と、
   前記耳金部の外周面に少なくとも一つの第２の溶接部を形成する第３の工程とを含み、
   前記第１の溶接部は、前記複数の金属板の積層方向に沿い且つ前記積層体の一端面と他端面との間で延びる第１の仮想直線上に部分的に位置すると共に、前記積層方向において前記複数の金属板のうち少なくとも二つを接合しており、
   前記第２の溶接部は、前記積層方向に沿い且つ前記積層体の一端面と他端面との間で延びる第２の仮想直線であって、前記第１の仮想直線とは異なる前記第２の仮想直線上に部分的に位置すると共に、前記積層方向において前記複数の金属板のうち少なくとも二つを接合している、固定子積層鉄心の製造方法。
9. 前記第２の工程では、第１の溶接機構を前記第１の仮想直線に沿って移動させつつ前記第１の溶接機構による溶接処理の実行及び停止を切り替えて前記第１の溶接部を形成し、
   前記第３の工程では、第２の溶接機構を前記第２の仮想直線に沿って移動させつつ前記第２の溶接機構による溶接処理の実行及び停止を切り替えて前記第２の溶接部を形成する、請求項８に記載の製造方法。
10. 前記第２及び第３の工程では、前記第１及び第２の溶接機構による溶接処理の実行及び停止を略交互に切り替える、請求項９に記載の製造方法。
11. 前記第２及び第３の工程では、溶接機構を移動させつつ前記溶接機構による溶接処理の実行及び停止を切り替えて前記第１及び第２の溶接部をそれぞれ形成する、請求項８に記載の製造方法。

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