WO2019111414A1 - 回転電機の回転子鉄心、及び、回転電機の回転子鉄心の製造方法 - Google Patents

Abstract

回転電機の回転子鉄心は、円弧状鉄心片を周方向に並設して形成した環状鉄心片を周方向の位相をずらしながら軸方向に積層することにより構成される回転電機の回転子鉄心であって、回転子鉄心の側面において、軸方向に沿って積層される円弧状鉄心片を溶接する主溶接部と、軸方向の端部における第１層から少なくとも第２層までの円弧状鉄心片を溶接する追加溶接部と、を有する。

Description

回転電機の回転子鉄心、及び、回転電機の回転子鉄心の製造方法

　本発明は、回転電機の回転子鉄心、及び、回転電機の回転子鉄心の製造方法に関する。

　回転電機（モ－タ）の回転子の一部をなす回転子鉄心の製造方法の一つとして、複数の環状鉄心片をカシメ加工しながら積層させることにより構成する方法が知られている。しかしながら、当該方法にて回転子鉄心を製造するためには、カシメ加工と積層とを実行する製造装置が必要になる。

　ＪＰ２０１５－２０８０６６Ａに開示されている技術によれば、環状に並ぶ複数の円弧状鉄心片により環状鉄心片が構成され、さらに環状鉄心片を積層する際に円弧状鉄心片の周方向の位相をずらすように配置して回転子鉄心が構成される。そして、回転子鉄心の内周面や外周面の一部において積層方向（軸方向）に溶接することで、周方向に位相がずれて積層された円弧状鉄心片が互いに接続される。このようにすることで、積層された円弧状鉄心片が一体的に結合されて、回転子鉄心が構成される。

　ＪＰ２０１５－２０８０６６Ａに開示される技術によれば、積層される円弧状鉄心片のうち軸方向の端部においては、第１層の円弧状鉄心片と、第２層の円弧状鉄心片との内周面同士が溶接される。これに対して、第２層以降の円弧状鉄心片においては、軸方向の両側の円弧状鉄心片の内周面と溶接される。したがって、第１層の円弧状鉄心片は、第２層以降の円弧状鉄心片と比較すると溶接による接続箇所が少ないため、１つの溶接部に作用する応力が大きくなってしまう。したがって、高速回転時などの遠心力が大きい場合などには第１層の環状鉄心片の溶接が劣化し締結が緩んでしまうおそれがある。

　本発明の回転電機の回転子鉄心は、円弧状鉄心片を周方向に並設して形成した環状鉄心片を周方向の位相をずらしながら軸方向に積層することにより構成される回転電機の回転子鉄心であって、回転子鉄心の側面において、軸方向に沿って積層される円弧状鉄心片を溶接する主溶接部と、軸方向の端部における第１層から少なくとも第２層までの円弧状鉄心片を溶接する追加溶接部と、を有する。

図１は、第１実施形態の回転子鉄心の分解斜視図である。 図２Ａは、回転子鉄心の斜視図である。 図２Ｂは、図２Ａの領域Ａの拡大図である。 図３は、第２実施形態の回転子鉄心の斜視図である。 図４Ａは、回転子鉄心の端部を示す図である。 図４Ｂは、比較例の回転子鉄心の端部を示す図である。 図５は、変形例の回転子鉄心の上面図である。 図６Ａは、回転子鉄心の上面図の一例である 図６Ｂは、回転子鉄心の上面図の一例である 図６Ｃは、回転子鉄心の上面図の一例である 図６Ｄは、回転子鉄心の上面図の一例である 図７Ａは、第３実施形態の回転子鉄心の斜視図である。 図７Ｂは、回転子鉄心の上面図である。 図８Ａは、第４実施形態の回転子鉄心の斜視図である。 図８Ｂは、回転子鉄心の上面図である。 図９は、第５実施形態の回転子鉄心の上面図である。 図１０Ａは、第６実施形態の回転子鉄心の斜視図である。 図１０Ｂは、回転子鉄心の内周を示す図である。

　以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

　（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態における回転電機（モ－タ）のロ－タを構成する回転子鉄心１００の分解斜視図である。

　円弧状鉄心片１０は、円環状の環状鉄心片２０の一部を構成するものであり、より詳細には環状鉄心片２０のうちの９０度の角度をなすように構成されている。そして、４つの円弧状鉄心片１０が周方向に並設されることにより、１つの環状鉄心片２０が構成される。そして、環状鉄心片２０が複数積層されて、回転子鉄心１００が構成される。

　なお、本図においては、図中の上部の第１層の環状鉄心片２０については、環状鉄心片２０を構成する４つの円弧状鉄心片１０のうちの１つのみが示されており、他の３つの円弧状鉄心片１０は可読性のために省略されている。また、下部の第１層の環状鉄心片２０においても同様に、１つの円弧状鉄心片１０のみが示されている。

　以下においては、円弧状鉄心片１０や環状鉄心片２０に関する構成について、積層された状態では、上部における第１層については「－Ｕ１」、第２層については「－Ｕ２」というサフィクスを参照符号に付すものとする。下部における第１層については「－Ｌ１」、第２層については「－Ｌ２」というサフィクスを参照符号に付して説明するものとする。また、円弧状鉄心片１０や環状鉄心片２０に関する構成について、軸方向の上下方向を問わない場合には、第１層については「－１」、第２層については「－２」というようなサフィクスのみを参照符号に付すものとする。

　環状鉄心片２０は、積層された状態においては、環状鉄心片２０を構成する円弧状鉄心片１０の境界が所定の角度（本実施形態においては「９０／４」度）ずつだけ同じ方向に回転するように（本実施形態においては、上方に向かって反時計回りに回転するように）配置される。これは、回転子鉄心１００は、１６極のモータに用いられるものであることに起因する。円弧状鉄心片１０は環状に並ぶ４極分を構成するとともに、環状鉄心片２０が周方向に１極ずつ位相をずらされている。そのため、環状鉄心片２０は「９０／４（＝３６０／１６）」度ずつ位相がずれて積層されている。

　図示されるように、回転子鉄心１００の下部においては、第１層の円弧状鉄心片１０－Ｌ１の時計回り方向（図右方）の端部１１－Ｌ１に対して、第２層の円弧状鉄心片１０の時計回り方向の端部１１－Ｌ２は、反時計周りに所定の角度だけずれている。また、上部においては、第３層、第２層、及び、第１層の順に、円弧状鉄心片１０の反時計回り方向の端部１２－Ｕ３、１２－Ｕ２、及び、１２－Ｕ１は、順に、上方にいくほど反時計周りに所定の角度だけずれている。

　また、円弧状鉄心片１０には、内周面において、軸方向に延在して凹むように構成される複数の凹部１４が周方向に複数設けられている。また、円弧状鉄心片１０の上面には外周の近傍に複数の（本実施形態では４つ）磁石挿入孔１５が設けられている。なお、磁石挿入孔１５には永久磁石が挿入されるので、磁石挿入孔１５の数がモータの極数に相当する。そこで、円弧状鉄心片１０の周方向の中点を極中心１３と称すものとする。

　積層された円弧状鉄心片１０は、その内周において軸方向（積層方向）に、主溶接部１６と、上下端のそれぞれに設けられる追加溶接部１７－Ｌ、１７－Ｕとにおいて溶接されることで、全体として一体となって回転子鉄心１００を構成する。なお、主溶接部１６、下部の追加溶接部１７－Ｌ、及び、上部の追加溶接部１７－Ｕの詳細について、図２を用いて説明する。

　図２Ａは、回転子鉄心１００の斜視図であり、図２Ｂは、図２Ａの領域Ａの拡大図である。

　そして、環状鉄心片２０を構成する円弧状鉄心片１０のそれぞれは、軸方向に延在する複数の凹部１４において積層方向に溶接されている。この溶接箇所を、主溶接部１６と称するものとする。

　同時に、下部において、第１層の円弧状鉄心片１０－Ｌ１は、第２層の円弧状鉄心片１０－Ｌ２と、主溶接部１６だけでなく、主溶接部１６に対して時計回り方向（図右方向）の内周部においても溶接されている。この溶接箇所を追加溶接部１７－Ｌと称するものとする。また、上部において、第１層の円弧状鉄心片１０は、第２層の円弧状鉄心片１０と、主溶接部１６に加えて、主溶接部１６に対して反時計回り方向（図左方向）の内周部においても溶接されている。この溶接箇所を追加溶接部１７－Ｕと称するものとする。以下において、下部の追加溶接部１７－Ｌと上部の追加溶接部１７－Ｕとを区別しない場合には、追加溶接部１７と総称するものとする。

　図２Ａにおいては、環状鉄心片２０の内周にて１つの円弧状鉄心片１０についての溶接箇所のみが図示されている。しかしながら、環状鉄心片２０を構成する他の３つの円弧状鉄心片１０の内周のそれぞれにおいても、主溶接部１６、上部の追加溶接部１７－Ｌ、及び、下部の追加溶接部１７－Ｕが設けられている。

　本実施形態においては、第１層の円弧状鉄心片１０－１と第１層の円弧状鉄心片１０－２との接続は、主溶接部１６と追加溶接部１７とにより行われているが、両者が接触する面（境界面）の面内方向において、主溶接部１６と追加溶接部１７との断面積は略等しいものとする。なお、追加溶接部１７の断面積は、主溶接部１６の断面積よりも大きくてもよい。

　また、本実施形態においては、１つの主溶接部１６に対して、下部の追加溶接部１７－Ｌ、及び、上部の追加溶接部１７－Ｕが１つずつ設けられている。このように追加溶接部１７の数を最低限とすることで、製造コストの低減を図ることができる。

　また、本実施形態においては、主溶接部１６に対して、上部においては反時計周り方向に追加溶接部１７－Ｕが設けられ、下部においては時計周り方向に追加溶接部１７－Ｌが設けられる。すなわち、上部の追加溶接部１７－Ｌと下部の追加溶接部１７－Ｌとは主溶接部１６に対して反対側に設けられる。これは、以下のようにも説明することができる。

　図１を参照すれば、上部において、図示された第１層の円弧状鉄心片１０の極中心１３－Ｕ１の下に位置する第２層の円弧状鉄心片１０－Ｕ２の周方向の端部のそれぞれは、周方向の位置に関して、極中心１３－Ｕ１と一致せず、かつ、極中心１３－Ｕ１に対して非対称である。そして、それらの端部のうち、時計周り方向の端部１１－Ｕ２よりも反時計周り方向の端部１２－Ｕ２の方が、極中心１３－Ｕ１からの距離が短い。

　そして、上部の周方向の位置関係においては、主溶接部１６に対して、追加溶接部１７－Ｕは、反時計周り方向側に位置する。また、第１層の円弧状鉄心片１０－Ｕ１の周方向の極中心１３－Ｕ１に対して、極中心１３－Ｕ１からの距離が短い第２層の端部１２－Ｕ２は、反時計周り方向側に位置する。このように、主溶接部１６に対する追加溶接部１７－Ｕの位置関係は、極中心１３－Ｕ１に対する円弧状鉄心片１０－Ｕ２の近い側の端部１２－Ｕ２の位置関係と同様に、反時計周り方向になる。

　また、下部において、第１層の円弧状鉄心片１０－Ｌ１の極中心１３－Ｌ１の上に位置する第２層の円弧状鉄心片１０－Ｌ２の周方向の端部のそれぞれは、周方向の位置に関して、第１層の円弧状鉄心片１０の極中心１３－Ｕ１と一致せず、かつ、極中心１３－Ｕ１に対して非対称である。そして、第２層の円弧状鉄心片１０の反時計周り方向の端部（不図示）よりも時計周り方向の端部１１－Ｌ２の方が、第１層の円弧状鉄心片１０－Ｌ１の極中心１３－Ｌ１からの距離が短い。

　そして、下部の周方向の位置関係においては、主溶接部１６に対して、追加溶接部１７－Ｌは、時計周り方向側に位置する。また、第１層の円弧状鉄心片１０－Ｌ１の周方向の極中心１３－Ｌ１に対して、極中心１３－Ｌ１からの距離が短い第２層の端部１２－Ｌ２は、時計周り方向側に位置する。このように、主溶接部１６に対する追加溶接部１７－Ｌの位置関係は、極中心１３－Ｌ１に対する円弧状鉄心片１０－Ｌ２の近い側の端部１２－Ｌ２の位置関係と同様に、時計周り方向になる。

　したがって、上部の追加溶接部１７－Ｕと下部の追加溶接部１７－Ｌとは主溶接部１６に対して反対側に設けられるので、追加溶接部１７の配置の周方向の偏りが抑制され、溶接をより強固なものとすることができる。

　また、回転子鉄心１００を製造する場合には、まず、円弧状鉄心片１０を周方向において並設して環状鉄心片２０を構成し（並設ステップ）、周方向の位相をずらしながら環状鉄心片２０を積層し（積層ステップ）、環状鉄心片２０の内周において円弧状鉄心片１０のそれぞれを溶接して主溶接部１６を設け（主溶接ステップ）、軸方向端部における第１層から少なくとも第２層までの円弧状鉄心片１０を追加溶接する（追加溶接ステップ）ことで、回転子鉄心１００が製造される。

　なお、本実施形態においては、追加溶接部１７は、第１層の円弧状鉄心片１０－１と第２層の円弧状鉄心片１０－２との２層を溶接したが、これに限らない。追加溶接部１７は、第１層の円弧状鉄心片１０－１から少なくとも第２層の円弧状鉄心片１０－２までの円弧状鉄心片１０を溶接していればよく、第３層の円弧状鉄心片１０－３以上までと溶接されても構わない。

　第１実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

　第１実施形態によれば、積層された環状鉄心片２０からなる回転子鉄心１００の側面において、軸方向に沿って円弧状鉄心片１０を溶接する主溶接部１６と、軸方向の端部における第１層の円弧状鉄心片１０－１から少なくとも第２層の円弧状鉄心片１０－２までの円弧状鉄心片１０を溶接する追加溶接部１７を備える。

　ここで、追加溶接部１７が設けられない例について検討すれば、第１層の円弧状鉄心片１０－１は、第２層の円弧状鉄心片１０－２の側面と１箇所だけで溶接されている。これに対して、第２層以降の円弧状鉄心片１０－ｎは、積層方向の上下方向に隣接する円弧状鉄心片１０－ｎ－１、１０－ｎ＋１の側面と２箇所にて溶接される。したがって、第１層の円弧状鉄心片１０－１は、主溶接部１６により１箇所だけで溶接されているので、回転時などに主溶接部１６に比較的大きな応力が作用してしまう。

　第１層の円弧状鉄心片１０－１の溶接強度を補強する為に、主溶接部１６を複数設けることも考えられる。しかしながら、溶接時間の増加による製造コストの増加や、溶接ひずみの増加による寸法精度の悪化などを招くおそれがある。

　これに対して、本実施形態では、回転時に比較的大きな応力が発生する第１層の円弧状鉄心片１０－１の溶接箇所を増加させるために、第１層の円弧状鉄心片１０－１から少なくとも第２層の円弧状鉄心片１０－２までを溶接する追加溶接部１７を設ける。このようにすることで、溶接をより強固にできるだけでなく、追加溶接部１７の軸方向の長さも最小限にできるので、製造コストの上昇及び寸法精度の悪化を抑制できる。

　第１実施形態によれば、第１層の円弧状鉄心片１０－１と第２層の円弧状鉄心片１０－２との境界面の面内方向において、追加溶接部１７の断面積は、主溶接部１６の断面積と略等しい。もしくは、追加溶接部１７の断面積は、主溶接部１６の断面積よりも大きい。

　第１層の円弧状鉄心片１０－１は、第２層の円弧状鉄心片１０－２と、主溶接部１６と追加溶接部１７との２箇所にて溶接されるが、溶接部の断面積の総和は、主溶接部１６の断面積の略２倍または２倍よりも大きくなる。これに対して、第２層以降の円弧状鉄心片１０－ｎにおいては、積層方向の上下の円弧状鉄心片１０－ｎ－１、１０－ｎ＋１と主溶接部１６において溶接されるため、溶接部の断面積の総和は、主溶接部１６の断面積の２倍となる。したがって、第１層の円弧状鉄心片１０－１においても、第２層以降の円弧状鉄心片１０－ｎと同等の溶接部の総断面積が確保されるので、第２層以降と同等以上の溶接強度を確保することができる。

　第１実施形態によれば、積層方向の端部において、１つの主溶接部１６に対して、１つの追加溶接部１７が設けられる。このようにすることで、追加溶接部１７の数を最低限にすることができるので、製造コストの低下を図ることができる。

　第１実施形態によれば、追加溶接部１７は、軸方向の上端と下端とのそれぞれにおいて設けられる。そして、主溶接部１６に対して、上端の追加溶接部１７－Ｕは反時計回り方向、下端の追加溶接部１７－Ｌは時計周り方向に設けられる。すなわち、上端の追加溶接部１７－Ｕと、下端の追加溶接部１７－Ｌとは、主溶接部１６に対して反対方向に設けられる。この構成は以下のようにも説明できる。

　第１実施形態によれば、円弧状鉄心片１０は、第１層の円弧状鉄心片１０の極中心１３－１に対して、第２層の円弧状鉄心片１０の周方向の両方の端部１１－１、１２－１が、周方向の位置が一致せず、かつ、周方向に非対称となるように積層されている。そして、周方向において、主溶接部１６に対する追加溶接部１７の位置は、第１層の円弧状鉄心片１０の周方向中心に対する第２層の円弧状鉄心片１０の該周方向中心に近い一方の周方向端部上部なら１２－２、下部なら１１－２）の位置と同じ側（上部なら反時計周り側、下部なら時計周り側）である。このように構成することで、上端の追加溶接部１７－Ｕと、下端の追加溶接部１７－Ｌとは、主溶接部１６に対して反対方向に設けられることになる。

　上部と下部を含む全体においては、主溶接部１６に対して周方向の両側に追加溶接部１７－Ｕ、１７－Ｌが設けられることになるので、追加溶接部１７の周方向の偏りが抑制され、円弧状鉄心片１０の溶接強度の向上を図ることができる。

　（第２実施形態）
　第１実施形態においては、１つの円弧状鉄心片１０に対して１つの主溶接部１６及び追加溶接部１７が設けられる例について説明した。第２実施形態においては、１つの円弧状鉄心片１０に対して、複数の主溶接部１６及び追加溶接部１７が設けられる例、より詳細には、極ごとに（磁石挿入孔１５ごとに）主溶接部１６及び追加溶接部１７が設けられる例について説明する。

　図３は、第２実施形態の回転子鉄心１００の斜視図である。

　これらの図によれば、１つの円弧状鉄心片１０－１に対して、磁石挿入孔１５ごと、すなわち極ごとに４つの主溶接部１６が設けられる。そして、それらの主溶接部１６のそれぞれに対して追加溶接部１７が設けられている。

　このようにすることで、上部の追加溶接部１７－Ｕと下部の追加溶接部１７－Ｌとは、主溶接部１６に対して両側に設けられることになる。そのため、追加溶接部１７の周方向の偏りが抑制され、円弧状鉄心片１０の溶接強度の向上を図ることができる。

　第２実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

　図４Ａには、本実施形態における回転子鉄心１００の上面図であり、上部の第１層の円弧状鉄心片１０－Ｕ１と、下部の第１層の円弧状鉄心片１０－Ｌ１と、が示されている。この図によれば、円弧状鉄心片１０－Ｕ１においては、追加溶接部１７－Ｕは主溶接部１６に対して反時計周り方向に設けられている。追加溶接部１７－Ｌは主溶接部１６に対して時計周り方向に設けられている。すなわち、上部の追加溶接部１７－Ｕと下部の追加溶接部１７－Ｌとは、主溶接部１６に対して両側に設けられることになる。

　これに対して、図４Ｂには、比較例の回転子鉄心１００の上面図が示されている。この比較例においては、上部の追加溶接部１７－Ｕ、及び、下部の追加溶接部１７－Ｌは、主溶接部１６に対して、同じ時計周り方向、すなわち、片側のみに設けられることになる。そのため、追加溶接部１７の配置が周方向に偏ってしまう。

　このように、本変形例においては、上部と下部を含む全体においては、主溶接部１６に対して周方向の両側に追加溶接部１７が設けられることになるので、追加溶接部１７の周方向の偏りが抑制され、円弧状鉄心片１０の溶接強度の向上を図ることができる。

　（変形例）
　変形例においては、さらに、追加溶接部１７が周方向に等幅に構成されているものとする。

　図５は、回転子鉄心１００の上面図である。なお、図５には、第１層の環状鉄心２０－１を構成する円弧状鉄心片１０－１のうちの１つが示されている。

　主溶接部１６は、等間隔で配置される磁石挿入孔１５の周方向の中心と対向する位置に設けられている。そして、追加溶接部１７は主溶接部１６に対しての周方向のオフセット角が等しい。そのため、追加溶接部１７は、それぞれが周方向に等間隔（環状鉄心片２０の中心に対して等角度：θ）となるように設けられる。このようにすることで、以下に示すように生産性の低下の抑制を図ることができる。

　なお、本実施形態においては、円弧状鉄心片１０－１に対して、４つの主溶接部１６が設けられたがこれに限らない。すなわち、主溶接部１６の間隔に限らず追加溶接部１７が周方向に等間隔に設けられればよい。

　本変形例によれば、以下の効果を得ることができる。

　本変形例によれば、主溶接部１６に対して設けられる追加溶接部１７は周方向において等間隔（等角度）で配置される。回転子鉄心１００が積層方向（軸方向）に長く、円弧状鉄心片１０の厚さにバラツキがある場合には、回転子鉄心１００ごとに円弧状鉄心片１０の積層枚数が異なることになる。そのような場合には、回転子鉄心１００ごとに第１層の円弧状鉄心片１０の周方向の配置が異なってしまう。

　図６Ａ～図６Ｄは、回転子鉄心１００の上面図であり、第１層の円弧状鉄心片１０の周方向の配置が異なる場合がそれぞれ示されている。これらの図に示されるように、第１層の円弧状鉄心片１０の配置はそれぞれ異なり４種類存在するものとする。このように円弧状鉄心片１０の周方向の配置が異なる場合であっても、追加溶接部１７が周方向に等間隔に設けることになるので、それぞれの円弧状鉄心片１０における追加溶接部１７の配置は同等となる。したがって、円弧状鉄心片１０における追加溶接部１７の配置の違いを考慮して回転子鉄心１００を構成する必要がなくなるので、生産性の低下が抑制される。

　（第３実施形態）
　第１及び第２実施形態においては、上部の追加溶接部１７－Ｕは、全て、主溶接部１６に対して同じ側（反時計周り方向）に設けられ、下部の追加溶接部１７－Ｌは、全て、主溶接部１６に対して同じ側（時計周り方向）に設けられている。第３実施形態においては、主溶接部１６に対する追加溶接部１７の配置が、上部及び下部のそれぞれの中において異なる例について説明する。

　図７Ａは、第３実施形態の回転子鉄心１００の斜視図であり、図７Ｂは、回転子鉄心１００の上面図であり、第１層の円弧状鉄心片１０－１が示されている。

　これらの図によれば、追加溶接部１７は、対応する主溶接部１６に対して、円弧状鉄心片１０の周方向の端部のうち主溶接部１６に近い端部の側に設けられる。

　すなわち、極中心１３－１よりも時計回り方向（図７Ｂの右方）においては、追加溶接部１７は、対応する主溶接部１６に対して、その主溶接部１６が近い側の端部１１－１の側（時計周り方向側、図７Ｂの右側）に設けられている。極中心１３－１よりも左方においては、追加溶接部１７は、対応する主溶接部１６に対して、その主溶接部１６が近い側の端部１２－１の側（反時計周り方向側、図７Ｂの左側）に設けられている。このように構成されることで、回転時において、図中の矢印にて示されるような円弧状鉄心片１０の端部にて比較的大きくなる応力を低減できるので、溶接による円弧状鉄心片１０の締結の緩みを抑制できる。

　第３実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

　円弧状鉄心片１０においては、回転時には、円弧状の形状に起因して、端部（１１－１、１２－１）において、極中心１３－１よりも、大きな応力（遠心力）が発生する。図７には、円弧状鉄心片１０の端部に近い部分にて発生する応力が大きいことが大きな矢印で示され、極中心１３－１に近い部分にて発生する応力が小さいことが小さな矢印で示されている。

　本実施形態においては、追加溶接部１７は、対応する主溶接部１６に対して、主溶接部１６に近い円弧状鉄心片１０－１の端部の側に設けられる。このようにすることで、回転時において比較的応力が大きい円弧状鉄心片１０の端部の側に追加溶接部１７が設けられることになるため、比較的大きな応力を低減しやすくなり、溶接による円弧状鉄心片１０の締結の緩みを抑制できる。

　（第４実施形態）
　第１乃至第３実施形態においては、１つの主溶接部１６に対して、上部及び下部において１つずつ追加溶接部１７を設ける例について説明したが、これに限らない。第４実施形態においては、１つの主溶接部１６に対して、上部及び下部において複数の追加溶接部１７が設けられる例について説明する。

　図８Ａは、第４実施形態の回転子鉄心１００の斜視図であり、図８Ｂは、回転子鉄心１００の上面図であり、第１層の円弧状鉄心片１０－１が示されている。

　円弧状鉄心片１０－１には、複数の主溶接部１６が設けられており、主溶接部１６のそれぞれの両側に２つずつ追加溶接部１７が設けられている。このようにすることで、円弧状鉄心片１０の溶接強度の増加を図ることができる。なお、主溶接部１６に対して３つ以上の追加溶接部１７が設けられてもよい。

　第４実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

　第４実施形態によれば、１つの前記主溶接部１６に対して、２つ以上の追加溶接部１７が設けられている。このようにすることで、１つの主溶接部１６に対して、追加溶接部１７が１つずつ設けられる場合と比べて、追加溶接部１７が２つずつ設けられる場合には、溶接強度の向上を図ることができる。

　また、所望の溶接強度を得るための追加溶接部１７の１箇所あたりの断面積を小さくすることができるので、製造コストの低減を図ることができる。このように、追加溶接部１７の設計の自由度を向上させることができる。

　（第５実施形態）
　第１乃至第４実施形態においては、主溶接部１６のそれぞれに対して、上部と下部のそれぞれにおいて追加溶接部１７を設ける例について説明した。第５実施形態においては、主溶接部１６の一部においてのみ追加溶接部１７が設けられ、追加溶接部１７が設けられない主溶接部１６が存在する場合がある例について説明する。

　図９は、第５実施形態の回転子鉄心１００の上面図であり、第１層の円弧状鉄心片１０が示されている。

　円弧状鉄心片１０においては、４つの主溶接部１６が設けられている。そして、時計周り方向の端部１１、及び、反時計周り方向の端部１２の近傍にある主溶接部１６の周方向の両側には、追加溶接部１７が設けられているが、極中心１３に近い主溶接部１６に対しては追加溶接部１７が設けられていない。このようにすることで、以下に示すように、溶接強度の向上を図ることができる。

　第５実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

　第５実施形態によれば、円弧状鉄心片１０の周方向の端部１１、１２の近傍にある１つの主溶接部１６に対して、２つ以上の追加溶接部１７が設けられる。すなわち、円弧状鉄心片１０の極中心１３の近傍にある主溶接部１６に対して追加溶接部１７は設けられていない。

　ここで、第３実施形態において図７を用いて説明したように、円弧状鉄心片１０－１において端部１１、１２の近傍においては極中心１３においてと比べて、回転時の遠心力に起因して大きな応力が発生する。本実施形態においては、円弧状鉄心片１０の端部１１、１２に近い側において、主溶接部１６に対する追加溶接部１７の点数をより多く設ける。一方、比較的応力が小さな極中心１３の近傍においては追加溶接部１７を設けないため、追加溶接部１７の数を少なくできる。そのため、製造コストの低減を図りながら、効率よく円弧状鉄心片１０の溶接強度を強化することができる。

　（第６実施形態）
　第１乃至第５実施形態においては、追加溶接部１７が軸方向の上部及び下部のそれぞれに設けられる例について説明した。本実施形態においては、追加溶接部１７は、軸方向の一方にのみ設けられる例について説明する。

　図１０Ａは、第６実施規定の回転子鉄心１００の斜視図であり、図１０Ｂは、回転子鉄心１００の内周部を示す図である。これらの図には、積層された円弧状鉄心片１０と、主溶接部１６と、追加溶接部１７とが示されている。また、この図において、主溶接部１６の溶接方向が矢印にて示されている。そして、追加溶接部１７－Ｕは、溶接方向の開始点の近傍の側の端部にのみ設けられている。このようにすることで、以下に示すように効率よく溶接強度の強化を図ることができる。

　第６実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

　第６実施形態によれば、軸方向において主溶接部１６は図中の矢印の方向に溶接される。すなわち、上端が始点であり下端が終点となるものとする。追加溶接部１７は、主溶接部１６の溶接時の始点側の上端部にのみ設けられる。

　主溶接部１６は、溶接方向における始点において断面積が小さくなり、溶接強度が小さくなる傾向がある。そこで、主溶接部１６の溶接の始点側の端部においてのみ追加溶接部１７を設けることで、溶接強度が比較的低い側の強度の向上を図るとともに、溶接箇所の数を最低限とできるので製造コストの低減を図ることができる。

　なお、上述した実施形態における回転子鉄心１００の構成は一例であり、これらの実施系形態に限られるものではない。ここでは、１６極モータを例に挙げたが、極数についてはこれに限定するものではない。環状に並ぶ複数の４極分の円弧状鉄心片１０によって各々が構成された複数の環状鉄心片２０が、周方向に1極ずつ位相をずらして積層され、回転子鉄心１００の本体が製造される例を用いて説明したが、円弧状鉄心片１０の形状におよび極数、積層時にずらす位相の極数も同様に限定しない。さらに、1極あたり1箇所、回転子が存在する内径側の極中心に、積層方向に一様に溶接された主溶接部１６を示したが、主溶接部１６の箇所、数、位置および様相はその限りではない。また、生産性向上の為、追加溶接部１７は第１層と第２層だけでなく、第１層から第２層を含む複数の層までを溶接していてもよい。なお、その枚数は回転子鉄心片の積厚の７％程度に相当する枚数であることが好ましい。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。また、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。

Claims (11)

1. 　円弧状鉄心片を周方向に並設して形成した環状鉄心片を周方向の位相をずらしながら軸方向に積層することにより構成される回転電機の回転子鉄心であって、
   　前記回転子鉄心の側面において、前記軸方向に沿って積層される前記円弧状鉄心片を溶接する主溶接部と、
   　軸方向端部における第１層から少なくとも第２層までの前記円弧状鉄心片を溶接する追加溶接部と、を有する回転子鉄心。
2. 　請求項１に記載の回転子鉄心であって、
   　前記軸方向端部における第１層と第２層との前記円弧状鉄心片の境界面において、前記追加溶接部の断面積は、前記主溶接部の断面積と略等しい、または、前記主溶接部の断面積よりも大きい回転子鉄心。
3. 　請求項１又は２に記載の回転子鉄心であって、
   　前記軸方向端部において、１つの前記主溶接部に対して、１つの前記追加溶接部が設けられる回転子鉄心。
4. 　請求項３に記載の回転子鉄心であって、
   　前記追加溶接部は、前記軸方向端部のそれぞれに設けられ、
   　前記円弧状鉄心片は、前記軸方向端部において、第１層の前記円弧状鉄心片の周方向中心に対して、第２層の前記円弧状鉄心片の周方向端部のそれぞれは、周方向の位置が一致せず、かつ、周方向に非対称となるように積層され、
   　周方向において、前記主溶接部に対する前記追加溶接部の位置は、第１層の前記円弧状鉄心片の前記周方向中心に対する第２層の前記円弧状鉄心片の前記周方向中心に近い一方の周方向端部の位置と同じ側である、回転子鉄心。
5. 　請求項３に記載の回転子鉄心であって、
   　前記追加溶接部は、前記軸方向端部のそれぞれに設けられ、
   　一端の前記追加溶接部と、他端の前記追加溶接部とは、周方向において前記主溶接部に対して異なる側に設けられる、回転子鉄心。
6. 　請求項３から５のいずれか１項に記載の回転子鉄心であって、
   　１つの前記円弧状鉄心片に対して、複数の前記主溶接部及び前記追加溶接部が設けられ、
   　前記追加溶接部は、周方向に等間隔で設けられる、回転子鉄心。
7. 　請求項３に記載の回転子鉄心であって、
   　１つの前記円弧状鉄心片に対して、複数の前記主溶接部及び前記追加溶接部が設けられ、
   　前記追加溶接部は、周方向において、対応する前記主溶接部に対して、前記円弧状鉄心片の２つの周方向端部のうちの該主溶接部に近い側の周方向端部の側に設けられる、回転子鉄心。
8. 　請求項１又は２に記載の回転子鉄心であって、
   　前記軸方向端部において、１つの前記主溶接部に対して、２つ以上の前記追加溶接部が設けられる回転子鉄心。
9. 　請求項１又は２に記載の回転子鉄心であって、
   　１つの前記円弧状鉄心片に対して、複数の前記主溶接部及び前記追加溶接部が設けられ、
   　前記軸方向端部において、前記円弧状鉄心片の周方向端部の近傍にある１つの前記主溶接部に対して、２つ以上の前記追加溶接部が設けられる回転子鉄心。
10. 　請求項１又は２に記載の回転子鉄心であって、
    　１つの前記円弧状鉄心片に対して、複数の前記主溶接部及び前記追加溶接部が設けられ、
    　前記追加溶接部は、前記主溶接部が前記軸方向に溶接される時の終点側の前記軸方向端部に設けられる回転子鉄心。
11. 　環状鉄心片の一部をなす円弧状鉄心片を周方向において並設しながら軸方向に積層する、回転電機の回転子鉄心の製造方法であって、
    　前記円弧状鉄心片を周方向において並設する並設ステップと、
    　周方向の位相をずらしながら前記環状鉄心片を積層する積層ステップと、
    　前記回転子鉄心の側面において、前記軸方向に沿って積層される前記円弧状鉄心片のそれぞれを溶接して主溶接部を設ける主溶接ステップと、
    　軸方向端部における第１層から少なくとも第２層までの前記円弧状鉄心片を溶接する追加溶接ステップと、を有する、回転子鉄心の製造方法。

Images