(57)【要約】【課題】複数の鋼板が安定的に連結された積層コア等を提供する。【解決手段】積層コア２０は、厚さ方向ＴＤに積層された複数の鋼板２１を有する。積層コアは、複数の鋼板を連結している線状の溶接痕３０を有する。溶接痕は、複数の鋼板が露出する端面２２において複数の鋼板にわたって延びている。溶接痕は、鋼板の厚さＴＨ２１より長い波長ＬＤ４２により変動している溶接深さＤＰ３０を有する。溶接痕は、複数の鋼板にわたって溶接深さが変動することなく延びる連続部分３４を有する。さらに、溶接痕は、複数の鋼板にわたって溶接深さが周期的に変動する変動部分３５を有する。連続部分における深さＤＰ３４は、変動部分における深さＤＰ３５と実質的に等しい。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ方向（ＴＤ）に積層された複数の鋼板（２１）と、
複数の前記鋼板を連結している線状の溶接痕であって、複数の前記鋼板が露出する端面（２２）において複数の前記鋼板にわたって延びており、前記鋼板の厚さ（ＴＨ２１）より長い波長（ＬＤ４２）により変動している溶接深さ（ＤＰ３０）を有する線状の溶接痕（３０）とを備える積層コア。
【請求項２】
前記溶接痕は、前記端面において、変動している幅（ＷＤ３０）を有し、前記幅は、前記鋼板の厚さより小さい片側変動幅（ＷＳ３０）を有する請求項１に記載の積層コア。
【請求項３】
前記溶接痕は、前記厚さ方向に対して傾斜して延びている請求項１または請求項２に記載の積層コア。
【請求項４】
前記溶接痕をひとつとする複数の前記溶接痕を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の積層コア。
【請求項５】
複数の前記溶接痕は、等間隔に配置されている請求項４に記載の積層コア。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の前記積層コアをひとつとする複数の前記積層コアが積層的に配置されている積層コア。
【請求項７】
前記溶接痕は、前記端面において、前記鋼板の厚さより大きい幅（ＷＤ３０）を有し、
前記溶接痕は、深さ方向に関して、複数の前記鋼板にわたって変動することなく延びる連続部分（３４）、および、複数の前記鋼板にわたって周期的に変動する変動部分（３５）を有し、
前記連続部分における深さ（ＤＰ３４）と前記変動部分における深さ（ＤＰ３５）とは、実質的に等しい請求項１から請求項６のいずれかに記載の積層コア。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の前記積層コアを回転子コア（７）または固定子コア（１１）として備える回転電機であって、
前記回転子コアまたは前記固定子コアの軸方向に沿って前記溶接深さが変動している前記溶接痕を備える回転電機。
【請求項９】
複数の鋼板（２１）を厚さ方向（ＴＤ）に積層する積層工程と、
溶接装置（５０）により溶接エネルギーの複数のパルスを発生するパルス発生工程と、
前記溶接エネルギーを、複数の前記鋼板が露出する端面（２２）の溶接位置に与え、前記溶接エネルギーに応じた溶接深さの溶接痕を形成する溶接工程と、
前記溶接位置を前記端面の上において複数の前記鋼板にわたって移動させる移動工程とを備え、
前記溶接工程と前記移動工程とは、複数の前記パルスにより、前記鋼板の厚さ（ＴＨ２１）より長い波長（ＬＤ４２）で変動する前記溶接深さをもつ線状の前記溶接痕を前記端面の上において形成する積層コアの製造方法。
【請求項１０】
前記溶接工程と前記移動工程とは、複数の前記パルスにより、深さ方向に関して、複数の前記鋼板にわたって前記溶接深さが変動することなく延びる連続部分（３４）、および、複数の前記鋼板にわたって前記溶接深さが周期的に変動し、前記連続部分における深さ（ＤＰ３４）と実質的に等しい深さ（ＤＰ３５）を有する変動部分（３５）を形成する請求項９に記載の積層コアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、積層コア、回転電機、および積層コアの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、特許文献２、および特許文献３は、積層コアにおける複数の鋼板を連結する技術を開示する。従来技術として列挙された先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４５７７５３号
【特許文献２】特許第３５４３３２８号
【特許文献３】特許第３５４６５７９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１、特許文献２、および特許文献３の積層コアは、複数の鋼板の連結不良を生じる場合がある。連結不良は、溶接不良、溶接後における溶接痕の割れなど、多様な要因によって発生する場合がある。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、積層コア、回転電機、および積層コアの製造方法にはさらなる改良が求められている。
【０００５】
開示されるひとつの目的は、複数の鋼板が安定的に連結された積層コア、回転電機、および積層コアの製造方法を提供することである。
【０００６】
開示される他のひとつの目的は、溶接不良が抑制された積層コア、回転電機、および積層コアの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ここに開示された積層コアは、厚さ方向（ＴＤ）に積層された複数の鋼板（２１）と、複数の鋼板を連結している線状の溶接痕であって、複数の鋼板が露出する端面（２２）において複数の鋼板にわたって延びており、鋼板の厚さ（ＴＨ２１）より長い波長（ＬＤ４２）により変動している溶接深さ（ＤＰ３０）を有する線状の溶接痕（３０）とを備える。
【０００８】
開示される積層コアによると、線状の溶接痕が複数の鋼板を連結している。この溶接痕は、変動している溶接深さを有する。しかも、溶接深さは、鋼板の厚さより長い波長で変動している。変動する溶接深さは、鋼板と鋼板との合わせ部における応力集中を緩和し、割れの発生、割れの成長を抑制する。この結果、複数の鋼板が安定的に連結された積層コアが提供される。
【０００９】
ここに開示された回転電機は、上記積層コアを回転子コア（７）または固定子コア（１１）として備える回転電機であって、回転子コアまたは固定子コアの軸方向に沿って溶接深さが変動している溶接痕を備える。
【００１０】
ここに開示された積層コアの製造方法は、複数の鋼板（２１）を厚さ方向（ＴＤ）に積層する積層工程と、溶接装置（５０）により溶接エネルギーの複数のパルスを発生するパルス発生工程と、溶接エネルギーを、複数の鋼板が露出する端面（２２）の溶接位置に与え、溶接エネルギーに応じた溶接深さの溶接痕を形成する溶接工程と、溶接位置を端面の上において複数の鋼板にわたって移動させる移動工程とを備え、溶接工程と移動工程とは、複数のパルスにより、鋼板の厚さ（ＴＨ２１）より長い波長（ＬＤ４２）で変動する溶接深さをもつ線状の溶接痕を端面の上において形成する。
【００１１】
開示される積層コアの製造方法によると、鋼板の厚さより長い波長で変動する溶接深さをもつ溶接痕が形成される。変動する溶接深さは、鋼板と鋼板との合わせ部における応力集中を緩和し、割れの発生、割れの成長を抑制する。この結果、複数の鋼板が安定的に連結される積層コアの製造方法が提供される。
【００１２】
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る回転電機を示す断面図である。
【図２】回転子コアを示す側面図である。
【図３】固定子コアを示す平面図である。
【図４】固定子コアを示す側面図である。
【図５】溶接痕を示す部分拡大図である。
【図６】溶接痕を示す断面図である。
【図７】製造装置を示す断面図である。
【図８】製造方法を示すフローチャートである。
【図９】複数のパルスと距離との関係を示す波形図である。
【図１０】複数のパルスと時間との関係を示す波形図である。
【図１１】ひとつのスポットにおける温度変化を示す波形図である。
【図１２】降伏応力と温度との関係を示す波形図である。
【図１３】第２実施形態に係る固定子コアを示す側面図である。
【図１４】第３実施形態に係る固定子コアを示す側面図である。
【図１５】第４実施形態に係る固定子コアを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
複数の実施形態が、図面を参照しながら説明される。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。
【００１５】
第１実施形態
図１において、回転電機１が示されている。回転電機１は、例えば、電動発電機を提供する。回転電機１は、機器の動力系統２（ＰＷＴ）と作用的に連結されている。回転電機１は、動力系統２から供給される動力により発電する発電機として機能することができる。回転電機１は、動力系統２に動力を供給する電動機として機能することができる。回転電機１は、発電機、または電動機でもよい。動力系統２は、内燃機関を含む場合がある。動力系統２は、機器の主要な動力を提供する。この明細書において、機器は、乗り物、空調装置、揚水装置などを含む。さらに、乗り物の語は、車両、船舶、航空機、シミュレーション装置、アミューズメント装置を含む。
【００１６】
回転電機１は、制御装置３（ＣＮＴ）と電気的に接続されている。制御装置３は、インバータ回路を含む。回転電機１は、発電機として機能するとき、動力系統２によって駆動され、電力を出力する。制御装置３は、回転電機１が発電機として利用されるとき、回転電機１から出力される電力を整流する整流回路として機能する。回転電機１は、電動機として機能するとき、動力系統２の回転を支援する。制御装置３は、回転電機１が電動機として利用されるとき、回転電機１に多相交流電力を供給する。この実施形態では、多相交流電力は、三相電力である。
【００１７】
回転電機１は、回転子４および固定子１０を有する。回転子４は、軸ＡＸの周りを回転可能である。固定子１０は、軸ＡＸを有する筒状の部材である。以下の説明において、軸方向、径方向、および周方向の語は、軸ＡＸによって規定される。回転子４と固定子１０とは、ハウジング６に収容されている。ハウジング６は、固定子１０を固定し、かつ回転子４を回転可能に支持している。ハウジング６は、動力系統２の部品を提供する場合がある。例えば、ハウジング６は、クランクケースの一部、またはトランスミッションケースの一部を提供する場合がある。
【００１８】
回転子４は、固定子１０と磁気的に結合されている。回転子４は、シャフト５によって、ハウジング６に対して回転可能に支持されている。シャフト５は、回転軸を提供する。回転軸は、動力系統２に連結されている。回転子４は、固定子１０の径方向内側に配置されている。回転子４は、周方向に沿って配置された複数の磁極を有する。複数の磁極は、回転子４に埋設された複数の永久磁石によって形成されている。回転子４は、多様な構造によって提供することができる。回転子４は、例えば、８個（Ｎ極：４個、Ｓ極：４個）の磁極を有する。
【００１９】
固定子１０は、固定子コア１１を有する。固定子コア１１は、筒状である。固定子コア１１は、円環状でもある。固定子コア１１は、軸方向に沿って積層された複数の鋼板を有する。固定子コア１１は、周方向に配置された複数のスロットを有する。複数のスロットは、周方向に関して、等しいピッチで配置されている。複数のスロットは、いくつかの異なるピッチで配置されていてもよい。複数のスロットは、複数の鋼板を貫通するように、軸方向に延びている。さらに、複数のスロットは、径方向に広がっている。典型的な固定子コア１１は、環状のバックコアを有する。固定子コア１１は、バックコアから径方向内側に延び出す複数のティースを有する。複数のティースは、それらの間に、複数のスロットを形成している。
【００２０】
固定子１０は、固定子コイル１２を有する。固定子コイル１２は、固定子コア１１に装着されている。固定子コイル１２は、収容導体１３と、コイルエンド１４、１５とを有する。収容導体１３は、軸方向に沿って真っ直ぐに延びている。収容導体１３は、スロットに収容されている。コイルエンド１４、１５は、固定子コア１１の端部に位置づけられている。コイルエンド１４、１５は、固定子コア１１から軸方向に突出している。コイルエンド１４、１５は、固定子コイル１２に含まれる複数のセグメント導体の集合体である。コイルエンド１４、１５において、ひとつのセグメント導体は、ひとつのスロット内に位置する収容導体１３を、他の異なるスロット内に位置する収容導体１３に接続している。コイルエンド１４、１５は、連続したセグメント導体のターン部によって提供される場合がある。コイルエンド１４、１５は、異なるセグメント導体を接合した接合部によって提供される場合がある。
【００２１】
ひとつのコイルは、連続線によって、または複数のセグメントを接合することによって提供することができる。この実施形態では、接合された複数のセグメントによって、ひとつのコイルが提供されている。なお、複数のセグメントは、多様な接合手法によって接合することができる。接合手法は、例えば、ＴＩＧ溶接、電気抵抗溶接、はんだ接合などを利用することができる。また、ひとつのコイルは、ひとつの相とみなすことができるコイルである。ひとつのコイルは、その中に、電気角が異なる複数のコイル要素を含んでいてもよい。例えば、ひとつのコイルは、電気角が数度異なる複数のコイル要素を含むことができる。
【００２２】
固定子コイル１２は、結線ユニットを有する場合がある。結線ユニットは、多相結線を形成するように固定子コイル１２を電気的に接続する。結線ユニットは、スター結線、またはデルタ結線を提供するように複数の引出線を接続する。結線ユニットは、複数の結線導体を含む。複数の結線導体は、固定子コイル１２のための接続部材である。複数の結線導体は、導電部材製である。結線ユニットは、スター結線における３つの入出力端（電力端）を提供する端部導体を有する。結線ユニットは、スター結線における中性点を提供する中性点導体を有する。結線導体は、バスバーとも呼ばれる。
【００２３】
図２において、回転子４は、回転子コア７を有する。回転子コア７は、複数の鋼板２１を積層した積層体である。複数の鋼板２１は、厚さ方向ＴＤに積層されている。厚さ方向ＴＤは、軸方向ＡＤでもある。厚さ方向ＴＤは、積層方向とも呼ばれる。鋼板２１は、電磁鋼板によって提供することができる。回転子コアの外周面は、複数の鋼板２１が露出する端面２２によって提供されている。複数の鋼板２１は、互いに接合されて、ひとかたまりの磁性体コアとして取り扱い可能である。
【００２４】
複数の鋼板２１は、線状の溶接痕３０によって連結されている。溶接痕３０は、溶接工程における溶融池の痕跡を示している。溶接痕３０は、溶融痕とも呼ばれる。複数の鋼板２１は、複数の溶接痕３０において部分的に溶接されている。溶接痕３０は、端面２２において複数の鋼板２１にわたって延びている。溶接痕３０は、複数の鋼板２１が、溶接エネルギーによって部分的に溶融した後に、再び凝固することにより形成されている。溶接痕３０は、複数の鋼板２１にわたって連続的に延びている。
【００２５】
図３において、固定子１０は、固定子コア１１を有する。固定子コア１１は、複数の鋼板２１を積層した積層体である。複数の鋼板２１は、厚さ方向ＴＤに積層されている。厚さ方向ＴＤは、軸方向ＡＤでもある。鋼板２１は、電磁鋼板によって提供することができる。固定子コア１１の外周面は、複数の鋼板２１が露出する端面２２によって提供されている。複数の鋼板２１は、互いに接合されて、ひとかたまりの磁性体コアとして取り扱い可能である。複数の鋼板２１は、複数の溶接痕３０において部分的に溶接されている。溶接痕３０は、端面２２において複数の鋼板２１にわたって延びている。溶接痕３０は、複数の鋼板２１が、溶接エネルギーによって部分的に溶融した後に、再び凝固することにより形成されている。溶接痕３０は、複数の鋼板２１にわたって連続的に延びている。
【００２６】
固定子コア１１は、複数の溶接痕３０を備える。複数の溶接痕３０は、互いに相似である。複数の溶接痕３０は、固定子コア１１の周方向ＣＤに関して、等間隔に配置されている。複数の溶接痕３０の間隔は、３６０×１／８（度）である。
【００２７】
図４において、固定子コア１１は、複数の部分コア１１ａ、１１ｂ、１１ｃを有する。複数の部分コア１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、厚さ方向ＴＤに積層されている。この実施形態では、固定子コア１１は、複数の部分コア１１ａ、１１ｂ、１１ｃが積層的に配置されている積層コアによって提供されている。
【００２８】
以下の説明において、積層コア２０は、回転子コア７、または、固定子コア１１、または、回転子コア７と固定子コア１１との両方を指す場合がある。積層コア２０は、代表的に、固定子コア１１を示す場合がある。回転子コア７の溶接痕３１と、固定子コア１１の溶接痕３２とは、代表的に溶接痕３０と呼ばれる。
【００２９】
図５は、図３の矢印Ｖにおける溶接痕３０を示している。この実施形態では、軌道線４１は、厚さ方向ＴＤに延びる直線である。軌道線４１は、曲線でもよい。溶接痕３０の縁３３は、軌道線４１に沿って波状に変動している。縁３３は、溶接時に形成された溶融池の形状に対応している。縁３３は、溶接痕３０の幅ＷＤ３０を規定している。溶接痕３０は、端面２２において、鋼板２１の厚さＴＨ２１より大きい幅ＷＤ３０を有する（ＴＨ２１＜ＷＤ３０）。溶接痕３０は、端面２２において、変動している幅ＷＤ３０を有する。幅ＷＤ３０は、鋼板２１の厚さＴＨ２１より小さい片側変動幅ＷＳ３０を有する（ＷＳ３０＜ＴＨ２１）。溶接痕３０の幅ＷＤ３０の両側変動幅は、２×ＷＳ３０である。両側変動幅２×ＷＳ３０は、鋼板２１の厚さＴＨ２１より小さい（２×ＷＳ３０＜ＴＨ２１）。
【００３０】
図中において、破線の円は、端面２２におけるレーザ溶接のためのレーザスポット４２を示す。レーザスポット４２は、直径Ｄ４２を有する。レーザスポット４２は、楕円形でもよい。溶接痕３０は、複数のレーザスポット４２によって断続的に形成された複数の溶融池の痕跡でもある。溶接痕３０の縁３３は、レーザスポット４２よりやや小さいか、または、やや大きい。図示の例では、縁３３は、レーザスポット４２より大きく描かれている。
【００３１】
後述する製造方法において、複数のレーザスポット４２は、距離ＬＤ４２だけ離れて照射されている。距離ＬＤ４２は、複数のレーザスポット４２の中心の間の距離である。距離ＬＤ４２は、複数の鋼板２１にわたって連続的に延びる溶接痕３０を形成するように設定されている。距離ＬＤ４２は、鋼板２１の厚さＴＨ２１より大きい。距離ＬＤ４２は、後述する溶接深さＤＰ３０の変動の波長ＬＤ４２を規定している。
【００３２】
複数のレーザスポット４２は、互いに重複している。この重複の痕跡は、縁３３の形状として溶接痕３０にあらわれている。距離ＬＤ４２は、鋼板２１の厚さＴＨ２１より大きく、レーザスポット４２の直径Ｄ４２より小さい（ＴＨ２１＜ＬＤ４２＜Ｄ４２）。望ましい形態では、距離ＬＤ４２は、鋼板２１の厚さＴＨ２１より大きく、レーザスポット４２の半径Ｄ４２／２より小さい（ＴＨ２１＜ＬＤ４２＜Ｄ４２／２）。この結果、軌道線４１の上において、少なくとも２つのレーザスポット４２が部分的に重複している。さらに、軌道線４１の上において、３つのレーザスポット４２が部分的に重複している。図示の例では、第１のレーザスポット４２ａに対して、次に照射された第２のレーザスポット４２ｂと、さらに次に照射された第３のレーザスポット４２ｃとが部分的に重なっている。２つのレーザスポット４２の重複量は、直径Ｄ４２の６０±１０％とすることができる。複数のレーザスポット４２の重複は、後述する溶接深さの変動による傾斜を規定する。複数のレーザスポット４２の重複は、レーザ溶接による細く鋭い溶け込み形状においても、溶接深さの変動による傾斜角を小さくすることを可能とする。
【００３３】
図６は、図３のＶＩ−ＶＩ線における断面を示している。図中には、軌道線４１における溶接痕３０の断面が図示されている。溶接痕３０は、積層コアである固定子コア１１の一端から他端まで連続的に延びている。溶接痕３０は、初期位置ＬＳと終了位置ＬＦとの間の距離ＬＬにおいて実行されるレーザ溶接工程によって形成されている。初期位置ＬＳは、最初の照射位置である。終了位置ＬＦは、最後の照射位置である。レーザ溶接工程は、距離ＬＬにおいて、複数のパルス状のレーザ照射を含む。レーザ溶接工程は、積層コアの範囲外から開始され、積層コアの範囲外において終端されてもよい。
【００３４】
積層コアとしての回転子コア７において、溶接痕３０の溶接深さＤＰ３０は、軸方向ＡＤに沿って変動している。積層コアとしての固定子コア１１において、溶接痕３０の溶接深さＤＰ３０は、軸方向ＡＤに沿って変動している。溶接深さＤＰ３０は、径方向ＲＤにおける溶接痕３０の厚さでもある。
【００３５】
溶接痕３０は、複数の鋼板２１にわたって連続する一連の溶接深さＤＰ３０を有する。溶接深さＤＰ３０は、厚さ方向ＴＤに沿って変動している。溶接痕３０は、鋼板２１の厚さＴＨ２１より長い波長ＬＤ４２により変動している溶接深さＤＰ３０を有する。溶接深さＤＰ３０の最も深い頂点４４は、ひとつのレーザスポット４２によって生成された溶け込み形状の頂点でもある。溶接深さＤＰ３０の最も浅い頂点４５は、２つのレーザスポット４２によって生成された溶け込み形状の交点でもある。溶接痕３０は、複数の鋼板２１にわたって変動することなく延びる連続部分３４、および、複数の鋼板２１にわたって周期的に変動する変動部分３５を有する。連続部分３４における深さＤＰ３４と、変動部分３５における深さＤＰ３５とは、実質的に等しい。
【００３６】
複数の鋼板２１は、合わせ部２３において接している。言い換えると、複数の鋼板２１は、合わせ部２３において分離可能でもある。溶接痕３０は、立体的な曲面状の境界面を有している。境界面は、複数の鋼板２１と、溶接痕３０との境界である。さらに、変動する溶接深さＤＰ３０は、境界面の最深部においても、曲線を提供している。この結果、境界面と合わせ部２３とは、合わせ部２３に対して直交することなく、合わせ部２３に対して傾斜して交差する。言い換えると、溶接深さＤＰ３０の変動は、合わせ部２３に対して直交することがないように調節されている。溶接深さＤＰ３０の変動は、少なくとも合わせ部２３に対して直交する機会を抑制するように調節されている。傾斜した交差は、合わせ部２３における応力集中を緩和する。この結果、合わせ部２３から溶接痕３０への割れの発生、割れの成長が抑制される。
【００３７】
図７は、積層コアを製造するための製造装置を示す。製造装置は、対象物としての積層コア２０を設置するための溶接ステージ５１（ＳＴＧ）を有する。溶接ステージ５１は、積層コア２０を固定する。後述のように、溶接ステージ５１は、積層コア２０を移動させる場合がある。積層コア２０は、溶接装置５０に端面２２を対向させるように溶接ステージ５１に保持される。溶接装置５０は、パルス方式のレーザ溶接装置である。溶接装置５０は、パルス式のレーザ発振器５２を有する。溶接装置５０は、端面２２に対向して位置づけられるノズル５３を有する。ノズル５３は、レーザビーム５４を照射するとともに、シールドガス５５を供給する。レーザビーム５４は、端面２２の上の溶接位置において、図５のレーザスポット４２を形成する。レーザスポット４２に与えられる溶接エネルギーは、鋼板２１を溶融させ、溶融池５６を形成する。レーザビーム５４は、パルス状に照射される。図中において、任意の溶接位置ＰＬが例示されている。
【００３８】
溶接装置５０は、制御装置（ＣＮＴ）５７を有する。制御装置５７は、レーザ発振器５２を制御する。さらに、制御装置５７は、ノズル５３および溶接ステージ５１を制御する。制御装置５７は、ノズル５３と積層コア２０とを相対的に移動させることにより、溶接位置を端面２２の上において複数の鋼板２１にわたって移動させる。この結果、ノズル５３は、例えば、移動方向ＦＤに移動する。
【００３９】
この明細書における制御装置３、５７は、電子制御装置（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）とも呼ばれる場合がある。制御装置、または制御システムは、（ａ）ｉｆ−ｔｈｅｎ−ｅｌｓｅ形式と呼ばれる複数の論理としてのアルゴリズム、または（ｂ）機械学習によってチューニングされた学習済みモデル、例えばニューラルネットワークとしてのアルゴリズムによって提供される。制御装置は、少なくともひとつのコンピュータを含む制御システムによって提供される。制御システムは、データ通信装置によってリンクされた複数のコンピュータを含む場合がある。コンピュータは、ハードウェアである少なくともひとつのプロセッサ（ハードウェアプロセッサ）を含む。ハードウェアプロセッサは、下記（ｉ）、（ｉｉ）、または（ｉｉｉ）により提供することができる。
【００４０】
（ｉ）ハードウェアプロセッサは、少なくともひとつのメモリに格納されたプログラムを実行する少なくともひとつのプロセッサコアである場合がある。この場合、コンピュータは、少なくともひとつのメモリと、少なくともひとつのプロセッサコアとによって提供される。プロセッサコアは、ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、ＧＰＵ：Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、ＲＩＳＣ−ＣＰＵなどと呼ばれる。メモリは、記憶媒体とも呼ばれる。メモリは、プロセッサによって読み取り可能な「プログラムおよび／またはデータ」を非一時的に格納する非遷移的かつ実体的な記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリ、磁気ディスク、または光学ディスクなどによって提供される。プログラムは、それ単体で、またはプログラムが格納された記憶媒体として流通する場合がある。
【００４１】
（ｉｉ）ハードウェアプロセッサは、ハードウェア論理回路である場合がある。この場合、コンピュータは、プログラムされた多数の論理ユニット（ゲート回路）を含むデジタル回路によって提供される。デジタル回路は、ロジック回路アレイ、例えば、ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ、ＳｏＣ：Ｓｙｓｔｅｍ  ｏｎ  ａ  Ｃｈｉｐ、ＰＧＡ：Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ、ＣＰＬＤ：Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅなどとも呼ばれる。デジタル回路は、プログラムおよび／またはデータを格納したメモリを備える場合がある。コンピュータは、アナログ回路によって提供される場合がある。コンピュータは、デジタル回路とアナログ回路との組み合わせによって提供される場合がある。
【００４２】
（ｉｉｉ）ハードウェアプロセッサは、上記（ｉ）と上記（ｉｉ）との組み合わせである場合がある。（ｉ）と（ｉｉ）とは、異なるチップの上、または共通のチップの上に配置される。これらの場合、（ｉｉ）の部分は、アクセラレータとも呼ばれる。
【００４３】
制御装置と信号源と制御対象物とは、多様な要素を提供する。それらの要素の少なくとも一部は、ブロック、モジュール、またはセクションと呼ぶことができる。さらに、制御システムに含まれる要素は、意図的な場合にのみ、機能的な手段と呼ばれる。
【００４４】
この開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。代替的に、この開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。代替的に、この開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
【００４５】
図８において、回転電機の製造方法は、積層コアの製造方法を含む。以下の説明では、回転電機の製造方法を説明し、積層コア２０の製造方法を詳細に説明する。工程、段階、ステップの語は、相互に入れ替え可能である。回転電機の製造方法１７０は、回転電機１のための複数の要素を準備する準備工程を含む。準備工程では、回転子４と、固定子１０と、ハウジング６とが準備される。以下のステップ１７１−１７８は、固定子１０を準備する工程を示す。この中には、積層コア２０としての固定子コア１１の製造方法が含まれている。
【００４６】
ステップ１７１において、複数の鋼板２１を厚さ方向ＴＤに積層することにより積層体が形成される。ステップ１７１は、積層工程を提供する。ステップ１７２において、積層コア２０は、溶接ステージ５１に位置づけられる。ステップ１７２において、積層コア２０とノズル５３とは、レーザ溶接を開始するための初期位置ＬＳに位置づけられる。ステップ１７２において、ノズル５３が供給するレーザビーム５４は、端面２２の溶接位置の初期位置ＬＳに位置づけられる。ステップ１７３において、溶接ステージ５１とノズル５３とを相対的に移動させることにより、相対的移動が開始される。相対的移動は、ステップ１７６まで継続される。ステップ１７３−１７６における工程は、溶接位置を端面２２の上において複数の鋼板２１にわたって移動させる移動工程を提供する。
【００４７】
ステップ１７４において、レーザ発振器５２は、溶接用のレーザのパルスを供給する。レーザ発振器５２は、溶接エネルギーの複数のパルスを発生させる。このレーザは、レーザ溶接用であって、溶接エネルギーを有している。ステップ１７４は、レーザ発振工程を提供する。同時に、ステップ１７４において、端面２２にレーザが照射される。溶接装置５０は、溶接エネルギーを、複数の鋼板２１が露出する端面２２の溶接位置に与える。同時に、溶接装置５０は、溶接エネルギーに応じた溶接深さの溶接痕３０を形成する溶接工程を提供する。
【００４８】
図９は、レーザの出力ＬＰ（Ｗ）の波形を示す。横軸は距離Ｌ（ｍｍ）である。レーザは、複数のパルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３・・・Ｐｎとして供給される。複数のパルスの間隔は、距離ＬＤ４２である。レーザの出力ＬＶは、溶接エネルギーを供給する。
【００４９】
図１０は、レーザの出力ＬＰ（Ｗ）の波形を示す。横軸は時間Ｔ（ｓｅｃ）である。レーザパルスＰ１は、時刻ｔ１において開始され、時刻ｔ２において停止される。次のレーザパルスＰ２は、時刻ｔ２において開始される。レーザパルスの供給期間であるパルス幅ＴＡと、パルス間の休止期間ＴＲとは、デューティ比を規定している。デューティ比は、移動工程によって提供される溶接位置の相対的な移動速度との関係の下において、溶接痕３０の形状、および溶接深さＤＰ３０の形状を規定する。
【００５０】
図１１は、端面２２の上における任意の溶接位置ＰＬにおける温度変化の波形を示す。図は、溶接位置ＰＬから溶接を開始した場合を示している。ひとつめのレーザのパルスＰ１により、溶接位置ＰＬの温度は、急激に上昇する。温度は、溶融温度ＭＴを超える。これにより、溶接位置ＰＬにおいて溶融池が形成される。レーザの照射が終了すると、温度は急速に低下する。これにより、溶融池の金属は凝固し、溶接が実行される。溶接位置ＰＬの温度が常温域ＢＴに戻る前に、さらに、ふたつめのレーザのパルスＰ２が照射される。ふたつめのパルスＰ２により、溶接位置ＰＬの温度は、再び上昇する。溶接位置ＰＬの温度は、溶融温度ＭＴを超える場合がある。ふたつめのパルスＰ２により、溶接位置ＰＬの温度は、溶融温度ＭＴを超えない場合もある。複数のレーザスポット４２が６０（％）程度重複している場合、パルスＰ２によってひとつめのレーザスポット４２の中心は、再び溶融温度ＭＴを超える。いずれの場合も、溶接位置ＰＬを中心とする溶接痕３０の全体において温度が上昇する。さらに、みっつめのパルスＰ３により、溶接位置ＰＬの温度は、溶融温度ＭＴを超えないが、上昇する。このように、溶接位置ＰＬの温度は、その位置を溶接するひとつめのパルスＰ１が照射された後に、繰り返して上昇する。しかも、溶接位置ＰＬの温度は、溶融温度ＭＴを超える温度に加熱され、冷却された後に、再び溶融温度ＭＴの近傍まで加熱される。この結果、温度が上昇するたびに溶接痕３０の焼きなましが実行される。
【００５１】
図１２は、鋼板２１の材料の降伏応力ＹＳ（ＭＰａ）の温度特性を示す。降伏応力ＹＳは、高温ほど低い。焼きなましは、降伏応力の低下をもたらす。また、焼きなましは、ひとつめのパルスＰ１による溶融と、凝固とに伴う残留応力を低下させる。この結果、後続のパルスにより与えられる温度上昇は、先行するパルスによる溶接箇所の応力を低下させる。
【００５２】
レーザにより与えられる溶接エネルギーは、比較的深い溶け込み形状を生成する。この結果、複数の鋼板２１にわたる深い溶け込形状が得られる。さらに、溶け込み形状に応じた、溶接痕３０が得られる。特に、深い溶融池は、変動する溶接深さをもつ溶接痕３０を形成する。
【００５３】
図８に戻り、ステップ１７５において、制御装置５７は、溶接位置が終了位置ＬＦに到達したか否かを判定する。制御装置５７は、溶接ステージ５１による移動量、またはノズル５３の移動量を計測するセンサを備えることができる。ステップ１７５において、溶接位置が終了位置ＬＦではないと判定された場合（ＮＯ）、ステップ１７４の処理が繰り返される。ステップ１７５において、溶接位置が終了位置ＬＦを超えたことが判定された場合（ＹＥＳ）、ステップ１７６へ進む。
【００５４】
ステップ１７４と、ステップ１７５との繰り返しにより、ひとつのレーザパルスの照射と、距離ＬＤ４２の相対的な移動とが提供される。溶接工程と移動工程とは、複数のパルスにより、端面２２の上において線状の溶接痕３０を形成するように実行される。線状の溶接痕３０は、鋼板２１の厚さＴＨ２１より長い波長ＬＤ４２で変動する溶接深さＤＰ３０をもつ。溶接工程と移動工程とは、合わせ部２３において、傾斜している溶接深さＤＰ３０の変動を形成する。合わせ部２３における溶接深さＤＰ３０の変動は、合わせ部２３における応力の集中を抑制する。合わせ部２３における溶接深さＤＰ３０の変動は、複数の合わせ部２３に応力を分散させる。
【００５５】
さらに、溶接工程と移動工程とは、複数のパルスにより、深さ方向に関して、連続部分３４と、変動部分３５とを形成する。連続部分３４は、複数の鋼板２１にわたって深さＤＰ３４が変動することなく延びる。変動部分３５は、複数の鋼板２１にわたって深さＤＰ３５が周期的に変動し、連続部分３４における深さＤＰ３４と実質的に等しい深さＤＰ３５を有する。
【００５６】
ステップ１７６では、相対的移動が停止される。ステップ１７７では、溶接ステージ５１から、積層コア２０が取り出される。ステップ１７８では、積層コア２０が、回転子コア７、または固定子コア１１として、利用される。積層コア２０が回転子コア７である場合には、回転子コイル、または磁石が装着される。積層コア２０が固定子コア１１である場合には、固定子コイル１２が装着される。ステップ１７９では、ハウジング６に固定子１０と回転子４とが装着され、回転電機１が組み立てられる。こうして、回転電機１が製造される。
【００５７】
上記実施形態において、レーザの出力は、１０００（Ｗ）以上、３０００（Ｗ）以下とすることができる。レーザスポット４２の直径は、０．６（ｍｍ）以上、３．５（ｍｍ）以下とすることができる。レーザパルスの発生周波数は、６（Ｈｚ）以上、６０（Ｈｚ）以下とすることができる。溶接位置の相対的な送り速度は、５（ｍｍ／ｓｅｃ）以上、３０（ｍｍ／ｓｅｃ）以下とすることができる。レーザの出力は、例えば、１５００（Ｗ）である。レーザのパルス幅ＴＡは、例えば、１０（ｍｓｅｃ）とすることができる。鋼板２１の厚さＴＨ２１は、例えば、０．２５（ｍｍ）とすることができる。複数のレーザパルスの距離ＬＤ４２は、例えば、０．６（ｍｍ）とすることができる。レーザスポット４２の直径は、１．５（ｍｍ）とすることができる。レーザパルスのデューティは、５０（％）以下とすることができ、例えば、３６（％）とすることができる。
【００５８】
以上に述べた実施形態によると、線状の溶接痕３０は、積層コアにおける複数の鋼板２１を連結している。この溶接痕３０は、深さが変動している溶接深さＤＰ３０を有する。しかも、溶接深さＤＰ３０は、鋼板２１の厚さＴＨ２１より長い波長ＬＤ４２で変動している。溶接深さの変動は、鋼板２１と鋼板２１との合わせ部２３における応力集中を緩和し、割れの発生、割れの成長を抑制する。この結果、複数の鋼板が安定的に連結された積層コアが提供される。また、積層コアは、回転電機の回転子コア、または、固定子コアとして用いて好適である。さらに、積層コアの製造方法によると、複数の鋼板が安定的に連結される積層コアの製造方法が提供される。
【００５９】
第２実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、溶接痕３２は、複数の部分溶接痕３２ａ、３２ｂ、３２ｃを有している。これに代えて、溶接痕３０は、多様な線を描くように形成することができる。
【００６０】
図１３において、溶接痕３０は、溶接痕２３２によって提供されてもよい。溶接痕２３２は、積層コア２０としての固定子コア１１の全域にわたって連続して延びている。溶接痕２３２は、厚さ方向ＴＤに沿って直線状に延びている。溶接痕２３２は、軸方向ＡＤと平行に直線状に延びている。溶接痕２３２は、複数の鋼板２１の厚さ方向ＴＤに沿って一端から他端まで連続して延びている。
【００６１】
第３実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。図１４において、溶接痕３０は、溶接痕３３２によって提供されてもよい。溶接痕３３２は、積層コアとしての固定子コア１１の全域にわたって連続して延びている。溶接痕３３２は、直線状に延びている。溶接痕３３２は、複数の鋼板２１の厚さ方向ＴＤに対して傾斜している。
【００６２】
第４実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。図１５において、溶接痕３０は、溶接痕４３２によって提供されてもよい。溶接痕４３２は、複数の部分溶接痕４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃを有する。厚さ方向ＴＤに隣接する２つの部分溶接痕４３２は、厚さ方向ＴＤおよび周方向ＣＤに関して重複している。図示において、部分溶接痕４３２ａは、部分溶接痕４３２ｂと重複している。図示において、部分溶接痕４３２ｂは、部分溶接痕４３２ｃと重複している。厚さ方向ＴＤに隣接する２つの部分溶接痕４３２は、周方向ＣＤに関して重複範囲ＶＬにわたって重複している。厚さ方向ＴＤに隣接する２つの部分溶接痕４３２は、厚さ方向ＴＤに関して全域で重複している。この結果、複数の部分溶接痕４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃは、実質的に積層コアとしての固定子コア１１の全域にわたって延びている。複数の部分溶接痕４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃのそれぞれは、直線状に延びている。複数の部分溶接痕４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃのそれぞれは、複数の鋼板２１の厚さ方向ＴＤに対して傾斜している。
【００６３】
他の実施形態
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
【００６４】
明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。
【００６５】
上記実施形態では、溶接痕３０は、直線状に延びている。これに代えて、溶接痕３０は、曲線状に延びていてもよい。また、溶接痕３０は、振動的な軌道線に沿って延びていてもよい。溶接痕３０は、例えば、三角波、正弦波、または矩形波に沿って延びていてもよい。
【００６６】
上記実施形態では、溶接装置５０として、パルス方式のレーザ溶接装置を採用した。これに代えて、パルス方式の電子ビーム溶接装置を採用してもよい。
【００６７】
上記実施形態では、積層コア２０は、回転電機１の回転子コア７または固定子コア１１を提供する。これに代えて、積層コア２０は、静止電機のコアを提供してもよい。積層コア２０は、例えば、トランスのコアとして利用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１  回転電機、  ２  動力系統、  ３  制御装置、  ４  回転子、
５  シャフト、  ６  ハウジング、  ７  回転子コア、  １０  固定子、
１１  固定子コア、  １１ａ、１１ｂ、１１ｃ  部分コア、
１２  固定子コイル、  １３  収容導体、  １４、１５  コイルエンド、
２０  積層コア、  ２１  鋼板、  ２２  端面、  ２３  合わせ部、
３０  溶接痕、  ３１、３２  溶接痕、
３３  縁、  ３４  連続部分、  ３５  変動部分、
４１  軌道線、  ４２  レーザスポット、  ４４、４５  頂点、
５０  溶接装置、  ５１  溶接ステージ、  ５２  レーザ発振器、
５３  ノズル、  ５４  レーザビーム、  ５５  シールドガス、
５６  溶融池、  ５７  制御装置、
２３２  溶接痕、
３３２  溶接痕、
４３２  溶接痕。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2020174427.tif 000013
【図１２】
2020174427.tif 000014
【図１３】
2020174427.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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