JP2012205444A - ステータコアとその製造方法およびモータ - Google Patents

Abstract

【課題】薄板の厚さ誤差とレーザの位置決め誤差が従来と変わらない場合でも、回転軸方向に隣接する薄板にレーザ溶け込み部が及ばず、回転軸方向に隣接する薄板との電気絶縁性が維持されるステータコアを提供する。
【解決手段】ステータコア１０は、薄板１２が回転軸１１方向に積層され、周方向に結合されてなる。薄板１２は、外周または内周に、レーザ溶接部１５、１６と、レーザ焦点外れによる非溶接部１７、１８を備え、レーザ溶接部１５、１６と非溶接部１７、１８が回転軸１１方向に交互になる。
【選択図】図１

Description

本発明はモータ（回転電動機）に用いられるステータコアとその製造方法、およびそのステータコアを用いたモータに関する。

図１０は、ＰＭモータに用いられる一般的なステータコア１００である。図１０（ａ）はステータコア１００の平面図、図１０（ｂ）はステータコア１００の正面図である。ステータコア１００は、強磁性体からなる、中空円板が周方向に複数に分割されたＴ形の薄板１０２が、回転軸１０１方向に積層され、周方向に結合されてなる。Ｔ形の薄板１０２の横棒部分をヨーク１０４、縦棒部分をティース１０５という。周方向に隣接する薄板１０２は、ヨーク１０４の外周の分割境界のレーザ溶接部１０３を、レーザ溶接される。薄板１０２の表面は薄い絶縁膜で覆われているため、積層された薄板１０２どうしは、レーザ溶接部１０３を除き、電気的に絶縁されている。

図１１は、従来のステータコア１００の、理想的にレーザ溶接された場合の、レーザ溶接部１０３の拡大図である。図１１（ａ）はステータコア１００の平面図、図１１（ｂ）はステータコア１００の正面図である。図１１（ｂ）に示すように、隣接する左右の薄板１０２のレーザ溶接部１０３の中心にスポット的にレーザが照射される。レーザ溶接部１０３の中心は、薄板１０２の境界の中心と一致する。この場合、レーザ溶け込み部１０６は、回転軸方向に隣接する薄板１０２には及ばない。

レーザ溶け込み部１０６により、隣接する左右の薄板１０２は機械的に結合させるのがレーザ溶接の目的である。しかし、隣接する左右の薄板１０２は電気的にも結合する。薄板１０２内の渦電流を考慮すると、左右の薄板１０２が電気的に結合することは望ましくない。しかしレーザ溶接を用いた場合、左右の薄板１０２を機械的に結合しながら、電気的に絶縁するのは難しい。

図１１（ｂ）に示すように、理想的にレーザ溶接された場合、レーザ溶け込み部１０６は、回転軸方向に隣接する薄板１０２には及ばない。そのため、回転軸方向に隣接する薄板１０２とは電気的に絶縁される。これは渦電流を考慮すると、望ましい。

図１２は、現実のレーザ溶接部１０３の拡大図である。図１２（ａ）はレーザ溶接部１０３の平面図、図１２（ｂ）はレーザ溶接部１０３の正面図である。ステータコア１００は、厚さ０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の薄板１０２が、２００枚〜３００枚程度積層されたものである。そのため、ステータコア１００全体では、各薄板１０２の僅かな厚さの誤差が累積され、厚さ方向の累積誤差が一枚の薄板１０２の厚さを超えることもある。さらに、レーザの位置決め誤差もある。

薄板１０２の厚さ誤差とレーザの位置決め誤差が重なって、現実には、図１２（ｂ）に示すように、レーザ溶け込み部１０６の位置は回転軸方向にばらつくことがある。レーザ溶け込み部１０６の位置が回転軸方向にばらつくと、図１２（ｂ）に示すように、レーザ溶け込み部１０６は回転軸方向に隣接する薄板１０２に及ぶことがある。この結果、回転軸方向に隣接する薄板１０２が電気的に導通する。これは渦電流を考慮すると望ましくない。従って、レーザ溶け込み部１０６が、回転軸方向に隣接する薄板１０２に及ばないようにする必要がある。

特許文献１に記載されたステータコアでは、ヨークの両端に突出折曲片と切欠部を設ける。ステータコアの組み立ての際、薄板を積層した後、ヨークの突出折曲片を隣のヨークの切欠部に差し込み、突出折曲片を折り曲げて、ヨークを互いに固定する。溶接を行なわないので、回転軸方向に隣接する薄板間の絶縁は保持される。しかし、間隙が各々０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の２００箇所〜３００箇所の切欠部に、厚さが各々０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の２００枚〜３００枚の突出折曲片を、１枚のミスもなく確実に差し込まなければならない。

特許文献２に記載されたステータコアでは、ヨークの両端に連結用凹部と連結用凸部を設ける。ステータコアの組み立ての際、薄板を積層した後、ヨークの連結用凸部を隣のヨークの連結用凹部にはめ込み、薄板を互いに固定する。溶接を行なわないので、回転軸方向に隣接する薄板間の絶縁は保持される。しかし、２００箇所〜３００箇所の連結用凸部を、２００箇所〜３００箇所の連結用凹部に、１箇所のミスもなく確実にはめ込まなければならない。

特許文献１、２に記載されたステータコアでは、溶接をしないことにより、回転軸方向に隣接する薄板間の絶縁は保持される。しかし、特許文献１、２に記載されたステータコアは量産がかなり難しそうである。

特許文献３に記載されたステータコアでは、薄板を分割しないで、非常に細いつなぎ片部で直線状にヨークをつないだ状態で、打ち抜く。直線状の薄板を積層して、巻線をした後、積層した薄板を円形に曲げて、ステータコアとする。薄板の両端は、例えば、アーク溶接により結合する。薄板の両端をアーク溶接すると、積層した薄板間の電気的絶縁は失われる。また、つなぎ片部は非常に細いと言っても、変形したとき、厚さ方向に膨らむ。そのため回転軸方向のヨークの間に隙間が生じて、ステータコアの磁気特性が低下するおそれがある。

特開２０００−２９５８０１号公報 特開２００１−２３８３７６号公報 特開２０００−１８４６３０号公報

従来のステータコア１００では、薄板１０２の厚さ誤差とレーザの位置決め誤差が累積して、レーザ溶け込み部１０６の位置が回転軸方向にばらつき、回転軸方向に隣接する薄板１０２にレーザ溶け込み部１０６が及ぶことがある。この結果、回転軸方向に隣接する薄板１０２が電気的に導通する。これは渦電流を考慮すると望ましくない。

本発明の目的は、薄板の厚さ誤差とレーザの位置決め誤差が従来と変わらない場合でも、回転軸方向に隣接する薄板にレーザ溶け込み部が及ばず、回転軸方向に隣接する薄板との電気絶縁性が維持されるステータコアを実現することである。

（１）本発明は、中空円板を周方向に複数に分割してなり、ヨークとティースを有するＴ形の薄板が、回転軸方向に積層され、周方向に結合されてなるステータコアである。薄板は、外周または内周の分割部に、レーザ溶接部を備える。薄板は、外周または内周の非分割部に、外周または内周から、後退または突出した非溶接部を備える。レーザ溶接部と非溶接部は、回転軸方向に交互に配置される。

（２）本発明のステータコアの各薄板内において、レーザ溶接の溶け込み部は非溶接部に及ばない。

（３）本発明のステータコアにおいて、レーザ溶接部は、積層された各薄板へのスポット溶接により形成される。

（４）本発明のステータコアにおいて、レーザ溶接部は、回転軸方向の連続溶接により形成される。

（５）本発明のステータコアにおいて、レーザ溶接部は直線状または回転軸を中心とする円弧状である。非溶接部は、レーザ溶接部より曲率半径の小さい凹形状である。

（６）本発明のステータコアにおいて、ヨークの非溶接部を含む部分の最狭部の巾は、ヨークの非溶接部を含まない部分の最狭部の巾以上である。

（７）本発明のステータコアにおいて、レーザ溶接部は直線状または回転軸を中心とする円弧状である。非溶接部は、レーザ溶接部より曲率半径の小さい凸形状である。

（８）本発明のステータコアにおいて、レーザ溶接部付近を除き、積層された薄板の分割境界面は、回転軸方向に同一面をなす。

（９）本発明のステータコアは、ヨークに薄板の周方向の分割境界を有する。

（１０）本発明のステータコアは、ヨーク外周部にレーザ溶接部および非溶接部を有する。

（１１）本発明のステータコアは、レーザ溶接部とスロットの間に溶接熱遮断空隙を有する。

（１２）本発明のステータコアは、ヨーク内周部にレーザ溶接部および非溶接部を有する。

（１３）本発明のステータコアにおいては、巻線後、レーザ溶接部がスロットオープンから溶接される。

（１４）本発明のステータコアは、ティース部に薄板の周方向の分割境界を有する。

（１５）本発明のステータコアは、ティースの内周部にレーザ溶接部を有する。

（１６）本発明のモータは、上記に記載のステータコアを備える。

（１７）本発明のステータコアの製造方法は、
外周または内周の分割部にレーザ溶接部を有し、外周または内周の非分割部に、外周または内周から、後退または突出した非溶接部を有する、中空円板を周方向に複数に分割してなり、ヨークとティースを有するＴ形の薄板を準備するステップと、
前記レーザ溶接部と非溶接部が、回転軸方向に交互に配置されるように、前記薄板を積層するステップと、
積層された前記薄板を周方向に結合するステップと、
前記レーザ溶接部をスポット溶接するステップを含む。

（１８）本発明のステータコアの製造方法は、
外周または内周の分割部にレーザ溶接部を有し、外周または内周の非分割部に、外周または内周から、後退または突出した非溶接部を有する、中空円板を周方向に複数に分割してなり、ヨークとティースを有するＴ形の薄板を準備するステップと、
前記レーザ溶接部と非溶接部が、回転軸方向に交互に配置されるように、前記薄板を積層するステップと、
積層された前記薄板を周方向に結合するステップと、
前記レーザ溶接部を連続溶接するステップを含む。

本発明により、薄板の厚さ誤差とレーザの位置決め誤差が従来と変わらない場合でも、回転軸方向に隣接する薄板にレーザ溶け込み部が及ばず、回転軸方向に隣接する薄板との電気絶縁性が維持されるステータコアが実現される。

（ａ）本発明のステータコアの平面図、（ｂ）本発明のステータコアの正面図 （ａ）本発明のステータコアの第１層の薄板の拡大平面図、（ｂ）本発明のステータコアの第２層の薄板の拡大平面図、（ｃ）本発明のステータコアの拡大正面図 （ａ）本発明のステータコアの理想的にレーザ溶接された場合の平面図、（ｂ）本発明のステータコアの理想的にレーザ溶接された場合の正面図 （ａ）本発明のステータコアの現実にレーザ溶接された平面図、（ｂ）本発明のステータコアの現実にレーザ溶接された正面図 （ａ）本発明のステータコアの、回転軸方向に連続的にレーザ溶接された平面図、（ｂ）本発明のステータコアの、回転軸方向に連続的にレーザ溶接された正面図 （ａ）本発明のステータコアの平面図、（ｂ）本発明のステータコアの正面図 本発明のステータコアの平面図 本発明のステータコアの平面図 本発明のステータコアの平面図 （ａ）従来のステータコアの平面図、（ｂ）従来のステータコアの正面図 （ａ）従来のステータコアの理想的にレーザ溶接された場合の平面図、（ｂ）従来のステータコアの理想的にレーザ溶接された場合の正面図 （ａ）従来のステータコアの現実にレーザ溶接された平面図、（ｂ）従来のステータコアの現実にレーザ溶接された正面図

本発明のステータコアは、中空円板を周方向に複数に分割してなり、ヨークとティースを有するＴ形の薄板が、回転軸方向に積層され、周方向に結合されてなる。薄板は、外周または内周の分割部に、レーザ溶接部を備える。薄板は、外周または内周の非分割部に、外周または内周から、後退または突出した非溶接部を備える。レーザ溶接部と非溶接部は、回転軸方向に交互に配置される。

本発明のステータコアにおいては、レーザ照射位置が回転軸方向にばらついても、レーザ溶け込み部は回転軸方向に隣接する薄板に及ばない。例えば、レーザ照射位置が下方にずれて、第１層の薄板のレーザ溶け込み部が下方にずれた場合、第２層の薄板も同時にレーザ照射される。第１層の薄板のレーザ溶接部には、レーザの焦点が合っているため、溶融してレーザ溶け込み部が形成される。しかし、第２層の薄板のレーザ照射部分は、ステータコアの外周または内周から後退した凹形状（または突出した凸形状）の非溶接部であるため、レーザの焦点が合わない。このため、非溶接部はレーザが照射されても溶融しない。従って、レーザ照射位置が下方にずれても、レーザ溶け込み部は第１層の薄板のみに形成される。その結果、第１層の薄板と第２層の薄板の電気的絶縁が維持される。

レーザ溶接部は、ステータコアの外周（回転軸を中心とする円弧状）または内周（回転軸を中心とする円弧状）、あるいはステータコアの外周の接線（直線状）または内周の接線（直線状）が適当である。非溶接部は、レーザの焦点が合わなければよいので、ステータコアの外周あるいは内周から後退した凹形状でもよいし、ステータコアの外周あるいは内周から突出した凸形状でもよい。非溶接部の形状には、円弧状、矩形状などがあり、特に限定はされない。非溶接部が円弧状（円弧に近い形状も含む）の場合、その円弧の曲率半径は、レーザ溶接部の曲率半径より小さいことが望ましい。

図１は、本発明の一例のステータコア１０である。図１（ａ）はステータコア１０の平面図、図１（ｂ）はステータコア１０の正面図である。本発明のステータコア１０では、強磁性体からなる、中空円板が周方向に複数に分割されたＴ形の薄板１２が、回転軸１１方向に積層される。Ｔ形の薄板１２の横棒部分をヨーク１３、縦棒部分をティース１４という。ステータコア１０では、薄板１２がヨーク部で分割されている。図１（ａ）では、分割線は複数の直線の組合せ（折れ線）であるが、分割線は適当な曲線でもよい。

薄板１２の表面は薄い絶縁膜で覆われているため、回転軸方向に隣接する薄板１２どうしは、電気的に絶縁されている。薄板１２のレーザ溶接部１５、１６がレーザ溶接される。

図２は、本発明のステータコア１０のレーザ溶接される部分の拡大図である。図２（ａ）は、第１層の薄板１２ａの平面図、図２（ｂ）は、第２層の薄板１２ｂの平面図、図２（ｃ）はステータコア１０の正面図である。第３層の薄板１２ｃは、第１層の薄板１２ａと同じ形状であり、第４層の薄板１２ｄは、第２層の薄板１２ｂと同じ形状である。第５層以後も、奇数層は第１層の薄板１２ａと同じ形状であり、偶数層は第２層の薄板１２ｂと同じ形状である。

第１層の薄板１２ａは、レーザ溶接部１５と非溶接部１７を備える。第２層の薄板１２ｂは、レーザ溶接部１６と非溶接部１８を備える。第３層以降の薄板１２ｃ、１２ｄ、...も、奇数層はレーザ溶接部１５と非溶接部１７を備え、偶数層はレーザ溶接部１６と非溶接部１８を備える。

非溶接部１７、１８は、ステータコア１０の外周から後退した凹形状である。非溶接部１７の凹み量ｈ１および非溶接部１８の凹み量ｈ２は、凹みによりレーザの焦点が外れ、凹み内部がレーザに照射されても、溶融しないように設定される。非溶接部１７の凹み量ｈ１および非溶接部１８の凹み量ｈ２は、望ましくは、同じ値に設定される。これにより、奇数層の薄板１２ａ、１２ｃ、...と、偶数層の薄板１２ｂ、１２ｄ、...は線対称形となる。従って、同一形状の薄板１２を、表、裏、表、裏、...と積層すると、ステータコア１０が形成される。このようにすると打ち抜き金型が１種類で済む。

第１層の薄板１２ａのレーザ溶接部１５の中心と、第２層の薄板１２ｂの非溶接部１８の中心は、回転軸１１方向について一致する。第１層の薄板１２ａの非溶接部１７の中心と、第２層の薄板１２ｂのレーザ溶接部１６の中心は、回転軸１１方向について一致する。この関係は、第３層以降の薄板１２ｃ、１２ｄ、...についても同様である。

ヨーク１３の、非溶接部１７を含む部分の最狭部の巾ｋ１が、非溶接部１７を含まない部分の最狭部の巾ｋ１以上となるように、非溶接部１７の凹み量ｈ１は設定される。これは隣り合うヨーク１３間の磁束の流れを妨げないためである。同様にして、非溶接部１８の凹み量ｈ２も設定される。

第１層の薄板１２ａの回転軸１１側の分割境界２３ａ、第２層の薄板１２ｂの回転軸１１側の分割境界２３ｂ、...は、積層されたとき、回転軸方向に一つの面をなすように設定される。これにより、ステータコア１０の分割面の精度向上と垂直磁束低減が実現される。

図３は、本発明のステータコア１０の、理想的にレーザ溶接された場合の、レーザ溶接部１５、１６の拡大図である（図３はスポット溶接の場合を示す）。図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は正面図である。図３（ｂ）に示すように、第１層の薄板１２ａのレーザ溶接部１５の中心に、スポット的にレーザが照射される。レーザ溶け込み部１９の中心は、レーザ溶接部１５の中心と一致する。レーザ溶け込み部１９は、隣接する下の薄板１２ｂに及ばない。従って、第１層の薄板１２ａと第２層の薄板１２ｂは、電気的に絶縁される。

第２層の薄板１２ｂのレーザ溶接部１６の中心に、スポット的にレーザが照射される。レーザ溶け込み部２０の中心は、レーザ溶接部１６の中心と一致する。レーザ溶け込み部２０は、隣接する上の薄板１２ａおよび下の薄板１２ｃに及ばない。従って、第１層の薄板１２ａ、第２層の薄板１２ｂ、第３層の薄板１２ｃは、電気的に絶縁される。この関係は、第３層以降の薄板１２ｃ、１２ｄ、...についても同様である。

図４は、スポット的にレーザ溶接されたレーザ溶接部１５、１６の現実の状態の拡大図である。図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は正面図である。ステータコア１０は、厚さ０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の薄板１０２が、２００枚〜３００枚程度積層されて形成される。そのため、ステータコア１０全体では、各薄板１２の僅かな厚さの誤差が累積され、厚さ方向の累積誤差が一枚の薄板１２の厚さを超えることもある。さらに、レーザの位置決め誤差も考慮しなければならない。

薄板１２の厚さ誤差とレーザの位置決め誤差が重なって、現実には、図４（ｂ）に示すように、レーザ溶け込み部１９、２０の位置は回転軸方向にばらつくことがある。しかし図４（ｂ）に示すように、本発明のステータコア１０においては、レーザ溶け込み部１９、２０の位置が回転軸方向にばらついても、レーザ溶け込み部１９、２０は回転軸方向に隣接する薄板１２に及ばない。

例えば、第１層の薄板１２ａのレーザ溶け込み部１９は下方にずれている。その原因はレーザ照射位置が下方にずれているためである。このときレーザは、第１層の薄板１２ａと第２層の薄板１２ｂを同時に照射する。第１層の薄板１２ａのレーザ溶接部１５には、レーザの焦点が合っているため、溶融してレーザ溶け込み部１９が形成される。しかし、第２層の薄板１２ｂのレーザ照射部分は、ステータコア１０の外周から後退した凹形状である非溶接部１８であるため、レーザの焦点が合わない。このため、非溶接部１８はレーザが照射されても溶融しない。従って、レーザ照射位置は下方にずれているが、レーザ溶け込み部１９は第１層の薄板１２ａのみに形成される。その結果、第１層の薄板１２ａと第２層の薄板１２ｂの電気的絶縁が維持される。

同様の原理により、レーザ照射位置が回転軸方向にずれても、第２層の薄板１２ｂのレーザ溶け込み部２０は、第１層の薄板１２ａまたは第３層の薄板１２ｃに及ばない。従って、第２層の薄板１２ｂのレーザ溶け込み部２０により、第２層の薄板１２ｂと、第１層の薄板１２ａおよび第３層の薄板１２ｃの間の電気的絶縁が破壊されることはない。

同様のことが、ステータコア１０を形成する全ての薄板１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、...について言える。従って、レーザ照射位置が回転軸方向にずれても、全ての薄板１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、...間の回転軸方向の絶縁は維持される。

１枚の薄板の中で、レーザ溶け込み部１９が非溶接部１７に達すると、非溶接部１７が溶融して、回転軸方向に隣接する薄板１２どうしの絶縁が失われるおそれがある。そのため、レーザ溶け込み部１９が非溶接部１７に及ばない距離に、レーザ溶接部１５と非溶接部１７は離される。同様に、レーザ溶け込み部２０が非溶接部１８に及ばない距離に、レーザ溶接部１６と非溶接部１８は離される。

レーザ照射位置が回転軸方向にずれても、回転軸方向に隣接する薄板１２どうしの絶縁が維持される原理を利用すると、レーザはスポット照射ではなく、回転軸方向の連続照射でもよい。連続照射の方がスポット照射より制御が容易である。

図５は、回転軸方向に連続的にレーザ溶接されたレーザ溶接部１５、１６の模式図である。図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は正面図である。図４のスポット溶接の場合とは異なり、レーザを回転軸方向に移動させるとき、レーザの強度は一定でもよい。

レーザが下方（回転軸方向）に移動しながら、第１層の薄板１２ａのレーザ溶接部１５を照射すると、レーザ溶接部１５には焦点が合うため、レーザ溶接部１５は溶融し、レーザ溶け込み部２１が形成される。レーザが第２層の薄板１２ｂに移動すると、レーザ照射部分は、ステータコア１０の外周から後退した凹形状の非溶接部１８であるため、レーザの焦点が合わない。このため、非溶接部１８はレーザが照射されても溶融しない。従って、レーザが第２層の薄板１２ｂを下方に移動しながら照射しても、第２層の薄板１２ｂにはレーザ溶け込み部が形成されない。

次にレーザが下方（回転軸方向）に移動しながら、第３層の薄板１２ｃのレーザ溶接部１５を照射すると、レーザ溶接部１５には焦点が合うため、レーザ溶接部１５は溶融し、レーザ溶け込み部２１が形成される。レーザが第４層の薄板１２ｄに移動すると、レーザ照射部分は、凹形状の非溶接部１８であるため、レーザの焦点が合わない。このため、レーザが第４層の薄板１２ｃを下方に移動しながら照射しても、第４層の薄板１２ｄにはレーザ溶け込み部が形成されない。

このようにして、第１層の薄板１２ａのレーザ溶接部１５、第３層の薄板１２ｃのレーザ溶接部１５など、奇数層の薄板１２のレーザ溶接部１５のレーザ溶け込み部２１が形成される。偶数層の薄板１２にはレーザ溶け込み部が形成されない。

次にレーザの照射ラインを、第２層の薄板１２ｂのレーザ溶接部１６に移動させて、レーザを下方（回転軸方向）に移動させる。上記と同様にして、第２層の薄板１２ｂのレーザ溶接部１６にはレーザ溶け込み部２２が形成されるが、第１層の薄板１２ａ、第３層の薄板１２ｃにはレーザ溶け込み部が形成されない。これを繰り返して、第２層の薄板１２ｂのレーザ溶接部１６、第４層の薄板１２ｄのレーザ溶接部１６など、偶数層の薄板１２のレーザ溶接部１６のレーザ溶け込み部２２が形成される。奇数層の薄板１２にはレーザ溶け込み部が形成されない。

もしレーザ溶け込み部２１が非溶接部１７に達すると、非溶接部１７が溶融して、回転軸方向に隣接する薄板１２どうしの絶縁が失われるおそれがある。そのため、レーザ溶け込み部２１が非溶接部１７に及ばない距離に、レーザ溶接部１５と非溶接部１７は離される。同様に、レーザ溶け込み部２２が非溶接部１８に及ばない距離に、レーザ溶接部１６と非溶接部１８は離される。

図６は、本発明の他の例のステータコア３０のレーザ溶接される部分の拡大図である。図６（ａ）は、第１層の薄板３１ａの平面図、図６（ｂ）は、第２層の薄板３１ｂの平面図、図６（ｃ）はステータコア３０の正面図である。第３層の薄板３１ｃは、第１層の薄板３１ａと同じ形状であり、第４層の薄板３１ｄは、第２層の薄板３１ｂと同じ形状である。第５層以後も、奇数層は第１層の薄板３１ａと同じ形状であり、偶数層は第２層の薄板３１ｂ同じ形状である。

第１層の薄板３１ａは、レーザ溶接部３２と非溶接部３３を備える。第２層の薄板３１ｂは、レーザ溶接部３４と非溶接部３５を備える。第３層以降も、奇数層はレーザ溶接部３２と非溶接部３３を備え、偶数層はレーザ溶接部３４と非溶接部３５を備える。非溶接部３３、３５は、ステータコア３０の外周から突き出た凸形状である。非溶接部３３の突き出し量ｈ３および非溶接部３５の突き出し量ｈ４は、レーザの焦点が外れ、突き出し部がレーザに照射されても、溶融しないように設定される。非溶接部３３の突き出し量ｈ３および非溶接部３５の突き出しｈ４は、望ましくは、同じ値に設定される。これにより、奇数層の薄板３１ａ、３１ｃ、...と、偶数層の薄板３１ｂ、３１ｄ、...は線対称形となる。従って、同一形状の薄板３１を、表、裏、表、裏、...と積層すると、ステータコア３０が形成される。このようにすると打ち抜き金型が１種類で済む。レーザ溶接部３２、３４は、ステータコア３０の外周に沿った円弧状あるいは、ステータコア３０の外周の接線である直線状である。

図６のように、レーザ溶接部３２と非溶接部３５を回転軸方向に設け、レーザ溶接部３４と非溶接部３３を回転軸方向に設けることにより、ステータコア３０は、ステータコア１０と同様、スポットレーザ溶接および連続レーザ溶接のいずれの場合も、軸方向に隣接する薄板３１間の絶縁が維持される。これによれば、非溶接部３３によりヨークの幅が制限されることがないため、磁気飽和が回避できる。

図７は、本発明の他の例のステータコア４０の、第１層の薄板４１ａの平面図である。薄板４１ａは、レーザ溶接部４２とスロット４３の間に、溶接熱遮断空隙４４を有する。溶接熱遮断空隙４４は、図７の場合、隣接する薄板４１ａ間に設けられた貫通孔である。溶接熱遮断空隙４４の孔形状は特に制限はない。スロット４３の周囲には熱に弱い絶縁材４５がある。溶接熱遮断空隙４４により、レーザ溶接の熱により絶縁材４５が劣化することが防止される。

図８は、本発明の他の例のステータコア５０の平面図である。ステータコア５０は、第１層の薄板５１ａ、第２層の薄板５１ｂ、第３層の薄板５１ｃ、...が積層されてなる。第１層の薄板５１ａは、レーザ溶接部５２と非溶接部５３を備える。第２層の薄板５１ｂは、レーザ溶接部５４と非溶接部５５を備える。第３層以降の薄板５１ｃ、５１ｄ、...も、奇数層はレーザ溶接部５２と非溶接部５３を備え、偶数層はレーザ溶接部５４と非溶接部５５を備える。非溶接部５３、５５は、ヨーク５６の内周から後退した凹形状である。非溶接部５３の凹み量ｈ５および非溶接部５５の凹み量ｈ６は、凹みによりレーザの焦点が外れ、凹み内部がレーザに照射されても、溶融しないように設定される。非溶接部５３の凹み量ｈ５および非溶接部５５の凹み量ｈ６は、望ましくは、同じ値に設定される。これにより、奇数層の薄板５１ａ、５１ｃ、...と、偶数層の薄板５１ｂ、５１ｄ、...は線対称形となる。従って、同一形状の薄板５１を、表、裏、表、裏、...と積層すると、ステータコア５０が形成される。このようにすると打ち抜き金型が１種類で済む。

ステータコア５０においては、スロット５７に巻線を行なった後、スロットオープン５８からレーザを照射して、レーザ溶接部５２、５４を溶接することもできる。これにより、整列巻きが可能となる。また、平角線であっても、高占積率で巻回することができる。

図９は、本発明の他の例のステータコア６０の平面図である。ステータコア６０は、第１層の薄板６１ａ、第２層の薄板６１ｂ、第３層の薄板６１ｃ、...が積層されてなる。ステータコア６０においては、薄板６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、...がティース６２内で分割されている。第１層の薄板６１ａは、レーザ溶接部６３と非溶接部６４を備える。第２層の薄板６１ｂは、レーザ溶接部６５と非溶接部６６を備える。第３層以降の薄板６１ｃ、６１ｄ、...も、奇数層はレーザ溶接部６３と非溶接部６４を備え、偶数層はレーザ溶接部６５と非溶接部６６を備える。非溶接部６４、６６は、ティース６２の内周から後退した凹形状である。非溶接部６４の凹み量ｈ７および非溶接部６６の凹み量ｈ８は、凹みによりレーザの焦点が外れ、凹み内部がレーザに照射されても、溶融しないように設定される。非溶接部６４の凹み量ｈ７および非溶接部６６の凹み量ｈ８は、望ましくは、同じ値に設定される。これにより、奇数層の薄板６１ａ、６１ｃ、...と、偶数層の薄板６１ｂ、６１ｄ、...は線対称形となる。従って、同一形状の薄板６１を、表、裏、表、裏、...と積層すると、ステータコア６０が形成される。このようにすると打ち抜き金型が１種類で済む。このとき、図６のように、非溶接部を凸形状とすることは望ましくない。そのようにすると、非溶接部がエアギャップに突出し、ロータと接触するからである。

本発明のステータコア１０、３０、４０、５０（ティース内で分割したステータコア６０は除く）は、集中巻に好適に用いられる。集中巻で用いる場合、分割状態のステータコアのティースに巻線後、ステータコアを結合し、必要なレーザ溶接を行なうことができるため、生産性が高い。

本発明のステータコアは、分布巻にも用いられる。分布巻で用いる場合、ステータコアを結合し、必要なレーザ溶接を行なった後、巻線を行なう。

上記の説明は、インナーロータに適したステータコアであったが、本発明のステータコアは、アウターロータにも用いられる。本発明のステータコアをアウターロータに用いる場合、上記の説明の「ステータコアの外周」を「ステータコアの内周」と読み替えればよい。

本発明のステータコアは、ＰＭモータ、シンクロナスリラクタンスモータ、スイッチドリラクタンスモータに好適に用いられる。

１０ ステータコア
１１ 回転軸
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 薄板
１３ ヨーク
１４ ティース
１５、１６ レーザ溶接部
１７、１８ 非溶接部
１９、２０、２１、２２ レーザ溶け込み部
２３ａ、２３ｂ 分割境界
３０ ステータコア
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ 薄板
３２、３４ レーザ溶接部
３３、３５ 非溶接部
４０ ステータコア
４１ａ 薄板
４２ レーザ溶接部
４３ スロット
４４ 溶接熱遮断空隙
４５ 絶縁材
５０ ステータコア
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ 薄板
５２、５４ レーザ溶接部
５３、５５ 非溶接部
５６ ヨーク
５７ スロット
５８ スロットオープン
６０ ステータコア
６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ 薄板
６２ ティース
６３、６５ レーザ溶接部
６４、６６ 非溶接部
１００ ステータコア
１０１ 回転軸
１０２ 薄板
１０３ レーザ溶接部
１０４ ヨーク
１０５ ティース
１０６ レーザ溶け込み部

Claims (18)

1. 中空円板を周方向に複数に分割してなり、ヨークとティースを有するＴ形の薄板が、回転軸方向に積層され、周方向に結合されてなるステータコアであって、
   前記薄板の外周または内周の分割部に備えられたレーザ溶接部と、
   前記薄板の外周または内周の非分割部に、外周または内周から、後退または突出した非溶接部を備え、
   前記レーザ溶接部と前記非溶接部は、前記回転軸方向に交互に配置されたステータコア。
2. 前記各薄板内において、前記レーザ溶接部の溶け込み部は前記非溶接部に及ばない、請求項１に記載されたステータコア。
3. 前記レーザ溶接部が、積層された各薄板へのスポット溶接により形成された、請求項１または２に記載されたステータコア。
4. 前記レーザ溶接部が前記回転軸方向の連続溶接により形成された、請求項１または２に記載されたステータコア。
5. 前記レーザ溶接部が直線状または前記回転軸を中心とする円弧状であり、前記非溶接部が、前記レーザ溶接部より曲率半径の小さい凹形状である、請求項１から４のいずれかに記載されたステータコア。
6. 前記ヨークの、前記非溶接部を含む部分の最狭部の巾が、前記ヨークの、前記非溶接部を含まない部分の最狭部の巾以上である、請求項５に記載されたステータコア。
7. 前記レーザ溶接部が直線状または前記回転軸を中心とする円弧状であり、前記非溶接部が、前記レーザ溶接部より曲率半径の小さい凸形状である、請求項１から４のいずれかに記載されたステータコア。
8. 前記レーザ溶接部付近を除き、積層された前記薄板の分割境界面が、回転軸方向に同一面をなす、請求項１から７のいずれかに記載されたステータコア。
9. 前記ヨークに、前記薄板の前記周方向の分割境界を有する、請求項１から８のいずれかに記載されたステータコア。
10. 前記ヨークの外周部に、前記レーザ溶接部および前記非溶接部を有する、請求項１から９のいずれかに記載されたステータコア。
11. 前記レーザ溶接部とスロットの間に溶接熱遮断空隙を有する、請求項１から１０のいずれかに記載されたステータコア。
12. 前記ヨークの内周部に、前記レーザ溶接部および前記非溶接部を有する、請求項１から９のいずれか、または請求項１１に記載されたステータコア。
13. 前記レーザ溶接部が巻線後、スロットオープンから溶接される、請求項１２に記載されたステータコア。
14. 前記ティースに、前記薄板の前記周方向の分割境界を有する、請求項１から８のいずれかに記載されたステータコア。
15. 前記ティースの内周部に、前記レーザ溶接部を有する、請求項１から８のいずれか、または請求項１４に記載されたステータコア。
16. 請求項１から１５のいずれかに記載されたステータコアを備えたモータ。
17. 外周または内周の分割部にレーザ溶接部を有し、外周または内周の非分割部に、外周または内周から、後退または突出した非溶接部を有する、中空円板を周方向に複数に分割してなり、ヨークとティースを有するＴ形の薄板を準備するステップと、
    前記レーザ溶接部と非溶接部が、回転軸方向に交互に配置されるように、前記薄板を積層するステップと、
    積層された前記薄板を周方向に結合するステップと、
    前記レーザ溶接部をスポット溶接するステップを含むステータコアの製造方法。
18. 外周または内周の分割部にレーザ溶接部を有し、外周または内周の非分割部に、外周または内周から、後退または突出した非溶接部を有する、中空円板を周方向に複数に分割してなり、ヨークとティースを有するＴ形の薄板を準備するステップと、
    前記レーザ溶接部と非溶接部が、回転軸方向に交互に配置されるように、前記薄板を積層するステップと、
    積層された前記薄板を周方向に結合するステップと、
    前記レーザ溶接部を連続溶接するステップを含むステータコアの製造方法。

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