特開 2022-149720 回転電機用ステータ製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022149720

(43)【公開日】2022-10-07

(54)【発明の名称】回転電機用ステータ製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 15/04 20060101AFI20220929BHJP

   H02K 3/04 20060101ALI20220929BHJP

   H02K 3/50 20060101ALI20220929BHJP

   H02K 3/52 20060101ALI20220929BHJP

   B23K 26/21 20140101ALI20220929BHJP

【ＦＩ】

H02K15/04 E

H02K3/04 E

H02K3/50

H02K3/52 E

B23K26/21 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021051995

(22)【出願日】2021-03-25

(71)【出願人】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110002871

【氏名又は名称】弁理士法人坂本国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】大野 弘行

【テーマコード（参考）】

4E168

5H603

5H604

5H615

【Ｆターム（参考）】

4E168BA06

4E168BA13

4E168BA28

4E168BA82

4E168BA87

4E168DA03

4E168DA43

5H603AA09

5H603AA10

5H603BB01

5H603CA01

5H603CA05

5H603CB03

5H603CC04

5H603CC17

5H603CE02

5H603CE05

5H603CE13

5H603EE01

5H604BB01

5H604BB14

5H604CC01

5H604CC05

5H604CC14

5H604QB15

5H615AA01

5H615BB01

5H615BB14

5H615PP01

5H615PP14

5H615QQ03

5H615QQ12

5H615SS04

5H615SS16

5H615SS31

5H615SS57

5H615TT14

(57)【要約】

【課題】レーザビームによる溶接品質を適切に評価する。
【解決手段】回転電機用のステータコイルのコイル片をステータコアに組み付ける組付工程と、コイル片の端部同士又はコイル片の端部とバスバーの端部とをレーザ溶接により接合する接合工程とを含み、接合工程は、接合対象の２つの端部の少なくとも一方における表面の第１範囲に、母材よりも電気抵抗が有意に高い抵抗層を付与する抵抗付与工程と、組付工程の後に、２つの端部の表面同士を、抵抗層が付与された第１範囲と抵抗層が付与されていない第２範囲とが当接範囲を構成する態様で、当接させるセット工程と、セット工程の後に、当接範囲内の抵抗層の少なくとも一部が残る態様で、２つの端部にレーザビームを照射する照射工程とを含む、回転電機用ステータ製造方法が開示される。
【選択図】図１３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転電機用のステータコイルのコイル片をステータコアに組み付ける組付工程と、
前記コイル片の端部同士又は前記コイル片の端部とバスバーの端部とをレーザ溶接により接合する接合工程とを含み、
前記接合工程は、
接合対象の２つの端部の少なくとも一方における表面の第１範囲に、母材よりも電気抵抗が有意に高い抵抗層を付与する抵抗付与工程と、
前記組付工程の後に、前記２つの端部の表面同士を、前記抵抗層が付与された第１範囲と前記抵抗層が付与されていない第２範囲とが当接範囲を構成する態様で、当接させるセット工程と、
前記セット工程の後に、前記当接範囲内の前記抵抗層の少なくとも一部が残る態様で、前記２つの端部にレーザビームを照射する照射工程とを含む、回転電機用ステータ製造方法。

【請求項2】

前記抵抗付与工程は、前記少なくとも一方における表面の前記第１範囲内にレーザを照射することで、前記抵抗層としての酸化膜を形成する、請求項１に記載の回転電機用ステータ製造方法。

【請求項3】

前記第２範囲は、前記照射工程で母材が溶融して形成される接合範囲内に含まれる、請求項１に記載の回転電機用ステータ製造方法。

【請求項4】

前記少なくとも一方における表面において、前記第１範囲は、前記当接範囲のうちの、前記接合範囲を除く範囲の全体を含む、請求項３に記載の回転電機用ステータ製造方法。

【請求項5】

前記照射工程の後に、前記２つの端部の間の電気抵抗に関連する値を測定する工程を更に含む、請求項１～４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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、回転電機用ステータ製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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端部同士を当接させ、当接させた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）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－２０３４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の特許文献１に記載されるような従来技術は、レーザビームによる溶接後に、所望の接合面積が確保されたか否か等の溶接品質を適切に評価することが難しい場合がある。

【0005】

そこで、１つの側面では、本開示は、レーザビームによる溶接品質を適切に評価可能とすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

１つの側面では、回転電機用のステータコイルのコイル片をステータコアに組み付ける組付工程と、
前記コイル片の端部同士又は前記コイル片の端部とバスバーの端部とをレーザ溶接により接合する接合工程とを含み、
前記接合工程は、
接合対象の２つの端部の少なくとも一方における表面の第１範囲に、母材よりも電気抵抗が有意に高い抵抗層を付与する抵抗付与工程と、
前記組付工程の後に、前記２つの端部の表面同士を、前記抵抗層が付与された第１範囲と前記抵抗層が付与されていない第２範囲とが当接範囲を構成する態様で、当接させるセット工程と、
前記セット工程の後に、前記当接範囲内の前記抵抗層の少なくとも一部が残る態様で、前記２つの端部にレーザビームを照射する照射工程とを含む、回転電機用ステータ製造方法が提供される。

【発明の効果】

【0007】

１つの側面では、本開示によれば、レーザビームによる溶接品質を適切に評価することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】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。

【図2】ステータコアの単品状態の平面図である。

【図3】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。

【図4】ステータのコイルエンド周辺の斜視図である。

【図5】同相のコイル片の一部を抜き出して示す斜視図である。

【図6】一のコイル片の概略正面図である。

【図7】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。

【図8】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。

【図9】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。

【図10】溶接中の吸収率の変化態様の説明図である。

【図11A】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。

【図11B】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。

【図12】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】モータのステータの製造方法の流れを概略的に示すフローチャートである。

【図14】径方向に視た単品状態のコイル片の先端部（酸化膜形成範囲）を示す平面図である。

【図15】２つのコイル片の先端部同士を接合用に当接した状態を、径方向に視て示す平面図である。

【図16】接合面積と電位差との関係の説明図である。

【図17】バスバーとコイル片との間の接合部を説明する斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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、図面の寸法比率はあくまでも一例であり、これに限定されるものではなく、また、図面内の形状等は、説明の都合上、部分的に誇張している場合がある。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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

モータ１は、インナーロータ型であり、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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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の外側及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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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、断面矩形状の線状導体（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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

ここで、コイル片５２は、上述したとおり、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（軸方向外側端面４２）を、軸方向外側に凸の円弧面としている。

【0031】

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。

【0032】

コイル片５２の先端部４０を接合する際には、一のコイル片５２と他の一のコイル片５２は、それぞれの先端部４０が、図７に示すビュー（当接面４０１に対して垂直な方向視）でＣ字状をなす態様で、突き合わせられる。この際、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。

【0033】

この場合、溶接対象箇所９０は、範囲Ｄ１及び範囲Ｄ２に示すように、当接面４０１に沿って直線状に延在する。すなわち、溶接対象箇所９０は、レーザビーム１１０の照射側から視て（図７及び図８の矢印Ｗ参照）、範囲Ｄ２の幅で、範囲Ｄ１にわたり直線状に延在する。なお、当接面４０１とは、一のコイル片５２と他の一のコイル片５２のそれぞれにおいて互いに径方向に対向する表面のうちの、径方向に当接し合う当接範囲４０１Ａ（図１５参照）内の部分を指す。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。これにより、例えばループ状（螺旋状）やジグザク状（蛇行）等に照射位置を変化させる場合に比べて、効率的に、直線状の溶接対象箇所９０にレーザビーム１１０を照射できる。

【0038】

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λ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。

【0039】

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にてλ２＝１．０６μｍの点線との交点の黒丸で示すように、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。

【0040】

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。

【0041】

グリーンレーザの場合、図９にてλ１＝０．５３２μｍの点線との交点の黒丸で示すように、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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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池の乱れ（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池の乱れ（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。

【0046】

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。このように、赤外レーザの場合、上述のように吸収率が低くビーム径を比較的大きくすることが難しいことに起因して、必要な溶融幅を得るために蛇行を含んだ比較的長い照射位置の移動軌跡（連続的な照射時間）が必要となる傾向がある。

【0047】

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。また、グリーンレーザの場合、赤外レーザの場合とは対照的に、上述のように吸収率が比較的高くビーム径を比較的大きくすることが可能であることから、必要な溶融幅（図８に示す溶接対象箇所９０の径方向の範囲Ｄ２参照）を得るために必要な照射位置の移動軌跡（照射時間）を比較的短く（小さく）できる。

【0048】

図１２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１２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。

【0049】

本実施例では、図１２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１２では、１０ｍｓｅｃだけレーザ出力３．８ｋＷとなるようにレーザ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となるようにレーザ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１２では、１パス目（Ｎ＝１）から３パス目（Ｎ＝３）の照射がパルス波形１３０Ｇで示され、Ｎは、Ｎパス目かを表す。また、図１２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。

【0050】

ここで、グリーンレーザの場合、レーザ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。

【0051】

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。このようにして、パルス照射は、ピークパワーを上げるための連続エネルギを蓄積してパルス発振することで実現される。一の溶接対象箇所９０の周方向の範囲Ｄ１が比較的広い場合、当該一の溶接対象箇所に対して、複数回のパルス発振が実現されてよい。すなわち、当該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２パス以上の照射が実行されてよい。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。

【0052】

なお、図１２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１２では、レーザ出力は特定の値３．８ｋＷであるが、レーザ出力は、３．０ｋＷ以上であれば、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。

【0053】

図１２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。ただし、上述したように、赤外レーザの場合、必要な溶融幅を得るために蛇行を含んだ比較的長い照射位置の移動軌跡（連続的な照射時間）が必要となり、この場合、入熱量は、約３１２Ｊであり、図１２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。

【0054】

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。これにより、必要な溶融幅（図８に示す溶接対象箇所９０の径方向の範囲Ｄ２参照）を得るために必要な照射位置の移動軌跡（時間）を比較的短く（小さく）できる。すなわち、比較的大きいビーム径による１回のパルス発振あたりの、増加されたキーホールに起因して、必要な溶融幅を得るために必要なパルス発振回数を比較的少なくできる。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。

【0055】

また、本実施例によれば、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ことが可能であり、この場合、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。

【0056】

次に、図１３以降を参照して、モータ１のステータ２１の製造方法を説明しつつ、レーザビームによる溶接品質の評価方法の好ましい例について説明する。

【0057】

図１３は、モータ１のステータ２１の製造方法の流れを概略的に示すフローチャートである。図１４及び図１５は、酸化膜４９の形成範囲の説明図であり、図１４は、径方向に視た単品状態のコイル片５２の先端部４０を示す平面図であり、図１５は、２つのコイル片５２をそれらの先端部４０同士を接合用に当接した状態を、径方向に視て示す平面図である。

【0058】

まず、本製造方法は、コイル片５２を準備する準備工程（ステップＳ１５０）を含む。本実施例では、準備工程で準備されるコイル片５２は、図６を参照して上述したように、絶縁被膜６２が除去された先端部４０を有する。

【0059】

ついで、本製造方法は、コイル片５２の先端部４０における線状導体６０に、母材（線状導体６０の材料）よりも電気抵抗が有意に高い抵抗層を付与する抵抗層（酸化膜）付与工程（ステップＳ１５１）を含む。

【0060】

本実施例では、コイル片５２の先端部４０における線状導体６０に、かかる抵抗層として、酸化膜４９を形成する。なお、他の実施例では、抵抗層として、抵抗性材料が塗布されてもよい。

【0061】

酸化膜４９は、任意の方法で形成されてよいが、好ましくは、レーザ照射により形成される。この場合、コイル片５２の先端部４０における酸化膜形成範囲にレーザを照射することにより、先端部４０の表面を変質させることで酸化膜４９を形成できる。これにより、先端部４０の当接面４０１に有意な段差や凹凸を形成することなく、酸化膜４９を先端部４０の表面上に形成できる。この結果、２つの先端部４０を径方向に当接させて接合する際の、当接面４０１を介した２つの先端部４０間の密着性を高めることができる。

【0062】

酸化膜４９は、コイル片５２の先端部４０における上述した当接面４０１を形成する側の表面に形成される。すなわち、互いに径方向で当接して接合される２つの先端部４０については、当該２つの先端部４０は、互いに対して当接する側の表面に、酸化膜４９が形成される。酸化膜４９は、互いに径方向で当接して接合される２つの先端部４０のそれぞれに同様に形成されてもよい。ただし、変形例では、酸化膜４９は、互いに径方向で当接して接合される２つの先端部４０のうちの一方にだけ形成されてもよい。この場合、当該一方の先端部４０は、他方の先端部４０に当接する側の表面に、酸化膜４９が形成される。

【0063】

本実施例では、好ましくは、酸化膜４９は、図１４にハッチング範囲により酸化膜形成範囲１４０で示すように、先端部４０同士の当接範囲４０１Ａ内に設定される。この場合、酸化膜形成範囲１４０は、当接範囲４０１Ａ内の一部であり、先端部４０同士の接合範囲１４１よりも外側に延在する。換言すると、当接する２つの先端部４０のそれぞれにおいて、当接範囲４０１Ａは、酸化膜形成範囲１４０と、酸化膜４９が形成されない範囲１４５とからなる。そして、酸化膜４９が形成されない範囲は、接合範囲１４１に含まれる。接合範囲１４１は、溶融池が形成される範囲（すなわち母材が溶融する範囲）に対応する。なお、変形例では、酸化膜形成範囲１４０の一部（例えば内周部）は、接合範囲１４１内に含まれてもよいし、酸化膜４９が形成されない範囲の一部は、接合範囲１４１外に延在してもよい。

【0064】

また、本実施例では、一の先端部４０に係る酸化膜形成範囲１４０は連続した一の範囲であるが、不連続な複数の範囲の組み合わせにより実現されてもよい。

【0065】

このようにして、本実施例では、コイル片５２の先端部４０は、当接面４０１内の一部に酸化膜４９が形成される。

【0066】

ついで、本製造方法は、コイル片５２をステータコア２２に組み付ける組付工程（ステップＳ１５２）を含む。

【0067】

ついで、本製造方法は、組付工程後に、各対となるコイル片５２のそれぞれの先端部４０同士が径方向に当接するようにセットするセット工程（ステップＳ１５３）を含む。

【0068】

本実施例では、セット工程が完了すると、図１５に示すように、各対となるコイル片５２のそれぞれの先端部４０同士が、酸化膜形成範囲１４０が当接範囲４０１Ａに部分的に含められる態様で、径方向に当接し合う。すなわち、セット工程が完了すると、図１４に示すように、各対となるコイル片５２のそれぞれの先端部４０同士は、接合範囲１４１に対応する範囲１４１Ａ（以下、「接合予定範囲１４１Ａ」とも称する）と、酸化膜形成範囲１４０とが当接範囲４０１Ａ全体を形成する態様で、径方向に当接し合う。なお、セット工程では、治具等を用いて、このような当接状態が実現かつ維持されてよい。

【0069】

ついで、本製造方法は、セット工程後に、上述したように溶接対象箇所９０にレーザビーム１１０を照射する照射工程（ステップＳ１５４）を含む。なお、セット工程と照射工程は、１つ以上の所定数の溶接対象箇所９０ごとにセットで実行されてもよいし、一のステータ２１に係るすべての溶接対象箇所９０に対して、一括的に実行されてもよい。

【0070】

照射工程では、２つの先端部４０間の当接範囲４０１Ａのうちの、接合予定範囲１４１Ａ全体が溶融して接合範囲１４１となるように、レーザビーム１１０が照射される。この際、酸化膜形成範囲１４０は上述したように接合範囲１４１の外側に延在するので、酸化膜４９の少なくとも一部は溶融することなく残る。

【0071】

ついで、本製造方法は、接合した２つの先端部４０の間の電気抵抗に関連する値を測定する評価工程（ステップＳ１５５）を更に含む。本実施例では、電気抵抗に関連する値は、一例として、電位差である。この場合、接合した２つの先端部４０の間の電位差が大きいほど、同２つの先端部４０の間の抵抗が大きいことを意味する。なお、２つの先端部４０の間の電位差を測定する際の測定位置は、例えば図１５に示すような、非当接面上の各位置Ｐ１５１、Ｐ１５２であってよい。

【0072】

図１６は、接合面積と電位差との関係の説明図であり、横軸に接合面積を取り、縦軸に電位差をとったときの、両者の関係を表す特性が曲線Ｃ１５、Ｃ１５Ａで示されている。曲線Ｃ１５は、酸化膜４９が形成された場合の特性を示し、曲線Ｃ１５Ａは、酸化膜４９が形成されていない場合の特性を示す。

【0073】

なお、接合面積は、径方向に視たときの接合範囲１４１の面積であり、当該面積が大きいほど接合の信頼性が高くなる。

【0074】

図１６に示すように、酸化膜４９が形成された場合、酸化膜４９が形成されていない場合に比べて、電位差の変化に対する接合面積の変化が大きく、その分だけ、接合面積を精度良く評価できることが分かる。具体的には、酸化膜４９が形成されていない場合、曲線Ｃ１５Ａに示すように、接合面積がΔＳ２だけ変化する際に変化する電位差は、およそ８０μＶであるのに対して、酸化膜４９が形成された場合、曲線Ｃ１５に示すように、接合面積がΔＳ１だけ変化する際に変化する電位差は、１００μＶ以上である。接合面積の変化量ΔＳ１とΔＳ２は、略同じであることから、上述したように、酸化膜４９が形成された場合、電位差の変化に対する接合面積の変化が大きいことが分かる。

【0075】

従って、本実施例では、上述したように酸化膜４９が形成された２つの先端部４０を接合した後に、当該２つの先端部４０の間の電位差を測定することで、当該２つの先端部４０の間の接合面積及びそれに伴い接合部の信頼性を精度良く評価できる。

【0076】

ところで、図１６に示すような特性は、グリーンレーザによるレーザ溶接に限られず、赤外レーザによるレーザ溶接においても同様に現れる。従って、本実施例による酸化膜の形成態様は、赤外レーザによる溶接部にも適用可能である。

【0077】

なお、電位差の変化に対する接合面積の変化は、当接範囲４０１Ａにおける接合範囲１４１を除く範囲に占める酸化膜形成範囲１４０が大きいほど大きくなる傾向がある。従って、酸化膜形成範囲１４０は、好ましくは、上述したように、当接範囲４０１Ａにおける接合範囲１４１を除く範囲全体を含む。この場合、酸化膜形成範囲１４０は、接合範囲１４１に隣接又は重複する態様で設定されてよい。

【0078】

なお、本製造方法は、このような評価工程後に、適宜、必要な各種の工程を行うことで、ステータ２１を完成させて終了してよい。

【0079】

このようにして、本製造方法によれば、上述した抵抗層（酸化膜）付与工程（ステップＳ１５１）と、セット工程（ステップＳ１５３）と、照射工程（ステップＳ１５４）とにより、コイル片５２の先端部４０同士をレーザ溶接により接合する接合工程を適切に実行できる。

【0080】

特に本実施例によれば、上述したように酸化膜４９を付与した先端部４０同士をレーザ溶接により接合するので、先端部４０の間の接合面積及びそれに伴い接合部の信頼性を精度良く評価できる。これより、先端部４０の間の接合部に係る信頼性の高いステータ２１を得ることができる。

【0081】

また、本製造方法によれば、上述したように、酸化膜４９は、当接範囲４０１Ａ内の一部（酸化膜形成範囲１４０内）にのみ形成されるので、当接範囲４０１Ａの全体にわたって形成される場合に比べて、酸化膜４９を形成する際の効率を高めることができる。すなわち、酸化膜４９を形成するためのレーザ照射範囲の低減を図り、酸化膜４９を形成する際の効率を高めることができる。

【0082】

また、本製造方法によれば、酸化膜形成範囲１４０は、接合予定範囲１４１Ａに隣接又は重複する態様で形成できるので、接合予定範囲１４１Ａ内の比較的広い範囲にわたって酸化膜４９が形成される場合の不都合（例えば溶接欠陥の発生）を回避できる。このような観点（例えば溶接欠陥を低減する観点）から、上述したセット工程は、好ましくは、２つの先端部４０のそれぞれにおける当接範囲４０１Ａのうちの、酸化膜形成範囲１４０以外の範囲同士が重なるように実行される。この場合、径方向に視て一方の先端部４０の接合予定範囲１４１Ａと他方の先端部４０の酸化膜４９とが重なる範囲を最小化でき、酸化膜４９に起因した溶接欠陥の可能性を最小化できる。

【0083】

なお、本製造方法では、上述した抵抗層（酸化膜）付与工程（ステップＳ１５１）は、組付工程（ステップＳ１５２）前に実行されているが、組付工程（ステップＳ１５２）後であって、セット工程（ステップＳ１５３）前に実行されてもよい。

【0084】

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。また、各実施例の効果のうちの、従属項に係る効果は、上位概念（独立項）とは区別した付加的効果である。

【0085】

例えば、上述した実施例では、図６に示すように軸方向外側端面４２が凸の円弧面に加工された先端部４０を有するコイル片５２同士を、図７に示すように径方向に当接させることで、溶接対象箇所９０を形成しているが、これに限られない。例えば、このような加工がなされていない先端部４０（すなわち径方向に視て軸方向外側端面４２が直線状に延びて先端面につながる構成）を有するコイル片同士を径方向に当接させることで、当接面に沿って同様の溶接対象箇所９０を形成してもよい。この場合、コイル片同士は、先端部４０（加工がなされていない先端部４０）同士が径方向に視てＸ字状に交差する態様又は径方向に視てＣ字状又はＬ字状をなす態様で、径方向に当接されてもよい。この場合も、酸化膜形成範囲は、上述した実施例と同様に、２つの先端部４０の少なくともいずれか一方の表面おいて、２つの先端部４０間の当接範囲内における一部であって接合範囲１４１外の範囲を含むように設定されればよい。

【0086】

また、上述した実施例では、レーザ溶接は、レーザビーム１１０が軸方向外側端面４２に照射されることで、コイル片５２の幅方向に溶接深さを有する態様で実現されるが、これに限られない。レーザ溶接は、レーザビーム１１０が当接面４０１に対して直角な方向に照射されることで、当接する２つの先端部４０を貫通する溶接部が形成される態様で実現されてもよい。この場合も、酸化膜形成範囲は、上述した実施例と同様に、２つの先端部４０の少なくともいずれか一方の表面おいて、２つの先端部４０間の当接範囲内における一部であって接合範囲１４１外の範囲を含むように設定されればよい。

【0087】

また、上述した実施例において、酸化膜４９は、コイル片５２の先端部４０における上述した当接面４０１を形成する側の表面に加えて、反対側の表面にも形成されてもよい。この場合、セット工程において、コイル片５２の先端部４０の表裏を考慮することなく、２つの先端部４０同士を当接させることができる。

【0088】

また、上述した実施例は、コイル片５２の先端部４０同士の接合に関するが、コイル片５２の先端部４０と、バスバーの端部との間の接合にも適用可能である。この場合、バスバーの端部に接合されるコイル片５２の先端部４０は、動力線や中性点を形成する渡り部の先端部であってよい。

【0089】

例えば、図１７には、端子台７０に保持されるバスバーの端部８０、８１とコイル片５２Ａの先端部４０Ａとが互いに接合される。なお、この場合、端子台７０に保持されるバスバーの一部は、端子台７０内において３相の外部端子７１に電気的に接続される。このようなバスバーの端部８０、８１とコイル片５２Ａの先端部４０Ａとの間の接合部に対しても、本実施例による酸化膜４９の形成態様が適用されてもよい。この場合、溶接対象箇所は、バスバーの端部８０、８１とコイル片５２Ａの先端部４０Ａのそれぞれの先端面に現れる当接面の縁部に設定されてもよい。この場合も、酸化膜形成範囲は、上述した実施例と同様に、バスバーの端部８０（端部８１も同様）及び先端部４０Ａの少なくともいずれか一方の表面おいて、バスバーの端部８０（端部８１も同様）と先端部４０Ａの間の当接範囲内の一部であって接合範囲外の範囲を含むように設定されればよい。なお、図１７において、Ｌ方向は軸方向に対応し、Ｒ方向は、径方向に対応し、Ｒ１側は径方向内側に対応し、Ｒ２側は径方向外側に対応する。なお、図１７では、バスバーの端部８０、８１とコイル片５２Ａの先端部４０Ａは、径方向又は軸方向に視て完全に重なる態様で当接されているが、特定の方向（例えば周方向）に視てＸ字状に交差する態様又はＣ字状又はＬ字状をなす態様で、特定の方向に当接されてもよい。この場合、溶接対象箇所９０は、当接面の軸方向外側の縁部に沿って直線状に設定されてよい。この場合も、酸化膜形成範囲は、上述した実施例と同様に、バスバーの端部８０（端部８１も同様）及び先端部４０Ａの少なくともいずれか一方の表面おいて、バスバーの端部８０（端部８１も同様）と先端部４０Ａの間の当接範囲内の一部であって接合範囲外の範囲を含むように設定されればよい。

【0090】

また、上述した実施例は、酸化膜形成範囲１４０は、当接範囲４０１Ａ内に設定されるが、当接範囲４０１Ａ外にはみ出す場合があってもよい。これは、セット工程では、常に一定の当接範囲４０１Ａを実現することができない場合があるためである。

【符号の説明】

【0091】

１・・・モータ（回転電機）、２４・・・ステータコイル、５２・・・コイル片、４０・・・先端部（端部）、４９・・・酸化膜、２２・・・ステータコア、８０、８１・・・バスバーの端部、１１０・・・レーザビーム、１４０・・・酸化膜形成範囲（第１範囲）、１４１・・・接合範囲、酸化膜が形成されない範囲１４５（第２範囲の一例）、４０１Ａ・・・当接範囲

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】