(57)【要約】【課題】部品点数を増加せずに、ロータシャフトの構成の最適化を図る。【解決手段】  第１金属材料により形成される第１部位（３４１、１３４１、２３４１、３３４１）と、第１部位に一体的に接合され、第１金属材料とは強度特性が異なる第２金属材料により形成される第２部位（３４２、１３４２、２３４２、３３４２）とを有する、回転電機（１、１０１）用ロータシャフト（３４、１３４、２３４）が開示される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金属材料により形成される第１部位と、
前記第１部位に一体的に接合され、前記第１金属材料とは強度特性が異なる第２金属材料により形成される第２部位とを有する、回転電機用ロータシャフト。
【請求項２】
前記第１金属材料は、前記第２金属材料よりも強度が高く、
前記第１部位は、他の部材と結合される結合部、及び、軸受と当接する軸受当接部のうちの、少なくともいずれか一方に配置される、請求項１に記載の回転電機用ロータシャフト。
【請求項３】
前記他の部材は、ロータコアであり、
前記第１部位は、前記ロータコアと結合される前記結合部に配置される、請求項２に記載の回転電機用ロータシャフト。
【請求項４】
前記第１部位は、径方向の厚みが当該ロータシャフトの径方向の厚みよりも小さく、当該ロータシャフトの径方向内側に配置される前記第２部位に対して径方向外側に配置される、請求項３に記載の回転電機用ロータシャフト。
【請求項５】
前記第１部位は、周方向の長さが当該ロータシャフトの周長よりも小さく、前記ロータコアに設けられた凸部と結合する凹部を備える、請求項３又は４に記載の回転電機用ロータシャフト。
【請求項６】
前記他の部材は、軸部材であり、
前記第１部位は、前記軸部材とスプライン結合される前記結合部に配置される、請求項２に記載の回転電機用ロータシャフト。
【請求項７】
前記第１金属材料は、鉄を主成分とする材料であり、前記第２金属材料は、アルミを主成分とする材料である、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の回転電機用ロータシャフト。
【請求項８】
請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載の回転電機用ロータシャフトと、
前記回転電機用ロータシャフトの径方向外側に結合されるロータコアとを含む、回転電機。
【請求項９】
第１金属材料により形成される第１部材を金型にセットし、
前記金型に、前記第１金属材料とは異なる第２金属材料を鋳込むことを含み、
前記第１部材は、回転電機用ロータシャフトにおける第１部位を形成し、
前記第２金属材料は、前記回転電機用ロータシャフトにおける第２部位を形成する、回転電機用ロータシャフトの製造方法。
【請求項１０】
前記第１部材を前記金型にセットする前に、前記第１部材の表面に、接合層を形成することを更に含む、請求項９に記載の回転電機用ロータシャフトの製造方法。
【請求項１１】
前記第１金属材料は、鉄を主成分とする材料であり、前記第２金属材料は、アルミを主成分とする材料であり、
前記接合層は、鉄とアルミの合金層を含む、請求項１０に記載の回転電機用ロータシャフトの製造方法。
【請求項１２】
前記接合層は、アルミナイジング処理により形成される、請求項１１に記載の回転電機用ロータシャフトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、回転電機用ロータシャフト、回転電機、及び回転電機用ロータシャフトの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータシャフトとロータコアとの間に、別部材が設けられる技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−４５６０２号公報
【特許文献２】特開２００９−６０７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来技術では、部品点数を増加せずに、ロータシャフトの構成の最適化（例えば、軽量化と強度の両立）を図ることが難しい。
【０００５】
そこで、１つの側面では、本発明は、部品点数を増加せずに、ロータシャフトの構成の最適化を図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、第１金属材料により形成される第１部位と、
前記第１部位に一体的に接合され、前記第１金属材料とは強度特性が異なる第２金属材料により形成される第２部位とを有する、回転電機用ロータシャフトが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
１つの側面では、本発明によれば、部品点数を増加せずに、ロータシャフトの構成の最適化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１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】実施例１によるロータシャフトを模式的に示す斜視図である。
【図３】実施例１によるロータシャフトの一部（キー結合部）の断面図である。
【図４】実施例１によるロータシャフトの製造方法の流れを示す概略フローチャートである。
【図５Ａ】実施例１によるロータシャフトの製造方法の説明図（その１）である。
【図５Ｂ】実施例１によるロータシャフトの製造方法の説明図（その２）である。
【図５Ｃ】実施例１によるロータシャフトの製造方法の説明図（その３）である。
【図６】実施例２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７】実施例２によるロータシャフトを模式的に示す斜視図である。
【図８】実施例２によるロータシャフトの一部（スプライン結合部）の断面図である。
【図９】実施例２によるロータシャフトの製造方法の流れを示す概略フローチャートである。
【図１０Ａ】実施例２によるロータシャフトの製造方法の説明図（その１）である。
【図１０Ｂ】実施例２によるロータシャフトの製造方法の説明図（その２）である。
【図１０Ｃ】実施例２によるロータシャフトの製造方法の説明図（その３）である。
【図１１】実施例３によるロータシャフトの一部（キー結合部）の断面図である。
【図１２】実施例４による第１部位を形成するための鉄部材の一例を示す斜視図である。
【図１３】実施例４による第１部位と第２部位との間の接合部を示す断面図である。
【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。
【００１０】
［実施例１］
図１は、一実施例（実施例１）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、インナロータタイプであり、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。ステータ２１は、例えば円環状の強磁性体の積層鋼板からなり、ステータ２１の内周部には、コイル２２が巻回される複数のスロット（図示せず）が形成される。
【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。本実施例では、ロータコア３２は、ロータシャフト３４とキー結合される。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】
ロータシャフト３４には、モータ１の回転トルクを車軸（図示せず）に伝達するための動力伝達機構９０が接続される。図１には、当該動力伝達機構９０の一部を形成する軸部材９１が図示されている。なお、動力伝達機構９０は、減速機構やクラッチ、変速機等を含んでよい。図１に示す例では、軸部材９１は、ロータシャフト３４の径方向内側にスプライン結合される。なお、変形例では、軸部材９１は、ロータシャフト３４の径方向外側にスプライン結合されてもよい。
【００１６】
ロータコア３２は、例えば円環状の強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。ロータコア３２は、径方向内側の表面に凸条３２１１を有する。凸条３２１１は、径方向内側に凸となる断面形状で、軸方向に延在する。ロータコア３２は、凸条３２１１によりロータシャフト３４の径方向外側の凹条３４１１（図２参照）にキー結合される。
【００１７】
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。
【００１８】
ロータシャフト３４は、図１に示すように、内周面を形成する中空部３４Ａを有する。これにより、ロータシャフト３４の軽量化を図ることができる。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、軸方向の一端側から油が供給され、ロータシャフト３４の内周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。なお、ロータシャフト３４の内周面を伝った油は、ロータシャフト３４の両端部に形成される油穴８０１、８０２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２２Ａ、２２Ｂの冷却に供されてもよい。
【００１９】
中空部３４Ａは、ロータシャフト３４がロータコア３２に結合される軸方向の区間（ロータコア３２の延在範囲ＳＣ１に対応する範囲）では、比較的大きい内径ｒ１を有し、ベアリング１４ａ、１４ｂが設けられる軸方向の区間では、比較的小さい内径ｒ２を有してよい。内径ｒ１が比較的大きい場合は、ロータシャフト３４の軽量化を図ることができるとともに、中空部３４Ａから永久磁石３２１までの径方向の距離が比較的小さくなるので、中空部３４Ａを通る油による永久磁石３２１の冷却性能を効果的に高めることができる。
【００２０】
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、ロータシャフト３４を有する限り、任意である。また、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。例えば、ロータシャフト３４は、内径ｒ２の中空部を軸方向の略全体にわたって有してもよい。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内の油路を介して径方向外側からコイルエンド２２Ａ、２２Ｂに向けて油が滴下されてもよい。
【００２１】
次に、図２以降を参照して、モータ１のロータシャフト３４を更に説明する。
【００２２】
図２は、ロータシャフト３４を模式的に示す斜視図である。図３は、ロータシャフト３４の一部（キー結合部）の断面図である。
【００２３】
本実施例では、ロータシャフト３４は、１ピースの部材でありながら、２種の材料により形成されている。具体的には、ロータシャフト３４は、鉄を主成分とする材料（第１金属材料の一例）により形成される第１部位３４１と、アルミを主成分とする材料（第２金属材料の一例）により形成される第２部位３４２とを有する。例えば、第１部位３４１は、鉄鋼や鋳鉄により形成されてよい。また、第２部位３４２は、アルミ合金により形成されてよい。アルミ合金としては、例えば、Ａｌ−Ｓｉ系合金や、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金等、任意である。
【００２４】
ここで、鉄は、アルミよりも強度（例えば引張強さや降伏点）が高いが、アルミよりも密度が高い（重い）。
【００２５】
そこで、本実施例では、第１部位３４１は、ロータシャフト３４において比較的高い強度が必要とされる部位に配置され、第２部位３４２は、それ以外の部位に配置される。これにより、ロータシャフト３４の性能を高めることができる。すなわち、第２部位３４２により軽量化を図りつつ、第１部位３４１により必要な強度を確保できる。
【００２６】
具体的には、本実施例では、第１部位３４１は、図２に示すように、ロータコア３２との間のキー結合部（結合部の一例）に配置される。キー結合部は、ロータコア３２とロータシャフト３４との間における回転トルクの伝達を可能とする部位であり、比較的高い強度が必要とされる部位である。
【００２７】
第１部位３４１は、図３に示すように、径方向内側に凹む断面形状を有し、軸方向に沿って等断面の形態で延在する。かかる第１部位３４１により形成される軸方向の凹条（キー溝）３４１１（凹部の一例）には、ロータコア３２の凸条３２１１（凸部の一例）が嵌められる（すなわちキー結合される）。これにより、ロータコア３２とロータシャフト３４との間での回転方向の相対変位が拘束され、回転トルクの伝達が可能となる。
【００２８】
第１部位３４１の軸方向の延在範囲は、任意であるが、好ましくは、ロータコア３２の軸方向の延在範囲ＳＣ１（図１参照）に対応する。例えば、第１部位３４１の軸方向の延在範囲は、ロータコア３２の軸方向の延在範囲ＳＣ１を包含してもよいし、ロータコア３２の軸方向の延在範囲ＳＣ１と一致してもよい。また、第１部位３４１の軸方向の延在範囲は、ロータコア３２の軸方向の延在範囲ＳＣ１に対して僅かに狭くてもよい。
【００２９】
第１部位３４１の周方向の延在範囲は、任意であるが、第１部位３４１は、好ましくは、第２部位３４２による軽量化を効果的に図るべく、全周にわたらない態様で周方向に延在する。
【００３０】
第１部位３４１は、好ましくは、図２に示すように、第２部位３４２に対して軸方向両側で接合するとともに、図３に示すように、第２部位３４２に対して径方向内側及び周方向両側で接合する。すなわち、第１部位３４１は、径方向の厚みがロータシャフト３４の径方向の厚みよりも小さく、ロータシャフト３４の径方向内側に配置される第２部位３４２に対して径方向外側に配置されることで、第２部位３４２に対して径方向内側で接合する。また、第１部位３４１は、周方向の長さが当該ロータシャフト３４の周長よりも小さいので、第２部位３４２に対して周方向両側で接合する。これにより、第１部位３４１と第２部位３４２との間の接合を強固にできる。このようにして、第１部位３１４の配置範囲（形成範囲）の最小化を図ることで、第２部位３４２の配置範囲の最大化を図ることができ、この結果、必要な接合強度を確保しつつ、更なる軽量化を図ることができる。ただし、変形例では、第１部位３４１は、第２部位３４２に対して径方向内側で接合されない態様であってもよいし、第２部位３４２に対して軸方向両側で接合されない態様であってもよい。
【００３１】
次に、図４〜図５Ｃを参照して、ロータシャフト３４の製造方法について説明する。
【００３２】
図４は、ロータシャフト３４の製造方法の流れを示す概略フローチャートであり、図５Ａ〜図５Ｃは、図４の製造方法の説明図である。
【００３３】
ロータシャフト３４の製造方法は、まず、第１部位３４１を形成するための鉄部材６０（第１部材の一例）を準備することを含む（ステップＳ３０）。鉄部材６０は、図５Ａに示すように、第１部位３４１の凹条３４１１が形成される前の形態に対応する。なお、鉄部材６０は、鉄を主成分とする材料により形成される。
【００３４】
次いで、ロータシャフト３４の製造方法は、図５Ｂに模式的に示すように、鉄部材６０の表面に、接合層６１を形成することを含む（ステップＳ３２）。接合層６１は、次の工程で導入されるアルミを主成分とする材料が、鉄部材６０の表面に接合しやすくするための層であり、接合層６１は、鉄とアルミの合金層である。鉄とアルミの合金層は、例えば、アルミナイジング処理を行うことで形成できる。アルミナイジング処理の場合、鉄部材６０の表面の一部が溶融し、アルミとの合金層が形成される。鉄部材６０の表面の一部が溶融して接合層６１が形成されるので、接合層６１と鉄部材６０とは強固に一体化される。
【００３５】
接合層６１は、好ましくは、鉄部材６０の表面のうちの、第１部位３４１における第２部位３４２と接合する領域に対応する領域の全体に対して、形成される。なお、図５Ｂでは、説明上、鉄部材６０は、軸方向端面が露出しているが、軸方向端面にも接合層６１が形成されてよい。
【００３６】
次いで、ロータシャフト３４の製造方法は、図５Ｃに模式的に示すように、接合層６１が形成された鉄部材６０を、金型５００（図５Ｃに概略的に図示）にセットすることを含む（ステップＳ３４）。なお、図５Ｃに示す例では、金型５００は、軸方向を通る分割面で分割される分割金型である。なお、図２に示すように、第１部位３４１がロータシャフト３４の径方向外側に露出する構成であることから、鉄部材６０は、金型５００の内周面に対して隙間なく密着される態様で、金型５００内にセットされる。
【００３７】
次いで、ロータシャフト３４の製造方法は、鉄部材６０（接合層６１が形成された鉄部材６０）がセットされた金型５００に、アルミを主成分とする材料（以下、単に「アルミ材料」とも称する）を、溶かした状態で導入（注入）し、第２部位３４２を鋳造する（ステップＳ３６）。なお、本実施例では、溶かしたアルミ材料の重さだけで鋳造する金型鋳造（アルミ重力鋳造）方法が採用されるが、他の鋳造方法が利用されてもよい。
【００３８】
ここで、金型５００にセットされた鉄部材６０の表面には、上述のように接合層６１が形成されている。従って、金型５００に、溶かしたアルミ材料を導入すると、アルミ材料が接合層６１に含まれるアルミと一体化する。このようにして、接合層６１を介して鉄部材６０の表面に第２部位３４２を強固に接合できる。
【００３９】
次いで、ロータシャフト３４の製造方法は、熱処理等を行った後、第２部位３４２が接合された鉄部材６０の表面に、凹条３４１１を形成することを含む（ステップＳ３８）。凹条３４１１は、例えば切削等により形成されてよい。
【００４０】
このようにして、図４〜図５Ｃに示す例によれば、アルミナイジング処理により接合層６１を形成することで、第１部位３４１と第２部位３４２とが強固に接合したロータシャフト３４を容易に製造できる。なお、このようにして製造されたロータシャフト３４は、ロータコア３２と一体化され、モータ１を形成できる。
【００４１】
なお、図４〜図５Ｃに示す例では、凹条３４１１は、第２部位３４２の鋳造後（ステップＳ３６の後）に形成されるが、これに限られない。例えば、凹条３４１１は、ステップＳ３０で準備される鉄部材６０に事前に形成されていてもよい。
【００４２】
なお、上述した実施例１では、ロータコア３２は、ロータシャフト３４に対してキー結合されているが、スプライン結合されてもよい。この場合、第１部位３４１は、ロータシャフト３４の全周にわたって設けられてもよい。また、ロータコア３２は、ロータシャフト３４に対して締り嵌めにより結合されてもよい。この場合、第１部位３４１は、ロータシャフト３４の全周にわたって設けられてもよい。
【００４３】
また、上述した実施例１では、ロータコア３２とロータシャフト３４との間のキー結合部は、１箇所であるが、キー結合部は、複数箇所設けられてもよい。また、上述した実施例１では、キー結合部は、軸方向の全長にわたり軸方向に直線状に延在するが、軸方向の全長のうちの一部の区間ごとに周方向にオフセットしながら軸方向に延在してもよい（すなわちスキュー配置されてもよい）。
【００４４】
また、上述した実施例１では、ロータコア３２側に凸条３２１１を設けかつロータシャフト３４側に凹条３４１１を設けることで、ロータコア３２及びロータシャフト３４のキー結合を実現しているが、逆であってもよい。すなわち、ロータコア３２側に凹条を設けかつロータシャフト３４側に凸条を設け、当該凹条と当該凸条とによりキー結合を実現してもよい。
【００４５】
［実施例２］
図６は、他の一実施例（実施例２）によるモータ１０１（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。図７は、ロータシャフト１３４を模式的に示す斜視図である。図８は、ロータシャフト１３４の一部（スプライン結合部）の断面図である。
【００４６】
本実施例によるモータ１０１は、上述した実施例１によるモータ１に対して、ロータシャフト３４がロータシャフト１３４で置換された点が異なる。
【００４７】
ロータシャフト１３４は、上述した実施例１によるロータシャフト３４に対して、第１部位３４１及び第２部位３４２が、第１部位１３４１及び第２部位１３４２でそれぞれ置換された点が異なる。
【００４８】
なお、本実施例においては、ロータコア３２は、ロータシャフト１３４に対して締り嵌め等により結合されてもよい。ただし、本実施例においても、上述した実施例１と同様、ロータコア３２は、ロータシャフト１３４に対してキー結合されてもよい。
【００４９】
本実施例においても、ロータシャフト３４は、１ピースの部材でありながら、２種の材料により形成されている。具体的には、ロータシャフト１３４は、鉄を主成分とする材料（第１金属材料の一例）により形成される第１部位１３４１と、アルミを主成分とする材料（第２金属材料の一例）により形成される第２部位１３４２とを有する。
【００５０】
第１部位１３４１は、ロータシャフト１３４において比較的高い強度が必要とされる部位に配置され、第２部位１３４２は、それ以外の部位に配置される。これにより、ロータシャフト１３４の性能を高めることができる。すなわち、第２部位１３４２により軽量化を図りつつ、第１部位１３４１により必要な強度を確保できる。
【００５１】
具体的には、本実施例では、第１部位１３４１は、軸部材９１との間のスプライン結合部（結合部の他の一例）に配置される。スプライン結合部は、ロータコア３２とロータシャフト１３４との間における回転トルクの伝達を可能とする部位であり、比較的高い強度が必要とされる部位である。
【００５２】
第１部位１３４１は、図７に示すように、ロータシャフト１３４の端部を形成する円筒状の形態である。第１部位１３４１は、図８に示すように、内周面には、スプライン結合用の軸方向の凸条１３４１０及び凹条１３４１２が周方向に交互に形成される。凸条１３４１０及び凹条１３４１２には、ロータコア３２の軸方向の凸条及び凹条（図示せず）が嵌め合わされる（すなわちスプライン結合される）。これにより、ロータコア３２とロータシャフト１３４との間での回転方向の相対変位が拘束され、回転トルクの伝達が可能となる。
【００５３】
第１部位１３４１の軸方向の延在範囲は、スプライン結合部の延在範囲を含む限り任意である。第１部位１３４１は、好ましくは、図６に示すように、軸方向の端面に周方向に沿った凸条１３４１Ａを有し、凸条１３４１Ａが、第２部位１３４２に対して径方向両側及び軸方向で接合する。これにより、第１部位１３４１と第２部位１３４２との間の接合を強固にできる。なお、変形例では、凸条１３４１Ａは、周方向に沿って分断される態様で形成されてもよい。この場合、凸条１３４１Ａを介して周方向での第１部位１３４１と第２部位１３４２との間の接合が実現され、第１部位１３４１と第２部位１３４２との間の接合を更に強固にできる。
【００５４】
次に、図９〜図１０Ｃを参照して、ロータシャフト１３４の製造方法について説明する。
【００５５】
図９は、ロータシャフト１３４の製造方法の流れを示す概略フローチャートであり、図１０Ａ〜図１０Ｃは、図９の製造方法の説明図である。
【００５６】
ロータシャフト１３４の製造方法は、まず、第１部位１３４１を形成するための鉄部材１６０（第１部材の一例）を準備することを含む（ステップＳ９０）。鉄部材１６０は、図１０Ａに示すように、第１部位１３４１の凸条１３４１０及び凹条１３４１２（図８参照）が形成される前の形態に対応する。なお、鉄部材１６０は、鉄を主成分とする材料により形成される。
【００５７】
次いで、ロータシャフト１３４の製造方法は、図１０Ｂに模式的に示すように、鉄部材１６０の表面に、接合層１６１を形成することを含む（ステップＳ９２）。接合層１６１は、鉄とアルミの合金層であり、例えばアルミナイジング処理により形成される。接合層１６１は、好ましくは、鉄部材１６０の表面のうちの、第１部位１３４１における第２部位１３４２と接合する領域に対応する領域の全体に対して、形成される。
【００５８】
次いで、ロータシャフト１３４の製造方法は、図１０Ｃに模式的に示すように、接合層１６１が形成された鉄部材１６０を、金型１５００にセットすることを含む（ステップＳ９４）。なお、図１０Ｃに示す例では、金型１５００は、軸方向を通る分割面で分割される分割金型である。
【００５９】
次いで、ロータシャフト１３４の製造方法は、鉄部材１６０（接合層１６１が形成された鉄部材１６０）がセットされた金型１５００に、アルミを主成分とする材料（アルミ材料）を、溶かした状態で鋳込み（注入し）、第２部位１３４２を鋳造する（ステップＳ９６）。
【００６０】
次いで、ロータシャフト１３４の製造方法は、熱処理等を行った後、第２部位１３４２が接合された鉄部材１６０に、凸条１３４１０及び凹条１３４１２（スプライン）を形成することを含む（ステップＳ９８）。
【００６１】
このようにして、本実施例によれば、アルミナイジング処理により接合層１６１を形成することで、第１部位１３４１と第２部位１３４２とが強固に接合したロータシャフト１３４を容易に製造できる。なお、このようにして製造されたロータシャフト１３４は、ロータコア３２と一体化され、モータ１０１を形成できる。
【００６２】
なお、本実施例は、上述した実施例１と組み合わせることも可能である。すなわち、第１部位３４１及び第１部位１３４１の双方をロータシャフトに形成することも可能である。このように、第１部位は、互いに別々の部位として（連続しない態様で）複数形成されてもよい。また、ロータシャフトは、第１部位３４１及び第１部位１３４１の以外の部位に、同様の第１部位（鉄を主成分とする材料により形成される部位）を備えてもよい。例えば、ロータシャフトにおけるベアリング１４ａと当接する軸受当接部や、油穴８０１、８０２が形成される部位に、第１部位が、鉄を主成分とする材料により配置されてもよい。
【００６３】
また、本実施例では、第１部位１３４１は、中空部３４Ａにおける内径ｒ２の区間にのみ延在するが、中空部３４Ａにおける内径ｒ１の区間まで延在してもよい。
【００６４】
［実施例３］
ところで、上述した実施例１では、上述したように鉄部材６０の表面にアルミナイジング処理により接合層６１を形成することで、第１部位３４１と第２部位３４２とを一体的に形成しているが、これに限られない。
【００６５】
実施例３では、上述した実施例１による第１部位３４１と第２部位３４２が、第１部位２３４１と第２部位２３４２によりそれぞれに置換され、第１部位２３４１と第２部位２３４２が、インサート成形により一体的に形成される点が異なる。この場合、上述した実施例１による接合層６１を形成することなく、第１部位２３４１と第２部位２３４２とを強固に一体化して形成できる。
【００６６】
図１１は、実施例３による第１部位２３４１と第２部位２３４２との間の接合部を示す断面図であり、ロータシャフト２３４の一部（キー結合部）の断面図である。
【００６７】
第１部位２３４１は、上述した実施例１による第１部位３４１に対して断面形状が異なるだけであり、他は同様であってよい。
【００６８】
具体的には、第１部位２３４１は、図１１に示すように、第１部位２３４１の周方向の両側部に、周方向に突出する凸条２３４１１を有する。凸条２３４１１は、図１１に示すように、径方向の異なる位置に複数本（図１１では２本）形成されてもよい。凸条２３４１１は、第１部位２３４１の軸方向の延在範囲の全体にわたって連続的に軸方向に延在してもよいし、分断される態様で軸方向に延在してもよい。
【００６９】
本実施例によっても、上述した実施例１と同様の効果が奏される。特に、本実施例によれば、第１部位２３４１は、凸条２３４１１を有するので、第２部位２３４２との接合強度を効果的に高めることができる。
【００７０】
なお、本実施例では、上述した実施例１とは異なり、アルミナイジング処理により接合層６１のような接合層を鉄部材に形成せずに、インサート成形によりロータシャフト２３４を形成できる。すなわち、図４におけるステップＳ３２は省略できる。ただし、変形例では、アルミナイジング処理により接合層６１のような接合層を鉄部材に形成した上で、アルミ材料による鋳造が実行されてもよい。
【００７１】
［実施例４］
実施例４では、上述した実施例２による第１部位１３４１と第２部位１３４２が、第１部位３３４１と第２部位３３４２によりそれぞれに置換され、第１部位３３４１と第２部位３３４２が、インサート成形により一体的に形成される点が異なる。この場合、上述した実施例２による接合層１６１を形成することなく、第１部位３３４１と第２部位３３４２とを強固に一体化して形成できる。
【００７２】
図１２は、実施例４による第１部位３３４１を形成するための鉄部材３６０の一例を示す斜視図である。図１３は、実施例４による第１部位３３４１と第２部位２３４２との間の接合部を示す断面図であり、軸方向を含む平面で切断した際の断面図である。
【００７３】
第１部位３３４１は、上述した実施例２による第１部位１３４１に対して軸方向の端部（第２部位３３４２との接合側の端部）の形状が異なるだけであり、他は同様であってよい。第１部位３３４１は、後述の鉄部材３６０に対して、スプライン結合用の軸方向の凸条１３４１０及び凹条１３４１２（図８参照）を備える以外は実質的に同じであるので、図１２を参照して、第１部位３３４１についても説明する。
【００７４】
第１部位３３４１は、図１２に示すように、上述した実施例２による第１部位１３４１に対して、凸条１３４１Ａが凸条３３４１Ａで置換され、かつ、第２部位３３４２と接合される側の端部における径方向内側に、径方向外側に凹む周方向の凹条３３４１Ｂが形成される点が異なる。なお、第１部位３３４１を形成するための鉄部材３６０と、上述した実施例２による鉄部材１６０との間の相違点も同様である。
【００７５】
第１部位３３４１は、図１３に示すように、凹条３３４１Ｂ内に第２部位３３４２の一部（凸条）が入り込む態様で、第２部位３３４２と接合される。これにより、第１部位３３４１と第２部位３３４２との間の接合強度を効果的に高めることができる。
【００７６】
本実施例によっても、上述した実施例２と同様の効果が奏される。特に、本実施例によれば、第１部位３３４１は、凸条３３４１Ａ及び凹条３３４１Ｂを有するので、第１部位３３４１と第２部位３３４２との間の接合強度を効果的に高めることができる。
【００７７】
なお、本実施例では、上述した実施例２とは異なり、アルミナイジング処理による接合層１６１のような接合層を鉄部材に形成せずに、インサート成形によりロータシャフトを形成できる。すなわち、図９におけるステップＳ９２は省略できる。ただし、変形例では、アルミナイジング処理により接合層１６１のような接合層を鉄部材に形成した上で、アルミ材料による鋳造が実行されてもよい。
【００７８】
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。
【００７９】
＜付記＞
以上の実施例に関し、更に以下を開示する。なお、以下で記載する効果のうちの、一の形態に対する追加的な各形態に係る効果は、当該追加的な各形態に起因した付加的な効果である。
【００８０】
（１）一の形態は、第１金属材料により形成される第１部位（３４１、１３４１、２３４１、３３４１）と、
前記第１部位に一体的に接合され、前記第１金属材料とは強度特性が異なる第２金属材料により形成される第２部位（３４２、１３４２、２３４２、３３４２）とを有する、回転電機（１、１０１）用ロータシャフト（３４、１３４、２３４）である。
【００８１】
本形態によれば、強度特性が異なる２種類の金属材料により形成される第１部位及び第２部位を一体的に備える回転電機用ロータシャフトを実現できる。これにより、部品点数を増加せずに、ロータシャフトの構成の最適化を図ることが可能となる。例えば、比較的高い強度が必要な部位には、強度特性が良好な金属材料から形成される第１部位を配置し、それ以外の部位には、比較的密度が低い金属材料から形成される第２部位を配置することで、ロータシャフトの軽量化と強度確保の両立（ロータシャフトの構成の最適化の一例）を図ることが可能となる。
【００８２】
（２）本形態においては、好ましくは、前記第１金属材料は、前記第２金属材料よりも強度が高く、
前記第１部位は、他の部材と結合される結合部、及び、軸受（１４ａ、１４ｂ）と当接する軸受当接部のうちの、少なくともいずれか一方に配置される。
【００８３】
この場合、比較的高い強度が必要な部位に、第２部位よりも強度の高い第１部位を配置できる。
【００８４】
（３）また、本形態においては、好ましくは、前記他の部材は、ロータコア（３２）であり、
前記第１部位は、ロータコア（３２）と結合される前記結合部に配置される。
【００８５】
この場合、ロータコアとの間の回転トルクの伝達を可能とする結合部に、第２部位よりも強度の高い第１部位を配置できる。また、第１部位と第２部位とが径方向でも接合できるので、第１部位と第２部位との間の接合強度を高めることができる。
【００８６】
（４）また、本形態においては、好ましくは、前記第１部位は、径方向の厚みが当該ロータシャフトの径方向の厚みよりも小さく、当該ロータシャフトの径方向内側に配置される前記第２部位に対して径方向外側に配置される。
【００８７】
これにより、第１部位と第２部位との間の径方向の接合強度を高めつつ、比較的密度が低い金属材料から形成可能な第２部位によるロータシャフトの軽量化を促進できる。
【００８８】
（５）また、本形態においては、好ましくは、前記第１部位は、周方向の長さが当該ロータシャフトの周長よりも小さく、前記ロータコアに設けられた凸部と結合する凹部を備える。
【００８９】
これにより、第１部位と第２部位との間の周方向の接合強度を高めつつ、第１部位が占める周方向の範囲を比較的小さくすることで、比較的密度が低い金属材料から形成可能な第２部位によるロータシャフトの軽量化を促進できる。また、ロータコアに設けられた凸部と結合する凹部を備えることで、結合強度を高め、ロータコアとロータシャフトとの間での回転トルクの伝達性能を高めることができる。
【００９０】
（６）また、本形態においては、好ましくは、前記他の部材は、軸部材であり、
前記第１部位は、前記軸部材（９１）とスプライン結合される前記結合部に配置される。
【００９１】
この場合、他の部材との間の回転トルクの伝達を可能とする結合部に、第２部位よりも強度の高い第１部位を配置できる。
【００９２】
（７）また、本形態においては、好ましくは、前記第１金属材料は、鉄を主成分とする材料であり、前記第２金属材料は、アルミを主成分とする材料である。
【００９３】
この場合、強度特性が良好な鉄を主成分とする材料と、比較的密度が低いアルミを主成分とする材料とを利用して、ロータシャフトの軽量化と強度確保の両立（ロータシャフトの構成の最適化の一例）を図ることが可能となる。
【００９４】
（８）他の一の形態は、上記の形態の回転電機用ロータシャフト（３４、１３４、２３４）と、
前記回転電機用ロータシャフトの径方向外側に結合されるロータコア（３２）とを含む、回転電機（１、１０１）である。
【００９５】
この場合、軽量化と強度確保の両立が図られたロータシャフトを備える回転電機を実現できる。
【００９６】
（９）他の一の形態は、第１金属材料により形成される第１部材（６０、１６０、３６０）を金型（５００、１５００）にセットし（ステップＳ３４、ステップＳ９４）、
前記金型に、前記第１金属材料とは異なる第２金属材料を鋳込む（ステップＳ３６、ステップＳ９６）ことを含み、
前記第１部材は、回転電機用ロータシャフト（３４、１３４、２３４）における第１部位（３４１、１３４１、２３４１、３３４１）を形成し、
前記第２金属材料は、前記回転電機用ロータシャフトにおける第２部位（３４２、１３４２、２３４２、３３４２）を形成する、回転電機用ロータシャフトの製造方法である。
【００９７】
本形態によれば、異なる２種類の金属材料により形成される各部位を一体的に備える回転電機用ロータシャフトを実現できる。これにより、部品点数を増加せずに、ロータシャフトの構成の最適化を図ることが可能となる。
【００９８】
（１０）本形態においては、好ましくは、前記第１部材を前記金型にセットする前に、前記第１部材の表面に、接合層（６１、１６１）を形成する（ステップＳ３２、ステップＳ９２）ことを含む。
【００９９】
この場合、接合層を形成することで、第１部材と、第２金属材料により形成される部位との間の接合強度を効果的に高めることができる。
【０１００】
（１１）また、本形態においては、好ましくは、前記第１金属材料は、鉄を主成分とする材料であり、前記第２金属材料は、アルミを主成分とする材料であり、
前記接合層は、鉄とアルミの合金層を含む。
【０１０１】
この場合、強度特性が良好な鉄を主成分とする材料と、比較的密度が低いアルミを主成分とする材料とを利用して、ロータシャフトの軽量化と強度確保の両立（ロータシャフトの構成の最適化の一例）を図ることが可能となる。また、鉄とアルミの合金層を利用して、第１部材と、第２金属材料により形成される部位との間の接合強度を効果的に高めることができる。
【０１０２】
（１２）また、本形態においては、好ましくは、前記接合層は、アルミナイジング処理により形成される。
【０１０３】
この場合、鉄とアルミの合金層である接合層を容易に形成できる。
【符号の説明】
【０１０４】
１、１０１  モータ
１０  モータハウジング
１２  回転軸（回転中心）
１４ａ  ベアリング
１４ｂ  ベアリング
２１  ステータ
２２  コイル
２２Ａ  コイルエンド
２２Ｂ  コイルエンド
３０  ロータ
３２  ロータコア
３２１１  凸条
３４、１３４、２３４  ロータシャフト
３４Ａ  中空部
３４１、１３４１、２３４１、３３４１  第１部位
３４１１  凹条（キー溝）
１３４１Ａ  凸条
１３４１０  凸条
１３４１２  凹条
２３４１１  凸条
３３４１Ａ  凸条
３３４１Ｂ  凹条
３４２、１３４２、２３４２、３３４２  第２部位
３５Ａ  エンドプレート
３５Ｂ  エンドプレート
６０、１６０、３６０  鉄部材
６１、１６１  接合層
９０  動力伝達機構
９１  軸部材
３２１  永久磁石
５００、１５００  金型
８０１  油穴
８０２  油穴
【図１】
2020202725.tif 000003
【図２】
2020202725.tif 000004
【図３】
2020202725.tif 000005
【図４】
2020202725.tif 000006
【図５Ａ】
2020202725.tif 000007
【図５Ｂ】
2020202725.tif 000008
【図５Ｃ】
2020202725.tif 000009
【図６】
2020202725.tif 000010
【図７】
2020202725.tif 000011
【図８】
2020202725.tif 000012
【図９】
2020202725.tif 000013
【図１０Ａ】
2020202725.tif 000014
【図１０Ｂ】
2020202725.tif 000015
【図１０Ｃ】
2020202725.tif 000016
【図１１】
2020202725.tif 000017
【図１２】
2020202725.tif 000018
【図１３】
2020202725.tif 000019