(57)【要約】      （修正有）【課題】ハイドロフォーミングを行う場合にも、ロータの製造装置が大型化するのを防止しながら、シャフトのうちのシャフト挿入孔よりも回転軸線方向の一方側の部分の寸法精度が低下するのを防止することが可能なロータの製造方法を提供する。【解決手段】このロータ１００の製造方法は、第１部分４０の内径Ｄ１が、第２部分５０および６０の内径Ｄ２よりも大きい円筒形状を有するシャフト２０を形成する工程と、シャフト２０をロータコア１０の孔部１１ａに挿入する工程と、ハイドロフォーミングによって、シャフト２０をロータコア１０に固定する工程とを備える。【選択図】図１
2020156267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト挿入孔を有する複数の電磁鋼板が回転軸線方向に沿って積層された環状のロータコアの前記シャフト挿入孔の内周面に、シャフトが固定される、ロータの製造方法であって、
前記シャフト挿入孔の内周面に配置される部分である第１部分の内径が、前記第１部分よりも前記回転軸線方向の一方側の第２部分の内径よりも大きい円筒形状を有する前記シャフトを形成する工程と、
前記シャフトの前記第１部分の外周と、前記シャフト挿入孔の内周面とが径方向に対向するように、前記シャフトおよび前記ロータコアのうちの少なくとも一方を軸方向に移動させて、前記シャフトを前記シャフト挿入孔に挿入する工程と、
前記シャフトを挿入する工程の後、前記シャフトの内部に流体を充填させるとともに前記流体による内圧によって前記シャフトを膨張させることにより、前記シャフト挿入孔の内周面に、前記第１部分を圧接させるハイドロフォーミングによって、前記シャフトを前記ロータコアに固定する工程と、を備える、ロータの製造方法。
【請求項２】
前記シャフトを前記ロータコアに固定する工程は、前記ハイドロフォーミングの後においても、前記第１部分の内周面が前記第２部分の内周面に対して凹形状を有するように、前記ハイドロフォーミングによって、前記シャフトを前記ロータコアに固定する工程である、請求項１に記載のロータの製造方法。
【請求項３】
前記シャフトを形成する工程は、前記第１部分の径方向の厚みが、前記第２部分の径方向の厚み以下である、前記シャフトを形成する工程である、請求項１または２に記載のロータの製造方法。
【請求項４】
前記シャフトを形成する工程は、前記第１部分の径方向の厚みが、前記第２部分の径方向の厚み未満である、前記シャフトを形成する工程である、請求項３に記載のロータの製造方法。
【請求項５】
前記シャフトを形成する工程は、前記第１部分の径方向の厚みが、前記第２部分の径方向の厚みと等しい、前記シャフトを形成する工程である、請求項３に記載のロータの製造方法。
【請求項６】
前記シャフトを形成する工程は、前記第１部分の外径が、前記第２部分の外径よりも大きい円筒形状を有する前記シャフトを形成する工程である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のロータの製造方法。
【請求項７】
前記シャフトを形成する工程は、前記第１部分の外径が、前記第２部分の外径よりも大きい円筒形状を有し、かつ、前記第１部分の外周と前記第２部分の外周との間に段差部が設けられた、前記シャフトを形成する工程であり、
前記シャフトを前記ロータコアに固定する工程は、型部材が、前記段差部と前記ロータコアの前記回転軸線方向の端面との両方に接触した状態で、前記ハイドロフォーミングによって、前記シャフトを前記ロータコアに固定する工程であり、
前記シャフトを固定する工程の後、前記段差部に軸受部材を配置する工程をさらに備える、請求項６に記載のロータの製造方法。
【請求項８】
前記シャフトを形成する工程は、前記第１部分の外周と前記第２部分の外周とが面一状の状態から、前記第２部分の外周が径方向内側に向かって変形されるように絞り加工されることにより、前記第１部分の外径が、前記第２部分の外径よりも大きい円筒形状を有する前記シャフトを形成する工程である、請求項６または７に記載のロータの製造方法。
【請求項９】
前記シャフトを挿入する工程に先立って、前記シャフト挿入孔の内周面が、前記回転軸線方向に沿って面一になる形状を有するように、前記ロータコアを形成する工程をさらに備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載のロータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロータコアの内周面にシャフトが固定されるロータの製造方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、パイプ構造を有した中空形状の回転軸と、内周面に回転軸が固定された積層鉄心とを備えるモータ用ロータの製造方法が開示されている。この製造方法では、外径、内径および厚みが共に一定になるように形成された回転軸が、積層鉄心の径方向の内側に配置される。そして、回転軸の一部を外部に露出させた状態で、ハイドロフォーミング成形機の成形型に回転軸が固定される。そして、回転軸の内部全体に液体を注入して内圧を高めるハイドロフォーミング法によって、回転軸の積層鉄心に対応する部分が膨張（塑性変形）されることにより積層鉄心に対して固定されるとともに、回転軸のうちの外部に露出された部分が積層鉄心の内径より膨張して、抜止部が形成される。また、この抜止部は、積層鉄心を軸方向に挟み込むように２つ設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２６８８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、モータ用ロータの回転軸には、一般的に、回転軸を回転可能に支持するための軸受部材が配置される。そして、軸受部材が回転軸を回転可能に支持するために、回転軸のうちの軸受部材が配置される部分の寸法精度は、回転軸のうちの積層鉄心に固定される部分の寸法精度よりも高くする必要があると考えられる。また、上記特許文献１に記載のモータ用ロータでは、軸受部材が配置される部分は、回転軸のうちの抜止部よりも軸方向外側の部分に配置されると考えられる。しかしながら、上記特許文献１に記載のモータ用ロータの製造方法では、外径、内径および厚みが共に一定の回転軸が、積層鉄心の径方向の内側に配置された状態で、回転軸の内部全体に液体を注入して内圧を高めるハイドロフォーミング法によって、回転軸の積層鉄心に対応する部分が膨張（塑性変形）されることにより積層鉄心に対して固定される。このため、回転軸の積層鉄心に対応する部分を積層鉄心に対して固定する際に、軸受部材が配置される部分にも、液体による内圧が加わる。この結果、軸受部材が配置される部分が型部材の内部において膨張（塑性変形）してしまうことにより、軸受部材が配置される部分の寸法が変化してしまうと考えられる。したがって、上記特許文献1に記載の製造方法では、ハイドロフォーミングを行うことにより、回転軸のうちの軸受部材が配置される部分の寸法精度が低下してしまうという不都合がある。
【０００６】
そこで、回転軸のうちの軸受部材が配置される部分の寸法精度が低下するのを防止するために、回転軸全体の径方向の厚みを増大させて、回転軸全体の剛性を高くすることが考えられる。すなわち、回転軸全体の剛性を高くすることにより、軸受部材が配置される部分を塑性変形しにくくすることが考えられる。しかしながら、回転軸全体の径方向の厚みを増大させた場合には、回転軸を膨張させて回転軸の積層鉄心に対応する部分を積層鉄心に固定させるために必要となるハイドロフォーミング成形機による圧力を増大させる必要があると考えられる。このため、回転軸（シャフト）のうちの軸受部材が配置される部分（シャフト挿入孔よりも回転軸線方向の一方側の部分）の寸法精度が低下するのを防止するために、ハイドロフォーミング成形機（ロータの製造装置）が大型化するという問題点がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、ハイドロフォーミングを行う場合にも、ロータの製造装置が大型化するのを防止しながら、シャフトのうちのシャフト挿入孔よりも回転軸線方向の一方側の部分の寸法精度が低下するのを防止することが可能なロータ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】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるロータの製造方法は、シャフト挿入孔を有する複数の電磁鋼板が回転軸線方向に沿って積層された環状のロータコアのシャフト挿入孔の内周面に、シャフトが固定される、ロータの製造方法であって、シャフト挿入孔の内周面に配置される部分である第１部分の内径が、第１部分よりも回転軸線方向の一方側の第２部分の内径よりも大きい円筒形状を有するシャフトを形成する工程と、シャフトの第１部分の外周と、シャフト挿入孔の内周面とが径方向に対向するように、シャフトおよびロータコアのうちの少なくとも一方を軸方向に移動させて、シャフトをシャフト挿入孔に挿入する工程と、シャフトを挿入する工程の後、シャフトの内部に流体を充填させるとともに流体による内圧によってシャフトを膨張させることにより、シャフト挿入孔の内周面に、第１部分を圧接させるハイドロフォーミングによって、シャフトをロータコアに固定する工程と、を備える。
【０００９】
ここで、円筒形状を有するシャフトの内部に流体を充填して、この流体による内圧によって、このシャフトを膨張させる場合、このシャフトに生じる周方向応力σθは、圧力（内圧）Ｐ、内径Ｄおよび厚みｔを用いて、以下の関係式（１）により表すことが可能である。
σθ＝  （Ｐ×Ｄ）／ｔ  ・・・  （１）
したがって、上記の関係式（１）のように、シャフトに生じる周方向応力σθは、内径Ｄが大きくなる程大きくなり、内径Ｄが小さくなる程小さくなるという性質がある。そこで、本願発明者は上記性質に着目することにより、上記一の局面におけるロータの製造方法において、シャフト挿入孔の内周面に配置される部分である第１部分の内径が、第１部分よりも回転軸線方向の一方側の第２部分の内径よりも大きい円筒形状を有するシャフトを形成する工程を設けるように構成した。これにより、第１部分の内径が第２部分の内径よりも大きい分、シャフトのうちの第１部分に生じる周方向応力を、第２部分に生じる周方向応力よりも大きくすることができる。このため、ハイドロフォーミング成形機により、流体による内圧を所定の圧力まで高くした場合、第１部分と第２部分とには同一の内圧が生じるので、比較的内径が大きい第１部分が第２部分よりも膨張（変形）しやすくなる。言い換えると、比較的内径が小さい第２部分が第１部分よりも変形（塑性変形）しにくくなる。その結果、シャフト全体の径方向の厚みを増大させることなく、第２部分が変形しにくくすることができるので、ハイドロフォーミングを行う場合にも、ロータの製造装置が大型化するのを防止しながら、第２部分（シャフトのうちのシャフト挿入孔よりも回転軸線方向の一方側の部分）の寸法精度が低下するのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、上記のように、ハイドロフォーミングを行う場合にも、ロータの製造装置が大型化するのを防止しながら、シャフトのうちのシャフト挿入孔よりも回転軸線方向の一方側の部分の寸法精度が低下するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態によるロータの軸方向に沿った断面図である。
【図２】第１実施形態によるロータの構成を示す平面図である。
【図３】第１実施形態によるロータの製造工程を示すフロー図である。
【図４】第１実施形態によるロータコアの平面図である。
【図５】第１実施形態によるシャフトを形成する工程を説明するための断面図であり、図５（Ａ）は、加工前のシャフト（パイプ部材）の状態を示す図であり、図５（Ｂ）は、加工後のシャフトの状態を示す図である。
【図６】第１実施形態によるシャフトを孔部に挿入する工程を説明するための図である。
【図７】第１実施形態によるシャフトをロータコアに固定する工程（初期）を説明するための図である。
【図８】第１実施形態によるシャフトをロータコアに固定する工程（中期）を説明するための図である。
【図９】第１実施形態によるシャフトをロータコアに固定する工程（後期）を説明するための図である。
【図１０】第２実施形態によるロータの製造工程を示すフロー図である。
【図１１】第２実施形態によるシャフトを形成する工程を説明するためのシャフトの断面図である。
【図１２】第１および第２実施形態の変形例によるシャフトを形成する工程を説明するためのシャフトの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
［第１実施形態のロータの構造］
図１および図２を参照して、第１実施形態によるロータ１００の構造について説明する。なお、ロータ１００は、図示しないステータと組み合わせられることにより、回転電機を構成する。
【００１４】
本願明細書では、「軸方向および回転軸線方向」とは、ロータ１００の回転軸線（符号Ｃ１）（Ｚ１方向、Ｚ２方向）に沿った方向（図１参照）を意味する。また、「径方向内側」とは、ロータ１００の回転軸線Ｃ１に向かう方向（Ｒ１方向）を意味する。また、「径方向外側」とは、ロータ１００の外側に向かう方向（Ｒ２方向）を意味する。また、「周方向」とは、図２に示すように、ロータ１００の周方向（Ａ１方向、Ａ２方向）を意味する。
【００１５】
図１に示すように、ロータ１００は、ロータコア１０と、シャフト２０と、軸受部材３１および３２とを備える。ロータコア１０は、孔部１１ａを有する複数の電磁鋼板１１が軸方向に沿って積層されることにより形成されている。たとえば、電磁鋼板１１は、珪素鋼板により構成されている。また、ロータコア１０は、中心軸が回転軸線Ｃ１と一致する円筒形状を有する。また、ロータコア１０（孔部１１ａ）の内周面１２は、軸方向に沿って略面一状に形成されている。また、ロータコア１０の外周面１３は、軸方向に沿って略面一状に形成されている。なお、孔部１１ａは、特許請求の範囲の「シャフト挿入孔」の一例である。
【００１６】
シャフト２０は、中心軸が回転軸線Ｃ１と一致する円筒形状を有する。たとえば、シャフト２０は、炭素鋼により構成されている。また、シャフト２０は、ロータコア１０の内周面１２に固定されている。そして、シャフト２０は、第１部分４０と、第２部分５０および６０とを含む。また、第１部分４０と、第２部分５０および６０とは、それぞれ、円筒形状を有する。
【００１７】
第１部分４０は、シャフト２０のうちの軸方向の中央部において、ロータコア１０の内周面１２に配置される部分である。詳細には、第１部分４０の外周面４１と、ロータコア１０の内周面１２とが当接している。第１実施形態では、第１部分４０は、孔部１１ａの内周面１２に、ハイドロフォーミングを用いて、圧接されている。
【００１８】
そして、第１部分４０の内径は、Ｄ１であり、外径は、Ｄ１１であり、厚みは、ｔ１である。また、内径Ｄ１、外径Ｄ１１および厚みｔ１は、それぞれ、略一定の大きさである。また、第１部分４０の内周面４２は、第２部分５０の内周面５２および第２部分６０の内周面６２に対して径方向外側に位置する。これにより、第２部分５０の内周面５２および第２部分６０の内周面６２に対して第１部分４０の内周面４２が凹形状を有することにより、第１部分４０には径方向外側に窪む凹部４３が形成されている。
【００１９】
凹部４３は、ロータ１００が使用される際に、シャフト２０の内部に軸方向に流される冷却用の流体（ＡＴＦ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｆｌｕｉｄ）を一時的に留める機能を有する。これにより、ロータ１００が使用される際に、凹部４３に位置する冷却用の流体により、シャフト２０を介してロータコア１０が冷却される。
【００２０】
第２部分５０は、シャフト２０のうちの第１部分４０よりもＺ１方向側の部分である。また、第２部分６０は、シャフト２０のうちの第１部分４０よりもＺ２方向側の部分である。そして、第２部分５０は、軸受部材３１が配置される部分であり、第２部分６０は、軸受部材３２が配置される部分である。
【００２１】
そして、第２部分５０および６０の内径は共に、Ｄ２であり、外径は共に、Ｄ１２であり、厚みは共に、ｔ２である。また、内径Ｄ２、外径Ｄ１２および厚みｔ２は、それぞれ、略一定の大きさである。ここで、第１実施形態では、内径Ｄ１は、内径Ｄ２よりも大きい。また、外径Ｄ１１は、外径Ｄ１２よりも大きい。また、第１部分４０の厚みｔ１と、第２部分５０および６０の厚みｔ２とは、略同一である。
【００２２】
また、第１部分４０の外周面４１と第２部分５０の外周面５１との間に段差部７１が形成されている。また、第１部分４０の外周面４１と第２部分６０の外周面６１との間に段差部７２が形成されている。詳細には、段差部７１は、第１部分４０の外周面４１から第２部分５０の外周面５１に向かって、径方向内側に窪む形状を有する。そして、段差部７１は、軸方向に直交する方向に平行な面７１ａを含む。また、段差部７２は、第１部分４０の外周面４１から第２部分６０の外周面６１に向かって、径方向内側に窪む形状を有する。そして、段差部７２は、軸方向に直交する方向に平行な面７２ａを含む。
【００２３】
軸受部材３１は、第２部分５０の外周面５１を径方向外側から周方向に取り囲むとともに、段差部７１の面７１ａに接触するように配置されている。また、軸受部材３２は、第２部分６０の外周面６１を径方向外側から周方向に取り囲むとともに、段差部７２の面７２ａに接触するように配置されている。そして、軸受部材３１および３２は、シャフト２０およびロータコア１０を回転軸線Ｃ１中心に回転可能に支持している。
【００２４】
［第１実施形態のロータの製造方法］
次に、図３〜図９を参照して、第１実施形態によるロータ１００の製造方法を説明する。図３には、ロータ１００の製造工程のフローチャートが示されている。
【００２５】
まず、ステップＳ１において、ロータコア１０が形成される。具体的には、順送プレス加工装置（図示せず）内において、帯状の電磁鋼板から、図４に示すように、孔部１１ａを有する複数の円環状の電磁鋼板１１が打ち抜かれ、複数の電磁鋼板１１が回転軸線方向に沿って積層される。これにより、環状（円筒形状）を有するロータコア１０が形成される。また、第１実施形態では、互いに同一の複数の電磁鋼板１１が積層されており、孔部１１ａの内周面１２が、回転軸線方向に沿って面一になる形状を有するように、ロータコア１０が形成される。
【００２６】
ステップＳ２において、シャフト２０が形成される。具体的には、図５（Ａ）に示すように、厚みｔ１、外径Ｄ２１および内径Ｄ２２を有する円筒形状を有するパイプ部材２０ａが準備される。すなわち、第１部分４０の外周面４１と第２部分５０の外周面５１と第２部分６０の外周面６１とが面一状（面一）の状態のパイプ部材２０ａが準備される。また、外径Ｄ２１は、外径Ｄ１１よりも後述する隙間ＣＬ１の大きさ分、小さい大きさである。また、内径Ｄ２２は、内径Ｄ１よりも後述する隙間ＣＬ１の大きさ分、小さい大きさである。
【００２７】
そして、パイプ部材２０ａが絞り加工装置（図示せず）に配置され、パイプ部材２０ａの第１部分４０の外周面４１となる面２０ｂと第２部分５０の外周面５１となる面２０ｃとが面一状の状態（図５（Ａ））から、面２０ｃが径方向内側に向かって変形されるように絞り加工されることにより、図５（Ｂ）に示すように、第１部分４０の外径Ｄ２１が、第２部分５０の外径Ｄ１２よりも大きい円筒形状を有するシャフト２０が形成される。また、第２部分６０の外周面６１となる面２０ｄも、面２０ｃと同様に、径方向内側に向かって変形されるように絞り加工される。これにより、このシャフト２０は、第１部分４０の内径Ｄ２２が、第２部分５０および６０の内径Ｄ２よりも大きい円筒形状を有するものとなる。また、第１部分４０の径方向の厚みｔ１は、第２部分５０の径方向の厚みｔ２以下となる。第１実施形態では、厚みｔ１は、厚みｔ２と等しくなる。
【００２８】
そして、パイプ部材２０ａが絞り加工されることにより、第１部分４０の外周面４１と第２部分５０の外周面５１との間に段差部７１が形成されるとともに、第１部分４０の外周面４１と第２部分６０の外周面６１との間に段差部７２が形成される。詳細には、段差部７１は、第１部分４０の外周面４１から第２部分５０の外周面５１に向かって、径方向内側に窪む形状を有し、軸方向に直交する方向に平行な面７１ａを含む。また、段差部７２は、第１部分４０の外周面４１から第２部分６０の外周面６１に向かって、径方向内側に窪む形状を有し、軸方向に直交する方向に平行な面７２ａを含む。
【００２９】
ステップＳ３において、シャフト２０が孔部１１ａに挿入される。具体的には、図６に示すように、まず、ハイドロフォーミング成形機２００の下型２１０の上面２１１にロータコア１０の端面１５が接触するように、ロータコア１０が配置される。そして、ロータコア１０の孔部１１ａの上方（Ｚ１方向側）に、シャフト２０が配置され、ロータコア１０に対して、シャフト２０が下方（Ｚ２方向側）に移動されることにより、シャフト２０が孔部１１ａに挿入される。そして、シャフト２０の第１部分４０の外周面４１と、ロータコア１０の内周面１２とが隙間ＣＬ１を隔てて径方向に対向した状態となる。また、下型２１０の径方向内側にリフター２２０が配置される。そして、シャフト２０が、ハイドロフォーミング成形機２００のリフター２２０の上面２２１が配置される。そして、シャフト２０の下端面２１と、リフター２２０の上面２２１とが接触する。
【００３０】
ステップＳ４において、シャフト２０がロータコア１０に固定される。具体的には、孔部１１ａを有する複数の電磁鋼板１１が回転軸線方向に沿って積層された環状のロータコア１０の孔部１１ａの内周面１２に、シャフト２０が固定される。
【００３１】
第１実施形態では、シャフト２０の内部に流体Ｌ（図９参照）を充填させるとともに流体Ｌによる圧力Ｐ（内圧）によってシャフト２０を膨張させることにより、孔部１１ａの内周面１２に、第１部分４０を圧接させるハイドロフォーミングによって、シャフト２０がロータコア１０に固定される。
【００３２】
詳細には、まず、図６に示すように、ロータコア１０およびシャフト２０よりも上方に、ハイドロフォーミング成形機２００の押さえ部材２３０とシールパンチ部材２４０とが配置される。押さえ部材２３０は、円筒形状を有する。また、シールパンチ部材２４０は、柱状を有し、押さえ部材２３０の径方向内側に配置されている。そして、図７に示すように、押さえ部材２３０およびシールパンチ部材２４０が共に、ロータコア１０およびシャフト２０に対して下方に移動されることにより、押さえ部材２３０の径方向内側の部分の下面２３１がシャフト２０の段差部７１の面７１ａに接触する。また、シールパンチ部材２４０の下面２４１がシャフト２０の上方側の端面２２に接触する。なお、押さえ部材２３０は、特許請求の範囲の「型部材」の一例である。
【００３３】
図８に示すように、第１実施形態では、押さえ部材２３０が、段差部７１とロータコア１０の回転軸線方向の端面１４との両方に接触した状態で、ハイドロフォーミングによって、シャフト２０をロータコア１０に固定される。すなわち、押さえ部材２３０がロータコア１０およびシャフト２０に対して移動されることにより、押さえ部材２３０のうちの径方向内側の部分に設けられた下面２３１が段差部７１の軸方向に直交する方向に平行な面７１ａと接触し、押さえ部材２３０のうちの径方向外側の部分に設けられた下面２３２がロータコア１０の端面１４と接触する。
【００３４】
これにより、ロータコア１０が、下型２１０と押さえ部材２３０とにより軸方向の位置が固定された状態となる。そして、シャフト２０が、下型２１０と押さえ部材２３０とにより軸方向の位置が固定された状態で、リフター２２０とシールパンチ部材２４０とに軸方向に挟まれた状態となる。この状態で、リフター２２０と押さえ部材２３０とシールパンチ部材２４０とが、下方に移動されることにより、図８に示すように、シャフト２０がロータコア１０に対して下方に移動され、ロータコア１０の内周面１２全体に、シャフト２０の第１部分４０が径方向に対向する状態となる。
【００３５】
そして、図９に示すように、ハイドロフォーミング成形機２００により、シャフト２０の内部（内周面４２、５２および６２側）に所定の圧力Ｐの流体が注入され、シャフト２０の内部が加圧される。所定の圧力Ｐは、高圧（数百ＭＰａ）であり、シャフト２０の第１部分４０を塑性変形可能な圧力であるとともに、ロータコア１０を弾性変形させる圧力である。言い換えると、所定の圧力Ｐは、シャフト２０をロータコア１０に固定させることが可能な圧力である。これにより、第１部分４０の内径Ｄ２２から内径Ｄ１に拡大され、隙間ＣＬ１が満たされる。
【００３６】
ここで、円筒形状の部材について、ハイドロフォーミングを行う場合、この部材に生じる周方向応力σθは、圧力（内圧）Ｐ、内径Ｄおよび厚みｔを用いて、以下の関係式（２）により表すことが可能である。
σθ＝  （Ｐ×Ｄ）／ｔ  ・・・  （２）
【００３７】
上記の関係式（２）により、第１部分４０の内径Ｄ１は、第２部分５０および６０の内径Ｄ２よりも大きいため、第１部分４０の内周面４２の周方向応力σθ１は、第２部分５０の内周面５２および第２部分６０の内周面６２の周方向応力σθ２よりも大きくなる。このため、第１部分４０の内周面４２は、周方向の長さが大きくなるように膨張することにより、第１部分４０が径方向外側に膨張する。また、第２部分５０も径方向外側に膨張するが変形する量は第１部分４０に比べて小さい。
【００３８】
そして、第１部分４０がロータコア１０を径方向外側に押圧することにより、ロータコア１０も、径方向外側に向かって広がるように弾性変形し、第１部分４０が径方向外側に向かって広がるように塑性変形する。その後、シャフト２０の内部の流体が除去され、ロータコア１０が径方向内側に縮み、ロータコア１０が弾性変形する前の形状に戻る。また、第２部分５０も径方向内側に縮み、第２部分５０が弾性変形する前の形状に戻る。そして、塑性変形した第１部分４０が、径方向内側に縮んだロータコア１０により圧接された状態（締り嵌めされた状態）になる。これにより、図１に示すように、シャフト２０がロータコア１０に固定された状態になる。
【００３９】
また、第１実施形態では、ハイドロフォーミングの後においても、第１部分４０の内周面４２が第２部分５０の内周面５２に対して凹形状を有する。すなわち、ハイドロフォーミングの後において、第１部分４０に凹部４３が形成されている。また、ロータ１００が使用される際に、シャフト２０の内部を軸方向に流される冷却用の流体（ＡＴＦ）が、凹部４３に溜まることにより、ロータコア１０に対する冷却性能が向上される。その後、ロータコア１０およびシャフト２０は、ハイドロフォーミング成形機２００から取り外される。
【００４０】
ステップＳ５において、図１に示すように、軸受部材３１および３２がシャフト２０に配置される。具体的には、軸受部材３１が第２部分５０の外周面５１を取り囲むように配置され、軸受部材３２が第２部分６０の外周面６１を取り囲むように配置される。詳細には、段差部７１の面７１ａに接触するように軸受部材３１が配置され、段差部７２の面７２ａに接触するように軸受部材３２が配置される。これにより、ロータ１００が製造される。その後、ロータ１００の径方向外側にステータが配置されることにより、回転電機が製造される。
【００４１】
［第２実施形態］
次に、図１０および図１１を参照して、第２実施形態によるロータ３００の製造方法について説明する。第１部分４０の厚みｔ１と第２部分５０および６０の厚みｔ２とが略同一のシャフト２０が形成される第１実施形態の製造方法と異なり、第２実施形態のロータ３００の製造方法では、第１部分３４０の厚みｔ１１が第２部分３５０および３６０の厚みｔ１２よりも小さいシャフト３２０が形成される。具体的には、図１０に示すように、図３のステップＳ２に代わって、ステップＳ１０２が実施される。
【００４２】
第２実施形態では、ステップＳ１０２において、シャフト３２０が形成される。具体的には、内径Ｄ３１、外径Ｄ４１および厚みｔ１１を有する第１部分３４０と、内径Ｄ３２、外径Ｄ４２および厚みｔ１２を有する第２部分３５０および３６０とを含む、シャフト３２０が形成される。ここで、厚みｔ１１は、厚みｔ１２未満である。また、内径Ｄ３１は、内径Ｄ３２よりも大きい。また、外径Ｄ４１は、外径Ｄ４２よりも大きい。また、第１部分３４０の外周３４１は、第２部分３５０の外周３５１よりも径方向外側に設けられているとともに、第２部分３６０の外周３６１よりも径方向外側に設けられている。
【００４３】
これにより、上記の関係式（２）により、第１部分３４０の厚みｔ１１は、第２部分３５０および３６０の厚みｔ１２よりも小さいため、第１部分３４０の内周面３４２の周方向応力σθ１１は、第２部分３５０の内周面３５２および第２部分３６０の内周面３６２の周方向応力σθ１２よりも大きくなる。このため、第１部分３４０の内周面３４２は、周方向の長さが大きくなるように膨張することにより、第１部分３４０が径方向外側に膨張する。また、第２部分３５０も径方向外側に膨張する量は第１部分３４０に比べて小さくなる。なお、第２実施形態のその他の製造方法は、第１実施形態の製造方法（ステップＳ１およびＳ３〜Ｓ５）と同様である。
【００４４】
［上記第１および第２実施形態の効果］
上記第１および第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００４５】
上記第１および第２実施形態では、上記のように、シャフト挿入孔（１１ａ）の内周面（１２）に配置される部分である第１部分（４０、３４０）の内径（Ｄ１、Ｄ３１）が、第１部分（４０、３４０）よりも回転軸線方向の一方側の第２部分（５０、６０、３５０、３６０）の内径（Ｄ２、Ｄ３２）よりも大きい円筒形状を有するシャフト（２０、３２０）を形成する工程（Ｓ２、Ｓ１０２）を設ける。これにより、第１部分（４０、３４０）の内径（Ｄ１、Ｄ３１）が第２部分（５０、６０、３５０、３６０）の内径（Ｄ２、Ｄ３２）よりも大きい分、シャフト（２０、３２０）のうちの第１部分（４０、３４０）に生じる周方向応力（σθ１、σθ１１）を、第２部分（５０、６０、３５０、３６０）に生じる周方向応力（σθ２、σθ１２）よりも大きくすることができる。このため、ハイドロフォーミング成形機（２００）により、流体（Ｌ）による内圧を所定の圧力（Ｐ）まで高くした場合、第１部分（４０、３４０）と第２部分（５０、６０、３５０、３６０）とには同一の内圧（Ｐ）が生じるので、比較的内径（Ｄ１、Ｄ３１）が大きい第１部分（４０、３４０）が第２部分（５０、６０、３５０、３６０）よりも膨張（変形）しやすくなる。言い換えると、比較的内径（Ｄ２、Ｄ３２）が小さい第２部分（５０、６０、３５０、３６０）が第１部分（４０、３４０）よりも変形（塑性変形）しにくくなる。その結果、シャフト（２０、３２０）全体の径方向の厚み（ｔ１、ｔ２、ｔ１１、ｔ１２）を増大させることなく、第２部分（５０、６０、３５０、３６０）が変形しにくくすることができるので、ハイドロフォーミングを行う場合にも、ロータ（１００、３００）の製造装置（２００）が大型化するのを防止しながら、第２部分（５０、６０、３５０、３６０）（シャフト（２０、３２０）のうちのシャフト挿入孔（１１ａ）よりも回転軸線方向の一方側の部分（５０、６０））の寸法精度が低下するのを防止することができる。
【００４６】
また、上記第１および第２実施形態では、シャフト（２０、３２０）をロータコア（１０）に固定する工程（Ｓ４）は、ハイドロフォーミングの後においても、第１部分（４０、３４０）の内周面（４２、３４２）が第２部分（５０、６０、３５０、３６０）の内周面（５２、６２、３５２、３６２）に対して凹形状を有するように、ハイドロフォーミングによって、シャフト（２０、３２０）をロータコア（１０）に固定する工程（Ｓ４）である。このように構成すれば、ロータ（１００）を使用する際に、シャフト（２０、３２０）の凹形状の部分（４３）に冷却用の流体を溜めることができる。この結果、凹形状の部分（４３）に溜められた冷却用の流体により、第２部分（５０、６０、３５０、３６０）を介して、ロータコア（１０）の冷却を行うことができる。
【００４７】
また、上記第１および第２実施形態では、シャフト（２０、３２０）を形成する工程（Ｓ２、Ｓ１０２）は、第１部分（４０、３４０）の径方向の厚み（ｔ１、ｔ１１）が、第２部分（５０、６０、３５０、３６０）の径方向の厚み（ｔ２、ｔ１２）以下である、シャフト（２０、３２０）を形成する工程（Ｓ２、Ｓ１０２）である。ここで、上記（２）の関係式のように、円筒形状を有するシャフト（２０、３２０）の内部に流体（Ｌ）を充填して、この流体（Ｌ）による内圧（Ｐ）によって、このシャフト（２０、３２０）を膨張させる場合、このシャフト（２０、３２０）に生じる周方向応力（σθ）は、厚み（ｔ）が大きくなる程、小さく、厚み（ｔ）が小さくなる程、大きくなるという性質がある。この点に着目して、上記第１および第２実施形態のように構成すれば、第１部分（４０、３４０）の径方向の厚み（ｔ１、ｔ１１）が第２部分（５０、６０、３５０、３６０）の径方向の厚み（ｔ２、ｔ１２）よりも大きい場合に比べて、第１部分（４０、３４０）に生じる周方向応力（σθ１、σθ１１）を大きくすることができる。この結果、第１部分（４０、３４０）を膨張するために必要な内圧（Ｐ）が増大するのを防止することができる。このため、必要な内圧（Ｐ）が増大しない分、第２部分（５０、６０、３５０、３６０）の変形する量が増大するのを防止することができる。
【００４８】
また、上記第２実施形態では、シャフト（３２０）を形成する工程（Ｓ１０２）は、第１部分（３４０）の径方向の厚み（ｔ１１）が、第２部分（３５０、３６０）の径方向の厚み（ｔ１２）未満である、シャフト（３２０）を形成する工程（Ｓ１０２）である。このように構成すれば、上記（２）の関係式のように、第１部分（３４０）の厚み（ｔ１１）が小さい分、第１部分（３４０）に生じる周方向応力（σθ１１）を大きくすることができる。この結果、第１部分（３４０）を比較的小さな内圧（Ｐ）によって膨張させることができるので、必要な内圧（Ｐ）が小さくなる分、第２部分（３５０、３６０）の変形する量をより一層小さくすることができる。この結果、第２部分（３５０、３６０）の寸法精度をより一層向上させることができる。
【００４９】
また、上記第１実施形態では、シャフト（２０）を形成する工程（Ｓ２）は、第１部分（４０）の径方向の厚み（ｔ１）が、第２部分（５０、６０）の径方向の厚み（ｔ２）と等しい、シャフト（２０）を形成する工程（Ｓ２）である。このように構成すれば、シャフト（２０）の第１部分（４０）の径方向の厚み（ｔ１）と第２部分（５０、６０）の径方向の厚み（ｔ２）とを異なる大きさにするための加工が不要になるので、ロータ（１００）の製造工程が増加するのを防止することができる。
【００５０】
また、上記第１および第２実施形態では、シャフト（２０、３２０）を形成する工程（Ｓ２、Ｓ１０２）は、第１部分（４０、３４０）の外径（Ｄ１１、Ｄ４１）が、第２部分（５０、６０、３５０、３６０）の外径（Ｄ１２、Ｄ４２）よりも大きい円筒形状を有するシャフト（２０、３２０）を形成する工程（Ｓ２、Ｓ１０２）である。このように構成すれば、内径および外径がそれぞれ一定のパイプ部材（２０ａ）を、第１部分（４０、３４０）を径方向外側に膨張させるか、または、第２部分（５０、６０、３５０、３６０）を径方向内側に縮小することにより、第１部分（４０、３４０）の内径（Ｄ１、Ｄ３１）が第２部分（５０、６０、３５０、３６０）の内径（Ｄ２、Ｄ３２）よりも大きい円筒形状を有するシャフト（２０、３２０）を容易に形成することができる。
【００５１】
また、上記第１および第２実施形態では、シャフト（２０、３２０）を形成する工程（Ｓ２、Ｓ１０２）は、第１部分（４０、３４０）の外径（Ｄ１１、Ｄ４１）が、第２部分（５０、６０、３５０、３６０）の外径（Ｄ１２、Ｄ４２）よりも大きい円筒形状を有し、かつ、第１部分（４０、３４０）の外周（４１、３４１）と第２部分（５０、６０、３５０、３６０）の外周（５１、６１、３５１、３６１）との間に段差部（７１、７２）が設けられた、シャフト（２０、３２０）を形成する工程（Ｓ２、Ｓ１０２）であり、シャフト（２０、３２０）をロータコア（１０）に固定する工程（Ｓ４）は、型部材（２３０）が、段差部（７１、７２）とロータコア（１０）の回転軸線方向の端面（１４）との両方に接触した状態で、ハイドロフォーミングによって、シャフト（２０、３２０）をロータコア（１０）に固定する工程（Ｓ４）であり、シャフト（２０、３２０）を固定する工程（Ｓ４）の後、段差部（７１、７２）に軸受部材（３１、３２）を配置する工程（Ｓ５）をさらに備える。このように構成すれば、比較的高い寸法精度が要求される軸受部材（３１、３２）が配置される段差部（７１、７２）とロータコア（１０）との位置決めを、型部材（２３０）により行うことができる。このため、第２部分（５０、６０、３５０、３６０）の径方向の寸法精度を向上させながら、段差部（７１、７２）の軸方向の寸法精度を向上させることができる。
【００５２】
また、上記第１および第２実施形態では、シャフト（２０、３２０）を形成する工程（Ｓ２、Ｓ１０２）は、第１部分（４０、３４０）の外周（４１、３４１）と第２部分（５０、６０、３５０、３６０）の外周（５１、６１、３５１、３６１）とが面一状の状態から、第２部分（５０、６０、３５０、３６０）の外周（５１、６１、３５１、３６１）が径方向内側に向かって変形されるように絞り加工されることにより、第１部分（４０、３４０）の外径（Ｄ１１、Ｄ４１）が、第２部分（５０、６０、３５０、３６０）の外径（Ｄ１２、Ｄ４２）よりも大きい円筒形状を有するシャフト（２０、３２０）を形成する工程（Ｓ２、Ｓ１０２）である。このように構成すれば、内径および外径がそれぞれ一定のパイプ部材（２０ａ）を準備して、このパイプ部材（２０ａ）に対して絞り加工を施すことにより、第１部分（４０、３４０）の外径（Ｄ１１、Ｄ４１）が、第２部分（５０、６０、３５０、３６０）の外径（Ｄ１２、Ｄ４２）よりも大きい円筒形状を有するシャフト（２０、３２０）を容易に形成することができる。
【００５３】
また、上記第１および第２実施形態では、シャフト（２０、３２０）を挿入する工程に先立って、シャフト挿入孔（１１ａ）の内周面（１２）が、回転軸線方向に沿って面一になる形状を有するように、ロータコア（１０）を形成する工程（Ｓ１）をさらに備える。このように構成すれば、シャフト挿入孔（１１ａ）の内周面（１２）が面一でなく比較的複雑な形状を有するロータコア（１０）を形成する場合に比べて、ロータコア（１０）の構造を簡素化することができる。この結果、ロータコア（１０）を容易に形成することができる。
【００５４】
［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００５５】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、ステップＳ２および１０２において、第１部分の外径が第２部分の外径よりも大きいシャフトを形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１２に示す変形例のシャフト４２０のように、第１部分４４０の外径Ｄ６１が第２部分４５０および４６０の外径Ｄ６１と略同一であるシャフト４２０を形成してもよい。この場合、第１部分４４０の内径Ｄ５１が第２部分４５０および４６０の内径Ｄ５２よりも小さくすることにより、厚みｔ２１が厚みｔ２２よりも小さくなる。これにより、シャフト４２０をロータコアに固定する際に、第２部分４５０が変形する量を小さくすることが可能である。
【００５６】
また、上記第１および第２実施形態では、シャフトに段差部を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１２に示す変形例のシャフト４２０のように、段差部が設けられておらず、シャフト４２０の第１部分４４０の外周面４４１と、第２部分４５０の外周面４５１とが面一状に形成されており、外周面４４１と、第２部分４６０の外周面４６１とが面一状に形成されていてもよい。
【００５７】
また、上記第１および第２実施形態では、第２部分に軸受部材を配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第２部分にレゾルバを配置してもよい。
【００５８】
また、上記第１および第２実施形態では、Ｚ１方向側の第２部分の形状と、Ｚ２方向側の第２部分の形状とを略同一に構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、Ｚ２方向側の第２部分の径方向の厚みが、Ｚ１方向側の第２部分の径方向の厚みよりも大きくなるように、Ｚ２方向側の第２部分を形成してもよい。
【００５９】
また、上記第１および第２実施形態では、シャフトの内部をＡＴＦが通過可能に構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、シャフトの内部に別部材を配置してもよい。
【００６０】
また、上記第１および第２実施形態では、第１部分の外径が、第２部分の外径よりも大きい円筒形状を有するシャフトを形成する際に、絞り加工を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第２部分の外周面を切削加工することにより、第１部分の外径が、第２部分の外径よりも大きい円筒形状を有するシャフトを形成してもよい。
【００６１】
また、上記第１および第２実施形態では、ロータコアの孔部の内周面が軸方向に沿って面一になる形状を有するように、ロータコアを形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ロータコアの孔部の内周面に凹凸形状（キー）が形成されていてもよい。
【００６２】
また、上記第１および第２実施形態では、押さえ部材がシャフトの段差部およびロータコアの両方に接触する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、押さえ部材がシャフトの段差部に接触せずに、ロータコアに接触してもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０  ロータコア                １１  電磁鋼板
１１ａ  孔部（シャフト挿入孔）  １２  内周面（シャフト挿入孔の内周面）
１４  端面（ロータコアの回転軸線方向の端面）
２０、３２０、４２０  シャフト  ３１、３２  軸受部材
４０、３４０、４４０  第１部分  ４１、４４１  外周面（第１部分の外周）
４２、３４２  内周面（第１部分の内周面）  ４３  凹部
５０、６０、３５０、３６０、４５０、４６０  第２部分
５１、６１、４５１、４６１  外周面（第２部分の外周）
５２、６２、３６２  内周面（第２部分の内周面）  ７１、７２  段差部
１００、３００  ロータ            ２３０  押さえ部材（型部材）
【図１】
2020156267.tif 000003
【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】
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【図１２】
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