(57)【要約】【課題】回転電機ロータの製造方法及び回転電機ロータにおいて、ロータコアとロータ軸とを組付けるコスト等を低減することである。【解決手段】回転電機ロータの製造方法は、非円形断面の外形形状を有するロータ軸を形成し、ロータ軸の非円形断面の外形形状に対応する非円形の中心穴を有する磁性体薄板を所定の枚数で積み重ねてロータコアを形成し、ロータコアの非円形の中心穴にロータ軸を挿入し、予め定めた所定のかしめ治具を用い、ロータコアの軸方向端面から突き出すロータ軸を押し潰し、前記ロータコアの軸方向端面に沿って前記ロータ軸を前記非円形断面の外周よりも外側に拡げることによって、ロータコアとロータ軸との間の固定を行う突出部を形成する。【選択図】図２
2019075877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非円形断面の外形形状を有するロータ軸を形成し、
前記ロータ軸の前記非円形断面の外形形状に対応する非円形の中心穴を有する磁性体薄板を所定の枚数で積み重ねてロータコアを形成し、
前記ロータコアの前記非円形の中心穴に前記ロータ軸を挿入し、予め定めた所定のかしめ治具を用い、前記ロータコアの軸方向端面から突き出す前記ロータ軸を押し潰し、前記ロータコアの軸方向端面に沿って前記ロータ軸を前記非円形断面の外周よりも外側に拡げることによって、前記ロータコアと前記ロータ軸との間の固定を行う突出部を形成する、回転電機ロータの製造方法。
【請求項２】
非円形断面の外形形状を有するロータ軸を形成し、
前記ロータ軸の前記非円形断面の外形形状に対応する非円形の中心穴を有する磁性体薄板を所定の枚数で積み重ねてロータコアを形成し、
前記ロータコアの前記非円形の中心穴に前記ロータ軸を挿入し、さらに、前記ロータ軸の前記非円形断面の外形形状に対応する非円形の中心穴を有する金属製リングを、前記ロータ軸の前記非円形断面の外形形状に嵌め込み、
前記ロータコアの軸方向の両端面間に所定の与圧を与え、所定のかしめ治具を用い、前記金属製リングの軸方向端面から突き出す前記ロータ軸を押し潰し、前記金属製リングの軸方向端面に沿って前記ロータ軸を前記非円形断面の外周よりも外側に拡げることによって、前記金属製リングと前記ロータ軸との間の固定を行う突出部を形成し、
前記所定の与圧を解除し、前記金属製リングを介して前記ロータコアと前記ロータ軸との間の固定を行う、回転電機ロータの製造方法。
【請求項３】
前記ロータ軸において前記突出部が形成される位置は、前記ロータ軸の断面の重心位置から最も離れた点の位置を含む、請求項１または２に記載の回転電機ロータの製造方法。
【請求項４】
前記非円形が多角形またはセレーション形状である、請求項１から３のいずれか１に記載の回転電機ロータの製造方法。
【請求項５】
前記ロータコアを形成する手順において、前記磁性体薄板の前記所定の枚数は、互いに位置合わせが行われているが互いに固定されていない状態である、請求項１から４のいずれか１に記載の回転電機ロータの製造方法。
【請求項６】
前記所定のかしめ治具は、
前記ロータ軸を周方向に沿って押し潰すかしめ面を有し、
前記かしめ面は前記ロータ軸の外周面の法線方向に対し、外周側に向かって所定の鋭角で傾斜する、請求項１から５のいずれか１に記載の回転電機ロータの製造方法。
【請求項７】
前記ロータコアの前記多角形または前記セレーション形状の中心穴への前記ロータ軸の挿入は、圧入によって行われ、
前記ロータコアの前記多角形または前記セレーション形状の中心穴の前記多角形または前記セレーション形状の頂点部における丸みの曲率半径は、前記ロータ軸の前記多角形または前記セレーション形状の頂点部における丸みの曲率半径よりも長い、請求項４に記載の回転電機ロータの製造方法。
【請求項８】
非円形断面の外形形状を有するロータ軸と、
前記ロータ軸の前記非円形断面の外形形状に対応する非円形の中心穴を有する磁性体薄板を所定の枚数で積み重ねた状態のロータコアと、
前記ロータコアの前記非円形の中心穴に前記ロータ軸が挿入された状態において、前記ロータコアの軸方向端面から突き出す前記ロータ軸が押し潰されて前記ロータコアの軸方向端面に沿って前記ロータ軸が前記非円形断面の外周よりも外側に拡げられた状態で、前記ロータコアと前記ロータ軸との間が固定状態となっている突出部と、
を備える、回転電機ロータ。
【請求項９】
非円形断面の外形形状を有するロータ軸と、
前記ロータ軸の非円形断面の外形形状に対応する非円形の中心穴を有する磁性体薄板を所定の枚数で積み重ねた状態のロータコアと、
前記ロータ軸の前記非円形断面の外形形状に対応する非円形の中心穴を有する金属製リングと、
前記ロータコアの前記非円形の中心穴に前記ロータ軸が挿入されさらに前記ロータ軸の前記非円形断面の外形形状に前記金属製リングが嵌め込まれた状態において、前記金属製リングの軸方向端面から突き出す前記ロータ軸が押し潰されて前記金属製リングの軸方向端面に沿って前記ロータ軸を前記非円形断面の外周よりも外側に拡げられた状態で、前記金属製リングと前記ロータ軸との間が固定状態となっている突出部と、
を備え、前記金属製リングを介して前記ロータコアと前記ロータ軸との間が固定状態である、回転電機ロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、回転電機ロータの製造方法及び回転電機ロータに係り、特に、磁性体薄板を積層したロータコアとロータ軸とを有する回転電機ロータの製造方法及び回転電機ロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機ロータにおいて、磁性体薄板を積層したロータコアとロータ軸とを組付けるには、ロータの回転に耐える固定が必要である。
【０００３】
特許文献１には、磁性体薄板の積層体であるロータコアの軸方向寸法のばらつきがあっても、フランジ付ロータ軸と中心穴付ロータコアとの間で安定したかしめ固定を得られる方法を開示している。ここでは、ロータコアを一方側の端面側からロータ軸に通し、一方側の端面をフランジで受け、他方側の端面を押圧治具で軸方向に加圧し、ロータコアの寸法ばらつきを抑制する。その状態で、ロータ軸の一方端側のプレートの外周縁のかしめ部と、ロータコアの一方端に設けられ内径側に斜面を有するエンドプレートとの間を、外周側に斜面を有するかしめ治具でかしめ処理を行う。
【０００４】
特許文献２には、磁性体薄板の積層体であるロータと中空部を有するロータ軸との組付において、軸線方向に延びる複数の突条を外周に備えるマンドレルをロータ軸の中空部に挿入し、ロータ軸の中空部を塑性変形させ外側に突出変形させることが開示されている。
【０００５】
特許文献３には、極異方性を有するＲ−Ｔ−Ｂ系の焼結リング磁石をロータ軸に固定する際の回り止めのため、断面円形の外周面と断面多角形の内周面とを有するリング磁石、及び、断面多角形の外周面を有するロータ軸の組み合わせが開示されている。リング磁石の内周面の多角形の多角数とロータ軸の外周面の多角形の多角数の最適な組合せについて述べられている。ここでは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結リング磁石が応力によって割れやすいので、リング磁石の多角形の内周面とロータ軸の多角形の外周面との間に、熱可塑性樹脂製のスペーサが配置される。
【０００６】
特許文献４には、磁性体薄板の積層体で中心穴付のロータコアとフランジ付ロータ軸との間の締結軸力の向上を図る方法が開示されている。ここでは、ロータコアを一方側の端面側からロータ軸に通し、一方側の端面をフランジで受け、他方側の端面上にフランジ部の外径よりも大きな外径を有するワッシャを配置し、磁性体薄板の積層体に与圧をかける。その状態で、ワッシャを介してナットをロータ軸に締結し、その後、与圧を解除する。ワッシャは大きな外径を有するので、磁性体薄板の積層体の中心穴の周辺をプレ加圧することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−０７６９１４号公報
【特許文献２】特開２００５−２９５７４５号公報
【特許文献３】特開２０１６−１５８３５４号公報
【特許文献４】特開２０１５−１２６６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ロータ軸とロータコアとを組付ける際には、固定力の確保と共に、お互いの周方向の位置関係を固定することが必要である。従来技術では、軸方向の固定力確保のためにロータ軸におねじ部を設け、適当なワッシャとナットで締結し、周方向の相対回転を抑制するために、回り止めキー及びキー溝等の嵌合機構を設けている。そのためにロータ軸が複雑な外形形状となり、機械加工や接触部における焼入処理等が必要になり、加工コスト、部品点数、組付工数等が増大する。また、ロータコアに磁性体薄板の積層体を用いる場合は、複数の磁性体薄板の積層かしめ処理等に要するコストも増大する。そこで、ロータコアとロータ軸とを組付けるコストを低減できる回転電機ロータの製造方法及び回転電機ロータが要望される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示に係る回転電機ロータの製造方法は、非円形断面の外形形状を有するロータ軸を形成し、ロータ軸の非円形断面の外形形状に対応する非円形の中心穴を有する磁性体薄板を所定の枚数で積み重ねてロータコアを形成し、ロータコアの非円形の中心穴にロータ軸を挿入し、予め定めた所定のかしめ治具を用い、ロータコアの軸方向端面から突き出すロータ軸を押し潰し、ロータコアの軸方向端面に沿ってロータ軸を非円形断面の外周よりも外側に拡げることによって、ロータコアとロータ軸との間の固定を行う突出部を形成する。
【００１０】
上記構成によれば、非円形の断面形状を用いてロータコアの中心穴とロータ軸の外形形状とを形成するので、回り止め機構を省略できる。また、ロータコアの軸方向端面から突き出すロータ軸を押し潰し、ロータコアの軸方向端面に沿ってロータ軸を非円形断面の外周よりも外側に拡げることによって、ロータコアとロータ軸との間の固定を行う突出部を形成する。これによって、ロータ軸とロータコアの軸方向端面とをかしめ固定できるので、ロータ軸のおねじ部とナットによるねじ締結が不要になる。さらに、複数の磁性体薄板もロータ軸に形成された突出部によって周方向及び軸方向の固定が行われるので、複数の磁性体薄板についての積層かしめ処理が不要になる。これらにより、ロータコアとロータ軸とを組付けるコストを低減できる。
【００１１】
本開示に係る回転電機ロータの製造方法は、非円形断面の外形形状を有するロータ軸を形成し、ロータ軸の非円形断面の外形形状に対応する非円形の中心穴を有する磁性体薄板を所定の枚数で積み重ねてロータコアを形成し、ロータコアの非円形の中心穴にロータ軸を挿入し、さらに、ロータ軸の非円形断面の外形形状に対応する非円形の中心穴を有する金属製リングを、ロータ軸の非円形断面の外形形状に嵌め込み、ロータコアの軸方向の両端面間に所定の与圧を与え、所定のかしめ治具を用い、金属製リングの軸方向端面から突き出すロータ軸を押し潰し、金属製リングの軸方向端面に沿ってロータ軸を非円形断面の外周よりも外側に拡げることによって、金属製リングとロータ軸との間の固定を行う突出部を形成し、所定の与圧を解除し、金属製リングを介してロータコアとロータ軸との間の固定を行う。
【００１２】
上記構成によれば、非円形の断面形状を用いて、金属製リング、ロータコア、及びロータ軸を形成するので、回り止め機構を省略できる。また、ロータコアに嵌め込まれた金属製リングの軸方向端面から突き出すロータ軸を押し潰し、金属製リングの軸方向端面に沿ってロータ軸を非円形断面の外周よりも外側に拡げることによって、ロータコアとロータ軸との間の固定を行う突出部を形成する。これによって、ロータ軸と金属製リングの軸方向端面をかしめ固定できるので、金属製リングを介してロータ軸とロータコアとが固定されるので、ロータ軸のおねじ部とナットによるねじ締結が不要になる。さらに、複数の磁性体薄板もロータ軸に形成された突出部によって周方向及び軸方向の固定が行われるので、複数の磁性体薄板についての積層かしめ処理が不要になる。これらにより、ロータコアとロータ軸とを組付けるコストを低減できる。
【００１３】
本開示に係る回転電機ロータの製造方法において、ロータ軸において突出部が形成される位置は、ロータ軸の断面の重心位置から最も離れた点の位置を含むことが好ましい。
【００１４】
上記構成において、ロータ軸の断面の重心位置から最も離れた点は、押し潰しによるロータ軸の材料の流動する範囲が確保しやすいので、突出部の形成がしやすくなる。
【００１５】
本開示に係る回転電機ロータの製造方法において、非円形が多角形またはセレーション形状であることが好ましい。多角形の長辺部、セレーション形状の外周面における歯車の歯状の凹凸によって、ロータコアとロータ軸との間の回り止めが行われる。また、多角形の頂点部、セレーション形状の外周面の凹凸の頂点部において、所定のかしめ治具による突出部の形成を行うことができる。非円形は、これらの他に楕円形状等であってもよい。これらによって、ロータ軸とロータコアとの間の周方向の回り止めが行われる。
【００１６】
本開示に係る回転電機ロータの製造方法において、ロータコアを形成する手順においては、磁性体薄板の所定の枚数は、互いに位置合わせが行われているが、互いに固定されていない状態であってよい。ロータ軸の突出部によって、複数の磁性体薄板は周方向及び軸方向の固定が行われるので、複数の磁性体薄板についての積層かしめ処理が不要になるためである。
【００１７】
本開示に係る回転電機ロータの製造方法において、所定のかしめ治具は、ロータ軸を周方向に沿って押し潰すかしめ面を有し、かしめ面はロータ軸の外周面の法線方向に対し、外周側に向かって所定の鋭角で傾斜することが好ましい。このかしめ治具を用いることで、ロータ軸は、周方向に沿った押付力を受け、非円形断面の外周よりも外側に径方向及び周方向に沿って拡がり突出部を形成できる。かしめ面は、ロータ軸の外周面の法線方向に対し、外周側に向かって所定の鋭角で傾斜するので、ロータ軸の押し潰しによる材料が径方向に流動しやすくなり、突出部の形成が促進される。
【００１８】
本開示に係る回転電機ロータの製造方法において、ロータコアの多角形またはセレーション形状の中心穴へのロータ軸の挿入は、圧入によって行われる。そして、ロータコアの多角形またはセレーション形状の中心穴の多角形またはセレーション形状の頂点部における丸みの曲率半径は、ロータ軸の多角形またはセレーション形状の頂点部における丸みの曲率半径よりも長いことが好ましい。上記構成によれば、多角形またはセレーション形状の頂点部においてロータコアの内周面とロータ軸の外周面に曲率半径の差による隙間が形成されるので、圧入によるロータ軸の材料の流入を受け入れて圧入による応力を緩和できる。
【００１９】
本開示に係る回転電機ロータは、非円形断面の外形形状を有するロータ軸と、ロータ軸の非円形断面の外形形状に対応する非円形の中心穴を有する磁性体薄板を所定の枚数で積み重ねた状態のロータコアと、ロータコアの非円形の中心穴にロータ軸が挿入された状態において、ロータコアの軸方向端面から突き出すロータ軸が押し潰されてロータコアの軸方向端面に沿ってロータ軸が非円形断面の外周よりも外側に拡げられた状態で、ロータコアとロータ軸との間が固定状態となっている突出部と、を備える。
【００２０】
本開示に係る回転電機ロータは、非円形断面の外形形状を有するロータ軸と、ロータ軸の非円形断面の外形形状に対応する非円形の中心穴を有する磁性体薄板を所定の枚数で積み重ねた状態のロータコアと、ロータ軸の非円形断面の外形形状に対応する非円形の中心穴を有する金属製リングと、ロータコアの非円形の中心穴にロータ軸が挿入されさらにロータ軸の非円形断面の外形形状に金属製リングが嵌め込まれた状態において、金属製リングの軸方向端面から突き出すロータ軸が押し潰されて金属製リングの軸方向端面に沿ってロータ軸を非円形断面の外周よりも外側に拡げられた状態で、金属製リングとロータ軸との間が固定状態となっている突出部と、を備え、金属製リングを介してロータコアとロータ軸との間が固定状態である。
【発明の効果】
【００２１】
上記構成の回転電機ロータの製造方法及び回転電機ロータによれば、ロータコアとロータ軸とを組付けるコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態に係る回転電機ロータの断面図である。
【図２】実施の形態に係る回転電機ロータの製造方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】図２のロータ軸形成における円柱素材の斜視図である。
【図４】図２のロータ軸形成工程によって得られたロータ軸の斜視図である。
【図５】図２の磁性体薄板形成工程において、形成された磁性体薄板の上面図である。
【図６】図２におけるロータコア形成工程によって得られたロータコアを示す斜視図である。
【図７Ａ】ロータコアの八角形の中心穴にロータ軸の八角形断面の外形形状が挿入された状態の断面図である。
【図７Ｂ】図７ＡにおいてＢと示す八角形の頂点部の拡大図である。
【図８】図２について、ロータ軸とロータコアとの固定工程において、一方側の軸方向端面におけるロータ軸とロータコアの固定状態の斜視図である。
【図９Ａ】図８で用いられる所定のかしめ治具とロータ軸との配置関係を示す斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ａのかしめ治具の上面図である。
【図９Ｃ】図９Ａのかしめ治具の側面図である。
【図９Ｄ】図９Ａのかしめ治具の底面図である。
【図１０Ａ】図９Ａの状態からかしめ治具に周方向の押付力が印加されてロータ軸が押し潰されロータコアの軸方向端面に沿ってロータ軸を外周よりの外側に拡げて突出部が形成される状態を示す斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａにおける突出部を示す図である。
【図１１】図８に対し、他方側の軸方向端面におけるロータ軸とロータコアの固定状態の斜視図である。
【図１２】図２のレゾルバ固定工程において、ロータ軸とレゾルバの固定状態の斜視図である。
【図１３】かしめ治具の押付力とロータ軸の非円形断面の頂点部の押出との関係についての４つの場合を示す図である。
【図１４】他の実施形態に用いられる金属製リングの斜視図である。
【図１５】図１４の金属製リングを用いた回転電機ロータの断面図である。
【図１６】図１５の回転電機ロータの製造方法の手順を示すフローチャートである。
【図１７Ａ】実施の形態における回転電機ロータに用いられる非円形の他の例として、六角形断面を示す図である。
【図１７Ｂ】実施の形態における回転電機ロータに用いられる非円形の他の例として、外周面に歯車の歯状の凹凸を有するセレーション形状の断面を示す図である。
【図１７Ｃ】実施の形態における回転電機ロータに用いられる非円形の他の例として、略楕円形状の断面を示す図である。
【図１８】従来技術の回転電機ロータの断面を示す図である。
【図１９】図１８の回転電機ロータの製造方法の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に図面を用いて本開示に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下では、ロータ軸が八角形断面の外形形状を有し、ロータコアが八角形の中心穴を有するものを述べるが、これは説明のための例示である。八角形以外であっても、非円形断面の外形形状を有するロータ軸、非円形の中心穴を有するロータコアであってもよい。以下に述べる寸法、形状、材質、磁性体薄板の積み重ね数、ロータの磁極数、１磁極当りの永久磁石の数等は、説明のための例示であって、回転電機ロータの仕様等により、適宜変更が可能である。また、以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２４】
図１は、回転電機ロータ１０の構造を示す断面図である。以下では、回転電機ロータ１０を特に断らない限り、ロータ１０と呼ぶ。ロータ１０が用いられる回転電機は、例えば車両に搭載される回転電機は、車両が力行するときは電動機として機能し、車両が制動時にあるときは発電機として機能するモータ・ジェネレータで、三相同期型回転電機である。回転電機は、図１に示されるロータ１０と、ロータ１０の外周側に所定の隙間を隔てて配置され、巻線コイルが巻回される円環状のステータとで構成される。図１ではステータの図示を省略した。
【００２５】
ロータ１０は、ロータ軸２０と、ロータコア４０と、ロータ軸２０に取付けられるレゾルバ７０とを含む。図１に、ロータ１０の軸方向を示す。軸方向の両方向を区別するときは、レゾルバ７０が取り付けられる方向を他方側またはレゾルバ側と呼び、これとは反対側を一方側または反レゾルバ側と呼ぶ。
【００２６】
ロータ軸２０は、軸方向に貫通穴を有し、この貫通穴にロータ１０の出力軸（図示せず）が固定される。出力軸は、ロータ１０が回転電機に用いられるときには、軸方向の両端が軸受によって回転自在に支持され、図示されていないステータと協働して回転する軸である。以下では、特に断らない限り、ロータ軸２０の貫通穴に関する説明を省略する。ロータ軸２０は、軸方向に沿って一方側から他方側に向って、直径がＤ０の円形軸部２２、直径Ｄ０の円に外接する辺を有する八角形軸部２４、直径がＤ０の円形軸部２６、直径Ｄ１の円に外接する辺を有する八角形軸部２８、直径がＤ１の円形軸部３０を含む。八角形軸部２４の軸方向に沿った長さはＨSで、八角形軸部２８の軸方向に沿った長さはＨRである。ＨRは、レゾルバ７０の軸方向に沿った厚さよりも長く設定される。かかるロータ軸２０は、鋼材を所定の形状に加工したものを用いることができる。
【００２７】
ロータコア４０は、所定の枚数の磁性体薄板４２を軸方向に積み重ねた積層体である。ロータコア４０は、八角形軸部２４の八角形断面の外形形状に対応する八角形の中心穴４４を有する。ロータコア４０は、複数の磁石孔５０と、磁石孔５０に挿入されて固定される永久磁石６０を有する。ロータコア４０において、磁性体薄板４２を積み重ねた軸方向の長さはＨCであり、ＨCは、ロータ軸２０の八角形軸部２４の軸方向に沿った長さであるＨSよりも短く設定される。
【００２８】
磁性体薄板４２としては、珪素鋼板の一種である電磁鋼板が用いられる。ロータコア４０において、中心穴４４、磁石孔５０は、軸方向に平行な方向に延びて貫通する。換言すれば、ロータコア４０は、中心穴４４、磁石孔５０が軸方向に貫通して延びるように位置合わせして、所定の枚数の磁性体薄板４２が積み重ねられ、その貫通した磁石孔５０に永久磁石６０が挿入され固定される。
【００２９】
永久磁石６０は、ロータコア４０の外周側に所定の配置で複数配置され、ロータ１０の各磁極を形成する磁石である。永久磁石６０は、図示されていない回転電機のステータに巻回される巻線コイルに所定の通電を行うことで発生する回転磁界と協働してトルクを発生し、これによってロータ１０が回転する。かかる永久磁石６０としては、ネオジムと鉄とホウ素を主成分とするネオジム磁石、サマリウムとコバルトを主成分とするサマリウムコバルト磁石等の希土類磁石が用いられる。これ以外にフェライト磁石等を用いてもよい。
【００３０】
レゾルバ７０は、回転電機の動作制御に用いられる回転角センサで、ロータ軸２０に１つの一次巻線が設けられ、ステータ側に２つの二次巻線が設けられる。図１のレゾルバ７０は、ロータ軸２０の八角形軸部２８に設けられる一次巻線の部分であり、八角形軸部２８の八角形断面の外形形状に対応する八角形の中心穴を含む円環状外形を有するセンサ部品である。レゾルバ７０は、ロータ軸２０の直径がＤ０の円形軸部２６と、直径Ｄ１の円に外接する辺を有する八角形軸部２８との間の段差を利用して、ロータ軸２０に対する軸方向の位置合わせが行われる。また、レゾルバ７０は、八角形の中心穴にロータ軸２０の八角形軸部２８を挿入することで、ロータ軸２０に対し回り止めが行われる。
【００３１】
ロータ軸２０とロータコア４０との間の固定は、突出部８０，８２を用いて行われ、ロータ軸２０とレゾルバ７０との間の固定は、突出部８４を用いて行われる。突出部８０，８２，８４の形成及び突出部８０，８２，８４を用いた固定の内容の詳細は後述する。
【００３２】
上記構成のロータ１０の製造方法の手順について、図２から図１３を用いて説明する。図２は、ロータ１０の製造方法の手順を示すフローチャートであり、図３〜図１３は、各手順の内容を示す図である。
【００３３】
図２において、Ｓ１０〜Ｓ１４の手順は、ロータ軸２０の形成に関し、Ｓ２０〜Ｓ２８の手順は、ロータコア４０の形成に関し、Ｓ３０〜Ｓ３８は、ロータ軸２０とロータコア４０とを固定してロータ１０を形成する手順に関する。
【００３４】
ロータ軸２０の形成は、円柱素材の準備から始まる（Ｓ１０）。図３は、円柱素材８の斜視図である。円柱素材８は、適当な軸方向長さと直径Ｄ０とを有する鋼材の貫通穴付きの円柱である。この円柱素材８について、所定の押出鍛造が行われる（Ｓ１２）。押出鍛造は、ロータ軸２０の外形に合わせた冷間鍛造金型を用い、円柱素材８を軸方向に加圧しながら加工する冷間成形加工法で、鍛造金型の型内形状を直径Ｄ０よりも大きくすることで、その型内形状まで材料を押し出す側方押出成形が行われる。図４に、押出鍛造後に得られる形状を示す。この形状は、軸方向に沿って一方側から他方側に向って、直径がＤ０の円形軸部２２、直径Ｄ０の円に外接する辺を有する八角形軸部２４、直径がＤ０の円形軸部２６、直径Ｄ１の円に外接する辺を有する八角形軸部２８、直径がＤ１の円形軸部３０を含む。これは、図１で述べたロータ軸２０の外形と同じである。このように、円柱素材８の押出鍛造によって、ロータ軸２０が形成される（Ｓ１４）。なお、貫通穴に対応する軸型等を用いて、冷間鍛造によって貫通穴の内径が変わらないようにする。
【００３５】
八角形軸部２４は、円柱素材８の直径Ｄ０の円に外接する辺を有する八角形断面の外形形状を有する。八角形の頂点部は、直径Ｄ０を有する円形軸部２２，２６よりも外周側となる。円柱素材８の直径Ｄ０と八角形の外形との差は、この八角形の頂点部のみであるので、大きな塑性変形を行うことに比較すると、少ない加工荷重で八角形軸部２４を形成できる。八角形軸部２８は、円柱素材８の直径Ｄ０の外形に比較すると、Ｄ１＜Ｄ０であるが、軸方向の長さＨRは、八角形軸部２４の軸方向の長さＨSよりかなり短い。このことから、八角形軸部２４と八角形軸部２８とを同時成形しても、加工負荷は、軸方向に沿ってほぼ均一となる。
【００３６】
ロータ軸２０は、円形軸部２２，２６，３０、八角形軸部２４，２８を有し、かなり複雑な形状であるが、冷間押出鍛造によって、一体化された形状形成が行われる。同じ外形を切削加工等の他の加工法で行うことに比較すると、材料費、加工工数等を軽減できる。
【００３７】
ロータ軸２０の形成とは別に、ロータコア４０の形成が進められる。図２において、ロータコア４０の形成の手順は、磁性体薄板の形成（Ｓ２０）から始まる。ここでは、磁性体薄板シートを準備し、順送プレス装置を用いて、図１で述べた中心穴４４、複数の磁石孔５０、及びロータコア４０の外形形状等が順次打ち抜かれ、磁性体薄板４２を形成する。図５は、打ち抜き形成後の１枚の磁性体薄板４２の平面図である。磁性体薄板４２は、八角形の中心穴４３、磁石孔５２，５３，５４，５５、及び磁束漏れを抑制するための孔５６を有する環状円板である。磁石孔５２，５３，５４，５５は、複数の磁石孔５０に対応する。中心穴４３の八角形開口は、八角形軸部２４の八角形と同じで、直径Ｄ０の円に外接する形状である。図５に示すように、磁石孔５２，５３，５４，５５、及び孔５６は、これを１組として、磁性体薄板４２の周方向に沿って８組配置される。
【００３８】
図２に戻り、複数の磁性体薄板４２が形成されると、次に、予め定めた所定の枚数で磁性体薄板４２の積み重ねが行われる（Ｓ２２）。積み重ねは、複数の磁性体薄板４２について、それぞれの外形と、八角形の中心穴４３、磁石孔５２，５３，５４，５５、及び孔５６との位置を合わせて行われる。積み重ねによって、複数の磁性体薄板４２は、積層体となる（Ｓ２４）。積層体は、所定の枚数の磁性体薄板４２について互いに位置合わせが行われているが、互いに固定されていない状態であるので、積層体が崩れないように、所定の外形保持治具等が用いられる。
【００３９】
積層体を形成した後に、磁石孔５２，５３，５４，５５にそれぞれ対応する永久磁石６２，６３，６４，６５が挿入され（Ｓ２６）、磁石孔５２，５３，５４，５５に永久磁石６２，６３，６４，６５を固定するための樹脂接着材が充填される。その後、樹脂接着材に対する適当な硬化処理が行われ、これによって、図１で述べたロータコア４０が形成される（Ｓ２８）。永久磁石６２，６３，６４，６５は、複数の永久磁石６０に対応する。
【００４０】
図６は、ロータコア４０の斜視図である。ロータコア４０は、複数の磁性体薄板４２が軸方向に沿ってＨCの高さに積み重ねられ、軸方向に貫通した八角形の中心穴４４を有する。磁石孔５２，５３，５４，５５にそれぞれ配置された永久磁石６２，６３，６４，６５は、ロータ１０における１つの磁極６８を構成する。磁石孔５２，５３，５４，５５は、これを１組として、周方向に沿って８組配置されるので、ロータ１０の磁極数は８である。なお、図１のロータコア４０の断面図は、図６のＩ−Ｉ線に沿った断面図に相当する。上記における磁極数＝８、１磁極当り４つの永久磁石６２，６３，６４，６５、磁石孔５２，５３，５４，５５及び孔５６の配置形状等は、説明のための例示であり、これ以外の磁極数、永久磁石数、配置形状であってもよい。
【００４１】
ロータ軸２０の形成（Ｓ１４）とロータコア４０の形成（Ｓ２８）が完了すると、ロータコア４０の中心穴４４にロータ軸２０が挿入される（Ｓ３０）。ロータコア４０の中心穴４４は軸方向に垂直な断面形状が八角形の開口穴であるので、その八角形の中心穴４４にロータ軸２０の八角形軸部２４が挿入される。図７Ａは、ロータコア４０の八角形の中心穴４４にロータ軸２０の八角形軸部２４が挿入された状態の断面図である。
【００４２】
八角形は、ロータ軸２０とロータコア４０との間の回り止めのための非円形の例であるが、八角形の長辺で回り止めが行われる。回り止めを確実にするには、ロータコア４０の八角形の中心穴４４と、八角形軸部２４の八角形断面の外形形状との間の隙間が少ない方がよい。すなわち、ほとんど隙間なしの止まり嵌めか、あるいは、八角形軸部２４の八角形断面の外形形状の方がロータコア４０の八角形の中心穴４４よりやや大きめの締り嵌めとすることがよい。ここでは締り嵌めとし、Ｓ３０の挿入は、実質的に圧入による挿入とする。圧入による挿入の場合は、圧入の応力によって、ロータ軸２０またはロータコア４０の材料が塑性変形してバリが生じ得る。そこで、圧入の応力緩和と、塑性変形により流動する材料を受け入れるために、八角形軸部２４の頂点部と、ロータコア４０の中心穴４４の八角形の頂点部とにそれぞれ丸みをつけ、その丸みの曲率半径の差を利用して隙間９０を形成する。図７Ｂは、図７ＡにおいてＢと示す八角形の頂点部の拡大図である。八角形軸部２４の頂点部における丸みの曲率半径をＲ24とし、ロータコア４０の中心穴４４の頂点部における丸みの曲率半径をＲ44とすると、Ｒ24＞Ｒ44となるように、それぞれの曲率半径を設定することで、隙間９０が形成される。
【００４３】
ロータ軸２０の八角形軸部２４をロータコア４０の八角形の中心穴４４に挿入すると、ＨSとＨCの軸方向長さの差によって、ロータコア４０の一方側の軸方向端面４６から、及び、他方側の軸方向端面４８から、それぞれ八角形軸部２４の端部が突き出す。ロータコア４０の一方側の軸方向端面４６から突き出す八角形軸部２４の端部を端部２４ａと呼び、ロータコア４０の他方側の軸方向端面４８から突き出す八角形軸部２４の端部を端部２４ｂと呼ぶ。ロータ軸２０とロータコア４０の間の固定（Ｓ３２）は、端部２４ａにおいて突出部８０を形成し、端部２４ｂにおいて突出部８２を形成して行われる。
【００４４】
図８は、八角形軸部２４の端部２４ａに形成された突出部８０を示す図である。図８においては、ロータコア４０における磁性体薄板４２の図示を省略した。後述する図１１、図１２でも同様である。
【００４５】
突出部８０の形成は次の手順で行われる。まず、図示しない保持治具を用いて、ロータコア４０の一方側の軸方向端面４６から所定の長さでロータ軸２０の八角形軸部２４の端部２４ａが突き出るようにロータコア４０とロータ軸２０の軸方向位置を定めて保持する。端部２４ａの所定の長さは、ロータコア４０とロータ軸２０との間に必要な固定力の仕様に基づき、予め実験的に、あるいはシミュレーションによって設定される。
【００４６】
端部２４ａが所定の長さとなるようにロータコア４０とロータ軸２０とを保持した状態で、突出部８０を形成する八角形の頂点部２４ｃに対して、所定のかしめ治具１００を配置する。かしめ治具１００は、２つの部品をかしめ固定するために、かしめる箇所に所定の押付力を印加するかしめパンチである。ここでは、ロータコア４０の一方側の軸方向端面４６と、ロータ軸２０の八角形軸部２４の端部２４ａとをかしめ治具１００でかしめ固定する例を示す。かしめ固定は、八角形軸部２４の端部２４ａの八角形の頂点部２４ｃをロータコア４０の一方側の軸方向端面４６に向って押し潰して行われる。八角形の頂点部２４ｃの押潰しによって形成されるのが突出部８０であるので、突出部８０を介してロータコア４０の一方側の軸方向端面４６と、ロータ軸２０の八角形軸部２４の端部２４ａとが、かしめ固定される。
【００４７】
図９Ａに、かしめ治具１００の配置状態を示す。かしめ治具１００は、互いに向き合って配置された１対のかしめ治具１００ａ，１００ｂを含んで構成される。１対のかしめ治具１００ａ，１００ｂは、八角形の頂点部２４ｃを互いに両側から挟むように、ロータコア４０の一方側の軸方向端面４６に平行な面上に配置される。図９Ａでは、ロータコア４０の一方側の軸方向端面４６から突き出す端部２４ａと、その一方側の円形軸部２２と、一対のかしめ治具１００ａ，１００ｂの配置関係を示す。１対のかしめ治具１００ａ，１００ｂは、図示しないかしめ駆動装置によって移動駆動される。移動駆動の方向は、八角形に内接する円の頂点部２４ｃに対応する外周面の接線方向Ｔ−Ｔに平行な方向である。端部２４ａの八角形に内接する円の外周面は、ロータ軸２０の円形軸部２２の外周面と同じである。一対のかしめ治具１００ａ，１００ｂは、軸方向端面４６に平行な面上をＴ−Ｔ方向に平行な矢印で示す方向に移動して、互いの間隔を詰めた場合に、八角形の頂点部２４ｃを両側から挟んで押圧できる配置に設定される。
【００４８】
図９Ｂは、一対のかしめ治具１００ａ，１００ｂの三面図の内の上面図である。図９Ｃは、一対のかしめ治具１００ａ，１００ｂの三面図の内の側面図である。図９Ｄは、一対のかしめ治具１００ａ，１００ｂの三面図の内の底面図である。かしめ治具１００ａ、１００ｂは、互いに向かい合う先端部にかしめ面１０２ａ，１０２ｂを有する。かしめ面１０２ａ、１０２ｂは、端部２４ａにおける八角形の頂点部を軸方向に沿って押し潰す工具面である。かしめ面１０２ａ，１０２ｂは、八角形に内接する円の頂点部２４ｃに対応する外周面の法線方向Ｎ−Ｎ方向に対し、外周側に向かって所定の鋭角θ１で傾斜する。図９Ｂに鋭角θ１を示す。鋭角θ１は、向かい合うかしめ面１０２ａ，１０２ｂが、内周側から外周側に向かって互いに間隔を広げる方向に傾斜する。所定の鋭角θ１は、端部２４ａにおける八角形の頂点部２４ｃを周方向に沿って押し潰す際に材料が径方向及び周方向に流動しやすくするために設けられる傾斜角度で、その大きさは、予め実験又はシミュレーションによって定められる。一例を挙げると、θ１＝０．５°〜５°程度が好ましい。
【００４９】
かしめ面１０２ａ，１０２ｂは、ロータコア４０の一方側の軸方向端面４６に垂直な方向Ｖ−Ｖ方向に対し、所定の鋭角θ２で傾斜する。図９Ｃに鋭角θ２を示す。鋭角θ２は、向かい合うかしめ面１０２ａ，１０２ｂが、軸方向の一方側から他方側に向かって互いに間隔を広げる方向に傾斜する。換言すると、ロータコア４０の一方側の軸方向端面４６に向かって互いの間隔が広がる方向に傾斜する。所定の鋭角θ２は、端部２４ａにおける八角形の頂点部２４ｃを周方向に沿って押し潰す際に、材料がロータコア４０の一方側の軸方向端面４６に向かって押しつけられながら径方向及び周方向に拡がって突出部８０を形成するために設けられる。換言すれば、突出部８０は、ロータコア４０の一方側の軸方向端面４６に向かって押しつけられて形成されるので、これによって、ロータコア４０の一方側の軸方向端面４６とロータ軸２０とは、突出部８０を介してかしめ結合される。所定の鋭角θ２の大きさは、かしめ結合強度の仕様等に基づき、予め実験又はシミュレーションによって定められる。一例を挙げると、θ２＝０．５°〜５°程度が好ましい。
【００５０】
かしめ治具１００ａ、１００ｂのかしめ面１０２ａ，１０２ｂの軸方向に沿った高さ寸法ｈは、端部２４ａの軸方向に沿った高さ寸法よりも短く設定する。図９Ａの例では、かしめ面１０２ａ，１０２ｂの高さ寸法ｈは、端部２４ａの軸方向に沿った高さ寸法の約（１／２）である。これは説明のための例示であって、形成される突出部８０の仕様等によって適宜変更される。なお、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄにおける穴１０４ａ，１０４ｂは、図示しないかしめ駆動装置にかしめ治具１００ａ、１００ｂを取付けるための取付穴である。
【００５１】
一対のかしめ治具１００ａ，１００ｂは、軸方向端面４６に平行な面上をＴ−Ｔ方向に平行な矢印で示す方向に移動して、かしめ面１０２ａ，１０２ｂの互いの間隔を詰めてゆく。そして、端部２４ａの八角形の頂点部２４ｃの両側にかしめ面１０２ａ，１０２ｂが突き当たると、かしめ治具１００ａ，１００ｂにそれぞれ周方向の押付力（Ｆ／２）が向い合せに印加される。図１０Ａは、その場合におけるかしめ治具１００ａ，１００ｂとロータ軸２０の関係を示す図である。端部２４ａの八角形の頂点部２４ｃは、かしめ面１０２ａ，１０２ｂから、周方向に沿って両側から互いに向い合う方向で（Ｆ／２）の押付力を受けると、端部２４ａは塑性変形する。塑性変形は、ロータ軸２０の端部２４ａを軸方向に押し潰し、ロータコア４０の一方側の軸方向端面４６に沿って、端部２４ａの八角形の頂点部２４ｃよりも外側に拡がり、突出部８０が形成される。図１０Ｂは、図１０Ａにおいて形成された突出部８０を示す図である。
【００５２】
上記では、端部２４ａの八角形の１つの頂点部２４ｃに突出部８０が形成されることを述べたが、端部２４ａの他の頂点部２４ｃについても同様にしてそれぞれ突出部８０が形成される。すなわち、ロータコア４０の八角形の中心穴にロータ軸２０を挿入し、予め定めた所定のかしめ治具１００ａ，１００ｂを用い、ロータコア４０の一方側の軸方向端面４６から突き出すロータ軸２０を押し潰す。そして、ロータコア４０の一方側の軸方向端面４６に沿ってロータ軸２０を八角形の断面の外周よりも外側に拡げることによって、ロータコア４０の一方側の軸方向端面４６とロータ軸２０との間の固定を行う突出部８０を形成する。
【００５３】
このようにして、図８に示すように、ロータ軸２０とロータコア４０は、ロータコア４０の一方側の軸方向端面４６上で突出部８０によって固定された状態となる。図８では、端部２４ａの八角形の８つの頂点部にそれぞれ突出部８０が形成されるものとしたが、これは説明のための例示である。突出部８０の大きさと固定力に応じて、突出部８０の個数は適宜変更される。軸方向端面４６におけるロータ軸２０とロータコア４０の固定力の安定のためには、突出部８０の個数は３個以上が好ましい。
【００５４】
図１１は、ロータコア４０の他方側の軸方向端面４８から突き出す八角形軸部２４の端部２４ｂに形成された突出部８２を示す図である。既にロータ軸２０とロータコア４０は、ロータコア４０の一方側の軸方向端面４６上で突出部８０によって固定された状態であるので、軸方向を上下逆として、ロータコア４０の他方側の軸方向端面４８を上側にして配置する。突出部８２の形成は、図８で述べた手順と同様にして行うことができる。すなわち、予め定めた所定のかしめ治具１００ａ，１００ｂを用い、ロータコア４０の他方側の軸方向端面４８から突き出すロータ軸２０を押し潰す。そして、ロータコア４０の他方側の軸方向端面４８に沿ってロータ軸２０を八角形の断面の外周よりも外側に拡げることによって、ロータコア４０の他方側の軸方向端面４８とロータ軸２０との間の固定を行う突出部８２を形成する。
【００５５】
このようにして形成された突出部８２と、図８で述べた突出部８０とによって、ロータコア４０は軸方向の両端面においてロータ軸２０に固定される。複数の磁性体薄板４２によって構成される積層体も、突出部８０，８２によって固定されて一体化する。
【００５６】
図２に戻り、ロータ軸２０とロータコア４０の間の固定が完了すると、次に、ロータ軸２０へのレゾルバ７０の固定（Ｓ３４）が行われる。ロータ軸２０へのレゾルバ７０の固定は、次の手順で行われる。まず、突出部８０，８２によって固定されたロータ軸２０とロータコア４０は、図１１で用いた適当な保持治具を用いて保持される。次に、レゾルバ７０の八角形の中心穴にロータ軸２０の八角形軸部２８を挿入する。レゾルバ７０の八角形の中心穴の頂点部とロータ軸２０の八角形軸部２８の頂点部との関係は、図７Ａ及び図７Ｂに述べた内容と同じであり、挿入が圧入によって行われることもロータ軸２０とロータコア４０の固定の場合と同様であるので、詳細な説明を省略する。ロータ軸２０の八角形軸部２８の軸方向に沿った長さＨRはレゾルバ７０の厚さより長く設定されるので、その設定長さに従い、ロータ軸２０の八角形軸部２８の端部２８ｂがレゾルバ７０の上面７２から突き出る。
【００５７】
次に、所定の一対のレゾルバかしめ治具を用い、端部２８ｂの頂点部を塑性変形させてレゾルバ７０の上面７２上に突出する突出部８４を形成する。所定の一対のレゾルバかしめ治具は、突出部８０，８２の形成に用いたかしめ治具１００ａ，１００ｂとほぼ同じであるが、必要に応じ、端部２８ｂの軸方向高さに合わせてかしめ面１０２ａ，１０２ｂの高さ寸法ｈを変更する。一対のレゾルバかしめ治具にそれぞれ所定の押付力（Ｆ’／２）が印加されると、端部２８ｂの頂点部が塑性変形してレゾルバ７０の上面７２上に突出する突出部８４が形成される。突出部８４によって、ロータ軸２０へのレゾルバ７０の固定が行われる。図１２は、突出部８４によってロータ軸２０にレゾルバ７０が固定された状態を示す図である。
【００５８】
再び図２に戻り、ロータ軸２０へのレゾルバ７０の固定が完了すると、次に、永久磁石６０に対する着磁が行われる（Ｓ３６）。この着磁は、ロータコア４０の磁石孔５０に永久磁石６０が配置された後に行われるもので、後着磁（あとちゃくじ）と呼ばれる処理である。後着磁処理は、周知の後着磁方法を用いて行うことができる。着磁処理においては、ロータコア４０における磁極６８と、レゾルバ７０の１次コイルとの間の位相関係を合わせることが行われる。この着磁の位相合わせにおいて、着磁治具等の必要に応じ、ロータコア４０に対するレゾルバ７０の上下配置関係を図１２と逆にして、ロータコア４０の下方側にレゾルバ７０を配置してもよい。着磁処理が完了することで、ロータ１０の形成に関する全ての処理が完了する（Ｓ３８）。
【００５９】
上記の突出部８０，８２，８４の形成において、押付力Ｆの方向を周方向とし、八角形軸部２４，２８における材料の押出方向は、径方向及び周方向とした。これは、説明のための例示であって、押付力Ｆの方向は軸方向の他に径方向、周方向があり、材料の押出方向も軸方向と径方向とがある。図１３は、突出部８０，８２，８４について、４つの形成方法をまとめた図である。これらの図において、ロータ軸２０とロータコア４０について軸方向に平行な断面図、軸方向に垂直な断面図の少なくとも一方を示す。かしめ治具については、押付力Ｆが印加される前の状態をかしめ治具１００と示し、押付力Ｆが印加されている状態をかしめ治具１００’として、同一図の左側にかしめ治具１００を示し、右側にかしめ治具１００’を示す。
【００６０】
第１方法は、押付力Ｆの方向が周方向で、材料の押出方向は径方向及び周方向である。第１方法は、図８〜図１２で述べた突出部８０，８２，８４の形成に用いられた方法と同じである。第１方法は、軸方向の制約がないので、八角形軸部の端部の長さに制限がなく、ロータ軸２０において円形軸部を省略し、軸方向の全長に渡って八角形とすることができる。
【００６１】
第２方法は、押付力Ｆの方向が径方向で、材料の押出方向は径方向及び周方向である。第２方法では、第１方法と同様に、軸方向の制約がないので、八角形軸部の端部の長さに制限がなく、ロータ軸２０において円形軸部を省略し、軸方向の全長に渡って八角形とすることができる。
【００６２】
第３方法は、押付力Ｆの方向が径方向で、材料の１次的押出方向は軸方向、２次的押出方向は径方向及び周方向である。第３方法は、第１方法及び第２方法と同様に軸方向の制約がないので、八角形軸部の端部の長さに制限がなく、ロータ軸２０において円形軸部を省略し、軸方向の全長に渡って八角形とすることができる。
【００６３】
第４方法は、押付力Ｆの方向が軸方向で、材料の１次的押出方向は軸方向、２次的押出方向は径方向及び周方向である。第４方法は、八角形軸部の端部の長さに制限がある。
【００６４】
上記の図８〜図１２では、ロータコア４０の一方側の軸方向端面４６側に突出部８０を形成し、次に、ロータコア４０の他方側の軸方向端面４８側に突出部８２を形成し、その後に、レゾルバ７０の固定用の突出部８４を形成するものとした。これに代えて、複数のかしめ治具を備えるかしめ装置を用いて、突出部８０と突出部８２を同時に形成してもよく、場合によっては、突出部８０，８２，８４を同時に形成できるかしめ治具を用いてもよい。
【００６５】
上記では、ロータ軸２０の八角形軸部２４，２８における端部２４ａ，２４ｂ，２８ｂと、ロータコア４０の一方側の軸方向端面４６及び他方側の軸方向端面４８との間について、直接的にかしめ処理を行い、ロータ軸２０とロータコア４０との間を固定した。これに代えて、かしめ処理が可能な金属製リングを用い、金属製リングとロータ軸２０との間でかしめ処理を行い、金属製リングを介して、ロータ軸２０とロータコア４０との間を固定することもできる。図１４から図１６は、かしめ処理が可能な金属製リングを用いて、ロータ軸２０とロータコア４０との間が固定されたロータ１２の製造方法を示す図である。
【００６６】
図１４は、ロータ１２に用いられる金属製リング１１０の斜視図である。金属製リング１１０は、ロータ軸２０の後述する八角形軸部２５の八角形断面の外形形状に対応する八角形の中心穴１１２を含む円環状外形を有する。金属製リング１１０の厚さはｔrである。かかる金属製リング１１０は、ロータ軸２０とかしめ処理が可能な金属材料を所定の形状に成形したものが用いられる。金属材料としては、ロータ軸２０と同じ鋼材を用いることができる。
【００６７】
図１５は、金属製リング１１０を用いたロータ１２の断面図である。ロータ１２は、ロータ軸２１と、ロータコア４０と、ロータ軸２１に取付けられるレゾルバ７０を含む。図１５では、レゾルバ７０の図示を省略した。ロータ軸２１は、図４で述べたロータ軸２０とほぼ同じ構成であるが、ロータ軸２０の八角形軸部２４に対応する部分が八角形軸部２５であることが相違する。金属製リング１１０は、八角形軸部２５の軸方向の一方側及び他方側にそれぞれ１枚ずつ配置される。２つの金属製リング１１０を区別して、八角形軸部２５の軸方向の一方側に配置される方を金属製リング１１０ａと呼び、八角形軸部２５の軸方向の他方側に配置される方を金属製リング１１０ｂと呼ぶ。
【００６８】
ロータ軸２０の八角形軸部２４は軸方向に沿った長さＨSを有するのに対し、ロータ軸２１の八角形軸部２５の軸方向に沿った長さはＨS’である。ＨS’は、ＨSに対し、金属製リング１１０ａの厚さｔrと金属製リング１１０ｂの厚さｔrを合計した厚さ２ｔrだけ長い。すなわち、ＨS’＝（ＨS＋２ｔr）に設定される。
【００６９】
この設定によって、八角形軸部２５の軸方向の一方側において、金属製リング１１０ａから突き出す端部２５ａは、ロータ軸２０における端部２４ａと同じ軸方向長さを有する。同様に、八角形軸部２５の軸方向の他方側において、金属製リング１１０ｂから突き出す端部２５ｂは、ロータ軸２０における端部２４ｂと同じ軸方向長さを有する。したがって、ロータ軸２０において、突出部８０，８２の形成に用いた一対のかしめ治具１００ａ，１００ｂを用いることで、端部２５ａ側に突出部８６を形成でき、端部２５ｂ側に突出部８８を形成できる。
【００７０】
突出部８６，８８は、金属製リング１１０ａ，１１０ｂを介してロータコア４０の両端面を挟み、これによって、ロータ軸２１とロータコア４０とを間接的に固定する。ロータ１２におけるこの固定の軸力は、突出部８０，８２によって、ロータ軸２０とロータコア４０とを直接的に固定するロータ１０の軸力に比べて低くなることが考えられる。そこで、突出部８６，８８を形成するに際して、ロータコア４０の一方側の軸方向端面４６と他方側の軸方向端面４８との間に予め定めた与圧を印加し、複数の磁性体薄板４２の間の浮き等を抑制し、正しくＨS’＝（ＨS＋２ｔr）となるようにする。
【００７１】
図１６は、図１５のロータ１２の製造方法の手順を示すフローチャートである。ロータ１０の製造方法の手順を示すフローチャートである図２と相違するのは、ロータコア４０にロータ軸２０を挿入する処理手順（Ｓ３０）とレゾルバ固定の処理手順（Ｓ３４）との間に行われる３つの処理手順のみである。その他の処理手順は、図２における各処理手順と同じ内容であるので、詳細な説明を省略する。
【００７２】
ロータ１２の製造方法においては、ロータコア４０にロータ軸２１を挿入（Ｓ３０）した後に、金属製リング１１０ａ，１１０ｂを配置する（Ｓ４０）。金属製リング１１０ａは、ロータ軸２１の八角形軸部２５の軸方向の一方側に配置され、金属製リング１１０ｂは、八角形軸部２５の軸方向の他方側に配置される。配置は、金属製リング１１０ａ，１１０ｂに、ロータ軸２１の八角形軸部２５の一方端側及び他方端側を挿入することで行われる。挿入は圧入によって行われる。次に、ロータコア４０の軸方向両端間に与圧が印加される（Ｓ４２）。与圧を印加することで、複数の磁性体薄板４２の間の浮き等を抑制し、八角形軸部２５の軸方向に沿った長さＨS’と、図１のロータ１０における八角形軸部２５の軸方向に沿った長さＨSとの関係を正確に、ＨS’＝（ＨS＋２ｔr）とできる。その上で、ロータ軸２１と金属製リング１１０ａ，１１０ｂとの間に突出部８６，８８を形成して、ロータ軸２１と金属製リング１１０ａ，１１０ｂを固定する（Ｓ４４）。突出部８６，８８は、金属製リング１１０ａ，１１０ｂでロータコア４０の両端面を挟み、これによって、ロータ軸２１とロータコア４０とは間接的に固定される。Ｓ４４以降は図２と同じ処理手順に戻る。
【００７３】
上記では、ロータ軸２０は、八角形軸部２４を有し、ロータコア４０は、八角形軸部２４の八角形断面の外形形状に対応する八角形の開口である中心穴４４を有するものとした。これは、ロータ軸２０とロータコア４０との間の回り止め手段を説明するための例示である。八角形以外であっても、非円形断面の外形形状を有するロータ軸２０、非円形の中心穴を有するロータコア４０であってもよい。図１７Ａ、図１７Ｂ、図１７Ｃは、八角形以外で、直径Ｄ０の円に外接する非円形の３つの例を示す図である。
【００７４】
図１７Ａは、八角形以外の多角形の例としての六角形１２０を示す図である。図１７Ｂは、直径Ｄ０の円形の外周面に歯車の歯状の凹凸を有するセレーション形状１２２を示す図である。図１７Ｃは、略楕円形状１２４を示す図である。
【００７５】
上記において、突出部８２，８４，８６，８８は、いずれも八角形の頂点部に形成される。八角形の頂点部は、八角形に内接する円よりも外周側である。例えば、突出部８２，８４が形成されるのは、直径Ｄ０を有する円形軸部２２，２６よりも外周側である。換言すれば、八角形の外形形状を有するロータ軸２０において、突出部８２，８４が形成される位置は、ロータ軸２０の断面の重心位置から最も離れた点の位置を含む。同様に、八角形以外の非円形断面の外形形状を有するロータ軸においても、突出部が形成される位置は、ロータ軸の非円形断面の重心位置から最も離れた点の位置を含む。図１７Ａの六角形１２０においては、六角形断面の重心位置から最も離れた点は、六角形１２０の頂点部であり、突出部は、六角形１２０の頂点部を含んで形成される。図１７Ｂのセレーション形状１２２においては、セレーション形状断面の重心位置から最も離れた位置は、歯状の凹凸の先端であり、突出部は、歯状の凹凸の先端を含んで形成される。図１７Ｃの略楕円形状１２４においては、略楕円形状断面の重心位置から最も離れた位置は、略楕円の長軸と略楕円の弧との交点であり、突出部は、この交点を含んで形成される。
【００７６】
上記では、ロータコア４０は、周方向に配置された複数の磁石孔５０にそれぞれ永久磁石６０が配置される埋込磁石型を述べた。これに代えて、ロータコア４０の外周面に沿って複数の永久磁石６０を貼り付ける貼付磁石型のロータコアとしてもよい。あるいは、永久磁石を用いずに、磁性体薄板４２に複数のスロットを設けて磁気抵抗の異方性を形成する異方性リラクタンス型のロータコアとしてもよい。
【００７７】
図１８と図１９は、比較例のため、従来技術の回転電機ロータ１３０を示す図で、図１８は、図１に対応する断面図であり、図１９は、図２に対応する回転電機ロータ１３０の製造方法の手順を示すフローチャートである。以下では、回転電機ロータ１３０をロータ１３０と呼ぶ。
【００７８】
ロータ１３０は、ロータ軸１４０と、ロータコア１６０と、レゾルバ７０とを含む。ロータ軸１４０は、断面が円形でロータコア４０を保持する軸本体部１４２と、互いに外径の異なる複数の大径部１４４，１４６，１４８と、レゾルバ７０の中心穴に嵌め込まれる小径部１５０とを有する。軸本体部１４２は、軸方向の一方側に刻まれたおねじ部１５２と、ロータコア４０との間の回り止めに用いるキー溝１５４とを備える。
【００７９】
ロータコア１６０は、複数の磁性体薄板１６２と、複数の磁石孔５０と、複数の永久磁石６０を含み、ロータ軸１４０の軸本体部１４２が挿入される中心穴１６４を有する。ロータコア１６０は、さらに、複数の磁性体薄板１６２を互いに結合する積層かしめ部１６６を含む。ロータコア１６０は、さらに、ロータコア１６０の軸方向両端に配置され、磁力遮断や磁石孔５０に配置された永久磁石６０飛散防止等のためのエンドプレート１７０，１７２を備える。
【００８０】
ナット１８０は、ロータコア１６０を大径部１４４との間で挟み込み、ロータ軸１４０の軸本体部１４２に刻まれたおねじ部１５２と噛み合って、ロータコア１６０をロータ軸１４０に固定するための締結具である。ワッシャ１８２は、締結力確保のために、ナット１８０とエンドプレート１７０との間に配置されるスペーサである。レゾルバリング１８４は、大径部１４８との間にレゾルバ７０を挟み込んで固定する固定リングである。
【００８１】
図１９は、ロータ１３０の製造方法の手順を示すフローチャートであるが、図２と共通の処理手順については、手順を示すＳ番号を図２のＳ番号と同じとし、その詳細な説明を省略する。
【００８２】
ロータ軸１４０の形成に関する手順は、円柱素材を準備し（Ｓ１０）、図１８で述べた複数の大径部１４４，１４６，１４８と小径部１５０を含む外形を形成するために、鍛造、焼入れの後、切削加工（Ｓ５０）が行われる。外形形成に続いて、キー溝形成（Ｓ５２）が行われる。そして、所定の表面粗さ精度を確保するための研削工程（Ｓ５４）が行われる。次いで、ロータ軸１４０の軸本体部１４２におねじ部１５２を形成するねじ加工が行われる（Ｓ５６）。さらに、所定の強度を確保するために、接触部等の必要な個所に部分焼入処理が行われる（Ｓ５８）。これらの工程の処理順序は、加工設備等の内容に応じて、適宜変更してよい。これらの処理の全部が完了すると、ロータ軸１４０が形成される（Ｓ１４）。
【００８３】
ロータコア１６０の形成に関する手順は、磁性体薄板１６２の形成（Ｓ２０）、複数の磁性体薄板１６２について、中心穴１６４、磁石孔５０、及び外形についての位置合わせを行って積み重ね処理（Ｓ２２）が行われる。そして、複数の磁性体薄板１６２を互いにかしめて固定する積層かしめ処理が行われ（Ｓ６０）、積層体が形成される（Ｓ２４）。次に、複数の磁石孔５０にそれぞれ永久磁石６０が配置される（Ｓ２６）。複数の磁石孔５０と、複数の永久磁石６０は、図６において述べたものと同じである。その後、ロータコア１６０の軸方向両端にそれぞれエンドプレート１７０，１７２が配置され、適当な締結治具で、積層体に固定される（Ｓ６２）。これらの処理の全部が完了すると、ロータコア１６０が形成される（Ｓ２８）。
【００８４】
ロータコア１６０とロータ軸１４０からロータ１３０を形成する手順は、まず、ロータコア１６０にロータ軸１４０が挿入される（Ｓ３０）。そして、ロータ軸１４０とロータコア１６０の間の回り止めのために、ロータ軸１４０のキー溝１５４を用いて、キー挿入が行われる（Ｓ７０）。次に、ロータコア１６０の他方側の軸方向端面を大径部１４４の一方側の軸方向端面に押し付けて、ロータ軸１４０の軸本体部１４２にワッシャ１８２を嵌め込んで配置した後、軸本体部１４２のおねじ部１５２にナット１８０を噛み合わせて締結する（Ｓ７２）。これによって、ロータ軸１４０とロータコア１６０の固定が行われる（Ｓ３２）。次に、レゾルバ７０を小径部１５０に嵌め込んで大径部１４８の他方側の軸方向端面上に配置し、レゾルバ７０の他方側の軸方向端面上にレゾルバリング１８４を配置する（Ｓ７４）。これによって、レゾルバ７０は、大径部１４８とレゾルバリング１８４に挟まれた状態になるので、適当な締結手段を用いて、レゾルバリング１８４をロータ軸１４０の小径部１５０に固定する（Ｓ３４）。その後、永久磁石６０の着磁処理（Ｓ３６）が行われる。これらの処理手順がすべて完了すると、図１８に示すロータ１３０が形成される。
【００８５】
図１と図１８とを比較すると、従来技術のロータ１３０は、エンドプレート１７０，１７２、ナット１８０、ワッシャ１８２、レゾルバリング１８４を必要とする。図２と図１９とを比較すると、従来技術のロータ１３０の製造方法は、複数の大径部１４４，１４６，１４８と小径部１５０の形成のための鍛造、焼入れ、切削加工（Ｓ５０）、回り止め用のキー溝形成（Ｓ５２）を要する。さらに、研削加工（Ｓ５４）、おねじ部１５２の形成（Ｓ５６）、部分焼入（Ｓ５８）の処理手順を要する。さらに、ロータコア１６０の積層体形成のために磁性体薄板の積層かしめ処理（Ｓ６０）、エンドプレート１７０，１７２の配置（Ｓ６２）の処理手順を要する。また、ロータコア１６０とロータ軸１４０の回り止めのためのキー挿入(Ｓ７０)を必要とする。また、ロータコア１６０とロータ軸１４０固定のために、ワッシャ配置とナット締結（Ｓ７２）の処理手順を要し、ロータ軸１４０にレゾルバ７０を固定するためのレゾルバとレゾルバリングの配置(Ｓ７４)の処理手順を要する。このように、従来技術のロータ１３０は、部品点数が多く、製造方法の処理手順が多く、機械加工の加工コストを要し、円柱素材の材料費も高くなる。図１に述べたロータ１０は、突出部８０，８２，８４を用いて、ロータ軸２０とロータコア４０、レゾルバ７０を固定するので、少ない部品点数で済み、製造方法の処理手順も少なくて済む。このように、本開示に係る回転電機ロータの製造方法及び回転電機ロータによれば、ロータコア４０とロータ軸２０とを組付けるコストを低減できる。
【符号の説明】
【００８６】
８  円柱素材、１０，１２，１３０  （回転電機）ロータ、２０，２１，１４０  ロータ軸、２２，２６，３０  円形軸部、２４，２５，２８  八角形軸部、２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ，２８ｂ  端部、４０，１６０  ロータコア、４２，１６２  磁性体薄板、４３，４４，１１２，１６４  中心穴、４６，４８  軸方向端面、５０，５２，５３，５４，５５  磁石孔、５６  孔、６０，６２，６３，６４，６５  永久磁石、６８  磁極、７０  レゾルバ、７２  上面、８０，８２，８４，８６，８８  突出部、９０  隙間、１００ａ，１００ｂ  かしめ治具、１０２ａ，１０２ｂ  かしめ面、１０４ａ，１０４ｂ  取付穴、１１０，１１０ａ，１１０ｂ  金属製リング、１２０  六角形、１２２  セレーション形状、１２４  略楕円形状、１４２  軸本体部、１４４，１４６，１４８  大径部、１５０  小径部、１５２  おねじ部、１５４  キー溝、１６６  積層かしめ部、１７０，１７２  エンドプレート、１８０  ナット、１８２  ワッシャ、１８４  レゾルバリング。
【図１】
2019075877.tif 000003
【図２】
2019075877.tif 000004
【図３】
2019075877.tif 000005
【図４】
2019075877.tif 000006
【図５】
2019075877.tif 000007
【図６】
2019075877.tif 000008
【図７Ａ】
2019075877.tif 000009
【図７Ｂ】
2019075877.tif 000010
【図８】
2019075877.tif 000011
【図９Ａ】
2019075877.tif 000012
【図９Ｂ】
2019075877.tif 000013
【図９Ｃ】
2019075877.tif 000014
【図９Ｄ】
2019075877.tif 000015
【図１０Ａ】
2019075877.tif 000016
【図１０Ｂ】
2019075877.tif 000017
【図１１】
2019075877.tif 000018
【図１２】
2019075877.tif 000019
【図１３】
2019075877.tif 000020
【図１４】
2019075877.tif 000021
【図１５】
2019075877.tif 000022
【図１６】
2019075877.tif 000023
【図１７Ａ】
2019075877.tif 000024
【図１７Ｂ】
2019075877.tif 000025
【図１７Ｃ】
2019075877.tif 000026
【図１８】
2019075877.tif 000027
【図１９】
2019075877.tif 000028