(57)【要約】【課題】摩擦撹拌接合を用いて接合を行った場合でも強度を維持することができる回転子の製造方法を提供すること。【解決手段】本発明にかかる回転子の製造方法は、母材に複数の導体の端部を収容した状態で、母材の領域であって当該回転子の中心軸方向で鉄心を含む領域を摩擦撹拌することで母材と複数の導体とを摩擦撹拌接合する摩擦撹拌接合ステップと、摩擦撹拌後の母材の表面であって、導体が延出する側と反対側の表面が、摩擦撹拌接合により撹拌されてなる表面となるように該母材を切断して第１または第２の端絡環を成形する成形ステップと、を含み、摩擦撹拌接合ステップは、撹拌部材を自身の中心軸のまわりに自転させながら母材の中心軸のまわりに公転させることで摩擦撹拌を行った後、撹拌部材の中心軸を通過する母材の径方向において、自転の方向と、公転の方向とが同じ方向である側に撹拌部材を移動させて摩擦撹拌を行う。【選択図】図１
2017051010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状をなす複数の導体と、該複数の導体をそれぞれ挿通可能な複数の挿通孔が形成された筒状をなす鉄心と、前記複数の導体の両端とそれぞれ接合する第１および第２の端絡環とを備えた回転子の製造方法であって、
中空円板状をなす母材に前記複数の導体の端部を収容した状態で、前記母材の領域であって当該回転子の中心軸方向で前記鉄心を含む領域を摩擦撹拌することで前記母材と前記複数の導体とを摩擦撹拌接合する摩擦撹拌接合ステップと、
前記摩擦撹拌接合ステップ後の母材の表面であって、少なくとも前記複数の導体が延出する側と反対側の表面が、前記摩擦撹拌接合により撹拌されてなる表面となるように該母材を切断して前記第１または第２の端絡環を成形する成形ステップと、
を含み、
前記摩擦撹拌接合ステップは、前記撹拌部材を自身の中心軸のまわりに自転させながら前記母材の中心軸のまわりに公転させることで摩擦撹拌を行った後、前記撹拌部材の中心軸を通過する前記母材の径方向において、前記自転の方向と、前記公転の方向とが同じ方向である側に前記撹拌部材を移動させて前記摩擦撹拌を行うことで、前記領域の摩擦撹拌を行う
ことを特徴とする回転子の製造方法。
【請求項２】
前記摩擦撹拌接合ステップは、径方向で隣り合う撹拌領域の一部を互いに含むように前記撹拌部材を移動させて摩擦撹拌を行うことを特徴とする請求項１に記載の回転子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転磁界を形成する固定子と、該固定子の内部に設けられ、回転磁界の形成により回転する回転子とを備えた誘導電動機が知られている。誘導電動機は、入力される交流電源の種類によって、単相誘導電動機と三相誘導電動機とに大別される。このうち三相誘導電動機は、汎用モータとして広く用いられている。
【０００３】
三相誘導電動機は、太い導体（バー）がかご形に配置された回転子を有する。回転子は、鉄心と、複数の導体と、エンドリングとを備えている。回転子は、複数の鋼板が積層されてなる鉄心に複数の導体を挿通し、該導体の両端をエンドリングによって固定することにより作製される（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
特許文献１では、銅線とエンドリングとを摩擦撹拌接合によって固定している。摩擦撹拌接合を用いることにより、ろう付けなどの接合方法と比して低コストで接合を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７３０５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のように摩擦撹拌接合によって導体とエンドリングとを接合した場合、摩擦撹拌された領域の周辺領域には摩擦による熱のみが伝達される。このため、伝達された熱によって周辺領域の機械的な強度が低下し、回転子の破損などを引き起こすおそれがあった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、摩擦撹拌接合を用いて接合を行った場合でも強度を維持することができる回転子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる回転子の製造方法は、棒状をなす複数の導体と、該複数の導体をそれぞれ挿通可能な複数の挿通孔が形成された筒状をなす鉄心と、前記複数の導体の両端とそれぞれ接合する第１および第２の端絡環とを備えた回転子の製造方法であって、中空円板状をなす母材に前記複数の導体の端部を収容した状態で、前記母材の領域であって当該回転子の中心軸方向で前記鉄心を含む領域を摩擦撹拌することで前記母材と前記複数の導体とを摩擦撹拌接合する摩擦撹拌接合ステップと、前記摩擦撹拌接合ステップ後の母材の表面であって、少なくとも前記複数の導体が延出する側と反対側の表面が、前記摩擦撹拌接合により撹拌されてなる表面となるように該母材を切断して前記第１または第２の端絡環を成形する成形ステップと、を含み、前記摩擦撹拌接合ステップは、前記撹拌部材を自身の中心軸のまわりに自転させながら前記母材の中心軸のまわりに公転させることで摩擦撹拌を行った後、前記撹拌部材の中心軸を通過する前記母材の径方向において、前記自転の方向と、前記公転の方向とが同じ方向である側に前記撹拌部材を移動させて前記摩擦撹拌を行うことで、前記領域の摩擦撹拌を行うことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかる回転子の製造方法は、上記の発明において、前記摩擦撹拌接合ステップは、径方向で隣り合う撹拌領域の一部を互いに含むように前記撹拌部材を移動させて摩擦撹拌を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、摩擦撹拌接合を用いて接合を行った場合でも強度を維持することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる回転子の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１にかかる回転子の構成を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１にかかる回転子の製造方法を模式的に説明する斜視図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１にかかる回転子の製造方法を模式的に説明する斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１にかかる回転子の製造方法を模式的に説明する斜視図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１にかかる回転子の製造方法を模式的に説明する斜視図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１にかかる回転子の製造方法を模式的に説明する平面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態１にかかる回転子の製造方法を説明する模式図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態１にかかる回転子の製造方法を説明する平面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態１にかかる回転子の要部の構成を示す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態１にかかる回転子の要部の構成を示す断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態１の変形例１にかかる回転子の要部の構成を示す断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態１の変形例２にかかる回転子の構成を示す斜視図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態１の変形例３にかかる回転子の要部の構成を示す斜視図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態１の変形例３にかかる回転子の製造方法を説明する図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態２にかかる回転子の製造方法を模式的に説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態を図面とともに詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる回転子の構成を示す斜視図である。図２は、本実施の形態１にかかる回転子の構成を示す断面図である。図１，２に示す回転子１は、誘導電動機に用いられ、固定子の内部に設けられて該固定子の回転磁界に応じて回転するものである。
【００１４】
回転子１は、太い導体（バー）がかご形に配置されたかご形回転子である。回転子１は、複数のバー（導体）１０と、エンドリング（端絡環）１１，１２と、鉄心１３と、を備えている。
【００１５】
バー１０は、例えば銅、アルミニウム、銅合金またはアルミニウム合金を用いて形成され、角柱状（棒状）をなしている。バー１０は、回転子１の構成に応じて複数設けられる。なお、本明細書では、１６本のバー１０を用いるものとして説明するが、この数に限らず、設計に応じた数だけ設けられる。また、角柱状をなすもののほか、円柱状など棒状をなすものであれば適用可能である。
【００１６】
エンドリング１１，１２は、銅、アルミニウム、銅合金またはアルミニウム合金を用いて形成され、中空円柱状をなしている。エンドリング１１（第１の端絡環）は、摩擦撹拌接合により複数のバー１０の一端とそれぞれ接合されている（図２の撹拌領域Ｒ）。エンドリング１２（第２の端絡環）は、摩擦撹拌接合により複数のバー１０の他端とそれぞれ接合されている。
【００１７】
鉄心１３は、例えば複数の電磁鋼板１３ａが積層されてなる。電磁鋼板１３ａは、電気エネルギーと磁気エネルギーの変換効率が高い鋼（例えば鉄にケイ素を添加したもの）を用いて形成され、中空円盤状をなしている。また、電磁鋼板１３ａには、板厚方向に貫通し、バー１０を挿通可能な貫通孔が、バー１０の数に応じて複数形成されている。鉄心１３は、複数の電磁鋼板１３ａが端面を揃えて積層されることにより、円筒状をなすとともに、複数の貫通孔が連通することによりバー１０を挿通する挿通孔１３１を形成している。なお、鉄心１３は、中心軸と直交する断面の外縁が円をなすものに限らず、楕円や多角形をなすものであってもよい。
【００１８】
回転子１は、複数の電磁鋼板１３ａが積層されてなる鉄心１３の挿通孔１３１に複数のバー１０が挿通され、該バー１０の両端がエンドリング１１，１２によってそれぞれ固定されることで作製される。また、回転子１の中空空間には、誘導電動機のシャフトが挿通する。
【００１９】
つぎに、回転子１の製造方法について図３〜図１１を参照して説明する。図３〜６は、本実施の形態１にかかる回転子の製造方法を模式的に説明する斜視図である。図７は、本実施の形態１にかかる回転子の製造方法を模式的に説明する平面図である。図８は、本実施の形態１にかかる回転子の製造方法を説明する模式図である。図９は、本実施の形態１にかかる回転子の製造方法を模式的に説明する平面図である。図１０，１１は、本実施の形態１にかかる回転子の要部の構成を示す断面図である。なお、図１０，１１は、回転子１の中心軸Ｎ０（バー１０の長手方向）を通過し、かつこの中心軸Ｎ０と平行な平面を切断面とする部分断面図である。
【００２０】
まず、母材１２０に形成された貫通孔１２０ａにバー１０の一端部を収容する（図３参照）。母材１２０は、エンドリング１２を形成するためのものであって、銅、アルミニウム、銅合金またはアルミニウム合金を用いて形成され、中空円柱状をなしている。母材１２０は、外径がエンドリング１２の外径より大きく、内径がエンドリング１２の内径より小さい。上述した処理により、母材１２０から複数のバー１０が延出した状態となる。
【００２１】
つぎに、母材１２０から延出している複数のバー１０に対して複数の電磁鋼板１３ａを順次差し込む（図４参照）。
【００２２】
その後、母材１１０に形成された貫通孔１１０ａに、鉄心１３（電磁鋼板１３ａ）から延出したバー１０の他端部を差し込む（図５参照）。母材１１０は、エンドリング１１を形成するためのものであって、銅、アルミニウム、銅合金またはアルミニウム合金を用いて形成され、中空円柱状をなしている。母材１１０は、外径がエンドリング１１の外径より大きく、内径がエンドリング１１の内径より小さい。バー１０に母材１１０を差し込んだ際、バー１０の端面は、母材１１０の端面と同一平面上にあるか、若干貫通孔１１０ａの開口端より内部側に位置した状態となっている。
【００２３】
続いて、母材１１０とバー１０とを摩擦撹拌接合により接合する（図６参照：摩擦撹拌接合ステップ）。摩擦撹拌接合では、撹拌部材２００を用いて接合処理を行う。撹拌部材２００は、先端にプローブ２０１を同軸上に有するショルダ２０２を備える。プローブ２０１およびショルダ２０２は、円筒状をなし、プローブ２０１の外径はショルダ２０２の外径より小さい。また、本実施の形態１では、ショルダ２０２の外径が、母材１１０の外径と内径との差よりも小さいものとして説明する。ショルダ２０２は、自身の中心軸Ｎ１のまわりに回転（自転）可能である（矢印Ｙ１）。ショルダ２０２が回転すると、ショルダ２０２に取り付けられているプローブ２０１も連動して回転する。
【００２４】
摩擦撹拌接合では、ショルダ２０２を回転させながら母材１１０の表面（バー１０が延出する側と反対側の表面）に押し当てることで発生した摩擦熱により母材１１０およびバー１０が軟化して、さらにショルダ２０２の回転力によって接合部周辺が塑性流動して練り混ざり、その後固化することで母材１１０の一部とバー１０の端部とが一体化する。摩擦撹拌接合を用いることにより、接合後の金属組織が微細化するため、高い接合強度を得ることができる。また、摩擦撹拌接合は、銅などの材料を融点以下の低温で接合することができるとともに、接合後の残留応力や変形が、溶融溶接した場合の残留応力や変形と比して小さい。
【００２５】
摩擦撹拌接合では、ショルダ２０２を、中心軸Ｎ１のまわりに回転（図６の矢印Ｙ１）させながら、母材１１０の中心軸Ｎ２のまわりに周回（公転：図６の矢印Ｙ２）させることによって、各バー１０と母材１１０とを接合する。ショルダ２０２の外径が、母材１１０の外径と内径との差よりも小さいため、図７に示すように、撹拌部材２００を母材１１０の径方向に移動させて複数回撹拌処理を行なう。図７に示す軌跡Ｌ１〜Ｌ４は、ショルダ２０２の周回によりプローブ２０１の中心軸が描く軌跡を示している。
【００２６】
ここで、プローブ２０１の自転方向Ｙ１と、ショルダ２０２の公転方向Ｙ２とを母材１１０の径方向でみたとき、プローブ２０１の中心を通過する軌跡Ｌを境に、自転方向Ｙ１が公転方向Ｙ２と同じ方向である領域と、自転方向Ｙ１が公転方向Ｙ２と反対方向である領域とに分けられる。以下、自転方向Ｙ１が公転方向Ｙ２と同じ方向である領域を「前進領域」、自転方向Ｙ１が公転方向Ｙ２と反対方向である領域を「後進領域」という（図８参照）。なお、ここでいう自転方向と公転方向とが「同じ方向」であるとは、ショルダ２０２の中心軸Ｎ１を通過する母材の径方向において、回転方向における接線方向の成分が同じ方向であることをいう。
【００２７】
前進領域と後進領域とでは摩擦撹拌接合後の硬度が異なっており、後進領域の硬度が、前進領域の硬度よりも大きくなる。このため、本実施の形態１では、前進領域側に撹拌部材２００を移動させて撹拌処理を行なう。具体的には、母材１１０において内径側が後進領域、外径側が前進領域となる場合は、撹拌部材２００を外径側に移動させて撹拌処理を行なう。図７に示す軌跡で説明すれば、軌跡Ｌ１、軌跡Ｌ２、軌跡Ｌ３、軌跡Ｌ４の順で撹拌処理が行われる。
【００２８】
軌跡間の距離（ショルダ２０２の径方向の移動距離）は、プローブ２０１の径以上、ショルダ２０２の径以下である。上述した距離を満たせば、前進領域側のプローブ２０１で撹拌された領域を、後進領域側のプローブ２０１で再撹拌することができる。このように、相対的に硬度が小さくなる前進領域側を、プローブ２０１の後進領域側で再撹拌処理を行なうことで、前進領域側で撹拌した領域を後進領域側で撹拌した際の硬度に成形することができる。なお、軌跡間の距離をショルダ２０２の径とした場合、移動前後のショルダ２０２の位置において重複する領域はないが、後進領域側のプローブ２０１によって、前回前進領域側で撹拌された領域の一部を撹拌することができ、前進領域の一部を再撹拌することは可能である。
【００２９】
摩擦撹拌により接合された撹拌領域Ｒは、当該回転子１の中心軸Ｎ０（母材１１０の中心軸Ｎ２）の方向でみたときに鉄心１３を含んでいる。また、撹拌領域Ｒのうち、一回の摩擦撹拌により接合された撹拌領域Ｒ１、例えば軌跡Ｌ４を移動した際の撹拌領域Ｒ１は、母材１１０の表面において円環状をなしている（図９参照）。なお、この撹拌領域Ｒ１の径方向（母材１１０の径方向）の長さ（幅）は、ショルダ２０２の外径と略等しい。ショルダ２０２の外径を調整することにより、撹拌領域Ｒ１の幅を調整することができる。また、撹拌領域Ｒ１は、図１０に示す断面図のように、母材１１０との境界が弧状をなしている。
【００３０】
ここで、摩擦撹拌接合において、摩擦撹拌された領域（撹拌領域Ｒ）の周辺領域は摩擦による熱のみが伝達される。例えば、撹拌領域Ｒの周辺領域には、撹拌されずに摩擦熱のみが伝達した熱影響領域Ｈ１１，Ｈ１２が生じる（図１０参照）。熱影響領域Ｈ１１，Ｈ１２は、ショルダ２０２の移動方向に沿って、それぞれ円環状に形成される。熱影響領域Ｈ１１，Ｈ１２が発生すると、この領域の機械的な強度が熱により低下し、回転子１の破損などを引き起こすおそれがある。そのため、本実施の形態１では、母材１１０の一部を切断して、母材１１０から熱影響領域Ｈ１１，Ｈ１２を除去する処理を施す。
【００３１】
母材１１０の径方向において、外周側および内周側で母材１１０を切断する切断位置Ｃ１，Ｃ２間の距離をｔ１、熱影響領域Ｈ１１，Ｈ１２間の最短距離をｔ２とすると、ｔ１≦ｔ２が成り立つ。また、本実施の形態１では、鉄心１３の外周側と内周側との間の径（幅）をｔ３、バー１０の径をｔ４、母材１１０の表面における撹拌領域Ｒ１の幅をｔ５とすると、鉄心１３の外周側と内周側との間の径ｔ３が切断位置間の距離ｔ１以下であり（ｔ３≦ｔ１）、バー１０の径ｔ４が撹拌領域Ｒ１の幅ｔ５より小さい（ｔ４＜ｔ５）。また、撹拌領域Ｒは、中心軸Ｎ２（鉄心１３の中心軸）方向で鉄心１３を含んでいる。
【００３２】
上述した関係を満たす切断位置Ｃ１，Ｃ２で母材１１０を切断することにより、図１１に示すエンドリング１１を成形することができる（成形ステップ）。エンドリング１１は、熱影響領域Ｈ１１，Ｈ１２を有しないため、熱によりエンドリングとしての機械的な強度が低下することを抑制し、エンドリング１１としての強度を維持したものとなっている。
【００３３】
また、エンドリング１２についても、上述したエンドリング１１の製造工程と同様にして、摩擦撹拌接合後に母材１２０を切断することにより成形することができる。
【００３４】
なお、母材１１０（および母材１２０）の切り出し処理において、例えば、ｔ１≦０．７ｔ５を目安として外周側および内周側で母材１１０を切断する切断位置Ｃ１，Ｃ２間の距離ｔ１を設定して切断位置を決定するものであってもよい。
【００３５】
また、母材１１０（および母材１２０）の切り出し処理では、ｔ１≦ｔ２を満たし、熱影響領域Ｈ１１，Ｈ１２を有しないエンドリング１１（エンドリング１２）を形成することができれば、図１０に示す断面においてバー１０の中心軸に対して左右対称に切り出さなくてもよい。母材１１０とバー１０とが撹拌接合し、かつ切断後のエンドリング１１が熱影響領域Ｈ１１，Ｈ１２を含まなければ母材１１０の切り出し位置（切断面の位置）はいかなる場所であってもよく、鉄心１３の側面の一部を切断する位置であってもよい。
【００３６】
上述した実施の形態１によれば、回転子１において、前進領域側のプローブ２０１によって撹拌された領域を後進領域側のプローブ２０１で再撹拌し、母材１１０とバー１０とを摩擦撹拌接合で接合した際に生じた熱影響領域（熱影響領域Ｈ１１，Ｈ１２）を除去したエンドリング（エンドリング１１，１２）を形成するようにしたので、摩擦撹拌接合を用いて接合を行った場合でも強度を維持することができる。
【００３７】
なお、上述した実施の形態１において、バー１０およびエンドリング１１，１２を同一の材料を用いて形成してもよいし、異なる材料を用いて形成してもよい。バー１０およびエンドリング１１，１２を構成する材料の組み合わせは、任意に設計可能である。
【００３８】
また、上述した実施の形態１において、母材の一方の表面に、バー１０を嵌め合わせ可能な複数の凹部を設けて、母材に対してバー１０を位置決めするようにしてもよい。この際、母材とバー１０とが異なる材料によって形成され、母材の硬度がバー１０の硬度よりも小さい場合は、摩擦撹拌により母材を塑性流動により混合するとともに、バー１０については、先端部のみを摩擦撹拌することによって、両者を接合する。
【００３９】
（実施の形態１の変形例１）
上述した実施の形態１では、バー１０において、貫通孔１１０ａに挿通された部分すべてが摩擦撹拌接合されるものとして説明したが、貫通孔１１０ａに挿通されている一部が摩擦撹拌接合されるものであってもよい。図１２は、本実施の形態１の変形例１にかかる回転子の要部の構成を示す断面図であって、図１等に示す回転子１の中心軸Ｎ０（バー１０の長手方向）を通過し、かつこの中心軸Ｎ０と平行な平面を切断面とする断面図である。図１２に示すように、プローブ２０１のショルダ２０２からの突出長さが、母材１１０の厚さよりも小さい撹拌部材２００を用いて摩擦撹拌接合を行うことにより、バー１０の一部を内部に含み、少なくともバー１０が延出する側と反対側の表面が摩擦撹拌されてなる表面となるように成形されたエンドリング１１ａであってもよい（図１２に示す撹拌領域Ｒ２）。
【００４０】
このように、少なくともバー１０が延出する側と反対側の表面が摩擦撹拌されてなる表面となっていれば、エンドリングが、摩擦撹拌されていない領域を一部に含んでいてもよい。
【００４１】
（実施の形態１の変形例２）
図１３は、本発明の実施の形態１の変形例２にかかる回転子の構成を示す斜視図である。本変形例２では、各エンドリングが、二つの中空円板状の部材を積層してなる。図１３に示す回転子１ａは、上述した複数のバー１０（図２等を参照）および鉄心１３と、エンドリング（端絡環）２１，２２と、を備えている。
【００４２】
エンドリング２１（第１の端絡環）は、銅、アルミニウム、銅合金またはアルミニウム合金を用いて形成され、中空円柱状をなす第１部材２１ａと、銅、アルミニウム、銅合金またはアルミニウム合金を用いて形成され、第１部材２１ａと同一形状をなす中空円柱状をなす第２部材２１ｂと、を積層してなる。エンドリング２１は、少なくともバー１０側の部材（本変形例２では、第２部材２１ｂ）が摩擦撹拌接合により複数のバー１０の一端とそれぞれ接合されている。
【００４３】
エンドリング２２（第２の端絡環）は、銅、アルミニウム、銅合金またはアルミニウム合金を用いて形成され、中空円柱状をなす第１部材２２ａと、銅、アルミニウム、銅合金またはアルミニウム合金を用いて形成され、第１部材２２ａと同一形状をなす中空円柱状をなす第２部材２２ｂと、を積層してなる。エンドリング２２は、少なくともバー１０側の部材（本変形例２では、第２部材２２ｂ）が摩擦撹拌接合により複数のバー１０の一端とそれぞれ接合されている。
【００４４】
本変形例２のように、エンドリングは、複数の部材を積層してなるものであってもよい。なお、複数の部材の板厚は同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、複数の部材は、同一の材料を用いて形成してもよいし、異なる材料を用いて形成してもよい。
【００４５】
（実施の形態１の変形例３）
図１４は、本実施の形態１の変形例３にかかる回転子の要部の構成を示す斜視図である。図１５は、本実施の形態１の変形例３にかかる回転子の製造方法を説明する図である。摩擦撹拌接合では、撹拌処理の終点（ショルダ２０２の停止位置）においてプローブ２０１の跡が残ることがある。プローブ２０１の跡が残ると、塑性流動による混合の均一性が低下して接合強度の低下を引き起こすおそれがある。
【００４６】
本変形例３にかかる母材１３０は、図１４に示すように、円環状をなす円環部１３１と、円環部１３１の側面の一部に設けられ、該側面から円環部１３１の径方向に延出する延出部１３２と、を有する。円環部１３１には、バー１０を挿通するための貫通孔１３１ａが形成されている。延出部１３２は、径方向および幅方向（表面において径方向と直交する方向）の長さがショルダ２０２の径以上となるように突出している。
【００４７】
母材１３０とバー１０とを接合する際には、図１５に示すように、各軌跡Ｌ１〜Ｌ４において、円環部１３１の周方向に一周した後、延出部１３２に到達するようにショルダ２０２を移動させる。このような軌跡を描くようにショルダ２０２が移動することにより、撹拌処理の終点（ショルダ２０２の停止位置）におけるプローブ２０１の跡が円環部１３１から外れた位置となるため、成形後のエンドリングにプローブ２０１の跡が残ることはない。この際、延出部１３２は、撹拌部材２００が移動する側に設けることが、複数回摩擦撹拌処理を行なった場合でも、ショルダ２０２の移動跡を少なくする点で好ましい。例えば、軌跡Ｌ１、軌跡Ｌ２、軌跡Ｌ３、軌跡Ｌ４の順で摩擦撹拌を行う場合、軌跡Ｌ４側（母材１３０の外周側）に延出部１３２を設ける。
【００４８】
本変形例３では、成形後のエンドリングにプローブ２０１の跡が残らないようにしたので、プローブ２０１の跡の残存により塑性流動による混合の均一性が低下して接合強度の低下を引き起こすことはなく、摩擦撹拌接合を用いて接合を行った場合でも一層確実に強度を維持することが可能となる。
【００４９】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。図１６は、本実施の形態２にかかる回転子の製造方法を模式的に説明する斜視図である。なお、図１等で上述した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してある。本実施の形態２に係る回転子は、上述した実施の形態１と同じであり、製造方法が異なる。
【００５０】
具体的には、上述した実施の形態１と同様に、母材１２０に形成された貫通孔１２０ａにバー１０の一端部を収容する（図３参照）。つぎに、母材１２０から延出している複数のバー１０に複数の電磁鋼板１３ａを順次差し込む（図４参照）。続いて、母材１１０に形成された貫通孔１１０ａに、鉄心１３（電磁鋼板１３ａ）から延出したバー１０の他端部を差し込む（図５参照）。
【００５１】
その後、母材１１０とバー１０とを摩擦撹拌接合により接合する（図１６参照：摩擦撹拌接合ステップ）。摩擦撹拌接合では、上述した撹拌部材２００を用いて撹拌処理を行うとともに、配管２０３を介して撹拌後の母材１１０を冷却するための冷気を母材１１０に吹き付ける。具体的には、ショルダ２０２を中心軸Ｎ１のまわりに回転（図６の矢印Ｙ１）させながら、母材１１０の中心軸Ｎ２のまわりで周回（図６の矢印Ｙ２）する撹拌部材２００に追従して、配管２０３を中心軸Ｎ２のまわりで回転させる。
【００５２】
摩擦撹拌を行いながら撹拌後の母材を冷気によって急速に冷却することによって、撹拌により微細化した材料を硬化させることができる。これにより、冷却を行わない場合と比して、一層緻密な結晶粒として硬化させて、母材１１０の一部とバー１０の端部とを一段と強固に一体化することができる。
【００５３】
その後は、上述した実施の形態１と同様にして、母材１１０の一部を切断して、母材１１０から熱影響領域を除去する処理を施すことで、エンドリング１１を成形する（成形ステップ）。また、エンドリング１２についても、上述したエンドリング１１の製造工程と同様にして、摩擦撹拌接合後に母材１２０を切断することにより成形することができる。
【００５４】
上述した実施の形態２によれば、回転子１において、母材１１０，１２０とバー１０とを摩擦撹拌により接合する際に、撹拌に追従して撹拌後の母材１１０，１２０を冷却するようにしたので、摩擦撹拌を用いて接合を行った場合に、一層強固にバー１０とエンドリング１１，１２とを接合することができる。
【００５５】
上述した実施の形態１，２では、成形後のエンドリングの上面、および側面の一部が摩擦撹拌された領域（撹拌領域）を含んでいるものとして説明したが、母材とバーとが撹拌接合し、かつ切断後のエンドリングが熱影響領域を含まなければよい。例えば、撹拌領域の境界が、エンドリングの断面において、図１０に示すような略半円状の境界のなす曲線の平均曲率半径より小さい平均曲率半径を有する場合、エンドリングの表面のうち、少なくとも上面（バーと接合する側と反対側の表面）が、摩擦撹拌接合により塑性加工されてなるものであればよい。
【００５６】
上述した実施の形態１，２では、摩擦撹拌された領域（撹拌領域）の中心を基準として対称に切断位置を決定するものとして説明したが、母材とバーとが撹拌接合し、かつ切断後のエンドリングが熱影響領域を含まなければ、切断位置間の中心が、撹拌領域の中心からずれた位置であってもよい。
【００５７】
また、上述した実施の形態１，２において、エンドリング１１，１２と鉄心１３とは、摩擦撹拌により接合されていてもよいし、非接合であってもよい。エンドリング１１，１２と鉄心１３とが摩擦撹拌により接合されている場合は、摩擦撹拌によってエンドリングと接する電磁鋼板１３ａが、板厚の１／３以下で変形しているものを含む。
【００５８】
また、上述した実施の形態１，２は、本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本発明は、各実施の形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成できる。本発明は、仕様等に応じて種々変形することが可能であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能であることは、上記記載から自明である。
【００５９】
以上のように、本発明にかかる回転子の製造方法は、摩擦撹拌接合を用いて接合を行った場合でも強度を維持するのに有用である。
【符号の説明】
【００６０】
１，１ａ  回転子
１０  バー
１１，１１ａ，１２  エンドリング
１３  鉄心
１３ａ  電磁鋼板
１１０，１２０，１３０  母材
【図１】
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【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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