JP2021027799A - ロータおよびロータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】積層鉄心と回転軸とを固定（位置決め）する係合部の長さの分、軸方向の長さが大きくなるのを防止することが可能なロータを提供する。【解決手段】このロータ１０は、ロータコア１１と、ロータコア１１の貫通孔１１ａに挿通されるシャフト１３と、を備える。ロータコア１１は、貫通孔１１ａの内周面１１ｄに設けられ、ロータコア１１の軸方向の端面（１１ｂ、１１ｃ）よりも軸方向の内側に配置された、凹部１５ａにより構成されるコア側係合部１５を含む。シャフト１３は、コア側係合部１５の凹部１５ａに係合する凸状部１６ａにより構成されるシャフト側係合部１６を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、ロータおよびロータの製造方法に関する。

従来、シャフトを回転軸とするロータコアを備えるロータおよび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）。

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、回転軸が挿入された積層鉄心とを備えるモータ用ロータが開示されている。また、回転軸には、ハイドロフォーミング法により形成された抜止部が設けられている。抜止部は、ハイドロフォーミング法により、回転軸が外径側に膨張することによって形成されている。また、抜止部は、積層鉄心の軸方向の一方側と他方側とに、積層鉄心を軸方向に挟み込むように２つ設けられている。すなわち、２つの抜止部は、積層鉄心の軸方向の端面よりも外側に設けられている。これにより、積層鉄心と回転軸とは、２つの抜止部により軸方向に固定（位置決め）されている。

特開２００１−２６８８５８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のモータ用ロータでは、積層鉄心と回転軸とを固定（位置決め）する２つの抜止部が、積層鉄心の軸方向の端面よりも外側に設けられているため、モータ用ロータの軸方向の長さが、抜止部の軸方向の長さの分、大きくなるという問題点がある。

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、積層鉄心と回転軸とを固定（位置決め）する係合部の長さの分、軸方向の長さが大きくなるのを防止することが可能なロータおよびロータの製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面におけるロータは、ロータコアと、ロータコアの貫通孔に挿通されるシャフトと、を備え、ロータコアは、貫通孔の内周面に設けられ、ロータコアの軸方向の端面よりも軸方向の内側に配置された、凹部または凸部により構成されるコア側係合部を含み、シャフトは、コア側係合部の凹部に係合する凸状部またはコア側係合部の凸部に係合する凹状部により構成されるシャフト側係合部を含む。

この発明の第１の局面によるロータは、上記のように、コア側係合部（およびコア側係合部と係合するシャフト側係合部）は、ロータコアの軸方向の端面よりも軸方向の内側に設けられている。これにより、互いに係合するコア側係合部およびシャフト側係合部が上記軸方向の端面よりも軸方向の内側に設けられるので、ロータコアとシャフトとを固定（位置決め）するための係合部を上記軸方向の端面よりも軸方向の外側に設けることなく、ロータコアとシャフトとを固定（位置決め）することができる。その結果、ロータコアとシャフトとを固定（位置決め）するための係合部が上記軸方向の端面よりも軸方向の外側に設けられる場合に比べて、上記係合部の長さの分、ロータの軸方向の長さが大きくなるのを防止することができる。

この発明の第２の局面におけるロータの製造方法は、ロータコアの軸方向の端面よりも軸方向の内側において、凹部または凸部により構成されるコア側係合部が、ロータコアの貫通孔の内周面に設けられる環形状のロータコアを形成する工程と、ロータコアの貫通孔にシャフトを貫通孔に挿入する工程と、シャフトの内部に液体を充填させるとともに液体を加圧することによってシャフトを膨張させることにより、コア側係合部の凹部と係合する凸状部またはコア側係合部の凸部と係合する凹状部により構成されるシャフト側係合部をシャフトに形成する工程と、を備える。

この発明の第２の局面によるロータの製造方法は、上記のように、ロータコアの軸方向の端面よりも軸方向の内側においてコア側係合部が設けられる環形状のロータコアを形成する工程を備える。これにより、互いに係合するコア側係合部およびシャフト側係合部が上記軸方向の端面よりも軸方向の内側に設けられるので、ロータコアとシャフトとを固定（位置決め）するための係合部を上記軸方向の端面よりも軸方向の外側に設けることなく、ロータコアとシャフトとを固定（位置決め）することができる。その結果、ロータコアとシャフトとを固定（位置決め）するための係合部を上記軸方向の端面よりも軸方向の外側に設ける場合に比べて、上記係合部の長さの分、ロータの軸方向の長さが大きくな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ができる。また、シャフトの内部の液体を利用することにより、上記軸方向の端面よりも軸方向の内側に充填された液体によってシャフト側係合部を形成することができる。これにより、シャフト側係合部を、上記軸方向の端面よりも軸方向の内側に容易に形成することができる。

本発明によれば、上記のように、積層鉄心と回転軸とを固定（位置決め）する係合部の長さの分、軸方向の長さが大きくなるのを防止することができる。

一実施形態による回転電機の平面図である。 図１の２００−２００線に沿った断面図である。 図２の部分拡大図である。 図２の３００−３００線に沿った断面図である。 図４の部分拡大図である。 ロータの製造方法を示すフロー図である。 図６のステップＳ１の後のロータコアの断面図である。 図６のステップＳ２の後のロータコアの断面図である。 図６のステップＳ３において液体をシャフトの内部へ注入したの後のロータコアの断面図である。 図６のステップＳ３において液体の内圧によりシャフトに凸状部が形成された状態を示すロータコアの断面図である。 図６のステップＳ４の後のロータコアの断面図である。 一実施形態の第１変形例によるロータコアの断面図である。 一実施形態の第２変形例によるロータコアの部分拡大平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［本実施形態の構成］
（ロータの構造）
図１〜図５を参照して、本実施形態によるロータ１０の構造について説明する。

本願明細書では、「軸方向」とは、ロータ１０の回転軸線（符号Ｏ）（Ｚ１方向、Ｚ２方向）に沿った方向（図１参照）を意味する。また、「周方向」とは、ロータコア１１の周方向（Ａ方向、Ａ１方向、Ａ２方向）を意味する。また、「径方向内側」とは、ロータコア１１の中心に向かう方向（Ｂ１方向）を意味する。また、「径方向外側」とは、ロータコア１１の外に向かう方向（Ｂ２方向）を意味する。

図１に示すように、回転電機１００は、ロータ１０と、ステータ２０とを備えている。ステータ２０は、円環状のステータコア２１を含む。ステータコア２１には、複数のスロット２２が設けられている。複数のスロット２２には、それぞれ、セグメント導体３０が配置されている。ステータコア２１は、スロット２２の径方向外側を円環状に接続するバックヨーク２３と、隣り合うスロット２２の間に設けられ、バックヨーク２３から径方向内側に向かって延びる複数のティース２４とを含む。また、スロット２２には、セグメント導体３０とステータコア２１とを絶縁するための絶縁部材（図示せず）が配置されている。

ロータ１０は、環形状を有するロータコア１１を備える。ロータコア１１は、複数の電磁鋼板１２（図２参照）が積層されることにより形成されている。また、ロータコア１１は、円環状のステータコア２１の径方向の内側においてステータコア２１と径方向に対向するように配置されている。すなわち、回転電機１００は、インナーロータ型の回転電機である。

また、ロータ１０は、ロータコア１１の貫通孔１１ａに挿通（挿入）されるシャフト１３を備える。シャフト１３は、ロータコア１１の回転軸として機能する。また、シャフト１３は、円筒形状を有している。すなわち、シャフト１３は、中空形状を有しており、軸方向（Ｚ方向）に延びるように形成されている。

図２に示すように、ロータコア１１は、シャフト１３が挿入される貫通孔１２０ａが設けられる第１電磁鋼板１２０を含む。また、複数の電磁鋼板１２は、シャフト１３が挿入される貫通孔１２１ａが設けられる第２電磁鋼板１２１を含む。複数の電磁鋼板１２は、複数の第１電磁鋼板１２０と、複数の第２電磁鋼板１２１とにより構成されている。ロータコア１１の貫通孔１１ａは、第１電磁鋼板１２０の貫通孔１２０ａと、第２電磁鋼板１２１の貫通孔１２１ａとにより構成されている。なお、貫通孔１２０ａは、特許請求の範囲の「第１貫通孔」の一例である。また、貫通孔１２１ａは、特許請求の範囲の「第２貫通孔」の一例である。また、図２以降では、後述する凹部１５ａを明確に図示するために、凹部１５ａを実際よりも大きく図示している場合があるが、実際はこれに限られない。

また、複数の第１電磁鋼板１２０と、複数の第２電磁鋼板１２１と、複数の第１電磁鋼板１２０とは、軸方向（Ｚ方向）に沿ってこの順に積層されている。言い換えると、積層された複数枚の第１電磁鋼板１２０の上部（Ｚ１方向側）に、積層された複数枚の第２電磁鋼板１２１が積層されている。さらに、複数枚の第２電磁鋼板１２１の上部に、積層された複数枚の第１電磁鋼板１２０が積層されている。

また、第１電磁鋼板１２０の貫通孔１２０ａは、直径ｒ１を有している。また、第２電磁鋼板１２１の貫通孔１２１ａは、直径ｒ２を有している。貫通孔１２１ａの直径ｒ２は、貫通孔１２０ａの直径ｒ１よりも大きい。軸方向（Ｚ方向）から見て、貫通孔１２０ａの全体は、貫通孔１２１ａとオーバラップしている。すなわち、軸方向（Ｚ方向）から見て、貫通孔１２０ａは、貫通孔１２１ａの内側（図４参照）に設けられている。なお、貫通孔１２１ａの直径ｒ２とは、後述するように多角形形状を有する貫通孔１２１ａの中心から貫通孔１２１ａの外周縁までの長さを意味する。すなわち、直径ｒ２は、位相（貫通孔１２１ａの周方向における位置）によって大きさが変化する。

また、ロータ１０には、シャフト１３を支持するベアリング１４ａとベアリング１４ｂとが設けられている。ベアリング１４ａは、ロータコア１１の軸方向の一方側（Ｚ１方向側）の端面１１ｂよりも軸方向（Ｚ方向）の外側（Ｚ１方向側）に設けられている。また、ベアリング１４ｂは、ロータコア１１の軸方向の他方側（Ｚ２方向側）の端面１１ｃよりも軸方向（Ｚ方向）の外側（Ｚ２方向側）に設けられている。

ここで、本実施形態では、ロータコア１１は、端面１１ｂ（１１ｃ）よりも軸方向の内側に設けられるコア側係合部１５を含む。コア側係合部１５は、凹部１５ａにより構成されている。また、シャフト１３は、凹部１５ａに係合する凸状部１６ａにより構成されるシャフト側係合部１６を含む。すなわち、コア側係合部１５（凹部１５ａ）およびシャフト側係合部１６（凸状部１６ａ）は、軸方向において端面１１ｂと端面１１ｃとの間において互いに係合している。また、コア側係合部１５（凹部１５ａ）およびシャフト側係合部１６（凸状部１６ａ）は、軸方向において同じ位置に設けられている。言い換えると、コア側係合部１５（凹部１５ａ）およびシャフト側係合部１６（凸状部１６ａ）は、径方向において互いに対向するように設けられている。

ロータコア１１の凹部１５ａは、ロータコア１１の貫通孔１１ａの内周面１１ｄに設けられている。凹部１５ａは、径方向の外側に窪んでいる。また、シャフト１３の凸状部１６ａは、ロータコア１１の凹部１５ａ側（径方向外側）に突出している。これにより、凸状部１６ａは、凹部１５ａに嵌り込むように設けられている。すなわち、凸状部１６ａは、軸方向から見て、凹部１５ａとオーバラップする（図４参照）ように設けられている。

また、本実施形態では、シャフト１３の凸状部１６ａは、ハイドロフォーミングにより径方向の外側に突出されるように形成されている部分である。具体的には、凸状部１６ａは、シャフト１３の内部の液体４０（図９参照）からの内圧により形成されている。これにより、凸状部１６ａが形成されることに伴って、シャフト１３の内周面１３ａのうちの凸状部１６ａの径方向内側の部分には、凹状部１３ｂが形成されている。

また、本実施形態では、ロータコア１１の凹部１５ａは、複数の第２電磁鋼板１２１の貫通孔１２１ａの内周側に設けられている。また、凹部１５ａは、複数の第２電磁鋼板１２１に軸方向（Ｚ方向）の両側に積層される第１電磁鋼板１２０同士の間に設けられている。すなわち、凹部１５ａは、軸方向の両側の第１電磁鋼板１２０と、外周側の第２電磁鋼板１２１とにより囲まれている空間である。

また、凹部１５ａは、ロータコア１１の内周面１１ｄのうちの第１電磁鋼板１２０に対応する部分（第１電磁鋼板１２０により形成される内周面１１ｄ）よりも、内周面１１ｄのうちの第２電磁鋼板１２１に対応する部分（第２電磁鋼板１２１により形成される内周面１１ｄ）が外周側に設けられることにより形成されている。凹部１５ａは、第１電磁鋼板１２０の貫通孔１２０ａの直径ｒ１の大きさと、第２電磁鋼板１２１の貫通孔１２１ａの直径ｒ２の大きさとが異なっていることに起因して形成されている。

具体的には、ロータコア１１の凹部１５ａは、内周面１１ｄにおいて径方向の外側に深さｄ（図３参照）だけ窪んでいる。凹部１５ａの深さｄは、第２電磁鋼板１２１の貫通孔１２１ａの直径ｒ２と、第１電磁鋼板１２０の貫通孔１２０ａの直径ｒ１との差分の半分（（ｒ２−ｒ１）／２）と略等しい大きさである。なお、上述したように、直径ｒ２は位相に応じて大きさが変化するので、深さｄも位相（凹部１５ａの周方向における位置）に応じて大きさが変化する。

また、本実施形態では、複数の第２電磁鋼板１２１は、ロータコア１１の軸方向（Ｚ方向）の中央に設けられている。具体的には、複数の第２電磁鋼板１２１の端面１１ｂ側（Ｚ１方向側）に設けられている第１電磁鋼板１２０の枚数と、複数の第２電磁鋼板１２１の端面１１ｃ側（Ｚ１方向側）に設けられている第１電磁鋼板１２０の枚数とは、略等しい。また、第２電磁鋼板１２１の枚数は、第１電磁鋼板１２０の枚数と略等しい。言い換えると、第２電磁鋼板１２１の枚数は、Ｚ１方向側に設けられている第１電磁鋼板１２０の枚数（Ｚ２方向側に設けられている第１電磁鋼板１２０の枚数）の約２倍である。なお、第１電磁鋼板１２０の枚数と、第２電磁鋼板１２１の枚数との関係は、これに限られない。

また、ロータコア１１の凹部１５ａは、軸方向の長さＬが、径方向の深さｄ（図３参照）よりも大きくなるように構成されている。具体的には、凹部１５ａの長さＬは、位相に応じて大きさが変化する凹部１５ａの深さｄのうちの最大値よりも大きい。詳細には、凹部１５ａの長さＬは、凹部１５ａの深さｄ（の最大値）のたとえば１００倍以上の大きさである。なお、凹部１５ａの長さＬと深さｄとの関係はこれに限られない。

また、図３に示すように、ロータコア１１の凹部１５ａの径方向における深さｄは、シャフト１３の径方向の厚みｔよりも小さい。具体的には、位相に応じて大きさが変化する凹部１５ａの深さｄのうちの最大値は、シャフト１３の径方向の厚みｔよりも小さい。詳細には、凹部１５ａの深さｄ（の最大値）は、シャフト１３の厚みｔのたとえば１／１０以下の大きさである。なお、凹部１５ａの深さｄと、シャフト１３の厚みｔとの関係はこれに限られない。

また、シャフト１３の凸状部１６ａは、凹部１５ａ側（径方向外側）に高さｈだけ突出している。凸状部１６ａの高さｈは、凹部１５ａの深さｄと略等しい。具体的には、凸状部１６ａの高さｈは、各位相（凸状部１６ａの周方向における位置）毎に凹部１５ａの深さｄと略等しい。これにより、凸状部１６ａの径方向の外側の端面１６ｂは、複数の第２電磁鋼板１２１に内周側から当接する。

また、凸状部１６ａには、端面１６ｂの軸方向（Ｚ方向）の両側において端面１６ｂと連続的に設けられている傾斜面１６ｃが設けられている。すなわち、凸状部１６ａは、外周側に向かって（端面１６ｂ側に向かって）先細るように形成されている。傾斜面１６ｃと、傾斜面１６ｃに軸方向に隣接する第１電磁鋼板１２０とにより、シャフト１３の軸方向への移動が規制されている。

また、図４に示すように、ロータコア１１の凹部１５ａ、および、シャフト１３の凸状部１６ａの各々は、周状に設けられている。具体的には、軸方向（Ｚ方向）から見て、凹部１５ａおよび凸状部１６ａの各々は、環形状を有している。詳細には、軸方向から見て、凹部１５ａおよび凸状部１６ａの各々は、第２電磁鋼板１２１の貫通孔１２１ａと、第１電磁鋼板１２０の貫通孔１２０ａとの間に設けられている。また、凹部１５ａおよび凸状部１６ａの各々は、軸方向の高さが一定になるように周状に設けられている。言い換えると、凹部１５ａおよび凸状部１６ａの各々は、非螺旋形状を有している。

また、ロータコア１１の凹部１５ａは、シャフト１３がロータコア１１に対して相対的に回転するのを規制する回転方向移動規制部１７を有する。また、シャフト１３の凸状部１６ａは、シャフト１３がロータコア１１に対して相対的に回転するのを規制する回転方向移動規制部１８を有する。具体的には、凹部１５ａの回転方向移動規制部１７と、凸状部１６ａの各々の回転方向移動規制部１８とは、互いに係合するように構成されている。

詳細には、図５に示すように、ロータコア１１の凹部１５ａの回転方向移動規制部１７は、凹部１５ａの内周部１７ａを含む。凹部１５ａの内周部１７ａは、軸方向（Ｚ方向）から見て、多角形形状（本実施形態では正１６角形）を有している。すなわち、第２電磁鋼板１２１の貫通孔１２１ａは、多角形形状を有している。なお、複数の第２電磁鋼板１２１の各々の貫通孔１２１ａは、軸方向から見て、同じ位相になる（多角形の角部の周方向における位置が互いに重なる）ように配置されている。また、第１電磁鋼板１２０の貫通孔１２０ａは、円形形状を有している。

また、シャフト１３の凸状部１６ａの回転方向移動規制部１８は、凹部１５ａの内周部１７ａと係合する凸状部１６ａの外周部１８ａを含む。外周部１８ａは、軸方向（Ｚ方向）から見て、凹部１５ａの内周部１７ａの形状に沿った多角形形状（本実施形態では正１６角形）を有している。具体的には、凸状部１６ａの外周部１８ａのうち、凸状部１６ａの端面１６ｂ（図３参照）に対応する部分が、凹部１５ａの内周部１７ａの形状に沿った多角形形状を有するとともに凹部１５ａの内周部１７ａと係合する。なお、図示は省略するが、凸状部１６ａの外周部１８ａのうち、凸状部１６ａの傾斜面１６ｃ（図３参照）に対応する部分は、凹部１５ａの内周部１７ａよりも径方向内側に設けられる。

（ロータの製造方法）
次に、図６〜図１１を参照して、ロータ１０の製造方法について説明する。

図６に示すように、まず、ステップＳ１において、複数の電磁鋼板１２（図２参照）を積層することによりロータコア１１が形成される。

具体的には、図７に示すように、ロータコア１１の凹部１５ａが、ロータコア１１の端面（１１ｂ、１１ｃ）よりも軸方向（Ｚ方向）の内側に設けられるように、複数の第１電磁鋼板１２０と、複数の第２電磁鋼板１２１と、複数の第１電磁鋼板１２０とが、この順に積層される。また、軸方向から見て凹部１５ａが周状に設けられるように、複数の電磁鋼板１２が積層される。

次に、図６に示すように、ステップＳ２において、ロータコア１１の貫通孔１１ａにシャフト１３を挿入する。たとえば、ロータコア１１が固定された状態で、シャフト１３だけが軸方向に移動されることにより、貫通孔１１ａにシャフト１３が挿入される。また、図８に示すように、シャフト１３の挿入後において、ロータコア１１の凹部１５ａと、シャフト１３との間には、隙間Ｃが形成されている。

次に、図６に示すように、ステップＳ３において、シャフト１３の内部へ液体４０（図９参照）が注入され、ハイドロフォーミングが行われる。具体的には、図９に示すように、軸方向の両側から押さえ治具５０とシール部材５１とによりロータコア１１が挟まれた状態で、シール部材４１の図示しない注入口からシャフト１３の内部に液体４０を注入する。なお、押さえ治具５０は、ハイドロフォーミングの工程中において、ロータコア１１およびシャフト１３を固定する。また、シール部材５１は、シャフト１３の内部に注入される液体４０が外部に漏れないようにシールする。

そして、シャフト１３の内部に液体４０が充填される。充填された液体４０が加圧されることによって、液体４０の内圧（たとえば約２００ＭＰａ）によりシャフト１３が膨張する。これにより、ロータコア１１の内周面１１ｄにシャフト１３が圧接される。

この際、図１０に示すように、液体４０による内圧により、ロータコア１１の凹部１５ａと係合する凸状部１６ａがシャフト１３に形成される。具体的には、液体４０による内周側からの圧力によりシャフト１３が変形されることによって、凹部１５ａ側（径方向外側）に突出するような凸状部１６ａが形成される。すなわち、シャフト１３が変形されることによって、シャフト１３の一部（凸状部１６ａ）がロータコア１１の凹部１５ａに嵌り込む。これにより、軸方向から見て周状に形成された凸状部１６ａが形成される。また、凸状部１６ａの外周部１８ａ（図５参照）は、軸方向（Ｚ方向）から見て、凹部１５ａの内周部１７ａの形状（多角径形状、図５参照）に沿うように多角形形状に形成される。

これにより、ロータコア１１とシャフト１３とが押さえ治具５０およびシール部材５１により位置決めされた状態でシャフト１３の凸状部１６ａが形成されるので、押さえ治具５０およびシール部材５１によりロータコア１１とシャフト１３とを精度良く位置決めすることが可能である。

また、この際、ロータコア１１は、液体４０による内圧により外周側に僅かに移動される。具体的には、複数の第１電磁鋼板１２０および複数の第２電磁鋼板１２１の各々が、液体４０による内圧により外周側に僅かに拡張される。

そして、図１１に示すように、ステップＳ４（図６参照）において、シャフト１３の内部の液体４０が抜き出される。この際、液体４０の内圧により外周側に移動された（弾性変形されていた）ロータコア１１が、液体４０による内圧がなくなったことにより圧縮され、元の位置に戻ろうとする。これに対し、シャフト１３は、液体４０による内圧により塑性変形されているので、変形後の形状が保持されている。これにより、内周側に圧縮するロータコア１１と、形状が保持されたシャフト１３とが圧接（締結）される。すなわち、ロータコア１１の圧縮応力を用いて、ロータコア１１とシャフト１３とが圧接（締結）される。これにより、シャフト１３の凸状部１６ａは、ロータコア１１の内周面１１ｄに圧接（締結）される。

［本実施形態の効果］
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

（ロータの効果）
本実施形態では、上記のように、ロータコア（１１）が、貫通孔（１１ａ）の内周面（１１ｄ）に設けられ、ロータコア（１１）の軸方向の端面（１１ｂ、１１ｃ）よりも軸方向の内側に配置された凹部（１５ａ）を含み、シャフト（１３）が、凹部（１５ａ）に係合する凸状部（１６ａ）を含むように、ロータ（１０）を構成する。これにより、互いに係合する凹部（１５ａ）および凸状部（１６ａ）が軸方向の端面（１１ｂ、１１ｃ）よりも軸方向の内側に設けられるので、ロータコア（１１）とシャフト（１３）とを固定（位置決め）するための係合部を軸方向の端面（１１ｂ、１１ｃ）よりも軸方向の外側に設けることなく、ロータコア（１１）とシャフト（１３）とを固定（位置決め）することができる。その結果、ロータコア（１１）とシャフト（１３）とを固定（位置決め）するための係合部が軸方向の端面（１１ｂ、１１ｃ）よりも軸方向の外側に設けられる場合に比べて、上記係合部の長さの分、ロータ（１０）の軸方向の長さが大きくなるのを防止することができる。

また、本実施形態では、上記のように、コア側係合部（１５）は、環形状を有しているロータコア（１１）の貫通孔（１１ａ）の内周面（１１ｄ）に設けられ、径方向の外側に窪む凹部（１５ａ）により構成されている。また、シャフト側係合部（１６）は、ロータコア（１１）の凹部（１５ａ）側に突出するとともに凹部（１５ａ）と係合する凸状部（１６ａ）により構成されている。このように構成すれば、凹部（１５ａ）がロータコア（１１）の貫通孔（１１ａ）の内周面（１１ｄ）に設けられていることによって、凹部（１５ａ）と、ロータコア（１１）の貫通孔（１１ａ）の内周面（１１ｄ）と対向するように設けられているシャフト（１３）の凸状部（１６ａ）とを、容易に係合させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、ロータコア（１１）の凹部（１５ａ）、および、シャフト（１３）の凸状部（１６ａ）の各々は、周状に設けられている。このように構成すれば、凹部（１５ａ）と凸状部（１６ａ）とが係合する部分の長さ（互いに接触する面積）を容易に大きくすることができる。その結果、ロータコア（１１）とシャフト（１３）とをより安定的に固定することができる。

また、本実施形態では、上記のように、シャフト（１３）は、円筒形状を有しており、シャフト（１３）の凸状部（１６ａ）は、ハイドロフォーミングにより径方向の外側に突出するように形成されている部分である。このように構成すれば、ハイドロフォーミングにより凸状部（１６ａ）を形成することにより、シャフト（１３）をロータコア（１１）に挿入した後に凸状部（１６ａ）を形成することができる。これにより、凸状部（１６ａ）が形成された後にシャフト（１３）をロータコア（１１）に挿入する場合に比べて、シャフト（１３）をロータコア（１１）に挿入する作業を容易化することができる。

また、本実施形態では、上記のように、ロータコア（１１）は、貫通孔（１１ａ）を構成する第１貫通孔（１２０ａ）が設けられる第１電磁鋼板（１２０）と、貫通孔（１１ａ）を構成する、第１貫通孔（１２０ａ）よりも直径（ｒ２）が大きい第２貫通孔（１２１ａ）が設けられる複数の第２電磁鋼板（１２１）とを含む。また、第１電磁鋼板（１２０）と、複数の第２電磁鋼板（１２１）と、第１電磁鋼板（１２０）とは、軸方向に沿ってこの順に積層されている。そして、ロータコア（１１）の凹部（１５ａ）は、複数の第２電磁鋼板（１２１）の各々の第２貫通孔（１２１ａ）の内周側で、かつ、複数の第２電磁鋼板（１２１）に軸方向の両側に積層される第１電磁鋼板（１２０）同士の間に設けられている。これにより、貫通孔（１２０ａ、１２０ｂ）の直径（ｒ１、ｒ２）が互いに異なる第１電磁鋼板（１２０）と第２電磁鋼板（１２１）とを積層するだけで、容易に凹部（１５ａ）を形成することができる。

また、本実施形態では、上記のように、複数の第２電磁鋼板（１２１）は、ロータコア（１１）の軸方向の中央に設けられている。ここで、ロータ（１０）の回転に用いられるベアリング（１４ａ、１４ｂ）は、ロータコア（１１）の軸方向の端面（１１ｂ、１１ｃ）の軸方向の外側に設けられている。したがって、複数の第２電磁鋼板（１２１）がロータコア（１１）の軸方向の中央に設けられていることによって、第２電磁鋼板（１２１）の内周側に設けられる凹部（１５ａ）を、２つの軸受部から比較的遠くに離間した位置に設けることができる。これにより、凸状部（１６ａ）が形成される際のシャフト（１３）の変形（凸状部（１６ａ）の形成）に起因して、ベアリング（１４ａ、１４ｂ）が変形するのを極力防止することができる。

また、本実施形態では、上記のように、ロータコア（１１）の凹部（１５ａ）は、軸方向の長さ（Ｌ）が、径方向の深さ（ｄ）よりも大きくなるように構成されている。このように構成すれば、凹部（１５ａ）の長さ（Ｌ）が深さ（ｄ）よりも小さい場合に比べて、シャフト（１３）の凸状部（１６ａ）を、ロータコア（１１）の凹部（１５ａ）に容易に入り込ませることができる。

また、本実施形態では、上記のように、ロータコア（１１）の凹部（１５ａ）の径方向における深さ（ｄ）は、シャフト（１３）の径方向の厚み（ｔ）よりも小さい。このように構成すれば、凹部（１５ａ）の深さ（ｄ）がシャフト（１３）の厚み（ｔ）よりも大きい場合に比べて、シャフト（１３）の凸状部（１６ａ）の突出量が比較的小さくても、凸状部（１６ａ）を外周側のロータコア（１１）に容易に圧接させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、ロータコア（１１）の凹部（１５ａ）、および、シャフト（１３）の凸状部（１６ａ）の各々は、シャフト（１３）がロータコア（１１）に対して相対的に回転するのを規制する回転方向移動規制部（１７、１８）を有する。このように構成すれば、凹部（１５ａ）および凸状部（１６ａ）により、シャフト（１３）とロータコア（１１）との軸方向の相対的な移動を規制しながら、シャフト（１３）とロータコア（１１）との回転方向（周方向）の相対的な移動を規制することができる。これにより、シャフト（１３）とロータコア（１１）との回転方向（周方向）の相対的な移動を規制する規制部が、凹部（１５ａ）および凸状部（１６ａ）とは別個の部分に設けられる場合に比べて、ロータ（１０）の構成を簡略化することができる。

また、本実施形態では、上記のように、凹部（１５ａ）の回転方向移動規制部（１７）は、多角形形状を有する凹部（１５ａ）の内周部（１７ａ）を含む。また、凸状部（１６ａ）の回転方向移動規制部（１８）は、凹部（１５ａ）の内周部（１７ａ）の形状に沿った多角形形状を有するとともに、凹部（１５ａ）の内周部（１７ａ）と係合する凸状部（１６ａ）の外周部（１８ａ）を含む。このように構成すれば、凹部（１５ａ）および凸状部（１６ａ）の回転方向の相対的な移動を、突起（キー）により規制する場合と異なり、ロータコア（１１）およびシャフト（１３）を、軸方向から見て線対称に構成することができる。これにより、シャフト（１３）およびロータコア（１１）の回転におけるバランスが悪化するのを防止することができる。

（ロータの製造方法の効果）
また、本実施形態では、上記のように、ロータ（１０）の製造方法は、ロータコア（１１）の軸方向の端面（１１ｂ、１１ｃ）よりも軸方向の内側において、凹部（１５ａ）により構成されるコア側係合部（１５）が、ロータコア（１１）の貫通孔（１１ａ）の内周面（１１ｄ）に設けられる環形状のロータコア（１１）を形成する工程を備える。また、ロータ（１０）の製造方法は、ロータコア（１１）の貫通孔（１１ａ）にシャフト（１３）を挿入する工程を備える。また、ロータ（１０）の製造方法は、シャフト（１３）の内部に液体（４０）を充填させるとともに液体（４０）を加圧することによってシャフト（１３）を膨張させることにより、コア側係合部（１５）の凹部（１５ａ）と係合する凸状部（１６ａ）により構成されるシャフト側係合部（１６）をシャフト（１３）に形成する工程を備える。これにより、ロータコア（１１）とシャフト（１３）とを固定（位置決め）するための係合部を、軸方向の端面（１１ｂ、１１ｃ）よりも軸方向の外側に設けることなく、ロータコア（１１）とシャフト（１３）とを固定（位置決め）することができる。その結果、ロータコア（１１）とシャフト（１３）とを固定（位置決め）するための係合部を軸方向の端面（１１ｂ、１１ｃ）よりも軸方向の外側に設ける場合に比べて、上記係合部の長さの分、ロータ（１０）の軸方向の長さが大きくなるのを防止することが可能なロータ（１０）の製造方法を提供することができる。また、シャフト（１３）の内部の液体（４０）を利用することにより、軸方向の端面（１１ｂ、１１ｃ）よりも軸方向の内側に充填された液体（４０）によってシャフト側係合部（１６）を形成することができる。これにより、シャフト側係合部（１６）を、軸方向の端面（１１ｂ、１１ｃ）よりも軸方向の内側に容易に形成することができる。

また、本実施形態では、上記のように、ロータコア（１１）を形成する工程は、ロータコア（１１）の貫通孔（１１ａ）の内周面（１１ｄ）に、コア側係合部（１５）の凹部（１５ａ）が形成されるように複数の電磁鋼板（１２）を積層する工程である。また、シャフト（１３）を膨張させる工程は、ハイドロフォーミングを用いて、凹部（１５ａ）と係合するシャフト側係合部（１６）の凸状部（１６ａ）をシャフト（１３）に形成する工程である。このように構成すれば、シャフト（１３）は、ロータコア（１１）の貫通孔（１１ａ）の内周面（１１ｄ）に対向するように設けられているので、内周面（１１ｄ）に設けられる凹部（１５ａ）と対向するシャフトの部分を、ハイドロフォーミングにより外周側に突出させるように変形することにより、凹部（１５ａ）と係合する凸状部（１６ａ）を容易に形成することができる。

［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。

たとえば、上記実施形態では、コア側係合部１５が凹部１５ａにより構成されているとともに、シャフト側係合部１６が凸状部１６ａにより構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、コア側係合部が凸部により構成されているとともに、シャフト側係合部が凹状部により構成されていてもよい。

具体的には、図１２に示すように、ロータコア１１０は、凸部１１５ａにより構成されるコア側係合部１１５を含む。また、シャフト１１３は、凹状部１１６ａにより構成されるシャフト側係合部１１６を含む。この場合、ロータコア１１０は、直径ｒ１１の貫通孔２２０ａを有する第１電磁鋼板２２０と、直径ｒ１１よりも小さい直径ｒ１２を有する貫通孔２２１ａを有する第２電磁鋼板２２１とが積層されることにより形成されている。なお、ロータコア１１０の貫通孔１１０ａは、貫通孔２２０ａおよび貫通案２２１ａにより構成されている。この場合、ロータコア１１０の凸部１１５ａは、軸方向（Ｚ方向）から見て、第１電磁鋼板２２０から内周側に突出している第２電磁鋼板２２１の部分により構成されている。なお、シャフト１１３の凹状部１１６ａは、凹状部１１６ａの軸方向の両側に設けられたシャフト１１３の突出部１１３ａにより軸方向に挟まれた部分である。突出部１１３ａは、外径側に突出するように設けられている。また、突出部１１３ａは、ハイドロフォーミングにより形成された部分である。なお、貫通孔２２０ａおよび貫通案２２１ａは、それぞれ、特許請求の範囲の「第１貫通孔」および「第２貫通孔」の一例である。

また、上記実施形態では、ロータコア１１の凹部１５ａ、および、シャフト１３の凸状部１６ａの各々が、周状（全周状）に設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ロータコアの凹部およびシャフトの凸状部の各々が、全周のうちの一部分に設けられていてもよい。この場合、上記凹部および上記凸状部の各々が、周状に複数設けられていてもよい。

また、上記実施形態では、複数の第２電磁鋼板１２１のうちの全てが、ロータコア１１の軸方向の中央において積層されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、複数の第２電磁鋼板１２１が積層されることにより構成されるグループが、軸方向に所定の間隔を空けて複数設けられていてもよい。

また、上記実施形態では、複数の第２電磁鋼板１２１が、ロータコア１１の軸方向の中央に設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、複数の第２電磁鋼板１２１が、ロータコア１１の軸方向の中央よりも、端面１１ｂおよび端面１１ｃのうちの一方に寄って配置されていてもよい。

また、上記実施形態では、ロータコア１１の凹部１５ａの内周部１７ａ、および、シャフト１３の凸状部１６ａの外周部１８ａの各々が、多角形形状を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ロータコアの凹部の内周部、および、シャフトの凸状部の外周部の各々が、円形形状を有していてもよい。

具体的には、図１３に示すように、凹部２１５ａの内周部２１７ａ、および、凸状部２１６ａの外周部２１８ａの各々は、円形形状を有している。この場合、第２電磁鋼板３２１の貫通孔３２１ａは、円形形状を有している。また、図示は省略するが、ロータコアの凹部の内周部、および、シャフトの凸状部の外周部の各々が、２面幅形状（矩形形状の４辺のうちの互いに対向する２つの辺だけが円弧状を有する形状）を有していてもよい。なお、貫通孔３２１ａは、特許請求の範囲の「第２貫通孔」の一例である。

また、上記実施形態では、ロータコア１１の凹部１５ａ、および、シャフト１３の凸状部１６ａの各々は、軸方向の位置が一定になるように周状に設けられている（非螺旋形状を有する）例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ロータコアの凹部、および、シャフトの凸状部の各々が、螺旋状に設けられていてもよい。また、軸方向の一方側および他方側の各々に螺旋状を有する凹部および凸状部が設けられていてもよい。この場合、軸方向の両側の凹部および凸状部の傾斜方向が互いに反対方向であってもよい。

また、上記実施形態では、ロータコア１１の凹部１５ａの内周部１７ａ、および、シャフト１３の凸状部１６ａの外周部１８ａの各々が、正１６角形を有している例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ロータコアの凹部の内周部、および、シャフトの凸状部の外周部の各々が、正１６角形以外の多角形（たとえば正３２角形）を有していてもよい。

また、上記実施形態では、第１電磁鋼板１２０の貫通孔１２０ａは、軸方向から見て円形形状を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１電磁鋼板の貫通孔は、軸方向から見て、第２電磁鋼板１２１の貫通孔１２１ａと同様に多角形形状を有していてもよい。

また、上記実施形態では、回転電機１００がインナーロータ型の回転電機である例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、回転電機１００がアウターロータ型の回転電機であってもよい。

１０ ロータ
１１、１１０ ロータコア
１１ａ、１１０ａ 貫通孔
１１ｂ、１１ｃ 端面
１１ｄ 内周面
１２ 電磁鋼板
１３、１１３ シャフト
１５、１１５ コア側係合部
１５ａ 凹部
１６、１１６ シャフト側係合部
１６ａ 凸状部
１７ 回転方向移動規制部（ロータコアの回転方向移動規制部）
１７ａ 内周部（ロータコアの凹部の内周部）
１８ 回転方向移動規制部（シャフトの回転方向移動規制部）
１８ａ 外周部（シャフトの凸状部の外周部）
４０ 液体
１１５ａ 凸部
１１６ａ 凹状部
１２０、２２０ 第１電磁鋼板
１２０ａ、２２０ａ 貫通孔（第１貫通孔）
１２１、２２１、３２１ 第２電磁鋼板
１２１ａ、２２１ａ、３２１ａ 貫通孔（第２貫通孔）
ｄ 深さ（凹部の径方向の深さ）
Ｌ 長さ（凹部の軸方向の長さ）
ｒ２ 直径（第２貫通孔の直径）
ｔ 厚み（シャフトの径方向の厚み）

Claims (12)

1. ロータコアと、
   前記ロータコアの貫通孔に挿通されるシャフトと、を備え、
   前記ロータコアは、前記貫通孔の内周面に設けられ、前記ロータコアの軸方向の端面よりも前記軸方向の内側に配置された、凹部または凸部により構成されるコア側係合部を含み、
   前記シャフトは、前記コア側係合部の前記凹部に係合する凸状部または前記コア側係合部の前記凸部に係合する凹状部により構成されるシャフト側係合部を含む、ロータ。
2. 前記コア側係合部は、環形状を有している前記ロータコアの前記貫通孔の前記内周面に設けられ、径方向の外側に窪む前記凹部により構成されており、
   前記シャフト側係合部は、前記ロータコアの前記凹部側に突出するとともに前記凹部と係合する前記凸状部により構成されている、請求項１に記載のロータ。
3. 前記ロータコアの前記凹部、および、前記シャフトの前記凸状部の各々は、周状に設けられている、請求項２に記載のロータ。
4. 前記シャフトは、円筒形状を有しており、
   前記シャフトの前記凸状部は、ハイドロフォーミングにより前記径方向の外側に突出するように形成されている部分である、請求項２または３に記載のロータ。
5. 前記ロータコアの前記凹部、および、前記シャフトの前記凸状部の各々は、周状に設けられており、
   前記ロータコアは、前記貫通孔を構成する第１貫通孔が設けられる第１電磁鋼板と、前記貫通孔を構成する、前記第１貫通孔よりも直径が大きい第２貫通孔が設けられる複数の第２電磁鋼板とを含み、
   前記第１電磁鋼板と、前記複数の第２電磁鋼板と、前記第１電磁鋼板とは、前記軸方向に沿ってこの順に積層されており、
   前記ロータコアの前記凹部は、前記複数の第２電磁鋼板の各々の前記第２貫通孔の内周側で、かつ、前記複数の第２電磁鋼板に前記軸方向の両側に積層される前記第１電磁鋼板同士の間に設けられている、請求項２〜４のいずれか１項に記載のロータ。
6. 前記複数の第２電磁鋼板は、前記ロータコアの前記軸方向の中央に設けられている、請求項５に記載のロータ。
7. 前記ロータコアの前記凹部は、前記軸方向の長さが、前記径方向の深さよりも大きくなるように構成されている、請求項２〜６のいずれか１項に記載のロータ。
8. 前記シャフトは、円筒形状を有しており、
   前記ロータコアの前記凹部の前記径方向における深さは、前記シャフトの前記径方向の厚みよりも小さい、請求項２〜７のいずれか１項に記載のロータ。
9. 前記ロータコアの前記凹部、および、前記シャフトの前記凸状部の各々は、前記シャフトが前記ロータコアに対して相対的に回転するのを規制する回転方向移動規制部を有する、請求項２〜８のいずれか１項に記載のロータ。
10. 前記ロータコアの前記凹部、および、前記シャフトの前記凸状部の各々は、周状に設けられており、
    前記凹部の前記回転方向移動規制部は、多角形形状を有する前記凹部の内周部を含み、
    前記凸状部の前記回転方向移動規制部は、前記凹部の前記内周部の形状に沿った多角形形状を有するとともに、前記凹部の前記内周部と係合する前記凸状部の外周部を含む、請求項９に記載のロータ。
11. ロータコアの軸方向の端面よりも軸方向の内側において、凹部または凸部により構成されるコア側係合部が、前記ロータコアの貫通孔の内周面に設けられる環形状の前記ロータコアを形成する工程と、
    前記ロータコアの貫通孔にシャフトを挿入する工程と、
    前記シャフトの内部に液体を充填させるとともに前記液体を加圧することによって前記シャフトを膨張させることにより、前記コア側係合部の前記凹部と係合する凸状部または前記コア側係合部の前記凸部と係合する凹状部により構成されるシャフト側係合部を前記シャフトに形成する工程と、を備える、ロータの製造方法。
12. 前記ロータコアを形成する工程は、前記ロータコアの前記貫通孔の前記内周面に、前記コア側係合部の前記凹部が形成されるように複数の電磁鋼板を積層する工程であり、
    前記シャフトを膨張させる工程は、ハイドロフォーミングを用いて、前記凹部と係合する前記シャフト側係合部の前記凸状部を前記シャフトに形成する工程である、請求項１１に記載のロータの製造方法。

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