JP3817858B2 - チタン合金を用いた回転子の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はチタン合金の超塑性現象を応用して、円筒状のチタン合金に塑性加工を施し、ロータ部に各種の希土類磁石とか鉄心材料を内蔵させた高強度で低慣性を有するチタン合金を用いた回転子とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から知られている永久磁石式高速発電機又は電動機等に採用されている回転子の概略構造の一例を図２０（Ａ）（Ｂ）によって説明すると、図中の１はシャフト、２は希土類磁石、３は非磁性材の金属円筒、４，４は非磁性材の金属円板である。
【０００３】
この回転子構造では希土類磁石２の強度、例えば引張強度，曲げ強度，ねじり強度が低く、剛性も低いため、オーステナイト系ステンレス鋼等の非磁性金属材料を用いた前記金属円筒３の両端に金属円板４を焼ばめすることにより、内部にある希土類磁石２を金属円筒３と金属円板４で拘束して回転子としての強度と剛性を保持している。
【０００４】
更に図２１（Ａ）（Ｂ）の従来例では、上記シャフト１の周囲にバルク材又は積層材でなる鉄心５を配備し、この鉄心５の周縁部に長手方向に沿って断面くさび型の複数の鉄心溝部６を形成して、該鉄心溝部６内に希土類磁石２，２を配置し、エポキシ樹脂等の高分子接着剤を用いて接着する手段が採られている。又、金属円筒３とともにアラミド繊維（ケブラー）あるいはガラス繊維を用いて外周部円周方向を強化した繊維強化プラスチック材料（ＦＲＰ）を用いてフープによる補強と併用することによって希土類磁石２を拘束し、高速回転に耐える回転子を実現しているのが現状である。
【０００５】
上記希土類磁石２とは、ネオジムを用いたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石とか、プラセオジウムを用いたＰｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石及びサマリウムを用いたＳｍ−Ｃｏ系磁石等の活性な希土類元素を主成分として含有する高磁気エネルギー積の磁石であり、この希土類磁石２は腐食しやすいので、エポキシコーティングとかアルミクロメート皮膜又は銅下地のニッケルメッキなどが施され、金属円筒３等のロータ部材金属との固着にはエポキシ樹脂等の高分子接着剤を用いて接着する手段が採られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記の希土類磁石の出現によって磁気特性の飛躍的な向上が達成され、これらの強力な磁石を回転子に組み込んだ永久磁石式同期機では、誘導機や巻線式同期機に比して単位面積当たりのエネルギー密度が高く、且つ回転速度も増大できるので出力向上がはかれる上、電動機や発電機の小型化と高性能化が可能になるという利点がある。しかし以下のような問題が存在する。
【０００７】
先ず第１に、粉末焼結法によって作製した希土類磁石は本質的に脆性材料であり、回転子を構成する鉄心その他の金属材料に較べて強度，剛性，靭性，変形能等の機械的特性が不足しているため、電動機等の高速化とか大容量化に伴って回転子に作用する遠心力が一段と増大すると、希土類磁石に変形とか破断が生じやすいという難点がある。
【０００８】
例えば希土類磁石は粉末焼結法あるいは鍛造法、圧延法等の手段で作製されており、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石は超急冷磁石粉末のホットプレス法とか、超急冷磁石粉末の熱間塑性加工法でも作製されているが、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の曲げ強度は約２６０（ＭＰａ）であって、通常の鋼の１／２以下であり、弾性率は約１５０（ＧＰａ）と鋼の３／４程度である。
【０００９】
更に破断伸びは約０.２％と鋼の１／１０以下できわめて小さく、しかもほとんど塑性変形せずに弾性変形のみで破断に至っている。しかし曲げ及び引張強度に比して圧縮強度は２倍以上大きいという特徴がある。Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石もこれとほぼ同等の強度を持つが、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石の強度は一段と小さくなっている。
【００１０】
尚、粉末焼結磁石の強度を低下させている要因の一つとして、常圧又はやや減圧されたアルゴンガス雰囲気中で粉末焼結した磁石が内包するボイドとか微小亀裂等の内部欠陥の存在が考えられる。
【００１１】
第２に希土類磁石の耐食性が不足していることが挙げられる。前記Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系，Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ系，Ｓｍ−Ｃｏ系の各希土類磁石において、その成分元素の一つであるネオジム，プラセオジウム，サマリウムの各希土類元素は活性なため、これら希土類磁石は大気中で数日放置すると表面が変色し、腐食が進行する。従って通常はエポキシコーティングとかアルミクロメート処理もしくは銅下地のニッケルメッキなどが施された状態で実用に供されている。
【００１２】
第３に希土類磁石とロータ部材金属との接合強度不足が挙げられる。例えばエポキシ樹脂剤で接合した希土類磁石とロータ部材金属、例えば鋼との引張強度は、室温で約２０（ＭＰａ）であり、これはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の持つ引張強度の約１／４程度である。しかも１００℃を越える高温では接合強度は更に低下するため、運転時に１００℃以上に発熱するようなロータ部では、接合強度はほとんど期待できない。尚、通常のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の使用時耐熱温度は最大１４０〜１６０℃となっている。
【００１３】
第４に希土類磁石の磁気特性を劣化させない高強度接合技術が未確立であることが挙げられる。即ち、希土類磁石本来の磁気特性を劣化させずに１００℃を越えるロータの発熱温度にも耐え得るような磁石とロータ部材金属との高強度接合技術は確立されていないのが現状である。前記したように希土類元素はきわめて活性なため、銀ロウ等の金属系鑞材で希土類磁石とロータ部材金属を約８５０〜９００℃程度の高温下でロウ付けしようとしても、希土類元素と鑞材が激しく反応して磁石の磁気特性を劣化させることなしに接合することはきわめて困難であり、しかも接合強度は１０（ＭＰａ）以下となる。又、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石においては鑞材中の銀元素が磁石の内部深くまで拡散し、磁石の保磁力が大幅に低下してしまうという難点がある。
【００１４】
前記したように、非磁性金属材料を用いた金属円筒３の両端に焼ばめすることによって内部にある希土類磁石２を金属円筒３と金属円板４で拘束し、高遠心力に耐え、且つ低慣性の回転子を実現するためには、強度が大きくて比重が小さい高比強度の金属材料を採用することが望ましい。
【００１５】
非磁性金属系で比強度が最大な材料は機械構造用のチタン合金であるが、一般にこのチタン合金は、流通段階では中実円柱形状の熱間鍛造材として供給されている。しかもチタン合金は価格的にも高価であり、活性金属で難切削材であることから前記中実円柱形状の熱間鍛造材から薄肉円筒補強環状に機械加工するするための加工コストが高くなり、材料の歩留まり，即ち高価な素材の有効利用率が低下するという課題を有している。
【００１６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、非磁性金属系材料である機械構造用のチタン合金を用いて加工コストの低廉化と材料の歩留まりの向上をはかり、高価な素材の有効利用率を高めるとともに高強度で低慣性を有する回転子の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の回転子の製造方法は、超塑性ガス圧成形加工方により形成したシャフト部とロータ外周部補強環からなる異径円筒部材を、補強環の部分で円周方向に２分割に切断した後、補強環内にチタン合金円板を中心として両側に希土類磁石を組み合わせて配置し、異径円筒部材を高温に加熱してシャフト部の両端部に軸方向の圧縮負荷を加えた状態で焼ばめを行い、補強環の突合わせ部を隙間なく合わせてから軸方向に圧縮負荷を加えた状態で回転させながら補強環の突合わせ部とチタン合金円板とを電子ビーム溶接により全周にわたって一体接合することを特徴とする。
【００２１】
更に前記補強環内に、チタン合金円板を中心として両側に希土類磁石と非磁性シャフトを組み合わせて配置した例と、補強環内にチタン合金円板を中心として両側に鉄心を配置し、この鉄心の周縁部長手方向に沿って設けた鉄心溝部内に希土類磁石を挿入して拘束した例と、鉄心として２層中実シャフトを用いた方法を提供する。
【００２２】
鉄心として純鉄，低炭素鋼，低合金鋼等の強磁性材でなるバルク材を用いるか、ケイ素鋼板を積層した積層材を用いる。
【００２３】
前記補強環内にチタン合金円板を中心として鉄心を強磁性シャフトに圧入して配置し、この鉄心の周縁部長手方向に沿って設けた鉄心溝部内に希土類磁石を挿入して拘束した方法を提供する。強磁性シャフトとして溝付き強磁性シャフトとかアルミダイキャスト製のシャフトを用いる。
【００２４】
更に前記補強環内に希土類磁石を中心として両側に磁性端板を配置した方法と、補強環内に奇数の複数個に分割された希土類磁石を配置した方法と、補強環内に積層型鉄心を強磁性シャフトに圧入して配置して、この鉄心の周縁部長手方向に沿って設けた鉄心溝部内に希土類磁石を挿入して拘束した方法を提供する。
【００２５】
前記非磁性金属円筒として、アルミ合金、チタン合金、オーステナイト系ステンレス鋼、高マンガン鋼機械加工部材等の非磁性金属材料を用いる。
【００２８】
かかるチタン合金を用いた回転子の製造方法によれば、ガスタンクから不活性ガスとして高温高圧のアルゴンガスを金型に導入して圧力媒体とし、ヒータによりチタン金属円筒を加熱しながら所定の圧力をかけることによってチタン金属円筒が内方から加圧処理されて超塑性ガス圧成形加工が施され、シャフト部とロータ外周部補強環からなる異径円筒部材に成形することができる。
【００２９】
この異径円筒部材のロータ外周部補強環の部分で円周方向に２分割に切断した後、補強環内にチタン合金円板、希土類磁石、非磁性端板、強磁性シャフト及び非磁性金属円筒を組み合わせて配置し、加熱しながらシャフト部の両端部に軸方向の圧縮負荷を加えた状態で焼ばめを行い、補強環の突合わせ部を隙間なく合わせてから軸方向に圧縮負荷を加えた状態で回転させながら補強環の突合わせ部とチタン合金円板とを電子ビーム溶接により全周にわたって一体接合するか、補強環部分の外周から非磁性金属円筒を焼ばめすることによってチタン合金を用いた回転子が得られる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下本発明にかかるチタン合金を用いた回転子とその製造方法の各種実施形態例を説明する。本発明はチタン合金の超塑性現象を応用して「超塑性ガス圧成形法」により内外径が一様なチタン合金厚肉円筒からシャフト部とロータ外周部補強環の構造を兼ね備えた異径円筒に塑性加工を施した後、ロータ部に高エネルギー積希土類磁石や鉄心材料等を内蔵した高強度で低慣性を有する回転子を得ることが基本手段となっている。
【００３１】
上記の「超塑性ガス圧成形法」とは、金属材料がある特殊条件下で低い変形応力，即ち流動応力を持続し、くびれ（ネッキング）を生じることなく数百〜千％以上に伸びる現象を言う。
【００３２】
チタン合金の金属組織において、β相（体心立方晶）はα相（最密六方晶）よりも辷り方向が多いので、難加工性の改善には加工性に優れたβ合金が有効である。そこで最近ではα＋β合金の難加工性の主要因であるα相をなくすか少なくしたβ合金とか、α＋β合金でもβ安定化元素の多い「ニアβ合金」が時に注目されている。
【００３３】
他方で近時の鋼材メーカはチタン合金の超塑性現象に着目し、できるだけ低い温度で超塑性が得られる「Ｔｉ−４.５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ」合金（ニアβ合金：ＳＰ−７００）を開発した。この合金の特徴は、従来から機械構造用チタン合金として航空機等で多用されている「Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ」合金（α＋β合金）に較べて温度が約１００℃低い７８０℃付近で超塑性が得られ、且つβ安定化元素の量が多く、加工性が改善されている。
【００３４】
表１は、「Ｔｉ−４.５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ」合金と「Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ」合金との両チタン合金の化学組成を示し、図１９はα相粒径約３μｍでひずみ速度３×１０^-3／Ｓの引張試験で得られた両チタン合金の破断伸び，流動応力（変形応力）の温度特性を示している。
【００３５】
【表１】

【００３６】
「Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ」合金は８８０℃付近で約４００％，「Ｔｉ−４.５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ」合金は７８０℃付近で約２５００％ときわめて大きな塑性伸びを生じ、このような温度域では両チタン合金とも流動応力は約５０ＭＰａ以下の小さな値を示している。
【００３７】
そこで本発明は、高比強度材ではあるが活性金属で難切削性を有する高価なチタン合金製で内外径が一様な寸法の厚肉内筒を金型内で超塑性を発現する高温域に加熱保持し、その内径部に高温高圧のアルゴンガスを吹き込み、円筒中央部を内径側から低ひずみ速度下で膨張変形させることにより、シャフト部とロータ外周部補強環の構造を兼ね備えた異径円筒に超塑性加工して回転子の材料として用いたことが特徴となっている。
【００３８】
図１，図２は本発明の第１実施形態例を示す概要図であり、図１はガス加圧成形前のチタン合金円筒の断面形状を示し、図２は高温高圧アルゴンガスによる加圧成形後のチタン合金円筒の断面形状を示している。尚、中実円柱状の素材でなるチタン合金の受入材は、予め厚肉円筒状に機械加工しておく。
【００３９】
図中の１１は超塑性加工を施すべき厚肉円筒状のチタン合金円筒であり、１２，１３はチタン合金円筒１１を保持する縦割の２分割金型、１４はガス溜めタンク、１５は図外の大容量ガスタンクからバルブを介して高温高圧のアルゴンガスを供給するパイプ、１６は２分割金型１２，１３を介してチタン合金円筒１１を加熱するヒータ、１７は断熱層、８，９は水冷用配管である。
【００４０】
２分割金型１２，１３の内方にチタン合金円筒１１を挿入後、それぞれの両端フランジ部１２ａ，１２ｂ及び１３ａ，１３ｂを、高圧アルゴンガスを供給するパイプ１５のフランジ部１５ａとガス溜めタンク１４のフランジ部１４ａにボルト締めにより固定する。水冷用配管８，９は、ガス加圧成形後に２分割金型１２，１３と各フランジ部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ及びチタン合金円筒１１の冷却用として用いる。
【００４１】
上記ガス溜めタンク１４を設けたことにより、ガス加圧成形時に高温高圧アルゴンガスの供給側のみでなく、ガス溜めタンク１４側からも加圧力が付与されて、チタン合金円筒１１内に均一な内圧を与えることができる。
【００４２】
実施に際して、図外の大容量ガスタンクからパイプ１５を介して不活性ガスとしての高温高圧のアルゴンガスを導入して圧力媒体とし、ヒータ１６により加熱しながらチタン金属円筒１１に対して所定の圧力と温度をかけ、図２の矢印ｐに示したようにチタン金属円筒１１の内方から加圧処理を行うことによってチタン金属円筒１１に超塑性ガス圧成形加工を施し、該チタン金属円筒１１をシャフト部１１ｂ，１１ｂとロータ外周部補強環１１ａからなる異径円筒形状に成形する。
【００４３】
超塑性ガス圧成形加工の処理条件は、チタン金属円筒１１が「Ｔｉ−４.５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ」合金（ニアβ合金：ＳＰ−７００）の場合には、成形温度７８０℃±５０℃とし、ひずみ速度は１×１０^-2／ｓ以下、好ましくは５×１０^-3／ｓ以下とする。又、不活性ガスとしてのアルゴンガスの圧力は２０〜１２０ＭＰａとする。尚、アルゴンガスの圧力はひずみ速度条件を満たす範囲内で設定することが必要である。
【００４４】
チタン金属円筒１１が「Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ」合金（α＋β合金）の場合には、成形温度８８０℃±５０℃とし、ひずみ速度は１×１０^-2／ｓ以下、好ましくは５×１０^-3／ｓ以下とする。アルゴンガスの圧力は２０〜１２０ＭＰａとする。このアルゴンガスの圧力は、ひずみ速度条件を満たす範囲内で設定することが必要である。
【００４５】
得られたシャフト部１１ｂ，１１ｂとロータ外周部補強環１１ａからなる異径円筒部材を、補強環１１ａの部分で円周方向に２分割に切断して以下に記す回転子の組付工程に供する。
【００４６】
図３（Ａ）（Ｂ）は本発明の第２実施形態例を示す回転子構造（ａ）の概要図であり、１１ｂ，１１ｂは図２の装置により得られた異径円筒部材を補強環１１ａの部分で円周方向に２分割したチタン合金円筒１１のシャフト部、１１ａは同補強環、１８はチタン合金円板、２，２は希土類磁石、１９はチタン合金円筒を接合する電子ビーム溶接部である。以下に製造工程を簡単に説明すると、
（１）希土類磁石２，２間にチタン合金円板１８を組み合わせて、チタン合金円筒の補強環１１ａ内に配置し、
（２）異径管状のチタン合金円筒１１を約３００℃〜３５０℃の高温に加熱してシャフト部１１ｂ，１１ｂの両端部に軸方向の圧縮負荷を加えた状態で焼ばめを行い、
（３）チタン合金円筒１１の補強環１１ａの突合わせ部にほとんど隙間ができないように設定し（クリアランスは０.３ｍｍ以下）、
（４）チタン合金円筒１１のシャフト部１１ｂ，１１ｂ両端部を図外の回転治具のチャックにはさみ、軸方向に僅かに圧縮負荷を加えた状態で回転させながら電子ビーム溶接部１９で補強環１１ａの突合わせ部とチタン合金円板１８とを全周にわたって一体接合する。
【００４７】
上記の工程中、電子ビーム溶接部１９は真空雰囲気中での溶接作業で形成し、その際の真空度は１×１０^-1Ｐａ以上の高真空、例えば１×１０^-2Ｐａ以上とすることが好ましい。
【００４８】
上記第１，第２実施形態例で説明したように、中実円柱状の素材でなる受入材を厚肉円筒状のチタン合金円筒１１に機械加工する工程と、超塑性加工を施した異径円筒部材をロータ部中央の補強環１１ａで円周方向に２分割する切断工程を除けば、その後の切削加工工程が省略されるので、回転子を製造する際の機械加工工数の大幅な削減と材料の歩留まり，即ち高価な素材の有効利用率が向上してコストを大きく低減することができる。
【００４９】
又、シャフト部１１ｂとロータ外周部補強環１１ａを一体化部材としたことで回転子としての部品点数が削減され、且つシャフト部１１ｂ，補強環１１ａ部とも高比強度，軽量化を可能として、回転子として小型化と高性能化，低慣性化をはかる事ができる。
【００５０】
図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本発明の第３実施形態例を示す回転子構造（ｂ）の概要図であり、１１ｂ，１１ｂは２分割されたチタン合金円筒のシャフト部、１１ａは同補強環、２０，２０は非磁性シャフト、１８はチタン合金円板、２，２は希土類磁石、１９は電子ビーム溶接部である。非磁性シャフト２０，２０にはアルミ合金熱間鍛造品とかチタン合金、オーステナイト系ステンレス鋼、高マンガン鋼機械加工部材等の２層中実シャフトの非磁性金属材料を用いる。製造工程を簡単に説明すると、
（１）非磁性シャフト２０，２０と希土類磁石２，２及びチタン合金円板１８を図示のように組み合わせて、チタン合金円筒１１の補強環１１ａ内に配置し、
（２）チタン合金円筒１１を約３００℃〜３５０℃の高温に加熱してシャフト部１１ｂ，１１ｂ両端部に軸方向の圧縮負荷を加えた状態で焼ばめし、
（３）チタン合金円筒１１の補強環１１ａの突合わせ部にほとんど隙間ができないように設定し、
（４）チタン合金円筒１１のシャフト部１１ｂ，１１ｂ両端部を回転治具のチャックにはさみ、軸方向に僅かに圧縮負荷を加えた状態で回転させながら電子ビーム溶接部１９で補強環１１ａの突合わせ部とチタン合金円板１８とを全周にわたって一体接合する。
【００５１】
図５（Ａ）（Ｂ）は本発明の第４実施形態例を示す回転子構造（ｃ）の概要図であり、１１ｂ，１１ｂはチタン合金円筒１１のシャフト部、１１ａは同補強環、５，５はバルク材でなる鉄心、６，６は鉄心溝部、１８はチタン合金円板、２，２は希土類磁石、１９は電子ビーム溶接部である。鉄心５，５のバルク材には、純鉄とか低炭素鋼，低合金鋼等の強磁性材を用いる。製造工程を簡単に説明すると、
（１）バルク材でなる鉄心５，５の周縁部に長手方向に沿って設けた断面くさび型の鉄心溝部６，６内に希土類磁石２，２を挿入して機械的に拘束し、
（２）チタン合金円板１８を鉄心５，５間に挟んでチタン合金円筒１１の補強環１１ａ内に配置し、
（２）チタン合金円筒１１を約３００℃〜３５０℃の高温に加熱してシャフト部１１ｂ，１１ｂ両端部に軸方向の圧縮負荷を加えた状態で焼ばめし、
（３）チタン合金円筒１１の補強環１１ａの突合わせ部にほとんど隙間ができないように設定し、
（４）チタン合金円筒１１のシャフト部１１ｂ，１１ｂ両端部を回転治具のチャックにはさみ、軸方向に僅かに圧縮負荷を加えた状態で回転させながら電子ビーム溶接部１９で補強環１１ａの突合わせ部とチタン合金円板１８とを全周にわたって一体接合する。
【００５２】
図６（Ａ）（Ｂ）は本発明の第５実施形態例を示す回転子構造（ｄ）の概要図であり、１１ｂ，１１ｂはチタン合金円筒１１のシャフト部、１１ａは同補強環、５，５はバルク材でなる２層中実シャフトで構成された鉄心、６，６は鉄心溝部、１８はチタン合金円板、２，２は希土類磁石、１９は電子ビーム溶接部である。製造工程は第４実施形態例と略一致している。
【００５３】
この第５実施形態例は、鉄心５，５として２層中実シャフトを用いたことにより、第４実施形態例に比して剛性をより一層高めた例である。
【００５４】
図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本発明の第６実施形態例を示す回転子構造（ｅ）の概要図であり、１１ｂ，１１ｂはチタン合金円筒１１のシャフト部、１１ａは同補強環、５，５は積層材でなる鉄心、６，６は鉄心溝部、１８はチタン合金円板、２，２は希土類磁石、１９は電子ビーム溶接部である。鉄心５，５の積層材にはケイ素鋼板，例えば６.５％高ケイ素鋼板を積層して用いる。製造工程は第４実施形態例と略一致している。
【００５５】
図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本発明の第７実施形態例を示す回転子構造（ｆ）の概要図であり、１１ｂ，１１ｂはチタン合金円筒１１のシャフト部、１１ａは同補強環、２１は強磁性シャフト、５，５は積層材でなる鉄心、６，６は鉄心溝部、１８はチタン合金円板、２，２は希土類磁石、１９は電子ビーム溶接部である。製造工程を簡単に説明すると、
（１）積層材でなる鉄心５，５とチタン合金円板１８を強磁性シャフト２１に圧入してチタン合金円筒１１の補強環１１ａ内に配置し、
（２）鉄心５，５の周縁部に長手方向に沿って設けた断面くさび型の鉄心溝部６，６内に希土類磁石２，２を挿入して機械的に拘束し、
（３）チタン合金円筒１１を約３００℃〜３５０℃の高温に加熱してシャフト部１１ｂ，１１ｂ両端部に軸方向の圧縮負荷を加えた状態で焼ばめし、
（４）チタン合金円筒１１の補強環１１ａの突合わせ部にほとんど隙間ができないように設定し、
（５）チタン合金円筒１１のシャフト部１１ｂ，１１ｂ両端部を回転治具のチャックにはさみ、軸方向に僅かに圧縮負荷を加えた状態で回転させながら電子ビーム溶接部１９で補強環１１ａの突合わせ部とチタン合金円板１８とを全周にわたって一体接合する。
【００５６】
図９（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本発明の第８実施形態例を示す回転子構造（ｇ）の概要図であり、１１ｂ，１１ｂはチタン合金円筒１１のシャフト部、１１ａは同補強環、２１ａは溝付き強磁性シャフト、２２，２２は溝部に嵌合固定されたキー、５，５は積層材でなる鉄心、６，６は鉄心溝部、１８はチタン合金円板、２，２は希土類磁石、２３，２３は非磁性端板、１９は電子ビーム溶接部である。非磁性端板２３，２３にはアルミ合金とかチタン合金、オーステナイト系ステンレス鋼、高マンガン鋼機械加工部材等の非磁性金属材料を用いる。製造工程を簡単に説明すると、
（１）キー２２を溝付き強磁性シャフト２１ａの溝部に取付け、積層材でなる鉄心５，５とチタン合金円板１８、非磁性端板２３，２３を組み合わせて溝付き強磁性シャフト２１ａに圧入し、
（２）鉄心５，５の周縁部に長手方向に沿って設けた断面くさび型の鉄心溝部６，６内に希土類磁石２，２を挿入して機械的に拘束し、
（３）チタン合金円筒１１を約３００℃〜３５０℃の高温に加熱してシャフト部１１ｂ，１１ｂ両端部に軸方向の圧縮負荷を加えた状態で焼ばめし、
（４）チタン合金円筒１１の補強環１１ａの突合わせ部にほとんど隙間ができないように設定し、
（５）チタン合金円筒１１のシャフト部１１ｂ，１１ｂ両端部を回転治具のチャックにはさみ、軸方向に僅かに圧縮負荷を加えた状態で回転させながら電子ビーム溶接部１９で補強環１１ａの突合わせ部とチタン合金円板１８とを全周にわたって一体接合する。
【００５７】
図１０（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本発明の第９実施形態例を示す回転子構造（ｈ）の概要図であり、１１ｂ，１１ｂはチタン合金円筒１１のシャフト部、１１ａは同補強環、２４はアルミダイキャスト製シャフト、５，５は積層材でなる鉄心、６，６は鉄心溝部、１８はチタン合金円板、２，２は希土類磁石、１９は電子ビーム溶接部である。
【００５８】
この例はアルミダイキャスト製のシャフト２４によってチタン合金円筒１１，１１の中空部にアルミ合金を充填して剛性を改善したことが特徴となっている。製造工程は第８実施形態例と略一致している。
【００５９】
図１１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本発明の第１０実施形態例を示す回転子構造（ｉ）の概要図であり、１１ｂ，１１ｂはチタン合金円筒１１のシャフト部、１１ａは同補強環、２は希土類磁石、２３，２３は非磁性端板、２５は非磁性金属円筒である。非磁性金属円筒２５にはアルミ合金とかチタン合金、オーステナイト系ステンレス鋼、高マンガン鋼機械加工部材等の非磁性金属材料を用いる。製造工程を簡単に説明すると、
（１）非磁性端板２３，２３間に希土類磁石２を組み合わせてチタン合金円筒１１の補強環１１ａ内に配置し、
（２）チタン合金円筒１１を約３００℃〜３５０℃の高温に加熱してシャフト部１１ｂ，１１ｂ両端部に軸方向の圧縮負荷を加えた状態で補強環１１ａの部分の外周から非磁性金属円筒２５を焼ばめすることによって２分割されたチタン合金円筒１１を機械的に拘束し、
（３）チタン合金円筒１１のシャフト部１１ｂ，１１ｂ両端部を回転治具のチャックにはさみ、軸方向に僅かに圧縮負荷を加えた状態で回転させながら一体接合する。
【００６０】
この例では、前記各例で用いたチタン合金円板１８は使用していないため、電子ビーム溶接を不要としたことが特徴となっている。
【００６１】
図１２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本発明の第１１実施形態例を示す回転子構造（ｊ）の概要図であり、１１ｂ，１１ｂはチタン合金円筒１１のシャフト部、１１ａは同補強環、２，２，２は奇数の複数個に分割された希土類磁石、２３，２３は非磁性端板、２５は非磁性金属円筒である。非磁性金属円筒２５にはアルミ合金とかチタン合金、オーステナイト系ステンレス鋼、高マンガン鋼機械加工部材等の非磁性金属材料を用いる。
【００６２】
本例は奇数の複数個に分割された希土類磁石２，２，２と非磁性端板２３及び非磁性金属円筒２５を組み合わせたことが特徴となっている。製造工程は第１０実施形態例（図１１）と略一致している。
【００６３】
図１３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本発明の第１２実施形態例を示す回転子構造（ｋ）の概要図であり、１１ｂ，１１ｂはチタン合金円筒１１のシャフト部、１１ａは同補強環、２１は強磁性シャフト、５は積層材でなる鉄心、２３，２３は非磁性端板、６，６は鉄心溝部、２，２は希土類磁石、２５は非磁性金属円筒である。製造工程を簡単に説明すると、
（１）非磁性端板２３，２３間に積層材でなる鉄心５を組み合わせて強磁性シャフト２１に圧入し、
（２）鉄心５の周縁部に長手方向に沿って設けた断面くさび型の鉄心溝部６，６内に希土類磁石２，２を挿入して機械的に拘束し、
（３）チタン合金円筒１１を約３００℃〜３５０℃の高温に加熱してシャフト部１１ｂ，１１ｂ両端部に軸方向の圧縮負荷を加えた状態で補強環１１ａの部分の外周から非磁性金属円筒２５を焼ばめすることによって２分割されたチタン合金円筒１１を機械的に拘束し、
（３）チタン合金円筒１１のシャフト部１１ｂ，１１ｂ両端部を回転治具のチャックにはさみ、軸方向に僅かに圧縮負荷を加えた状態で回転させながら一体接合する。
【００６４】
この例でも前記各例で用いたチタン合金円板１８は使用していないため、電子ビーム溶接を不要としている。
【００６５】
図１４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本発明の第１３実施形態例を示す回転子構造（ｌ）の概要図であり、１１ｂ，１１ｂはチタン合金円筒１１のシャフト部、１１ａは同補強環、５は積層材でなる鉄心、６，６は鉄心溝部、２，２は希土類磁石、２５は非磁性金属円筒である。鉄心５，５の積層材にはケイ素鋼板，例えば６.５％高ケイ素鋼板を積層して用いる。製造工程は
（１）積層材でなる鉄心５，５の周縁部に長手方向に沿って設けた断面くさび型の鉄心溝部６，６内に希土類磁石２，２を挿入して機械的に拘束してからチタン合金円筒１１の補強環１１ａ内に挿入し、
（２）チタン合金円筒１１を約３００℃〜３５０℃の高温に加熱してシャフト部１１ｂ，１１ｂ両端部に軸方向の圧縮負荷を加えた状態で補強環１１ａの部分の外周から非磁性金属円筒２５を焼ばめすることによって２分割されたチタン合金円筒１１を機械的に拘束し、
（３）チタン合金円筒１１のシャフト部１１ｂ，１１ｂ両端部を回転治具のチャックにはさみ、軸方向に僅かに圧縮負荷を加えた状態で回転させながら一体接合する。
【００６６】
この例ではチタン合金円板１８と強磁性シャフト２１は使用していないため、電子ビーム溶接を不要とするとともに構成が簡易化されていることが特徴となっている。
【００６７】
次に本発明で採用した「超塑性ガス圧成形法」による異径円筒部材の製造方法の各種変形例を説明する。尚、装置の要部は図１，図２に示した第１実施形態例と基本的に同一であるため、同一部分に同一の符号を付して表示してある。
【００６８】
図１５（Ａ）（Ｂ）は本発明の第１４実施形態例を示す超塑性ガス圧成形装置の概要図であり、それぞれガス加圧成形前とガス加圧成形後のチタン合金円筒１１の断面形状を示している。主要な構成要素として、１２，１３はチタン合金円筒１１を保持する縦割の２分割金型、１５は高温高圧のアルゴンガスを供給するパイプ、１６は金型１２，１３を介してチタン合金円筒１１を加熱するヒータ、１７は断熱層、８，９は水冷用配管である。
【００６９】
本例では第１実施形態例で用いたガス溜めタンク１４（図１参照）に代えて、蓋部材２６を用いたことが特徴となっている。
【００７０】
かかる第１４実施形態例によれば、２分割金型１２，１３の内方にチタン合金円筒１１を挿入後、両端フランジ部１２ａ，１２ｂ及び１３ａ，１３ｂをそれぞれ高圧アルゴンガスを供給するパイプ１５のフランジ部１５ａとガス溜めタンク１４のフランジ部１４ａにボルト締めにより固定し、図外の大容量ガスタンクからパイプ１５を介して不活性ガスとしての高温高圧のアルゴンガスを導入して圧力媒体とし、ヒータ１６により加熱しながらチタン金属円筒１１に対して所定の圧力と温度をかけることにより、ｐに示したようにチタン金属円筒１１に超塑性ガス圧成形加工を施してシャフト部１１ｂ，１１ｂとロータ外周部補強環１１ａからなる異径円筒形状に成形することができる。又、蓋部材２６を設けたことによってガス加圧成形時にアルゴンガスの供給側のみでなく、蓋部材２６側からも加圧力が付与されるので、チタン合金円筒１１内に均一な内圧を与えることができる。
【００７１】
チタン金属円筒１１にガス加圧成形を行った後に水冷用配管８，９に冷却水を流して２分割金型１２，１３と各フランジ部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ及びチタン合金円筒１１を冷却する。
【００７２】
図１６（Ａ）（Ｂ）は本発明の第１５実施形態例を示す超塑性ガス圧成形装置の概要図であり、基本的な構成は第１，第１４実施形態例と同一であるため、同一の符号を付して表示してある。この例ではチタン合金円筒１１を保持する縦割の２分割金型１２，１３の一方側にアルゴンガスを供給するパイプ１５を設けるとともに該２分割金型１２，１３の他方側にもアルゴンガスを供給するパイプ１５ａを設けたことが特徴となっている。
【００７３】
かかる第１５実施形態例によれば、２分割金型１２，１３の内方にチタン合金円筒１１を挿入して固定した後、図外の大容量ガスタンクからパイプ１５及びパイプ１５ａの両方から高温高圧のアルゴンガスを導入してチタン金属円筒１１に所定の圧力と温度をかけることにより、チタン金属円筒１１に超塑性ガス圧成形加工を施すことができる。従ってチタン金属円筒１１内へのガス充填速度が早くなり、より均一な内圧を付与することができる。
【００７４】
図１７（Ａ）（Ｂ）は本発明の第１６実施形態例を示す超塑性ガス圧成形装置の概要図であり、この例では第１実施形態例（図１参照）におけるチタン合金円筒１１を保持する縦割の２分割金型１２，１３に代えて、横割の２分割金型１２ｃ，１３ｃを設けたことが特徴となっている。
【００７５】
かかる第１６実施形態例による動作態様は第１実施形態例と基本的に同一である。尚、横割の２分割金型１２ｃ，１３ｃを用いる場合には金型に僅かな抜きテーパを設ける必要がある。
【００７６】
図１８（Ａ）（Ｂ）は本発明の第１７実施形態例を示す超塑性ガス圧成形装置の概要図であり、本例はチタン合金円筒１１を保持する縦割の２分割金型１２，１３の内径側に予め波型の溝部２７を形成したことが特徴となっている。
【００７７】
かかる第１７実施形態例によれば、２分割金型１２，１３の内方にチタン合金円筒１１を挿入して固定した後、パイプ１５から高温高圧のアルゴンガスを導入してチタン金属円筒１１に所定の圧力と温度をかけて超塑性ガス圧成形加工を施すことにより、チタン合金製のベローズ２８を製作することができる。
【００７８】
チタン合金の強度はオーステナイト系ステンレス鋼と大差ないが、弾性係数は約０.６倍であるため、同一負荷に対するベローズの撓みは本実施形態例で得られたベローズ２８の方がかなり大きく、ステンレス性のベローズに比してばね性に優れている。このベローズ２８は従来の溶接方式によらない「継ぎ目」なしの物品であり、真空しゃ断器，真空保持ケース等の非磁性ベローズとして採用して有効である。
【００７９】
以上詳細に説明したように、本発明にかかるチタン合金を用いた回転子の製造方法によれば、圧力媒体として不活性ガスを金型に導入して、チタン金属円筒を加熱しながら所定の圧力をかけることによってチタン金属円筒が内方から加圧処理されて超塑性ガス圧成形加工が施され、シャフト部とロータ外周部補強環からなる異径円筒部材に成形することができる。従って中実円柱状の素材でなる受入材を厚肉円筒状のチタン合金円筒に機械加工する工程と、超塑性加工を施した異径円筒部材をロータ部中央の補強環で円周方向に２分割する切断工程を除けば、その後の切削加工工程が省略されて回転子を製造する際の機械加工工数が大幅に削減され、材料の歩留まりを高めて高価な素材の有効利用率が向上するという効果が得られる。
【００８０】
超塑性ガス圧成形法として、金型の一方側に不活性ガス導入パイプを連結するとともに、金型の他方側にガス溜めタンクを設けるか、金型の他方側に蓋部材を設けて閉止したことにより、不活性ガスの供給側のみでなく、ガス溜めタンクもしくは蓋部材側からも加圧力が付与されてチタン合金円筒内に均一な内圧を与えることができる。更に金型の一方側と他方側との両側から金型内に高温高圧の不活性ガスを導入することにより、チタン金属円筒内へのガス充填速度が早くなり、より均一な内圧を付与することができる。
【００８１】
回転子の製造時には、異径円筒部材のロータ外周部補強環の部分で円周方向に２分割に切断した後、補強環内にチタン合金円板、希土類磁石、非磁性端板、強磁性シャフト及び非磁性金属円筒を組み合わせて配置し、シャフト部の両端部に軸方向の圧縮負荷を加えた状態で焼ばめを行い、補強環の突合わせ部とチタン合金円板とを全周にわたって一体接合するか、補強環部分の外周から非磁性金属円筒を焼ばめすることにより完成するため、部品点数と組付工数が少ない上、シャフト部、補強環部ともに高比強度であり、軽量化を可能として回転子として小型化，高性能化及び低慣性化をはかることができる。
【００８２】
得られた回転子は、補強環内にチタン合金円板、希土類磁石、非磁性端板、強磁性シャフト等とともに組み込まれているため、希土類磁石の持つ脆性が補填され、希土類磁石の本来の磁気特性を低下させることなしに高速回転機等に利用可能な回転子を得ることができる。従って電動機等の高速化とか大容量化に伴って回転子に作用する遠心力が増大しても、希土類磁石に変形とか破断が生じる惧れは大幅に軽減することができる。
【００８３】
従って本発明によれば、回転子を製造する際の工数の大幅な削減と高価な素材の有効利用率の向上をはかるとともに、希土類磁石の持つ脆性とか強度，剛性，靭性等の不足をカバーし、磁気特性を劣化させることなく高速大容量化された電動機の回転子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例におけるガス加圧成形前のチタン合金円筒の断面形状を示す概要図。
【図２】第１実施形態例における不活性ガスによる加圧成形後のチタン合金円筒の断面形状を示す概要図。
【図３】図３（Ａ）は第２実施形態例を示す要部断面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図４】図４（Ａ）は第３実施形態例を示す要部断面図、図４（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図４（Ｃ）は図４（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図５】図５（Ａ）は第４実施形態例を示す要部断面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図６】図６（Ａ）は第５実施形態例を示す要部断面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図７】図７（Ａ）は第６実施形態例を示す要部断面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図７（Ｃ）は図７（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図８】図８（Ａ）は第７実施形態例を示す要部断面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図８（Ｃ）は図８（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図９】図９（Ａ）は第８実施形態例を示す要部断面図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図９（Ｃ）は図９（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図１０】図１０（Ａ）は第９実施形態例を示す要部断面図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図１０（Ｃ）は図１０（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図１１】図１１（Ａ）は第１０実施形態例を示す要部断面図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図１１（Ｃ）は図１１（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図１２】図１２（Ａ）は第１１実施形態例を示す要部断面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図１２（Ｃ）は図１２（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図１３】図１３（Ａ）は第１２実施形態例を示す要部断面図、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図１３（Ｃ）は図１３（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図１４】図１４（Ａ）は第１３実施形態例を示す要部断面図、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図１４（Ｃ）は図１４（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図１５】図１５（Ａ）は第１４実施形態例を示すガス加圧成形前のチタン合金円筒の断面形状を示す概要図、図１５（Ｂ）はガス加圧成形後のチタン合金円筒の断面形状を示す概要図。
【図１６】図１６（Ａ）は第１５実施形態例を示すガス加圧成形前のチタン合金円筒の断面形状を示す概要図、図１６（Ｂ）はガス加圧成形後のチタン合金円筒の断面形状を示す概要図。
【図１７】図１７（Ａ）は第１６実施形態例を示すガス加圧成形前のチタン合金円筒の断面形状を示す概要図、図１７（Ｂ）はガス加圧成形後のチタン合金円筒の断面形状を示す概要図。
【図１８】図１８（Ａ）は第１７実施形態例を示すガス加圧成形前のチタン合金円筒の断面形状を示す概要図、図１８（Ｂ）はガス加圧成形後のチタン合金円筒の断面形状を示す概要図。
【図１９】「Ｔｉ−４.５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ」合金と「Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ」合金の引張試験で得られた破断伸び，流動応力の温度特性を示すグラフ。
【図２０】従来の希土類磁石を用いた回転子の概略構造を示す要部断面図。
【図２１】従来の希土類磁石を用いた他の回転子の概略構造を示す要部断面図。
【符号の説明】
１…シャフト
２…希土類磁石
３…金属円筒
４…金属円板
５…鉄心
６…鉄心溝部
８，９…水冷用配管
１１…チタン合金円筒
１１ａ…補強環
１１ｂ…シャフト部
１２，１３…２分割金型
１４…ガス溜めタンク
１６…ヒータ
１７…断熱層
１８…チタン合金円板
１９…電子ビーム溶接部
２０…非磁性シャフト
２１…強磁性シャフト
２１ａ…溝付きシャフト
２２…キー
２３…非磁性端板
２４…（アルミダイキャスト製）シャフト
２５…非磁性金属円筒
２６…蓋部材
２７…溝部

Claims (14)

1. 超塑性ガス圧成形加工法により形成したシャフト部とロータ外周部補強環からなる異径円筒部材を、補強環の部分で円周方向に２分割に切断した後、補強環内にチタン合金円板を中心として両側に希土類磁石を組み合わせて配置し、異径円筒部材を高温に加熱してシャフト部の両端部に軸方向の圧縮負荷を加えた状態で焼ばめを行い、補強環の突合わせ部を隙間なく合わせてから軸方向に圧縮負荷を加えた状態で回転させながら補強環の突合わせ部とチタン合金円板とを電子ビーム溶接により全周にわたって一体接合することを特徴とする、チタン合金を用いた回転子の製造方法。
2. 前記補強環内に、チタン合金円板を中心として両側に希土類磁石と非磁性シャフトを組み合わせて配置したことを特徴とする請求項１に記載のチタン合金を用いた回転子の製造方法。
3. 超塑性ガス圧成形加工法により形成したシャフト部とロータ外周部補強環からなる異径円筒部材を、補強環の部分で円周方向に２分割に切断した後、補強環内にチタン合金円板を中心として両側に鉄心を配置し、この鉄心の周縁部長手方向に沿って設けた鉄心溝部内に希土類磁石を挿入して拘束し、異径円筒部材を高温に加熱してシャフト部の両端部に軸方向の圧縮負荷を加えた状態で焼ばめを行い、補強環の突合わせ部を隙間なく合わせてから軸方向に圧縮負荷を加えた状態で回転させながら補強環の突合わせ部とチタン合金円板とを電子ビーム溶接により全周にわたって一体接合することを特徴とする、チタン合金を用いた回転子の製造方法。
4. 鉄心として２層中実シャフトを用いたことを特徴とする請求項３に記載のチタン合金を用いた回転子の製造方法。
5. 鉄心として純鉄，低炭素鋼，低合金鋼等の強磁性材でなるバルク材を用いたことを特徴とする請求項３に記載のチタン合金を用いた回転子の製造方法。
6. 鉄心としてケイ素鋼板を積層した積層材を用いたことを特徴とする請求項３に記載のチタン合金を用いた回転子の製造方法。
7. 超塑性ガス圧成形加工法により形成したシャフト部とロータ外周部補強環からなる異径円筒部材を、補強環の部分で円周方向に２分割に切断した後、補強環内にチタン合金円板を中心として鉄心を強磁性シャフトに圧入して配置し、この鉄心の周縁部長手方向に沿って設けた鉄心溝部内に希土類磁石を挿入して拘束し、異径円筒部材を高温に加熱してシャフト部の両端部に軸方向の圧縮負荷を加えた状態で焼ばめを行い、補強環の突合わせ部を隙間なく合わせてから軸方向に圧縮負荷を加えた状態で回転させながら補強環の突合わせ部とチタン合金円板とを電子ビーム溶接により全周にわたって一体接合することを特徴とする、チタン合金を用いた回転子の製造方法。
8. 超塑性ガス圧成形加工法により形成したシャフト部とロータ外周部補強環からなる異径円筒部材を、補強環の部分で円周方向に２分割に切断した後、補強環内にチタン合金円板を中心として鉄心と非磁性端板を強磁性シャフトに圧入して配置し、この鉄心の周縁部長手方向に沿って設けた鉄心溝部内に希土類磁石を挿入して拘束し、異径円筒部材を高温に加熱してシャフト部の両端部に軸方向の圧縮負荷を加えた状態で焼ばめを行い、補強環の突合わせ部を隙間なく合わせてから軸方向に圧縮負荷を加えた状態で回転させながら補強環の突合わせ部とチタン合金円板とを電子ビーム溶接により全周にわたって一体接合することを特徴とする、チタン合金を用いた回転子の製造方法。
9. 強磁性シャフトとして溝付き強磁性シャフトを用いたことを特徴とする請求項８に記載のチタン合金を用いた回転子の製造方法。
10. 強磁性シャフトとしてアルミダイキャスト製のシャフトを用いたことを特徴とする請求項７，８の何れか１項に記載のチタン合金を用いた回転子の製造方法。
11. 超塑性ガス圧成形加工法により形成したシャフト部とロータ外周部補強環からなる異径円筒部材を、補強環の部分で円周方向に２分割に切断した後、補強環内に希土類磁石を中心として両側に磁性端板を配置し、異径円筒部材を高温に加熱してシャフト部の両端部に軸方向の圧縮負荷を加えた状態で補強環部分の外周から非磁性金属円筒を焼ばめすることによって２分割されたチタン合金円筒を機械的に拘束して一体接合することを特徴とする、チタン合金を用いた回転子の製造方法。
12. ロータ外周部補強環内に奇数の複数個に分割された希土類磁石を配置したことを特徴とする請求項１１に記載のチタン合金を用いた回転子の製造方法。
13. 超塑性ガス圧成形加工法により形成したシャフト部とロータ外周部補強環からなる異径円筒部材を、補強環の部分で円周方向に２分割に切断した後、補強環内に積層型鉄心を強磁性シャフトに圧入して配置し、この鉄心の周縁部長手方向に沿って設けた鉄心溝部内に希土類磁石を挿入して拘束し、異径円筒部材を高温に加熱してシャフト部の両端部に軸方向の圧縮負荷を加えた状態で補強環部分の外周から非磁性金属円筒を焼ばめすることによって２分割されたチタン合金円筒を機械的に拘束して一体接合することを特徴とする、チタン合金を用いた回転子の製造方法。
14. 前記非磁性金属円筒として、アルミ合金、チタン合金、オーステナイト系ステンレス鋼、高マンガン鋼機械加工部材等の非磁性金属材料を用いたことを特徴とする請求項１１，１２，１３項の何れか１項に記載のチタン合金を用いた回転子の製造方法。

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