JP7113906B2

JP7113906B2 - 回転電機

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Publication number: JP7113906B2
Application number: JP2020548186A
Authority: JP
Inventors: 覚袖岡; 秀行前田; 雅宏田中; 貴文小森; 遥平佐々木; 道雄小川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2022-08-05
Anticipated expiration: 2039-08-23
Also published as: JPWO2020059423A1; TWI715194B; TW202013856A; WO2020059423A1; KR20210039448A; CN112703662A

Description

本願は、回転電機に関するものである。

従来、ステータの径方向内側にロータが配置され、ロータにシャフトが締結されたインナーロータ型の回転電機が知られている。このような回転電機のロータは、磁性体の薄板を積層してなるロータコアと磁石とを有し、ロータコアの径方向中央部にはシャフトが締結される貫通孔が形成されている。ロータは、ステータとの間に生じる電磁力により回転トルクが与えられてシャフトとともに回転する。このとき、ロータの回転トルクをシャフトに伝達するために、ロータとシャフトとの締結部分には強固なねじり強度が必要となる。

ロータとシャフトとを強固に締結する方法の１つとして圧入があるが、圧入ではシャフトの外径及びロータコアの内径の加工精度の誤差が問題となる場合がある。例えば、シャフトの外径に対してロータコアの内径が大きいと、締結部分のねじり強度が不足し、回転トルクがシャフトに伝達されない。逆に、シャフトの外径に対してロータコアの内径が小さいと、圧入時にシャフトの外周面に焼付きが生じ、圧入荷重が増大するため、シャフトが座屈する可能性がある。ロータ及びシャフトの加工精度を向上させるには、バニシング加工等の仕上げ加工を行う必要があるが、製造コストが増大し、生産性が悪化するという問題があった。これに対して、例えば特許文献１では、ロータコアの中央穴の穴壁が複数の歯を配設した凹凸からなり、中央穴にシャフトが圧入された際、歯部の変形により加工精度上の誤差を容易に吸収するロータ構造が開示されている。

特開平４－２８５４４６号公報

しかしながら、シャフトとロータコアとが接触する部分が軸方向に連続している場合、シャフトの圧入が進行するにつれて、シャフトの外周面がロータコアの内周面に引き摺られて焼付きが生じる可能性があるという課題があった。

本願は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、圧入時のシャフトの外周面の焼付きを低減する回転電機を提供することを目的とする。

本願に係る回転電機は、シャフトと、第１コア片が複数枚前記シャフトの軸方向に連なって積層されて構成され、第１コア片の径方向中央部にシャフトが圧入されている第１貫通孔の内周面に、シャフトに接触している第１凸部とシャフトに非接触の第１凹部が周方向に沿って交互に形成されている第１ロータコア部、及び第２コア片が複数枚シャフトの軸方向に連なって積層されて構成され、第２コア片の径方向中央部にシャフトが圧入されている第２貫通孔の内周面に、シャフトに接触している第２凸部とシャフトに非接触の第２凹部が周方向に沿って交互に形成されている第２ロータコア部を有し、第１凹部と第２凸部との周方向位置及び第１凸部と第２凹部との周方向位置がそれぞれ合わされて第１ロータコア部及び第２ロータコア部が軸方向に並んで配置され、第１ロータコア部及び第２ロータコア部の周方向に沿って磁石が設けられたロータと、ロータの径方向外側に対向して配置されたステータと、を備え、第１ロータコア部は、第１凹部及び第１凸部の周方向位置を位置決めする第１位置決め部を有し、第２ロータコア部は、第２凹部及び第２凸部の周方向位置を位置決めする第２位置決め部を有し、第１ロータコア部及び第２ロータコア部は、第１位置決め部の周方向位置が第２位置決め部の周方向位置に合わされて軸方向に並んで配置され、第１凹部と第１凸部とは、第１位置決め部とシャフトの回転中心とを通る直線に対して互いに反転された配置にあり、第２凹部と第２凸部とは、第２位置決め部とシャフトの回転中心とを通る直線に対して、互いに反転された配置にあることを特徴とする。

本願に係る回転電機によれば、第１ロータコア部と第２ロータコア部とが、第１凹部と第２凸部との周方向位置及び第１凸部と第２凹部との周方向位置が合わされて軸方向に並んで配置されることにより、シャフトがロータコアに圧入される際に、シャフトのロータコアと接触する面が軸方向に沿って異なるため、シャフトの外周面の焼付きを低減することができる。

実施の形態１に係る回転電機の概略構成を示す断面図である。実施の形態１に係る回転電機のロータ及びシャフトの概略構成を示す側面図である。実施の形態１に係る回転電機のロータ及びシャフトの概略構成を示す断面図である。実施の形態１に係る回転電機のロータコア部の概略構成を示す断面図である。実施の形態１に係る回転電機の製造工程を示すフローチャートである。実施の形態１に係る回転電機の製造方法を説明するための説明図である。実施の形態１に係る回転電機の製造方法を説明するための説明図である。実施の形態１に係る回転電機のロータコア部の他の例の概略構成を示す断面図である。実施の形態１に係る回転電機のロータコア部の他の例の概略構成を示す断面図である。実施の形態１に係る回転電機のロータコア部の他の例の概略構成を示す断面図である。実施の形態２に係る回転電機の製造工程を示すフローチャートである。実施の形態２に係る回転電機のロータコア部の概略構成を示す断面図である。実施の形態２に係る回転電機の製造方法を説明するための説明図である。実施の形態３に係る回転電機のロータコア部の概略構成を示す断面図である。実施の形態３に係る回転電機の製造方法を説明するための説明図である。実施の形態３に係る回転電機の製造方法を説明するための説明図である。実施の形態４に係る回転電機のロータ及びシャフトの概略構成を示す断面図である。実施の形態５に係る回転電機のロータ及びシャフトの概略構成を示す側面断面図である。実施の形態５に係る回転電機のロータ及びシャフトの概略構成を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら本願の実施の形態について説明する。以下では、回転電機がモータである場合を例に説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る回転電機の概略構成を示す断面図である。図１に示すように、回転電機１００は、インナーロータ型であり、円筒状のステータ１０と、ステータの１０の径方向内側に所定のエアギャップを介して対向して配置されたロータ２０と、ロータ２０の径方向内側に締結され、回転可能に支持されたシャフト３０とを備える。

回転電機１００は、ステータ１０が発生させる磁界及びロータ２０が発生させる磁界の相互作用により、ロータ２０及びシャフト３０を回転させる。以下の説明では、シャフト３０の回転軸に沿う方向を軸方向、シャフト３０の回転軸に直交する方向を径方向、ロータ２０及びシャフト３０が回転する方向を周方向とそれぞれ記す。

ステータ１０は、軸方向に沿って磁性体の薄板が積層されたステータコア１１と、ステータコア１１に銅またはアルミニウムの導体線が巻回されて形成されたコイル１２とを備える。

ロータ２０は、軸方向に沿って磁性体の薄板が積層されたロータコア２１と、ロータコア２１の周方向に沿って設けられた磁石２２とを備える。磁石２２は、例えば、ロータコア２１の外周面に周方向に沿ってＮ極及びＳ極が交互に着磁されている。

シャフト３０は、ロータ２０の径方向内側にロータ２０と同軸に締結され、軸受１０１によりロータ２０とともに回転可能に支持されている。

図２は、実施の形態１に係る回転電機のロータ及びシャフトの概略構成を示す側面図である。図２及び以下の図面では、簡単のため、磁石２２等の一部を省略している。図２に示すように、ロータコア２１は、シャフト３０の軸方向に沿って並んで配置された第１ロータコア部２１ａと第２ロータコア部２１ｂとを有する。第１ロータコア部２１ａと第２ロータコア部２１ｂとは、互いに密着するように配置されている。

図３は、実施の形態１に係る回転電機のロータ及びシャフトの概略構成を示す断面図である。図３Ａは、図２のＡ－Ａ’線に沿った断面図、図３Ｂは、図２のＢ－Ｂ’線に沿った断面図である。図３Ａに示すように、第１ロータコア部２１ａは、径方向中央部にシャフト３０が圧入される第１貫通孔２１１ａを有する。第１貫通孔２１１ａの内周面には、軸方向に沿って延びた複数の第１凹部２１２ａと第１凸部２１３ａとが周方向に沿って交互に設けられている。シャフト３０が第１貫通孔２１１ａに圧入された状態において、第１凸部２１３ａはシャフト３０と接触してシャフト３０を固定し、第１凹部２１２ａはシャフト３０と非接触となる。

複数の第１凹部２１２ａは、１つの幅がそれぞれ等しく、周方向に等間隔に設けられることが好ましい。同様に、複数の第１凸部２１３ａは、１つの幅がそれぞれ等しく、周方向に等間隔に設けられることが好ましい。これにより、シャフト３０を締結するための荷重を周方向に沿って均等に負荷させることができる。ここで、幅が等しいとは、各幅が完全に一致する場合だけでなく、所定の誤差の範囲内で等しいことをいう。また等間隔とは、距離が完全に等しい場合だけでなく、所定の誤差の範囲内で等しいことをいう。以下の説明で、幅が等しい又は等間隔と記した場合も同様のことをいう。

第１ロータコア部２１ａは、面内の周方向に離間した少なくとも２箇所に第１位置決め孔２１４ａを有している。第１位置決め孔２１４ａは、第１ロータコア部２１ａの軸方向に貫通している。第１ロータコア部２１ａは、シャフト３０が圧入される際、第１位置決め孔２１４ａに基づいて、第１凹部２１２ａ及び第１凸部２１３ａの周方向の位置決めが行われる。

また図３Ｂに示すように、第２ロータコア部２１ｂは、径方向中央部にシャフト３０が圧入される第２貫通孔２１１ｂを有する。第２貫通孔２１１ｂの内周面には、軸方向に沿って延びた複数の第２凹部２１２ｂと第２凸部２１３ｂとが周方向に沿って交互に設けられている。シャフト３０が第２貫通孔２１１ｂに圧入された状態において、第２凸部２１３ｂはシャフト３０と接触してシャフト３０を固定し、第２凹部２１２ｂはシャフト３０と非接触となる。

複数の第２凹部２１２ｂは、１つの幅がそれぞれ等しく、周方向に等間隔に設けられることが好ましい。同様に、複数の第２凸部２１３ｂは、１つの幅がそれぞれ等しく、周方向に等間隔に設けられることが好ましい。これにより、シャフト３０を締結するための荷重を周方向に沿って均等に負荷させることができる。

第２ロータコア部２１ｂは、面内の周方向に離間した少なくとも２箇所に第２位置決め孔２１４ｂを有している。第２位置決め孔２１４ｂは、第２ロータコア部２１ｂの軸方向に貫通している。第２ロータコア部２１ｂは、シャフト３０が圧入される際、第２位置決め孔２１４ｂに基づいて、第２凹部２１２ｂ及び第２凸部２１３ｂの周方向の位置決めが行われる。

第１ロータコア部２１ａの第１凹部２１２ａと第２ロータコア部２１ｂの第２凸部２１３ｂとは、例えば、互いに幅が等しく、数が同一に形成される。また第１ロータコア部２１ａの第１凸部２１３ａと第２ロータコア部２１ｂの第２凹部２１２ｂとは、例えば、互いに幅が等しく、数が同一に形成される。

第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂは、シャフト３０の軸方向から見て、第１位置決め孔２１４ａ及び第２位置決め孔２１４ｂの周方向位置が合わされて配置される。このとき、第１ロータコア部２１ａの第１凹部２１２ａと、第２ロータコア部２１ｂの第２凸部２１３ｂとの周方向位置が合わされる。また、第１ロータコア部２１ａの第１凸部２１３ａと、第２ロータコア部２１ｂの第２凹部２１２ｂとの周方向位置が合わされる。

すなわち、シャフト３０の軸方向端部から見たとき第１凸部２１３ａの周方向範囲と第２凹部２１２ｂの周方向範囲とが重なる周方向範囲において、第１凸部２１３ａに接触するシャフトの接触面を含むシャフト３０の面には、第１凸部２１３ａのみが接触する。シャフト３０の軸方向端部から見たとき第２凸部２１３ｂの周方向範囲と第１凹部２１２ａの周方向範囲とが重なる周方向範囲において、第２凸部２１３ｂに接触するシャフト３０の接触面を含むシャフト３０の面には、第２凸部２１３ｂのみが接触する。

このように、第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂは、第１凹部２１２ａと第２凸部２１３ｂの周方向位置及び第１凸部２１３ａと第２凹部２１２ｂとの周方向位置がそれぞれ合わされて軸方向に並んで配置されることにより、シャフト３０が圧入される際に、シャフト３０のロータコア２１と接触する面が軸方向に沿って異なるため、圧入時にシャフト３０の外周面に焼付きが生じるのを低減することができる。

ここで、第１凹部２１２ａと第２凸部２１３ｂとの周方向位置及び第１凸部２１３ａと第２凹部２１２ｂとの周方向位置が合わされるとは、互いの形状及び幅が完全に一致していなくてもよい。

例えば、第１凹部２１２ａの幅が第２凸部２１３ｂの幅よりも大きく、第２凹部２１２ｂの幅が第１凸部２１３ａの幅よりも大きくてもよい。このように、シャフト３０と非接触となる第１凹部２１２ａ及び第２凹部２１２ｂの幅が、それぞれシャフト３０と接触する第２凸部２１３ｂ及び第１凸部２１３ａの幅よりも大きくすることで、加工時の寸法誤差又はロータコア２１を組み立てる際に生じる組立公差等の影響により、第１凸部２１３ａと第２凸部２１３ｂとが重なり、シャフト３０の外周面に焼付きが生じることをさらに防ぐことができる。なお、シャフト３０と非接触となる第１凹部２１２ａの幅及び第２凹部２１２ｂの幅が、それぞれシャフト３０と接触する第２凸部２１３ｂの幅及び第１凸部２１３ａの幅よりも小さくても、第１凸部２１３ａと第２凸部２１３ｂとが一部重なる程度であれば、シャフト３０の外周面に焼付きが生じるのを防ぐ効果がある。

次に、第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂの第１位置決め孔２１４ａ及び第２位置決め孔２１４ｂの周方向位置の一例について説明する。図４は、実施の形態１に係る回転電機のロータコア部の概略構成を示す断面図である。図４Ａは、第１ロータコア部の断面図、図４Ｂは、第２ロータコア部の断面図を示す。

第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂは、第１位置決め孔２１４ａ及び第２位置決め孔２１４ｂの周方向位置を除いて、外形、第１貫通孔２１１ａ及び第２貫通孔２１１ｂの形状が互いに等しくなるように形成されている。すなわち、第１ロータコア部２１ａの第１凹部２１２ａ及び第１凸部２１３ａの幅及び数は、第２ロータコア部２１ｂの第２凹部２１２ｂ及び第２凸部２１３ｂの幅及び数と等しくなるように形成されている。

また、第１凹部２１２ａ及び第１凸部２１３ａは、例えばそれぞれ偶数個であり、等間隔に形成されている。同様に、第２凹部２１２ｂ及び第２凸部２１３ｂは、例えばそれぞれ偶数個であり、等間隔に形成されている。ここで図４では、第１凹部２１２ａと第１凸部２１３ａ及び第２凹部２１２ｂと第２凸部２１３ｂがそれぞれ４つずつ形成された例を示したが、２つ又は４つ以上であってもよい。

図４Ａに示すように、第１ロータコア部２１ａの第１位置決め孔２１４ａは、回転中心Ｏを挟んで対向する位置に２つ設けられる。２つの第１位置決め孔２１４ａのそれぞれの中心は、例えば回転中心Ｏから、第１凹部２１２ａと反時計方向に隣り合う第１凸部２１３ａとの間を通る直線Ｐ上に設けられる。このように第１位置決め孔２１４ａが設けられることで、第１凹部２１２ａと第１凸部２１３ａとは、直線Ｐに対して互いに反転された配置となる。ここで回転中心Ｏとは、シャフト３０の軸心又はシャフト３０と同軸のロータ２０の軸心のことをいう。

同様に、図４Ｂに示すように、第２ロータコア部２１ｂの第２位置決め孔２１４ｂは、回転中心Ｏを挟んで対向する位置に２つ設けられる。２つの第２位置決め孔２１４ｂのそれぞれの中心は、例えば回転中心Ｏから、第２凹部２１２ｂと時計方向に隣り合う第２凸部２１３ｂとの間を通る直線Ｐ上に設けられる。このように第２位置決め孔２１４ｂが設けられることで、第２凹部２１２ｂと第２凸部２１３ｂとは、直線Ｐに対して互いに反転された配置となる。

第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂは、シャフト３０の軸方向から見て第１位置決め孔２１４ａ及び第２位置決め孔２１４ｂの周方向位置が合わさるように直線Ｐを一致させたとき、直線Ｐに対して互いに線対称となるように配置される。すなわち、第１ロータコア部２１ａの第１凹部２１２ａと、第２ロータコア部２１ｂの第２凹部２１２ｂとが直線Ｐに対して対称に位置し、第１ロータコア部２１ａの第１凸部２１３ａと、第２ロータコア部２１ｂの第２凸部２１３ｂとが直線Ｐに対して対称に位置する。

このように、第１位置決め孔２１４ａと第２位置決め孔２１４ｂとが配置されることで、第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂのうち、一方を裏返すことで他方と同じ形状となる。そのため、第１ロータコア部２１ａと第２ロータコア部２１ｂとは、以下の製造方法で説明するように、同じ金型を用いて作製することができる。

上述のとおり、実施の形態１に係る回転電機１００では、第１ロータコア部２１ａと第２ロータコア部２１ｂとが、第１凹部２１２ａと第２凸部２１３ｂとの周方向位置及び第１凸部２１３ａと第２凹部２１２ｂとの周方向位置がそれぞれ合わされて軸方向に並んで配置される。これにより、シャフト３０がロータコア２１に圧入される際に、シャフト３０のロータコア２１と接触する面が軸方向に沿って異なる。これにより、シャフト３０の外周面がロータコア２１の内周面に引き摺られて表面粗さが悪化し、焼付きが生じるのを低減できる。そのため、焼付きにより圧入荷重が増大してシャフト３０が座屈するのを抑制することができる。

次に、回転電機１００の製造方法について説明する。図５は、実施の形態１に係る回転電機の製造工程を示すフローチャートである。

まず、第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂを構成する第１コア片２１０ａ及び第２コア片２１０ｂをそれぞれ複数枚形成する（コア片形成工程ＳＴ１０１）。第１コア片２１０ａ及び第２コア片２１０ｂは、磁性体の薄板であり、例えばＳＰＣＣ（ＳｔｅｅｌＰｌａｔｅＣｏｌｄＣｏｍｍｅｒｃｉａｌ）の鉄板又は珪素鋼板等がプレス又はレーザにより所定形状に打ち抜かれて形成される。第１コア片２１０ａ、第２コア片２１０ｂの形状は、図４Ａ、図４Ｂで示す第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂの断面形状と同一である。

第１コア片２１０ａは、径方向中央部に第１貫通孔２１１ａを有し、第１貫通孔２１１ａは、内周面に第１凹部２１２ａ及び第１凸部２１３ａが周方向に沿って交互に設けられるように打ち抜かれて形成される。第２コア片２１０ｂは、径方向中央部に第２貫通孔２１１ｂを有し、第２貫通孔２１１ｂは、内周面に第２凹部２１２ｂ及び第２凸部２１３ｂが周方向に沿って交互に設けられるように打ち抜かれて形成される。

第１コア片２１０ａ及び第２コア片２１０ｂは、周方向に複数設けられた第１凸部２１３ａの径方向内側の先端部同士を繋げた円の内径及び第２凸部２１３ｂの径方向内側の先端部同士を繋げた円の内径が、それぞれシャフト３０の外径より圧入の締め代（半径に対して０．０１～０．２ｍｍ程度）だけ小さくなるように形成される。また、第１凹部２１２ａの径方向内側の先端部同士を繋げた円の内径及び第２凹部２１２ｂの径方向内側の先端部同士を繋げた円の内径が、それぞれシャフト３０の外径より半径に対して０．０３～１ｍｍ程度大きくなるように形成される。

第１コア片２１０ａ及び第２コア片２１０ｂは、面内の周方向に離間した２箇所に第１位置決め孔２１４ａ及び第２位置決め孔２１４ｂをそれぞれ有するように打ち抜かれて形成されている。第１コア片２１０ａ及び第２コア片２１０ｂは、第１位置決め孔２１４ａ及び第２位置決め孔２１４ｂの周方向位置を除いて、外形、第１貫通孔２１１ａ及び第２貫通孔２１１ｂの形状、および厚み等が互いに等しくなるように形成される。

第１位置決め孔２１４ａは、例えば回転中心Ｏから、第１凹部２１２ａと反時計方向に隣り合う第１凸部２１３ａとの間を通る直線Ｐ上に形成される。また第２位置決め孔２１４ｂは、例えば回転中心Ｏから、第２凹部２１２ｂと時計方向に隣り合う第２凸部２１３ｂとの間を通る直線Ｐ上に形成される。このように、第１位置決め孔２１４ａ及び第２位置決め孔２１４ｂを形成することで、第１コア片２１０ａ及び第２コア片２１０ｂのうち、一方を裏返すことで他方と同じ形状となる。そのため、第１コア片２１０ａ及び第２コア片２１０ｂは、同じ金型を用いて形成することができる。

次に、複数枚の第１コア片２１０ａ及び第２コア片２１０ｂをそれぞれ厚み方向に沿って積層し、第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂを形成する（ロータコア部形成工程ＳＴ１０２）。複数枚の第１コア片２１０ａは、第１位置決め孔２１４ａの周方向位置が合わされることにより、第１凹部２１２ａ及び第１凸部２１３ａがそれぞれ軸方向に連なるように積層される。同様に、第２コア片２１０ｂは、第２位置決め孔２１４ｂの周方向位置が合わされることにより、第２凹部２１２ｂ及び第２凸部２１３ｂがそれぞれ軸方向に連なるように積層される。積層された第１コア片２１０ａ及び第２コア片２１０ｂは、加締め、レーザ溶接、接着等によりそれぞれの積層間が固定される。

次に、第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂをそれぞれ圧入固定治具５０に固定し、シャフト３０を圧入する（シャフト圧入工程ＳＴ１０３）。図６は、実施の形態１に係る回転電機の製造方法を説明するための説明図である。図６に示すように、圧入固定治具５０は、シャフト３０が挿入される孔が設けられ、第１ロータコア部２１ａの２つの第１位置決め孔２１４ａに対応する２つのピン５１を有している。また、圧入固定治具５０は、第１ロータコア部２１ａの第１凸部２１３ａ、及び第２ロータコア部２１ｂの第２凸部２１３ｂの径方向内側の先端近くまで支持しており、複数枚の積層されたコア片と共に圧入荷重を圧入固定治具５０で受けることができ、面外変形を抑制することができる。

第１ロータコア部２１ａは、２つの第１位置決め孔２１４ａに、圧入固定治具５０の２つのピン５１をそれぞれ挿通することで、周方向位置が固定される。そして、固定された位置で第１ロータコア部２１ａの第１貫通孔２１１ａにシャフト３０が圧入される。圧入後、第１ロータコア部２１ａ及びシャフト３０がともに圧入固定治具５０から取り外される。

なお、図７に示すように、第１ロータコア部２１ａにシャフト３０が圧入された際、シャフト３０の外周面のうち、第１ロータコア部２１ａの第１凸部２１３ａと接触した部分３１ａは、第１ロータコア部２１ａに引き摺られて表面が荒れている。一方、シャフト３０の外周面のうち、第１ロータコア部２１ａの第１凹部２１２ａが非接触で通過した部分３１ｂでは、表面が荒れず、第１ロータコア部２１ａが圧入される前の状態を維持している。

第１ロータコア部２１ａと同様に、第２ロータコア部２１ｂは、２つの第２位置決め孔２１４ｂに、圧入固定治具５０に設けられた２つのピン５１をそれぞれ通すことで、周方向位置が固定される。そして、固定された位置で第２ロータコア部２１ｂの第２貫通孔２１１ｂに、既に第１ロータコア部２１ａが圧入されているシャフト３０が圧入される。

シャフト３０は、第１ロータコア部２１ａの第１凸部２１３ａが接触した部分３１ａに、第２ロータコア部２１ｂの第２凹部２１２ｂが非接触で通過し、第１ロータコア部２１ａの第１凹部２１２ａが非接触で通過した部分３１ｂに、第２ロータコア部２１ｂの第２凸部２１３ｂが接触して通過するように圧入される。このとき、シャフト３０は、第１ロータコア部２１ａの一方の端面と、第２ロータコア部２１ｂの一方の端面とが互いに密着するように軸方向の位置が制御される。

このように、第１ロータコア部２１ａと第２ロータコア部２１ｂとを分けてシャフト３０を圧入することにより、一度に圧入する圧入長さを短くし、圧入荷重を小さくすることができ、圧入時にシャフト３０が座屈するのを抑制することができる。

次に、図５で示すように、第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂの外周面に、周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に着磁された磁石２２が接着剤を介して取り付けられ、ロータ２０を形成する（磁石接着工程ＳＴ１０４）。

最後に、ロータ２０及びシャフト３０の径方向外側に、ステータ１０を組み付ける（ステータ組み付け工程ＳＴ１０５）。このようにして、回転電機１００が製造される。ここで、工程ＳＴ１０１から工程ＳＴ１０５は、一部の手順を省略、又は入れ替えてもよく、例えば磁石２２の取り付け（工程ＳＴ１０４）は、シャフト３０の圧入（工程ＳＴ１０３）の前に行われてもよい。また、第１コア片２１０ａ及び第２コア片２１０ｂの積層間の固定は、シャフト３０が圧入された後に行われてもよい。

また、第１ロータコア部２１ａにシャフト３０が圧入された後に、第２ロータコア部２１ｂにシャフト３０が圧入される例を示したが、予め第１ロータコア部２１ａと第２ロータコア部２１ｂとを軸方向に並べて圧入固定治具５０に配置し、シャフト３０を一度に圧入してもよい。

この製造方法によれば、簡単な工程により、第１凹部２１２ａと第２凸部２１３ｂとの周方向位置及び第１凸部２１３ａと第２凹部２１２ｂとの周方向位置をそれぞれ合わせ、第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂを軸方向に並べて配置することができる。これにより、シャフト３０を圧入する工程において、シャフト３０の外周面に焼付きが生じるのを低減でき、圧入荷重が増大してシャフト３０が座屈するのを抑制することができる。そのため、シャフト３０の外径及びロータコア２１の内径の加工精度を向上させるための製造コストを削減し、生産性を向上させることができる。

また第１コア片２１０ａ及び第２コア片２１０ｂは、一方を裏返した場合、他方と同じ形状となるように形成することで、同じ金型を用いて作製することができ、金型にかかるコストを削減し、生産性を向上させることができる。

更には、複数枚のコア片を積層したロータコアを圧入するため、圧入荷重を複数枚のコア片で受けることにより、コア片の面外変形を抑制することができる。そのため、コア片の面外変形に起因するシャフトとロータコアの締結トルクの低下が防止される。また、シャフト３０の外径及びロータコア２１の内径の加工精度を向上させるための工程を増やす必要がなく、製造コストを削減し、生産性の高い回転電機１００を製造することができる。

また、シャフト３０を第１ロータコア部２１ａに圧入した時、第１ロータコア部２１ａのシャフト３０と接触する第１凸部２１３ａの軸方向端部に、バリ、又は積層された第１コア片２１０ａ及び第２コア片２１０ｂの面外変形が発生した場合であっても、第２ロータコア部２１ｂの第２凹部２１２ｂにバリ、又は面外変形部分が位置することとなるため、第１ロータコア部２１ａと第２ロータコア部２１ｂとを隙間なく圧入することができる。

なお、実施の形態１の一例として、第１ロータコア部２１ａは、第１凹部２１２ａの幅と第１凸部２１３ａの幅とが等しい例を示したが、例えば図８に示すように、シャフト３０を締結するのに十分な荷重を負荷できる範囲で、第１凸部２１３ａの幅を第１凹部２１２ａの幅より小さくしてもよい。このとき、第２ロータコア部２１ｂの第２凹部２１２ｂの幅は、第１ロータコア部２１ａの第１凸部２１３ａの幅と等しく、第２ロータコア部２１ｂの第２凸部２１３ｂの幅は、第１ロータコア部２１ａの第１凹部２１２ａの幅と等しく形成されている。

このような構成でも、シャフト３０の軸方向から見て、第１凹部２１２ａと第２凸部２１３ｂとの周方向位置及び第１凸部２１３ａと第２凹部２１２ｂとの周方向位置がそれぞれ合わされて配置されることができる。

また、実施の形態１の一例として、第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂは、一方を裏返すことで他方と同じ形状となるように、第１位置決め孔２１４ａ及び第２位置決め孔２１４ｂが設けられる例を示したが、第１位置決め孔２１４ａ及び第２位置決め孔２１４ｂの配置はこれに限らない。例えば図９Ａに示すように、第１ロータコア部２１ａには、回転中心Ｏを挟んで対向する第１凹部２１２ａの中心位置を通る直線Ｍ上に２つの第１位置決め孔２１４ａを設け、図９Ｂに示すように、第２ロータコア部２１ｂには、回転中心Ｏを挟んで対向する第２凸部２１３ｂの中心位置を通る直線Ｎ上に２つの第２位置決め孔２１４ｂを設けてもよい。ここで、第１凹部２１２ａの中心位置とは、第１貫通孔２１１ａに沿って形成された１つの第１凹部２１２ａの弧の長さが半分となる位置をいう。また、第２凸部２１３ｂの中心位置についても同様である。

このような構成でも、シャフト３０の軸方向から見て、第１位置決め孔２１４ａ及び第２位置決め孔２１４ｂの周方向位置を合わせ、直線Ｍ及び直線Ｎを一致させることにより、第１凹部２１２ａと第２凸部２１３ｂとの周方向位置及び第１凸部２１３ａと第２凹部２１２ｂとの周方向位置がそれぞれ合わされて配置されることができる。

また、実施の形態１の一例として、第１位置決め孔２１４ａ及び第２位置決め孔２１４ｂがそれぞれ２つずつ設けられる例を示したが、２つ以上であってもよい。例えば図１０に示すように、第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂは、第１位置決め孔２１４ａ及び第２位置決め孔２１４ｂをそれぞれ４つ有してもよい。このとき、図１０Ａに示すように第１位置決め孔２１４ａは、回転中心Ｏから、第１凹部２１２ａの中心位置までを通る直線Ｍ上に、回転中心Ｏを挟んで２つ設けられる。また、回転中心Ｏと第１凸部２１３ａの中心位置とを通る直線Ｎ上に、回転中心Ｏを挟んで２つ設けられている。第２ロータコア部も同様に、図１０Ｂで示すように、４つの第２位置決め孔２１４ｂを有し、第２位置決め孔２１４ｂは、回転中心Ｏから、第２凹部２１２ｂの中心位置までを通る直線Ｍ上に、回転中心Ｏを挟んで２つ設けられている。また、回転中心Ｏと第２凸部２１３ｂの中心位置とを通る直線Ｎ上に、回転中心Ｏを挟んで２つ設けられている。

第１ロータコア部２１ａと第２ロータコア部２１ｂは、第１ロータコア部２１ａの直線Ｍと第２ロータコア部２１ｂの直線Ｎとが合わされて軸方向に並べて配置することで、シャフト３０を圧入する際、ロータコア２１と接触する面が軸方向に沿って異なるためシャフト３０を容易に圧入できる。さらに、第１位置決め孔２１４ａ及び第２位置決め孔２１４ｂをそれぞれ４つ設けることで、第１ロータコア部２１ａと第２ロータコア部２１ｂとは回転中心Ｏに対して回転対称となり、同じ金型を用いて作製できる。

実施の形態２．
実施の形態２に係る回転電機１００について説明する。以下では、実施の形態１と同様である点の説明を省略し、異なる点を中心に説明する。

図１１は、実施の形態２に係る回転電機のロータコアの概略構成を示す断面図である。図１１Ａは、第１ロータコア部２１ａの断面図、図１１Ｂは、第２ロータコア部２１ｂの断面図である。

図１１Ａに示すように、第１ロータコア部２１ａの第１貫通孔２１１ａは、例えば第１凹部２１２ａ及び第１凸部２１３ａをそれぞれ３つずつ有し、第１凹部２１２ａ及び第１凸部２１３ａは、それぞれ１つの幅が等しく、等間隔に交互に配置されている。また、第１凹部２１２ａと第１凸部２１３ａとは、例えば、互いに数が同一で幅が等しくなるように形成されている。このように形成されることで、第１ロータコア部２１ａは、回転中心Ｏに対して１８０度回転させた場合、第１凹部２１２ａと第１凸部２１３ａとが互いに反転した配置となる。

第１位置決め孔２１４ａは、回転中心Ｏを挟んで対向する位置に２つ設けられる。２つの第１位置決め孔２１４ａのそれぞれの中心は、例えば、第１凹部２１２ａの中心位置と、回転中心Ｏを挟んで対向する第１凸部２１３ａの中心位置とを通る直線Ｑ上に設けられる。

図１１Ｂに示すように、第２ロータコア部２１ｂの第２貫通孔２１１ｂは、例えば第２凹部２１２ｂ及び第２凸部２１３ｂをそれぞれ３つずつ有し、第２凹部２１２ｂ及び第２凸部２１３ｂは、それぞれ１つの幅が等しく、等間隔に交互に配置されている。また、第２凹部２１２ｂと第２凸部２１３ｂとは、例えば、互いに数が同一で幅が等しくなるように形成されている。このように形成されることで、第２ロータコア部２１ｂは、回転中心Ｏに対して１８０度回転させた場合、第２凹部２１２ｂと第２凸部２１３ｂとが互いに反転した配置となる。

第２位置決め孔２１４ｂは、回転中心Ｏを挟んで対向する位置に２つ設けられる。２つの第２位置決め孔２１４ｂのそれぞれの中心は、例えば、第２凹部２１２ｂの中心位置と、回転中心Ｏを挟んで対向する第２凸部２１３ｂの中心位置とを通る直線Ｑ上に設けられる。

第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂは、外形、第１貫通孔２１１ａ及び第２貫通孔２１１ｂの形状が互いに等しく、第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂのうち一方を、回転中心Ｏを中心として１８０度回転させた場合又は裏返した場合、シャフト３０の軸方向から見て他方と同じ形状となる。

また第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂは、第１位置決め孔２１４ａ及び第２位置決め孔２１４ｂの周方向位置を合わせて直線Ｑを一致させたとき、第１凹部２１２ａと第２凸部２１３ｂとの周方向位置が合わされ、第１凸部２１３ａと第２凹部２１２ｂとの周方向位置が合わされる。

ここで、第１凹部２１２ａと第１凸部２１３ａ及び第２凹部２１２ｂと第２凸部２１３ｂとがそれぞれ３つである例を示したが、回転中心Ｏに対して第１凹部２１２ａと第１凸部２１３ａとが対向して設けられ、第２ロータコア部２１ｂの回転中心Ｏに対して第２凹部２１２ｂと第２凸部２１３ｂとが対向して設けられていればよく、３つ以上の奇数個であればよい。また、第１位置決め孔２１４ａ及び第２位置決め孔２１４ｂが、第１凹部２１２ａ及び第１凸部２１３ａの中心位置、第２凹部２１２ｂ及び第２凸部２１３ｂの中心位置を通る直線Ｑ上に設けられる例を示したが、回転中心Ｏを挟んで対向する位置に少なくとも２つ設けられていればよい。

上述のとおり、実施の形態２に係る回転電機１００では、シャフト３０を圧入する際に、シャフト３０のロータコア２１と接触する面が軸方向に沿って異なるため、シャフト３０の外周面に焼付きが生じるのを低減でき、シャフト３０が座屈するのを抑制することができる。さらに本実施の形態では、第１ロータコア部２１ａと第２ロータコア部２１ｂのうち一方を、回転中心Ｏを中心として１８０度回転させた場合又は裏返した場合、他方と同じ形状となるため、第１ロータコア部２１ａと第２ロータコア部２１ｂとを同じ金型で作製することができ、製造コストをさらに抑え、生産性を高めることができる。

次に本実施の形態２における回転電機１００の製造方法について説明する。ここで、実施の形態１と同様である部分は簡略化又は省略して説明する。図１２は、実施の形態２に係る回転電機の製造工程を示すフローチャートである。

第１コア片２１０ａ及び第２コア片２１０ｂを複数枚形成する（コア片形成工程ＳＴ２０１）。第１コア片２１０ａ及び第２コア片２１０ｂは、同じ金型を用いてプレス又はレーザ加工により所定形状に打ち抜かれて形成される。図１１Ａに示すように、第１コア片２１０ａは、回転中心Ｏを中心として１８０度回転させた場合、第１凹部２１２ａと第１凸部２１３ａとが互いに反転した配置となる。同様に、図１１Ｂに示すように第２コア片２１０ｂは、回転中心Ｏを中心として１８０度回転させた場合、第２凹部２１２ｂと第２凸部２１３ｂとが互いに反転した配置となる。

次に、複数枚の第１コア片２１０ａ及び第２コア片２１０ｂを厚み方向に沿ってともに積層し、第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂを形成する（ロータコア部形成工程ＳＴ２０２）。第１コア片２１０ａ及び第２コア片２１０ｂは、互いに区別されずにともに積層される（コア片積層工程ＳＴ２０２ａ）。積層されたものを所定の積層厚みに応じて２つに分け、一方を第１ロータコア部２１ａとし、他方を第１ロータコア部２１ａに対して回転中心Ｏを中心として１８０度回転させて第２ロータコア部２１ｂとする（積層コア片回転工程ＳＴ２０２ｂ）。

第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂを圧入固定治具５０に固定し、シャフト３０を圧入する（シャフト圧入工程ＳＴ２０３）。図１３は、実施の形態２に係る回転電機の製造方法を説明するための説明図である。第１ロータコア部２１ａは、第１位置決め孔２１４ａに圧入固定治具５０のピン５１が挿通されて配置される。そして、第２ロータコア部２１ｂは、第２位置決め孔２１４ｂに圧入固定治具５０のピン５１が挿通され、第１ロータコア部２１ａに軸方向に重なるように配置される。シャフト３０は、第１ロータコア部２１ａの第１貫通孔２１１ａ及び第２ロータコア部２１ｂの第２貫通孔２１１ｂに一度に圧入される。

このように、第１ロータコア部２１ａと第２ロータコア部２１ｂとを圧入固定治具５０に並べて配置し、シャフト３０を一度に圧入することにより、別々に分けてシャフト３０を圧入する場合に比べ、生産性を向上させることができる。

第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂの外周面には、磁石２２が接着剤を介して取り付けられ、ロータ２０を形成する（磁石接着工程ＳＴ２０４）。ロータ２０及びシャフト３０の径方向外側には、ステータ１０が組み付けられる（ステータ組み付け工程ＳＴ２０５）。

このようにして、回転電機１００が製造される。ここで、工程ＳＴ２０１から工程ＳＴ２０５は、一部の手順を省略、又は入れ替えてもよい。例えば、第１コア片２１０ａ及び第２コア片２１０ｂを積層後に一方を１８０度回転させるとしたが、第１コア片２１０ａ及び第２コア片２１０ｂのうち、一方を１８０度回転させた後に積層してもよい。また、第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂを軸方向に並べて配置し、シャフト３０を一度に圧入する工程としたが、第１ロータコア部２１ａと第２ロータコア部２１ｂとは別々に分けて圧入してもよい。

また、第１ロータコア部２１ａに対して回転中心Ｏを中心として１８０度回転させたものを第２ロータコア部２１ｂとしたが、第１ロータコア部２１ａに対して裏返したものを第２ロータコア部２１ｂとしてもよい。

上述のとおり、実施の形態２に係る回転電機１００の製造方法では、簡単な工程により、第１凹部２１２ａと第２凸部２１３ｂとの周方向位置及び第１凸部２１３ａと第２凹部２１２ｂとの周方向位置をそれぞれ合わせることができ、シャフト３０の外周面に焼付きが生じるのを低減してシャフト３０を容易に圧入できる。さらに、本実施の形態に係る回転電機１００の製造方法では、第１コア片２１０ａと第２コア片２１０ｂとを同じ金型で打ち抜くことができ、金型にかかる製造コストを削減できる。また、第１ロータコア部２１ａと第２ロータコア部２１ｂとの積層厚みが等しければ、第１ロータコア部２１ａを予め多数製造しておき、第１ロータコア部２１ａを、回転中心Ｏを中心として１８０度回転又は裏返すことで第２ロータコア部２１ｂとして用いることができるため、さらに生産性を高めることができる。

実施の形態３．
次に実施の形態３に係る回転電機１００について説明する。以下では、実施の形態１と同様である点の説明を省略し、異なる点を中心に説明する。実施の形態１では、第１位置決め孔２１４ａ及び第２位置決め孔２１４ｂは、周方向に離間して設けられた２つの孔が同じ形状である例を示したが、本実施の形態では、２つの孔の形状がそれぞれ異なる。

図１４は、実施の形態３に係る回転電機のロータコア部の概略構成を示す断面図である。図１４Ａは、第１ロータコア部の断面図、図１４Ｂは、第２ロータコア部の断面図である。図１４に示すように、第１ロータコア部２１ａは、回転中心Ｏを挟んで対向し、径の大きさが異なる第１の孔２１４１ａ、第２の孔２１４２ａを有する。同様に、第２ロータコア部２１ｂは、回転中心Ｏを挟んで対向し、径の大きさが異なる第１の孔２１４１ｂ、第２の孔２１４２ｂを有する。第１ロータコア部２１ａの第１の孔２１４１ａと第２の孔２１４２ａで第１位置決め孔を構成し、第２ロータコア部２１ｂの第１の孔２１４１ｂと第２の孔２１４２ｂで第２位置決め孔を構成する。

図１５及び図１６は、実施の形態３に係る回転電機の製造方法を説明するための説明図である。図１５に示すように、第１ロータコア部２１ａは、シャフト３０を圧入する際、第１の孔２１４１ａ、第２の孔２１４２ａにそれぞれ対応する圧入固定治具５０ａの第１のピン５１ａ、第２のピン５２ａを挿通し、周方向位置が固定される。同様に、図１６に示すように、第２ロータコア部２１ｂは、シャフト３０を圧入する際、第１の孔２１４１ｂ、第２の孔２１４２ｂにそれぞれ対応する圧入固定治具５０ｂの第１のピン５１ｂ、第２のピン５２ｂを挿通し、周方向位置が固定される。

このように、第１位置決め孔２１４ａは、回転中心Ｏを挟んで対向して径の大きさが異なる第１の孔２１４１ａ及び第２の孔２１４２ａを、及び第２位置決め孔２１４ｂは、回転中心Ｏを挟んで対向して径の大きさが異なる第１の孔２１４１ｂ及び第２の孔２１４２ｂをそれぞれ有することにより、適切な周方向位置を見分けて圧入固定治具５０ａ、５０ｂに固定でき、作業性を向上させ、生産性をさらに高めることができる。

ここで、図１４Ａに示すように、第１ロータコア部２１ａの第１の孔２１４１ａ及び第２の孔２１４２ａは、第１の孔２１４１ａの半径をｒ１、第２の孔２１４２ａの半径をｒ２、回転中心Ｏから第１の孔２１４１ａの中心までの距離をＲ１、回転中心Ｏから第２の孔２１４２ａの中心までの距離をＲ２とすると、式（１）を満たすように形成されると好ましい。

ただし、ｒ１≠ｒ２、Ｒ１≠Ｒ２である。

すなわち、第１の孔２１４１ａの半径ｒ１の二乗と第１の孔２１４１ａの中心から回転中心Ｏまでの距離Ｒ１との積は、第２の孔２１４２ａの半径ｒ２の二乗と第２の孔２１４２ａの中心から回転中心Ｏまでの距離Ｒ２との積に等しい。このように、第１の孔２１４１ａ及び第２の孔２１４２ａが形成されることで、第１の孔２１４１ａと第２の孔２１４２ａによる質量分布の不揃い（以下、アンバランスという）が相殺され、ロータ２０が回転したときに、遠心力で振動又は騒音が発生するのを防ぐことができる。

例えば、第１ロータコア部２１ａの積層厚みをＨ、材料密度をρとすると、第１ロータコア部２１ａにおける第１の孔２１４１ａが生じさせるアンバランスＵ１は、式（２）で表される。

同様に、第１ロータコア部２１ａにおける第２の孔２１４２ａによるアンバランスＵ２は、式（３）で表される。

式（１）を満たすことにより、式（２）、式（３）によりＵ１＝Ｕ２となり、第１の孔２１４１ａ及び第２の孔２１４２ａのアンバランスが相殺されることになる。

同様に、第２ロータコア部２１ｂの第１の孔２１４１ｂ及び第２の孔２１４２ｂについても、式（１）の関係を満たすように形成されることで、第２ロータコア部２１ｂのアンバランスが相殺され、ロータ２０が回転したときに、遠心力で振動又は騒音が発生するのを防ぐことができる。

上述のとおり、実施の形態３に係る回転電機１００では、シャフト３０を圧入する際に、シャフト３０のロータコア２１と接触する面が軸方向に沿って異なるため、シャフト３０の外周面に焼付きが生じるのを低減でき、シャフト３０が座屈するのを抑制することができる。

さらに実施の形態３に係る回転電機１００では、第１ロータコア部２１ａの２つの第１位置決め孔２１４ａが互いに異なる形状であり、第２ロータコア部２１ｂの２つの第２位置決め孔２１４ｂが互いに異なる形状である。これにより、シャフト３０を圧入する際、第１ロータコア部２１ａの第１の孔２１４１ａ及び第２の孔２１４２ａがそれぞれ圧入固定治具５０の第１のピン５１ａ及び第２のピン５２ｂのいずれに対応するかを容易に見分けることができる。同様に、第２ロータコア部２１ｂの第１の孔２１４１ｂ及び第２の孔２１４２ｂがそれぞれ圧入固定治具５０の第１のピン５１ｂ及び第２のピン５２ｂのいずれに対応するかを容易に見分けることができる。これにより、第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂをそれぞれ適切な周方向位置に容易に配置することができ、作業性を高め、生産性を向上することができる。

さらに、実施の形態３に係る回転電機１００では、第１位置決め孔２１４ａ及び第２位置決め孔２１４ｂは、それぞれ２つの孔を有し、２つの孔のうち、一方の孔の半径と一方の孔の中心から回転中心までの距離との積が、他方の孔の半径と他方の孔の中心から回転中心までの距離との積に等しいことにより、ロータ２０が回転したときにアンバランスにより遠心力で振動又は騒音が発生するのを防ぐことができ、高品質な回転電機１００を提供することができる。

なお、実施の形態３では、第１位置決め孔２１４ａ及び第２位置決め孔２１４ｂがそれぞれ有する２つの孔は、互いに円形状で径の大きさが異なる例を示したが、当該２つの孔はそれぞれ区別ができる程度に形状が異なっていればよく、例えば、２つの孔のうち一方の孔が円形で他方の孔が正四角形であってもよい。このとき、アンバランスが相殺されるように、２つの孔の大きさが決定されることが好ましい。

実施の形態４．
実施の形態４に係る回転電機１００について説明する。以下では、実施の形態１と同様である点の説明を省略し、異なる点を中心に説明する。実施の形態１では、第１貫通孔２１１ａ及び第２貫通孔２１１ｂは角部を有する形状であったが、本実施の形態では連続的な曲面を有する

図１７は、実施の形態４に係る回転電機のロータ及びシャフトの概略構成を示す断面図である。図１７Ａは、第１ロータコア部及びシャフトの断面図、図１７Ｂは、第２ロータコア部及びシャフトの断面図である。図１７に示すように、第１ロータコア部２１ａは、第１凹部２１２ａ及び第１凸部２１３ａを形成する第１貫通孔２１１ａの内周面が連続的な曲面で形成されている。同様に、第２ロータコア部２１ｂは、第２凹部２１２ｂ及び第２凸部２１３ｂを形成する第２貫通孔２１１ｂの内周面が連続的な曲面で形成されている。

第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂは、シャフト３０の軸方向から見て、第１凹部２１２ａと第２凸部２１３ｂとの周方向位置が合わされ、第１凸部２１３ａと第２凹部２１２ｂとの周方向位置が合わされて軸方向に並んで配置される。

上述のとおり、実施の形態４に係る回転電機１００では、シャフト３０が圧入される際に、シャフト３０のロータコア２１と接触する面が軸方向に沿って異なるため、シャフト３０の外周面に焼付きが生じるのを低減でき、シャフト３０が座屈するのを抑制することができる。

さらに実施の形態４では、第１ロータコア部２１ａの第１貫通孔２１１ａ及び第２ロータコア部２１ｂの第２貫通孔２１１ｂの内周面を連続的な曲面で形成することにより、シャフト３０を圧入する際に発生する応力が角部で集中するのを防ぐことができ、第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂを形成する第１コア片２１０ａ及び第２コア片２１０ｂの面外変形を抑制することができる。

実施の形態５．
実施の形態５に係る回転電機１００について説明する。以下では、実施の形態１と同様である点の説明を省略し、異なる点を中心に説明する。実施の形態１では、第１ロータコア部２１ａ及び第２ロータコア部２１ｂの２つのロータコアをシャフト３０に圧入する構造であったが、第１ロータコア部２１ａ、第２ロータコア部２１ｂ、及び第３ロータコア部２１ｃの３つ、あるいは、それ以上のロータコアをシャフト３０に圧入する構造とすることができる。以下では、３つのロータコアをシャフト３０に圧入する構造について説明する。

図１８は、実施の形態５に係る回転電機のロータ及びシャフトの概略構成を示す側面断面図である。

図１９は、実施の形態５に係る回転電機のロータ及びシャフトの概略構成を示す断面図である。図１９Ａは、図１８のＡ－Ａ’線に沿った第１ロータコア部及びシャフトの断面図、図１９Ｂは、図１８のＢ－Ｂ’線に沿った第２ロータコア部及びシャフトの断面図、図１９Ｃは、図１８のＣ－Ｃ’線に沿った第３ロータコア部及びシャフトの断面図である。

図１９Ａに示すように、第１ロータコア部２１ａの第１貫通孔２１１ａは、第１凸部２１３ａの総和が円周の３分の１、すなわち１２０°程度を占め、第１凹部２１２ａの総和が円周の３分の２、すなわち２４０°程度を占めている。例えば、第１凸部２１３ａ及び第１凹部２１２ａがそれぞれ３つずつあり、第１凸部２１３ａの３つのそれぞれの幅が等しく、第１凹部２１２ａの３つのそれぞれの幅が等しい場合、第１凸部２１３ａの１つの幅は４０°、第１凹部２１２ａの１つの幅は８０°となる。

同様に、図１９Ｂに示すように第２ロータコア部２１ｂの第２貫通孔２１１ｂに形成された第２凸部２１３ｂの１つの幅は４０°、第２凹部２１２ｂの１つの幅は８０°となる。さらに、図１９Ｃに示すように、第３ロータコア部２１ｃの第３貫通孔２１１ｃに形成された第３凸部２１３ｃの１つの幅は４０°、第３凹部２１２ｃの１つの幅は８０°となる。

更に、第１凸部２１３ａと第２凹部２１２ｂと第３凹部２１２ｃとの周方向位置、第２凸部２１３ｂと第１凹部２１２ａと第３凹部２１２ｃとの周方向位置及び第３凸部２１３ｃと第１凹部２１２ａと第２凹部２１２ｂとの周方向位置がそれぞれ合わされるようにシャフト３０に圧入されている。

すなわち、シャフトの軸方向端部から見たとき第１凸部２１３ａの周方向範囲と第２凹部２１２ｂおよび第３凹部２１２ｃの周方向範囲とが重なる周方向範囲において、第１凸部２１３ａに接触するシャフト３０の接触面を含むシャフト３０の面には、第１凸部２１３ａのみが接触する。シャフト３０の軸方向端部から見たとき第２凸部２１３ｂの周方向範囲と第３凹部２１２ｃおよび第１凹部２１２ａの周方向範囲とが重なる周方向範囲において、第２凸部２１３ｂに接触するシャフト３０の接触面を含むシャフト３０の面には、第２凸部２１３ｂのみが接触する。シャフト３０の軸方向端部から見たとき第３凸部２１３ｃの周方向範囲と第１凹部２１２ａおよび第２凹部２１２ｂの周方向範囲とが重なる周方向範囲において、第３凸部２１３ｃに接触するシャフト３０の接触面を含むシャフト３０の面には、第３凸部２１３ｃのみが接触する。

上述のとおり、実施の形態５に係る回転電機１００では、軸方向に長いロータコアであっても、シャフト３０が圧入される際に、シャフト３０のロータコア２１と接触する面が軸方向に沿って異なるため、シャフト３０の外周面に焼付きが生じるのを低減でき、シャフト３０が座屈するのを抑制することができる。

なお、実施の形態１から５では、第１ロータコア部２１ａ、第２ロータコア部２１ｂ、及び第３ロータコア部２１ｃは、面内に軸方向に貫通した第１位置決め孔２１４ａ、第２位置決め孔２１４ｂ、及び第３位置決め孔２１４ｃを有する例を示したが、周方向位置を決定するための第１位置決め部、第２位置決め部、及び第３位置決め部が設けられていればよく、第１位置決め部、及び第２位置決め部、及び第３位置決め部は、例えば第１ロータコア部２１ａ、第２ロータコア部２１ｂ、及び第３ロータコア部２１ｃの外周面に切削等によって設けられた溝であってもよい。

また、実施の形態１から５では、第１ロータコア部２１ａと第２ロータコア部２１ｂと第３ロータコア部２１ｃとが互いに密着して配置された例を示したが、コギングトルクを低減させるために間隙を有する段スキュー構造であってもよい。

また、実施の形態１から５では、ロータコア２１が略多角柱形状である例を示しているが、略円柱形状であってもよい。ここで略多角柱形状とは、多角形の角が丸まった柱体を含む。また略円柱形状とは、軸方向に垂直な平面での断面形状が真円である柱体の他、楕円である柱体を含む。

なお、実施の形態１から５では、表面磁石型（ＳＰＭ：ＳｕｒｆａｃｅＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔ）構造の回転電機１００について説明したが、埋込磁石型（ＩＰＭ：ＩｎｔｅｒｉｏｒＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔ）構造の回転電機１００にも適応可能である。

また、実施の形態１から５では、周方向にＮ極及びＳ極が交互に着磁された複数の磁石２２を用いる例を示したが、周方向にＮ極及びＳ極が交互に着磁されたリング型の磁石２２であってもよい。

また、実施の形態１から５では、回転電機１００がモータである例を示したが、発電機であってもよい。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１００：回転電機、１０：ステータ、２０：ロータ、３０：シャフト、２１：ロータコア、２１ａ：第１ロータコア部、２１ｂ：第２ロータコア部、２１ｃ：第３ロータコア部、２１１ａ：第１貫通孔、２１１ｂ：第２貫通孔、２１１ｃ：第３貫通孔、２１２ａ：第１凹部、２１２ｂ：第２凹部、２１２ｃ：第３凹部、２１３ａ：第１凸部、２１３ｂ：第２凸部、２１３ｃ：第３凸部、２１４ａ：第１位置決め孔、２１４ｂ：第２位置決め孔、２１４ｃ：第３位置決め孔。

Claims

シャフトと、
第１コア片が複数枚前記シャフトの軸方向に連なって積層されて構成され、前記第１コア片の径方向中央部に前記シャフトが圧入されている第１貫通孔の内周面に、前記シャフトに接触している第１凸部と前記シャフトに非接触の第１凹部が周方向に沿って交互に形成されている第１ロータコア部、及び第２コア片が複数枚前記シャフトの軸方向に連なって積層されて構成され、前記第２コア片の径方向中央部に前記シャフトが圧入されている第２貫通孔の内周面に、前記シャフトに接触している第２凸部と前記シャフトに非接触の第２凹部が周方向に沿って交互に形成されている第２ロータコア部を有し、前記第１凹部と前記第２凸部との周方向位置及び前記第１凸部と前記第２凹部との周方向位置がそれぞれ合わされて前記第１ロータコア部及び前記第２ロータコア部が前記軸方向に並んで配置され、前記第１ロータコア部及び前記第２ロータコア部の周方向に沿って磁石が設けられたロータと、
前記ロータの径方向外側に対向して配置されたステータと、
を備え、
前記第１ロータコア部は、前記第１凹部及び前記第１凸部の周方向位置を位置決めする第１位置決め部を有し、前記第２ロータコア部は、前記第２凹部及び前記第２凸部の周方向位置を位置決めする第２位置決め部を有し、前記第１ロータコア部及び前記第２ロータコア部は、前記第１位置決め部の周方向位置が前記第２位置決め部の周方向位置に合わされて軸方向に並んで配置され、
前記第１凹部と前記第１凸部とは、前記第１位置決め部と前記シャフトの回転中心とを通る直線に対して互いに反転された配置にあり、前記第２凹部と前記第２凸部とは、前記第２位置決め部と前記シャフトの回転中心とを通る直線に対して、互いに反転された配置にあることを特徴とする回転電機。
前記シャフトの軸方向端部から見たとき前記第２凸部の周方向範囲と前記第１凹部の周方向範囲とが重なる周方向範囲において、前記第２凸部に接触する前記シャフトの接触面を含む前記シャフトの面には、前記第２凸部のみが接触し、
前記軸方向端部から見たとき前記第１凸部の周方向範囲と前記第２凹部の周方向範囲とが重なる周方向範囲において、前記第１凸部に接触する前記シャフトの接触面を含む前記シャフトの面には、前記第１凸部のみが接触する請求項１に記載の回転電機。
前記第１凹部及び前記第１凸部はそれぞれ周方向に沿って等間隔に形成され、前記第２凹部及び前記第２凸部はそれぞれ周方向に沿って等間隔に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機。
前記第１凹部及び前記第２凸部は互いに幅が等しく数が同一であり、前記第１凸部及び前記第２凹部は互いに幅が等しく数が同一であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の回転電機。
前記第１位置決め部及び前記第２位置決め部は、それぞれ前記軸方向に貫通した第１位置決め孔及び第２位置決め孔であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
シャフトと、
第１コア片が複数枚前記シャフトの軸方向に連なって積層されて構成され、前記第１コア片の径方向中央部に前記シャフトが圧入されている第１貫通孔の内周面に、前記シャフトに接触している第１凸部と前記シャフトに非接触の第１凹部が周方向に沿って交互に形成されている第１ロータコア部、及び第２コア片が複数枚前記シャフトの軸方向に連なって積層されて構成され、前記第２コア片の径方向中央部に前記シャフトが圧入されている第２貫通孔の内周面に、前記シャフトに接触している第２凸部と前記シャフトに非接触の第２凹部が周方向に沿って交互に形成されている第２ロータコア部を有し、前記第１凹部と前記第２凸部との周方向位置及び前記第１凸部と前記第２凹部との周方向位置がそれぞれ合わされて前記第１ロータコア部及び前記第２ロータコア部が前記軸方向に並んで配置され、前記第１ロータコア部及び前記第２ロータコア部の周方向に沿って磁石が設けられたロータと、
前記ロータの径方向外側に対向して配置されたステータと、
を備え、
前記第１ロータコア部は、前記第１凹部及び前記第１凸部の周方向位置を位置決めする第１位置決め部を有し、前記第２ロータコア部は、前記第２凹部及び前記第２凸部の周方向位置を位置決めする第２位置決め部を有し、前記第１ロータコア部及び前記第２ロータコア部は、前記第１位置決め部と前記第２位置決め部との周方向位置が合わされて軸方向に並んで配置されており、
前記第１位置決め部及び前記第２位置決め部は、それぞれ前記軸方向に貫通した第１位置決め孔及び第２位置決め孔であり、
前記第１位置決め孔は、前記ロータの回転中心を挟んで対向する位置に有り、
前記第１ロータコア部は、前記回転中心と前記第１凹部における周方向の中心位置とを通る直線上に前記第１位置決め孔を有し、
前記第２位置決め孔は、前記回転中心を挟んで対向する位置に有り、
前記第２ロータコア部は、前記回転中心と前記第２凸部における周方向の中心位置を通る直線上に前記第２位置決め孔を有することを特徴とする回転電機。
前記第１ロータコア部は、前記回転中心と前記第１凸部における周方向の中心位置とを通る直線上に前記第１位置決め孔をさらに有し、
前記第２ロータコア部は、前記回転中心と前記第２凹部における周方向の中心位置を通る直線上に前記第２位置決め孔をさらに有する請求項６に記載の回転電機。
シャフトと、
第１コア片が複数枚前記シャフトの軸方向に連なって積層されて構成され、前記第１コア片の径方向中央部に前記シャフトが圧入されている第１貫通孔の内周面に、前記シャフトに接触している第１凸部と前記シャフトに非接触の第１凹部が周方向に沿って交互に形成されている第１ロータコア部、及び第２コア片が複数枚前記シャフトの軸方向に連なって積層されて構成され、前記第２コア片の径方向中央部に前記シャフトが圧入されている第２貫通孔の内周面に、前記シャフトに接触している第２凸部と前記シャフトに非接触の第２凹部が周方向に沿って交互に形成されている第２ロータコア部を有し、前記第１凹部と前記第２凸部との周方向位置及び前記第１凸部と前記第２凹部との周方向位置がそれぞれ合わされて前記第１ロータコア部及び前記第２ロータコア部が前記軸方向に並んで配置され、前記第１ロータコア部及び前記第２ロータコア部の周方向に沿って磁石が設けられたロータと、
前記ロータの径方向外側に対向して配置されたステータと、
を備え、
前記第１ロータコア部は、前記第１凹部及び前記第１凸部の周方向位置を位置決めする第１位置決め部を有し、前記第２ロータコア部は、前記第２凹部及び前記第２凸部の周方向位置を位置決めする第２位置決め部を有し、前記第１ロータコア部及び前記第２ロータコア部は、前記第１位置決め部と前記第２位置決め部との周方向位置が合わされて軸方向に並んで配置されており、
前記第１位置決め部及び前記第２位置決め部は、それぞれ前記軸方向に貫通した第１位置決め孔及び第２位置決め孔であり、
前記第１凹部及び前記第１凸部は、３つ以上の奇数個がそれぞれ周方向に沿って等間隔に形成され、前記第１位置決め孔は前記ロータの回転中心を挟んで対向する位置に有り、前記第２ロータコア部の前記第２凹部及び前記第２凸部は、３つ以上の奇数個がそれぞれ周方向に沿って等間隔に形成され、前記第２位置決め孔は前記回転中心を挟んで対向する位置に有り、前記第１ロータコア部及び前記第２ロータコア部は、前記回転中心に対して互いに１８０度回転対称に配置されたことを特徴とする回転電機。
シャフトと、
第１コア片が複数枚前記シャフトの軸方向に連なって積層されて構成され、前記第１コア片の径方向中央部に前記シャフトが圧入されている第１貫通孔の内周面に、前記シャフトに接触している第１凸部と前記シャフトに非接触の第１凹部が周方向に沿って交互に形成されている第１ロータコア部、及び第２コア片が複数枚前記シャフトの軸方向に連なって積層されて構成され、前記第２コア片の径方向中央部に前記シャフトが圧入されている第２貫通孔の内周面に、前記シャフトに接触している第２凸部と前記シャフトに非接触の第２凹部が周方向に沿って交互に形成されている第２ロータコア部を有し、前記第１凹部と前記第２凸部との周方向位置及び前記第１凸部と前記第２凹部との周方向位置がそれぞれ合わされて前記第１ロータコア部及び前記第２ロータコア部が前記軸方向に並んで配置され、前記第１ロータコア部及び前記第２ロータコア部の周方向に沿って磁石が設けられたロータと、
前記ロータの径方向外側に対向して配置されたステータと、
を備え、
前記第１ロータコア部は、前記第１凹部及び前記第１凸部の周方向位置を位置決めする第１位置決め部を有し、前記第２ロータコア部は、前記第２凹部及び前記第２凸部の周方向位置を位置決めする第２位置決め部を有し、前記第１ロータコア部及び前記第２ロータコア部は、前記第１位置決め部と前記第２位置決め部との周方向位置が合わされて軸方向に並んで配置されており、
前記第１位置決め部及び前記第２位置決め部は、それぞれ前記軸方向に貫通した第１位置決め孔及び第２位置決め孔であり、
前記第１位置決め孔及び前記第２位置決め孔は、前記ロータの回転中心を挟んで対向する位置にそれぞれ形状の異なる２つの孔を有することを特徴とする回転電機。
前記２つの孔のうち、一方の孔の半径の二乗と前記一方の孔の中心から前記回転中心までの距離との積は、他方の孔の半径の二乗と前記他方の孔の中心から前記回転中心までの距離との積に等しいことを特徴とする請求項９に記載の回転電機。
前記第１ロータコア部の前記第１貫通孔の内周面及び前記第２ロータコア部の前記第２貫通孔の内周面は、それぞれ連続的な曲面を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の回転電機。