JP7151576B2 - 回転電機用ロータの製造方法及び回転電機用ロータ - Google Patents

Description

本開示は、回転電機用ロータの製造方法及び回転電機用ロータに関する。

ロータシャフトの中空部を油路として用いる回転電機が知られている。

特開２０１０－２３９７３４号公報

しかしながら、従来技術では、ロータシャフトの中空部内において油の溜まりを適切に実現することが難しい。

具体的には、ロータシャフトの中空部を形成する内周面に、内径が局所的に小さくなる堰部を形成できれば、ロータシャフトの中空部に、油が溜まることができる凹部が形成され、油の溜まりが適切に促進されるので有用である。ところが、ロータシャフトの中空部は深い凹部を形成するには加工が困難であり、また、堰部を形成できるような部材（別部品）を固定するとコストアップとなる。

そこで、１つの側面では、本発明は、ロータシャフトの中空部内において油の溜まりを適切に実現することを目的とする。

１つの側面では、軸方向に開口する中空部を有する第１シャフト素材と、軸方向に開口する中空部を有する第２シャフト素材とを、軸まわりに回転させながら、軸方向の端部の端面同士を軸方向に突き合わせて荷重を加えることで、前記第１シャフト素材及び前記第２シャフト素材を接合させる接合工程と、
前記接合工程の後に、前記第１シャフト素材及び前記第２シャフト素材の接合部の外周面を平滑にする平滑化工程と、
前記平滑化工程の後に、前記第１シャフト素材及び前記第２シャフト素材をロータコアと一体化する工程とを含む、回転電機用ロータの製造方法が提供される。

１つの側面では、本発明によれば、ロータシャフトの中空部内において油の溜まりを適切に実現することが可能となる。

実施例１によるモータの断面構造を概略的に示す断面図である。 実施例１（実施例２も同様）によるロータの製造方法の流れを示す概略フローチャートである。 図２に示す準備工程における実施例１によるロータシャフト形成部材の状態を概略的に示す断面図である。 図２に示す接合工程後の実施例１によるロータシャフト形成部材の状態を概略的に示す断面図である。 図２に示す外周面の平滑化工程後の実施例１によるロータシャフト形成部材の状態を概略的に示す断面図である。 図２に示す噴出孔形成工程後の実施例１によるロータシャフト形成部材の状態を概略的に示す断面図である。 図２に示す嵌合工程後の実施例１によるロータシャフト形成部材の状態を概略的に示す断面図である。 実施例２によるモータの断面構造を概略的に示す断面図である。 図２に示す準備工程における実施例２によるロータシャフト形成部材の状態を概略的に示す断面図である。 図２に示す接合工程後の実施例２によるロータシャフト形成部材の状態を概略的に示す断面図である。 図２に示す外周面の平滑化工程工程後の実施例２によるロータシャフト形成部材の状態を概略的に示す断面図である。 図２に示す噴出孔形成工程後の実施例２によるロータシャフト形成部材の状態を概略的に示す断面図である。 図２に示す嵌合工程後の実施例２によるロータシャフト形成部材の状態を概略的に示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。

［実施例１］
図１は、一実施例（実施例１）によるモータ１（回転電機の一例）の断面構造を概略的に示す断面図である。

図１には、モータ１の回転軸１２が図示されている。以下の説明において、軸方向とは、モータ１の回転軸（回転中心）１２が延在する方向を指し、径方向とは、回転軸１２を中心とした径方向を指す。従って、径方向外側とは、回転軸１２から離れる側を指し、径方向内側とは、回転軸１２に向かう側を指す。また、周方向とは、回転軸１２まわりの回転方向に対応する。

モータ１は、例えばハイブリッド車両や電気自動車で使用される車両駆動用のモータであってよい。ただし、モータ１は、他の任意の用途に使用されるものであってもよい。

モータ１は、インナロータタイプであり、ステータ２１がロータ３０の径方向外側を囲繞するように設けられる。ステータ２１は、径方向外側がモータハウジング１０に固定される。ステータ２１は、例えば円環状の強磁性体の積層鋼板からなり、ステータ２１の内周部には、コイル２２が巻回される複数のスロット（図示せず）が形成される。

ロータ３０は、ステータ２１の径方向内側に配置される。ロータ３０は、ロータコア３２と、ロータシャフト３４とを備える。ロータコア３２は、ロータシャフト３４の径方向外側に固定され、ロータシャフト３４と一体となって回転する。ロータシャフト３４は、モータハウジング１０にベアリング１４ａ、１４ｂを介して回転可能に支持される。なお、ロータシャフト３４は、モータ１の回転軸１２を画成する。

ロータシャフト３４は、車輪に動力を伝達する動力伝達機構６０に連結される。すなわち、ロータシャフト３４には、モータ１の回転トルクを車軸（図示せず）に伝達するための動力伝達機構６０が接続される。図１には、当該動力伝達機構６０の一部を形成する軸部材６１が図示されている。なお、動力伝達機構６０は、減速機構や、差動歯車機構、クラッチ、変速機等を含んでよい。図１に示す例では、軸部材６１は、ロータシャフト３４の径方向外側にスプライン結合される。この場合、ロータシャフト３４の端部の径方向外側の周面には、スプライン結合部（複数の軸方向の凸条からなる歯車部）を形成する動力伝達部３４５を有することになる。なお、軸部材６１は、ロータシャフト３４の径方向内側にスプライン結合されてもよい。

ロータコア３２は、例えば円環状の強磁性体の積層鋼板からなる。ロータコア３２の内部には、永久磁石３２１が埋め込まれてよい。あるいは、永久磁石３２１は、ロータコア３２の外周面に埋め込まれてもよい。なお、永久磁石３２１が設けられる場合、永久磁石３２１の配列等は任意である。

ロータコア３２の軸方向の両側には、エンドプレート３５Ａ、３５Ｂが取り付けられる。エンドプレート３５Ａ、３５Ｂは、ロータコア３２を支持する支持機能の他、ロータ３０のアンバランスの調整機能（切削等されることでアンバランスを無くす機能）を有してよい。

ロータシャフト３４は、図１に示すように、中空部３４Ａを有する。中空部３４Ａは、ロータシャフト３４の軸方向の全長にわたり延在する。

ロータシャフト３４は、図１に示すように、軸方向で、ロータコア３２が設けられる区間ＳＣ１の部位と、ベアリング１４ａ、１４ｂが設けられる区間ＳＣ２の部位と、後述する第１噴出孔３４１及び第２噴出孔３４２が設けられる区間ＳＣ３の部位とを含む。区間ＳＣ２は、軸方向の両端部にそれぞれ延在し、区間ＳＣ３は、軸方向で区間ＳＣ１と区間ＳＣ２との間に延在する。従って、区間ＳＣ３における区間ＳＣ１側の境界は、ロータコア３２の軸方向の端面位置に対応する。

本実施例では、一例として、ロータシャフト３４は、区間ＳＣ２において、外周面が径方向内側に凹む形態である。ベアリング１４ａ、１４ｂは、ロータシャフト３４の外周面の凹部３４Ｂに設けられる。なお、凹部３４Ｂは、図１に示すように、軸方向でロータシャフト３４の両端部に位置する。

ロータシャフト３４は、径方向内側に凸となる凸状部位３４７を周方向に沿って有する。本実施例では、後述するように、ロータシャフト３４は、軸方向に接合された２つのピース３４ａ、３４ｂからなり、凸状部位３４７は、２つのピース３４ａ、３４ｂの接合部に形成される。凸状部位３４７は、ロータコア３２の軸方向の略中心位置に形成される。すなわち、２つのピース３４ａ、３４ｂは、ロータコア３２の軸方向の略中心位置に接合部を有する。ただし、変形例では、凸状部位３４７は、ロータコア３２の軸方向の中心位置に対して軸方向でオフセットされてもよい。凸状部位３４７の形成方法は、後述する。

ロータシャフト３４は、第１噴出孔３４１を有する。第１噴出孔３４１は、中空部３４Ａから外部へと径方向に貫通する。すなわち、第１噴出孔３４１は、中空部３４Ａに開口する開口３４１ａと、コイル２２のコイルエンド２２Ａに対向する開口３４１ｂとを有し、開口３４１ａ及び開口３４１ｂ間に延在する。第１噴出孔３４１の開口３４１ｂは、コイル２２のコイルエンド２２Ａに対向する態様で、ロータコア３２に対し軸方向にずれた位置に配置される。なお、第１噴出孔３４１は、周方向に複数個形成されてもよい。

ロータシャフト３４は、更に、第１噴出孔３４１とは異なる軸方向の位置に、第２噴出孔３４２を有する。第２噴出孔３４２は、中空部３４Ａから外部へと径方向に貫通する。すなわち、第２噴出孔３４２は、中空部３４Ａに開口する開口３４２ａと、コイル２２のコイルエンド２２Ｂに対向する開口３４２ｂとを有し、開口３４２ａ及び開口３４２ｂ間に延在する。第２噴出孔３４２の開口３４２ｂは、コイル２２のコイルエンド２２Ｂに対向する態様で、ロータコア３２に対し軸方向にずれた位置に配置される。なお、第２噴出孔３４２は、周方向に複数個形成されてもよい。

ロータシャフト３４内は、油供給源９０に接続される。油供給源９０は、ポンプ９４を含んでよい。この場合、ポンプ９４の種類や駆動態様は任意である。例えば、ポンプ９４は、モータ１の回転トルクにより動作するギアポンプであってもよい。ロータシャフト３４内には、ロータシャフト３４の一端（図の右側の端部）側から油が供給される。なお、ポンプ９４は、モータハウジング１０内に配置されてもよい。

図１では、一例として、油供給源９０は、管路部材９２と、管路部材９２の一端（図の右側の端部）側に接続されるポンプ９４とを含む。

管路部材９２は、中空に形成され、内部が油路８０１を画成する。すなわち、管路部材９２は、油路８０１として機能する中空部９２Ａを有する。中空部９２Ａは、管路部材９２の軸方向の全長にわたり延在する。ただし、中空部９２Ａは、一端側（図の左側の端部であって、ポンプ９４側とは逆側の端部）は開口しない。すなわち、管路部材９２は、一端（図の左側の端部）が閉塞される。

管路部材９２は、中空部３４Ａの内周面に対して径方向で隙間を有する態様でロータシャフト３４内に延在する。具体的には、管路部材９２は、外径ｒ４を有する。外径ｒ４は、中空部３４Ａの内周面の、区間ＳＣ１、ＳＣ３での内径ｒ１、ｒ３よりも有意に小さい（なお、図１では、区間ＳＣ１、ＳＣ３での内径ｒ１、ｒ３は同じである）。外径ｒ４は、例えば中空部３４Ａの内周面の、区間ＳＣ２での内径ｒ２と略等しい。

なお、管路部材９２は、ロータシャフト３４と一体に回転する態様でロータシャフト３４に固定されてもよいし、ロータシャフト３４に対して回転が可能な態様でモータハウジング１０に固定されてもよい。

管路部材９２は、内部から外部へと径方向に貫通する吐出孔９３を備える。吐出孔９３は、ロータコア３２の軸方向の略中心位置に対応する軸方向の位置と、その両側とに設けられる。なお、吐出孔９３の軸方向の位置や数等は任意である。

次に、図１に示す矢印Ｒ１～Ｒ６を参照して、油供給源９０からの油の流れについて概説する。図１には、油の流れが矢印Ｒ１～Ｒ６で模式的に示されている。

油供給源９０から供給される油は、管路部材９２の中空部９２Ａを通って軸方向に流れ（矢印Ｒ１参照）、吐出孔９３から径方向外側へと吐出される（矢印Ｒ２参照）。吐出孔９３から径方向外側へと吐出された油は、ロータシャフト３４の中空部３４Ａの内周面に当たり、中空部３４Ａの内周面を伝って第１噴出孔３４１及び第２噴出孔３４２へと軸方向に流れる（矢印Ｒ３、Ｒ４参照）。なお、この場合、中空部３４Ａの内周面を伝って軸方向外側へと流れる油は、区間ＳＣ１においてロータコア３２の径方向内側から熱を奪うことができ、ロータコア３２を効率的に冷却できる。

ここで、本実施例では、凸状部位３４７が設けられるので、吐出孔９３から径方向外側へと吐出された油は、第１噴出孔３４１及び第２噴出孔３４２のそれぞれへと略均等に分配される。これにより、コイルエンド２２Ａ、２２Ｂへと分配して導かれる油の均等化を図ることができる。この結果、ロータコア３２を径方向内側から、軸方向に沿って均一に冷却できるとともに、第１噴出孔３４１及び第２噴出孔３４２を介してコイルエンド２２Ａ、２２Ｂをそれぞれ同様に冷却できる。ただし、変形例では、吐出孔９３の軸方向の位置と凸状部位３４７の軸方向の位置とにズレを設けること等によって、第１噴出孔３４１及び第２噴出孔３４２のそれぞれへと流れる油の流量の間に、差（すなわち分配量に関する差）を積極的に設定することも可能である。

また、本実施例では、凸状部位３４７が設けられるので、吐出孔９３から径方向外側へと吐出された油は、ある程度の厚みを有しつつ、中空部３４Ａの内周面を伝うことができる。すなわち、凸状部位３４７が堰部として機能し、中空部３４Ａの内周面における油の溜まりが促進される
中空部３４Ａの内周面を伝って軸方向外側へと流れた油は、モータ１の回転時の遠心力の作用により、第１噴出孔３４１を通って径方向外側へと吐出される（矢印Ｒ５参照）。第１噴出孔３４１の開口３４１ｂは、上述のようにコイルエンド２２Ａに径方向で対向する。従って、第１噴出孔３４１を通って径方向外側へと吐出された油は、コイルエンド２２Ａに当たり、コイルエンド２２Ａを効率的に冷却できる。

また、中空部３４Ａの内周面を伝って軸方向外側へと流れた油は、モータ１の回転時の遠心力の作用により、第２噴出孔３４２を通って径方向外側へと吐出される（矢印Ｒ６参照）。第２噴出孔３４２の開口３４２ｂは、上述のようにコイルエンド２２Ｂに径方向で対向する。従って、第２噴出孔３４２を通って径方向外側へと吐出された油は、コイルエンド２２Ｂに当たり、コイルエンド２２Ｂを効率的に冷却できる。

このように、本実施例では、ロータシャフト３４の中空部３４Ａの内周面を伝う油の流れを促進することが可能となる。この結果、ロータシャフト３４の中空部３４Ａの内周面を伝う油によりロータコア３２を径方向内側から効率的に冷却できるとともに、第１噴出孔３４１及び第２噴出孔３４２を介してコイルエンド２２Ａ、２２Ｂを効率的に冷却できる。

特に、本実施例では、ロータシャフト３４の中空部３４Ａの内周面は、区間ＳＣ１での内径ｒ１が、区間ＳＣ２での内径ｒ２よりも有意に大きい。すなわち、ロータシャフト３４の中空部３４Ａの内周面は、ロータコア３２が設けられる区間ＳＣ１において拡径されている。これにより、ロータシャフト３４の軽量化が図られるとともに、ロータシャフト３４の中空部３４Ａの内周面と永久磁石３２１との間の径方向の距離を短くでき（内径ｒ１≒内径ｒ２の場合に比べて短くでき）、磁石冷却性能を効果的に高めることができる。

なお、図１では、特定の構造のモータ１が示されるが、モータ１の構造は、中空部３４Ａを有するロータシャフト３４を備える限り、任意である。従って、例えば、管路部材９２は省略されてもよい。また、図１では、特定の冷却方法が開示されているが、モータ１の冷却方法は任意である。従って、例えば、ロータコア３２に油路が形成されてもよいし、モータハウジング１０内の油路により径方向外側からコイルエンド２２Ａ、２２Ｂに向けて油が滴下されてもよい。また、図１では、油供給源９０は、モータ１における軸方向で動力伝達機構６０と接続される側に設けられるが、モータ１における軸方向で動力伝達機構６０と接続される側とは逆側に設けられてもよい。

次に、図２以降を参照して、本実施例のモータ１のロータ３０の製造に好適なロータ製造方法について説明する。

図２は、ロータ３０の製造方法の流れを示す概略フローチャートである。図３Ａ～図３Ｅは、図２に示す工程におけるロータシャフト形成部材７００の状態を概略的に示す断面図である。なお、図２は、概略フローチャートであり、実際には追加の工程等が含められてよい。

まず、ロータ３０の製造方法は、ロータシャフト形成部材７００を準備する準備工程（ステップＳ５００）を含む。ロータシャフト形成部材７００は、上述したロータシャフト３４を形成するための部材である。準備工程で準備されるロータシャフト形成部材７００は、図３Ａに示すように、２つのシャフト素材７００ａ、７００ｂ（第１及び第２シャフト素材の一例）を含む。なお、この段階でのロータシャフト形成部材７００は、径方向外側に取代部（余肉部）７０２を有する。図３Ａ等では、取代部７０２とそれ以外の部分（非取代部）との間の境界が、点線７０３で模式的に示される。

シャフト素材７００ａ、７００ｂの材料は、任意であるが、本実施例では、一例として、炭素鋼であり、好ましくは、炭素含有量（質量パーセント濃度）が０．３％以上の炭素鋼である。この場合、高周波焼入れのような焼入れ（ステップＳ５０７参照）に適した材料によりシャフト素材７００ａ、７００ｂを形成できる。

シャフト素材７００ａ、７００ｂは、ロータシャフト３４を軸方向で半分に割ったときの形態に対応する形態を有する。また、シャフト素材７００ａ、７００ｂは、中空部３４Ａを形成するための中空部３４０Ａ、３４０Ｂを有する。中空部３４０Ａ、３４０Ｂの各内周面は、中空部３４Ａにおける対応する部分の内周面に対して、軸方向の長さ（区間ＳＣ１に係る部分の長さ）と凸状部位３４７の有無以外は、同じである。中空部３４０Ａ、３４０Ｂは、シャフト素材７００ａ、７００ｂが対向する側となる軸方向の内側が半径ｒ１の開口部で開口し、軸方向の外側が半径ｒ２の開口部で開口する。

シャフト素材７００ａ、７００ｂのそれぞれの軸方向の長さの合計は、ロータシャフト３４の軸方向の長さよりもわずかに長く、この差分は、後の接合工程（摩擦圧接工程）で無くされる。なお、シャフト素材７００ａ、７００ｂは、略対称な形態であるが、凹部３４Ｂに対応する凹部３４１Ｅ（区間ＳＣ２）の形態が異なってもよい。また、シャフト素材７００ａ、７００ｂのそれぞれの半径ｒ２は、異なってもよい。

シャフト素材７００ａ、７００ｂは、好ましくは、鍛造（例えば冷間鍛造）により製造される。この場合、シャフト素材７００ａ、７００ｂの内周面を高精度に製造でき（例えば区間ＳＣ１の内径ｒ１の精度を高めることができ）、上述のロータシャフト３４の中空部３４Ａの内周面を伝う油の流れを効果的に促進できる。また、シャフト素材７００ａ、７００ｂは、凹部３４Ｂに対応する凹部３４１Ｅを備えてよい。この場合も、シャフト素材７００ａ、７００ｂが鍛造により製造される場合は、凹部３４Ｂに対応する凹部３４１Ｅを精度良く形成できる。

次いで、ロータ３０の製造方法は、２つのシャフト素材７００ａ、７００ｂを、開口する側の端部の端面同士を軸方向に突き合わせ、摩擦圧接により接合させる接合工程（ステップＳ５０２）を含む。具体的には、２つのシャフト素材７００ａ、７００ｂをそれぞれ軸Ｉまわりに高速に回転させながら、端面同士を軸方向に突き合わせて、軸方向に荷重を加えて押圧する。このとき、端面同士が高速で擦り合わせられるので、その際の摩擦熱によってシャフト素材７００ａ、７００ｂの母材が軟化（塑性流動）する。この際、軸方向の圧力も加わることで、シャフト素材７００ａ、７００ｂの端面同士が接合する。なお、シャフト素材７００ａ、７００ｂは、上述のように同一の炭素鋼により形成されるが、異種金属材料により形成されてもよい。

このような摩擦圧接工法は、溶接による接合方法は異なり、材料が溶融せず凝固割れを起しにくいので、炭素含有量が０．３％以上の炭素の含有量の比較的高い材料（焼入れに適した材料）を、シャフト素材７００ａ、７００ｂの材料として用いることができる。

ここで、シャフト素材７００ａ、７００ｂの摩擦圧接による接合は、シャフト素材７００ａ、７００ｂの母材の軟化を伴うため、シャフト素材７００ａ、７００ｂの接合部には、図３Ｂに模式的に示すように、内周面に、径方向内側に凸となる凸状部位３４７（第１凸状部位の一例）が形成されるとともに、外周面に、径方向外側に凸となる凸状部位３４７Ａ（第２凸状部位の一例）が形成される。具体的には、接合工程では、シャフト素材７００ａ（シャフト素材７００ｂも同様）は、筒状の部位の軸方向の長さがＬ１からＬ２へと低減される。この際、シャフト素材７００ａ、７００ｂの中空部３４０Ａ、３４０Ｂがロータシャフト３４の中空部３４Ａを形成する。なお、軸方向の長さＬ２は、ロータシャフト３４のピース３４ａの軸方向の長さに対応する。従って、長さＬ１と長さＬ２の差分に相当する肉部分が凸状部位３４７、３４７Ａに変換される態様で、摩擦圧接により凸状部位３４７、３４７Ａが形成される。なお、凸状部位３４７、３４７Ａは、周方向の全周にわたって形成される。

次いで、ロータ３０の製造方法は、接合工程で形成された凸状部位３４７、３４７Ａのうちの、外周面側の凸状部位３４７Ａを無くす平滑化工程（ステップＳ５０４）を含む。本実施例では、平滑化工程は、取代部７０２を除去することで、ロータシャフト形成部材７００の外周面をロータシャフト３４の外周面へと仕上げる除去工程を含む。すなわち、図３Ｂに示す点線７０３で境界付けられる取代部７０２を除去する。なお、この場合、点線７０３は、ロータシャフト３４の外周面に対応する。取代部７０２の除去は、切削等により容易に実現できる。

ここで、取代部７０２の除去は、図３Ｃに示すように、接合工程で形成された凸状部位３４７、３４７Ａのうちの、外周面側の凸状部位３４７Ａの除去を伴う。これにより、除去工程によって、ロータシャフト形成部材７００の外周面をロータシャフト３４の外周面へと仕上げるとともに、不要な凸状部位３４７Ａも除去できる。他方、接合工程で形成された凸状部位３４７、３４７Ａのうちの、内周面側の凸状部位３４７は、上述のように、油の溜まりに係る堰として機能する部位であり、残存される。このようにして、本実施例では、接合工程で生じるシャフト素材７００ａ、７００ｂの端部の変形（母材の塑性流動）を利用して、ロータシャフト３４の内周面の凸状部位３４７を形成できる。

次いで、ロータ３０の製造方法は、第１噴出孔３４１及び第２噴出孔３４２に対応する孔を形成する噴出孔形成工程（ステップＳ５０６）を含む。なお、第１噴出孔３４１及び第２噴出孔３４２は、準備工程においてロータシャフト形成部材７００に既に形成されていてもよい。換言すると、第１噴出孔３４１及び第２噴出孔３４２を有するロータシャフト形成部材７００が、準備工程で準備されてもよい。あるいは、第１噴出孔３４１及び第２噴出孔３４２は、準備工程から除去工程までの任意のタイミングで形成されてもよい。

次いで、ロータ３０の製造方法は、ロータシャフト形成部材７００における比較的高い強度が必要とされる箇所に、焼入れ（例えば高周波焼入れ）を実施する焼入れ工程（ステップＳ５０７）を含む。本実施例では、ロータシャフト形成部材７００における動力伝達部７３０に実施される。動力伝達部７３０は、上述のロータシャフト１３４の動力伝達部３４５（図１参照）を形成する部位である。すなわち、動力伝達部７３０は、焼入れを施されることで、表面が硬化されて動力伝達部３４５となる。なお、本実施例の場合、一例として、シャフト素材７００ｂの端部（シャフト素材７００ａとの接合部とは逆側の端部）に動力伝達部７３０が形成されている。なお、動力伝達部７３０は、準備工程の段階から既に形成されていてもよいし、準備工程の後に切削等により形成されてもよい。

なお、本実施例では、一例として、焼入れ工程は、噴出孔形成工程の後に実行されているが、噴出孔形成工程よりも前であって、平滑化工程の後の任意のタイミングで実行されてもよい。

次いで、ロータ３０の製造方法は、図３Ｅに示すように、ロータシャフト３４にロータコア３２等を嵌合（一体化）する嵌合工程（ステップＳ５０８）を含む。なお、嵌合工程は、例えば圧入等により実現されてもよい。また、嵌合工程に代えて、ハイドロフォーミングが利用されてもよい。この場合、噴出孔形成工程は、ハイドロフォーミングの後に実行されてよい。

次いで、ロータ３０の製造方法は、その他の仕上げ工程（ステップＳ５１０）を含む。その他の仕上げ工程は、回転バランスを調整する工程等を含んでよい。

このようにして、図２及び図３Ａ～図３Ｅを参照して説明したロータ３０の製造方法によれば、２つのシャフト素材７００ａ、７００ｂを接合してロータシャフト３４を形成できるので、内径ｒ１が内径ｒ２よりも有意に大きい中空部３４Ａを有するロータシャフト３４（すなわちアンダーカットとなる形態のロータシャフト３４）を鍛造物（シャフト素材７００ａ、７００ｂ）により製造できる。

また、接合工程で生じるシャフト素材７００ａ、７００ｂの端部の変形（母材の塑性流動）を利用して、ロータシャフト３４の内周面の凸状部位３４７を形成できる。また、取代部７０２を利用することで、接合工程で凸状部位３４７を形成しつつ、接合工程で同様に生じる凸状部位３４７Ａを除去して凸状部位３４７Ａを有さない外周面を持つロータシャフト３４を製造できる。すなわち、摩擦圧接による接合とともに取代部７０２を利用することで、ロータシャフト３４の中空部３４Ａに凸状部位３４７を有するロータシャフト３４を比較的容易に製造できる。

また、シャフト素材７００ａ、７００ｂが鍛造により製造される場合には、ロータシャフト３４の中空部３４Ａの内周面となるシャフト素材７００ａ、７００ｂの内周面を精度良く形成できる。この結果、ロータシャフト３４の中空部３４Ａの精度の高い内周面に、凸状部位３４７を形成でき、上述のロータシャフト３４の中空部３４Ａの内周面を伝う油の流れを効果的に促進できるとともに、油の溜まり方を軸方向両側で均等化することが容易となる。

ここで、上述のように、内径ｒ１が内径ｒ２よりも有意に大きい中空部３４Ａを有するロータシャフト３４において、内周面に凸状部位３４７を形成する場合、ロータシャフト３４内に、油が溜まることができる凹部が形成され、当該凸状部位３４７が、油の溜まりに対する堰部として機能できる。他方、このような堰部の高さ（径方向の寸法）が不十分であると、凹部が浅くなるので、車両走行時の振動や、前後加速度、左右加速度により、凹部に溜まる油が溢れてしまい、左右の凹部に溜まる油量のバランスが崩れて片方の冷却が不足することがある。従って、堰部の高さを高くすることで凹部を深くする方が、油の溜まりの観点からは有用である。

この点、本実施例によれば、上述のように、摩擦圧接工程に起因して生じる凸状部位３４７を利用して堰部を形成するので、凸状部位３４７の高さ（径方向の寸法）を比較的大きくしやすい。従って、本実施例によれば、別部材等を用いることなく、堰部の高さを比較的高く設定することが容易となる。

ところで、一般的に、炭素鋼は含有されている炭素量が多くなると、溶接時に凝固割れを起こしやすくなり、溶接が難しくなる。これに対して、クロム等を含んだ合金鋼を使用し、溶接後に浸炭焼入れを施すような対策は可能であるが、かかる対策は、コストに増加をもたらす。

この点、本実施例では、上述のように、摩擦圧接によりシャフト素材７００ａ、７００ｂを接合できるので、溶接を行うことなく、シャフト素材７００ａ、７００ｂを接合できる。これにより、シャフト素材７００ａ、７００ｂが溶接の困難な炭素鋼（例えば炭素含有量が０．３％以上の炭素鋼）により形成される場合でも、摩擦圧接により両者を接合させて、中空部３４Ａを有するロータシャフト３４を形成できる。本実施例によれば、シャフト素材７００ａ、７００ｂの材料として焼入れに適した炭素鋼を利用しつつ、溶接を行うことなくシャフト素材７００ａ、７００ｂを接合できる。

［実施例２］
図４は、他の一実施例（実施例２）によるモータ１０１（回転電機の一例）の断面構造を概略的に示す断面図である。

本実施例のモータ１０１は、上述した実施例１によるモータ１に対して、ロータ３０がロータ１３０で置換された点が異なる。そして、本実施例のロータ１３０は、上述した実施例１によるロータ３０に対して、ロータシャフト３４がロータシャフト１３４で置換された点が異なる。本実施例において、上述した実施例１と同様であってよい構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する場合がある。

ロータシャフト１３４は、上述した実施例１によるロータシャフト３４に対して、中空部３４Ａの内周面に、油溜まり用の堰部３４８、３４９（軸方向外側で機能する堰部）が形成される点が異なる。本実施例においても、上述した実施例１と同様、ロータシャフト１３４は、軸方向に接合された２つのピース１３４ａ、１３４ｂからなり、凸状部位３４７は、２つのピース１３４ａ、１３４ｂの接合部に形成される。

堰部３４８、３４９は、周方向の全周にわたって形成される。堰部３４８は、第１噴出孔３４１が設けられる側の区間ＳＣ３に形成され、堰部３４９は、第２噴出孔３４２が設けられる側の区間ＳＣ３に形成される。なお、本実施例では、堰部３４８に第１噴出孔３４１が形成され、堰部３４９に第２噴出孔３４２が形成される。

堰部３４８は、中空部３４Ａの内周面に内径ｒ５の表面を形成し、内径ｒ５は、内径ｒ１よりも有意に小さい。堰部３４９も同様に、中空部３４Ａの内周面に内径ｒ５（図示せず）の表面を形成し、内径ｒ５は、内径ｒ１よりも有意に小さい。内径ｒ５と内径ｒ１との差が、堰部３４８及び堰部３４９の径方向の高さとなる。なお、堰部３４８及び堰部３４９のそれぞれの内径は、互いに異なってもよいが、その場合でも、堰部３４８及び堰部３４９のそれぞれの内径は、内径ｒ１よりも有意に小さい。このため、内径ｒ１を有する部位（主に区間ＳＣ１の部位）に油が溜まりやすくなり、堰部３４８、３４９が油の溜まりに対する堰として機能する。

このようにして、本実施例では、堰部３４８、３４９が油の溜まりに対する堰として機能できる。そして、上述した実施例１と同様に、同様に堰として機能する凸状部位３４７を有するので、堰部３４８、３４９及び凸状部位３４７により、内径ｒ１を有する部位に油が溜まりやすくなり、ロータコア３２を効率的に冷却できる。

次に、図２及び図５Ａ～図５Ｅ参照して、本実施例のモータ１０１のロータ１３０の製造に好適なロータ製造方法について説明する。

図５Ａ～図５Ｅは、図２に示す工程におけるロータシャフト形成部材７０００の状態を概略的に示す断面図である。

本実施例においても、前出の図２を参照して上述したように、図２に示す工程に沿ってロータシャフト１３４を製造できる。

具体的には、まず、ロータ１３０の製造方法は、ロータシャフト形成部材７０００を準備する準備工程（ステップＳ５００）を含む。ロータシャフト形成部材７０００は、上述したロータシャフト１３４を形成するための部材である。準備工程で準備されるロータシャフト形成部材７０００は、図５Ａに示すように、２つのシャフト素材７０００ａ、７０００ｂ（第１及び第２シャフト素材の一例）を含む。なお、この段階でのロータシャフト形成部材７０００は、径方向外側に取代部（余肉部）７０２を有する。図５Ａ等では、取代部７０２とそれ以外の部分（非取代部）との間の境界が、点線７０３で模式的に示される。

シャフト素材７０００ａ、７０００ｂは、上述した実施例１によるシャフト素材７００ａ、７００ｂに対して、内周面に堰部３４８、３４９が形成されている点が異なる。

シャフト素材７０００ａ、７０００ｂは、好ましくは、鍛造により製造される。この場合、シャフト素材７０００ａ、７０００ｂの内周面（堰部３４８、３４９を含む径方向内側の部分）を高精度に製造でき、上述のロータシャフト３４の中空部３４Ａの内周面を伝う油の流れを効果的に促進できる。また、堰部３４８、３４９を精度良く形成できるので、油の溜まり方が、堰部３４８側と堰部３４９側とで不均一となる可能性を効果的に低減できる。また、シャフト素材７０００ａ、７０００ｂは、凹部３４Ｂに対応する凹部３４１Ｅを備えてよい。この場合も、シャフト素材７０００ａ、７０００ｂが鍛造により製造される場合は、凹部３４Ｂに対応する凹部３４１Ｅを精度良く形成できる。

ステップＳ５０２以降は、上述した実施例１の場合と実質的に同一であるので、説明を省略する。

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

例えば、上述した実施例では、焼入れの対象部位は、ロータシャフト３４（ロータシャフト１３４についても同様、以下同じ）の端部（動力伝達部３４５の形成される箇所）であるが、これに限られない。例えば、ロータシャフト３４がロータコア３２とキー結合される場合は、ロータシャフト３４のキー溝が形成される箇所（動力伝達部の他の一例）に、同様の焼入れが実施されてもよい。また、ロータシャフト３４がロータコア３２とスプライン結合される場合は、ロータシャフト３４のスプライン結合部（動力伝達部の他の一例）に、同様の焼入れが実施されてもよい。

＜付記＞
以上の実施例に関し、更に以下を開示する。なお、以下で記載する効果のうちの、一の形態に対する追加的な各形態に係る効果は、当該追加的な各形態に起因した付加的な効果である。

（１）一の形態は、軸方向に開口する中空部（３４０Ａ）を有する第１シャフト素材（７００ａ）と、軸方向に開口する中空部（３４０Ｂ）を有する第２シャフト素材（７００ｂ）とを、軸まわりに回転させながら、軸方向の端部の端面同士を軸方向に突き合わせて荷重を加えることで、前記第１シャフト素材及び前記第２シャフト素材を接合させる接合工程（ステップＳ５０２）と、
前記接合工程の後に、前記第１シャフト素材及び前記第２シャフト素材の接合部の外周面を平滑にする平滑化工程（ステップＳ５０４）と、
前記平滑化工程の後に、前記第１シャフト素材及び前記第２シャフト素材をロータコアと一体化する工程（ステップＳ５０８）とを含む、回転電機（１）用ロータ（３０、１３０）の製造方法である。

本形態によれば、第１シャフト素材と第２シャフト素材とを、軸まわりに回転させながら、軸方向の端部の端面同士を軸方向に突き合わせて荷重を加えることで接合させることで、その際の摩擦熱と押圧力とにより生じる塑性流動部位の径方向内側への変形部分を利用して、ロータシャフトの中空部に、油の流れに適した凸状部位を形成することが可能となる。これにより、ロータシャフトの中空部内において、凸状部位を利用して油の溜まりを実現することが可能となる。

（２）また、本形態においては、好ましくは、前記平滑化工程は、前記第１シャフト素材及び前記第２シャフト素材のそれぞれの外周面を切削することを含む。

この場合、接合の塑性流動部位のうちの、外周面側に生じる凸状部位を除去でき、ロータコアとの一体化が可能となる。

（３）また、本形態においては、好ましくは、前記接合工程に供される前記第１シャフト素材及び前記第２シャフト素材は、鍛造により製造される。

この場合、ロータシャフトの中空部の内周面を精度良く形成できる。そして、精度の高い中空部の内周面に、油の流れに適した凸状部位を形成することが可能となり、ロータシャフトの中空部内において凸状部位を利用した油の溜まりを実現することが容易となる。

（４）また、本形態においては、好ましくは、前記接合工程では、前記第１シャフト素材及び前記第２シャフト素材の接合部において、内周面に、径方向内側に凸となる第１凸状部位（３４７）が周方向に沿って形成されるとともに、外周面に、径方向外側に凸となる第２凸状部位（３４７Ａ）が周方向に沿って形成され、
前記平滑化工程は、前記第２凸状部位を無くすことを含む。

この場合、接合の塑性流動部位である第１凸状部位及び第２凸状部位のうちの、第１凸状部位を利用して、ロータシャフトの中空部に、油の流れに適した凸状部位を形成することが可能となる。また、第２凸状部位を除去でき、ロータコアとの一体化が可能となる。

（５）また、本形態においては、好ましくは、前記第１シャフト素材及び前記第２シャフト素材の少なくともいずれかは、回転電機の回転トルクを伝達するための動力伝達部が形成されており、
前記平滑化工程の後に、前記動力伝達部を焼入れする焼入れ工程を含む。

この場合、動力伝達部の強度を焼入れにより高めることができる。

（６）また、本形態においては、好ましくは、前記第２シャフト素材は、炭素含有量が０．３％以上の炭素鋼であり、
前記焼入れ工程は、前記動力伝達部を高周波焼入れする工程である。

この場合、高周波焼入れに適した比較的高い炭素含有量の炭素鋼により第２シャフト素材を形成できる。なお、比較的高い炭素含有量の炭素鋼では、溶接による接合が困難となるが（上述のように凝固割れが生じやすくなるため）、第１シャフト素材と第２シャフト素材は、上述のように溶接以外の方法（摩擦圧接による接合方法）で接合されるので、かかる比較的高い炭素含有量の炭素鋼の使用が可能である。

（７）他の一の形態は、ロータコア（３２）と、
中空部（３４Ａ）を有し、前記ロータコアが径方向外側に固定されるロータシャフト（３４、１３４）とを備え、
前記ロータシャフトは、軸方向に接合された２つのピース（３４ａ、３４ｂ；１３４ａ、１３４ｂ）を含み、
前記中空部を形成する前記ロータシャフトの内周面は、前記２つのピースの接合部において径方向内側に凸となる凸状部位（３４７）を周方向に沿って有する、回転電機（１）用ロータ（３０、１３０）である。

この場合、ロータシャフトは、２つのピースの接合部における径方向内側に凸状部位を備えるので、ロータシャフトの中空部内において凸状部位を利用した油の分配と油の溜まりを実現することが可能となる。

（８）また、本形態においては、好ましくは、前記ロータシャフトは、回転電機の回転トルクを伝達するための焼入れされた動力伝達部を有する。

この場合、ロータシャフトは、焼入れにより強度が高められた動力伝達部を備えることができる。

（９）また、本形態においては、好ましくは、前記ロータシャフトは、炭素含有量が０．３％以上の炭素鋼により形成される。

この場合、高周波焼入れに適した比較的高い炭素含有量の炭素鋼によりロータシャフトを形成できる。なお、比較的高い炭素含有量の炭素鋼では、２つのピースの接合のための溶接が困難となるが、２つのピースの接合は、摩擦圧接により実現できるので、かかる比較的高い炭素含有量の炭素鋼の使用が可能である。

１、１０１ モータ
１０ モータハウジング
１２ 回転軸（回転中心）
１４ａ ベアリング
１４ｂ ベアリング
２１ ステータ
２２ コイル
２２Ａ コイルエンド
２２Ｂ コイルエンド
３０、１３０ ロータ
３２ ロータコア
３２１ 永久磁石
３４、１３４ ロータシャフト
３４ａ、１３４ａ ピース
３４ｂ、１３４ｂ ピース
３４Ａ，３４０Ａ、３４０Ｂ 中空部
３４Ｂ 凹部
３４１ 第１噴出孔
３４１ａ 開口
３４１ｂ 開口
３４２ 第２噴出孔
３４２ａ 開口
３４２ｂ 開口
３４５ 動力伝達部
３４７、３４７Ａ 凸状部位
３５Ａ エンドプレート
３５Ｂ エンドプレート
６０ 動力伝達機構
６１ 軸部材
７００、７０００ ロータシャフト形成部材
７００ａ、７０００ａ シャフト素材
７００ｂ、７０００ｂ シャフト素材
７０２ 取代部（余肉部）
７３０ 動力伝達部
９０ 油供給源
９２ 管路部材
９２Ａ 中空部
９３ 吐出孔
９４ ポンプ

Claims (9)

1. 軸方向に開口する中空部を有する第１シャフト素材と、軸方向に開口する中空部を有する第２シャフト素材とを、軸まわりに回転させながら、軸方向の端部の端面同士を軸方向に突き合わせて荷重を加えることで、前記第１シャフト素材及び前記第２シャフト素材を接合させる接合工程と、
   前記接合工程の後に、前記第１シャフト素材及び前記第２シャフト素材の接合部の外周面を平滑にする平滑化工程と、
   前記平滑化工程の後に、前記第１シャフト素材及び前記第２シャフト素材をロータコアと一体化する工程とを含む、回転電機用ロータの製造方法。
2. 前記平滑化工程は、前記第１シャフト素材及び前記第２シャフト素材のそれぞれの外周面を切削することを含む、請求項１に記載の回転電機用ロータの製造方法。
3. 前記接合工程に供される前記第１シャフト素材及び前記第２シャフト素材は、鍛造により製造される、請求項１又は２に記載の回転電機用ロータの製造方法。
4. 前記接合工程では、前記第１シャフト素材及び前記第２シャフト素材の接合部において、内周面に、径方向内側に凸となる第１凸状部位が周方向に沿って形成されるとともに、外周面に、径方向外側に凸となる第２凸状部位が周方向に沿って形成され、
   前記平滑化工程は、前記第２凸状部位を無くすことを含む、請求項１～３のうちのいずれか１項に記載の回転電機用ロータの製造方法。
5. 前記第１シャフト素材及び前記第２シャフト素材の少なくともいずれかは、回転電機の回転トルクを伝達するための動力伝達部が形成されており、
   前記平滑化工程の後に、前記動力伝達部を焼入れする焼入れ工程を含む、請求項１～４のうちのいずれか１項に記載の回転電機用ロータの製造方法。
6. 前記第２シャフト素材は、炭素含有量が０．３％以上の炭素鋼であり、
   前記焼入れ工程は、前記動力伝達部を高周波焼入れする工程である、請求項５に記載の回転電機用ロータの製造方法。
7. ロータコアと、
   中空部を有し、前記ロータコアが径方向外側に固定されるロータシャフトとを備え、
   前記ロータシャフトは、軸方向に接合された２つのピースを含み、
   前記中空部を形成する前記ロータシャフトの内周面は、前記２つのピースの接合部において径方向内側に凸となる凸状部位を周方向に沿って有する、回転電機用ロータ。
8. 前記ロータシャフトは、回転電機の回転トルクを伝達するための焼入れされた動力伝達部を有する、請求項７に記載の回転電機用ロータ。
9. 前記ロータシャフトは、炭素含有量が０．３％以上の炭素鋼により形成される、請求項８に記載の回転電機用ロータ。

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