JP7287568B2 - ロータおよびロータの製造方法 - Google Patents

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、複数の軸部材により構成されたシャフト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。このようなロータおよびロータの製造方法は、たとえば、特許第６１６２０２０号公報に開示されている。

上記特許第６１６２０２０号公報には、モータコアと共にロータを構成するモータシャフトが開示されている。このモータシャフトは、第１の部材と第２の部材とにより構成されている。第１の部材は、モータコアに固定されている。また、第１の部材は、中空部分と中実部分とを含む。そして、第１の部材の中空部分の端面と第２の部材の端面とが突き合わされた状態で、中空部分の端面と第２の部材の端面とが接合されている。また、第２の部材には、スプライン溝が形成されている。そして、モータコアからの駆動力が、第１の部材、第１の部材と第２の部材との接合部分、および、第２の部材を介して、駆動力伝達部材に伝達される。

特許第６１６２０２０号公報

しかしながら、上記特許第６１６２０２０号公報では、第１の部材、第１の部材と第２の部材との接合部分、および、第２の部材を介して、モータコアからの駆動力（トルク）が駆動力伝達部材に伝達される。このため、駆動力伝達経路（トルク伝達経路）に、接合部分が含まれることに起因して、接合部分に応力が集中する場合があると考えられる。すなわち、溶接等が行われることよって形状が複雑化し、応力が比較的集中しやすくなっている接合部分に、応力が集中すると考えられる。この結果、接合部分（モータシャフト）の機械的強度を確保するために、第１の部材、第２の部材および接合部分を大型化する必要がある。したがって、上記特許第６１６２０２０号公報によるモータシャフト（ロータ）では、第１の部材と第２の部材とを接合することに起因して、第１の部材（第１軸部材）、第２の部材（第２軸部材）および第１の部材と第２の部材との接合部分（接合部）が大型化してしまうという問題点がある。なお、「大型化」とは、たとえは、外径寸法を大きくすることのみならず、厚みを大きくすること（厚肉化）をも含む概念として記載している。

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、第１軸部材と第２軸部材とを接合部において接合してシャフトを構成する場合にも、シャフトの機械的強度を確保しながら、第１軸部材、第２軸部材および接合部が大型化するのを防止することが可能なロータ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、軸方向一方側の第１端面と軸方向他方側の第２端面とを有する円筒形状のロータコアと、ロータコアと一体的に回転するシャフトとを備え、シャフトは、ロータコアの径方向内側に配置される中空形状の第１大径部分と、ロータコアの第１端面よりも軸方向一方側に配置され、且つ、第１大径部分と連続的に形成された第１小径部分とを一体的に有する第１軸部材と、ロータコアの第２端面よりも軸方向他方側に配置された第２小径部分を有する第２軸部材と、を含み、第１軸部材の第１小径部分の少なくとも一部における外径、および、第２軸部材の第２小径部分の少なくとも一部における外径の各々は、ロータコアの内径よりも小さく、第１軸部材の第１大径部分は、ロータコアの内周面に当接し、且つ、ロータコアからの駆動力が伝達される駆動力伝達外周面を有しており、第１軸部材の第１小径部分には、ロータコアから駆動力伝達外周面を介して伝達された駆動力を駆動力伝達部材に伝達するための駆動力伝達部が設けられており、第１軸部材の軸方向他方側の部分には、第２軸部材に接合される接合部が設けられており、接合部は、駆動力伝達外周面の軸方向他方側の端部よりも軸方向他方側に位置する。なお、本願明細書では、「接合」とは、溶接およびカシメ接合に加えて、焼き嵌めまたは冷やし嵌め等によって圧接させて接続することをも含む、広い概念を意味するものとして記載している。

この発明の第１の局面におけるロータでは、上記のように、シャフトを第１軸部材および第２軸部材を含むように構成するとともに、第１軸部材の第１小径部分に、ロータコアからの駆動力を駆動力伝達部材に伝達するための駆動力伝達部を設ける。そして、第１軸部材の軸方向他方側の部分に、他方軸部材に接合される接合部が設けられるとともに、接合部は、駆動力伝達外周面の軸方向他方側の端部よりも軸方向他方側に位置する。これにより、ロータコアから第１軸部材の駆動力伝達部までの駆動力の伝達経路上ではなく、第２軸部材に接合部が設けられるので、接合部に応力が集中するのを防止することができる。このため、駆動力の伝達経路上に接合部を設ける場合に比べて、第１軸部材、第２軸部材および接合部を大型化する必要がなくなる。この結果、第１軸部材と第２軸部材とを接合部において接合してシャフトを構成する場合にも、シャフトの機械的強度を確保しながら、第１軸部材、第２軸部材および接合部が大型化す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、円筒形状のロータコアの径方向内側に配置される中空形状の第１大径部分と、ロータコアの軸方向一方側の第１端面よりも軸方向一方側に配置され、且つ、第１大径部分と連続的に形成されるとともに、少なくとも一部における外径がロータコアの内径よりも小さい第１小径部分とを一体的に有する、ロータコアと一体的に回転するシャフトの第１軸部材を準備する第１軸部材準備工程と、ロータコアの軸方向他方側の第２端面よりも軸方向他方側に配置され、少なくとも一部における外径がロータコアの内径よりも小さい第２小径部分を有する、シャフトの第２軸部材を準備する第２軸部材準備工程と、ロータコアの内周面に当接する第１大径部分の駆動力伝達外周面を介して伝達されたロータコアからの駆動力を駆動力伝達部材に伝達するための駆動力伝達部を、第１軸部材の第１小径部分に形成する駆動力伝達部形成工程と、第１大径部分の駆動力伝達外周面の軸方向他方側の端部よりも軸方向他方側において、第１軸部材の軸方向他方側の部分と第２軸部材とを溶接により接合する接合工程と、ロータコアにシャフトを固定する固定工程と、を備える。

この発明の第２の局面におけるロータの製造方法には、上記のように、ロータコアからの駆動力を駆動力伝達部材に伝達するための駆動力伝達部を第１軸部材の第１小径部分に形成する駆動力伝達部形成工程と、第１大径部分の駆動力伝達外周面の軸方向他方側の端部よりも軸方向他方側において第１軸部材の軸方向他方側の部分と第２軸部材とを接合する接合工程と、が備えられる。これにより、ロータコアから第１軸部材の駆動力伝達部までの駆動力の伝達経路上ではなく、第２軸部材に接合部が設けられるので、接合部に応力が集中するのを防止することができる。このため、駆動力の伝達経路上に接合部を設ける場合に比べて、第１軸部材、第２軸部材および接合部を大型化する必要がなくなる。この結果、第１軸部材と第２軸部材とを接合部において接合してシャフトを構成する場合にも、シャフトの機械的強度を確保しながら、第１軸部材、第２軸部材および接合部が大型化す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、第１軸部材と第２軸部材とが溶接により接合されるので、締結部材等により第１軸部材と第２軸部材とを接続する場合に比べて、ロータの部品点数を低減することができる。

本発明によれば、上記のように、第１軸部材と第２軸部材とを接合部において接合してシャフトを構成する場合にも、シャフトの機械的強度を確保しながら、第１軸部材、第２軸部材および接合部が大型化するのを防止することができる。

一実施形態によるロータ（回転電機）の平面図である。 一実施形態によるロータの構成を示す軸方向に沿った断面図である。 一実施形態による冷却用油の噴出を説明するための模式図である。 一実施形態による接合部の構成を説明するためにロータを軸方向に見た図である。 一実施形態の第１変形例によるロータの断面図である。 一実施形態の第２変形例によるロータの断面図である。 一実施形態の第３変形例によるロータの断面図である。 一実施形態によるロータの製造方法を示すフロー図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

［ロータの全体構成］
図１～図４を参照して、本実施形態によるロータ１００の構成について説明する。ロータ１００は、ステータ１０１と共に、回転電機１０２を構成する。また、ロータ１００は、回転電機１０２と負荷との間において、駆動力を伝達する駆動力伝達経路（パワートレイン）上に設けられた駆動力伝達部材１０３に接続されている。ステータ１０１は、ステータコア１０１ａと、コイル１０１ｂとを含む。ステータコア１０１ａは、円環状を有する。コイル１０１ｂは、ステータコア１０１ａに配置されている。

本願明細書では、「軸方向」とは、ロータ１００の回転軸線Ｃ１に沿った方向（Ｚ１方向またはＺ２方向）を意味する。また、「周方向」とは、ロータ１００の周方向（Ａ１方向またはＡ２方向）を意味する。また、「径方向」とは、ロータ１００の径方向を意味する。そして、「径方向内側」とは、図中のＲ１方向側を意味するものとする。また、「径方向外側」とは、図中のＲ２方向側を意味するものとする。また、「軸方向一方側」とは、図中のＺ１方向側を意味するものとする。また、「軸方向他方側」とは、図中のＺ２方向側を意味するものとする。

図２に示すように、ロータ１００は、ロータコア１と、シャフト２と、エンドプレート３ａおよび３ｂと、軸受部材４ａおよび４ｂと、回転位置検出部５と、油供給部６（図３参照）とを備える。なお、軸受部材４ａは、請求の範囲の「第１軸受部材」の一例である。また、軸受部材４ｂは、請求の範囲の「第２軸受部材」の一例である。

（ロータコアの構成）
図１に示すように、ロータコア１は、円環状（円筒状）に形成されている。また、ロータコア１は、ステータコア１０１ａの径方向内側に配置されている。図２に示すように、ロータコア１は、複数の電磁鋼板１ａが軸方向に積層されて形成されている。そして、ロータコア１の内部には、図示しない永久磁石が配置されている。また、ロータコア１の積層長さは、Ｌ１である。なお、積層長さＬ１とは、ロータコア１のＺ１方向側の端面１１のＺ方向の位置Ｐ１と、ロータコア１のＺ２方向側の端面１２のＺ方向の位置Ｐ２との距離である。なお、端面１１および端面１２は、それぞれ、請求の範囲の「第１端面」および「第２端面」の一例である。

そして、ロータコア１は、ステータ１０１のコイル１０１ｂに電流が流されることにより生じる磁界と相互作用することにより、駆動力（トルク）を生じさせるように構成されている。すなわち、ロータコア１は、回転力を生じさせる。

（シャフトの構成）
シャフト２は、回転軸線Ｃ１回りに回転する部材である。具体的には、シャフト２は、ロータコア１、エンドプレート３ａおよび３ｂ、および、回転位置検出部５と一体的に、ステータ１０１に対して回転するように構成されている。シャフト２は、一方軸部材２０と他方軸部材３０とが接合部４０により接合されることにより形成されている。すなわち、シャフト２は、複数の部材により形成されている。なお、一方軸部材２０および他方軸部材３０は、それぞれ、請求の範囲の「第１軸部材」および「第２軸部材」の一例である。

〈一方軸部材の構成〉
図２に示すように、一方軸部材２０は、ロータコア１の径方向内側で、かつ、ロータコア１の軸方向一方側に延びるように配置されている。具体的には、一方軸部材２０（後述する大径部分２２）は、中空形状を有する。たとえば、一方軸部材２０は、回転軸線Ｃ１に沿って貫通された円筒状に形成されている。また、一方軸部材２０は、たとえば、炭素鋼により構成されている。また、一方軸部材２０は、ロータコア１の軸方向中心Ｃ２よりもＺ１方向側の位置からロータコア１よりもＺ１方向側に亘って配置されている。一方軸部材２０の軸方向の長さは、長さＬ１よりも大きいＬ２である。

そして、一方軸部材２０は、ロータコア１の内周面１３に固定されている。たとえば、一方軸部材２０がロータコア１の内周面１３に配置された状態で、一方軸部材２０が拡径されることにより、一方軸部材２０とロータコア１との隙間が小さくなり、一方軸部材２０がロータコア１に嵌った状態（圧接した状態）となる。詳細には、一方軸部材２０がロータコア１の内周面１３に配置された状態で、ハイドロフォーミング法によって、ロータコア１の内周面１３に圧接されている。なお、「拡径」とは、部材が径方向に膨張することによって、外径が大きくなるように変化することである。

そして、一方軸部材２０は、互いに一体的に（連続的に）形成された小径部分２１と大径部分２２とを含む。すなわち、小径部分２１と大径部分２２とは連続して形成されている。大径部分２２は、ロータコア１の径方向内側に配置される。小径部分２１は、ロータコア１の端面１１よりも軸方向一方側（Ｚ１方向側）に配置される。そして、小径部分２１の内径は、ｄ１１であり、小径部分２１の外径は、ｄ１２である。なお、小径部分２１の内径ｄ１１とは、小径部分２１の内周面２１ａのうち、軸受部材４ａが配置されている軸方向位置Ｐ３に位置する部分の内径を意味し、小径部分２１の外径ｄ１２とは、小径部分２１の外周面２１ｂのうち、軸受部材４ａが配置されている軸方向位置Ｐ３に位置する部分の外径を意味する。また、小径部分２１は、請求の範囲の「第１小径部分」の一例である。また、大径部分２２は、請求の範囲の「第１大径部分」の一例である。

また、大径部分２２の内径は、小径部分２１の内径ｄ１１よりも大きいｄ２１である。また、大径部分２２の外径は、小径部分２１の外径ｄ１２よりも大きいｄ２２である。なお、大径部分２２の内径ｄ２１とは、大径部分２２の内周面２２ａのうち、ロータコア１が配置されている軸方向位置Ｐ１からＰ２までの領域に位置する部分の内径を意味し、大径部分２２の外径ｄ２２とは、大径部分２２の外周面２２ｂのうち、ロータコア１が配置されている軸方向位置Ｐ１からＰ２までの領域に位置する部分の外径を意味する。また、小径部分２１の外径ｄ１２は、ロータコア１の内径ｄ５１よりも小さい。また、外周面２２ｂは、ロータコア１の内周面１３に当接し、且つ、ロータコア１からの駆動力が伝達されるように構成されている。なお、外周面２２ｂは、請求の範囲の「駆動力伝達外周面」の一例である。

また、大径部分２２の軸方向他方側（Ｚ２方向側）の先端部分２３の外径は、ｄ２３である。

ここで、本実施形態では、小径部分２１には、ロータコア１から大径部分２２の外周面２２ｂを介して伝達された駆動力を駆動力伝達部材１０３に伝達するための駆動力伝達部２１ｃが設けられている。具体的には、駆動力伝達部２１ｃは、小径部分２１の内周面２１ａに形成されたスプライン（歯部または溝部）として構成されている。そして、一方軸部材２０は、駆動力伝達部材１０３が駆動力伝達部２１ｃに嵌った状態で一方軸部材２０と駆動力伝達部材１０３とが共に回転することにより、ロータコア１からの駆動力を駆動力伝達部材１０３（負荷側）に伝達させるように構成されている。なお、一方軸部材２０は、負荷側からエネルギーの回生を行う際には、駆動力伝達部材１０３からの回転力をロータコア１に伝達するように構成されている。

大径部分２２は、小径部分２１のＺ２方向側に一体的に形成されている。そして、大径部分２２には、フランジ２２ｄが設けられている。フランジ２２ｄは、大径部分２２の外周面２２ｂから径方向外側に突出するように形成されている。そして、フランジ２２ｄのＺ２方向側の面とエンドプレート３ａのＺ１方向側の面とが軸方向に対向している。

また、大径部分２２には、貫通孔２２ｅが設けられている。貫通孔２２ｅは、一方軸部材２０のうちのロータコア１よりもＺ１方向側の部分に配置されている。詳細には、貫通孔２２ｅは、ロータコア１のＺ１方向側の端面１１の軸方向位置Ｐ１よりもＺ１方向側の位置に設けられている。また、貫通孔２２ｅは、フランジ２２ｄの一部が径方向に貫通されるように形成されている。

図３に示すように、貫通孔２２ｅは、冷却用油Ｅを径方向に流通させる機能を有する。冷却用油Ｅは、たとえば、ＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ）である。詳細には、冷却用油Ｅは、シャフト２の内部に配置された油供給部６から、シャフト２内に噴出される。そして、シャフト２が回転することにより、遠心力が冷却用油Ｅに作用することによって、他方軸部材３０の後述する貫通孔３１ｃから冷却用油Ｅの一部が噴出して、噴出した冷却用油Ｅがステータ１０１のうちのＺ２方向側の部分（コイル１０１ｂのコイルエンド部）に到達する。これにより、冷却用油Ｅによりステータ１０１のうちのＺ２方向側の部分が冷却される。なお、図３では、紙面右側のコイル１０１ｂに、冷却用油Ｅが吹きかけられている状態を示しているが、ロータ１００が回転することによって、紙面左側のコイル１０１ｂにも、冷却用油Ｅが吹きかけられる。

また、一方軸部材２０の内周面２２ａに沿って、冷却用油Ｅが流れることにより、ロータコア１が冷却される。そして、一方軸部材２０の貫通孔２２ｅから冷却用油Ｅが噴出して、噴出した冷却用油Ｅがステータ１０１のうちのＺ１方向側の部分（コイル１０１ｂのコイルエンド部）に到達する。これにより、冷却用油Ｅによりステータ１０１のうちのＺ１方向側の部分が冷却される。

また、大径部分２２の外周面２２ｂに、ロータコア１が固定されている。すなわち、ロータ１００が製造される際に、一方軸部材２０のうちの大径部分２２がハイドロフォーミング法により拡径されることにより、ロータコア１とシャフト２とが互いに固定される。

そして、本実施形態では、大径部分２２のＺ２方向側の部分に、他方軸部材３０に接合される接合部４０が設けられている。具体的には、大径部分２２のうちのロータコア１のＺ２方向側の端面１２の位置Ｐ２よりもＺ２方向側の部分に接合部４０が設けられている。また、接合部４０は、大径部分２２の外周面２２ｂの軸方向他方側（Ｚ２方向側）の端部よりも軸方向他方側に位置する。

〈他方軸部材の構成〉
図２に示すように、他方軸部材３０は、一方軸部材２０とは別個に形成されているとともに、ロータコア１のＺ２方向側に配置されている。詳細には、他方軸部材３０（後述する小径部分３１および大径部分３２）は、ロータコア１のＺ２方向側の端面１２（位置Ｐ２）よりもＺ２方向側に配置されている。また、他方軸部材３０は、ロータコア１のＺ２方向側の位置を超えてＺ２方向側に向かって延びるように配置されている。他方軸部材３０の軸方向の長さは、長さＬ１よりも小さく、かつ、長さＬ２よりも小さいＬ３である。

ここで、本実施形態では、他方軸部材３０は、一方軸部材２０の剛性よりも低い剛性を有する材料により構成されている。たとえば、他方軸部材３０は、一方軸部材２０と同様に炭素鋼により構成されている一方、他方軸部材３０の炭素含有量は、一方軸部材２０の炭素含有量よりも少ない。

また、他方軸部材３０は、中空形状を有する。そして、他方軸部材３０は、互いに一体的に形成された小径部分３１と大径部分３２とを含む。すなわち、小径部分３１と大径部分３２とは連続して形成されている。大径部分３２は、小径部分３１よりも軸方向一方側（Ｚ１方向側）に配置されている。そして、小径部分３１の内径は、ｄ３１であり、小径部分３１の外径は、ｄ３２である。なお、小径部分３１の内径ｄ３１とは、小径部分３１の内周面３１ａのうち、軸受部材４ｂが配置されている軸方向位置Ｐ４に位置する部分の内径を意味し、小径部分３１の外径ｄ３２とは、小径部分３１の外周面３１ｂのうち、軸受部材４ｂが配置されている軸方向位置Ｐ４に位置する部分の外径を意味する。また、小径部分３１は、請求の範囲の「第２小径部分」の一例である。また、大径部分３２は、請求の範囲の「第２大径部分」の一例である。

また、大径部分３２の内径は、小径部分３１の内径ｄ３１よりも大きいｄ４１である。また、大径部分３２の外径は、小径部分３１の外径ｄ３２よりも大きいｄ４２である。なお、大径部分３２の内径ｄ４１は、大径部分３２のうちのＺ１方向側の端部（または端部近傍）の内径を意味する。また、大径部分３２の外径ｄ４２とは、大径部分２２のうちの接合部４０が設けられている軸方向位置Ｐ５に対応する部分（大径部分３２のＺ１方向側の先端部分３３）の外径を意味するものとして記載している。大径部分３２の軸方向一方側（Ｚ１方向側）の先端部分３３における外径ｄ４２は、小径部分３１の外径ｄ３２よりも大きく、且つ、大径部分２２の軸方向他方側（Ｚ２方向側）の先端部分２３における外径ｄ２３よりも小さい。また、小径部分３１の外径ｄ３２は、ロータコア１の内径ｄ５１よりも小さい。

ここで、本実施形態では、他方軸部材３０のうちの大径部分３２よりもＺ２方向側の部分である小径部分３１に、冷却用油Ｅを径方向に流通させる貫通孔３１ｃが設けられている。具体的には、貫通孔３１ｃは、接合部４０の軸方向位置Ｐ５よりもＺ２方向側に形成されている。

そして、大径部分３２の外周面３２ａと一方軸部材２０の大径部分２２の内周面２２ａとが径方向に対向して配置されている。また、外周面３２ａの少なくとも一部と内周面２２ａの少なくとも一部とは、接合部４０において接合（たとえば、溶接）されている。他方軸部材３０の大径部分３２の内周面３２ｂと、一方軸部材２０の大径部分２２の内周面２２ａとは、大径部分３２のＺ１方向側の先端部分３３の端面を介して接続されており、冷却用油Ｅが他方軸部材３０側から一方軸部材２０側に流れるように、シャフト２は構成されている。

〈接合部の構成〉
図２に示すように、接合部４０は、一方軸部材２０の内周面２２ａと他方軸部材３０の外周面３２ａとが溶接されることにより形成されている。具体的には、大径部分３２の軸方向一方側（Ｚ１方向側）の先端部分３３における外周面３２ａと、大径部分２２の軸方向他方側（Ｚ２方向側）の先端部分２３における内周面２２ａとが溶接により接合されている。詳細には、一方軸部材２０と他方軸部材３０とが径方向にオーバーラップする軸方向位置Ｐ５に設けられている。たとえば、図４に示すように、接合部４０は、Ｚ１方向に見て、周状に間欠的に設けられている。たとえば、接合部４０は、Ｚ１方向に見て、等角度間隔で複数設けられている。なお、図４では、軸受部材４ｂの図示を省略している。

また、接合部４０は、一方軸部材２０の一部と他方軸部材３０の一部とが加熱されることにより互いに溶融しあった後、硬化することにより形成されている。たとえば、接合部４０は、レーザー溶接、電子ビーム溶接、アーク溶接、および、抵抗溶接等の各種溶接方法により形成することが可能である。

（エンドプレートの構成）
図２に示すように、エンドプレート３ａは、ロータコア１の軸方向一方側（Ｚ１方向側）の端面１１に配置されている。また、エンドプレート３ｂは、ロータコア１の軸方向他方側（Ｚ２方向側）の端面１２に配置されている。すなわち、エンドプレート３ａおよび３ｂは、ロータコア１を軸方向の両側から挟み込むように配置されている。そして、エンドプレート３ａおよび３ｂは、それぞれ、シャフト２（一方軸部材２０）に固定されている。たとえば、エンドプレート３ａおよび３ｂは、一方軸部材２０に対してカシメ接合されている。

また、エンドプレート３ｂは、接合部４０の軸方向位置Ｐ５とは異なる位置に設けられている。具体的には、エンドプレート３ｂは、ロータコア１のＺ２方向側の端面１１の軸方向位置Ｐ２よりもＺ２方向側で、かつ、接合部４０の軸方向位置Ｐ５よりもＺ１方向側の位置に配置されている。

（軸受部材および回転位置検出部の構成）
図２に示すように、軸受部材４ａおよび回転位置検出部５は、一方軸部材２０の小径部分２１に配置されている。また、軸受部材４ｂは、他方軸部材３０の小径部分３１に配置されている。そして、軸受部材４ａおよび４ｂは、シャフト２を回転軸Ｃ１回りに回転可能に支持するように構成されている。また、軸受部材４ａは、一方軸部材２０の外周面２１ｂに設けられているとともに、径方向に見て、少なくとも一部が駆動力伝達部２１ｃとオーバーラップする位置に、配置されている。また、小径部分２１の外周面２１ｂの軸方向位置Ｐ３に、軸受部材４ａが配置されている。また、軸受部材４ｂは、小径部分３１のうちの接合部４０の軸方向位置Ｐ５よりもＺ２方向側に形成されている。

また、小径部分２１の外周面２１ｂのうちの軸方向位置Ｐ３よりもロータコア１側（Ｚ２方向側）に、回転位置検出部５が設けられている。回転位置検出部５は、一方軸部材２０のうちのロータコア１の端面１１の軸方向位置Ｐ１よりもＺ１方向側の位置に配置されている。詳細には、回転位置検出部５は、一方軸部材２０の外周面２１ｂに設けられているとともに、径方向に見て、少なくとも一部が駆動力伝達部２１ｃとオーバーラップする位置に設けられている。そして、回転位置検出部５は、ロータコア１の回転位置を検出するように構成されている。

回転位置検出部５は、たとえば、レゾルバとして構成されている。具体的には、回転位置検出部５は、レゾルバのロータとして、シャフト２に固定されている。そして、レゾルバのロータの径方向外側に配置された図示しないレゾルバのステータと、レゾルバのロータとの相対位置に応じて、レゾルバのステータから外部に回転位置情報（信号）を伝達するように構成されている。

〈ロータの製造方法〉
ロータ１００の製造方法は、図８に示すように、一方軸部材２０を準備する一方軸部材準備工程（Ｓ１）と、他方軸部材３０を準備する他方軸部材準備工程（Ｓ２）と、一方軸部材２０の小径部分２１に駆動力伝達部２１ｃを形成する駆動力伝達部形成工程（Ｓ３）と、一方軸部材２０の軸方向他方側（Ｚ２方向側）の部分と他方軸部材３０とを接合する接合工程（Ｓ４）と、を含むシャフト２の製造工程を備える。また、ロータ１００の製造方法は、ロータコア１にシャフト２を固定する固定工程（Ｓ５）を備える。なお、一方軸部材準備工程および他方軸部材準備工程は、それぞれ、請求の範囲の「第１軸部材準備工程」および「第２軸部材準備工程」の一例である。

シャフト２の製造工程においては、たとえば、一方軸部材準備工程、他方軸部材準備工程、駆動力伝達部形成工程、接合工程の順で行われる。なお、工程の順番は上記に限られない。たとえば、駆動力伝達部形成工程が、一方軸部材準備工程および他方軸部材準備工程の前に行われてもよいし、接合工程の後に行われてもよい。また、一方軸部材準備工程は、他方軸部材準備工程の後に行われてもよいし、他方軸部材準備工程と同時に行われてもよい。

また、固定工程（Ｓ５）は、シャフト２の製造工程（Ｓ１～Ｓ４）の後に行われる。たとえば、シャフト２は、ロータコア１にハイドロフォーミングにより固定される。

［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。

本実施形態では、上記のように、第１軸部材（２０）の第１大径部分（２２）は、ロータコア（１）の内周面（１３）に当接し、且つ、ロータコア（１）からの駆動力が伝達される駆動力伝達外周面（２２ｂ）を有する。そして、第１軸部材（２０）の第１小径部分（２１）には、ロータコア（１）から駆動力伝達外周面（２２ｂ）を介して伝達された駆動力を駆動力伝達部材（１０３）に伝達するための駆動力伝達部（２１ｃ）が設けられている。また、第１軸部材（２０）の軸方向他方側の部分には、第２軸部材（３０）に接合される接合部（４０）が設けられている。そして、接合部（４０）は、駆動力伝達外周面（２２ｂ）の軸方向他方側の端部よりも軸方向他方側に位置する。これにより、ロータコア（１）から第１軸部材（２０）の駆動力伝達部（２１ｃ）までの駆動力の伝達経路上ではなく、第２軸部材（３０）に接合部（４０）が設けられるので、接合部（４０）に応力が集中するのを防止することができる。このため、駆動力の伝達経路上に接合部（４０）を設ける場合に比べて、第１軸部材（２０）、第２軸部材（３０）および接合部（４０）を大型化する必要がなくなる。この結果、第１軸部材（２０）と第２軸部材（３０）とを接合部（４０）において接合してシャフト（２）を構成する場合にも、シャフト（２）の機械的強度を確保しながら、第１軸部材（２０）、第２軸部材（３０）および接合部（４０）が大型化す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、接合部（４０）は、ロータコア（１）の第２端面（１２）よりも軸方向他方側に配置されている。このように構成すれば、ロータコア（１）からの駆動力の全体を、接合部（４０）が設けられた第２軸部材（３０）ではなく、駆動力伝達部（２１ｃ）が設けられた第１軸部材（２０）に伝達させることができる。この結果、接合部（４０）において、駆動力（トルク）が伝達されるのを、より防止することができるので、シャフト（２）の機械的強度を確保しながら、第１軸部材（２０）、第２軸部材（３０）および接合部（４０）が大型化するのを、より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、第１軸部材（２０）の第１小径部分（２１）には、第１軸部材（２０）を支持する第１軸受部材（４ａ）が配置されている。そして、第２軸部材（３０）の第２小径部分（３１）には、第２軸部材（３０）を支持する第２軸受部材（４ｂ）が配置されている。このように構成すれば、第１軸受部材（４ａ）が第１小径部分（２１）に配置されるとともに、第２軸受部材（４ｂ）が第２小径部分（３１）に配置されるので、第１軸受部材（４ａ）の直径および第２軸受部材（４ｂ）の直径を大きくする必要がない。この結果、第１軸受部材（４ａ）および第２軸受部材（４ｂ）の大型化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、第２軸部材（３０）は、第２小径部分（３１）よりも軸方向一方側に配置され、且つ、第２小径部分（３１）と連続的に形成された第２大径部分（３２）を有する。また、第２大径部分（３２）の軸方向一方側の先端部分（３３）における外径（ｄ４２）は、第２小径部分（３１）の少なくとも一部における外径（ｄ３２）よりも大きく、且つ、第１大径部分（２２）の軸方向他方側の先端部分（２３）における外径（ｄ２３）よりも小さい。そして、第２大径部分（３２）の軸方向一方側の先端部分（３３）における外周面（３２ａ）と、第１大径部分（２２）の軸方向他方側の先端部分（２３）における内周面（２２ａ）とが溶接により接合されている。ここで、第１軸部材（２０）の他方側の端面と、第２軸部材（３０）の一方側の端面とを溶接する場合で、かつ、中空形状の第１軸部材（２０）の厚みおよび中空形状の第２軸部材（３０）の厚みが比較的小さい場合には、溶接深さが比較的小さくなると考えられる。この場合、接合部（４０）の機械的強度が低下すると考えられる。これに対して、上記実施形態のように、接合部（４０）を、第１軸部材（２０）の第１大径部分（２２）の先端部分（２３）における内周面（２２ａ）と第２軸部材（３０）の第２大径部分（３２）の先端部分（３３）における外周面（３２ａ）とを溶接することにより形成すれば、溶接深さの方向は、第１軸部材（２０）および第２軸部材（３０）の軸方向に沿った方向となる。このため、第１軸部材（２０）の厚みおよび第２軸部材（３０）の厚みが比較的小さい場合でも、溶接深さを十分に確保することができる。この結果、接合部（４０）の機械的強度を十分に確保することができる。そして、第１軸部材（２０）の外周面（２２ｂ）と第２軸部材（３０）の内周面（３１ａ）とを溶接する場合と異なり、第２軸部材（３０）と、第１軸部材（２０）の径方向外側に配置されているロータコア（１）とが機械的に干渉す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、ロータ（１００）の製造方法は、第１大径部分（２２）の駆動力伝達外周面（２２ｂ）の軸方向他方側の端部よりも軸方向他方側において、第１軸部材（２０）の軸方向他方側の部分と第２軸部材（３０）とを溶接により接合する接合工程を備える。これにより、ロータコア（１）から第１軸部材（２０）の駆動力伝達部（２１ｃ）までの駆動力の伝達経路上ではなく、第２軸部材（３０）に接合部（４０）が設けられるので、接合部（４０）に応力が集中するのを防止することができる。このため、駆動力の伝達経路上に接合部（４０）を設ける場合に比べて、第１軸部材（２０）、第２軸部材（３０）および接合部（４０）を大型化する必要がなくなる。この結果、第１軸部材（２０）と第２軸部材（３０）とを接合部（４０）において接合してシャフト（２）を構成する場合にも、シャフト（２）の機械的強度を確保しながら、第１軸部材（２０）、第２軸部材（３０）および接合部（４０）が大型化するのを防止することが可能なロータ（１００）の製造方法を提供することができる。

また、第１軸部材（２０）と第２軸部材（３０）とが溶接により接合されるので、締結部材等により第１軸部材（２０）と第２軸部材（３０）とを接続する場合に比べて、ロータ（１００）の部品点数を低減することができる。

［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請求の範囲によって示され、さらに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。

（第１変形例）
たとえば、上記実施形態では、ロータコア１の内周面１３には、シャフト２のうちの一方軸部材２０のみを固定する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図５に示す第１変形例のロータ２００のように、ロータコア２０１の内周面２１３には、一方軸部材２２０のみならず、他方軸部材２３０が固定されていてもよい。この場合、他方軸部材２３０の一部とロータコア２０１の一部とは、径方向に見て互いにオーバーラップする位置に配置される。なお、一方軸部材２２０および他方軸部材２３０は、それぞれ、請求の範囲の「第１軸部材」および「第２軸部材」の一例である。

また、上記実施形態では、接合部４０を、ロータコア１のＺ２方向側の端面１２よりもＺ２方向側に設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図５に示す第１変形例のロータ２００のように、接合部２４０は、ロータコア２０１の端面２１２よりもＺ１方向側に設けられている。

また、上記実施形態では、一方軸部材２０の内周面２２ａと他方軸部材３０の外周面３２ａとを接合する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図５に示す第１変形例のロータ２００のように、一方軸部材２２０のＺ２方向側の端面２２０ａと、他方軸部材２３０のＺ１方向側の端面２３０ａとが接合されてもよい。

（第２変形例）
また、上記実施形態では、一方軸部材２０の大径部分２２と他方軸部材３０の大径部分３２とを接合する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図６に示す第２変形例のロータ３００のように、一方軸部材３２０のＺ２方向側の小径部分３２２と、他方軸部材３３０の小径部分３３２とが接合されていてもよい。なお、一方軸部材３２０および他方軸部材３３０は、それぞれ、請求の範囲の「第１軸部材」および「第２軸部材」の一例である。

また、上記実施形態では、一方軸部材２０のうちのロータコア１よりも軸方向一方側（Ｚ１方向側）の部分に貫通孔２２ｅを設けるとともに、他方軸部材３０のうちのロータコア１よりも軸方向他方側（Ｚ２方向側）の部分に貫通孔３１ｃを設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図６に示す第２変形例のロータ３００のように、一方軸部材３２０のうちのロータコア１よりも軸方向一方側（Ｚ１方向側）の部分に貫通孔２２ｅを設けるとともに、一方軸部材３２０のうちのロータコア１よりも軸方向他方側（Ｚ２方向側）の部分に貫通孔３３１ｃを設けてもよい。

（第３変形例）
たとえば、上記実施形態では、一方軸部材２０（第１軸部材）の軸方向他方側（Ｚ２方向側）の先端部分２３の内周面２２ａと、他方軸部材３０（第２軸部材）の軸方向一方側（Ｚ１方向側）の先端部分３３の外周面３２ａとが接合される例を示したが、本発明はこれに限られない。

たとえば、図７に示す第３変形例のロータ４００では、他方軸部材４３０の大径部分４３２の軸方向一方側（Ｚ１方向側）の先端部分４３３と、一方軸部材４２０の大径部分４２２の軸方向他方側（Ｚ２方向側）の先端部分４２３とが溶接により接合されている。この場合、図７に示すように、大径部分４３２の先端部分４３３のＺ１方向側の端面４３３ａと、大径部分４２２の先端部分４２３のＺ２方向側の端面４２３ａとが接合されている。すなわち、大径部分４３２の軸方向一方側の先端部分４３３における外径ｄ４３３は、他方軸部材４３０の小径部分４３１の外径ｄ４３１よりも大きく、且つ、大径部分４２２の軸方向他方側の先端部分４２３における外径ｄ４２３と等しい。また、接合部４４０は、ロータコア１の軸方向他方側の端面４１２よりも軸方向他方側に設けられている。また、接合部４４０は、ロータコア１の貫通孔４３１ｃよりも軸方向他方側に設けられている。なお、一方軸部材４２０および他方軸部材４３０は、それぞれ、請求の範囲の「第１軸部材」および「第２軸部材」の一例である。また、大径部分４２２および大径部分４３２は、それぞれ、請求の範囲の「第１大径部分」および「第２大径部分」の一例である。また、小径部分４３１は、請求の範囲の「第２小径部分」の一例である。また、端面４１２は、請求の範囲の「第２端面」の一例である。

上記のように、他方軸部材４３０の大径部分４３２の先端部分４３３と、一方軸部材４２０の大径部分４２２の先端部分４２３とが溶接により軸方向に接合されていることによって、接合部４４０において一方軸部材４２０と他方軸部材４３０とが径方向に隣接して接合されている場合に比べて、接合部４４０におけるシャフト４０２の外径を小さくすることができる。その結果、ロータ４００をより小型化することができる。

（その他の変形例）
また、上記実施形態では、シャフト２を、２つの部材（一方軸部材２０および他方軸部材３０）により構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、シャフトを、３つ以上の部材により構成してもよい。この場合、３つ以上の部材のうちの最も軸方向一方側に配置される部材に、ロータコアが固定されるとともに、駆動力伝達部が設けられる。

また、上記実施形態では、一方軸部材２０および他方軸部材３０の各々が中空形状を有するようにシャフト２を構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、一方軸部材２０および他方軸部材３０のうちの一方または両方が中実形状を有するようにシャフト２を構成してもよい。

また、上記実施形態では、接合部を溶接により形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、一方軸部材２０と他方軸部材３０とが焼き嵌めまたは冷やし嵌め等によって圧接された部分を接合部として構成してもよい。

また、上記実施形態では、駆動力伝達部２１ｃを内周面２１ａに設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、駆動力伝達部２１ｃを外周面２１ｂに設けてもよい。この場合、駆動力伝達部２１ｃは、軸受部材４ａおよび回転位置検出部５の軸方向位置とは異なる軸方向位置に設けられる。

また、上記実施形態では、一方軸部材２０に小径部分２１と大径部分２２とを設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、一方軸部材が一定の内径および外径を有するようにシャフトを構成してもよい。

また、上記実施形態では、回転位置検出部５を軸受部材４ａよりもＺ２方向側に設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、回転位置検出部５を軸受部材４ａよりもＺ１方向側に設けてもよい。

また、上記実施形態では、エンドプレート３ａおよび３ｂをシャフト２に固定する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、エンドプレート３ａおよび３ｂをロータコア１に溶接またはカシメ接合により固定してもよい。

また、上記実施形態では、シャフト２に貫通孔２２ｅおよび３１ｃを設ける例を示したが本発明はこれに限られない。たとえは、シャフト２に貫通孔２２ｅおよび３１ｃのうちの一方のみを設けてもよいし、いずれも設けなくてもよい。

また、上記実施形態では、一方軸部材２０および他方軸部材３０を炭素鋼により構成する例を示しが、本発明はこれに限られない。すなわち、一方軸部材２０および他方軸部材３０の少なくとも一方を炭素鋼以外の部材（たとえば、ステンレス鋼またはアルミニウムなど）により構成してもよい。

また、上記実施形態では、他方軸部材３０を一方軸部材２０の剛性よりも低い剛性を有する材料により構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、他方軸部材３０を一方軸部材２０の剛性以上の剛性を有する材料により構成してもよい。

また、上記実施形態では、接合部４０を、Ｚ１方向に見て、間欠的に等角度間隔で形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、接合部４０を、Ｚ１方向に見て、連続的に円弧状に形成してもよい。

また、上記実施形態では、エンドプレート３ｂの軸方向位置と接合部４０の軸方向位置とが互いに異なるようにシャフト２を構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、エンドプレートの軸方向位置と接合部の軸方向位置とが同一となる（径方向に見てオーバーラップする）ように、シャフトを構成してもよい。

１、２０１…ロータコア、２、４０２…シャフト、４ａ…軸受部材（第１軸受部材）、４ｂ…軸受部材（第２軸受部材）、５…回転位置検出部、１１…端面（第１端面）、１２、４１２…端面（第２端面）、１３、２１３…内周面（ロータコアの内周面）、２０、２２０、３２０、４２０…一方軸部材（第１軸部材）、２１…小径部分（第１小径部分）、２１ａ、２２ａ…内周面（一方軸部材の内周面）、２１ｂ…外周面（第１軸部材の外周面）、２１ｃ…駆動力伝達部、２２、４２２…大径部分（第１大径部分）、２２ｂ…外周面（駆動力伝達外周面）、２２ｅ、３１ｃ…貫通孔、２３…先端部分（第１大径部分の先端部分）、３０、２３０、３３０、４３０…他方軸部材（第２軸部材）、３１、４３１…小径部分（第２小径部分）、３２、４３２…大径部分（第２大径部分）、３２ａ…外周面（他方軸部材の外周面）、３３…先端部分（第２大径部分の先端部分）、４０、２４０、４４０…接合部、１００、２００、３００、４００…ロータ、１０３…駆動力伝達部材、ｄ１２…外径（第１小径部分の外径）、ｄ２３…外径（第１大径部分の先端部分の外径）、ｄ３２…外径（第２小径部分の外径）、ｄ４２…外径（第２大径部分の先端部分の外径）、ｄ５１…内径（ロータコアの内径）

Claims (6)

1. 軸方向一方側の第１端面と軸方向他方側の第２端面とを有する円筒形状のロータコアと、
   前記ロータコアと一体的に回転するシャフトとを備え、
   前記シャフトは、前記ロータコアの径方向内側に配置される中空形状の第１大径部分と、前記ロータコアの前記第１端面よりも前記軸方向一方側に配置され、且つ、前記第１大径部分と連続的に形成された第１小径部分とを一体的に有する第１軸部材と、前記ロータコアの前記第２端面よりも前記軸方向他方側に配置された第２小径部分を有する第２軸部材と、を含み、
   前記第１軸部材の前記第１小径部分の少なくとも一部における外径、および、前記第２軸部材の前記第２小径部分の少なくとも一部における外径の各々は、前記ロータコアの内径よりも小さく、
   前記第１軸部材の前記第１大径部分は、前記ロータコアの内周面に当接し、且つ、前記ロータコアからの駆動力が伝達される駆動力伝達外周面を有しており、
   前記第１軸部材の前記第１小径部分には、前記ロータコアから前記駆動力伝達外周面を介して伝達された前記駆動力を駆動力伝達部材に伝達するための駆動力伝達部が設けられており、
   前記第１軸部材の前記軸方向他方側の部分には、前記第２軸部材に接合される接合部が設けられており、
   前記接合部は、前記駆動力伝達外周面の前記軸方向他方側の端部よりも前記軸方向他方側に位置する、ロータ。
2. 前記接合部は、前記ロータコアの前記第２端面よりも前記軸方向他方側に配置されている、請求項１に記載のロータ。
3. 前記第１軸部材の前記第１小径部分には、前記第１軸部材を支持する第１軸受部材が配置されており、
   前記第２軸部材の前記第２小径部分には、前記第２軸部材を支持する第２軸受部材が配置されている、請求項１または２に記載のロータ。
4. 前記第２軸部材は、前記第２小径部分よりも前記軸方向一方側に配置され、且つ、前記第２小径部分と連続的に形成された第２大径部分を有し、
   前記第２大径部分の前記軸方向一方側の先端部分における外径は、前記第２小径部分の少なくとも一部における前記外径よりも大きく、且つ、前記第１大径部分の前記軸方向他方側の先端部分における外径と等しく、
   前記第２大径部分の前記軸方向一方側の前記先端部分と、前記第１大径部分の前記軸方向他方側の前記先端部分とが溶接により接合されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のロータ。
5. 前記第２軸部材は、前記第２小径部分よりも前記軸方向一方側に配置され、且つ、前記第２小径部分と連続的に形成された第２大径部分を有し、
   前記第２大径部分の前記軸方向一方側の先端部分における外径は、前記第２小径部分の少なくとも一部における前記外径よりも大きく、且つ、前記第１大径部分の前記軸方向他方側の先端部分における外径よりも小さく、
   前記第２大径部分の前記軸方向一方側の前記先端部分における外周面と、前記第１大径部分の前記軸方向他方側の前記先端部分における内周面とが溶接により接合されている、
   請求項１～３のいずれか１項に記載のロータ。
6. 円筒形状のロータコアの径方向内側に配置される中空形状の第１大径部分と、前記ロータコアの軸方向一方側の第１端面よりも前記軸方向一方側に配置され、且つ、前記第１大径部分と連続的に形成されるとともに、少なくとも一部における外径が前記ロータコアの内径よりも小さい第１小径部分とを一体的に有する、前記ロータコアと一体的に回転するシャフトの第１軸部材を準備する第１軸部材準備工程と、
   前記ロータコアの軸方向他方側の第２端面よりも前記軸方向他方側に配置され、少なくとも一部における外径が前記ロータコアの前記内径よりも小さい第２小径部分を有する、前記シャフトの第２軸部材を準備する第２軸部材準備工程と、
   前記ロータコアの内周面に当接する前記第１大径部分の駆動力伝達外周面を介して伝達された前記ロータコアからの駆動力を駆動力伝達部材に伝達するための駆動力伝達部を、前記第１軸部材の前記第１小径部分に形成する駆動力伝達部形成工程と、
   前記第１大径部分の前記駆動力伝達外周面の前記軸方向他方側の端部よりも前記軸方向他方側において、前記第１軸部材の前記軸方向他方側の部分と前記第２軸部材とを溶接により接合する接合工程と、
   前記ロータコアに前記シャフトを固定する固定工程と、を備える、ロータの製造方法。
   

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