JP7447310B2 - ロータの製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、ロータの製造方法に関する。

特開２００７－２０２３７１号公報には、ステータと、このステータが発生する回転磁界によって回転するロータと、を含んで構成された電動機が開示されている。この文献に記載された電動機のロータは、軸受に回転可能に支持されたシャフトと、シャフトの外周部に取付けられた磁石と、この磁石を径方向外側から覆う管状の被覆管と、を備えている。このように、磁石が被覆管によって覆われる構成となっていることにより、ロータの高回転時における磁石の飛散が防止又は抑制されている。

ところで、高回転で使用されるロータでは、磁石を覆う被覆管へ生じる周方向への引張応力が高まりやすい。そのため、被覆管の強度を確保することが重要である。

また、磁石と被覆管とがしまりばめで固定される構成では、磁石を被覆管に挿入する際の被覆管の内径面にかじり等の傷や損傷を抑制できることが望ましい。

本開示は上記事実を考慮し、被覆管の強度を確保することができるロータ、回転電機、及びロータの製造方法を得ることを第１の目的とし、磁石を被覆管に挿入する際のかじりを抑制できることができるロータ、回転電機、及びロータの製造方法を得ることを第２の目的とする。

本開示は上記事実を考慮し、被覆管の強度を確保することができるロータの製造方法を得ることを第１の目的とし、磁石を被覆管に挿入する際のかじりを抑制できることができるロータの製造方法を得ることを第２の目的とする。

第１の態様のロータによれば、被覆管が磁石の外周面にしまりばめで固定されている。ここで、被覆管は、磁石の外周面に固定される前の状態でその内周面から内周部に圧縮の残留応力が生じた状態となっている。これにより、ロータの回転に伴い被覆管へ生じる周方向への引張応力に対する強度を確保することができる。

第２の態様のロータは、第１の態様のロータにおいて、前記被覆管の内周面及び前記磁石の外周面の少なくとも一方の面には、保護膜が形成されている。

第２の態様のロータによれば、被覆管の内周面及び磁石の外周面の少なくとも一方の面に保護膜が形成されている。これにより、例えば、磁石を被覆管の内周側に圧入する際に、被覆管の内周面と磁石の外周面との間でかじりが生じることを抑制することができる。

第３の態様のロータは、第１の態様又は第２の態様のロータにおいて、前記被覆管の内周面には、複数の凹部が形成されている。

第３の態様のロータによれば、例えば、ショットピーニング加工を被覆管の内周面に施すことにより、被覆管の内周面に複数の凹部を形成して、被覆管の内周面から内周部に圧縮の残留応力を生じさせることができる。これにより、ロータの回転に伴い被覆管へ生じる周方向への引張応力に対する強度を確保することができる。

第４の態様のロータは、第２の態様の構成を備えた第３の態様のロータにおいて、前記被覆管の内周面には、前記保護膜が形成され、前記被覆管の内周面に形成された前記保護膜における前記磁石側の面が、前記被覆管の内周面よりも平滑になっている。

第４の態様のロータによれば、被覆管の内周面に形成された保護膜における前記磁石側の面が、被覆管の内周面よりも平滑になっている。これにより、例えば、磁石を被覆管の内周側に圧入する際に、被覆管の内周面の凹凸と磁石の外周面とが引っ掛かることを抑制することができ、被覆管の内周面と磁石の外周面との間でかじりが生じることをより一層抑制することができる。

第５の態様のロータは、第２の態様の構成を備えた第３の態様のロータにおいて、前記被覆管の内周面及び前記磁石の外周面の両方に、前記保護膜が形成されている。

第５の態様のロータによれば、被覆管の内周面及び磁石の外周面の両方に保護膜が形成されている。これにより、例えば、磁石を被覆管の内周側に圧入する際に、被覆管の内周面に形成された保護膜と磁石の外周面に形成された保護膜とが摺動することになり、被覆管の内周面と磁石の外周面との間でかじりが生じることをより一層抑制することができる。

第６の態様の回転電機は、第１の態様～第５の態様のいずれか１つの態様のロータと、前記ロータの前記磁石と対向して配置されたコイル部と、を備えている。

第６の態様の回転電機によれば、コイル部に回転磁界が生じることにより、ロータが回転する。その一方で、ロータが回転することにより、コイル部に電流が生じる。また、ロータの被覆管が磁石の外周面にしまりばめで固定されている。ここで、被覆管は、磁石の外周面に固定される前の状態でその内周面から内周部に圧縮の残留応力が付与されている状態となっている。これにより、ロータの回転に伴い被覆管へ生じる周方向への引張応力に対する強度を確保することができる。

第７の態様のロータの製造方法は、回転軸と共に回転する磁石と、前記磁石を前記回転軸の回転径方向外側から覆う筒状に形成され、前記磁石の外周面に固定される被覆管と、を備えたロータの製造方法であって、前記被覆管が前記磁石の外周面に固定される前に、前記被覆管の内周面から内周部に圧縮残留応力を付与する圧縮残留応力付与工程と、前記磁石を前記被覆管の内周側に移動させながら、もしくは、前記被覆管を前記磁石の外周側に移動させながら、前記磁石を前記被覆管の内周側に圧入する圧入工程と、を有する。

第７の態様のロータの製造方法によれば、圧縮残留応力付与工程において、被覆管の内周面から内周部に圧縮残留応力を付与する。次に、圧入工程において、磁石を被覆管の内周側に相対的に移動させながら、磁石を被覆管の内周側に圧入する。これにより、被覆管が、磁石の外周面にしまりばめで固定される。ここで、被覆管は、磁石の外周面に固定される前の状態でその内周面から内周部に圧縮の残留応力が付与されている状態となっている。これにより、ロータの回転に伴い被覆管へ生じる周方向への引張応力に対する強度を確保することができる。

第８の態様のロータの製造方法は、請求項７に記載されたロータの製造方法の前記圧縮残留応力付与工程において、ショットピーニング加工により前記被覆管の内周面から内周部に圧縮残留応力が付与されることを特徴とする。

第８の態様のロータの製造方法によれば、ショットピーニング加工により被覆管の内周面から内周部に圧縮残留応力を容易に付与することができる。

第９の態様のロータの製造方法は、第８の態様のロータの製造方法において、前記圧入工程の前に、前記被覆管の内周面及び前記磁石の外周面の少なくとも一方の面に保護膜を形成する保護膜形成工程をさらに有する。

第９の態様のロータの製造方法によれば、圧入工程の前に、保護膜形成工程において、被覆管の内周面及び磁石の外周面の少なくとも一方の面に保護膜を形成する。これにより、圧入工程において、被覆管の内周面と磁石の外周面との間でかじりが生じることを抑制することができる。

第１０の態様のロータの製造方法は、第９の態様のロータの製造方法において、前記被覆管の内周面に形成された前記保護膜における前記被覆管とは反対側の面を加工することにより、前記被覆管の前記保護膜を含む内径を所定の内径に形成し、前記磁石の外周面に形成された前記保護膜における前記磁石とは反対側の面を加工することにより、前記磁石の前記保護膜を含む外径を所定の外径に形成する保護膜加工工程と、を有する。

第１０の態様のロータの製造方法によれば、保護膜加工工程において、被覆管の内周面に形成された保護膜における被覆管とは反対側の面を加工することにより、被覆管の保護膜を含む内径を所定の内径に形成する。また、磁石の外周面に形成された保護膜における磁石とは反対側の面を加工することにより、磁石の保護膜を含む外径を所定の外径に形成する。これにより、圧入工程において、被覆管の内周面に形成された保護膜と磁石の外周面に形成された保護膜とを摺動させることができると共に、保護膜を含めた圧入代をより高精度に管理することができる。

本開示に係るロータ、回転電機、及びロータの製造方法は、被覆管の強度を確保することができる、という優れた効果を有する。また、本開示に係るロータ、回転電機、及びロータの製造方法は、磁石を被覆管に挿入する際のかじりを抑制できることができる、という優れた効果を有する。

回転電機付きターボチャージャーを備えたパワーユニットを示す模式図である。 回転電機付きターボチャージャーの一部を構成する回転電機を示す模式図である。 磁石が被覆管に圧入される工程を示す側断面図である。 図３に示された一点鎖線４で囲まれた部分を拡大して示す拡大断面図である。 磁石が被覆管に圧入される工程を示す側断面図である。 図５に示された一点鎖線６で囲まれた部分を拡大して示す拡大断面図である。 磁石が被覆管に圧入される工程を示す側断面図である。 被覆管の内周面から内周部に生じている圧縮の残留応力と内周面からの深さとの関係を示すグラフである。

図１～図４を用いて、本開示の実施形態に係る回転電機について説明する。

図１には、車両の一部を構成するパワーユニット１０が示されている。この図に示されるように、パワーユニット１０は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等のエンジン１２と、エンジン１２に供給される空気が流れる吸気部１４と、エンジン１２から排出される排気ガスが流れる排気部１６と、を備えている。また、パワーユニット１０は、排気部１６を流れる排気ガスのエネルギーや後述する回転電機１８の作動によって吸気部１４内の圧力を高める回転電機１８付のターボチャージャー２０を備えている。なお、以下の説明においては、回転電機１８付のターボチャージャー２０を「電動アシストターボチャージャー２０」と呼ぶ。

図１及び図２に示されるように、電動アシストターボチャージャー２０は、回転電機１８と、回転電機１８の回転軸２２の一方側の端部に固定されたポンプインペラ２４と、回転軸２２の他方側の端部に固定されたターボインペラ２６と、を備えている。ポンプインペラ２４は、吸気部１４内に配置されている。また、ターボインペラ２６は、排気部１６内に配置されている。そして、エンジン１２の回転数の上昇等に伴い排気部１６内を流れる排気ガスの流速が高まると、ターボインペラ２６が回転する。これにより、ターボインペラ２６と回転軸２２を介して接続されたポンプインペラ２４を回転させることができ、吸気部１４内の圧力を高めることができる。また、排気部１６内を流れる排気ガスの流速がターボインペラ２６を回転させるのに要する流速を下回っている場合であっても、回転電機１８の作動により回転軸２２を回転させることができる。これにより、ポンプインペラ２４を回転させることができ、吸気部１４内の圧力を高めることができる。さらに、吸気部１４内の圧力が充分に高められている状況下や吸気部１４内の圧力を高める必要がない状況下では、排気部１６を流れる排気ガスによってターボインペラを回転させて、この排気ガスのエネルギーを回転電機によって回収することができる。

図２に示されるように、回転電機１８は、ステータ２８と、ステータ２８の径方向内側に配置されたロータ３０と、を含んで構成されている。

ステータ２８は、導電性の巻線が巻回されることによって形成された複数のコイル部３２を備えている。このコイル部３２への通電が切替えられることで、ステータ２８のまわりに回転磁界が発生して、ロータ３０を回転させることが可能となっている。その一方で、ロータ３０が回転することで、ステータ２８のコイル部３２に誘導電流が生じるようになっている。

ロータ３０は、中実又は中空の棒状に形成された回転軸２２と、回転軸２２の軸方向の中間部に固定された磁石３４と、磁石３４の径方向外側の面である外周面３４Ａに固定された被覆管３６と、を備えている。また、ロータ３０は、回転軸２２に固定されていると共に磁石３４の軸方向の両端面を覆う一対の被覆板３８を備えている。

図３に示されるように、磁石３４は、一例としてフェライト磁石であり、厚肉の円筒状に形成されている。なお、磁石３４は中実の円柱状に形成されていてもよい。この磁石３４の中心部には、回転軸２２（図２参照）が挿入される回転軸挿入孔３４Ｂが形成されている。また、この磁石３４には、その外周面３４ＡにおいてＮ極とＳ極とが周方向に沿って交互に配列されるように着磁がなされている。また、磁石３４の外径Ｄ１は、軸方向に沿って一定の寸法に設定されている。

被覆管３６は、一例として引張強度が８２０ＭＰａ以上、望ましくは１０００ＭＰａ以上のステンレス鋼やチタン合金を用いて形成されており、磁石３４の厚みＴ１よりも薄い厚みＴ２に設定された円筒状に形成されている。この被覆管３６の軸長Ｌ２は、磁石３４の軸長Ｌ１とほぼ同じ寸法に設定されている。

ここで、図４に示されるように、被覆管３６の径方向内側の面である内周面３６Ａには、ショットピーニング加工等が施されることにより複数の凹部３６Ｂが形成されている。これにより、被覆管３６の内周面３６Ａの表層部分である内周部３６Ｃには、圧縮の残留応力が付与されている状態となっている。なお、ショットピーニング加工等が施されることにより形成される複数の凹部３６Ｂの大きさは、すなわち、ショットピーニング加工等が施されることにより形成される被覆管３６の内周面３６Ａの凸凹の大きさは、なるべく小さなほうが良い。この点については、ショットピーニング加工等が施されることによって被覆管３６の内周面３６Ａに付与される圧縮の残留応力とのバランスを考慮して適宜調節すればよい。

また、被覆管３６の内周面には、後述する圧入工程において被覆管３６の内周面３６Ａと磁石３４の外周面３４Ａとの直接の接触による摩耗を抑制する保護膜４０が形成されている。ここで、保護膜４０は、一例として鍍金や溶射膜等の金属膜、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer）等の樹脂膜、エポキシ樹脂等の樹脂膜とすることができる。この保護膜４０の厚みＴ３は、被覆管３６の内周面に形成された複数の凹部３６Ｂを埋める程度の厚みに設定されている。また、保護膜４０における磁石３４側の面である径方向内側の面４０Ａには、切削や研削等の機械加工が施されることによりショットピーニング加工がなされた被覆管３６の内周面３６Ａよりも平滑になっている。一例として、保護膜４０の径方向内側の面４０Ａの面粗度は、算術平均粗さで１．６μｍ以下となっている。なお、機械加工に代えてエッチング等の化学処理により保護膜４０の径方向内側の面４０Ａを平滑にしてもよい。

図３に示されるように、被覆管３６の保護膜４０を含む内径Ｄ２は、軸方向に沿って一定の寸法に設定されている。また、被覆管３６の保護膜４０を含む内径Ｄ２は、磁石３４及び被覆管３６が常温となっている状態で磁石３４の外径Ｄ１よりも小さな内径となっている。これにより、被覆管３６は、磁石３４の外周面３４Ａにしまりばめで固定されるようになっている。

次に、以上説明したロータ３０の製造方法の一部の工程について説明する。

図３及び図４に示されるように、本実施形態のロータ３０の製造方法では、先ず、被覆管３６の内周面３６Ａに、ショットピーニング加工を施す。これにより、被覆管３６の内周面３６Ａに複数の凹部３６Ｂを形成することにより当該被覆管３６の内周面３６Ａから内周部３６Ｃに圧縮の残留応力を生じさせる。なお、この工程を「残留応力付与工程」と呼ぶ。

次に、被覆管３６の内周面３６Ａに保護膜４０を形成する。なお、この工程を「保護膜形成工程」と呼ぶ。

次に、被覆管３６の内周面３６Ａに形成された保護膜４０における被覆管３６とは反対側の面４０Ａを加工することにより、すなわち、保護膜４０の径方向内側の面４０Ａを加工することにより、保護膜４０の径方向内側の面４０Ａを被覆管３６の内周面３６Ａよりも平滑にする。なお、この工程を「保護膜加工工程」と呼ぶ。また、この保護膜加工工程において、被覆管３６の保護膜４０を含む内径Ｄ２を所定の内径にする。

次に、図３に示されるように、磁石３４と被覆管３６とを同軸上に配置して、磁石３４を被覆管３６の内周側に相対的に移動させながら、磁石３４を被覆管３６の内周側に圧入する。なお、この工程を「圧入工程」と呼ぶ。ここで、本実施形態の圧入工程では、被覆管３６を固定して、磁石３４を矢印Ａ方法へ移動させることで、磁石３４を被覆管３６の内周側に圧入する。

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

図２、図３及び図４に示されるように、本実施形態の回転電機１８及びロータ３０では、被覆管３６が磁石３４の外周面３４Ａにしまりばめで固定されている。ここで、被覆管３６は、圧入工程を経る前の状態でその内周面３６Ａから内周部３６Ｃに圧縮の残留応力が付与されている状態となっている。これにより、ロータ３０の回転に伴い被覆管３６へ生じる周方向への引張応力に対する強度を確保することができる。詳述すると、圧入工程を経る前の状態で被覆管３６の内周面３６Ａから内周部３６Ｃに圧縮の残留応力が生じていない構成と比べて、ロータ３０の回転に伴い被覆管３６へ生じる周方向への引張応力に対する強度を向上させることができる。これにより、被覆管３６の薄肉化を図ることができ、被覆管３６を貫く交番磁束によって発生する渦電流による回転電機１８の損失を抑制することができる。また、渦電流による回転電機１８の損失を抑制することができることにより、被覆管３６の温度上昇も抑制され、その結果、磁石３４の温度上昇による磁束の低下を抑制することができる。

また、本実施形態では、被覆管３６の内周面３６Ａに保護膜４０が形成されている。これにより、圧入工程において被覆管３６の内周面３６Ａと磁石３４の外周面３４Ａとの間でかじりが生じることを抑制することができる。

さらに、本実施形態では、残留応力付与工程においてショットピーニング加工を被覆管３６の内周面３６Ａに施すことにより、被覆管３６の内周面３６Ａに複数の凹部３６Ｂを形成して、被覆管３６の内周面３６Ａから内周部３６Ｃに圧縮の残留応力を生じさせることができる。これにより、ロータ３０の回転に伴い被覆管３６へ生じる周方向への引張応力に対する強度を確保することができる。なお、残留応力付与工程において、ショットピーニング加工とは異なる方法により、被覆管３６の内周面３６Ａから内周部３６Ｃに圧縮の残留応力を生じさせてもよい。一例として、バニシング加工を用いてもよい。例えば、ローラ圧縮加工を被覆管３６の内周面３６Ａに施すことにより、被覆管３６の内周面３６Ａから内周部３６Ｃに圧縮の残留応力を生じさせてもよい。ローラ圧縮加工では、ローラを被覆管３６の内周面３６Ａに押し付けながら被覆管３６を回転させることで、被覆管３６の内周面３６Ａから内周部３６Ｃに圧縮の残留応力を生じさせる。

また、本実施形態では、保護膜加工工程を経た後の状態で、被覆管３６の内周面３６Ａに形成された保護膜４０の径方向内側の面４０Ａが、被覆管３６の内周面３６Ａよりも平滑になっている。これにより、圧入工程において被覆管３６の内周面３６Ａの凹凸と磁石３４の外周面３４Ａとが引っ掛かることを抑制することができ、被覆管３６の内周面３６Ａと磁石３４の外周面３４Ａとの間でかじりが生じることをより一層抑制することができる。また、保護膜加工工程を経ることにより、磁石３４と被覆管３６との圧入代が所望の圧入代となる。このように、圧入代をより高精度に管理することができることにより、磁石３４に適切な圧縮応力を付与することができる。

（他の形態のロータ）
次に、図５及び図６を用いて、第２の形態のロータ４２の構成について説明し、図７を用いて、第３の形態のロータ４４の構成について説明する。なお、第２の形態のロータ４２において前述のロータ３０と対応する部材及び部分については、ロータ３０と対応する部材及び部分と同じ符号を付して、その説明を省略することがある。また、第３の形態のロータ４２において既に説明したロータ３０、４２と対応する部材及び部分については、ロータ３０、４２と対応する部材及び部分と同じ符号を付して、その説明を省略することがある。

図５及び図６に示されるように、第２の形態のロータ４２では、保護膜４０が磁石３４の外周面３４Ａに形成されている。なお、被覆管３６の内周面３６Ａには、保護膜４０は形成されていない。第２の形態のロータ４２では、保護膜形成工程において磁石３４の外周面３４Ａに保護膜４０を形成し、保護膜加工工程において磁石３４の外周面３４Ａに形成された保護膜４０の径方向外側の面４０Ｂを加工して、磁石３４の保護膜４０を含む外径Ｄ１を所定の外径にする。そして、圧入工程において、被覆管３６を固定して、磁石３４を矢印Ａ方法へ移動させることで、磁石３４を被覆管３６の内周側に圧入する。

以上説明した第２の形態のロータ４２では、被覆管３６の内周面３６Ａに形成された保護膜４０に変えて磁石３４の外周面３４Ａに保護膜４０を形成することにより、圧入工程において被覆管３６の内周面３６Ａと磁石３４の外周面３４Ａとの間でかじりが生じることを抑制することができる。

図７に示されるように、第３の形態のロータ４４では、保護膜４０が被覆管３６の内周面３６Ａに形成されていると共に、保護膜４０が磁石３４の外周面３４Ａに形成されている。第３の形態のロータ４４では、保護膜形成工程において、被覆管３６の内周面３６Ａに保護膜を形成すると共に、磁石３４の外周面３４Ａに保護膜４０を形成する。次に、保護膜加工工程において、被覆管３６の内周面３６Ａに形成された保護膜４０の径方向内側の面４０Ａを加工して、被覆管３６の保護膜４０を含む内径Ｄ２を所定の内径にすると共に、磁石３４の外周面３４Ａに形成された保護膜４０の径方向外側の面４０Ｂを加工して、磁石３４の保護膜４０を含む外径Ｄ１を所定の外径にする。そして、圧入工程において、被覆管３６を固定して、磁石３４を矢印Ａ方法へ移動させることで、磁石３４を被覆管３６の内周側に圧入する。

以上説明した第３の形態のロータ４４では、被覆管３６の内周面３６Ａ及び磁石３４の外周面３４Ａの両方に保護膜４０が形成されている。これにより、圧入工程において、被覆管３６の内周面３６Ａに形成された保護膜４０と磁石３４の外周面３４Ａに形成された保護膜４０とが摺動することになり、被覆管３６の内周面３６Ａと磁石３４の外周面３４Ａとの間でかじりが生じることをより一層抑制することができる。

なお、以上説明した例では、保護膜形成工程の後に保護膜加工工程を有する例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、保護膜形成工程で形成される保護膜４０の厚みが数μｍ程と極めて薄い場合等においては、保護膜加工工程を省略した構成としてもよい。

また、以上説明した例では、被覆管３６の内周面３６Ａ及び磁石３４の外周面３４Ａの少なくとも一方に保護膜４０を形成した例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、圧入工程において被覆管３６の内周面３６Ａと磁石３４の外周面３４Ａとの間でかじりが生じにくい設定の場合においては、保護膜４０を省略した構成としてもよい。

また、以上説明した例では、磁石３４を被覆管３６の内周側に圧入することにより、被覆管３６を磁石３４の外周面３４Ａに固定した例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、焼きばめや冷やしばめにより、被覆管３６を磁石３４の外周面３４Ａに固定してもよい。

また、以上説明した例では、ステータ２８の内側にロータ３０が配置されたインナロータ型の回転電機１８に本開示の構成を適用した例について説明したが、本開示はこれに限定されない。本開示の構成は、ステータ２８の外側にロータ３０が配置されたアウタロータ型の回転電機に適用することもできる。

（被覆管３６の材質及び被覆管３６の内周部３６Ｃの圧縮残留応力値の詳細について）
次に、被覆管３６の材質について説明し、その次に、被覆管３６の内周部３６Ｃの圧縮残留応力値について説明する。

前述の説明では、被覆管３６の材質としてステンレス鋼やチタン合金を用いることができることについて述べた。ここで、被覆管３６の材質としてチタン合金を用いる場合、公称組成が「Ti-5Al-2Fe-3Mo」で表されたチタン合金を用いることができる。また、その他のチタン合金としては、公称組成が「Ti-6Al-4V」「Ti-13V-11Cr-3Al」「Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr」「Ti-5Al-2.5Sn」「Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Cr-4Mo」「Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo」「Ti-10V-2Fe-3Al」「Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al」「Ti-3Al-2.5V」等で表されたチタン合金を用いることができる。

チタン合金を用いて被覆管３６を形成した場合、当該被覆管３６の内周面３６Ａ生じさせる圧縮の残留応力の応力値は、高い値であるほど耐疲労性が優れ、特にき裂の発生を抑制できる。なお、被覆管３６の内周面３６Ａ生じさせる圧縮の残留応力の応力値のことを「表面圧縮残留応力」と呼ぶ。また、被覆管３６の内周面３６Ａ生じさせる表面圧縮残留応力を３００ＭＰａ以上とすることで、き裂発生の抑制効果が現れる。また、被覆管３６の内周面３６Ａ生じさせる表面圧縮残留応力を６００ＭＰａ以上とすることで、き裂発生の抑制効果が顕著になる。このこと及び製造上の制約等を考慮すると、被覆管３６の内周面３６Ａ生じさせる表面圧縮残留応力を３００ＭＰａ以上とすると共に、好ましくは６００ＭＰａ以上に設定すると共に、被覆管３６の内周面３６Ａ生じさせる表面圧縮残留応力を被覆管３６の素材の降伏応力以下に設定すればよい。

チタン合金を用いて被覆管３６を形成した場合、当該被覆管３６の内周面３６Ａから内周部３６Ｃ生じさせる圧縮の残留応力の最大応力値は、高い値であるほど耐疲労性が優れ、特にき裂の発生を抑制できる。なお、被覆管３６の内周面３６Ａから内周部３６Ｃ生じさせる圧縮の残留応力の応力値のことを「最大圧縮残留応力」と呼ぶ。また、被覆管３６の内周面３６Ａから内周部３６Ｃ生じさせる最大圧縮残留応力を４００ＭＰａ以上とすることで、き裂発生の抑制効果が現れる。また、被覆管３６の内周面３６Ａから内周部３６Ｃ生じさせる最大圧縮残留応力を７００ＭＰａ以上とすることで、き裂発生の抑制効果が顕著になる。このこと及び製造上の制約等を考慮すると、被覆管３６の内周面３６Ａから内周部３６Ｃ生じさせる最大圧縮残留応力を４００ＭＰａ以上とすると共に、好ましくは７００ＭＰａ以上に設定すると共に、被覆管３６の内周面３６Ａから内周部３６Ｃ生じさせる最大圧縮残留応力を被覆管３６の素材の降伏応力以下に設定すればよい。

また、被覆管３６において圧縮の残留応力を生じさせる深さ（内周面３６Ａからの深さ）は、深くなるほど耐疲労性が優れ、特にき裂の進展を抑制できる。被覆管３６において圧縮の残留応力を生じさせる深さは、０．０５ｍｍ以上とすることでき裂発生の抑制効果が現れ、０．０８ｍｍ以上とすることでき裂発生の抑制効果が顕著になる。このこと及び製造上の制約等を考慮すると、被覆管３６において圧縮の残留応力を生じさせる深さは、被覆管３６の径方向への厚みをｔ（ｍｍ）として、０．０５～ｔ／４（ｍｍ）に設定する、好ましくは０．０８～ｔ／４（ｍｍ）に設定すればよい。

図８には、公称組成が「Ti-5Al-2Fe-3Mo」で表されたチタン合金を用いて形成された被覆管３６の内周面３６Ａから内周部３６Ｃに生じている圧縮の残留応力の応力値と内周面３６Ａからの深さとの関係を示すグラフが示されている。一例として、この連では、表面圧縮残留応力を７２０ＭＰａに設定し、最大圧縮残留応力を８００ＭＰａに設定し、圧縮の残留応力を生じさせる深さ０．１ｍｍに設定している。これにより、被覆管３６のき裂抑制効果を高められている。

以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

２０２０年１１月１９日に出願された日本国特許出願２０２０－１９２７６２号の開示は、その全体が参照により本明細書に取込まれる。

Claims (2)

1. 回転軸と共に回転する磁石と、
   前記磁石を前記回転軸の回転径方向外側から覆う筒状に形成され、前記磁石の外周面に固定される被覆管と、
   を備えたロータの製造方法であって、
   前記被覆管が前記磁石の外周面に固定される前に、前記被覆管の内周面から内周部に圧縮残留応力を付与する圧縮残留応力付与工程と、
   前記磁石を前記被覆管の内周側に移動させながら、もしくは、前記被覆管を前記磁石の外周側に移動させながら、前記磁石を前記被覆管の内周側に圧入する圧入工程と、を有するロータの製造方法であって、
   前記圧入工程の前に、
   前記被覆管の内周面及び前記磁石の外周面の少なくとも一方の面に保護膜を形成する保護膜形成工程をさらに有し、
   前記被覆管の内周面に形成された前記保護膜における前記被覆管とは反対側の面を加工することにより、前記被覆管の前記保護膜を含む内径を所定の内径に形成し、前記磁石の外周面に形成された前記保護膜における前記磁石とは反対側の面を加工することにより、前記磁石の前記保護膜を含む外径を所定の外径に形成する保護膜加工工程と、
   を有するロータの製造方法。
2. 前記圧縮残留応力付与工程において、ショットピーニング加工により前記被覆管の内周面から内周部に圧縮残留応力が付与されることを特徴とする請求項１に記載されたロータの製造方法。