JP2018074754A - ロータ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アウタシャフトの外周形状を容易に多角形状に形成することでき、ロータを安価に製造可能なロータ製造方法を提供する。【解決手段】ロータ製造方法は、円筒部と、円筒部の内周面から内側に突出するフランジ板とを有する筒状素材を、外周形状が多角形の多角形マンドレルに設置する工程であって、円筒部の内側においてフランジ板の両端を一対の多角形マンドレルにより挟み込むことで、筒状素材を多角形マンドレルに配置する筒状素材配置工程と、筒状素材の軸心が回転中心となるように多角形マンドレルを回転させ、成形ローラを外側から円筒部に押し当てるとともに、成形ローラ又は多角形マンドレルを筒状素材の軸方向に移動させることで、円筒部の形状が多角形状となるよう成形し、多角形状の外周部と、外周部の内周面から内側に突出するフランジ部とを有する前記アウタシャフトを形成するアウタシャフト形成工程と、を備える。【選択図】図７Ｂ

Description

本発明は、回転電機用ロータの製造方法に関する。

特許文献１には、インナシャフトの外周に円筒状のアウタシャフトが嵌合するように構成されたロータシャフトと、アウタシャフトの外周に配置されたロータコアと、を備える回転電機用ロータが開示されている。

特開２０１０−１１０１００号公報

特許文献１のようなロータでは、アウタシャフトの外周面及びロータコアの内周面にキー溝が形成され、これらキー溝を対向させた状態で溝内にキー部材を挿入することで、ロータコアがロータシャフトの軸周りに回転することを防止する。

また、ロータコアがロータシャフトの軸周りに回転することを防止するため、ロータコアのシャフト嵌合孔を多角形状とし、ロータシャフト（アウタシャフト）の外周形状を当該シャフト嵌合孔と対応する形状とすることも考えられる。このような手法によれば、キー溝やキー部材を省略できるので、ロータ構造を簡素化することが可能となる。

しかしながら、ロータシャフトを構成するアウタシャフトの外周形状を多角形とする場合には、アウタシャフトの外周面を切削加工する等、アウタシャフトの製造に手間がかかり、ロータを容易に製造することができないという問題がある。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、アウタシャフトの外周形状を容易に多角形状に形成することでき、ロータを安価に製造可能なロータ製造方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、インナシャフト及び外周形状が多角形のアウタシャフトを用いてロータシャフトを形成し、アウタシャフトの外周にロータコアを挿入配置して、回転電機用ロータを製造するロータ製造方法が提供される。ロータ製造方法は、円筒部と、円筒部の内周面から内側に突出するフランジ板とを有する筒状素材を、外周形状が多角形の多角形マンドレルに設置する工程であって、円筒部の内側においてフランジ板の両端を一対の多角形マンドレルにより挟み込むことで、筒状素材を多角形マンドレルに配置する筒状素材配置工程と、筒状素材の軸心が回転中心となるように多角形マンドレルを回転させ、成形ローラを外側から円筒部に押し当てるとともに、成形ローラ又は多角形マンドレルを筒状素材の軸方向に移動させることで、円筒部の形状が多角形状となるよう成形し、多角形状の外周部と、外周部の内周面から内側に突出するフランジ部とを有するアウタシャフトを形成するアウタシャフト形成工程と、を備える。

本発明によれば、筒状素材の円筒部を成形ローラを用いて多角形状に成形するため、従来のように筒状素材等を切削加工する場合よりも容易に多角形状のアウタシャフトを形成することができる。その結果、多角形状のアウタシャフトを用いたロータを安価に製造することが可能となる。

図１Ａは、本発明の実施形態によるロータ製造方法によって製造されるロータの縦断面図である。 図１Ｂは、図１Ａのロータの側面図である。 図２は、ロータ製造方法の流れを説明する工程図である 図３Ａは、円板状素材の斜視図である。 図３Ｂは、円板状素材配置工程を説明するための図である。 図４は、筒状素材形成工程の前半工程を説明するための図である。 図５は、筒状素材形成工程の後半工程を説明するための図である。 図６Ａは、筒状素材配置工程において円筒状素材を多角形マンドレルに配置した状態を示す縦断面図である。 図６Ｂは、多角形マンドレル及び円筒状素材を下側から見た時の下面図である。 図７Ａは、アウタシャフト形成工程を説明するための図である。 図７Ｂは、アウタシャフト形成工程を説明するための図である。 図７Ｃは、アウタシャフトを示す平面図である。 図８Ａは、仕上げ工程を説明する図であって、アウタシャフトを多角形マンドレルに配置した状態を示す縦断面図である。 図８Ｂは、仕上げ工程を説明する図であって、アウタシャフト及び多角形マンドレルを下側から見た時の下面図である。 図９は、ロータコア配置工程を説明するための図である。 図１０は、端部加工工程を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１Ａは、本発明の実施形態による製造方法を用いて製造されるロータ１００の縦断面図である。図１Ｂは、ロータ１００の側面図である。

図１Ａ及び図１Ｂに示すロータ１００は、電動モータや発電機として機能する回転電機の一部を構成する部材であって、環状のステータの内側に配置される回転部材である。ロータ１００は、ロータシャフト１０と、ロータシャフト１０の外周に設けられるロータコア２０と、を備える。

ロータシャフト１０は、インナシャフト１１と、インナシャフト１１の外周に嵌合するアウタシャフト１２とから構成されている。

インナシャフト１１は、円柱状部材であって、鍛造等の手法を用いて形成される。インナシャフト１１の軸方向の略中央部位には、他の部位よりも外径が大きい突出部１１Ａが形成されている。インナシャフト１１の突出部１１Ａは、アウタシャフト１２と連結する連結部として機能する。突出部１１Ａは、インナシャフト１１の中央部位ではなく、シャフト軸方向の所定の位置、例えば端部寄りの位置に形成されてもよい。また、突出部１１Ａを省略し、インナシャフト１１を直接アウタシャフト１２に連結してもよい。

アウタシャフト１２は、軟鋼材により形成される筒状部材である。アウタシャフト１２は、外周形状が六角形である角筒体として形成される外周部１２Ａと、外周部１２Ａの内周面から内側に突出する板状のフランジ部１２Ｂと、を備える。外周部１２Ａはロータコア２０を内側から支持する支持部材として機能し、フランジ部１２Ｂはインナシャフト１１と連結する連結部として機能する。

アウタシャフト１２のフランジ部１２Ｂの中心には、インナシャフト１１が挿入される挿入孔１２Ｃが形成されている。フランジ部１２Ｂの挿入孔１２Ｃにインナシャフト１１の突出部１１Ａを挿入した状態で、挿入孔１２Ｃと突出部１１Ａとの接続部位を溶接することで、インナシャフト１１の外周にアウタシャフト１２が固定される。

ロータコア２０は、円板状の鋼板が積層された積層体であって、アウタシャフト１２の外周部１２Ａを挿通させるための挿通孔２１を有している。ロータコア２０の外縁寄りの位置には複数の磁石挿入孔２２が形成されており、これら磁石挿入孔２２はロータコア２０の周方向に沿って等間隔に配置されている。各磁石挿入孔２２内には、複数の永久磁石２３が直列的に挿入されている。なお、ロータ１００では、磁石挿入孔２２の数は１２個に設定されているが、磁石挿入孔２２の数は回転電機に要求される出力特性等に応じて任意に設定され得る。

ロータコア２０は、挿通孔２１を介して、アウタシャフト１２の外周部１２Ａを囲むように配置される。ロータコア２０の挿通孔２１はアウタシャフト１２の外周部１２Ａの形状と対応する形状（六角形状）として形成されているため、アウタシャフト１２とロータコア２０とが組み付けられた状態では、アウタシャフト１２の外周部１２Ａに対するロータコア２０のシャフト周方向変位が規制される。つまり、ロータ１００では、ロータコア２０がロータシャフト１０（アウタシャフト１２）の軸周りに回転することがない。

次に、上記のように構成されるロータ１００の製造方法について説明する。

図２は、本実施形態によるロータ１００の製造方法の流れを説明する工程図である。

図２に示すように、ステップ１０１（Ｓ１０１）では、円板状素材から円筒状素材を形成する素材形成工程が実行される。

Ｓ１０２では、前工程で形成された円筒状素材を多角形マンドレルに配置する筒状素材配置工程が実行される。その後、Ｓ１０３において、成形ローラを用いて円筒状素材の外周形状を多角形に成形することにより、円筒状素材からアウタシャフト１２を形成するアウタシャフト形成工程が実行される。Ｓ１０４では、アウタシャフト１２の外周形状を仕上げローラにより整える仕上げ工程が実行される。

Ｓ１０５では、仕上げ加工されたアウタシャフト１２にインナシャフト１１を連結し、ロータシャフト１０を組み立てるロータシャフト組立工程が実行される。

Ｓ１０６では、ロータシャフト１０を構成するアウタシャフト１２の外周部１２Ａにロータコア２０を挿入配置するロータコア配置工程が実行される。その後、Ｓ１０７では、ロータコア２０が装着された状態のロータシャフト１０においてアウタシャフト１２の外周部１２Ａの端部を外側に折り曲げる端部加工工程が実行される。このようにアウタシャフト１２に端部加工を施すことにより、アウタシャフト１２からのロータコア２０の抜けを防止することができる。

上記したＳ１０１〜Ｓ１０７の工程を経ることにより、インナシャフト１１及びアウタシャフト１２を有するロータシャフト１０と、当該ロータシャフト１０の外周に設けられるロータコア２０と、を備える回転電機用のロータ１００が製造される。

以下では、図３Ａ〜図８Ｂを参照して、アウタシャフト１２を製造する工程である素材形成工程（Ｓ１０１）、筒状素材配置工程（Ｓ１０２）、アウタシャフト形成工程（Ｓ１０３）、及び仕上げ工程（Ｓ１０４）について詳細に説明する。

素材形成工程は、図３Ａに示すような円板状素材２００を用いて、アウタシャフト１２の素材となる円筒状素材を形成する工程である。円板状素材２００は、板材から切り出された円板であって、中心部分に貫通孔を備える部材である。

図２に示すように、素材形成工程Ｓ１０１は、円板状素材配置工程Ｓ１０１Ａと、筒状素材形成工程Ｓ１０１Ｂとを含んでいる。

図３Ｂに示すように、円板状素材配置工程では、円板状素材２００の両端中央部分を一対の円柱状マンドレル３０１，３０２により挟み込むことで、円板状素材２００が円柱状マンドレル３０１，３０２間に配置される。円柱状マンドレル３０１の中心には、ピン３０３が円柱状マンドレル３０１の端面から突出するように設けられている。円板状素材２００がセットされた状態では、円柱状マンドレル３０１のピン３０３は、円板状素材２００の貫通孔を通じて円柱状マンドレル３０２の中央孔３０４に挿入される。これにより、円柱状マンドレル３０１，３０２間に配置される円板状素材２００の芯出しを行うことができ、円柱状マンドレル３０１，３０２の軸心と円板状素材２００の軸心とを一致させることが可能となる。

なお、円柱状マンドレル３０１，３０２の外径は、円板状素材２００の外径よりも小さく設定されている。

次に、図４及び図５を参照して、図２における筒状素材形成工程Ｓ１０１Ｂについて説明する。

図４に示すように、筒状素材形成工程では、円板状素材２００の軸心が回転中心となるように円柱状マンドレル３０１，３０２を回転させ、一対の加工ローラ３１１，３１２を外側から円板状素材２００の外周面に押し当てる。加工ローラ３１１，３１２を円柱状マンドレル３０１，３０２の回転中心に向かって近付けることにより、円柱状マンドレル３０１，３０２の外側に位置する円板状素材２００の外周部位が図中上下に列開される。

なお、図４では、円板状素材２００を列開するために加工ローラを２つ設けたが、加工ローラの数は１以上であればよい。

円板状素材２００に加工ローラ３１１，３１２を押し当てて当該円板状素材２００の外周部位を列開させた後に、筒状素材形成工程では、図５に示すように加工ローラ３１１，３１２を円板状素材２００の軸方向に移動させることで、円板状素材２００の外周部位をしごき成形する。しごき成形の際、加工ローラ３１１，３１２は、円柱状マンドレル３０１，３０２との間隔が一定となるように位置調整されるとともに、円板状素材２００の軸方向に沿って図中上下に往復動するように駆動される。このしごき成形により、円板状素材２００の列開された部位が円柱状マンドレル３０１，３０２の外周形状に対応した円筒状に成形される。

なお、しごき成形においては、加工ローラ３１１，３１２と円柱状マンドレル３０１，３０２の両方を軸方向に移動させるようにしてもよいし、円柱状マンドレル３０１，３０２のみを軸方向に移動させるようにしてもよい。

上述した筒状素材形成工程を経て、円筒部４０１と、円筒部４０１の内周面から内側に突出するフランジ板４０２とを有する円筒状素材４００が形成される。フランジ板４０２は、円板状素材２００の中央部分に相当する部位であって、円柱状マンドレル３０１，３０２によって挟み込まれていた部位である。したがって、フランジ板４０２は、その中心に貫通孔４０３を有している。

なお、筒状素材形成工程では、加工ローラ３１１，３１２は円板状素材２００に押し当てられることにより円板状素材２００の回転に連れ回されて回転する。加工ローラ３１１，３１２は、従動的に回転するように構成されるのではなく、円板状素材２００の回転と同期して回転駆動されるように構成されてもよい。このように加工ローラ３１１，３１２を回転駆動することにより、より精度の高い成形加工を行うことが可能となる。

次に、図６Ａ〜図８Ｂを参照して、図２における筒状素材配置工程Ｓ１０２、アウタシャフト形成工程Ｓ１０３、及び仕上げ工程Ｓ１０４について詳細に説明する。

図６Ａは、筒状素材配置工程において円筒状素材４００を多角形マンドレル５０１，５０２に配置した状態を示す縦断面図である。図６Ｂは、多角形マンドレル５０１及び円筒状素材４００を下側から見た時の下面図である。

図６Ａに示すように、筒状素材配置工程は、円筒状素材４００を、外周形状が六角形の多角形マンドレル５０１，５０２に設置する工程である。この工程では、円筒部４０１の内側においてフランジ板４０２の両端を一対の多角形マンドレル５０１，５０２により挟み込むことで、円筒状素材４００が多角形マンドレル５０１，５０２に配置される。

図６Ｂに示すように、多角形マンドレル５０１，５０２は、円筒状素材４００が多角形マンドレル５０１，５０２にセットされた状態において、多角形マンドレル５０１，５０２の角部が円筒状素材４００の円筒部４０１の内周面に接するように構成されている。また、図６Ａに示すように、多角形マンドレル５０１，５０２は、円筒状素材４００の円筒部４０１の内側から軸方向外側に突出するように構成されている。

多角形マンドレル５０１の中心には、ピン５０３が多角形マンドレル５０１の端面から突出するように設けられている。円筒状素材４００がセットされた状態では、多角形マンドレル５０１のピン５０３は、円筒状素材４００の貫通孔４０３を通じて多角形マンドレル５０２の中央孔５０４に挿入される。これにより、多角形マンドレル５０１，５０２間に配置される円筒状素材４００の芯出しを行うことができ、多角形マンドレル５０１，５０２の軸心と円筒状素材４００の軸心とを一致させることが可能となる。

図７Ａ及び図７Ｂを参照して、筒状素材配置工程後に実行されるアウタシャフト形成工程について説明する。

図７Ａに示すように、アウタシャフト形成工程では、円筒状素材４００の軸心が回転中心となるように多角形マンドレル５０１，５０２を回転させ、一対の成形ローラ５１１，５１２を外側から円筒状素材４００の円筒部４０１に押し当てるとともに、成形ローラ５１１，５１２を円筒状素材４００の軸方向に移動させることで、円筒状素材４００の円筒部４０１を逐次成形する。逐次成形の際、成形ローラ５１１，５１２は、図７Ｂに示すように多角形マンドレル５０１，５０２との間隔が所定間隔となるように位置調整されるとともに、図７Ａに示すように軸方向に沿って図中上下に往復動するように駆動される。この逐次成形により、円筒状素材４００の円筒部４０１が図７Ｂに示すように多角形マンドレル５０１，５０２の外周形状に対応した六角形状に成形される。

なお、逐次成形においては、成形ローラ５１１，５１２と多角形マンドレル５０１，５０２の両方を軸方向に移動させるようにしてもよいし、多角形マンドレル５０１，５０２のみを軸方向に移動させるようにしてもよい。

上述したアウタシャフト形成工程を経て、図７Ｃに示すように、六角形状の外周部１２Ａと、外周部１２Ａの内周面から内側に突出するフランジ部１２Ｂとを有するアウタシャフト１２が形成される。フランジ部１２Ｂは円筒状素材４００のフランジ板４０２に相当する部位であり、フランジ部１２Ｂの挿入孔１２Ｃはフランジ板４０２の貫通孔４０３に相当する部位である。

なお、アウタシャフト形成工程では、成形ローラ５１１，５１２は円筒状素材４００に押し当てられることにより円筒状素材４００の回転に連れ回されて回転する。成形ローラ５１１，５１２は、従動的に回転するように構成されるのではなく、円筒状素材４００の回転と同期して回転駆動されるように構成されてもよい。このように成形ローラ５１１，５１２を回転駆動することにより、より精度の高い成形加工を行うことが可能となる。

また、図７Ａ及び図７Ｂでは、逐次成形を実行するために成形ローラを２つ設けたが、成形ローラの数は１以上であればよい。

次に、図８Ａ及び８Ｂを参照して、仕上げ工程について説明する。図８Ａは、アウタシャフト１２を多角形マンドレル５０１，５０２に配置した状態を示す縦断面図である。図８Ｂは、多角形マンドレル５０１及びアウタシャフト１２を下側から見た時の下面図である。

仕上げ工程は、アウタシャフト形成工程の後に実行される工程であって、アウタシャフト１２の外周部１２Ａの形状（表面性状）を整えるための工程である。

図８Ａに示すように、仕上げ工程では、アウタシャフト１２が配置された多角形マンドレル５０１，５０２を軸心を中心に回転させ、仕上げローラ５１３を外側からアウタシャフト１２の外周部１２Ａに押し当てるとともに、仕上げローラ５１３をアウタシャフト１２の軸方向に移動させることで、アウタシャフト１２の外周部１２Ａの表面がより平坦な面となるように仕上げ成形を行う。仕上げローラ５１３は上述した加工ローラ３１１，３１２及び成形ローラ５１１，５１２よりも小径のローラであり、仕上げローラ５１３の直径は加工ローラ３１１，３１２及び成形ローラ５１１，５１２の直径よりも小さく設定されている。

図８Ａ及び図８Ｂに示すように、仕上げローラ５１３は、多角形マンドレル５０１，５０２との間隔が所定間隔となるように位置調整されるとともに、軸方向に沿って図中上下に往復動するように駆動される。但し、仕上げ工程では、アウタシャフト１２の軸方向における外周部１２Ａの一方側の端部（図８Ａにおける上側端部）が外周部１２Ａの他の部位よりも径方向外側に突出する突出部１２Ｄとして形成されるように、仕上げローラ５１３の移動範囲（往復動領域）が調整される。

なお、仕上げ成形においては、仕上げローラ５１３と多角形マンドレル５０１，５０２の両方を軸方向に移動させるようにしてもよいし、多角形マンドレル５０１，５０２のみを軸方向に移動させるようにしてもよい。また、仕上げローラ５１３は、従動的に回転するように構成されるのではなく、アウタシャフト１２の回転と同期して回転駆動されるように構成されてもよい。このように仕上げローラ５１３を回転駆動することにより、より精度の高い仕上げ成形を行うことが可能となる。

さらに、図８Ａ及び図８Ｂでは、仕上げ成形を実行するために仕上げローラを１つ設けたが、仕上げローラの数は２以上であってもよい。

上述した仕上げ工程後には図２に示したロータシャフト組立工程Ｓ１０５が実行され、アウタシャフト１２とインナシャフト１１とが連結される。この組み立て工程では、アウタシャフト１２の挿入孔１２Ｃとインナシャフト１１の突出部１１Ａとの接続部位が溶接されることで、インナシャフト１１の外周にアウタシャフト１２が固定される。

続いて、図９を参照して、図２におけるロータコア配置工程Ｓ１０６について詳細に説明する。

ロータコア配置工程では、筒状のロータコア２０内にアウタシャフト１２の外周部１２Ａを挿し入れ、ロータコア２０を外周部１２Ａの他端部側から一端部に向けて外周部１２Ａの突出部１２Ｄに当接するまで移動させる。これにより、ロータコア２０がアウタシャフト１２の外周部１２Ａに対して挿入配置される。

アウタシャフト１２の一端部に形成される突出部１２Ｄは、アウタシャフト１２の外周部１２Ａに配置されるロータコア２０の軸方向の移動を規制するストッパとして機能する。

なお、ロータコア２０がロータシャフト１０に配置された状態では、アウタシャフト１２の外周部１２Ａの一端部（先端部）は、ロータコア２０の内部から軸方向外側に突出している。

次に、図１０を参照して、図２における端部加工工程Ｓ１０７について詳細に説明する。

端部加工工程では、ロータコア２０が装着された状態のロータシャフト１０を軸心を中心として回転させ、アウタシャフト１２の外周部１２Ａの一端部（先端部）にかしめローラ５１４を押し当てる。かしめローラ５１４を押し当てることにより、アウタシャフト１２の外周部１２Ａの先端部を径方向外側に曲げ加工するかしめ成形が行われる。

このようにアウタシャフト１２の先端部に端部加工を施すことで、かしめ成形されたアウタシャフト１２の先端部と当該外周部１２Ａの他端部に位置する突出部１２Ｄとによりロータコア２０を挟み込むことができ、アウタシャフト１２からのロータコア２０の抜けが防止される。

上記したＳ１０１〜Ｓ１０７の工程を経ることにより、図１Ａ及び図１Ｂに示すような回転電機用のロータ１００が製造される。

上記した本実施形態によるロータ１００の製造方法によれば、以下の効果を得ることができる。

本実施形態によるロータ１００の製造方法は、インナシャフト１１及び外周形状が多角形のアウタシャフト１２を用いてロータシャフト１０を形成し、アウタシャフト１２の外周にロータコア２０を挿入配置して、回転電機用ロータを製造する方法である。ロータ１００の製造方法は、筒状素材配置工程と、アウタシャフト形成工程とを有している。筒状素材配置工程は、円筒部４０１と、円筒部４０１の内周面から内側に突出するフランジ板４０２とを有する円筒状素材４００を、外周形状が多角形の多角形マンドレル５０１，５０２に設置する工程である。筒状素材配置工程では、円筒部４０１の内側においてフランジ板４０２の両端を一対の多角形マンドレル５０１，５０２により挟み込むことで、円筒状素材４００が多角形マンドレル５０１，５０２に配置される。そして、アウタシャフト形成工程では、円筒状素材４００の軸心が回転中心となるように多角形マンドレル５０１，５０２を回転させ、成形ローラ５１１，５１２を外側から円筒部４０１に押し当てるとともに円筒状素材４００の軸方向に移動させることで、円筒部４０１の形状が多角形状となるよう成形する。これにより、多角形状の外周部１２Ａと、外周部１２Ａの内周面から内側に突出するフランジ部１２Ｂとを有するアウタシャフト１２が形成される。

上述したロータ製造方法によれば、ロータ製造の際に円筒状素材４００の円筒部４０１を成形ローラ５１１，５１２を用いて多角形状に成形するため、従来のように筒状素材等を切削加工する場合よりも容易に多角形状のアウタシャフト１２を形成することができる。その結果、多角形状のアウタシャフト１２を用いたロータ１００を安価に製造することが可能となる。

本実施形態によるロータ製造方法は、前述の筒状素材配置工程より前に、円筒状素材４００を形成する素材形成工程をさらに有している。素材形成工程は、円板状素材配置工程と筒状素材形成工程とを含んでいる。

円板状素材配置工程では、円板状素材２００の両端中央部分を一対の円柱状マンドレル３０１，３０２により挟み込むことで、円板状素材２００が円柱状マンドレル３０１，３０２に配置される。そして、筒状素材形成工程では、円板状素材２００の軸心が回転中心となるように円柱状マンドレル３０１，３０２を回転させ、加工ローラ３１１，３１２を外側から円板状素材２００の外周面に押し当てた後、加工ローラ３１１，３１２を円板状素材２００の軸方向に移動させる。これにより、円柱状マンドレル３０１，３０２の外側に位置する円板状素材２００の外周部位が円筒状に成形され、円筒部４０１及びフランジ板４０２を有する円筒状素材４００が形成される。

上述の通り、ロータ製造方法では、円板状素材２００から筒状素材４００が形成され、筒状素材４００から多角形状のアウタシャフト１２が形成される。したがって、アウタシャフト１２の基となる素材としては単純な形状の円板状素材２００を準備するだけでよく、素材準備にかかる手間を低減することができ、製造コストを低減することが可能となる。筒状素材４００を鍛造や鋳造等により形成することも考えられるが、このような手法を用いる場合には金型の準備等が必要となり、素材準備に手間がかかり、製造コストの低減効果が低くなる。

さらに、ロータ１００の製造方法は、アウタシャフト形成工程の後に仕上げ成形を行う仕上げ工程を有している。仕上げ工程では、アウタシャフト１２が配置された多角形マンドレル５０１，５０２を回転させ、成形ローラ５１１，５１２よりも小径の仕上げローラ５１３を外側からアウタシャフト１２に押し当てるとともに軸方向に移動させることで、アウタシャフト１２の外周形状の仕上げ成形が実行される。

このように、小径の仕上げローラ５１３を用いて仕上げ成形を行うことで、アウタシャフト１２の外形に関する寸法精度を高めることができる。その結果、ロータ１００の生産性を向上させることが可能となる。

さらに、仕上げ工程では、アウタシャフト１２の軸方向における外周部１２Ａの一端部が外周部１２Ａの他の部位よりも径方向外側に突出する突出部１２Ｄとして形成されるように仕上げ成形が行われる。突出部１２Ｄは、アウタシャフト１２の外周部１２Ａの一部として一体形成され、外周部１２Ａに配置されるロータコア２０の軸方向の移動を規制するストッパとして機能する。このようにロータコア２０の移動を規制するストッパをアウタシャフト１２に一体形成することで、ストッパ部材を別途用意する必要がなく、ロータ１００の製造コストを低減することが可能となる。

さらに、ロータ１００の製造方法は、ロータコア配置工程と端部加工工程とを有している。ロータコア配置工程では、アウタシャフト１２のフランジ部１２Ｂにインナシャフト１１を連結して構成されたロータシャフト１０において、アウタシャフト１２の外周部１２Ａの他端部側から一端部に向けて外周部１２Ａにロータコア２０が挿入配置される。そして、端部加工工程では、ロータコア２０が配置された外周部１２Ａの他端部を外側に向けて変形させる。このようにアウタシャフト１２に対して端部加工を施すことで、曲げ変形されたアウタシャフト１２の先端部と当該外周部１２Ａの他端部に位置する突出部１２Ｄとにより、ロータコア２０を挟み込むことができ、アウタシャフト１２からのロータコア２０の抜けをより確実に防止することが可能となる。また、ロータコア２０の抜けを防止するためのストッパ部材を別途用意する必要がなく、ロータ１００の製造コストを低減することが可能となる。

本発明は、上記の実施形態に限定されず、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本実施形態では、アウタシャフト１２の外周部１２Ａの形状及びロータコア２０の挿通孔２１の形状を、六角形状に形成しているが、三角形や四角形、五角形等の多角形状であってもよい。したがって、多角形マンドレル５０１，５０２は、アウタシャフト１２に要求される形状のマンドレルが使用される。

本実施形態では、図２に示すように、仕上げ加工後にロータシャフト組立工程を実行している。しかしながら、素材形成工程直後の円筒状素材４００にインナシャフト１１を組み付けてもよいし、アウタシャフト形成工程直後のアウタシャフト１２にインナシャフト１１を組み付けてもよい。このようにインナシャフト１１を組み付ける場合、筒状素材配置工程、アウタシャフト形成工程、仕上げ工程では、インナシャフト１１を挿通させるための挿通孔を有する多角形マンドレルが使用される。

本実施形態では、素材形成工程により円板状素材２００から円筒状素材４００を形成しているが、鍛造や鋳造、プレス成形等により円筒状素材４００を事前に形成しておいてもよい。

本実施形態では、アウタシャフト形成工程の後に仕上げ工程を行っているが、仕上げ工程は省略することも可能である。仕上げ工程を省略する場合には、アウタシャフト形成工程での成形ローラ５１１，５１２の軸方向移動を調整することにより、アウタシャフト１２の外周部１２Ａの一方側の端部に突出部１２Ｄが形成される。

本実施形態では、ロータコア配置工程の後に端部加工工程を行っているが、端部加工工程は省略することも可能である。端部加工工程を省略する場合には、アウタシャフト１２の先端部にストッパ部材等を配置することにより、アウタシャフト１２からのロータコア２０の抜けが防止される。

また、端部加工工程では、回転するアウタシャフト１２に対してかしめローラ５１４を押し当てて端部加工を行っているが、停止状態のアウタシャフト１２に対して型部材を押圧させる等の手法により端部加工を行うようにしてもよい。

１００ ロータ
１０ ロータシャフト
１１ インナシャフト
１２ アウタシャフト
１２Ａ 外周部
１２Ｂ フランジ部
１２Ｃ 挿入孔
１２Ｄ 突出部
２０ ロータコア
２１ 挿通孔
２００ 円板状素材
３０１ 円柱状マンドレル
３０２ 円柱状マンドレル
３１１ 加工ローラ
４００ 円筒状素材
４０１ 円筒部
４０２ フランジ板
４０３ 貫通孔
５０１ 多角形マンドレル
５０２ 多角形マンドレル
５１１ 成形ローラ
５１３ 仕上げローラ
５１４ かしめローラ

Claims (5)

1. インナシャフト及び外周形状が多角形のアウタシャフトを用いてロータシャフトを形成し、前記アウタシャフトの外周にロータコアを挿入配置して、回転電機用ロータを製造するロータ製造方法であって、
   円筒部と、前記円筒部の内周面から内側に突出するフランジ板とを有する筒状素材を、外周形状が多角形の多角形マンドレルに設置する工程であって、前記円筒部の内側において前記フランジ板の両端を一対の前記多角形マンドレルにより挟み込むことで、前記筒状素材を前記多角形マンドレルに配置する筒状素材配置工程と、
   前記筒状素材の軸心が回転中心となるように前記多角形マンドレルを回転させ、成形ローラを外側から前記円筒部に押し当てるとともに、前記成形ローラ又は前記多角形マンドレルを前記筒状素材の軸方向に移動させることで、前記円筒部の形状が多角形状となるよう成形し、多角形状の外周部と、前記外周部の内周面から内側に突出するフランジ部とを有する前記アウタシャフトを形成するアウタシャフト形成工程と、
   を備えることを特徴とするロータ製造方法。
2. 請求項１に記載のロータ製造方法であって、
   前記筒状素材配置工程より前に、前記筒状素材を形成する素材形成工程をさらに備え、
   前記素材形成工程は、
   円板状素材の両端中央部分を一対の円柱状マンドレルにより挟み込むことで、前記円板状素材を前記円柱状マンドレルに配置する円板状素材配置工程と、
   前記円板状素材の軸心が回転中心となるように前記円柱状マンドレルを回転させ、加工ローラを外側から前記円板状素材の外周面に押し当てた後、前記加工ローラ又は前記円柱状マンドレルを前記円板状素材の軸方向に移動させることで、前記円柱状マンドレルの外側に位置する前記円板状素材の外周部位が円筒状となるよう成形し、前記円筒部と前記フランジ板とを有する前記筒状素材を形成する筒状素材形成工程と、を含む、
   ことを特徴とするロータ製造方法。
3. 請求項１又は２に記載のロータ製造方法であって、
   前記アウタシャフト形成工程の後に、前記アウタシャフトが配置された前記多角形マンドレルを回転させ、前記成形ローラよりも小径の仕上げローラを外側から前記アウタシャフトの前記外周部に押し当てるとともに、前記仕上げローラ又は前記多角形マンドレルを前記アウタシャフトの軸方向に移動させることで、前記アウタシャフトの外周形状の仕上げ成形を行う仕上げ工程をさらに備える、
   ことを特徴とするロータ製造方法。
4. 請求項３に記載のロータ製造方法であって、
   前記仕上げ工程では、前記アウタシャフトの軸方向における前記外周部の一端部が前記外周部の他の部位よりも外側に突出する突出部として形成されるように前記仕上げ成形が行われる、
   ことを特徴とするロータ製造方法。
5. 請求項４に記載のロータ製造方法であって、
   前記アウタシャフトの前記フランジ部に前記インナシャフトを連結して構成された前記ロータシャフトにおいて、前記アウタシャフトの前記外周部の他端部側から一端部に向けて前記外周部に前記ロータコアを挿入配置するロータコア配置工程と、
   前記ロータコアが配置された前記外周部の他端部を外側に向けて変形させる端部加工工程と、をさらに備える、
   ことを特徴とするロータ製造方法。

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