JP2021087267A - Rotor manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
この技術は、電動モータ等に使用されるロータの製造方法に関する。 This technique relates to a method of manufacturing a rotor used for an electric motor or the like.
従来、例えば電気自動車等の車両に搭載される電動モータ等に使用されるロータの製造方法として、ロータコアの内周面にロータシャフトがハイドロフォーミング法により固定される方法が知られている（特許文献１参照）。この製造方法では、管状のロータシャフトが、電磁鋼板を積層してなるロータコアの内周部に配置される。ロータシャフトは、両端部をロータコアの外部に露出させた状態で、ハイドロフォーミング成形機の成形型に固定される。そして、ロータシャフトの内側部に液体を注入して内圧を高めることによりロータシャフトのロータコアに対応する部分を膨張させるハイドロフォーミング法により、ロータシャフトをロータコアに固定する。尚、ロータシャフトとしては、そのトルク伝達部分の強度を確保するために材料強度の高い炭素含有量０．３％以上の中炭素鋼（例えば、Ｓ４５Ｃ）が使用される。 Conventionally, as a method for manufacturing a rotor used for an electric motor or the like mounted on a vehicle such as an electric vehicle, a method in which a rotor shaft is fixed to an inner peripheral surface of a rotor core by a hydroforming method is known (Patent Document). 1). In this manufacturing method, a tubular rotor shaft is arranged on the inner peripheral portion of a rotor core formed by laminating electromagnetic steel sheets. The rotor shaft is fixed to the molding die of the hydroforming molding machine with both ends exposed to the outside of the rotor core. Then, the rotor shaft is fixed to the rotor core by a hydroforming method in which a liquid is injected into the inner portion of the rotor shaft to increase the internal pressure to expand the portion of the rotor shaft corresponding to the rotor core. As the rotor shaft, medium carbon steel (for example, S45C) having a high material strength and a carbon content of 0.3% or more is used in order to secure the strength of the torque transmission portion.
しかしながら、特許文献１に記載のロータの製造方法では、ロータシャフトとして中炭素鋼が使用されているので、ロータシャフトの変形能が低い。このため、ハイドロフォーミング法により膨張させる際に、大きな加圧力が必要になり、ハイドロフォーミング成形機や成形型の大型化を招く虞があった。また、ロータシャフトの変形能が低いために、ロータシャフトがハイドロフォーミング法により膨張される際に亀裂を生じてしまう虞があった。
However, in the method for manufacturing a rotor described in
更に、ロータシャフトの変形能が低く硬度が高いために、ロータシャフトがハイドロフォーミング法により膨張される際に、ロータシャフトの外側面がロータコアの電磁鋼板の隙間（剪断痕）に食い込み難く、ロータシャフトとロータコアとの接触面積を十分に確保するのが困難であった。また、ロータシャフトとして中炭素鋼が使用されているので、低炭素鋼と比べて熱伝導率が低い。このため、ロータシャフトの外側面とロータコアとの接触面積が小さく、かつ、ロータシャフトの熱伝導率が低いため、ロータコアの冷却効果が小さく、ロータコアの磁石の熱減磁を生じさせないために出力を抑制する必要があった。また、ロータシャフトの外側面がロータコアの電磁鋼板の隙間に食い込み難いため、ロータシャフトとロータコアとの間の摩擦力を大きくできず、トルク伝達力を確保するのが困難であった。 Further, since the rotor shaft has low deformability and high hardness, when the rotor shaft is expanded by the hydroforming method, the outer surface of the rotor shaft does not easily bite into the gap (shear mark) of the electromagnetic steel plate of the rotor core, and the rotor shaft It was difficult to secure a sufficient contact area between the and the rotor core. Moreover, since medium carbon steel is used as the rotor shaft, the thermal conductivity is lower than that of low carbon steel. Therefore, the contact area between the outer surface of the rotor shaft and the rotor core is small, and the thermal conductivity of the rotor shaft is low, so that the cooling effect of the rotor core is small and the output is output so as not to cause thermal demagnetization of the magnet of the rotor core. It needed to be suppressed. Further, since the outer surface of the rotor shaft does not easily bite into the gap between the electromagnetic steel plates of the rotor core, the frictional force between the rotor shaft and the rotor core cannot be increased, and it is difficult to secure the torque transmission force.
そこで、トルク伝達力及びロータコアの冷却効果を向上できるロータの製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a rotor capable of improving the torque transmission force and the cooling effect of the rotor core.
本ロータの製造方法は、管状のロータシャフトと、前記ロータシャフトの外周部に形成されたロータコア取付面に固定された筒状のロータコアと、を有するロータの製造方法であって、前記ロータシャフトは、炭素含有量が０．３％未満の金属を母材とし、前記ロータシャフトの表面から溶質原子を侵入させて前記表面を改質させる表面改質工程と、前記表面改質工程の実行後に、表面改質された層を削り取って前記ロータコア取付面を形成する切削工程と、前記切削工程の実行後に、前記ロータコア取付面と前記ロータコアの内周面とが径方向に圧接するように前記ロータコア取付面と前記ロータコアとを固定する固定工程と、を備える。 The method for manufacturing the rotor is a method for manufacturing a rotor having a tubular rotor shaft and a tubular rotor core fixed to a rotor core mounting surface formed on the outer peripheral portion of the rotor shaft. After performing the surface modification step of using a metal having a carbon content of less than 0.3% as a base material and allowing solute atoms to penetrate from the surface of the rotor shaft to modify the surface, and the surface modification step, the surface modification step is performed. The rotor core mounting is performed so that the surface-modified layer is scraped off to form the rotor core mounting surface, and after the cutting step is executed, the rotor core mounting surface and the inner peripheral surface of the rotor core are in radial pressure contact with each other. A fixing step of fixing the surface and the rotor core is provided.
本ロータの製造方法によると、トルク伝達力及びロータコアの冷却効果を向上できる。 According to this rotor manufacturing method, the torque transmission force and the cooling effect of the rotor core can be improved.
＜第１の実施形態＞
以下、本開示に係るロータの製造方法の第１の実施形態を、図１〜図４に沿って説明する。尚、本実施形態では、軸方向Ｚ又は回転軸線方向とは、図１に示すように、ロータ１の回転軸線Ｃに沿った方向を意味する。
<First Embodiment>
Hereinafter, the first embodiment of the rotor manufacturing method according to the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 4. In the present embodiment, the axial direction Z or the rotation axis direction means a direction along the rotation axis C of the
［ロータの構造］
まず、図１を参照して、ロータ１の構成について説明する。ロータ１は、図示しないステータと組み合わせられることにより、電動モータを構成する。図１に示すように、ロータ１は、ロータコア２と、ロータシャフト３とを備えている。ロータコア２は、孔部２０ａを有する複数の電磁鋼板２０が軸方向Ｚに沿って積層されることにより形成されている。電磁鋼板２０は、例えば、珪素鋼板により構成されている。ロータコア２は、中心軸が回転軸線Ｃと一致する円筒形状に形成されている。また、ロータコア２の内周面２１及び外周面２２は、それぞれ軸方向Ｚに沿って略平面状に形成されている。
[Rotor structure]
First, the configuration of the
ロータシャフト３は、中心線が回転軸線Ｃと一致する略円筒形状に形成されている。ロータシャフト３は、例えば、低炭素鋼により構成されている。ここでの低炭素鋼とは、炭素含有量が０．３％未満の炭素鋼を意味する。本実施形態では、ロータシャフト３は、炭素含有量が０．２％の炭素鋼であるＳ２０Ｃにより構成されている。
The
ロータシャフト３は、外周部に形成されたロータコア取付面３０と、ベアリング４を嵌合するための嵌合部３１と、内周部に形成されたスプライン３２及び凹部３３と、を有している。ロータコア取付面３０は、外周面において軸方向Ｚの略中央部に配置されており、ロータコア２の内周面２１に固定している。嵌合部３１は、軸方向Ｚの両端部に配置されており、外周面にベアリング４を嵌合可能である。係合部の一例であるスプライン３２は、内周部において軸方向Ｚの一端部に形成されており、軸方向Ｚを長手方向として、径方向に突出あるいは窪んでいる凹凸形状を有し、不図示の出力軸に噛合して駆動力を伝達可能である。尚、図中、クロスハッチングは、焼入れにより硬化された部分である。また、略円筒形状のロータシャフト３の内周面３４の内側の空間を、内部空間３５としている。
The
凹部３３は、内周部において軸方向Ｚの略中央部に配置されており、ロータコア取付面３０の内周側に位置する。凹部３３は、内周部において、軸方向Ｚの両端部に比べて、径方向外側に窪んだ形状に形成されている。凹部３３は、ロータ１が使用される際に、ロータシャフト３の内部に軸方向に流される冷却用の液体（ＡＴＦ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ）を一時的に留める機能を有する。これにより、ロータ１が使用される際に、凹部３３に位置する冷却用の液体により、ロータシャフト３を介してロータコア２が冷却される。
The
［ロータの製造方法］
次に、本実施形態によるロータ１の製造方法を、図２に示すフローチャートに沿って説明する。まず、ロータコア２が形成される（ステップＳ１）。ここでは、不図示の順送プレス加工装置において、帯状の電磁鋼板から、孔部２０ａを有する複数の円環状の電磁鋼板２０が打ち抜かれ、複数の電磁鋼板２０が回転軸線方向に沿って積層されることで円筒形状のロータコア２が形成される。
[Rotor manufacturing method]
Next, a method of manufacturing the
次に、図３（ａ）に示すように、炭素含有量が０．２％の炭素鋼（例えば、Ｓ２０Ｃ）からなる円管形状の鋼材３ａをプレス成形して、ロータシャフト３の素形材を得る（ステップＳ２、プレス工程）。このプレス成形では、不図示のプレス成形機が使用されて、ロータシャフト３において、外周部に後述する切削工程によりロータコア取付面３０（図３（ｄ）参照）が形成される取付部３０ａと、嵌合部３１と、内周部にスプライン３２と、凹部３３とが成形される。取付部３０ａは、軸方向Ｚの略中央部に配置され、嵌合部３１は軸方向Ｚの両端部に配置され、スプライン３２は内周部において軸方向Ｚの一端部に形成されている。このとき、素形材の表面の炭素含有量は０．２％であり、表面硬度は例えばＨＶ１５０程度である。
Next, as shown in FIG. 3A, a circular tube-
次に、図３（ｂ）に示すように、ロータシャフト３の素形材に浸炭処理を実行することにより素形材の表面の改質を行う（ステップＳ３、表面改質工程）。この浸炭処理により、ロータシャフト３の素形材の表面から溶質原子として炭素を侵入（固溶）させて、侵入させた厚さ（層）において表面を改質させる。炭素の侵入深さは、例えば、表面から最大で０．８ｍｍ程度となるようにし、本実施形態では例えば０．７ｍｍとしている。ここでの浸炭処理の手法としては、例えば、高温状態の減圧環境で浸炭ガスを利用する真空浸炭を適用する。尚、浸炭処理の手法は真空浸炭には限られず、減圧しない環境で浸炭ガスを利用するガス浸炭など、適宜な手法を適用することができる。また、ここでは、浸炭のみを実行して徐冷し、直後に焼入れは行わない。この場合、素形材の表面の炭素含有量は例えば０．６％であり、表面硬度は例えばＨＶ３００程度に上昇し、素形材の組織は例えば初析フェライトを含んだパーライト組織となる。
Next, as shown in FIG. 3B, the surface of the raw material of the
次に、図３（ｃ）に示すように、ロータシャフト３の取付部３０ａの表面改質されて硬化した浸炭層３０ｂを削り取って、ロータコア取付面３０を形成する（ステップＳ４、切削工程）。ここでは、表面から最大で１ｍｍの深さまで切削する。尚、切削以外の加工法により浸炭層３０ｂを削り取るようにしてもよい。これにより、炭素の侵入深さは表面から０．７ｍｍとしているので、浸炭層３０ｂは全て削り取られる。また、ステップＳ３での浸炭後には、焼入れは行われていないので、表面硬さは硬すぎることはなく、切削作業を容易に実行することができる。表面改質により硬化した浸炭層３０ｂが削り取られることにより、ロータコア取付面３０は母材まで露出するので、ロータコア取付面３０の炭素含有量は０．２％であり、表面硬度は例えばＨＶ１５０程度になる。
Next, as shown in FIG. 3C, the surface-modified and hardened
ここで、本実施形態においては、浸炭処理で形成する浸炭層３０ｂの深さを０．７ｍｍとし、切削工程での切削深さを１ｍｍとしているが、これには限られない。即ち、浸炭層３０ｂが全て削り取られればよく、そのためには炭素の侵入深さが切削の深さより浅ければよい。例えば、浸炭層３０ｂの深さを０．４ｍｍとし、切削工程での切削深さを０．５ｍｍとしてもよい。尚、素形材の寸法によっては、切削位置によって切削深さが異なる場合もあるため、全ての切削位置で浸炭層３０ｂが全て削り取られるように、浸炭層３０ｂの深さと切削深さとを設定するようにする。
Here, in the present embodiment, the depth of the carburized
次に、図３（ｄ）に示すように、ロータシャフト３の軸方向Ｚの両端部を焼入れする（ステップＳ５）。本実施形態では、嵌合部３１を焼入れにより硬化する嵌合部硬化工程と、スプライン３２を焼入れにより硬化するスプライン硬化工程とを実行する。図中、焼入れにより硬化された部分をクロスハッチングにより示す。焼入れにより、嵌合部３１及びスプライン３２の表面硬度は、例えばＨＶ８００程度まで向上する。その後、嵌合部３１の表面を研磨する（ステップＳ６、研磨工程）。
Next, as shown in FIG. 3D, both ends of the
次に、図３（ｅ）に示すように、ロータコア取付面３０に、ステップＳ１で形成したロータコア２を固定する（ステップＳ７、固定工程）。本実施形態では、固定工程は、嵌合部硬化工程及びスプライン硬化工程の実行後に実行している。固定工程では、ロータコア取付面３０とロータコア２の内周面２１とが径方向に圧接するように、ロータコア取付面３０とロータコア２とを固定する。固定工程では、ロータコア２の内周面２１とロータコア取付面３０とが対向するようにロータコア２とロータシャフト３とを位置させ、ロータシャフト３の内周面３４の内側の内部空間３５を加圧することによりロータコア取付面３０の外形を拡大させて固定する。本実施形態では、固定工程では、ロータコア取付面３０にロータコア２の内周面２１を対向するように位置させ、ロータシャフト３の内周部を加圧してロータコア取付面３０をロータコア２の内周面２１に食い込ませるハイドロフォーミング法により固定する。
Next, as shown in FIG. 3E, the
ここでは、ロータシャフト３及びロータコア２は、不図示のハイドロフォーミング成形機に取り付けられる。そして、ロータコア取付面３０がロータコア２の内周面２１に隙間Ｇを隔てて径方向に対向するように、ロータシャフト３及びロータコア２を位置させて保持する（図４（ａ）参照）。そして、ハイドロフォーミング成形機により、ロータシャフト３の内側部に高圧（例えば、数百ＭＰａ）の液体が注入され、ロータシャフト３の内部が加圧される。加圧によってロータコア取付面３０が径方向外側に向かって広がるように塑性変形することにより、ロータコア２の内周面２１に当接して押し広げ、ロータコア２は径方向外側に向かって広がるように弾性変形する。このとき、図４（ｂ）に示すように、ロータコア取付面３０とロータコア２との隙間Ｇが無くなって密着する。このとき、ハイドロフォーミング法により、ロータコア取付面３０が膨張してロータコア２の内周面２１において電磁鋼板２０同士の間の剪断痕２０ｂに食い込んで、ロータシャフト３とロータコア２とを固定させることができる。
Here, the
その後、ロータシャフト３の内部の液体が除去され、ロータコア２が径方向内側に縮んで、弾性変形して広がる前の形状に戻る。塑性変形したロータコア取付面３０は、径方向内側に縮んだロータコア２により圧接された状態（締り嵌めされた状態）になる。これにより、ロータシャフト３がロータコア２に固定された状態で維持される。ロータコア２及びロータシャフト３はハイドロフォーミング成形機から取り外され、ロータ１が完成する。その後、ロータシャフト３にベアリング４（図１参照）が嵌合され、ロータ１の径方向外側にステータが配置されることにより、モータが製造される。
After that, the liquid inside the
以上説明したように、本実施形態のロータの製造方法によれば、炭素含有量が０．２％のロータシャフト３に浸炭処理を実行して焼入れせず、表面改質により硬化した浸炭層３０ｂを削り取ってロータコア取付面３０を形成し、ハイドロフォーミング法によってロータコア２に固定している。ロータコア取付面３０の炭素含有量が０．２％と低いので、塑性変形能が高く、また、ロータコア取付面３０には母材が露出しているので、ハイドロフォーミング法の実行によりロータシャフト３の亀裂の発生を抑えながら、ロータコア２の内周面２１において電磁鋼板２０同士の間の剪断痕２０ｂにめり込んで維持されるようになる。これに対し、ロータシャフトとしてＳ４５Ｃなどの中炭素鋼を使用した場合は、塑性変形能が低く、ロータシャフトに亀裂が発生する可能性があると共に、ロータコア取付面がロータコアの剪断痕にめり込んで維持されることが殆どない。
As described above, according to the method for manufacturing a rotor of the present embodiment, the carburized
従って、本実施形態によれば、中炭素鋼を使用する場合に比べて、ロータシャフト３の塑性変形能を向上して、亀裂の発生を抑えつつ、ロータコア２とロータシャフト３との真実接触面積を向上することができる。ロータコア２とロータシャフト３との真実接触面積を向上することにより、ロータコア２とロータシャフト３との間の熱伝導率を向上でき、ロータコア２の冷却効果の向上と、モータの鉄損の低減を図ることができる。また、ロータコア２とロータシャフト３との真実接触面積を向上することにより、ロータコア２とロータシャフト３との間の摩擦力を軸方向及び回転方向ともに向上でき、トルク伝達力の向上を図ることができる。
Therefore, according to the present embodiment, the true contact area between the
また、本実施形態のロータの製造方法によれば、ロータシャフト３として炭素含有量が０．２％の低炭素鋼を適用している。このため、中炭素鋼を適用する場合に比べて、ロータシャフト３の熱伝導率を向上することができるので、ロータコア２の冷却効率を向上させ、ロータコア２に使用される磁石の熱減磁を低減でき、磁石中の希土類元素を低減してコスト削減を図ることができる。また、中炭素鋼を適用する場合に比べて、ロータシャフト３の剛性を低減することができるので、冷間加工性を向上して型寿命を長寿命化できると共に、被削性を向上して刃具費を低減することができる。
Further, according to the method for manufacturing a rotor of the present embodiment, low carbon steel having a carbon content of 0.2% is applied as the
尚、上述した本実施形態においては、ロータシャフト３は、炭素含有量が０．２％の炭素鋼であるＳ２０Ｃにより構成されている場合について説明したが、これには限られない。ロータシャフト３は、炭素含有量が０．３％未満の金属を母材としていればよく、低炭素鋼や超低炭素鋼の他に純鉄や低炭素合金鋼などを適用してもよい。炭素含有量が０．３％未満であることにより、中炭素鋼に比べてロータシャフト３の塑性変形能及びロータコア２の冷却効率を向上することができる。尚、炭素含有量としては、０．２％以下であることがより好ましく、最も好ましくは０．２％である。
In the present embodiment described above, the case where the
また、本実施形態においては、ロータシャフト３の素形材の表面改質工程として浸炭処理を実行した場合について説明したが、これには限られない。例えば、ロータシャフト３の素形材の表面改質工程として、表面から溶質原子として窒素を侵入させる窒化処理や、炭素及び窒素を侵入させる浸炭窒化処理や、ホウ素を侵入させるホウ化処理など、他の溶質原子を侵入させる処理法を適用してもよい。
Further, in the present embodiment, the case where the carburizing treatment is executed as the surface modification step of the raw material of the
また、本実施形態においては、浸炭処理で形成する浸炭層３０ｂの深さを０．７ｍｍとし、切削工程での切削深さを１ｍｍとしているが、これには限られない。即ち、浸炭層３０ｂが全て削り取られればよく、そのためには炭素の侵入深さが切削の深さより浅ければよい。例えば、浸炭層３０ｂの深さを０．４ｍｍとし、切削工程での切削深さを０．５ｍｍとしてもよい。尚、素形材の寸法によっては、切削位置によって切削深さが異なる場合もあるため、全ての切削位置で浸炭層３０ｂが全て削り取られるように、浸炭層３０ｂの深さと切削深さとを設定するようにする。
Further, in the present embodiment, the depth of the carburized
また、本実施形態においては、嵌合部３１の嵌合部硬化工程と、スプライン３２のスプライン硬化工程として、いずれも焼入れを適用した場合について説明したが、これには限られない。例えば、ショットピーニングやコーティングなどを適用してもよい。
Further, in the present embodiment, the case where quenching is applied as both the fitting portion curing step of the
また、本実施形態においては、ロータコア取付面３０にロータコア２を固定する固定工程としてハイドロフォーミング法を適用した場合について説明したが、これには限られない。例えば、ロータコア２を加熱して膨張させたところにロータシャフト３を挿入して冷却して固定する焼き嵌めを適用してもよい。この場合、ロータシャフト３の膨張が不要になるので、ロータシャフト３が膨張によって亀裂を生じてしまう可能性を抑制することができる。
Further, in the present embodiment, the case where the hydroforming method is applied as the fixing step of fixing the
＜第２の実施形態＞
次に、本開示の第２の実施形態を、図５及び図６を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、固定工程が、切削工程の実行後、かつ、嵌合部硬化工程及びスプライン硬化工程の実行前に実行される点で、切削工程の実行後、かつ、嵌合部硬化工程及びスプライン硬化工程の実行後に実行される第１の実施形態と構成を異にしている。但し、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6. In the present embodiment, the fixing step is executed after the execution of the cutting step and before the execution of the fitting portion curing step and the spline curing step. The configuration is different from that of the first embodiment executed after the execution of the spline curing step. However, since the other configurations are the same as those in the first embodiment, the same reference numerals are given and detailed description thereof will be omitted.
本実施形態によるロータ１の製造方法を、図５に示すフローチャートに沿って説明する。ステップＳ１〜Ｓ４（図６（ａ）〜（ｃ）参照）については、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
The manufacturing method of the
図６（ｃ）に示すように、取付部３０ａの表面改質されて硬化した浸炭層３０ｂを削り取って、ロータコア取付面３０を形成した後、図６（ｄ）に示すように、ロータコア取付面３０に、ステップＳ１で形成したロータコア２を固定する（ステップＳ１０、固定工程）。本実施形態では、固定工程は、切削工程の実行後、かつ、嵌合部硬化工程及びスプライン硬化工程の実行前に実行している。固定工程では、ロータコア取付面３０にロータコア２の内周面２１を対向するように位置させ、ロータシャフト３の内周部を加圧してロータコア取付面３０をロータコア２の内周面２１に食い込ませるハイドロフォーミング法により固定する。ハイドロフォーミング法については、第１の実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。
As shown in FIG. 6C, the surface-modified and hardened
ロータコア２及びロータシャフト３はハイドロフォーミング成形機から取り外されてから、図６（ｅ）に示すように、ロータシャフト３の軸方向Ｚの両端部を焼入れする（ステップＳ１１）。本実施形態では、嵌合部３１を焼入れにより硬化する嵌合部硬化工程と、スプライン３２を焼入れにより硬化するスプライン硬化工程とを実行する。図中、焼入れにより硬化された部分をクロスハッチングにより示す。焼入れにより、嵌合部３１及びスプライン３２の表面硬度は、例えばＨＶ８００程度まで向上する。
After the
尚、本実施形態では、焼入れ時にロータコア２が固定されている。このため、焼入れ後の急冷で、冷媒として水を使用すると、水がロータコア２に付着する可能性があるので好ましくない。そこで、本実施形態では、焼入れとして冷媒に水を使わない方法を適用することが好ましい。即ち、水以外の油や気体などの冷媒を使用するか、あるいは、冷媒を使わない冷却を行うようにする。そのような焼入れとして、例えばレーザ焼入れを適用することが好ましい。
In this embodiment, the
その後、嵌合部３１の表面を研磨し（ステップＳ１２、研磨工程）、ロータ１が完成する。その後、ロータシャフト３にベアリング４（図１参照）が嵌合され、ロータ１の径方向外側にステータが配置されることにより、モータが製造される。
After that, the surface of the
以上説明したように、本実施形態のロータの製造方法によれば、炭素含有量が０．２％のロータシャフト３に浸炭処理を実行して焼入れせず、表面改質により硬化した浸炭層３０ｂを削り取ってロータコア取付面３０を形成し、ハイドロフォーミング法によってロータコア２に固定している。このため、第１の実施形態と同様に、ロータシャフト３の亀裂の発生を抑えつつ、ロータコア２とロータシャフト３との真実接触面積を向上することにより、ロータコア２とロータシャフト３との間の熱伝導率を向上でき、モータの冷却効果の向上と、モータの鉄損の低減を図ることができる。また、ロータコア２とロータシャフト３との真実接触面積を向上することにより、ロータコア２とロータシャフト３との間の摩擦力を軸方向及び回転方向ともに向上でき、トルク伝達力の向上を図ることができる。
As described above, according to the method for manufacturing a rotor of the present embodiment, the carburized
また、本実施形態のロータの製造方法によれば、固定工程の実行タイミングが、嵌合部硬化工程及びスプライン硬化工程の実行前であり、嵌合部３１やスプライン３２が硬化する前であるので、ハイドロフォーミング法を実行してもロータシャフト３に亀裂を生じてしまう可能性を更に低減することができる。
Further, according to the rotor manufacturing method of the present embodiment, the execution timing of the fixing step is before the execution of the fitting portion curing step and the spline curing step, and before the
また、本実施形態のロータの製造方法によれば、嵌合部３１及びスプライン３２の焼入れとして冷媒に水を使わない方法を適用しているので、焼入れ後の冷却時にロータコア２に水を付着し難くできる。
Further, according to the method for manufacturing the rotor of the present embodiment, since the method of quenching the
尚、上述した第１の実施形態においては、固定工程は切削工程の実行後、かつ、嵌合部硬化工程及びスプライン硬化工程の実行後に実行され、第２の実施形態においては、固定工程は切削工程の実行後、かつ、嵌合部硬化工程及びスプライン硬化工程の実行前に実行される場合について説明したが、これらには限られない。例えば、固定工程は、切削工程及び嵌合部硬化工程の実行後、かつ、スプライン硬化工程の実行前に実行されるようにしてもよく、あるいは、切削工程及びスプライン硬化工程の実行後、かつ、嵌合部硬化工程の実行前に実行されるようにしてもよい。 In the first embodiment described above, the fixing step is executed after the execution of the cutting step and after the execution of the fitting portion curing step and the spline curing step, and in the second embodiment, the fixing step is cutting. Although the case where the process is executed after the execution of the process and before the execution of the fitting portion curing step and the spline curing step has been described, the present invention is not limited thereto. For example, the fixing step may be executed after the execution of the cutting step and the fitting portion hardening step and before the execution of the spline hardening step, or after the execution of the cutting step and the spline hardening step and. It may be executed before the execution of the fitting portion hardening step.
＜各実施形態のまとめ＞
尚、上述した第１及び第２の実施形態は、以下の構成を少なくとも備える。第１及び第２の実施形態のロータ（１）の製造方法は、管状のロータシャフト（３）と、前記ロータシャフト（３）の外周部に形成されたロータコア取付面（３０）に固定された筒状のロータコア（２）と、を有するロータ（１）の製造方法であって、前記ロータシャフト（３）は、炭素含有量が０．３％未満の金属を母材とし、前記ロータシャフト（３）の表面から溶質原子を侵入させて前記表面を改質させる表面改質工程と、前記表面改質工程の実行後に、表面改質された層（３０ｂ）を削り取って前記ロータコア取付面（３０）を形成する切削工程と、前記切削工程の実行後に、前記ロータコア取付面（３０）と前記ロータコア（２）の内周面（２１）とが径方向に圧接するように前記ロータコア取付面（３０）と前記ロータコア（２）とを固定する固定工程と、を備える。
<Summary of each embodiment>
The first and second embodiments described above include at least the following configurations. The method for manufacturing the rotor (1) of the first and second embodiments is fixed to a tubular rotor shaft (3) and a rotor core mounting surface (30) formed on the outer peripheral portion of the rotor shaft (3). A method for manufacturing a rotor (1) having a tubular rotor core (2), wherein the rotor shaft (3) uses a metal having a carbon content of less than 0.3% as a base material, and the rotor shaft (3). After performing the surface modification step of invading solute atoms from the surface of 3) to modify the surface and the surface modification step, the surface-modified layer (30b) is scraped off to form the rotor core mounting surface (30). ), And after the cutting step is executed, the rotor core mounting surface (30) and the inner peripheral surface (21) of the rotor core (2) are brought into pressure contact with each other in the radial direction. ) And the fixing step of fixing the rotor core (2).
この構成によれば、ロータシャフト（３）の変形能を向上できるので、ロータシャフト（３）の亀裂の発生を抑えつつ、ロータコア（２）とロータシャフト（３）との真実接触面積を拡大することができる。これにより、ロータコア（２）とロータシャフト（３）との間の熱伝導率を向上して、ロータコア（２）の冷却効果の向上と、モータの鉄損の低減を図ることができると共に、ロータコア（２）とロータシャフト（３）との間の摩擦力を軸方向及び回転方向ともに増加させてトルク伝達力の向上を図ることができる。即ち、トルク伝達力及びロータコア（２）の冷却効果を向上することができる。 According to this configuration, the deformability of the rotor shaft (3) can be improved, so that the true contact area between the rotor core (2) and the rotor shaft (3) is expanded while suppressing the occurrence of cracks in the rotor shaft (3). be able to. As a result, the thermal conductivity between the rotor core (2) and the rotor shaft (3) can be improved, the cooling effect of the rotor core (2) can be improved, the iron loss of the motor can be reduced, and the rotor core can be reduced. The frictional force between the rotor shaft (3) and the rotor shaft (3) can be increased in both the axial direction and the rotational direction to improve the torque transmission force. That is, the torque transmission force and the cooling effect of the rotor core (2) can be improved.
また、第１及び第２の実施形態のロータ（１）の製造方法は、前記固定工程において、前記ロータコア取付面（３０）が塑性変形することにより、前記ロータコア取付面（３０）が前記ロータコア（２）の内周面（２１）に食い込んで固定される。この構成によれば、ロータコア（２）とロータシャフト（３）との間の摩擦力を軸方向及び回転方向ともに更に増加させてトルク伝達力の更なる向上を図ることができる。また、ロータコア（２）とロータシャフト（３）との間の熱伝導率を更に向上して、ロータコア（２）の冷却効果の更なる向上と、モータの鉄損の低減を図ることができる。 Further, in the method for manufacturing the rotor (1) of the first and second embodiments, the rotor core mounting surface (30) is plastically deformed in the fixing step, so that the rotor core mounting surface (30) becomes the rotor core (30). It bites into the inner peripheral surface (21) of 2) and is fixed. According to this configuration, the frictional force between the rotor core (2) and the rotor shaft (3) can be further increased in both the axial direction and the rotational direction to further improve the torque transmission force. Further, the thermal conductivity between the rotor core (2) and the rotor shaft (3) can be further improved to further improve the cooling effect of the rotor core (2) and reduce the iron loss of the motor.
また、第１及び第２の実施形態のロータ（１）の製造方法は、前記固定工程において、前記ロータコア（２）の内周面（２１）と前記ロータコア取付面（３０）とが対向するように前記ロータコア（２）と前記ロータシャフト（３）とを位置させ、前記ロータシャフト（３）の内周面（３４）の内側の空間（３５）を加圧することにより前記ロータコア取付面（３０）の外形を拡大させて固定する。 Further, in the method for manufacturing the rotor (1) of the first and second embodiments, the inner peripheral surface (21) of the rotor core (2) and the rotor core mounting surface (30) face each other in the fixing step. By locating the rotor core (2) and the rotor shaft (3) and pressurizing the space (35) inside the inner peripheral surface (34) of the rotor shaft (3), the rotor core mounting surface (30) Enlarge and fix the outer shape of.
この構成によれば、固定工程の実行により、ロータシャフト（３）の内周面（３４）の内側の空間（３５）を加圧することによりロータコア取付面（３０）の外形を拡大させて、ロータコア取付面（３０）とロータコア（２）の内周面（２１）とが径方向に圧接するようになる。このため、ロータコア（２）とロータシャフト（３）との真実接触面積を向上することができる。これにより、ロータコア（２）とロータシャフト（３）との間の熱伝導率を向上して、ロータコア（２）の冷却効果の向上と、モータの鉄損の低減を図ることができると共に、ロータコア（２）とロータシャフト（３）との間の摩擦力を軸方向及び回転方向ともに増加させてトルク伝達力の向上を図ることができる。 According to this configuration, the outer shape of the rotor core mounting surface (30) is enlarged by pressurizing the space (35) inside the inner peripheral surface (34) of the rotor shaft (3) by executing the fixing step, and the rotor core. The mounting surface (30) and the inner peripheral surface (21) of the rotor core (2) come into pressure contact in the radial direction. Therefore, the true contact area between the rotor core (2) and the rotor shaft (3) can be improved. As a result, the thermal conductivity between the rotor core (2) and the rotor shaft (3) can be improved, the cooling effect of the rotor core (2) can be improved, the iron loss of the motor can be reduced, and the rotor core can be reduced. The frictional force between the rotor shaft (3) and the rotor shaft (3) can be increased in both the axial direction and the rotational direction to improve the torque transmission force.
また、第１及び第２の実施形態のロータ（１）の製造方法は、前記固定工程において、前記ロータコア取付面（３０）に前記ロータコア（２）を焼き嵌めにより固定する。この構成によれば、ロータシャフト（３）が膨張によって亀裂を生じてしまうことを抑制できる。 Further, in the method for manufacturing the rotor (1) of the first and second embodiments, the rotor core (2) is fixed to the rotor core mounting surface (30) by shrink fitting in the fixing step. According to this configuration, it is possible to prevent the rotor shaft (3) from being cracked due to expansion.
また、第１及び第２の実施形態のロータ（１）の製造方法は、前記ロータシャフト（３）にベアリング（４）を嵌合するための嵌合部（３１）を硬化する嵌合部硬化工程を備える。この構成によれば、圧入により嵌合されたベアリング（４）に対する耐摩耗性を高めることができる。 Further, the method for manufacturing the rotor (1) of the first and second embodiments is to cure the fitting portion (31) for fitting the bearing (4) to the rotor shaft (3). Have a process. According to this configuration, the wear resistance to the bearing (4) fitted by press fitting can be improved.
また、第１及び第２の実施形態のロータ（１）の製造方法は、前記嵌合部硬化工程において、前記嵌合部（３１）を焼入れにより硬化する。この構成によれば、簡易な手法で効果的に硬化を実現できる。 Further, in the method for manufacturing the rotor (1) of the first and second embodiments, the fitting portion (31) is cured by quenching in the fitting portion curing step. According to this configuration, curing can be effectively realized by a simple method.
また、第１の実施形態のロータ（１）の製造方法は、前記固定工程は、前記嵌合部硬化工程の実行後に実行する。この構成によれば、高周波焼入れなど、安価で容易な手法で硬化を実行できる。 Further, in the method for manufacturing the rotor (1) of the first embodiment, the fixing step is executed after the execution of the fitting portion hardening step. According to this configuration, curing can be performed by an inexpensive and easy method such as induction hardening.
また、第２の実施形態のロータ（１）の製造方法は、前記固定工程は、前記切削工程の実行後、かつ、前記嵌合部硬化工程の実行前に実行する。この構成によれば、嵌合部（３１）が硬化される前にロータシャフト（３）とロータコア（２）とが固定されるので、例えば、ハイドロフォーミング法を実行してもロータシャフト（３）が亀裂を生じてしまう可能性をより低減することができる。 Further, in the method for manufacturing the rotor (1) of the second embodiment, the fixing step is executed after the execution of the cutting step and before the execution of the fitting portion hardening step. According to this configuration, the rotor shaft (3) and the rotor core (2) are fixed before the fitting portion (31) is cured. Therefore, for example, even if the hydroforming method is executed, the rotor shaft (3) Can further reduce the possibility of cracking.
１…ロータ
２…ロータコア
３…ロータシャフト
４…ベアリング
２１…ロータコアの内周面
３０…ロータコア取付面
３０ｂ…浸炭層（表面改質された層）
３１…嵌合部
３４…ロータシャフトの内周面
３５…内部空間（ロータシャフトの内周面の内側の空間）
1 ...
31 ... Fitting
Claims (8)
前記ロータシャフトは、炭素含有量が０．３％未満の金属を母材とし、
前記ロータシャフトの表面から溶質原子を侵入させて前記表面を改質させる表面改質工程と、
前記表面改質工程の実行後に、表面改質された層を削り取って前記ロータコア取付面を形成する切削工程と、
前記切削工程の実行後に、前記ロータコア取付面と前記ロータコアの内周面とが径方向に圧接するように前記ロータコア取付面と前記ロータコアとを固定する固定工程と、を備えるロータの製造方法。 A method for manufacturing a rotor having a tubular rotor shaft and a tubular rotor core fixed to a rotor core mounting surface formed on the outer peripheral portion of the rotor shaft.
The rotor shaft is made of a metal having a carbon content of less than 0.3% as a base material.
A surface modification step of invading solute atoms from the surface of the rotor shaft to modify the surface, and
After executing the surface modification step, a cutting step of scraping the surface modified layer to form the rotor core mounting surface, and
A method for manufacturing a rotor, comprising a fixing step of fixing the rotor core mounting surface and the rotor core so that the rotor core mounting surface and the inner peripheral surface of the rotor core are in radial pressure contact after the execution of the cutting step.
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