特開 2024-51245 ロータの製造方法及びロータの製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024051245

(43)【公開日】2024-04-11

(54)【発明の名称】ロータの製造方法及びロータの製造装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 15/03 20060101AFI20240404BHJP

   H02K 15/02 20060101ALI20240404BHJP

【ＦＩ】

H02K15/03 Z

H02K15/02 H

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022157303

(22)【出願日】2022-09-30

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】阿部 勇紀

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 勇喜

(72)【発明者】

【氏名】永嶋 雅俊

【テーマコード（参考）】

5H615

5H622

【Ｆターム（参考）】

5H615AA01

5H615BB01

5H615BB07

5H615BB14

5H615PP02

5H615SS09

5H615SS10

5H622CA07

5H622PP03

5H622PP18

(57)【要約】      （修正有）

【課題】薄いスリーブを、ロータ本体の外周部に高い与圧力を発生させるように取り付けできる製造方法を提供する。
【解決手段】ロータは、ロータ本体１８と、ロータ本体１８の外周部１８ａを囲みロータ本体１８に内周に向けた与圧力を付与するスリーブ１６と、を有する。ロータの製造方法は、ロータ本体１８の外径よりも小さな内径を有する筒状のスリーブ１６を用意する工程と、スリーブ１６の内径部４６に液圧を付与してスリーブ１６の内径をロータ本体１８の外径よりも拡大させる膨張工程と、液圧を付与したまま、スリーブ１６の内径部４６にロータ本体１８を挿入する挿入工程と、液圧を取り除き、スリーブ１６を収縮させてスリーブ１６をロータ本体１８に固定する固定工程と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロータ本体と、前記ロータ本体の外周部を囲み、前記ロータ本体に内周に向けた与圧力を付与するスリーブと、を有するロータの製造方法であって、
前記ロータ本体の外径よりも小さな内径を有する筒状の前記スリーブを用意する工程と、
前記スリーブの内径部に液圧を付与して前記スリーブの内径を前記ロータ本体の外径よりも拡大させる膨張工程と、
前記液圧を付与したまま、前記スリーブの前記内径部に前記ロータ本体を挿入する挿入工程と、
前記液圧を取り除き、前記スリーブを収縮させて前記スリーブを前記ロータ本体に固定する固定工程と、
を有する、ロータの製造方法。

【請求項2】

請求項１記載のロータの製造方法であって、
前記膨張工程は、
前記スリーブの下端部に前記スリーブの前記内径部の下端を閉塞する支持ブロックを接続する工程と、
前記スリーブの上端部に、前記内径部に連通するシリンダ孔を有し、前記シリンダ孔に前記ロータ本体を収容したシリンダ部材を接続する工程と、
前記ロータ本体を前記スリーブに向けて移動させて、前記シリンダ孔の液体を前記スリーブの前記内径部に導入する液体導入工程と、を有する、
ロータの製造方法。

【請求項3】

請求項２記載のロータの製造方法であって、前記液体導入工程は、前記スリーブの前記上端部及び前記下端部から漏れる前記液体の漏洩量よりも多い量の前記液体を導入する、
ロータの製造方法。

【請求項4】

請求項２記載のロータの製造方法であって、
前記液体導入工程は、前記スリーブの前記内径部と前記シリンダ部材の前記シリンダ孔とを前記液体で満たした状態で、前記ロータ本体を前記スリーブに向けて移動させて行う、
ロータの製造方法。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載のロータの製造方法であって、
前記ロータ本体に固定された前記スリーブの外径よりも小さな内径を有する第２スリーブを用意する工程と、
前記第２スリーブに対して、前記膨張工程と、前記挿入工程と、前記固定工程とを行って前記ロータ本体に固定された前記スリーブの外周面に前記第２スリーブを固定する工程と、を有する、
ロータの製造方法。

【請求項6】

ロータ本体の外周部にスリーブを取り付けるロータの製造装置であって、
前記スリーブの下端部と当接して前記スリーブの内径部の下端側を閉塞する支持ブロックと、
前記スリーブの上端部に当接する筒部と、前記筒部の内部に形成され前記スリーブの前記内径部に連通するとともに、前記ロータ本体を収容するシリンダ孔と、を有するシリンダ部材と、
前記シリンダ孔を摺動し、前記ロータ本体を前記スリーブに向けて押し出すピストンと、
前記シリンダ孔と前記内径部とに液体を満たす液体供給部と、を備え、
前記ピストンが前記シリンダ孔を前記内径部に送り込むことで前記スリーブの内部に液圧を付与する、
ロータの製造装置。

【請求項7】

請求項６記載のロータの製造装置であって、
前記支持ブロックは、前記スリーブの前記下端部の径方向の膨張を許容しつつ前記下端部と当接し、
前記シリンダ部材は、前記スリーブの前記上端部の前記径方向の膨張を許容しつつ前記上端部と当接する、
ロータの製造装置。

【請求項8】

請求項７記載のロータの製造装置であって、
前記ピストンは、前記スリーブと前記支持ブロックとの隙間及び前記スリーブと前記シリンダ部材との隙間から前記液体を漏洩させつつ前記ロータ本体を前記スリーブの前記内径部に向けて移動させて前記内径部に前記液圧を付与しつつ前記ロータ本体を前記内径部に挿入する、
ロータの製造装置。

【請求項9】

請求項６～８のいずれか１項に記載のロータの製造装置であって、
さらに、前記スリーブの前記内径部に連通し、前記内径部の前記液圧が所定値を超えると前記内径部の前記液体を放出して前記内径部の前記液圧を前記所定値に保つリリーフ弁を有する、
ロータの製造装置。

【請求項10】

請求項６～８のいずれか１項に記載のロータの製造装置であって、さらに、前記スリーブの外周部を囲み、前記スリーブの過剰膨張を阻止する変形防止リングを備える、
ロータの製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転電機のロータの製造方法及びロータの製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

回転電機の小型化及び軽量化のための一手段として、高回転化がある。ところが、回転電機を高回転化すると、ロータに大きな遠心力がはたらく。そこで、ロータ本体の外周部にスリーブを配置してロータを補強する技術が提案されている。

【0003】

例えば、特許文献１は、ロータ本体と磁石との外周面を囲むようにスリーブを配置し、スリーブと磁石との隙間を固化した樹脂で埋めることで遠心力による磁石の浮きを防止する技術を開示する。

【0004】

また、ロータ本体の外周部にスリーブを取り付ける他の方法として、焼き嵌め、冷やし嵌め、及び圧入による方法が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第７０４９２８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

遠心力に対する補強効果の観点から、スリーブは、ロータ本体に十分な締め付け力（与圧力とも呼ぶ）を働かせるように、ロータ本体に取り付けることが求められる。また、磁気ギャップを減らす観点から、スリーブは、薄くすることが求められる。ところが、従来の技術では、製造工程上の制約から、与圧力と、スリーブの薄さとを両立することが難しいという問題がある。

【0007】

すなわち、焼き嵌め及び冷やし嵌めで取り付けられるスリーブは、熱膨張率の制約から、十分な与圧力を得ることが難しく、回転電機の高回転化が制約される。また、圧入で取り付けられるスリーブは、圧入時の座屈や変形を防ぐために厚さが必要とされ、磁気ギャップの増大による回転電機の大型化を招く。

【0008】

特許文献１の技術は、樹脂の圧入により与圧力を確保できるが、スリーブとロータ本体との間に樹脂層の配置が必要であり、磁気ギャップを増加させる可能性がある。

【0009】

本発明は、上記した課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

以下の開示の一観点は、ロータ本体と、前記ロータ本体の外周部を囲み、前記ロータ本体に内周に向けた与圧力を付与するスリーブと、を有するロータの製造方法であって、前記ロータ本体の外径よりも小さな内径を有する筒状の前記スリーブを用意する工程と、前記スリーブの内径部に液圧を付与して前記スリーブの内径を前記ロータ本体の外径よりも拡大させる膨張工程と、前記液圧を付与したまま、前記スリーブの前記内径部に前記ロータ本体を挿入する挿入工程と、前記液圧を取り除き、前記スリーブを収縮させて前記スリーブを前記ロータ本体に固定する固定工程と、を有する、ロータの製造方法にある。

【0011】

別の一観点は、ロータ本体の外周部にスリーブを取り付けるロータの製造装置であって、前記スリーブの下端部と当接して前記スリーブの内径部の下端側を閉塞する支持ブロックと、前記スリーブの上端部に当接する筒部と、前記筒部の内部に形成され前記スリーブの前記内径部に連通するとともに、前記ロータ本体を収容するシリンダ孔と、を有するシリンダ部材と、前記シリンダ孔を摺動し、前記ロータ本体を前記スリーブに向けて押し出すピストンと、前記シリンダ孔と前記内径部とに液体を満たす液体供給部と、を備え、前記ピストンが前記シリンダ孔を前記内径部に送り込むことで前記スリーブの内部に液圧を付与する、ロータの製造装置にある。

【発明の効果】

【0012】

上記観点のロータの製造方法及びロータの製造装置は、薄いスリーブを、ロータ本体の外周部に高い与圧力を発生させるように取り付けできる。したがって、上記観点のロータの製造方法及びロータの製造装置は、回転電機の小型化及び高回転化に好適なロータを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、第１実施形態に係るロータの製造装置の説明図である。

【図2】図２Ａは、第１実施形態のロータの製造方法の液体導入工程までの工程の説明図であり、図２Ｂは、膨張工程の説明図である。

【図3】図３Ａは、第１実施形態のロータの製造方法の挿入工程の説明図であり、図３Ｂは固定工程の説明図である。

【図4】図４は、第２実施形態において、２層目のスリーブを取り付ける工程の説明図である。

【図5】図５Ａは、第１実施形態のロータの製造方法で取り付けられたスリーブの応力分布を示す断面図であり、図５Ｂは第２実施形態のロータの製造方法で取り付けた３層のスリーブの応力分布を示す断面図である。

【図6】図６は、圧入で取り付けられたスリーブ（比較例）、スリーブ１層（第１実施形態）、スリーブ２層（第２実施形態）、及びスリーブ３層（第２実施形態）について、スリーブの厚みと永久磁石が浮上する回転数との関係を求めた結果を示すグラフである。

【図7】図７Ａは、ロータ本体が長尺な場合の問題点を示す断面図であり、図７Ｂは第３実施形態に係るロータの製造方法を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（第１実施形態）
本実施形態に係るロータ１２の製造装置１０は、図１に示すように、シリンダ治具１４でスリーブ１６をロータ本体１８に取り付けを行う。

【0015】

ロータ本体１８は、磁性体よりなるロータコア１８ｂとロータコア１８ｂに取り付けられた永久磁石１８ｃをと含む。ロータ本体１８は、円柱状の形状を有する。スリーブ１６は、繊維強化樹脂材料よりなる円筒状の部材であり、ロータ本体１８の外周部１８ａに取り付けられて、遠心力による永久磁石１８ｃの浮きを防止する。スリーブ１６は、例えば、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）によって形成される。スリーブ１６は、補強繊維を周方向に巻き付けたフープ層のみで構成することができる。フープ層のみで構成されたスリーブ１６は、補強繊維の性能が最も効率よく発揮されるため、スリーブ１６の厚さを薄くすることができて好適である。スリーブ１６は、ロータ本体１８の外周部１８ａに取り付けた際に、ロータ本体１８に締め付け荷重を付与するために、ロータ本体１８の直径（外径）よりも小さな内径を有する。

【0016】

図示のように、ロータ１２の製造装置１０は、シリンダ治具１４と、液体供給部２０とを有する。シリンダ治具１４は、ロータ本体１８とスリーブ１６とを保持し、ロータ本体１８にスリーブ１６を取り付ける治具である。液体供給部２０は、シリンダ治具１４に液体Ｌを供給する。

【0017】

シリンダ治具１４は、支持ブロック２２と、連結部２４と、シリンダ部材２６と、を有する。支持ブロック２２は、シリンダ治具１４の下部に位置する。支持ブロック２２は、スリーブ１６を支持する支持面２８と、支持面２８から下方に向けて凹んだ凹部３０と、凹部３０に開口するポート部３２とを有する。

【0018】

支持面２８は、平滑な平面を有し、スリーブ１６の下端部１６ｂと当接する。支持面２８は、スリーブ１６の下端部１６ｂを支持面２８の面内方向に摺動可能に支持し、スリーブ１６の膨張による変形を許容する。スリーブ１６の下端部１６ｂは、平滑面で構成されており、スリーブ１６の周方向の外周側の一部で支持面２８と当接する。スリーブ１６の下端部１６ｂと支持面２８との間は、シール構造を有さず、液体Ｌが少量ずつ漏洩可能な程度の微細な隙間を有する。尚、スリーブ１６の変形を許容する限りにおいて、液体Ｌの漏洩を抑制するシール構造の適用は排除されない。

【0019】

凹部３０は、平面視で円形であり、高さ方向に所定の深さを有する。凹部３０は、ロータ本体１８の先端に取り付けられたヘッド部材４０を収容可能な直径及び深さを有する。凹部３０は、スリーブ１６に向けて突出し、スリーブ１６の内周面１６ｃに当接することでスリーブ１６を、シリンダ部材２６と同心に位置決めする位置決め部材３８を有する。位置決め部材３８は、スリーブ１６の膨張を妨げないように、スリーブ１６の内周側からスリーブ１６に当接する。位置決め部材３８は、弾性部材を含み、ヘッド部材４０に押圧されると、スリーブ１６から外れて凹部３０に収容される。

【0020】

ポート部３２は、凹部３０の中央に形成されており、凹部３０の底部に開口する。ポート部３２は、支持ブロック２２を上下方向に貫通するポート流路３２ａを有する。ポート流路３２ａは、下端で液体流路４４と接続する。ポート流路３２ａは、液体流路４４を介して液体供給部２０と接続される。

【0021】

連結部２４は、支持ブロック２２の上に位置し、支持ブロック２２とシリンダ部材２６とを接続する。連結部２４は、シリンダ部材２６と同心の円筒形状を有し、内部にスリーブ１６を収容する収容室２４ｃを有する。収容室２４ｃは、シリンダ部材２６及びスリーブ１６よりも大きな内径を有し、スリーブ１６の周囲にスリーブ１６が膨張可能な隙間２４ｄを形成する。収容室２４ｃの高さは、スリーブ１６の高さと同じとすることができる。また、収容室２４ｃは、スリーブ１６の端部から漏洩した液体Ｌを収容する。連結部２４は、側部に複数の排出ポート２４ａを有する。排出ポート２４ａは、連結部２４を径方向に貫通する排出流路２４ｂを有する。排出ポート２４ａは、収容室２４ｃの液体Ｌを外部に排出する。

【0022】

図示の例では連結部２４は、支持ブロック２２及びシリンダ部材２６と別個の部材として構成する例を示すが、本実施形態はこれに限定されず、連結部２４は支持ブロック２２又はシリンダ部材２６と一体的に形成されてもよい。

【0023】

シリンダ部材２６は、本体部３４と、ピストン３６と、ヘッド部材４０とを有する。本体部３４は、当接面３４ａとシリンダ孔４２とを有する。当接面３４ａは、本体部３４の下部に位置する。当接面３４ａは、スリーブ１６の上端部１６ａと当接する。当接面３４ａは、軸線に垂直な方向に延在する平滑な平面であり、スリーブ１６の上端部１６ａと当接する。液圧を付与する前のスリーブ１６の内周部は、ロータ本体１８よりも小さな内径を有するため、シリンダ孔４２よりも内方に位置する。したがって、液圧を付与する前の当接面３４ａは、スリーブ１６の上端部１６ａの外周側の一部と当接する。なお、スリーブ１６の上端部１６ａと当接面３４ａとは、所定幅のギャップが形成されても良く、必ずしも当接面３４ａと上端部１６ａとが当接していなくてもよい。

【0024】

当接面３４ａは、スリーブ１６の上端部１６ａとの摺動を許容する。スリーブ１６の膨張によって、スリーブ１６の上端部１６ａは当接面３４ａの外周側に向けて摺動する。スリーブ１６の上端部１６ａとシリンダ部材２６の当接面３４ａとは、液体Ｌがわずかずつ漏洩可能な隙間を有している。

【0025】

本体部３４は、円筒形状を有し、シリンダ孔４２を有する。シリンダ孔４２は、ロータ本体１８よりわずかに大きな内径を有する断面が円形の孔であり、上下方向に本体部３４を貫通する。シリンダ孔４２と、ロータ本体１８との間には、間隙が形成されている。シリンダ孔４２は、上下方向（軸線方向）にロータ本体１８と、ピストン３６の一部とを収容可能な長さを有する。シリンダ孔４２の所定部位には、シリンダ孔４２の周方向に延びるパッキン収容溝３４ｂが形成されており、パッキン収容溝３４ｂには例えばＯリング等のパッキン４８が収容されている。パッキン４８は、ピストン３６と液密に当接し、ピストン３６とシリンダ孔４２との隙間を通じた液体Ｌの流出を阻止する。

【0026】

ピストン３６は、シリンダ孔４２に収容される。ピストン３６は、プレス装置６６等によって軸線方向に移動する。ピストン３６は、シリンダ孔４２と摺動しつつシリンダ孔４２に沿って上下方向に移動する。ピストン３６は、下端部３６ａにロータ本体１８を保持する。ピストン３６は、下方に突出し、ロータ本体１８をピストン３６の中心軸に位置決めする支柱５０を有する。支柱５０は、ロータ本体１８の貫通孔を挿通する。支柱５０の数及び配置位置は、図示の例に限定されない。

【0027】

ヘッド部材４０は、支柱５０の先端に連結されている。ヘッド部材４０は、ピストン３６との間にロータ本体１８を挟み込んで保持する。ヘッド部材４０は、ロータ本体１８と同一の直径を有する。ヘッド部材４０は、ロータ本体１８がスリーブ１６の内径部４６に挿入された後、支柱５０との連結が解除される。ヘッド部材４０と支柱５０との連結が解除されると、ロータ本体１８及びスリーブ１６をピストン３６から取り外し可能となる。

【0028】

液体供給部２０は、液体流路４４を介してポート部３２に接続されている。液体供給部２０は、リリーフ弁５２と、遮断弁５４と、ポンプ５６と、貯留タンク５８とを有する。液体流路４４は、貯留タンク５８とポート部３２を結ぶ第１流路６０と、第１流路６０から分岐してリリーフ弁５２に接続する第２流路６２とを有する。

【0029】

リリーフ弁５２は、第２流路６２及び第１流路６０（液体流路４４）を介してポート部３２に接続される。リリーフ弁５２は、液圧が所定値（例えば、７０ＭＰａ）を超えると液体Ｌを排出する。リリーフ弁５２は、スリーブ１６に付与される液圧を所定値以下の範囲に維持する。

【0030】

貯留タンク５８は、第１流路６０を介してポート部３２に接続される。貯留タンク５８は、スリーブ１６の内径部４６に導入される液体Ｌを収容する。本実施形態では、液体Ｌとしては、例えば、シリコンオイル、グリス、又は作動油等を使用できる。液体Ｌは、上記の例に特に限定されないが、高粘度かつ、せん断力による動粘度低下の少ない液体Ｌが好ましく、シリコンオイルが好適に使用できる。

【0031】

貯留タンク５８とポート部３２とを接続する第１流路６０の途上には、遮断弁５４及びポンプ５６が配置される。遮断弁５４は、第２流路６２との分岐よりも貯留タンク５８に近い位置の第１流路６０に配置される。遮断弁５４は、第１流路６０を閉塞し、ポンプ５６及び貯留タンク５８への液圧の伝搬を防止する。

【0032】

ポンプ５６は、貯留タンク５８と遮断弁５４との間に配置される。ポンプ５６は、貯留タンク５８の液体Ｌをポート部３２に送り込む。

【0033】

本実施形態のロータ１２の製造装置１０は以上のように構成される。以下、ロータ１２の製造装置１０を使用したロータ１２の製造方法について説明する。

【0034】

まず、スリーブ１６が用意される。スリーブ１６は、ロータ本体１８の外径よりも小さい内径を有する。その後、図２Ａに示されるように、スリーブ１６は、収容室２４ｃに配置される。スリーブ１６の下端部１６ｂは支持ブロック２２の支持面２８と当接し、スリーブ１６の上端部１６ａはシリンダ部材２６の本体部３４の当接面３４ａと当接する。なお、図２Ａは、シリンダ部材２６と当接面３４ａとの間に形成される微少な隙間を誇張して図示するが、実施形態はこれに限定されない。シリンダ部材２６は、目視において、当接面３４ａと隙間なく当接して構わない。スリーブ１６の内径部４６は、シリンダ孔４２と同軸に揃って配置される。

【0035】

次に、図示のように、ポート部３２を通じて、スリーブ１６の内径部４６に液体Ｌが導入される。液体Ｌは、図１の貯留タンク５８及びポンプ５６を介して供給される。図２Ａに示されるように、液体Ｌの導入は、ヘッド部材４０の下側のシリンダ孔４２が液体Ｌで満たされるまで継続される。液体Ｌの導入が完了すると、図１のポンプ５６が停止し、遮断弁５４が第１流路６０を閉塞する。

【0036】

次に、図２Ｂに示されるように、ピストン３６がプレス装置６６等によって押し下げられて、下方への移動を開始する。ピストン３６の下方への移動にともなって、シリンダ孔４２の内部の液体Ｌがスリーブ１６の内部に向けて流動する。液体Ｌの一部は、スリーブ１６の上端部１６ａとシリンダ部材２６（当接面３４ａ）との隙間及びスリーブ１６の下端部１６ｂと支持ブロック２２（支持面２８）との隙間から流出する。ピストン３６によってスリーブ１６の内部に流入する液体Ｌの流量は、スリーブ１６から流出する液体Ｌの流量よりも多いため、スリーブ１６の内径部４６の液圧が上昇する。

【0037】

液圧の増大にともなって、スリーブ１６の内径部４６から流出する液体Ｌの流量が増加する。ピストン３６によってスリーブ１６の内部に流入する液体Ｌの流量と、スリーブ１６から流出する流体の流量とが釣り合い、所定の液圧（例えば、３０ＭＰａ）がスリーブ１６に付与される。液圧の付与により、スリーブ１６が膨張する。その結果、スリーブ１６の内径は、ロータ本体１８の外径よりも大きくなる。

【0038】

図３Ａに示すように、ピストン３６がさらに下降し、ロータ本体１８が、スリーブ１６の内径部４６に挿入される挿入工程が行われる。スリーブ１６の内径は、ロータ本体１８の外径よりも大きいため、ロータ本体１８はスリーブ１６と接触することなく、スリーブ１６の内径部４６を移動することができる。ヘッド部材４０の下側に位置する液体Ｌの一部は、ロータ本体１８とスリーブ１６の内周面１６ｃとの隙間を流れてスリーブ１６の外部に流出する。挿入工程の後半は、ロータ本体１８とスリーブ１６の内周面１６ｃとの隙間の経路長が増大し、液体Ｌの流出が困難になるため、スリーブ１６の内部の液圧が増大する。

【0039】

挿入工程の後半で、スリーブ１６の内部の液圧が所定圧を上回ると、リリーフ弁５２（図１参照）が開く。リリーフ弁５２は、スリーブ１６の内部の液体Ｌを放出することで、スリーブ１６の内部の液圧を所定値に維持する。リリーフ弁５２は、スリーブ１６の内径部４６で過剰な液圧が発生するのを防止して、スリーブ１６の破損を防ぐ。

【0040】

図３Ｂに示されるように、ロータ本体１８がスリーブ１６の内径部４６に完全に挿入されると、ヘッド部材４０が凹部３０の底に当接して、ピストン３６の下降が停止する。その後、スリーブ１６の内部への液体Ｌの流入がとまり、スリーブ１６の内径部４６の液圧が低下する。スリーブ１６の内径部４６の液圧の低下により、スリーブ１６が収縮する。その結果、スリーブ１６は、ロータ本体１８の外周部１８ａに固定される。スリーブ１６は初期状態の内径とロータ本体１８の外径との差に応じた与圧力をロータ本体１８に付与しつつ、ロータ本体１８の外周部１８ａに固定される。

【0041】

以上のように、本実施形態のロータ１２の製造方法は、新規な液圧拡張圧入方法であり、スリーブ１６を液圧で拡張させることで、ロータ本体１８をスリーブ１６と接触させずにスリーブ１６に挿入できる。したがって、このロータ１２の製造方法は、薄いスリーブ１６であっても座屈や変形を防止できる。また、このロータ１２の製造方法は、薄いスリーブ１６を、ロータ本体１８の外周部１８ａに高い与圧力を発生させるように取り付けできる。

【0042】

（第２実施形態）
本実施形態では、ロータ本体１８の外周部１８ａに多層構造のスリーブ１６Ａを取り付ける方法について説明する。なお、本実施形態で使用するロータ１２の製造装置１０は、図１を参照しつつ説明した製造装置１０と同様である。本実施形態では、ロータ１２の製造装置１０の説明は省略される。

【0043】

本実施形態は、ロータ本体１８の外周部１８ａに２層、３層又はそれ以上の多層構造のスリーブ１６Ａを取り付ける態様を含む。スリーブ１６Ａを構成する第１スリーブ１６１及び第２スリーブ１６２の各々は、第１実施形態のスリーブ１６よりも薄い。ロータ本体１８に１層のスリーブ１６（第１実施形態）に代えて２層構造のスリーブ１６Ａを取り付ける場合には、内周側の第１スリーブ１６１と外周側の第２スリーブ１６２の各々の厚さは、１層構成のスリーブ１６の厚さの１／２とすることができる。すなわち、１層構成のスリーブ１６（第１実施形態）の厚さが例えば３ｍｍの場合には、２層構成のスリーブ１６の第１スリーブ１６１及び第２スリーブ１６２の厚さは１．５ｍｍとすることができる。また、３層構成のスリーブ１６Ａは、第１スリーブ１６１、第２スリーブ１６２及び第３スリーブ１６３の厚さは、１層構成のスリーブ１６の厚さの１／３とすればよい。

【0044】

図４は、第２スリーブ１６２を、第１スリーブ１６１の外周面に取り付ける例を示す。なお、第１スリーブ１６１は、図２Ａ～図３Ｂを参照しつつ説明した方法でロータ本体１８の外周部１８ａに取り付けられる。

【0045】

第２スリーブ１６２は、ロータ本体１８に取り付けられた第１スリーブ１６１の外径よりも小さな内径を有する。第２スリーブ１６２の内径の値は、第１スリーブ１６１の与圧力と同等の与圧力を発生させるように設定される。第２スリーブ１６２は、収容室２４ｃに配置される。第１スリーブ１６１及びロータ本体１８は、シリンダ部材２６に収容される。その後、第２スリーブ１６２の内径部４６及びシリンダ部材２６のシリンダ孔４２の内部に液体Ｌを導入する液体導入工程が行われる。

【0046】

次に、ピストン３６が下方に押し下げられる。その結果、図示のように、第２スリーブ１６２の内径部４６に液圧が付与され、第２スリーブ１６２が膨張する。その後、膨張した第２スリーブ１６２の内径部４６に第１スリーブ１６１及びロータ本体１８が挿入される。その後、液圧が取り除かれて第２スリーブ１６２が収縮することで、第２スリーブ１６２が第１スリーブ１６１の外周面に固定される。

【0047】

以上の工程により、ロータ本体１８の外周部１８ａに第２スリーブ１６２の取り付けが完了する。なお、３層目の第３スリーブ１６３を取り付ける場合には、第２スリーブ１６２が取り付けられたロータ本体１８に対して、図４を参照しつつ説明した工程を繰り返せばよい。以上のようにして取り付けられた第１スリーブ１６１、第２スリーブ１６２及び第３スリーブ１６３は、液圧で拡張された状態でロータ本体１８に取り付けられるため、圧入面が他の部材とは摺動しない。従って、第１スリーブ１６１、第２スリーブ１６２及び第３スリーブ１６３を構成する材料として、表面硬度が低い材料を選択できる。従来であれば、同材料の部材同士が互いにかじるため、複数層のスリーブ１６Ａの内部に損傷が生じるおそれがある。これに対し、本実施形態のロータ１２の製造方法は、第１スリーブ１６１、第２スリーブ１６２及び第３スリーブ１６３を互いにかじらせずにロータ本体１８の外周部に装着できる。

【0048】

図５Ａに示されるように、１層構造のスリーブ１６は、スリーブ１６の内部で、内周側に向かうほど内部の応力（張力）が大きくなるように応力が分布する。

【0049】

これに対し、図５Ｂに示されるように、本実施形態の複数層のスリーブ１６Ａは、各々の層に適切な内径（締め代）を設定することで、各々の層で均等な応力を発生させることができる。

【0050】

複数層構造のスリーブ１６Ａは、各層の補強繊維の性能を生かすことができる。そのため、１層のみのスリーブ１６に比べて、同一の厚さの複数層構造のスリーブ１６Ａは、より大きな予圧力を発生させることができ、より高回転まで永久磁石１８ｃの浮きを防ぐことができる。また、同一の予圧力とする場合には、複数層構造のスリーブ１６Ａは、１層のみのスリーブ１６に比べて薄型化することができ、回転電機の磁気ギャップをより小さくできる。

【0051】

図６は、比較例、第１実施形態のスリーブ１６及び第２実施形態（２層及び３層）のスリーブ１６Ａについて、厚みと磁石浮上回転数との関係を計算によって求めた結果を示す。比較例は、圧入によって取り付けたスリーブである。比較例のスリーブは、圧入による座屈を避けるために、軸線方向に複数のブロックに分割されるとともに、軸線方向の強度を補強するための補強層を含んでいる。一方、第１実施形態及び第２実施形態のスリーブ１６、１６Ａは、フープ層のみで構成される。

【0052】

図示のように、スリーブ全体の厚みを所定値（例えば、３ｍｍ）とする場合で比較すると、フープ層のみで構成される第１実施形態及び第２実施形態のスリーブ１６、１６Ａは、比較例のスリーブよりも高い与圧力を発生させることができ、より高い回転数まで永久磁石１８ｃの浮上を抑制できる。また、スリーブ１６Ａは、積層数が増加するほど、より高い回転数まで永久磁石１８ｃの浮上を抑制できる。

【0053】

永久磁石１８ｃの浮上回転数を所定値とした場合には、フープ層のみで構成される第１実施形態及び第２実施形態のスリーブ１６、１６Ａは、比較例のスリーブよりも薄型化できることがわかる。また、スリーブ１６Ａは、積層数が増加するほど、薄型化できる。

【0054】

（第３実施形態）
本実施形態は、ロータ本体１８が軸線方向に長尺な場合に好適な態様について説明する。図７Ａに示されるように、ロータ本体１８が軸線方向に長尺になると、ロータ本体１８がスリーブ１６の上端部１６ａ付近と下端付近とで、液圧の差がより大きくなる。図示のように、長尺なロータ本体１８及びスリーブ１６では、ロータ本体１８を挿入する途中において上部の圧力低下が生じやすい。すなわち、長尺なロータ本体１８及びスリーブ１６では、スリーブ１６とロータ本体１８との隙間を流れる液体Ｌの流量が減少する。その結果、スリーブ１６の上端部１６ａ付近において、液圧が低下する。スリーブ１６の上端部１６ａ付近に十分な液圧を付与するために、スリーブ１６の下端部１６ｂに大きな液圧の付与が求められる。ところが、スリーブ１６の下端部１６ｂに過大な液圧が付与されると、スリーブ１６は、過剰に膨張して破損する。

【0055】

図７Ｂに示されるように、本実施形態のロータ１２の製造方法は、スリーブ１６に過大な液圧が付与される可能性がある場合において、スリーブ１６の外周に変形防止リング６４を配置する工程を有する。変形防止リング６４は、スリーブ１６の外周と、収容室２４ｃの内壁との間の隙間２４ｄに配置される。スリーブ１６が所定の直径以上に膨張すると、変形防止リング６４はスリーブ１６の外周面と当接し、スリーブ１６を外方への膨張を阻止する。したがって、変形防止リング６４は、スリーブ１６の内径部４６に大きな液圧の付与を可能とする。

【0056】

以上のように、本実施形態のロータ１２の製造方法は、長尺なロータ本体１８に長尺なスリーブ１６の取り付けを可能とする。なお、第１実施形態の製造装置１０は、リリーフ弁５２の代わりに変形防止リング６４を有してもよい。この場合でも、製造装置１０は、スリーブ１６の液圧による破損を防止できる。

【0057】

以上の開示は、以下のようにまとめられる。

【0058】

一観点は、ロータ本体１８と、前記ロータ本体の外周部１８ａを囲み、前記ロータ本体に内周に向けた与圧力を付与するスリーブ１６、１６Ａと、を有するロータ１２の製造方法であって、前記ロータ本体の外径よりも小さな内径を有する筒状の前記スリーブを用意する工程と、前記スリーブの内径部４６に液圧を付与して前記スリーブの内径を前記ロータ本体の外径よりも拡大させる膨張工程と、前記液圧を付与したまま、前記スリーブの前記内径部に前記ロータ本体を挿入する挿入工程と、前記液圧を取り除き、前記スリーブを収縮させて前記スリーブを前記ロータ本体に固定する固定工程と、を有する。

【0059】

上記のロータの製造方法は、スリーブに液圧を付与して膨張させた状態で、ロータ本体をスリーブに挿入するため、スリーブと接触させることなくロータ本体をスリーブに挿入できる。したがって、ロータの製造方法は、薄いスリーブを座屈や変形させることなくロータ本体の外周部に高い与圧力を発生させるように固定できる。

【0060】

上記のロータの製造方法であって、前記膨張工程は、前記スリーブの下端部１６ｂに前記スリーブの前記内径部の下端を閉塞する支持ブロック２２を接続する工程と、前記スリーブの上端部１６ａに、前記内径部に連通するシリンダ孔４２を有し、前記シリンダ孔に前記ロータ本体を収容したシリンダ部材２６を接続する工程と、前記ロータ本体を前記スリーブに向けて移動させて、前記シリンダ孔の液体Ｌを前記スリーブの前記内径部に導入する液体導入工程と、を有してもよい。このロータの製造方法は、ロータ部材のスリーブへの移動にともなうシリンダ孔からの液体の移動によりスリーブに液圧を付与できる。

【0061】

上記のロータの製造方法であって、前記液体導入工程は、前記スリーブの前記上端部及び前記下端部から漏れる前記液体の漏洩量よりも多い量の前記液体を導入してもよい。このロータの製造方法は、スリーブの隙間にシール構造を設けなくてスリーブに液圧を付与できるため、複雑なシール構造が不要となり、製造装置１０の構成を簡素化できる。

【0062】

上記のロータの製造方法であって、前記液体導入工程は、前記スリーブの前記内径部と前記シリンダの前記シリンダ孔とを前記液体で満たした状態で、前記ロータ本体を前記スリーブに向けて移動させて行ってもよい。このロータの製造方法は、高圧ポンプ等による加圧が不要であり、プレス装置６６でピストン及びロータ本体を押し下げるだけで、十分な液圧をスリーブの内径部に付与できる。

【0063】

上記のロータの製造方法は、前記ロータ本体に固定された前記スリーブ１６１の外径よりも小さな内径を有する第２スリーブ１６２を用意する工程と、前記第２スリーブに対して、前記膨張工程と、前記挿入工程と、前記固定工程とを行って前記ロータ本体に固定された前記スリーブの外周面に前記第２スリーブを固定する工程を有してもよい。このロータの製造方法は、ロータ本体の外周部に複数層のスリーブを形成できる。

【0064】

別の一観点は、ロータ本体の外周部にスリーブを取り付けるロータの製造装置１０であって、前記スリーブの下端部と当接して前記スリーブの内径部の下端側を閉塞する支持ブロックと、前記スリーブの上端部に当接する筒部と、前記筒部の内部に形成され前記スリーブの内径部に連通するとともに、前記ロータ本体を収容するシリンダ孔と、を有するシリンダ部材２６と、前記シリンダ孔を摺動し、前記ロータ本体を前記スリーブに向けて押し出すピストン３６と、前記シリンダ孔と前記内径部とに液体を満たす液体供給部２０と、を備え、前記ピストンが前記シリンダ孔を前記内径部に送り込むことで前記スリーブの内部に液圧を付与してもよい。このロータの製造装置は、シリンダ部材のロータ本体の移動でスリーブに液圧を付与して膨張させることで、スリーブの内径部にスリーブと非接触でロータ本体を挿入できる。したがて、ロータの製造装置は、薄いスリーブを、高い与圧力を発生させるようにロータ本体の外周部に固定できる。

【0065】

上記のロータの製造装置であって、前記支持ブロックは、前記スリーブの前記上端部の径方向の膨張を許容しつつ前記下端部と当接し、前記シリンダは、前記スリーブの前記上端部の径方向の膨張を許容しつつ前記上端部と当接してもよい。このロータの製造装置は、スリーブの上端部及び下端部にシール構造を設けないため、スリーブの上端部及び下端部の膨張を許容することができ、スリーブと接触することなくロータ本体をスリーブの内部に挿入できる。

【0066】

上記のロータの製造装置であって、前記ピストンは、前記スリーブと前記支持ブロックとの隙間及び前記スリーブと前記シリンダとの隙間からの前記液体を漏洩させつつ前記ロータ本体を前記スリーブの前記内径部に向けて移動させて前記内径部に液圧を付与しつつ前記ロータ本体を前記内径部に挿入してもよい。このロータの製造装置は、高圧ポンプを使用せずに、シリンダ部材のピストンの移動で十分な液圧をスリーブの内部に付与できる。

【0067】

上記のロータの製造装置であって、さらに、前記スリーブの前記内径部に連通し、前記内径部の液圧が所定値を超えると前記内径部の液体を放出して前記内径部の液圧を前記所定値に保つリリーフ弁５２を有してもよい。このロータの製造装置は、ロータ本体の挿入の後半で、スリーブに過剰な液圧が付与されるのを防止できる。

【0068】

上記のロータの製造装置は、さらに、前記スリーブの外周部を囲み、前記スリーブの過剰膨張を阻止する変形防止リング６４を備えてもよい。このロータの製造装置は、スリーブ下端部の圧力上昇による過剰膨張を防ぐことで、スリーブの破損を防止できる。

【0069】

なお、本発明は、上記した開示に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得る。

【符号の説明】

【0070】

１０…ロータの製造装置 １６、１６Ａ…スリーブ
１８…ロータ本体 ２０…液体供給部
２２…支持ブロック ２６…シリンダ部材
３６…ピストン ４２…シリンダ孔
４６…内径部 ５２…リリーフ弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】