CN105529850A - 旋转电机所使用的磁铁保持部件、转子、旋转电机及机床 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够兼顾旋转电机的转速的增加与可靠性的维持、提高的磁铁保持部件、具备该磁铁保持部件的转子、具备该转子的旋转电机、以及具备该旋转电机的机床。保持部件具有如下形成的筒状形状：在将从针对转子的轴线方向的一端侧至另一端侧的一个区间称为一个横向节时，在磁铁的外周，至少遍及一个横向节地连续的一条纤维束在转子的外周螺旋状地卷绕并且从一端侧卷绕至另一端侧而形成上述筒状形状。保持部件由以树脂为基质的FRP构成，利用作为反应性固化树脂的第一树脂对纤维束中至少卷绕开始端部以及卷绕结束端部进行终端处理。

Description

旋转电机所使用的磁铁保持部件、转子、旋转电机及机床

技术领域

本发明涉及旋转电机所使用的磁铁保持部件、具备该磁铁保持部件的转子、具备该转子的旋转电机、以及具备该旋转电机的机床。

背景技术

公知具有在转子的表面具备沿周向排列的多个磁铁的转子的同步电动机。在这种类型的电动机中，在使转子的转速增加的情况下，为了防止因离心力而使磁铁从转子脱离，需要使保持磁铁的保持强度足够大。

作为与之相关的现有技术，例如日本特开平11－089142号公报中公开了如下的电动机的转子，其具备：旋转轴；设置在该旋转轴的外周的套筒；设置在该套筒的外周的圆筒形状的永磁铁；以及以覆盖该永磁铁的方式设置在该永磁铁的外周的碳纤维强化塑料(CFRP)制的保持部件。

为了使转子以高速进行旋转动作，保持磁铁的保持部件需要具有较高的强度。例如在使用日本特开平11－089142号公报所记载的CFRP制的保持部件的情况下，通过增大施加于保持部件的周向的张力来提高保持强度。但是，实际上，存在保持部件的制造时纤维松动、纤维层剥离等风险，因此通过提高张力来进行的保持强度的增大并不容易。

纤维的松动、纤维层的剥离在例如将把片状的材料卷绕于筒状的工具而成形的FRP用作保持部件的情况下产生。具体而言，被卷绕的片材的卷绕终端部及其附近相对于被施加的张力不能充分地伸长，存在产生上下层间的剥离的隐患，导致转子的可靠性降低。该问题尤其容易在片材的卷绕终端部产生。并且，作为加大保持部件的过盈量的结果而在保持部件产生强大的复原力的情况下，外周侧的纤维进入内周侧的纤维之间而松弛，存在损害必要的保持强度的隐患。

因此，期望如下的可靠性较高的保持部件，即使在得到更高的保持强度的情况下，也没有片材的卷绕开始和卷绕结束的剥离的隐患，另外，也没有外周侧的纤维陷入内周侧的纤维间的隐患。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供解决上述课题而能够兼顾旋转电机的转速的增加与可靠性的维持、提高的磁铁保持部件、具备该磁铁保持部件的转子、具备该转子的旋转电机、以及具备该旋转电机的机床。

为了实现上述目的，本发明的一个方案提供一种保持部件，在具有转子和排列于上述转子的外周面的多个磁铁的旋转电机中，在上述磁铁的径向外侧朝向径向内侧压缩保持上述磁铁，上述保持部件具有如下形成的筒状形状：在将从针对上述转子的轴线方向的一端侧至另一端侧的区间中至少包含配置有上述磁铁的区间的一个区间称为一个横向节时，在上述磁铁的外周，至少遍及一个横向节地连续的一条纤维束(30)在上述转子的外周螺旋状地卷绕并且从上述一端侧卷绕至另一端侧而形成上述筒状形状，

上述保持部件由以树脂为基质的纤维强化树脂构成，利用作为反应性固化树脂的第一树脂(A)对上述纤维束中至少卷绕开始端部(30a)以及卷绕结束端部(30b)进行终端处理。

在最佳实施方式中，上述保持部件通过多次反复进行上述纤维束的一个横向节的卷绕操作来形成。

在最佳实施方式中，在针对上述转子的轴线方向的同一端侧，配置有上述一条纤维束的卷绕开始端部和卷绕结束端部，通过利用上述第一树脂将两端部彼此相互粘接，从而对上述卷绕开始端部以及上述卷绕结束端部进行终端处理。

在最佳实施方式中，上述纤维束为扁平的带状。

在最佳实施方式中，上述第一树脂为环氧树脂。

在最佳实施方式中，在上述卷绕开始端部的终端处理部与上述卷绕结束端部的终端处理部之间的区间中，与上述第一树脂不同的第二树脂被用作基质树脂。

这种情况下，优选上述第二树脂的玻璃转变温度比上述第一树脂的玻璃转变温度低。

另外，优选就上述第二树脂而言，由上述树脂接合上述纤维束彼此时的拉伸剪切方向的粘接强度比上述第一树脂低。

另外，优选上述第二树脂的艾氏冲击值比上述第一树脂的艾氏冲击值高，或者，上述第二树脂在艾氏冲击试验中没有断裂开而不能测定。

另外，优选上述第二树脂为丙烯酸系树脂。

在最佳实施方式中，上述纤维束含有碳素纤维。

本发明的其他的方案提供一种转子，具有上述保持部件，在上述保持部件沿周向施加张力，上述张力引起的半径方向内侧的弹性压缩力作用于上述磁铁。

在最佳实施方式中，在上述保持部件的外周，与上述保持部件同心状地重叠配置有预先整形为筒状的其他部件，在上述筒状的其他部件，也沿周向施加张力，上述张力引起的半径方向内侧的弹性压缩力作用于上述保持部件。

本发明其他的方案提供一种具有上述转子的旋转电机。

本发明再其他的方案提供一种具有上述旋转电机的机床。

通过参照附图对以下的最佳实施方式进行说明，将会使本发明的上述或其他的目的、特征以及优点变得更明确。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的电动机的概要结构的图。

图2是表示与图1的电动机所具有的套筒不同形状的套筒图。

图3是对使用图2的套筒将永磁铁配置于转子的规定位置的操作进行说明的图。

图4是表示本发明的磁铁保持部件的一个结构例的图。

图5是表示本发明的磁铁保持部件的其他的结构例的图。

图6a－6c是对构成磁铁保持部件的纤维束的卷绕开始端部的终端处理的一例进行说明的图。

图7a－7c是对构成磁铁保持部件的纤维束的卷绕开始端部的终端处理的其他例进行说明的图。

图8a以及图8b是对构成磁铁保持部件的纤维束的卷绕结束端部的终端处理的一例进行说明的图。

图9是本发明的一个实施方式的转子组装结束后的径向截面的概要图。

图10是本发明的其他的实施方式的转子组装结束后的径向截面的概要图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的最佳实施方式进行说明。为了有助于理解本发明而是对图示的实施方式的构成要素的比例尺进行适当地变更。

图1是表示本发明的一个实施方式的永磁铁电动机(旋转电机)100的概要纵剖视图。电动机100是例如永磁铁安装于转子的表面的表面磁铁型电动机(SPM型电动机)。电动机100具备相互同心状地配置的转子10以及定子50。电动机100形成为利用这些转子10以及定子50的磁相互作用来产生旋转动力。

定子50具备形成有相对于轴线方向平行地延伸的槽(未图示)的圆筒状的铁芯52、和经过该槽而卷绕于铁芯52的线圈54。定子50固定于以包围定子50的方式设置的电动机100的外壳102。电动机100动作时，例如向线圈54供给三相交流的电流，在转子10的周围生成旋转磁场。

转子10具备：例如在连结于机床的主轴的圆筒状的旋转轴12的外周通过例如紧密配合而嵌合的套筒14；在套筒14的外周面沿周向排列，且分别具有将圆筒形状沿周向分割而成的部分圆筒形状的多个永磁铁16；以及以保持磁铁16的方式安装于磁铁16的外周的磁铁保持部件20。旋转轴12被未图示的轴承支撑为在电动机100的动作时能够绕旋转轴线X旋转。转子10的套筒14、磁铁16以及保持部件20均形成为与旋转轴12一体地旋转运动。

在图1的例子中，在套筒14的一方的端部(图示例中右端)形成有朝向半径方向外侧阶梯状地突出的凸缘14a。在凸缘14a形成有流体通道18，该流体通道18将转子10的外部空间22和套筒14的内周面与旋转轴12的外周面之间的分界面24之间流体地连通。在流体通道18形成有朝向外部空间22开口的螺纹孔18a。另外，在套筒14的轴线方向的两端形成有环状槽，在环状槽内设置有O形环等密封部件26。

此外，本说明书中，“半径方向外侧”表示横截面中从旋转轴线X离开的方向。另外，“半径方向内侧”表示横截面中接近旋转轴线X的方向。另外，“轴线方向”或“轴向”表示相对于旋转轴线X平行的方向。

在本实施方式中，转子10通过液压配合而安装于旋转轴12。即，利用经由沿套筒14的周向空开规定的间隔而设置的多个流体通道18而向套筒14与旋转轴12之间的分界面24供给的液压使转子10的直径增大。此时，向流体通道18内供给油的供给喷嘴(未图示)旋入螺纹孔18a。至少一个流体通道18被用作空气的排出孔。

被导入分界面24的油被设置于套筒14的两端的密封部件26密封，防止向转子10的外部空间22漏出。油还具有对套筒14的内周面与旋转轴12的外周面之间的接触面彼此进行润滑的作用。由此，使套筒14相对于旋转轴12容易沿轴线方向滑动至规定的位置。

图2是表示具有与图1的套筒14不同的形状的套筒14b的图。套筒14b的内周面成为从轴线方向的一端朝向另一端而直径逐渐变小地形成的锥面。另外，收纳于套筒14b的旋转轴12的外周面中至少固定有套筒14b的区间成为与套筒14b的内周面向同一方向倾斜的锥面。在这种情况下，如图3的上部所示，相对于旋转轴12从其小径侧朝向大径侧(图示例中从右侧向左侧)使套筒14b移动，以套筒14b到达规定的位置时(图3的下部)得到规定的过盈量的方式，决定套筒14b以及旋转轴12的尺寸。在这种情况下，也可以不设置流体通道18，另外，旋转轴12与套筒14b之间的分界面24成为锥面。

也就是说，在图3的上部所示的位置过盈量为零，随着从该状态进一步使套筒14b向轴向左侧(轴径扩大的方向)移动(压入)，套筒14b朝向径向外侧直径扩大。而且，套筒14b的压入结束时(图3的下部)，套筒14b直径扩大，其结果，在保持部件20产生周向的张力，通过保持部件20的弹性复原力，磁铁16利用朝向径向内侧的力被牢固地按压并保持于套筒14b的外周面。也就是说，在图3的例子中，无需以液压使保持部件20扩大直径，保持部件20通过沿锥面滑动来扩大直径。

在套筒14b的外周面沿周向排列的多个永磁铁与图1的永磁铁16相同，也可以在套筒14的外周面沿周向排列，也可以各自具有部分圆筒形状，并且也可以例如像图2所示的永磁铁16a、16b以及16c那样，将永磁铁16沿轴线方向分割并连续排列。

保持部件20如后文所述，由使具有某一固定宽度的纤维束弯卷并成形为筒状的部件形成。保持部件20既可以直接卷绕于磁铁的外周面而成形，也可以预先单独成形为筒状后再安装于磁铁的外周。

保持部件20以具有与永磁铁16的嵌合相关的规定的过盈量的方式扩大直径。由此，在保持部件20上沿周向内存有作为复原力的张力，通过该张力，能够克服转子10旋转时产生的离心力而保持磁铁16从而朝向半径方向内侧作用有充分的力。转子的转速变得越高需要越大的保持力，即需要较大的张力。保持部件20的过盈量越大，张力一般变得越大。因此，需要保持部件20产生与按照转子的转速要求的保持力对应的张力，为了产生该张力而设定必要的规定的过盈量。

接下来，对保持部件20的构造进行详细说明。保持部件20由将纤维的束(纤维束)以基质树脂一体化的纤维强化树脂(以下，称为“FRP”)形成。另外纤维束与基质树脂的一体化只要在保持部件20产生张力之前，就可以在将保持部件20形成于磁铁的外周的工序中的任意阶段进行。

例如，也可以准备预先在纤维束浸渍基质树脂的预浸状的纤维束。将这种预浸状纤维材料卷绕于成形工具，在树脂固化后除去(拔出)工具从而形成筒状部件，通过将该筒状部件配合于磁铁的外周，从而完成保持部件20的形成。或者也可以直接将上述预浸状纤维材料卷绕于磁铁的外周并使之固化来形成保持部件20。

另外例如，也可以在将纤维束卷绕于成形工具时同时一边涂敷基质树脂一边卷绕，由此来与基质树脂一体化。也可以在树脂固化后通过除去工具来形成筒状部件，并将该筒状部件配合于磁铁的外周。或者也可以将上述纤维束直接卷绕于磁铁的外周，并同时一边涂敷基质树脂一边卷绕，由此来与基质树脂一体化。在这种情况下，通过在磁铁的外周上进行固化，直接在磁铁的外周形成保持部件20。

另外例如，也可以在将纤维束卷绕于成形工具后，将基质树脂通过真空浸渍等浸渍于纤维，由此使纤维束与基质树脂一体化。也可以在固化后通过除去工具来形成筒状部件，并将该筒状部件配合于磁铁的外周。或者，也可以在将上述纤维束直接卷绕于转子的磁铁的外周后，将基质树脂通过真空浸渍等浸渍于纤维，由此来使纤维束与基质树脂一体化。在这种情况下，在磁铁的外周上通过固化直接在磁铁的外周形成保持部件20。

此外，如图3的下部中参照符号23所示，也可以在旋转轴12的外周面形成用于使套筒14b的定位容易的阶梯部(定位部23)。另外，参照符号25所示的旋转轴12的区域是比阶梯部23离开旋转轴12的锥面区间LT以上的区域，该区域25的轴径经过较缓的阶梯部(锥)27，不与套筒侧的最小直径部分干涉(即直径比该最小直径部分小)。

作为用于形成保持部件20的FRP的纤维，例如优选碳素纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、硼纤维、钛合金纤维、超高分子量聚乙烯以及聚对苯二甲酸纤维等比强度(单位密度的拉伸强度)优异的材料，特别优选纤维表面的分子构造被赋予了－CO－、C＝O、COOH等官能基的纤维。

接下来，对形成保持部件20时的纤维束的卷绕方法的最佳例进行具体地说明。在将从转子的轴线方向的一端侧到另一端侧的区间中至少包含配置有永磁铁的区间(以下，也称为磁铁区间。参照图2的区间L16)的一个区间称为一个横向节(トラバース)(参照图4的区间L20)时，保持部件20的形成是至少一个横向节(L20)之间连续的一条纤维束。也就是说该纤维束在转子或成形工具的外周螺旋状地卷绕，并且从轴线方向的一端侧到另一端侧连续地卷绕。

另外，保持部件20构成为，在设置于磁铁的外周后，固定于旋转轴时如上所述，产生用于保持磁铁的张力。因此保持部件20(的纤维束)需要不因该张力而变松弛，尤其是卷绕开始和卷绕结束需要进行可靠地处理，以免纤维束变得松弛。相反地，若可靠地限制卷绕开始和卷绕结束，则之间的区间也不会变松弛。因此，对卷绕开始和卷绕结束进行限制很重要。

图4是表示在圆筒状或圆柱状的成形工具21的外周卷绕纤维束30来成形保持部件20的方法的一例的图。此外也可以通过以同样的方法直接在磁铁16的外周进行，来在永磁铁16上直接成形保持部件20。纤维束30在横向节区间L20的一方的端部侧具有卷绕开始端部30a，在另一方的端部侧具有卷绕结束端部30b。从内周侧已经开始的卷绕开始端部30a向外周侧引出，在同一周上(轴向的同一部位)卷绕一周以上，形成纤维束30的一周前的部分和卷绕开始端部30a重合而成的重叠部，并将该重叠部由作为反应性固化树脂的第一树脂(以下，也称为树脂A)粘接固定(更具体而言，涂敷树脂A并使之固化)，由此针对卷绕开始端部30a的固定处理(端部处理)结束。此外树脂A是反应固化性树脂，例如是利用加热而固化的树脂。

另一方面，从横向节区间L20的一端侧到另一端侧螺旋状地卷绕的纤维束30的卷绕结束端部30b在外周上在同一周上(轴向的同一部位)卷绕一周以上，形成将纤维束30的一周前的部分与卷绕结束端部30b重合而成的重叠部，并将该重叠部由树脂A粘接固定(更具体而言，涂敷树脂A并使之固化)，由此针对卷绕结束端部30b的固定处理(端部处理)结束。此外横向节区间L20与磁铁区间长L16(图2)相同，或比L16长。另外，针对卷绕开始端部30a以及卷绕结束端部30b的重叠部优选在轴向的同一部位将纤维束重叠一周以上而形成，粘接范围也优选遍及一周以上。

重叠部中，既可以将纤维束的端部在前一周的部分重叠，也可以使其钻入一周前的纤维束下而重叠。在后者的情况下，能够将端部的表面以及背面这双方粘接于纤维束的其他的部分，因此能够更牢固地粘接端部。另外，作为树脂A，特别优选在固化的过程中与纤维表面的官能基反应而进行化学结合的树脂，列举环氧树脂(更具体而言，具有环氧基的树脂)作为其具体例。

另外，为了使保持部件20的轴线方向的保持强度尽可能均匀，该粘接处理通常优选在横向节区间L20的起点以及终点或者它们的附近进行。

图5是表示在成形工具21的外周卷绕纤维束30来成形保持部件20的方法的其他的例子的图。此外，也可以通过以同样的方法在磁铁16的外周直接进行来成形保持部件20。在图5的例子中，将纤维束30从横向节区间L20的一方的端部侧(图示例中左侧)朝向另一端侧(图示例中右侧)遍及相当于一个横向节的轴线方向长度地卷绕纤维束30后，继续从另一端侧朝向一端侧进行纤维束30的卷绕(也就是说多次重复一个横向节的卷绕操作)。由此，能够增大保持部件20的径向厚度，能够使对磁铁的保持力增大。

纤维束30的卷绕开始与卷绕结束的端部处理可以在每一个横向节进行，但优选在将一条纤维束重复多次一个横向节的卷绕操作期间，不切断地连续使用，将端部处理的部位的个数抑制在最小程度。其理由为，从作业效率的观点、由于端部处理的部位的外径尺寸容易变得不稳定而从精加工的尺寸精度的观点出发。另外，从作业的可靠性的观点出发，也优选端部处理的部位较少。

在图5的例子中，卷绕开始端部30a以及卷绕结束端部30b位于相同侧(图示例中左侧)，实施用于使纤维束30不会变松弛的端部处理(终端处理)。具体而言，卷绕开始端部30a以及卷绕结束端部30b卷绕在同一周上而形成重叠部(区间L30)，该重叠部中两端部相互由树脂A粘接。此外，两端优选在轴线方向的同一部位相互重叠一周以上，并优选遍及一周以上地相互粘接固定。

此外，在图5的例子中，在多个横向节之后，在同一端侧完成终端处理，但也可以如图4所示，将卷绕开始端部30a以及卷绕结束端部30b分别配置于另一端部，分别实施终端处理。此外，卷绕开始端部30a位于纤维束30的最内层，因此优选预先从端部引出，沿着端面在外周侧配置。

图6a－6c是对纤维束30的卷绕开始端部的终端处理的一例进行更详细地说明的图。因为纤维束30的卷绕开始端部随着卷绕操作的进行而埋入最内层，因此首先如图6a所示，预先引出未卷绕于工具21的规定长度的部分30a。

接下来，如图6b所示，将引出的纤维束的部分30a以沿已经卷绕的纤维束30的轴线方向的缘部30c的方式折回，并重叠在缘部30c上。而且，将引出部分30a在缘部30c针对轴线方向在同一部位卷绕一周以上来形成重叠部，将该重叠部由树脂A粘接。此外，也可以以同样的方法在永磁铁16上直接成形保持部件20。

图7a－7c是对纤维束30的卷绕开始端部的终端处理的其他的例子进行更向详细地说明的图，表示比图6a－6c的例子更牢固地固定卷绕开始端部的例子。首先，如图7a所示，引出未卷绕于工具21的规定长度的部分30a，接着如图7b所示，将引出的纤维束的部分30a以沿已经卷绕的纤维束30的轴线方向的缘部30c的方式折回，并重叠在缘部30c上。

接下来，将引出部分30a在缘部30c针对轴线方向在同一部位卷绕一周以上(优选一周)后，如图7c所示，使引出部分30a钻入一周前的纤维束下，再沿其缘部30c折回，重叠于所钻入的一周前的纤维束上，形成重叠部。

最后，将从使引出部分钻入的部位到终端部的重叠部由树脂A粘接。此外树脂A既可以在使引出部分钻入的操作、形成重叠部的操作的中途涂敷，也可以形成重叠部后从其上涂敷或浸渍。此外，实际上，有时作为目标的接合部位以外也被树脂A一起固化，但也取决于程度而没关系。此外也可以以同样的方法在永磁铁16上直接成形保持部件20。

图8a－8b是对纤维束30的卷绕结束端部30b的终端处理的一例进行更详细地说明的图。首先如图8a所示，使纤维束30的卷绕结束端部30b钻入一周前的纤维束下。接下来，如图8b所示，将卷绕结束端部30b沿纤维束30的缘部30d折回，重叠在一周前的纤维束上，形成重叠部。而且将从使端部30b钻入的部位到终端部的重叠部由树脂A粘接。

此外，树脂A既可以在使卷绕结束端部30b钻入的操作、形成重叠部的操作的中途涂敷，也可以在形成重叠部后从其上涂敷或浸渍。此外，实际上，有时作为目标的接合部位以外也被树脂A一起固化，但也取决于程度而没关系。此外，也可以以同样的方法在永磁铁16上直接成形保持部件20。

上述的纤维束30优选为扁平的带状，可以一边与一周前的部分针对宽方向部分地重叠，一边螺旋状地从轴线方向的一端侧向另一端侧卷绕。在纤维束30由碳素纤维构成的情况下，纤维束30例如能够作为厚度约为0.1mm、宽度为3mm～10mm的带状部件供给。

以上，针对纤维束30的两端部的端部处理(终端处理)说明了几个最佳例，但对于两端部的进行利用粘接的终端处理(限制处理)的部分以外的纤维束的部分(区间)来说，与树脂A不同，优选将难以断裂、相对于伸长的允许量较大的、具有柔软性的第二树脂(以下，也称为树脂B)用作基质树脂。理由如下所述。

如上所述，在保持部件为了产生用于最后保持磁铁的保持力而施加有张力。这是通过设置于套筒14或14b与旋转轴12之间的过盈量给予的。通过该过盈量而套筒直径扩大，与之相伴地配置在套筒上的磁铁16向径向外侧移动，由此保持部件20向径向外侧扩展。其结果，在保持部件20施加有周向的张力，并且作为该弹性复原力，产生保持磁铁16的力。即，用于更牢固地将磁铁16保持的一个方法是给予保持部件20更大伸长，产生更大的张力。只要能够更牢固地保持磁铁16，就能得到能够更高速地旋转的转子。

可是，像树脂A一样，重视粘接力的树脂一般有硬且脆的趋势。这种树脂一般在受到某一拉力时，到断裂为止的伸长较小。若将这种树脂用作保持部件20的基质树脂，则树脂的伸长不能追随保持部件20扩大直径时的变形，有时树脂会开裂。另外尤其是在固化的过程中，与纤维表面的官能基反应而形成与该纤维化学地结合的树脂的情况下，随着树脂的开裂，有时也会断裂至纤维，这有可能导致对保持部件20来说致命的破坏。

因此，例如，用作基质树脂的树脂B优选其玻璃转变温度Tg(B)比树脂A的玻璃转变温度Tg(A)低(Tg(A)＞Tg(B))。一般情况下，越是玻璃转变温度较高的树脂，其粘接强度从常温到高温区域变高，另一方面具有变硬且脆的趋势。

或者，在考虑将纤维束彼此对齐它们的纤维方向(长度方向)并由树脂接合时的拉伸剪切方向的粘接强度(拉伸剪切强度)的情况下，树脂B的拉伸剪切强度TSS(B)优选比树脂A的拉伸剪切强度TSS(A)小(TSS(A)＞TSS(B))。这是由于，为了相对于纤维方向的伸长而树脂不开裂，相比于树脂开裂，树脂在纤维之间沿纤维方向稍微偏离，比与树脂一同断裂更理想。

或者，树脂B优选通过艾氏冲击试验而得的艾氏冲击值(II(B))在艾氏冲击试验中由于不断裂因而不能测定或者比树脂A的艾氏冲击值(II(A))大(II(A)＜II(B))。越是艾氏冲击值大的树脂，越难以开裂(延展性高)。

上述的树脂中，作为至少可对应任一个的树脂，丙烯酸系树脂较为合适。尤其优选的是，从浸渍于纤维时对纤维的浸透性、固化后的柔软性、高温强度的观点出发，以在分子内具有丙烯酸酸酯或甲基丙烯酸酯的主成分为主体的树脂较为合适。尤其优选树脂A为环氧树脂、树脂B为丙烯酸系树脂的组合。

另外，也可以将树脂A以及树脂B都选为环氧树脂，在这种情况下，通过将用作树脂A以及树脂B的每种环氧树脂以满足上述那样的玻璃转变温度、拉伸剪切强度、还有与艾氏冲击值相关的任何条件的方式选定，由此来得到理想的效果。

另外，作为上述的纤维束30，碳素纤维尤其合适。碳素纤维的比强度(相对于自身的密度的强度)较高，因此适合于抑制高速旋转时产生的离心力，并且得到较高的保持强度。另外，在碳素纤维的表面，一般情况下为了提高与反应性固化树脂的结合性，而在纤维表面的分子构造中添加－CO－、C＝O、COOH等官能基。由此，尤其对于纤维束的卷绕开始端部以及卷绕结束端部的粘接处理来说，提高与树脂A的分子水平下的粘接效果，因此优选。

图9是表示一个实施方式的转子10的组装结束后的径向截面的图。如上所述，对保持部件20施加张力，通过其弹性复原力，磁铁16朝向径向内侧被保持。另外，磁铁16被保持部件20牢固地按压于套筒14的外周面并被固定。

图10是表示其他的实施方式的转子10′的组装结束后的径向截面的图。转子10′与图9的转子10的不同点在于，具有如下的双重构造，即、磁铁保持部件20′具有同心状重叠的两个部件，其他与转子10相同即可。具体而言，转子10′的保持部件20′具有内侧保持部件20a和外侧保持部件20b。

内侧保持部件20a与上述的保持部件20一样，通过卷绕纤维束而形成。另一方面，虽然外侧保持部件20b也可以与保持部件20一样，通过卷绕纤维束而形成，但也可以通过其他的材料、制法而形成。例如，作为外侧保持部件20b的材料，优选非磁性金属或沿周向具有所需要的强度的FRP。或者，由于用于旋转体，因此比强度较高的材料比较适合，优选CFRP等FRP类或在金属的情况下优选钛合金等轻质的非磁性金属。在使用FRP作为外侧保持部件20b的材料的情况下，既可以如上所述地卷绕纤维束而形成，或者也可以将预浸片卷绕于工具并通过加热固化而形成。

另外，在将钛合金那样的非磁性金属用于外侧保持部件20b的材料的情况下，使用预先成形为管状的薄壁管较为方便。在外侧保持部件20b使用非磁性金属的情况下，一般情况下得到比使用FRP更强力的内侧保持部件20a的保护效果。

关于设定于内侧保持部件20a以及外侧保持部件20b的过盈量，内侧保持部件20a比外侧保持部件20b大。通过将过盈量设为这样的大小关系，内侧保持部件20a的施加于每单位纤维的张力变得较大，其结果，对于外侧保持部件20b而言，因过大的张力而产生的断裂、破损，接合的剥离等风险下降，耐久性提高。另一方面，在内侧保持部件20a的外周面施加有外侧保持部件20b产生的朝向径向内侧的压缩力，因此构成内侧保持部件20a的纤维束难以变松弛，尤其是进行了终端处理(限制处理)的卷绕开始端部、卷绕结束端部也被外侧保持部件20b从径向外侧按压，因此卷绕开始端部、卷绕结束端部被旋转时的风压剥离、变松弛的风险降低。

其结果，根据图10的结构，提供保持部件20′也长期地难以变松弛、即磁铁的保持强度也长期地不会下降、且可靠性较高的转子。另外，能够使内侧保持部件20a的过盈量更高，所以磁铁的保持强度提高，转子能够进一步高速旋转。再有，磁铁保持强度提高的结果将能够保持更重的磁铁，所以能够增厚磁铁厚度，这些有助于旋转电机的性能(转矩、输出)的提高。此外如上所述，外侧保持部件20b能够比内侧保持部件20a过盈量更小，因而构造的自由度比内侧保持部件20a大。

保持部件20或20′的制造工序优选具有两次以上或两部位以上的树脂的固化工序。此处“两次”是指树脂A的固化工序以及树脂B的固化工序，但也能够将各树脂的固化工序分为多个工序。另外“两部位”是指例如将相同或不同的树脂分别涂敷于不同部位并使之固化(加热)的工序，但这些工序既可以同时进行(这种情况下，固化工序的次数成为一次)，也可以逐次进行。

像转子的高速旋转时一样，在需要更牢固地保持磁铁的情况下，提高保持部件20或20′所产生的压缩保持力是一种方法。其中例如以下的方法有效。

(1)保持部件的径向厚度加厚。

(2)将弹性系数更高的纤维用于保持部件的材料。

(3)使套筒与旋转轴之间的过盈量更大，增大保持部件的直径扩大量。

上述(1)～(3)中，尤其是(2)以及(3)的方法使保持部件的每单位纤维的张力增大而使压缩保持力增大，因此防止纤维的变松弛的本发明尤其有效。另外对于(1)的方法来说，也因长期的可靠性、提高制品寿命的意义，本发明有效。

对上述的磁铁保持部件的成形工序进行总结，得到以下内容。首先，通过在工具卷绕纤维束预先将磁铁保持部件形成为筒状后覆盖在磁铁的外周的情况成为以下的(i)～(iv)。

(i)在工具上卷绕至少一个横向节的纤维束。

(ii)进行纤维束的卷绕开始端部以及卷绕结束端部的终端处理。即，使用树脂A粘接端部，并使树脂A固化。

(iii)将纤维束的卷绕开始端部与卷绕结束端部之间的区间由树脂B浸渍，并使之固化。

(iv)将树脂B固化后形成的磁铁保持部件从工具取下。

另一方面，不使用工具，在永磁铁的外周直接形成磁铁保持部件的情况的成形工序成为以下的(v)～(vii)。

(v)在配置于套筒上的永磁铁上卷绕至少一个横向节的纤维束。

(vi)进行纤维束的卷绕开始端部以及卷绕结束端部的终端处理。即，使用树脂A粘接端部，并使树脂A固化。

(vii)将纤维束的卷绕开始端部与卷绕结束端部之间的区间由树脂B浸渍，并使之固化。

具备本发明的磁铁保持部件20的转子10能够更高速地旋转，若构成这种转子10，则能够得到紧凑且高输出的旋转电机100。如果将这样的旋转电机100应用于机床101的主轴103(参照图1)，则得到极高性能的机床101。另外这种趋势在磁性较高的钕磁铁用作磁铁16的情况下，变得尤其显著。

根据本发明，保持部件在旋转中不会剥离、变松驰，能够提高长期的可靠性、强度。能够提高将转子的磁铁朝向径向轴心方向压缩保持的保持强度，所以将不损害转子的可靠性地使转子的最高转速增大。另外，作为其结果还能够使旋转电机的输出增大。若输出增大，则与搭载该旋转电机的机床的性能提高相关地，还能够提高加工能力、生产能力。

Claims (15)

1.一种保持部件，在具有转子和排列于上述转子的外周面的多个磁铁的旋转电机中，在上述磁铁的径向外侧朝向径向内侧压缩保持上述磁铁，上述保持部件的特征在于，

上述保持部件具有如下形成的筒状形状：在将从针对上述转子的轴线方向的一端侧至另一端侧的区间中至少包含配置有上述磁铁的区间的一个区间称为一个横向节时，在上述磁铁的外周，至少遍及一个横向节地连续的一条纤维束在上述转子的外周螺旋状地卷绕并且从上述一端侧卷绕至另一端侧而形成上述筒状形状，

上述保持部件由以树脂为基质的纤维强化树脂构成，利用作为反应性固化树脂的第一树脂对上述纤维束中至少卷绕开始端部以及卷绕结束端部进行终端处理。

2.根据权利要求1所述的保持部件，其特征在于，

上述保持部件通过多次反复进行上述纤维束的一个横向节的卷绕操作来形成。

3.根据权利要求2所述的保持部件，其特征在于，

在针对上述转子的轴线方向的同一端侧，配置有上述一条纤维束的卷绕开始端部和卷绕结束端部，通过利用上述第一树脂将两端部彼此相互粘接，从而对上述卷绕开始端部以及上述卷绕结束端部进行终端处理。

4.根据权利要求1～3任一项中所述的保持部件，其特征在于，

上述纤维束为扁平的带状。

5.根据权利要求1～4任一项中所述的保持部件，其特征在于，

上述第一树脂为环氧树脂。

6.根据权利要求1～5任一项中所述的保持部件，其特征在于，

在上述卷绕开始端部的终端处理部与上述卷绕结束端部的终端处理部之间的区间中，与上述第一树脂不同的第二树脂被用作基质树脂。

7.根据权利要求6所述的保持部件，其特征在于，

上述第二树脂的玻璃转变温度比上述第一树脂的玻璃转变温度低。

8.根据权利要求6所述的保持部件，其特征在于，

就上述第二树脂而言，由上述树脂接合上述纤维束彼此时的拉伸剪切方向的粘接强度比上述第一树脂低。

9.根据权利要求6所述的保持部件，其特征在于，

上述第二树脂的艾氏冲击值比上述第一树脂的艾氏冲击值高，或者，由于上述第二树脂在艾氏冲击试验中没有断裂因而不能测定。

10.根据权利要求6所述的保持部件，其特征在于，

上述第二树脂为丙烯酸系树脂。

11.根据权利要求1～10任一项中所述的保持部件，其特征在于，

上述纤维束含有碳素纤维。

12.一种转子，具有权利要求1～11任一项中所述的保持部件，上述转子的特征在于，

在上述保持部件沿周向施加张力，上述张力引起的半径方向内侧的弹性压缩力作用于上述磁铁。

13.根据权利要求12所述的转子，其特征在于，

在上述保持部件的外周，与上述保持部件同心状地重叠配置有预先整形为筒状的其他部件，

在上述筒状的其他部件，也沿周向施加张力，上述张力引起的半径方向内侧的弹性压缩力作用于上述保持部件。

14.一种旋转电机，其特征在于，

具有权利要求12或13所述的转子。

15.一种机床，其特征在于，

具有权利要求14所述的旋转电机。