CN109638996B - 转子、旋转电机以及覆盖筒的制造方法 - Google Patents

转子、旋转电机以及覆盖筒的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够抑制覆盖筒的强度降低以及端面的剥离的转子、旋转电机以及覆盖筒的制造方法。转子具有：旋转构件；多个永磁体，其配置于所述旋转构件的外周侧；以及覆盖筒(33)，其设于多个所述永磁体的外周面侧，该覆盖筒由沿一个方向排列的多个线状的纤维被树脂平坦地收束而成的带状纤维束(133)形成，覆盖筒(33)以带状纤维束(133)沿着周向呈螺旋状地环绕并且带状纤维束(133)沿着轴向排列的方式形成，带状纤维束(133)的环绕开始的端面和环绕结束的端面朝向覆盖筒(33)的轴向。

Description

转子、旋转电机以及覆盖筒的制造方法
技术领域
本发明涉及转子、具有转子的旋转电机以及覆盖筒的制造方法。
背景技术
作为在转子中使用永磁体的旋转电机的一种，已知有在旋转构件(套筒、旋转轴等)的外周侧配置永磁体而成的SPM(Surface Permanent Magnet：表面永磁体)型电动机。在该种SPM型的电动机中，为了抑制在进行使转速增加的高速旋转时在离心力的作用下永磁体自转子脱落，以覆盖永磁体的外周的方式安装有覆盖筒。作为形成覆盖筒的材料，从强度较高、轻量等理由出发，广泛使用纤维强化树脂(FRP)，特别较多地使用碳素纤维强化树脂(以下，也称作“CFRP”)。
以往，作为制造CFRP的覆盖筒的方法，例如，已知有将片状的CFRP卷绕于成为芯材的治具从而制成圆筒状的方法(以下，也称作“片卷绕”)。但是，在片卷绕中，在CFRP的卷绕开始和卷绕结束的部分产生高度差，因此，在该部分中，纤维不会完全笔直地延伸而是会产生蜿蜒部分。与不在纤维产生蜿蜒的部分相比，在纤维产生了蜿蜒的部分的覆盖筒的强度降低，因此，难以适当地承受在转子旋转时的应力。在此，提出一种将带状的CFRP(后述的CFRP纤维束)沿着治具的周向螺旋状地卷绕从而制成圆筒状的方法(以下，也称作“带卷绕”)(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016－82773号公报
发明内容
发明要解决的问题
在上述专利文献1所述的带卷绕中，在带状的CFRP的卷绕开始和卷绕结束的部分产生高度差，因此，与片卷绕的情况相同地，认为该部分的强度降低。而且，带状的CFRP的卷绕开始和卷绕结束的端面在转子的周向上暴露切断面，在端面的粘接强度并不充分的情况下，认为端面会在转子旋转时的风压的作用下剥离。
本发明的目的在于提供一种能够抑制覆盖筒的强度降低以及端面剥离的转子、旋转电机以及覆盖筒的制造方法。
用于解决问题的方案
(1)本发明涉及一种转子(例如，后述的转子30)，其具有：旋转构件(例如，后述的套筒31)；多个永磁体(例如，后述的永磁体32)，其配置于所述旋转构件的外周侧；以及覆盖筒(例如，后述的覆盖筒33)，其设于多个所述永磁体的外周面侧，该覆盖筒由沿一个方向排列的多个线状的纤维被树脂平坦地收束而成的带状纤维束(例如，后述的CFRP纤维束133)形成，所述覆盖筒以所述带状纤维束沿着周向(例如，后述的周向DR)呈螺旋状地环绕，并且所述带状纤维束沿着轴向(例如，后述的沿着旋转轴线S的方向)排列的方式形成，所述带状纤维束的环绕开始的端面和环绕结束的端面朝向所述覆盖筒的轴向。
(2)在技术方案(1)的转子中，也可以是，在所述覆盖筒中，所述带状纤维束以沿着轴向不重叠的方式空开间隔地排列。
(3)在技术方案(1)或者(2)的转子中，也可以是，所述覆盖筒具有：第1层，在该第1层中，所述带状纤维束自轴向的一侧的端部连续地呈螺旋状环绕直至另一侧的端部；以及第2层，在该第2层中，所述带状纤维束自轴向的另一侧的端部连续地呈螺旋状环绕直至一侧的端部，所述第1层以及所述第2层在所述覆盖筒的径向上交替地层叠。
(4)在技术方案(3)的转子中，也可以是，在所述覆盖筒中，形成所述第1层的所述带状纤维束和形成所述第2层的所述带状纤维束的与轴向交叉的角度(例如，后述的角度θ1、θ2)彼此不同。
(5)在技术方案(3)或者(4)的转子中，也可以是，在所述覆盖筒中，形成所述第1层的所述带状纤维束和形成所述第2层的所述带状纤维束的宽度(例如，后述的宽度W1、W2)彼此不同。
(6)在技术方案(3)～(5)中任一项所述的转子中，也可以是，在所述覆盖筒中，形成所述第1层的所述带状纤维束的厚度和形成所述第2层的所述带状纤维束的厚度(例如，后述的厚度T1、T2)彼此不同。
(7)本发明涉及一种旋转电机(例如，后述的电动机1)，其具有：技术方案(1)～(6)中任一项所述的转子；以及设于所述转子的外周侧的定子(例如，后述的定子20)。
(8)本发明涉及一种覆盖筒的制造方法，其是在外周侧配置有多个永磁体而成的转子的外周面设置的覆盖筒的制造方法，在该覆盖筒的制造方法中，包括如下工序：在将多个线状的纤维强化树脂被平坦地收束而成的纤维束沿着旋转构件或者圆筒治具(例如，后述的治具50)的周向呈螺旋状地卷绕，并使所述带状纤维束沿着所述旋转构件或者所述圆筒治具的轴向排列时，以使所述带状纤维束的卷绕开始的端面(例如，后述的卷绕开始的端面133s)和卷绕结束的端面(例如，后述的卷绕结束的端面133e)与所述覆盖筒的轴向正交的方式，将所述带状纤维束的卷绕开始的端面和卷绕结束的端面倾斜地切断；以及通过将所述带状纤维束沿着所述旋转构件或者所述圆筒治具的周向呈螺旋状地卷绕，并使所述带状纤维束沿着所述旋转构件或者所述圆筒治具的轴向排列，从而使所述带状纤维束的卷绕开始的端面和卷绕结束的端面朝向所述覆盖筒的轴向。
(9)本发明涉及一种覆盖筒的制造方法，其是在外周侧配置有多个永磁体而成的转子的外周面设置的覆盖筒的制造方法，在该覆盖筒的制造方法中，包括如下工序：将多个线状的纤维强化树脂被平坦地收束而成的纤维束沿着旋转构件或者圆筒治具的周向呈螺旋状地卷绕，并使所述带状纤维束沿着所述旋转构件或者所述圆筒治具的轴向排列；以及沿着与所述旋转构件或者所述圆筒治具的轴向正交的方向，将卷绕于所述旋转构件或者所述圆筒治具的所述带状纤维束的卷绕开始的端部和卷绕结束的端部切断。
发明的效果
采用本发明，能够提供一种能够抑制覆盖筒的强度降低以及端面剥离的转子、旋转电机以及覆盖筒的制造方法。
附图说明
图1是表示第1实施方式的电动机1的结构的剖视图。
图2是转子30的分解立体图。
图3A是表示制造第1实施方式的覆盖筒33的工序的概念图。
图3B是表示制造第1实施方式的覆盖筒33的工序的概念图。
图4A是表示制造第2实施方式的覆盖筒33A的工序的概念图。
图4B是表示制造第2实施方式的覆盖筒33A的工序的概念图。
图4C是表示制造第2实施方式的覆盖筒33A的工序的概念图。
图5A是表示第3实施方式的覆盖筒33B的第1结构的概念图。
图5B是表示第3实施方式的覆盖筒33B的第2结构的概念图。
图6是表示第4实施方式的覆盖筒33C的结构的概念图。
图7A是表示第5实施方式的覆盖筒33D的第1结构的概念图。
图7B是表示第5实施方式的覆盖筒33D的第2结构的概念图。
图7C是表示第5实施方式的覆盖筒33D的第3结构的概念图。
附图标记说明
1：电动机；20：定子；30：转子；31：套筒；32：永磁体；33，33A，33B，33C，33D：覆盖筒；35：旋转轴；50：治具；133：CFRP纤维束(带状纤维束)；133a：线状CFRP；133b：高度差部；133c：间隙部；133s：卷绕开始的端面；133e：卷绕结束的端面；134：第2CFRP纤维束。
具体实施方式
以下，针对本发明的实施方式进行说明。另外，添附在本说明书中的附图均是示意图，考虑到理解容易度等，从实物对各部分的形状、比例尺、纵横的尺寸比等进行变更或者夸大。而且，在附图中，适当省略表示构件的截面的剖面线。
在本说明书等中，针对用于确定形状、几何学的条件、这些因素的程度的用语例如“平行”、“方向”等用语，除了该用语的严格的意义，还包括几乎能够视为平行的程度的范围、大概能够视为该方向的范围。
在本说明书等中，将成为后述的旋转轴35的旋转中心的线称为“旋转轴线S”，也将沿该旋转轴线S的方向称为“轴向”。该“旋转轴线S”、“轴向”的定义不限于旋转轴35，也能够适用于后述的铁芯21、转子30、套筒31、永磁体32、覆盖筒33以及治具50等。
在本说明书等中，将沿一个方向排列的多个线状的碳素纤维(CF)被树脂平坦地收束而成的带状纤维束称作“CFRP纤维束”，也将树脂浸渍而成的线状(一根)的碳素纤维称作“线状CFRP”。而且，也将CFRP纤维束或者线状CFRP所含有的碳素纤维简称为“纤维”。
(第1实施方式)
首先，针对第1实施方式的具有转子30的、作为旋转电机的电动机1进行说明。
图1是表示第1实施方式的电动机1的结构的剖视图。另外，图1所示的电动机1的结构是一个例子，只要能够适用实施方式的转子30，就也可以是任意的结构。
如图1所示，电动机1作为主要的构成要件具有框架10、定子20、转子30、旋转轴35以及轴承13。
框架10是电动机1的外装构件，具有框架主体11以及轴孔12。
框架主体11是包围定子20并且保持定子20的壳体。框架主体11借助轴承13保持转子30。框架主体11具有供给口14、排出口15以及孔部16。供给口14是用于向定子框22的流路23供给制冷剂的开口，供给口14连接于制冷剂的供给配管(未图示)。排出口15是用于使在流路23流通的制冷剂排出的开口，排出口15连接于制冷剂的排出配管(未图示)。孔部16是用于使自定子20拉出的动力线27贯穿的开口。轴孔12是供旋转轴35(后述)贯穿的孔。
定子20是形成用于使转子30旋转的旋转磁场的复合构件。定子20整体形成为圆筒形，且定子20固定于框架10的内部。定子20具有铁芯21以及定子框22。
铁芯21是能够在内侧配置线圈26的构件。铁芯21形成为圆筒形，且铁芯21配置于定子框22的内侧。铁芯21在内侧面形成多个槽(未图示)，在该槽配置线圈26。另外，线圈26的一部分在铁芯21的轴向上自铁芯21的两端部突出。铁芯21例如是通过如下方式制作的：将电磁钢板等薄板重叠多张构成层叠体，利用粘接、凿紧等将该层叠体一体化。
定子框22是在其内侧保持铁芯21的构件。定子框22形成于圆筒形，且定子框22配置于定子20的外侧。铁芯21为了能够承受由转子30的扭矩产生的反作用力，而与定子框22牢固地接合起来。如图1所示，本实施方式的定子框22在外侧面具有用于冷却自铁芯21传递来的热量的流路23。流路23是形成在定子框22的外侧面的一条或者多条的螺旋槽。自框架主体11(框架10)的供给口14供给的制冷剂(未图示)呈螺旋状沿着定子框22的外侧面地在流路23内流通之后，自框架主体11的排出口15排出到外部。
自定子20的铁芯21拉出与线圈26电连接的动力线27。该动力线27连接于设置在电动机1的外部的电源装置(未图示)。在电动机1工作时，例如，通过向铁芯21供给三相交流电流，从而形成用于使转子30旋转的旋转磁场。
转子30是利用与由定子20形成的旋转磁场进行磁相互作用从而进行旋转的零件。转子30设于定子20的内周侧。转子30的结构见后述。
旋转轴35是支承转子30的构件。旋转轴35以贯穿转子30的轴中心的方式插入，并固定于转子30。在旋转轴35嵌合有一对轴承13。轴承13是将旋转轴35支承为旋转自如的构件，轴承13设于框架主体11。旋转轴35以旋转轴线S为中心旋转自如地支承于框架主体11以及轴承13。而且，旋转轴35贯穿轴孔12，连接于例如切削刀具、设置于外部的动力传达机构、减速机构等(均未图示)。
在图1所示的电动机1中，当向定子20(铁芯21)供给三相交流电流时，利用在形成有旋转磁场的定子20和转子30之间的磁相互作用，在转子30产生旋转力，该旋转力借助旋转轴35向外部输出。另外，在本实施方式中，将电动机1作为前述的SPM型同步电动机进行说明，但电动机1例如也可以是，IPM(Interior Permanent Magnet：内置永磁体)型同步电动机。
接着，针对转子30的结构进行说明。
图2是转子30的分解立体图。如图2所示，转子30具有套筒(旋转构件)31、永磁体32以及覆盖筒33。
套筒31是安装多个永磁体32的大致圆筒形状的构件，套筒31设置在旋转轴35(参照图1)和多个永磁体32之间。多个永磁体32沿着套筒31的周向DR配置。套筒31例如由碳素钢等磁性材料形成。在内周侧具有套筒31的转子30利用过盈配合嵌合于旋转轴35的外周。另外，在本说明书等中，图2所示的周向DR的箭头不仅适用于套筒31，还适用于永磁体32、覆盖筒33。
永磁体32是产生磁场的构件，如图2所示，在套筒31的外周侧，永磁体32沿周向DR设置8列(在图2中，仅图示了跟前侧的4列)。在套筒31的周向DR中，8列的永磁体32的N极用的永磁体32和S极用的永磁体32交替地配置。永磁体32借助粘接层34粘贴在套筒31的外周面。在本实施方式中，示出了各列的永磁体32沿着转子30的轴向分成两个的例子，但并不限定于此，永磁体32既可以沿着转子30的长度方向分成三个以上，也可以不进行分割。
覆盖筒33是用于覆盖多个永磁体32的圆筒形状的构件。覆盖筒33安装于配置在套筒31的永磁体32的外周面。通过在永磁体32的外周面安装覆盖筒33，能够抑制在由于转子30的旋转而产生的离心力的作用下永磁体32自转子30脱落。
覆盖筒33如后述那样，通过一边对带状的CFRP纤维束赋予张力一边将其卷绕于筒状的治具从而成形。作为CFRP纤维束的原材料的素材纤维，优选为碳素纤维，但除了碳素纤维，例如，能够使用玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、碳化硅纤维、硼纤维、钛合金纤维等强度比高的材料。
为了将覆盖筒33安装于转子30，例如，能够使用如下方法：通过在具有锥形面的旋转轴的外周面外套同样具有的锥形面的套筒，从而将设于套筒的外周侧的覆盖筒向外侧扩展(参照日本特开2016－82773号公报等)。通过使用这样的方法，能够以与过盈量相对应的收缩力将覆盖筒33安装于转子30。由此，在覆盖筒33朝向半径方向的内侧作用有克服转子30旋转时产生的离心力而保持永磁体32所需的充分的反作用力。像这样，在覆盖筒33，通过朝向半径方向的内侧地作用反作用力，从而能够抑制在离心力的作用下永磁体32自转子30脱落。半径方向的内侧是指，自转子30的外侧向旋转轴线S接近的方向。
另外，如图2所示，过盈量是指配置于套筒31的永磁体32的外径D2大于扩径前(安装前)的覆盖筒33的内径D1的量(D2－D1)的尺寸。该过盈量越大，越难以将覆盖筒33安装在永磁体32的外周面，另一方面，也越能够自安装的覆盖筒33使更大的反作用力朝向半径方向的内侧发挥作用。
接着，针对第1实施方式的覆盖筒33的结构进行说明。
图3A以及图3B是分别表示制造第1实施方式的覆盖筒33的工序的概念图。
如图3A所示，第1实施方式的覆盖筒33通过将带状的CFRP纤维束133卷绕于治具(圆筒治具)50的外周面从而成形。具体地说，CFRP纤维束133沿着治具50的周向DR(参照图2)呈螺旋状地卷绕，沿着治具50的轴向排列。在将CFRP纤维束133卷绕于治具50，使浸渍的树脂固化之后，去除治具50，从而完成覆盖筒33。
构成CFRP纤维束133的线状CFRP133a的排列方向成为与CFRP纤维束133的长度方向平行的方向(在其他实施方式中也相同)。而且，CFRP纤维束133的长度方向与同治具50的旋转轴线S正交的线相交的角度θ成为0°＜θ＜90°的范围。
在本实施方式中，CFRP纤维束133的长度方向的长度以及宽度根据覆盖筒33的轴向的长度和CFRP纤维束133的卷绕数量等进行设定。而且，CFRP纤维束133以侧面沿着覆盖筒33的轴向不重叠并且不形成间隙的方式卷绕(在后述的第2～第4实施方式中通用)。
在本实施方式中，在CFRP纤维束133的卷绕开始和卷绕结束的部分形成有卷绕开始的端面133s和卷绕结束的端面133e(以下，也统称为“两端面”)。CFRP纤维束133的两端面是在将CFRP纤维束133卷绕于治具50时以分别与旋转轴线S正交的方式相对于CFRP纤维束133的长度方向倾斜地形成的切断面。另外，在图3A中，在卷绕结束的部分处，利用双点划线表示切断前的CFRP纤维束133的轮廓。
在本实施方式的覆盖筒33中，CFRP纤维束133在卷绕开始和卷绕结束的部分分别预先形成有卷绕开始的端面133s和卷绕结束的端面133e。因此，如图3B所示，在将CFRP纤维束133卷绕于治具50时，覆盖筒33成形为：CFRP纤维束133沿着周向DR(参照图2)环绕，并且CFRP纤维束133沿着轴向排列。并且，在覆盖筒33中，CFRP纤维束133的两端面133s、133e成为朝向轴向的状态。本实施方式的覆盖筒33的制造方法还能够适用于后述的第3实施方式～第5实施方式。
在上述的第1实施方式的覆盖筒33中，CFRP纤维束133的两端面朝向覆盖筒33的轴向，因此，不会在带状的CFRP纤维束133的卷绕开始和卷绕结束的部分产生高度差。由此，在CFRP纤维束133的卷绕开始和卷绕结束的部分中，纤维会笔直地延伸而不会产生蜿蜒部分，因此能够抑制覆盖筒33的强度降低。因此，能够适当地承受转子30旋转时的应力。而且，在第1实施方式的覆盖筒33中，CFRP纤维束133的两端面不会在转子30的周向DR暴露切断面。因此，即使端面的粘接强度并不充分，也能够抑制端面在转子30旋转时的风压的作用下剥离。
(第2实施方式)
接着，针对第2实施方式的覆盖筒33A的结构进行说明。
第2实施方式的覆盖筒33A的制造方法与第1实施方式不同。在第2实施方式的覆盖筒33A中，其他结构与第1实施方式相同。因此，在图4A～图4C中，省略适用覆盖筒33A的转子30(参照图2)的图示。而且，在第2实施方式的说明以及附图中，针对与第1实施方式同等的构件等，标注与第1实施方式相同的附图标记，省略重复的说明。
图4A、图4B以及图4C是分别表示制造第2实施方式的覆盖筒33A的工序的概念图。
如图4A所示，第2实施方式的覆盖筒33A通过将卷绕开始和卷绕结束的端面未切断的CFRP纤维束133卷绕于治具50的外周面从而成形。CFRP纤维束133一边对治具50的外周面赋予张力一边卷绕于治具50的外周面。
在将CFRP纤维束133卷绕于治具50后，在树脂固化之前，如图4B所示，沿着切断线CL切断CFRP纤维束133的卷绕开始和卷绕结束的部分。切断线CL是沿与旋转轴线S正交的方向设定的假想线。当沿着切断线CL切断CFRP纤维束133的卷绕开始和卷绕结束的部分时，如图4C所示，在CFRP纤维束133的卷绕开始的部分形成有卷绕开始的端面133s，在CFRP纤维束133的卷绕结束的部分形成有卷绕结束的端面133e。如图4B所示，该两端面是相对于CFRP纤维束133的长度方向分别倾斜地形成的切断面，在覆盖筒33A中，如图4C所示，该两端面是分别与旋转轴线S正交的面。
在本实施方式的覆盖筒33A中，CFRP纤维束133在向治具50卷绕后，分别在卷绕开始和卷绕结束的部分形成有卷绕开始的端面133s和卷绕结束的端面133e。因此，如图4C所示，覆盖筒33A成形为：CFRP纤维束133沿着周向环绕，并且CFRP纤维束133沿着轴向排列。并且，在覆盖筒33A中，CFRP纤维束133的两端面(133s、133e)分别成为与旋转轴线S正交的面，成为朝向轴向的状态。本实施方式的覆盖筒33的制造方法还能够适用于后述的第3实施方式～第5实施方式。
在上述的第2实施方式的覆盖筒33A中，CFRP纤维束133的两端面也朝向轴向，不会在转子30的周向DR(参照图2)暴露切断面。因此，与第1实施方式相同地，能够抑制覆盖筒33A的强度降低以及CFRP纤维束133的端面发生剥离。
而且，在第2实施方式的覆盖筒33A中，CFRP纤维束133在使卷绕开始部分有剩余的状态下进行切断。因此，在开始将CFRP纤维束133卷绕于治具之前，利用工具等将剩余下来的卷绕开始部分固定，而能够一边对CFRP纤维束133施加更大的张力一边将其卷绕于治具50。由此，在CFRP纤维束133中，能够将更多的纤维在笔直地延伸的状态下卷绕于治具50。因而，在覆盖筒33A中，能够利用更多的纤维来承受应力，因此能够使覆盖筒33A的强度进一步提高。
(第3实施方式)
接着，针对第3实施方式的覆盖筒33B进行说明。
第3实施方式的覆盖筒33B在双层构造这一点上与第1实施方式不同。在第3实施方式的覆盖筒33B中，其他结构与第1实施方式相同。因此，在图5A以及图5B中，省略适用覆盖筒33B的转子30的图示。而且，在第3实施方式的说明以及附图中，针对与第1实施方式同等的构件等，标注与第1实施方式相同的附图标记，省略重复的说明。
图5A是表示第3实施方式的覆盖筒33B的第1结构的概念图。
如图5A所示，第1结构的覆盖筒33B通过如下方式成形：第1CFRP纤维束133沿着治具50的周向呈螺旋状地卷绕，第2CFRP纤维束134在第1CFRP纤维束133的上层向与第1CFRP纤维束133相同的方向呈螺旋状地卷绕。在第1结构的覆盖筒33B中，在第1CFRP纤维束133以及第2CFRP纤维束134的卷绕开始和卷绕结束的部分，虽未图示，但形成有例如第1实施方式(参照图3B)所示那样的卷绕开始的端面133s和卷绕结束的端面133e(针对后述的第2结构也相同)。
如图5A所示，第1CFRP纤维束133在治具50的外周面自覆盖筒33B的轴向的一侧的端部连续地呈螺旋状环绕直到另一侧的端部。第1CFRP纤维束133在治具50的外周面形成第1层。第2CFRP纤维束134在第1CFRP纤维束133的外周面自覆盖筒33B的轴向的一侧的端部连续地呈螺旋状环绕直到另一侧的端部。第2CFRP纤维束134在第1层(第1CFRP纤维束133)的外周面形成第2层。
在第1结构的覆盖筒33B中，设定为：第2CFRP纤维束134的长度方向与治具50的旋转轴线S交叉的角度θ2比第1CFRP纤维束133的长度方向与治具50的旋转轴线S交叉的角度θ1大(θ2＞θ1)。例如，若第1CFRP纤维束133的角度θ1为85°，则第2CFRP纤维束134的角度θ2设定为87°。
采用第1结构的覆盖筒33B，由于第1CFRP纤维束133的角度θ1和第2CFRP纤维束134的角度θ2不同，因此，与将角度θ1和角度θ2设为相同角度的情况相比，能够使利用纤维承受应力的角度范围更加广泛。由此，能够进一步提高覆盖筒33B的周向以及轴向的强度。特别是，通过提高覆盖筒33B的轴向的强度，能够确保将覆盖筒33B安装于转子30时的轴向的强度。而且，能够更有效地抑制在将覆盖筒33B安装于转子30后永磁体32自转子30的脱落。
另外，在本实施方式的结构中，也可以是，设定为第1CFRP纤维束133的角度θ1比第2CFRP纤维束134的角度θ2大(θ1＞θ2)。
图5B是表示第3实施方式的覆盖筒33B的第2结构的概念图。
如图5B所示，第2结构的覆盖筒33B通过如下方式成形：第1CFRP纤维束133沿着治具50的周向呈螺旋状地卷绕，第2CFRP纤维束134在第1CFRP纤维束133的上层沿与第1CFRP纤维束133相反的方向呈螺旋状地卷绕。
在第2结构的覆盖筒33B中，设定为第1CFRP纤维束133的长度方向与治具50的旋转轴线S交叉的角度θ1为与第2CFRP纤维束134的长度方向与治具50的旋转轴线S交叉的角度θ2相同的角度(θ1＝θ2)。
采用第2结构的覆盖筒33B，在第1CFRP纤维束133的上层沿与CFRP纤维束133相反的方向卷绕有第2CFRP纤维束134，因此，第1CFRP纤维束133的纤维和第2CFRP纤维束134的纤维不会彼此进入对方。由此，能够将各层的纤维束所含有的纤维在进一步伸长的状态下卷绕于治具50，因此，纤维能够承受更大的力。因此，在第2结构的覆盖筒33B中，也能够进一步提高周向以及轴向的强度。特别是，通过将覆盖筒33B的轴向的强度提高，能够确保将覆盖筒33B安装于转子30时的轴向的强度。而且，能够更有效地抑制在将覆盖筒33B安装于转子30之后永磁体32自转子30脱落。
另外，在第2结构的覆盖筒33B中，既可以将第1CFRP纤维束133的角度θ1设定为比第2CFRP纤维束134的角度θ2大(θ1＞θ2)，也可以将第2CFRP纤维束134的角度θ2设定为比第1CFRP纤维束133的角度θ1大(θ2＞θ1)。
(第4实施方式)
接着，针对第4实施方式的覆盖筒33C进行说明。
第4实施方式的覆盖筒33C在双层构造并且CFRP纤维束的宽度、厚度在每个层中不同这一点与第1实施方式不同。在第4实施方式的覆盖筒33C中，其他结构与第1实施方式相同。因此，在图6中，省略适用覆盖筒33C的转子30的图示。而且，在第4实施方式的说明以及附图中，针对与第1实施方式同等的构件等，标注与第1实施方式相同的附图标记，省略重复的说明。
图6是表示第4实施方式的覆盖筒33C的结构的概念图。
如图6所示，第4实施方式的覆盖筒33C通过如下方式成形：第1CFRP纤维束133沿着治具50的周向呈螺旋状地卷绕，第2CFRP纤维束134在第1CFRP纤维束133的上层向与第1CFRP纤维束133相同的方向呈螺旋状地卷绕。在第4实施方式的覆盖筒33C中，在第1CFRP纤维束133以及第2CFRP纤维束134的卷绕开始和卷绕结束的部分，虽未图示，但形成有例如第1实施方式(参照图3B)所示那样的卷绕开始的端面133s和卷绕结束的端面133e。
如图6所示，第1CFRP纤维束133在治具50的外周面自覆盖筒33C的轴向的一侧的端部连续地呈螺旋状环绕直到另一侧的端部。第1CFRP纤维束133在治具50的外周面形成第1层。第2CFRP纤维束134在第1CFRP纤维束133的外周面自覆盖筒33C的轴向的一侧的端部连续地呈螺旋状环绕直到另一侧的端部。第2CFRP纤维束134在第1层(第1CFRP纤维束133)的外周面形成第2层。
第4实施方式的覆盖筒33C设定为，第2CFRP纤维束134的宽度W2比第1CFRP纤维束133的宽度W1宽(W2＞W1)。例如，若第1CFRP纤维束133的宽度W1为4mm，则第2CFRP纤维束134的宽度W2设定为6mm。
而且，第4实施方式的覆盖筒33C设定为，第2CFRP纤维束134的厚度T2比第1CFRP纤维束133的厚度T1厚(T2＞T1)。例如，若第1CFRP纤维束133的厚度T1为0.1mm，则第2CFRP纤维束134的厚度T2设定为0.12mm。另外，纤维束能够通过适当地组合纤维径、纤维数而设定为任意的厚度。例如，即使是相同的纤维数，若使纤维径较粗则能够使纤维束较厚，即使是相同的纤维径，若使纤维数较多则能够使纤维束较厚。
在第4实施方式的覆盖筒33C中，第1CFRP纤维束133和第2CFRP纤维束134的宽度以及厚度各不相同，与双层构造的CFRP纤维束的宽度以及厚度为相同的尺寸的情况相比，能够使覆盖筒33C的强度更优化。
另外，在本实施方式的结构中，也可以设定为第1CFRP纤维束133的宽度W1比第2CFRP纤维束134的宽度W2宽(W1＞W2)。而且，也可以设定为第1CFRP纤维束133的厚度T1比第2CFRP纤维束134的厚度T2厚(T1＞T2)。
(第5实施方式)
接着，针对第5实施方式的覆盖筒33D进行说明。
第5实施方式的覆盖筒33D在CFRP纤维束的侧面沿着轴向重叠地排列或者空开间隔地排列这一点与第1实施方式不同。在第5实施方式的覆盖筒33D中，其他结构与第1实施方式相同。因此，在图7A～图7C中，省略适用覆盖筒33D的转子30的图示。而且，在第5实施方式的说明以及附图中，针对与第1实施方式同等的构件等，标注与第1实施方式相同的附图标记，省略重复的说明。
图7A是表示第5实施方式的覆盖筒33D的第1结构的概念图。
如图7A所示，在第1结构的覆盖筒33D中，CFRP纤维束133自覆盖筒33D的轴向的一侧的端部连续地呈螺旋状环绕直到另一侧的端部，并且侧面沿着轴向彼此重叠地排列。在CFRP纤维束133重叠的部分形成有高度差部133b。在第1结构的覆盖筒33D中，CFRP纤维束133重叠的宽度W3设定为例如0.1mm～1mm的范围。
在第1结构的覆盖筒33D中，在CFRP纤维束133的卷绕开始和卷绕结束的部分，虽未图示，但形成有例如第1实施方式(参照图3B)所示那样的卷绕开始的端面133s和卷绕结束的端面133e(针对后述的第2结构以及第3结构也相同)。
在上述的第1结构的覆盖筒33D中，CFRP纤维束133的两端面也朝向轴向，不会在转子30的周向DR(参照图2)暴露切断面。因此，与第1实施方式相同地，能够抑制覆盖筒33D的强度降低以及CFRP纤维束133的端面发生剥离。而且，在第1结构的覆盖筒33D中，第1CFRP纤维束133以侧面沿着轴向彼此重叠的方式排列，因此，能够进一步提高覆盖筒33D的周向的纤维的密度。
图7B是表示第5实施方式的覆盖筒33D的第2结构的概念图。
如图7B所示，在第2结构的覆盖筒33D中，CFRP纤维束133自覆盖筒33D的轴向的一侧的端部连续地呈螺旋状环绕直到另一侧的端部，并且沿着轴向空开间隔地排列。在CFRP纤维束133不重叠的部分形成有间隙部133c。在第2结构的覆盖筒33D中，CFRP纤维束133不重叠的间隙部133c的宽度W4设定为例如0.1mm～1mm的范围。
在上述的第2结构的覆盖筒33D中，CFRP纤维束133的两端面也朝向轴向，在转子30的周向DR(参照图2)不会暴露切断面。因此，与第1实施方式相同地，能够抑制覆盖筒33D的强度降低以及CFRP纤维束133的端面发生剥离。
而且，在第2结构的覆盖筒33D中，CFRP纤维束133(以下，也简称为“纤维束”)沿着轴向空开间隔地排列。采用第2结构，不会像以纤维束的侧面彼此重叠的方式构成那样纤维束的重叠的部分呈凸状突出，因此，即使在将纤维束卷绕多层的情况下，也不会在每次多层叠一层时使突出的部分逐渐变大。因此，第2结构在卷绕多层纤维束的情况下，与纤维束的侧面彼此重叠的结构相比，能够卷绕更多的纤维束。其结果，在以覆盖筒33D的径向的截面观察重叠的纤维束时，能够增加每单位面积(截面面积)的纤维数。由此，在将转子30(永磁体32)的外周和定子20的内周之间的间隙设为相同的情况下，与纤维束的侧面彼此重叠的结构相比，能够在覆盖筒33D卷绕更多的纤维束。因此，采用第2结构，能够增加覆盖筒33D的强度。
而且，采用第2结构，纤维束的重叠的部分不会呈凸状突出，能够在比较平坦的面卷绕纤维束，因此，在将纤维束卷绕多层的情况下，难以因下层的纤维束的凸状突出的部分导致在上层的纤维束产生松弛，通常在任一层都能够使纤维束伸长地卷绕。因此，采用第2结构，能够抑制卷绕的纤维束的松缓。另外，采用第2结构，即使在下层的纤维束具有间隙的情况下，上层的纤维束也始终与下层的纤维束交叉，因此，上层的纤维束不会进入到下层的纤维束的间隙中。
图7C是表示第5实施方式的覆盖筒33D的第3结构的概念图。
如图7C所示，第3结构的覆盖筒33D通过如下方式成形：第1CFRP纤维束133沿着治具50的周向呈螺旋状地卷绕，第2CFRP纤维束134在第1CFRP纤维束133的上层向与第1CFRP纤维束133相同的方向呈螺旋状地卷绕。
在第3结构的覆盖筒33D中，第1CFRP纤维束133自覆盖筒33D的轴向的一侧的端部连续地呈螺旋状环绕直到另一侧的端部，并且侧面沿着轴向彼此重叠地排列。第1CFRP纤维束133在治具50的外周面形成第1层。第1CFRP纤维束133以卷绕间距P1进行环绕。在第1CFRP纤维束133重叠的部分形成有高度差部133b。
而且，在第3结构的覆盖筒33D中，第2CFRP纤维束134自覆盖筒33D的轴向的一侧的端部连续地呈螺旋状环绕直到另一侧的端部，并且沿着轴向空开间隔地排列。第2CFRP纤维束134在第1层(第1CFRP纤维束133)的外周面形成第2层。第2CFRP纤维束134以卷绕间距P2进行环绕。在第2CFRP纤维束134不重叠的部分形成有间隙部133c。
在第3结构中，设定为第1CFRP纤维束133的卷绕间距P1和第2CFRP纤维束134的卷绕间距P2相同(P1＝P2)。因此，在第3结构的覆盖筒33D中，第1CFRP纤维束133重叠的部分的高度差部133b以进入到第2CFRP纤维束134的间隙部133c之间的方式排列。
采用第3结构的覆盖筒33D，在第1CFRP纤维束133重叠的部分形成的高度差部133b以进入到第2CFRP纤维束134的间隙部133c之间的方式排列。因此，在第1CFRP纤维束133形成的高度差部133b成为不突出至覆盖筒33D的外周面的形状。由此，即使在为了使周向的纤维的密度更高而将第1CFRP纤维束133以侧面沿着轴向彼此重叠的方式排列的情况下，在第1CFRP纤维束133形成的高度差部113b不会突出至覆盖筒33D的外周面，因此，能够更均匀地保持覆盖筒33D的外径尺寸。
以上，针对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限于前述的实施方式，也可以像后述的变形方式那样进行各种变形、变更，变形、变更后的实施方式也包含于本发明的技术范围内。而且，实施方式所记载的效果不过是列举了自本发明产生的最合适的效果，并不限于实施方式所记载的效果。另外，上述的实施方式以及后述的变形方式也能够适当地组合使用，省略详细的说明。
(变形方式)
在第5实施方式的第2结构(参照图7B)中，间隙部133c的宽度W4既可以根据CFRP纤维束133的卷数进行变更，也可以在覆盖筒33D的轴向上进行局部变更。
如第5实施方式的第2结构那样，在覆盖筒33D中，沿着轴向在CFRP纤维束133的侧面空开间隔地排列的结构例如还能够适用于第3实施方式(参照图5A、图5B)、第4实施方式(参照图6)所示的双层构造的覆盖筒。在该情况下，在第1层(第1CFRP纤维束133)、第2层(第2CFRP纤维束134)中，也可以将间隙部133c的宽度W4设为彼此不同的尺寸。
在第3实施方式～第5实施方式所示的双层构造的覆盖筒中，也可以变更形成第1CFRP纤维束133以及第2CFRP纤维束134的碳素纤维、树脂等材质。
既可以在第5实施方式的第1结构(图7A)中局部地形成CFRP纤维束133不重叠的间隙部133c，也可以在第5实施方式的第2结构(图7B)中局部地形成CFRP纤维束133重叠的高度差部133b。
在实施方式中，作为构成转子30的旋转构件，以套筒31为例进行了说明，但并不限定于此。在旋转轴35的外周侧不隔着套筒31地配置永磁体32的结构中，旋转构件也可以是旋转轴35。
在实施方式中，针对通过将CFRP纤维束133卷绕于治具50的外周面，从而成形覆盖筒33的例子进行了说明，但并不限定于此。也可以是，通过将CFRP纤维束133直接卷绕于永磁体32(参照图2)的外周侧从而成形覆盖筒33。

Claims (9)

1.一种转子，其中，其具有：
旋转构件；
多个永磁体，其配置于所述旋转构件的外周侧；以及
覆盖筒，其设于多个所述永磁体的外周面侧，该覆盖筒由沿一个方向排列的多个线状的纤维被树脂平坦地收束而成的带状纤维束形成，
所述覆盖筒以所述带状纤维束沿着周向呈螺旋状地环绕，并且所述带状纤维束沿着轴向排列的方式形成，
所述带状纤维束的环绕开始的端面和环绕结束的端面朝向所述覆盖筒的轴向，
以使所述带状纤维束的环绕开始的端面和环绕结束的端面与所述覆盖筒的轴向正交的方式将所述带状纤维束的环绕开始的端面和环绕结束的端面倾斜地切断，使得所述带状纤维束的环绕开始的端面和环绕结束的端面朝向所述覆盖筒的轴向。
2.根据权利要求1所述的转子，其中，
在所述覆盖筒中，所述带状纤维束以沿着轴向不重叠的方式空开间隔地排列。
3.根据权利要求1或2所述的转子，其中，
所述覆盖筒具有：
第1层，在该第1层中，所述带状纤维束自轴向的一侧的端部连续地呈螺旋状环绕直至另一侧的端部；以及
第2层，在该第2层中，所述带状纤维束自轴向的另一侧的端部连续地呈螺旋状环绕直至一侧的端部，
所述第1层以及所述第2层在所述覆盖筒的径向上交替地层叠。
4.根据权利要求3所述的转子，其中，
在所述覆盖筒中，形成所述第1层的所述带状纤维束和形成所述第2层的所述带状纤维束的与轴向交叉的角度彼此不同。
5.根据权利要求3所述的转子，其中，
在所述覆盖筒中，形成所述第1层的所述带状纤维束和形成所述第2层的所述带状纤维束的宽度彼此不同。
6.根据权利要求3所述的转子，其中，
在所述覆盖筒中，形成所述第1层的所述带状纤维束的厚度和形成所述第2层的所述带状纤维束的厚度彼此不同。
7.一种旋转电机，其具有：
权利要求1～权利要求6中任一项所述的转子；以及
设于所述转子的外周侧的定子。
8.一种覆盖筒的制造方法，其是在外周侧配置有多个永磁体而成的转子的外周面设置的覆盖筒的制造方法，在该覆盖筒的制造方法中，
包括如下工序：
在将沿一个方向排列的多个线状的纤维被树脂平坦地收束而成的带状纤维束沿着旋转构件或者圆筒治具的周向呈螺旋状地卷绕，并使所述带状纤维束沿着所述旋转构件或者所述圆筒治具的轴向排列时，以使所述带状纤维束的卷绕开始的端面和卷绕结束的端面与所述覆盖筒的轴向正交的方式，将所述带状纤维束的卷绕开始的端面和卷绕结束的端面倾斜地切断；以及
通过将所述带状纤维束沿着所述旋转构件或者所述圆筒治具的周向呈螺旋状地卷绕，并使所述带状纤维束沿着所述旋转构件或者所述圆筒治具的轴向排列，从而使所述带状纤维束的卷绕开始的端面和卷绕结束的端面朝向所述覆盖筒的轴向。
9.一种覆盖筒的制造方法，其是在外周侧配置有多个永磁体而成的转子的外周面设置的覆盖筒的制造方法，在该覆盖筒的制造方法中，
包括如下工序：
将沿一个方向排列的多个线状的纤维被树脂平坦地收束而成的带状纤维束沿着旋转构件或者圆筒治具的周向呈螺旋状地卷绕，并使所述带状纤维束沿着所述旋转构件或者所述圆筒治具的轴向排列；以及
沿着与所述旋转构件或者所述圆筒治具的轴向正交的方向，将卷绕于所述旋转构件或者所述圆筒治具的所述带状纤维束的卷绕开始的端部和卷绕结束的端部切断。
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