JP2019050693A

JP2019050693A - 回転子

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Publication number: JP2019050693A
Application number: JP2017174528A
Authority: JP
Inventors: 志進高野; Yukinobu Takano; 貴史梶屋; Takafumi Kajiya; 洋平有松; Yohei Arimatsu
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Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2019-03-28
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Abstract

【課題】被覆筒における筒の厚さ及び繊維の密度がより均一な回転子を提供すること。【解決手段】回転子は、回転部材と、前記回転部材の外周側に配置される複数の永久磁石と、複数の前記永久磁石の外周面側に設けられ、糸状の繊維強化プラスチックが長手方向に沿って複数配列される繊維束１３３により形成される被覆筒と、を備え、前記被覆筒の繊維束１３３は、幅方向ＤＷの一部が弛んだ状態となるように、前記回転部材の周方向に沿って螺旋状に積層されている。【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、回転電機に用いられる回転子に関する。

回転子に永久磁石を使用した電動機の一種として、回転部材（スリーブ、回転軸等）の外周側に、永久磁石を配置したＳＰＭ（ＳｕｒｆａｃｅＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔ）型の電動機が知られている。この種のＳＰＭ型の電動機においてでは、回転数を増加させた場合高速回転時に、遠心力により永久磁石が回転子から脱落することを抑制するため、永久磁石の外周を覆うように被覆筒が装着されている。被覆筒を形成する材料としては、強度が高く、軽量である等の理由から、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）が増えており、特に炭素繊維強化プラスチック（以下、「ＣＦＲＰ」ともいう）が多く用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１９０９３号公報

上記被覆筒は、例えば、ＣＦＲＰの繊維束を筒状の治具に巻き付けることにより成形される。ＣＦＲＰの繊維一本当たりの径は、例えば、数μｍ程度と細いため、束ねられた繊維が所々で重なっていたり、切れていたりすることがある。また、ＣＦＲＰの繊維束は、繊維同士が絡まって玉状（以下、「毛玉」ともいう）になっていることもある。そのため、成形後の被覆筒は、筒の厚さ及び繊維の密度が不均一になりやすい。

本発明の目的は、被覆筒における筒の厚さ及び繊維の密度がより均一な回転子を提供することにある。

（１）本発明は、回転部材（例えば、後述する回転軸３５）と、前記回転部材の外周側に配置される複数の永久磁石（例えば、後述する永久磁石３２）と、複数の前記永久磁石の外周面側に設けられ、糸状の繊維強化プラスチックが長手方向に沿って複数配列される繊維束（例えば、後述するＣＦ繊維束１３３）により形成される被覆筒（例えば、後述する被覆筒３３）と、を備え、前記被覆筒の前記繊維束は、幅方向（例えば、後述する幅方向ＤＷ）の一部が弛んだ状態となるように、前記回転部材の周方向（例えば、後述する周方向ＤＲ）に沿って螺旋状に積層されている、回転子（例えば、後述する回転子３０）に関する。

（２）（１）の回転子において、前記被覆筒の前記繊維束は、前記回転部材の周方向に沿って螺旋状に積層された状態で樹脂と共に一体化されていてもよい。

（３）（１）又は（２）の回転子において、前記繊維強化プラスチックは、炭素繊維強化プラスチックであってもよい。

本発明によれば、被覆筒における筒の厚さ及び繊維の密度がより均一な回転子を提供することができる。

実施形態における電動機１の構成を示す断面図である。回転子３０の分解斜視図である。実施形態の被覆筒３３を作製する工程の一つを示す概念図である。図３Ａのｓ１部分における概略断面図である。ＣＦ繊維束１３３の一部を弛ませながら治具５０に巻き付ける方法を示す概念図である。毛玉Ｂが発生した繊維束１３３の概略断面図である。部分的に重なり部Ｃが発生した繊維束１３３の概略断面図である。部分的に切れが発生した繊維束１３３の概略断面図である。比較例の被覆筒を作製する工程の一つを示す概念図である。図５Ａのｓ２部分における概略断面図である。毛玉Ｂが発生した繊維束２３３の概略断面図である。部分的に重なり部Ｃが発生した繊維束２３３の概略断面図である。部分的に切れが発生した繊維束２３３の概略断面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書に添付した図面は、いずれも模式図であり、理解しやすさ等を考慮して、各部の形状、縮尺、縦横の寸法比等を、実物から変更又は誇張している。また、図面においては、部材の断面を示すハッチングを適宜に省略する。

本明細書等において、形状、幾何学的条件、これらの程度を特定する用語、例えば「平行」、「方向」等の用語については、その用語の厳密な意味に加えて、ほぼ平行とみなせる程度の範囲、概ねその方向とみなせる範囲を含む。
本明細書等においては、後述する回転軸３５の回転中心となる線を「回転軸線Ｌ」と呼称し、この回転軸線Ｌに沿う方向を「回転軸方向」ともいう。
本明細書等においては、ＣＦＲＰを平らに束ねてテープ状にしたものを「ＣＦＲＰの繊維束」又は「ＣＦＲＰ繊維束」ともいい、ＣＦ（カーボンファイバー）を平らに束ねてテープ状にしたものを「ＣＦ繊維束」ともいう。また、ＣＦＲＰの繊維一本を「糸状ＣＦＲＰ」ともいい、ＣＦの繊維一本を「糸状ＣＦ」又は単に「繊維」ともいう。

まず、本実施形態の回転子３０を備えた、回転電機としての電動機１について説明する。
図１は、本実施形態における電動機１の構成を示す断面図である。なお、図１に示す電動機１の構成は一例であり、実施形態の回転子３０を適用可能であれば、どのような構成であってもよい。

図１に示すように、電動機１は、主な構成要件として、フレーム１０と、固定子２０と、回転子３０と、回転軸３５と、軸受１３と、を備える。
フレーム１０は、電動機１の外装部材であり、フレーム本体１１と、軸穴１２と、を備える。

フレーム本体１１は、固定子２０を包囲すると共に保持する筐体である。フレーム本体１１は、軸受１３を介して回転子３０を保持する。フレーム本体１１は、供給口１４、排出口１５及び孔部１６を備える。供給口１４は、固定子枠２２の流路２３に冷媒を供給するための開口であり、冷媒の供給配管（不図示）に接続されている。排出口１５は、流路２３を流通した冷媒を排出させるための開口であり、冷媒の排出配管（不図示）に接続されている。孔部１６は、固定子２０から引き出された動力線２７を貫通させるための開口である。軸穴１２は、回転軸３５（後述）が貫通する穴である。

固定子２０は、回転子３０を回転させるための回転磁界を形成する複合部材である。固定子２０は、全体として円筒形に形成され、フレーム１０の内部に固定されている。固定子２０は、鉄心２１と、固定子枠２２と、を備える。

鉄心２１は、内側に巻線２６を配置可能な部材である。鉄心２１は、円筒形に形成され、固定子枠２２の内側に配置されている。鉄心２１は、内側面に複数の溝（不図示）が形成され、この溝に巻線２６が配置される。なお、巻線２６の一部は、鉄心２１の軸方向において、鉄心２１の両端部から突出している。鉄心２１は、例えば、電磁鋼板等の薄板を複数枚重ねて積層体とし、この積層体を接着、かしめ等で一体化することにより作製される。

固定子枠２２は、その内側に、鉄心２１を保持する部材である。固定子枠２２は、円筒形に形成され、固定子２０の外側に配置されている。鉄心２１は、回転子３０のトルクにより生じる反力を受け止めるために、固定子枠２２と強固に接合されている。図１に示すように、本実施形態の固定子枠２２は、外側面に、鉄心２１から伝わる熱を冷却するための流路２３を備える。流路２３は、固定子枠２２の外側面に形成された一条又は多条の螺旋溝である。フレーム本体１１（フレーム１０）の供給口１４から供給された冷媒（不図示）は、固定子枠２２の外側面を螺旋状に沿うように流路２３内を流通した後、フレーム本体１１の排出口１５から外部に排出される。

固定子２０の鉄心２１からは、巻線２６と電気的に接続された動力線２７が引き出されている。この動力線２７は、電動機１の外部に設置された電源装置に接続される（不図示）。電動機１の動作時に、例えば、鉄心２１に三相交流電流が供給されることにより、回転子３０を回転させるための回転磁界が形成される。

回転子３０は、固定子２０により形成された回転磁界との磁気的な相互作用により回転する部品である。回転子３０は、固定子２０の内周側に設けられる。回転子３０の構成については、後述する。

回転軸３５は、回転子３０を支持する部材である。回転軸３５は、回転子３０の軸中心を貫通するように挿入され、回転子３０に固定される。回転軸３５には、一対の軸受１３が嵌合されている。軸受１３は、回転軸３５を回転自在に支持する部材であり、フレーム本体１１に設けられる。回転軸３５は、フレーム本体１１及び軸受１３により、回転軸線Ｌを中心として回転自在に支持されている。また、回転軸３５は、軸穴１２を貫通し、例えば、切削工具、外部に設置された動力伝達機構、減速機構等（いずれも不図示）に接続される。

図１に示す電動機１において、固定子２０（鉄心２１）に三相交流電流を供給すると、回転磁界が形成された固定子２０と回転子３０との間の磁気的な相互作用により回転子３０に回転力が発生し、その回転力が回転軸３５を介して外部に出力される。なお、本実施形態では、電動機１を前述したＳＰＭ形の同期電動機として説明するが、電動機１は、例えば、ＩＰＭ（ＩｎｔｅｒｉｏｒＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔ）形の同期電動機であってもよい。

次に、回転子３０の構成について説明する。
図２は、回転子３０の分解斜視図である。図２に示すように、回転子３０は、スリーブ（回転部材）３１と、永久磁石３２と、被覆筒３３と、を備える。
スリーブ３１は、複数の永久磁石３２が取り付けられる略円筒形状の部材であり、回転軸３５（図１参照）と複数の永久磁石３２との間に設けられている。複数の永久磁石３２は、スリーブ３１の周方向ＤＲに沿って配置されている。スリーブ３１は、例えば、炭素鋼等の磁性材料により形成される。内周側にスリーブ３１を有する回転子３０は、回転軸３５の外周に、締まり嵌めにより嵌合される。

永久磁石３２は、磁界を発生する部材であり、図２に示すように、スリーブ３１の外周側において、周方向ＤＲに沿って８列設けられている（図２では、手前側の４列のみを図示）。８列の永久磁石３２は、スリーブ３１の周方向ＤＲにおいて、Ｎ極用の永久磁石３２とＳ極用の永久磁石３２とが交互に配置されている。永久磁石３２は、スリーブ３１の外周面に、接着層３４を介して貼り付けられている。本実施形態では、各列の永久磁石３２が回転子３０の回転軸方向に沿って２分割された例を示すが、これに限らず、永久磁石３２は、回転子３０の長手方向に沿って３つ以上に分割されていてもよいし、分割されていなくてもよい。

被覆筒３３は、複数の永久磁石３２を被覆するための円筒形状の部材である。被覆筒３３は、スリーブ３１に配置された永久磁石３２の外周面に装着される。永久磁石３２の外周面に被覆筒３３を装着することにより、回転子３０の回転によって生じる遠心力により、永久磁石３２が回転子３０から脱落することを抑制できる。

被覆筒３３は、ＣＦ繊維束（テープ状のＣＦ）を、筒状の治具にテンションを付与しながら巻き付け、塗布した樹脂で硬化させることにより成形される。ＣＦ繊維束を構成する繊維素材としては、ＣＦ（カーボンファイバー）のほかに、例えば、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、ボロン繊維、チタン合金繊維等の比強度の高い材料を用いることができる。

被覆筒３３を回転子３０に装着するには、例えば、テーパー面を有する回転軸の外周面に、同じくテーパー面を有するスリーブを挿入することにより、スリーブの外周側に設けられた被覆筒を外側に押し広げる手法（特開２０１６−８２７７３号公報等参照）を用いることができる。このような手法を用いることにより、被覆筒３３を、締め代に応じた収縮力で回転子３０に装着できる。それにより、被覆筒３３には、回転子３０が回転する際に生じる遠心力に抗して、永久磁石３２を保持するのに十分な反力が半径方向の内側に向かって作用する。このように、被覆筒３３において、半径方向の内側に向かって反力が作用することにより、遠心力により永久磁石３２が回転子３０から脱落することが抑制される。半径方向の内側とは、回転子３０の外側から回転軸線Ｌに接近する方向である。

なお、締め代とは、図２に示すように、拡径される前（装着される前）の被覆筒３３の内径Ｄ１に対して、スリーブ３１に配置された永久磁石３２の外径Ｄ２がオーバーする分（Ｄ２−Ｄ１）の寸法である。この締め代が大きいほど、被覆筒３３を永久磁石３２の外周面に装着することが難しくなるが、装着した被覆筒３３から、より大きな反力を半径方向の内側に向かって作用させることができる。

次に、本実施形態の被覆筒３３の構成について、更に詳細に説明する。
図３Ａは、本実施形態の被覆筒３３を作製する工程の一つを示す概念図である。図３Ｂは、図３Ａのｓ１部分における概略断面図である。図３Ｃは、ＣＦ繊維束１３３の一部を弛ませながら治具５０に巻き付ける方法を示す概念図である。

被覆筒３３は、図３Ａに示すように、ＣＦ繊維束１３３を治具５０の外周面に巻き付けた後、樹脂を塗布することにより形成される。ＣＦ繊維束１３３に含まれる糸状ＣＦ（ＣＦの繊維一本）１３３ａの配向方向は、ＣＦ繊維束１３３の長手方向と略平行となる。ＣＦ繊維束１３３の幅方向ＤＷは、ＣＦ繊維束１３３の長手方向に直交する方向である。ＣＦ繊維束１３３は、図３Ｂに示すように、幅方向ＤＷの一部が互いに重なるように、筒状の治具５０の周方向に沿って螺旋状に巻き付けられる。ＣＦ繊維束１３３の重なりは、幅を１とした場合、例えば、０．３〜０．５程度とすることが好ましい。

なお、ＣＦ繊維束１３３の幅方向ＤＷの一部が互いに重なるように、筒状の治具５０の周方向に沿って螺旋状に巻き付けると、後述するように、一つ前の巻き付け周回で巻付けられたＣＦ繊維束１３３と重ならない部分（次の巻き付け周回でＣＦ繊維束１３３が巻き付けられる部分）では、繊維が弛んだ状態になる。なお、繊維が弛んだ状態とは、繊維にテンションが付与されていない状態又はテンションが付与されている部分に比べてテンションが弱い状態をいい、例えば、繊維がＵ字形に撓んでいる状態、不規則（又は規則的に）に蛇行している状態等を含む。

また、後述する毛玉による筒の寸法外れ（筒の外径寸法のばらつき）を抑制したり、繊維の断裂部の絡まりをよくしたりするために、１層目でＣＦ繊維束１３３の幅方向ＤＷが互いに重ならないように弛ませて巻き付け、２層目でＣＦ繊維束１３３にテンションを付与しながら巻き付けるようにしてもよい。

ＣＦ繊維束１３３を意図的に弛ませる手法として、例えば、ＣＦ繊維束１３３に含まれる糸状ＣＦ１３３ａをより多く束ねて、ＣＦ繊維束１３３の幅を狭くし、厚さを増すようにしてもよい。ＣＦ繊維束１３３の厚さを増すことにより、重ならない部分の下方の空間がラジアル方向に広くなるため、繊維をより弛みやすくできる。

また、図３Ｃに示すように、治具５０の軸方向に対して斜め方向に傾いて延在する棒状部材（ロール等を含む）５１を設け、この棒状部材５１を介してＣＦ繊維束１３３を筒状の治具に巻き付けてもよい。図３Ｃにおいて、例えば、治具５０の軸方向と棒状部材５１の軸方向を平行にすると、ＣＦ繊維束１３３は、幅方向ＤＷに亘ってほぼ均等なテンションで治具５０に巻き付けられる。一方、図３Ｃに示すように、治具５０の軸方向に対して棒状部材５１の軸方向を傾けて配置すると、テープ状のＣＦ繊維束１３３において、治具５０の巻付け位置５０ａより離れた側Ｓ１から送られる繊維にはテンションが付与され、治具５０巻付け位置５０ａに近い側Ｓ２から送られる繊維には弛みが生じる。

なお、筒状の治具５０の軸方向は、スリーブ３１（回転部材）の回転軸方向に対応している。そのため、治具５０の外周面に巻き付けられたＣＦ繊維束１３３により形成される被覆筒３３を、回転子３０（永久磁石３２）の外周側に装着した場合、ＣＦ繊維束１３３は、幅方向ＤＷの一部が互いに重なるように、スリーブ３１の周方向ＤＲに沿って螺旋状に積層されていることになる。

本実施形態の被覆筒３３において、ＣＦ繊維束１３３は、樹脂が含浸していない状態で治具５０の外周面に巻き付けられる。ＣＦ繊維束１３３は、治具５０に巻き付けられた後、樹脂が塗布（含浸）される。ＣＦ繊維束１３３に塗布される樹脂としては、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂等が用いられる。治具５０に巻き付けられ、樹脂が塗布されたＣＦ繊維束（この時点では実質的にＣＦＲＰ繊維束）１３３は、樹脂が硬化した後、治具５０が除去されることにより、被覆筒３３となる。

次に、樹脂を含浸させない状態で治具５０に巻き付けられたＣＦ繊維束１３３の層構成について説明する。
図４Ａ〜図４Ｃは、治具５０に巻き付けられたＣＦ繊維束１３３に生じた不具合の形態をそれぞれ示している。図４Ａは、毛玉Ｂが発生したＣＦ繊維束１３３の概略断面図である。図４Ｂは、部分的に重なり部Ｃ１が発生したＣＦ繊維束１３３の概略断面図である。図４Ｃは、部分的に切れが発生したＣＦ繊維束１３３の概略断面図である。

図４Ａに示すように、治具５０に巻き付けられたＣＦ繊維束１３３には、毛玉Ｂが発生していることがある。毛玉Ｂは、繊維同士が絡まって玉状になったものである。本実施形態において、各層のＣＦ繊維束１３３には樹脂が含浸していないので、ＣＦ繊維束１３３を螺旋状に治具５０に巻き付けた場合に、一つ前の巻き付け周回で巻付けられたＣＦ繊維束１３３と重ならない部分（次の巻き付け周回でＣＦ繊維束１３３が巻き付けられる部分）では、繊維が弛んだ状態になる。そのため、次の周回で巻き付けられた上層側のＣＦ繊維束１３３に発生した毛玉Ｂは、下層側のＣＦ繊維束１３３の糸状ＣＦ１３３ａ（弛んだ繊維）の間に入り込む。したがって、毛玉Ｂの上層側への突出が抑制される。

図４Ｂに示すように、治具５０に巻き付けられたＣＦ繊維束１３３のうち、上層のＣＦ繊維束１３３において、糸状ＣＦ１３３ａの重なり部Ｃ１が発生していることがある。図４Ｂでは、重なり部Ｃ１が発生している糸状ＣＦ１３３ａの輪郭を二点鎖線（想像線）で示し、その断面に×印を付している。なお、図４Ｂに示す重なり部Ｃ１は、後述するように、弛んだ繊維の間に入り込む前の状態を示している。本実施形態において、各層のＣＦ繊維束１３３には樹脂が含浸していないので、ＣＦ繊維束１３３を螺旋状に治具５０に巻き付けた場合に、一つ前の巻き付け周回で巻付けられたＣＦ繊維束１３３と重ならない部分（次の巻き付け周回でＣＦ繊維束１３３が巻き付けられる部分）では、繊維が弛んだ状態になる。そのため、上層側のＣＦ繊維束１３３に発生した重なり部Ｃ１の糸状ＣＦ１３３ａは、重なり部Ｃ２に示すように、下層側のＣＦ繊維束１３３の糸状ＣＦ１３３ａ（弛んだ繊維）の間に入り込む。そのため、重なり部Ｃ１における糸状ＣＦ１３３ａの上層側への突出が抑制される。

図４Ｃに示すように、治具５０に巻き付けられたＣＦ繊維束１３３には、部分的に切れが発生していることがある。図４Ｃでは、切れが発生している断裂部Ｅ１において、糸状ＣＦ１３３ａの断面にハッチングを付している。なお、図４Ｃに示す断裂部Ｅ１は、後述するように、弛んだ繊維同士が絡み合う前の状態を示している。糸状ＣＦ１３３ａにおいて、切れの発生した糸状ＣＦ１３３ａには、ＣＦ繊維束１３３を治具５０に巻き付けた際のテンションが作用しにくい（又は作用しない）ため、切れの発生していない糸状ＣＦ１３３ａに比べて繊維が弛んだ状態となる。

本実施形態のように、樹脂を含浸させない状態で治具５０に巻き付けられたＣＦ繊維束１３３を螺旋状に治具５０に巻き付けた場合に、一つ前の巻き付け周回で巻付けられたＣＦ繊維束１３３と重ならない部分（次の巻き付け周回でＣＦ繊維束１３３が巻き付けられる部分）では、繊維が弛んだ状態になる。そのため、断裂部Ｅ１の糸状ＣＦ１３３ａは、断裂部Ｅ２に示すように、下層側の糸状ＣＦ１３３ａ（弛んだ繊維）と絡み合った状態となり、その状態で樹脂に含浸される。すなわち、上層のＣＦ繊維束１３３において、切れの発生により弛んだ糸状ＣＦ１３３ａは、下層のＣＦ繊維束１３３の弛んだ糸状ＣＦ１３３ａと絡み合った状態で樹脂により固められる。したがって、本実施形態のＣＦ繊維束１３３によれば、糸状ＣＦ１３３ａに切れが発生した部分の上層側及び下層側に糸状ＣＦ１３３ａを介在させることができる。

次に、比較例として、治具５０に巻き付けられたＣＦＲＰ繊維束２３３の層構成について説明する。なお、以下の説明及び図面において、上述した実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾（下２桁）に同一の符号を適宜に付して、重複する説明を適宜に省略する。

図５Ａは、比較例の被覆筒を作製する工程の一つを示す概念図である。図５Ｂは、図５Ａのｓ２部分における概略断面図である。
比較例の被覆筒において、ＣＦＲＰ繊維束２３３は、図５Ａに示すように、幅方向ＤＷの端部間に隙間ｇ（図５Ｂ参照）が形成されるように、治具５０の周方向に沿って螺旋状に巻き付けられる。また、比較例の被覆筒において、ＣＦＲＰ繊維束２３３は、図５Ｂに示すように、二重に巻き付けられる。なお、比較例の被覆筒において、ＣＦＲＰ繊維束２３３は、幅方向ＤＷの端部同士が重なることなく且つ隙間ｇが形成されないように巻き付けられていてもよい。

比較例の被覆筒において、ＣＦＲＰ繊維束２３３は、樹脂が含浸した状態で治具５０に巻き付けられる。比較例において、治具５０に巻き付けられた繊維束２３３は、樹脂が硬化した後、治具５０が除去されることにより、被覆筒となる。

次に、治具５０に巻き付けられたＣＦＲＰ繊維束２３３の層構成について説明する。
図６Ａ〜図６Ｃは、治具５０に巻き付けられたＣＦＲＰ繊維束２３３に生じた不具合の形態をそれぞれ示している。図６Ａは、毛玉Ｂが発生したＣＦＲＰ繊維束２３３の概略断面図である。図６Ｂは、部分的に重なり部Ｃが発生したＣＦＲＰ繊維束２３３の概略断面図である。図６Ｃは、部分的に切れが発生したＣＦＲＰ繊維束２３３の概略断面図である。

比較例のＣＦＲＰ繊維束２３３は、樹脂が含浸しているため、図６Ａに示すように、上層側のＣＦＲＰ繊維束２３３に発生した毛玉Ｂは、下層側のＣＦＲＰ繊維束２３３の糸状ＣＦＲＰ（ＣＦＲＰの繊維一本）２３３ａの間に入り込むことができず、上層側へ突出することになる。比較例のＣＦＲＰ繊維束２３３は、樹脂を含んでいるため、糸状ＣＦＲＰ２３３ａの移動が規制されるからである。そのため、毛玉Ｂの上層側のＣＦＲＰ繊維束２３３において、糸状ＣＦＲＰ２３３ａは、上層側へ突出することになる。

図６Ｂに示すように、比較例のＣＦＲＰ繊維束２３３において、上層側のＣＦＲＰ繊維束２３３に発生した重なり部Ｃは、下層側のＣＦＲＰ繊維束２３３の糸状ＣＦＲＰ２３３ａの間に入り込むことがない。比較例のＣＦＲＰ繊維束２３３は、樹脂を含んでいるため、糸状ＣＦＲＰ２３３ａの移動が規制されるからである。そのため、上層側のＣＦＲＰ繊維束２３３において、重なり部Ｃは、上層側へ突出することになる。

図６Ｃに示すように、比較例のＣＦＲＰ繊維束２３３において、切れの発生した糸状ＣＦＲＰ２３３ａは、下層側の糸状ＣＦＲＰ２３３ａと絡み合うことがない。比較例のＣＦＲＰ繊維束２３３は、樹脂を含んでいるため、糸状ＣＦＲＰ２３３ａの移動が規制されるからである。そのため、比較例のＣＦＲＰ繊維束２３３においては、糸状ＣＦＲＰ２３３ａに切れの発生した部分の下層側に、別の糸状ＣＦＲＰ２３３ａを介在させることはできない。
なお、本比較例のように、ＣＦＲＰ繊維束２３３の間に隙間ｇが形成されるように治具５０に巻き付けた場合には、ＣＦ繊維束２３３に樹脂が含浸していない状態であっても、上述したように、毛玉が上層へ突出する等の不具合が生じる。

以上説明したように、本実施形態のＣＦ繊維束１３３は、樹脂が含浸していない状態で治具５０に螺旋状に巻き付けられるため、一つ前の巻き付け周回で巻付けられたＣＦ繊維束１３３と重ならない部分では、繊維が弛んだ状態となる。そのため、毛玉、重なり部等が発生していても、これらの部位は、弛んだ繊維の間に入り込んだり、絡み合ったりするので、糸状ＣＦ１３３ａの上層側への突出を抑制できる。これにより、本実施形態の被覆筒３３は、筒の外径寸法がより均一になるため、寸法不良の発生率を低減できる。

本実施形態の被覆筒３３は、筒の外径寸法がより均一になるため、回転子３０と固定子２０（図１参照）との隙間を、より狭めることができる。これによれば、電動機１におけるトルク効率の低下を抑制できるので、電動機１のモータ性能をより向上させることができる。

本実施形態のＣＦ繊維束１３３において、切れの発生した糸状ＣＦ１３３ａは、切れの発生していない糸状ＣＦ１３３ａと絡み合った状態で樹脂により固められる。これによれば、本実施形態のＣＦ繊維束１３３は、糸状ＣＦ１３３ａに切れが発生した部分にも別の糸状ＣＦ１３３ａを介在させることができる。したがって、本実施形態のＣＦ繊維束１３３は、繊維の密度がより均一になるため、被覆筒３３の強度を向上させることができる。

本実施形態のＣＦ繊維束１３３は、樹脂が含浸していない状態で治具５０の外周面に巻き付けられる。これによれば、ＣＦ繊維束１３３の巻付け後に、被覆筒３３の外側を型等で押さえることにより、ＣＦ繊維束１３３に生じた凹凸（毛玉、重なり等）をより平らに成形できる。そのため、本実施形態の被覆筒３３は、筒の外径寸法をより均一に揃えることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、後述する変形形態のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内に含まれる。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、実施形態に記載したものに限定されない。なお、上述の実施形態及び後述する変形形態は、適宜に組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。

（変形形態）
実施形態では、ＣＦ繊維束１３３を治具５０の外周面に巻き付けることにより、被覆筒３３を成形する例について説明したが、これに限定されない。繊維束１３３を、永久磁石３２（図２参照）の外周側に直接巻き付けることにより被覆筒３３を成形してもよい。
実施形態では、被覆筒３３を炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）により形成した例について説明したが、これに限定されない。被覆筒３３は、先に例示した繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）により形成してもよいし、繊維強化プラスチックを主材とする複合部材により形成してもよい。

１：電動機、２０：固定子、３０：回転子、３１：スリーブ、３２：永久磁石、３３：被覆筒、３５：回転軸、１３３：ＣＦ繊維束、１３３ａ：糸状ＣＦ

Claims

回転部材と、
前記回転部材の外周側に配置される複数の永久磁石と、
複数の前記永久磁石の外周面側に設けられ、糸状の繊維強化プラスチックが長手方向に沿って複数配列される繊維束により形成される被覆筒と、を備え、
前記被覆筒の前記繊維束は、幅方向の一部が弛んだ状態となるように、前記回転部材の周方向に沿って螺旋状に積層されている、
回転子。
前記被覆筒の前記繊維束は、前記回転部材の周方向に沿って螺旋状に積層された状態で樹脂と共に一体化されている、
請求項１に記載の回転子。
前記繊維強化プラスチックは、炭素繊維強化プラスチックである、
請求項１又は請求項２に記載の回転子。