JP2019051594A - 繊維強化部材およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば特開2015−91202号公報には、高速回転する電動機のロータの外周側に配置した磁石の浮き上がりおよび飛散を防止するための、炭素繊維強化樹脂製の部材が開示されている。該特許文献1に記載の磁石浮き上がり及び飛散防止部材は、フィラメントワインディング法(以下、FW法とよぶ)を用いた巻回により形成されている。
<繊維強化部材の構成>
図1に示されるように、実施の形態1に係る繊維強化部材1は、環状部材であり、例えば軸O1を中心とする周方向に延在する円環状部材である。周方向に垂直な断面において、繊維強化部材1の軸O1の延在する方向(軸方向)に延びる端面1A,1Bは、繊維強化部材1の製造方法において使用される内型および外型の構成に基づいて任意の構成を有することが出来るが、例えば平面である。繊維強化部材1の内周面および外周面は、例えば軸O1と平行である。
図5を参照して、実施の形態1に係る繊維強化部材1の製造方法では、まずトウ(図示しない)を準備する(工程(S00))。本工程(S00)では、断面形状が円形または楕円形であるトウが準備される。
実施の形態1に係る繊維強化部材1は、軸O1を中心として巻回されているように積層されており、かつ軸方向から視て環状に形成されている繊維強化樹脂層10を備える。繊維強化樹脂層10は、樹脂12を含んだ開繊繊維11を含む。開繊繊維11は、軸O1を中心とする周方向に延在している第1繊維線11aと、繊維強化樹脂層10を径方向から視たときに第1繊維線11aと交差する方向に沿って延在している第2繊維線11bとを有している。繊維強化樹脂層10の径方向の幅に対する繊維強化樹脂層10の軸方向の幅W1の比率が、30以上2700以下である。繊維強化樹脂層10の軸方向の両端面10A,10Bは、繊維強化部材1の軸方向の両端面1A,1Bのみに含まれている。
実施の形態2に係る繊維強化部材1の製造方法は、基本的に実施の形態1に係る繊維強化部材の製造方法と同様の構成を備えるが、テープ状部材として準備された開繊繊維11を内型110に巻回した後に、該巻回された開繊繊維11に対し樹脂を含浸させる点で異なる。
実施の形態1に係る繊維強化部材の製造方法では、テープ状部材としての開繊繊維束およびラッピングテープが複数の押圧部材により内型に押圧されながら巻回されてもよい。実施の形態2に係る繊維強化部材の製造方法では、テープ状部材としての開繊繊維11が複数の押圧部材により内型に押圧されながら巻回されてもよい。例えば、実施の形態1に係る繊維強化部材の製造方法では、図19および図20に示されるように、上記巻回装置は、軸O2に対しその周方向に互いに間隔を隔てて配置された複数のローラを備えていてもよい。複数のローラは、例えば、軸O2に対し回転方向R1側に形成される中心角が180度以上(例えば270度以上)となるように配置された2つのローラ103a,103bを有している。ローラ103a,103bの各々は、開繊繊維束13を内型100に押圧可能に設けられている。ローラ103a,103bは、内型100に対し周方向における相対的な位置関係が固定されており、径方向における相対的な位置関係が変更可能に設けられている。
図21は、上記実施例に係る繊維強化部材に対し、その周方向に垂直な断面観察を行って得られた断面像である。図21中に示される2つの線分は、繊維強化樹脂層において径方向に隣り合う部分間の界面の位置を示している。つまり、2つの線分間の最短距離は、繊維強化樹脂層の上記幅W3に相当する。
実施例試料1,2は、実施の形態1に係る繊維強化部材の製造方法により製造された、内径が147mm、径方向の幅が4.5mm、軸方向の幅が20mmである環状の繊維強化部材とした。実施例試料1,2は、延在方向に垂直な断面において長手方向の幅が20mm、短手方向の幅が0.1mmであり、繊維弾性率Efが265GPaである炭素繊維と、樹脂弾性率Erが2.5GPaであるエポキシ樹脂とからなる開繊繊維束を用いて製造された。実施例試料1は、上記Vf値が64.3%である開繊繊維束により製造された。実施例試料2は、上記Vf値が66.4%である開繊繊維束により製造された。
実施例試料1,2および比較例試料1,2について、以下のようなバースト試験を行った。図22は、本実施例のバースト試験方法を説明するための部分断面図である。バースト試験機は、保持部301とロッド302とを備える。ロッド302は、その中心軸に対し交差する方向の延びる円錐面を有しており、該中心軸が延在する方向Aに沿って保持部301に対し相対的に移動可能である。図22に示されるように、実施例試料1,2および比較例試料1,2のいずれかの試験片300は、その中空部にウレタンゴム303および複数のセグメント304が嵌め込まれた状態で、その中心軸がロッド302の中心軸と重なるように、保持部301により保持される。
Claims (11)
- 軸を中心として巻回されているように積層されており、かつ軸方向から視て環状に形成されている繊維強化樹脂層を備える繊維強化部材であって、
前記繊維強化樹脂層は、樹脂に覆われた複数の繊維線を含み、
前記複数の繊維線は、前記軸を中心とする周方向に延在している第1繊維線と、前記繊維強化樹脂層を径方向から視たときに前記第1繊維線と交差する方向に沿って延在している第2繊維線とを有し、
前記繊維強化樹脂層の前記軸方向の両端面は、前記繊維強化部材の前記軸方向の両端面のみに含まれている、繊維強化部材。 - 前記繊維強化樹脂層の前記径方向の幅に対する前記繊維強化樹脂層の前記軸方向の幅の比率が、30以上2700以下である、請求項1に記載の繊維強化部材。
- 前記繊維強化樹脂層における前記複数の繊維線の体積含有率が60%以上75%未満である、請求項1または2に記載の繊維強化部材。
- 前記複数の繊維線は、トウが開繊されて成る開繊繊維である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の繊維強化部材。
- 前記繊維強化樹脂層は、前記開繊繊維を含むテープ状部材が、前記軸に対する径方向から視て前記軸に対し88度以上92度以下の角度を成すように前記軸を中心として巻回されて成るものである、請求項4に記載の繊維強化部材。
- 第1繊維線と前記第1繊維線と交差する方向に沿って延在している第2繊維線とを含むテープ状部材を準備する工程と、
外周面が軸方向に沿って延びる筒状部と、前記筒状部の前記軸方向の両端に接続されており、かつ前記筒状部の前記外周面に対して径方向に沿って突出の幅が広い板部とを含む内型の前記外周面上に前記テープ状部材を巻回する工程と、
前記外周面上に巻回された前記テープ状部材を覆うように外型を配置して、前記テープ状部材を前記内型と前記外型との間に収容する工程と、
前記内型と前記外型との間に収容された前記テープ状部材を熱硬化させる工程とを備え、
前記テープ状部材を巻回する工程では、前記テープ状部材の延在方向に垂直な方向の両端面が前記外周面上に巻回された前記テープ状部材の前記軸方向の両端面のみに含まれるように巻回される、繊維強化部材の製造方法。 - トウを準備する工程をさらに備え、
前記テープ状部材を準備する工程では、前記テープ状部材の幅の寸法が厚みの寸法の30倍以上2700倍以下となるように、前記トウが開繊される、請求項6に記載の繊維強化部材の製造方法。 - 前記テープ状部材を巻回する工程では、少なくとも1つの押圧部材を用いて前記テープ状部材を前記内型に押圧させながら、前記テープ状部材を巻回する、請求項6または7に記載の繊維強化部材の製造方法。
- 前記テープ状部材を前記内型と前記外型との間に収容する工程の後に、前記テープ状部材に樹脂を含浸させる工程をさらに備え、
前記テープ状部材を熱硬化させる工程において、前記テープ状部材を構成する材料は樹脂を含む、請求項6〜8のいずれか1項に記載の繊維強化部材の製造方法。 - 前記テープ状部材を準備する工程において、前記テープ状部材を構成する材料は樹脂を含む、請求項6〜8のいずれか1項に記載の繊維強化部材の製造方法。
- 前記テープ状部材を前記内型と前記外型との間に収容する工程において、前記外型は、前記外周面上に巻回された前記テープ状部材と、前記板部において少なくとも前記筒状部側に位置する一部とを覆うようにラッピングテープが巻回されることにより形成される、請求項10に記載の繊維強化部材の製造方法。
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WO2024116983A1 (ja) * | 2022-11-29 | 2024-06-06 | 東レ株式会社 | 回転電機保護リング、その製造方法、回転電機および電動モビリティ機器 |
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