JP2024515125A - 繊維強化プラスチックスリーブを適用する方法 - Google Patents

Abstract

部品の組立体を囲む繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）スリーブに予め張力をかける方法およびシステムが開示される。本方法は、表面磁石を有する永久磁石回転子を囲むＦＲＰスリーブに予め張力をかけることの適用を含む。【選択図】図１Ｂ

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年４月２３日に出願された米国仮特許出願第６３／１７８，７８１号の優先権を主張する。上述の出願は、その全体が参照により本明細書に援用される。

本発明は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：ｆｉｂｅｒ－ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｌａｓｔｉｃ）スリーブを適用する方法に関する。特に、本方法は、永久磁石回転子などの部品の組立体にＦＲＰスリーブを予張力下で適用することを含む。

表面磁石を備えた永久磁石（ＰＭ：ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ）回転子は、高速機械の回転子の分野で確立された。表面磁石は希土類永久磁石であり、通常、接着によって回転子軸に適用される。このような回転子の速度範囲は、毎分１０，０００回転を超える高速になる場合がある。

高速ＰＭ回転子の機能を確実にするために、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）スリーブは、とりわけ、磁石に径方向の圧縮力を加えるために使用され、磁石が高速で外れるのを抑制する傾向がある。スリーブの径方向圧縮力または予張力は、スリーブを押すか、または表面磁石に予応力下で繊維を巻くことによって達成される。ほとんどの用途では、このようなＦＲＰスリーブは材料に合わせて設計される。すなわち、連続繊維は周方向にあり、その結果、回転子の動作中に生じる接線方向応力がスリーブによって効果的に吸収される。ＦＲＰスリーブの肉厚は、スリーブが表面磁石に押し付けられたときに、作用する接線方向応力および軸方向に作用する圧縮力に依存する。接線方向の繊維配向により、ＦＲＰスリーブは、低い軸方向の圧縮強度を有する場合があり、これは、薄肉のスリーブを押すのが困難であることを意味する。

本発明は、組立体を囲む繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）スリーブに予め張力をかける方法に関する。本方法は、組立体をＦＲＰスリーブ内に配置するステップであって、組立体は少なくとも２つの部品を有する、ステップと、成形化合物をＦＲＰスリーブ内の少なくとも１つの部分内へ導入して、組立体の少なくとも２つの部品のうちの１つをＦＲＰスリーブの内面に向かって付勢するステップであって、成形化合物は所望の第１の圧力（Ｐ）、第１の温度（Ｔ）、および第１の質量流量（ｍ）で導入する、ステップと、第１の圧力を維持しながら成形化合物を硬化させることによってＦＲＰスリーブに予め張力をかけるステップとを含む。

ある実施形態では、組立体は永久磁石（ＰＭ）回転子であり、少なくとも２つの部品は、回転子に取り付けられ、かつ回転子の回転軸線と同心円状の表面磁石である。

ある実施形態では、ＦＲＰスリーブ内の部分は、成形化合物を受容する第１の空洞であり、第１の空洞は、周方向にあり、ＰＭ回転子と表面磁石の内面との間に位置する。

いくつかの実施形態では、ＦＲＰスリーブ内の別の部分は、周方向にあり、かつ表面磁石とＦＲＰスリーブとの間に位置する第２の空洞であり、本方法は、成形化合物を第２の空洞内へ導入して、組立体の少なくとも２つの部品のうちの１つをＦＲＰスリーブの内面に向かって付勢するステップであって、成形化合物は、所望の第２の圧力（Ｐ）、第２の温度（Ｔ）、および第２の質量流量（ｍ）で導入される、ステップと、第２の圧力を維持しながら成形化合物を硬化させるステップとを含む。

他の実施形態では、ＦＲＰスリーブ内の部分は、成形化合物を受容する第１の空洞であり、第１の空洞は周方向にあり、表面磁石の外面とＦＲＰスリーブの内面との間に位置する。

ある実施形態では、予張力は、ＰＭ回転子の回転速度に基づいて表面磁石上の回転力に対抗するのに十分である。

いくつかの実施形態では、本方法は、組立体およびＦＲＰスリーブを固定具に配置するステップであって、固定具は、少なくとも１つの部分への導管を設けるように構成され、成形化合物の導入前にスリーブと固定具との間に周方向の間隙を設けるように構成される、ステップと、成形化合物の硬化後に固定具から組立体を取り外すステップと、少なくとも１つの部分からスプルーを外すステップとを含む。

ある実施形態では、本方法は、組立体およびＦＲＰスリーブを固定具に配置するステップであって、固定具は、第１の空洞への第１の導管および第２の空洞への第２の導管を設けるように構成され、成形化合物の導入前にＦＲＰスリーブと固定具との間の周方向の間隙を備える、ステップと、成形化合物の硬化後に固定具から組立体を取り外すステップと、第１のスプルーを第１の空洞から外すステップと、第２のスプルーを第２の空洞から外すステップを含み、予張力は、ＰＭ回転子の回転速度に基づいて表面磁石上の回転力に対抗するのに十分である。

さらなる実施形態では、成形化合物は、熱可塑性プラスチックおよび熱硬化性プラスチックからなる群から選択される。

ある実施形態では、成形化合物は、非強化成形化合物、短繊維強化成形化合物、長繊維強化成形化合物、およびこれらの組合せからなる群から選択される。

いくつかの実施形態では、成形化合物は、射出成形および樹脂射出からなる群から選択される工程によって導入される。

ある実施形態では、トルクが、回転子軸と少なくとも１つの表面磁石または成形化合物との間の、力嵌合(force fit)、正の接続(positive connection)、およびこれらの組合せからなる群から選択される方法によって、表面磁石から回転子の軸へ伝達される。

さらなる実施形態では、ＦＲＰスリーブは、０．１ｍｍから２ｍｍの間の肉厚を有する。

いくつかの実施形態では、ＦＲＰスリーブは、５０％から７５％の繊維体積含有率を有する。

ある実施形態では、ＦＲＰスリーブは、スリーブの長手方向軸線に対して８０度から９０度の角度で配置される連続繊維を備えたマトリクス材料を含む。

ある実施形態では、回転子軸は金属材料を含む。

他の実施形態では、成形化合物は、組立体の端面、表面磁石の上方、表面磁石の下方、およびＦＲＰスリーブの外側面上からなる群から選択される組立体の追加部分に配置される。

本発明はさらに、永久磁石回転子組立体に関する。永久磁石回転子組立体は、永久磁石（ＰＭ）回転子と、ＰＭ回転子上の少なくとも１つの表面磁石と、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）スリーブと、成形化合物とを含む。ＰＭ回転子および少なくとも１つの表面磁石は、ＦＲＰスリーブ内に配置され、成形化合物はＦＲＰスリーブに予張力を誘起する。

ある実施形態では、予張力は、ＰＭ回転子の回転速度に基づいて表面磁石上の回転力に対抗するのに十分である。

本発明をさらに理解させるために含まれる添付の図面は、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。本明細書に提示された図面は、本発明の異なる実施形態を例示し、記載とともに本発明の原理を説明する役割を果たす。

表面磁石を有する永久磁石回転子を囲むＦＲＰスリーブに予め応力をかける方法の第１実施形態である。 表面磁石を有する永久磁石回転子を囲むＦＲＰスリーブに予め応力をかける方法の第１実施形態である。 表面磁石を有する永久磁石回転子を囲むＦＲＰスリーブに予め応力をかける方法の第１実施形態である。 表面磁石を有する永久磁石回転子を囲むＦＲＰスリーブに予め応力をかける方法の第１実施形態である。 表面磁石を有する永久磁石回転子を囲むＦＲＰスリーブに予め応力をかける方法の第１実施形態である。 表面磁石を有する永久磁石回転子を囲むＦＲＰスリーブに予め応力をかける方法の第２実施形態である。 表面磁石を有する永久磁石回転子を囲むＦＲＰスリーブに予め応力をかける方法の第２実施形態である。 表面磁石を有する永久磁石回転子を囲むＦＲＰスリーブに予め応力をかける方法の第２実施形態である。 表面磁石を有する永久磁石回転子を囲むＦＲＰスリーブに予め応力をかける方法の第３実施形態である。 表面磁石を有する永久磁石回転子を囲むＦＲＰスリーブに予め応力をかける方法の第３実施形態である。 表面磁石を有する永久磁石回転子を囲むＦＲＰスリーブに予め応力をかける方法の第３実施形態である。

本開示における用語「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」は「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」を意味することができ、または、米国特許法での用語「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」に一般に与えられる意味を有することができる。特許請求の範囲で使用されると、用語「から本質的になっている（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」または「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」は、米国特許法に属するものとされる意味を有する。本発明の他の態様は、以下の開示に記載されているか、または自明である（そして本発明の境域内にある）。

「糸（ｔｈｒｅａｄｓ）」、「繊維（ｆｉｂｅｒｓ）」、および「紡ぎ糸（ｙａｒｎｓ）」という用語は、以下の記載では、交換可能に使用される。本明細書で使用される、「糸（ｔｈｒｅａｄｓ）」、「繊維（ｆｉｂｅｒｓ）」、および「紡ぎ糸（ｙａｒｎｓ）」は、モノフィラメント、マルチフィラメント糸、撚り糸、マルチフィラメント麻屑、加工糸、編組麻屑、被覆糸、複合糸、さらには、当業者には公知である任意の材料の牽切繊維から作られた糸を指すことができる。繊維は、炭素、ナイロン、レーヨン、ガラス繊維、綿、セラミック、アラミド、ポリエステル、金属、ポリエチレンガラス、および／または、所望の物理的、熱的、化学的、もしくは他の特性を呈する他の材料で作られることができる。

「予張力」、「予張力をかける力」、「予応力」、およびその文法上の変化は、繊維強化プラスチックスリーブなどのスリーブによって、スリーブに取り囲まれた対象物に加えられる力を意味し、「圧縮性径方向力」および「求心力」を含むことができる。「圧縮性径方向力」および「求心力」という用語は、交換可能に使用されて、円形の経路で移動する物体に作用し、かつ物体の動きの中心へ向けられる力を意味する。

「繊維強化プラスチックスリーブ」および「ＦＲＰスリーブ」という用語は、交換可能に使用されて、マトリクス化合物に埋め込まれた連続繊維などの繊維を含む管状構造を意味する。繊維強化プラスチックは、繊維強化ポリマーとしても知られている。スリーブは、本明細書に記載される薄肉スリーブを含む。

本発明、その使用により達成される利点および目的のよりよい理解のために、本発明の非限定的な実施形態が添付の図面に図示され、対応する構成要素が同じ参照符号によって識別される添付の記述事項が参照される。

本明細書でより詳細に説明されるように、開示された方法は、部品の組立体を囲む繊維強化プラスチックスリーブに予め張力をかけることを含み、このスリーブは部品を所望の位置に維持する。スリーブは、スリーブ内の所定の位置に成形材料を射出することによって予張力がかけられてもよい。成形材料を射出するための位置のいくつかの例には、以下を含むが、これらに限定されない。
（ｉ）組立体の表面部分をスリーブの内面に対して付勢するための、組立体の内側部分とスリーブの内面との間、または
（ｉｉ）組立体の部品を一緒に付勢するための、組立体の外面とスリーブの内面との間、または
（ｉｉｉ）組立体の内側部分とスリーブの内面との間、および組立体の外面とスリーブの内面との間の両方。
成形材料は、短繊維強化、長繊維強化、もしくは非強化成形化合物のいずれか１つまたは組合せを含んでもよい。射出成形工程または樹脂射出工程は、成形材料を導入するために使用できるが、任意の知られている方法も考えられる。

使用されてもよい成形材料の例には、熱可塑性化合物、熱硬化性化合物、あるいは所望の熱的、化学的、および／または機械的特性を有する他の化合物を含む。適切な熱可塑性化合物の例には、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、硫化ポリフェニレン（ＰＰＳ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、およびポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を含む。適切な熱硬化性化合物の例には、デュロプラスチック化合物、エポキシ（ＥＰ）、シアン酸エステル（ＣＥ）、ビスマレイミド、ビニルエステルを含む。

予め張力がかけられたスリーブは、組立体の部品を所望の位置に保つために力を加えることができる。スリーブは、マトリクス材料に埋め込まれた連続繊維で構成できる。マトリクス材料は、プラスチック材料を含んでもよく、これは、スリーブのプラスチック材料、および成形品のプラスチック材料ならびに繊維とは異なる場合があるが、熱硬化性もしくは熱可塑性材料またはそれらの組合せを含むことができる。適切な熱硬化性材料の例には、エポキシ（ＥＰ）、シアン酸エステル（ＣＥ）、ビスマレイミド、およびビニルエステルを含む。適切な熱可塑性材料の例には、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、硫化ポリフェニレン（ＰＰＳ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、およびポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を含む。連続繊維は、単一繊維、または、例えば、スリーブの長手方向軸線に対して８０度から９０度の角度で発生する繊維の束であってもよい。連続繊維は、切り刻み繊維または破断伸張炭素繊維などの不連続繊維とは対照的である。スリーブにおける連続繊維は、スリーブの長手方向軸線に対して８０度から９０度の角度で配置されてもよい。スリーブは、０．１ｍｍから２ｍｍの間の肉厚を有することができる。他の実施形態では、スリーブは、４５％～７５％の繊維体積含有率を有してもよい。

特定の用途では、本開示は、１つまたは複数の表面磁石を有する永久磁石回転子組立体にＦＲＰスリーブを適用する方法を提供する。スリーブは、表面磁石を回転子上の所望の位置に維持するために力を加えるように予め張力がかけられる。スリーブに予め張力をかける力は、射出される成形品の量および圧力によって調整できる。予め張力がかけられたスリーブは、動作中に表面磁石上の回転力を打ち消すのに十分な求心力を加え、表面磁石を回転子上の所望の位置に維持できる。

本開示は、表面磁石を有する永久磁石回転子組立体に適用されるような例示的実施形態に基づいて以下により詳細に説明される

図１Ａ～図１Ｅは、少なくとも１つの表面磁石１１２を有する永久磁石回転子１００（回転子）を囲むＦＲＰスリーブ１１０に予め応力をかける本発明の方法の実施のステップを示す。永久磁石回転子は、回転子軸１０２を含む。回転子および表面磁石は、回転軸線１２０を中心に同心円状であってもよく、回転軸線はスリーブの長手方向軸線と合致する。

図１Ａは、ＦＲＰスリーブ１１０が永久磁石回転子１００および少なくとも１つの表面磁石１１２を囲むように配置されてもよい第１の方法ステップを示す。スリーブは、中空で、回転軸線を中心に実質的に同心円状であることができる。スリーブは、プラスチック材料に埋め込まれた繊維で構成できる。典型的には、繊維は連続してもよい。回転子および磁石を備えたＦＲＰスリーブは、回転子および磁石を備えたＦＲＰスリーブを保持するように適応された成形固定具１１６に配置される。成形固定具１１６は、ＦＲＰスリーブ１１０の外面１３６と成形固定具１１６との間の少なくとも１つの周方向間隙１１８、および少なくとも１つの周方向導管１１４を設けるように設計される。導管１１４は、回転子と表面磁石１１２の内面１３４との間に位置する周方向空洞１２２へのアクセスを行うことができる。

図１Ｂは、矢印１３０によって示されるように、成形化合物１２８が圧力（Ｐ）および温度（Ｔ）下で規定された質量流量（ｍ）によって、導管１１４を通して成形固定具１１６内へ導入されることができる第２の方法ステップを示す。成形化合物の流頭１２６は、成形化合物１２８が導入されると導管を通って進む。成形化合物１２８は、熱可塑性、熱硬化性化合物（デュロプラスチック化合物など）または所望の熱的、化学的、および／または機械的特性を有する他の化合物であってもよい。

図１Ｃは、成形化合物１２８が、導管１１４、および回転子と表面磁石１１２との間の充填空洞１２２を通って進んだ第３の方法ステップを示す。成形化合物の圧力Ｐにより、表面磁石１１２を外方に付勢して、空洞１２２の幅を増加させ、かつ間隙１１８の幅を低減させることができる。成形化合物の圧力により、表面磁石をＦＲＰスリーブに押し付けることができる。そのように、スリーブは、予め張力がかけられ、表面磁石１１２に作用する径方向の圧縮力を加えることができる。予め応力がかけられた状態では、成形化合物の硬化は圧力Ｐ下で生じることができる。このようにして、予張力は成形化合物の硬化状態内に残ってもよい。「硬化」は、「セッティング」、「冷却」、および導入される成形化合物の化学的、熱的、かつ機械的特徴に応じて使用されてもよい他のそのような用語を含む。成形化合物の「導入」は、任意の知られている手段によって化合物を射出することを含む。

図１Ｄは、永久磁石回転子１００が成形固定具１１６から取り外され、導管１１４に成形化合物１２８の突出スプルー１２４を有する第４の方法ステップを示す。図１Ｅは、突出スプルーが取り外され、ＦＲＰスリーブ１１０によって予め張力がかけられた表面磁石１１２を備えた、結果として得られる永久磁石回転子１００がさらなる工程ステップに利用可能である第５の方法ステップを示す。

図２Ａ～図２Ｃは、少なくとも１つの表面磁石１１２を有する永久磁石回転子１００（回転子）を囲むＦＲＰスリーブ１１０に予め応力をかける本方法の別の実施のステップを示す。永久磁石回転子は、回転子軸１０２を有する。回転子および表面磁石は、回転軸線１２０を中心に同心円状であってもよい。

図２Ａは、ＦＲＰスリーブ１１０が永久磁石回転子１００および少なくとも１つの表面磁石１１２を囲むように配置される第１の方法ステップを示す。スリーブは、中空で、回転軸線を中心に実質的に同心円状であることができる。スリーブは、プラスチック材料に埋め込まれた繊維で構成できる。典型的には、繊維は連続してもよい。回転子および磁石を備えたＦＲＰスリーブは、回転子および磁石を備えたＦＲＰスリーブを保持するように適応された成形固定具１１６に配置される。成形固定具１１６は、ＦＲＰスリーブ１１０と成形固定具１１６との間の少なくとも１つの周方向間隙１１８、および少なくとも１つの周方向導管２１４を設けるように設計される。導管２１４は、表面磁石１１２の外面２３６とスリーブの内面１３２との間の周方向空洞２２２へのアクセスを行うことができる。

図１Ｂに関して上述したものと同様に、成形化合物２０４が、圧力（Ｐ）および温度（Ｔ）下で規定された質量流量（ｍ）によって、導管２１４を通して成形固定具１１６内へ導入されることができる第２の方法ステップが行われてもよい。成形化合物２０４は、熱可塑性、熱硬化性化合物（デュロプラスチック化合物など）、または所望の熱的、化学的、および／もしくは機械的特性を有する他の化合物であってもよい。

図１Ｃに関して上述したものと同様に、成形化合物２０４が、導管２１４を通って進み、かつ表面磁石１１２の外面２３６とスリーブ１１０の内面１３２との間の空洞２２２を充填する第３の方法ステップが行われてもよい。成形化合物２０４の圧力Ｐは、スリーブ１１０を外方に付勢し、スリーブを拡張し、間隙１１８の幅を低減できる。そのように、スリーブの拡張により、スリーブに予め張力をかけ、表面磁石１１２に作用する径方向の圧縮力を加えることができる。予め応力がかけられた状態では、成形化合物の硬化は圧力Ｐ下で生じることができる。このようにして、予張力は成形化合物の硬化状態内に残ってもよい。

図２Ｂは、永久磁石回転子１００を成形固定具１１６から取り外され、導管２１４に成形化合物２０４の突出スプルー２２４を有する第４の方法ステップを示す。図２Ｃは、突出スプルーが取り外され、ＦＲＰスリーブ１１０によって予め張力がかけられた表面磁石１１２を備えた、結果として得られる永久磁石回転子１００をさらなる工程ステップに利用可能である第５の方法ステップを示す。

図３Ａ～図３Ｃは、少なくとも１つの表面磁石１１２を有する永久磁石回転子１００（回転子）を囲むＦＲＰスリーブ１１０に予め応力をかける本方法の別の実施のステップを示す。永久磁石回転子は、回転子軸１０２を有する。回転子および表面磁石は、回転軸線１２０を中心に同心円状であってもよい。

図３Ａは、ＦＲＰスリーブ１１０が永久磁石回転子１００および少なくとも１つの表面磁石１１２を囲むように配置される第１の方法ステップを示す。スリーブは、中空で、回転軸線を中心に実質的に同心円状であることができる。スリーブは、プラスチック材料に埋め込まれた繊維で構成できる。典型的には、繊維は連続してもよい。回転子および磁石を備えたＦＲＰスリーブは、回転子および磁石を備えたＦＲＰスリーブを保持するように適応された成形固定具１１６に配置される。成形固定具１１６は、ＦＲＰスリーブ１１０と成形固定具１１６との間の少なくとも１つの周方向間隙１１８、および少なくとも２つの周方向導管３０２Ａ、３０２Ｂを設けるように設計される。導管３０２Ａは、表面磁石１１２の外面２３６とスリーブ１１０の内面１３２との間の空洞３２２Ａへのアクセスを行うことができる。導管３０２Ｂは、表面磁石１３４の内面と回転子１００との間の空洞３２２Ｂへのアクセスを行うことができる。

図１Ｂに関して上述したものと同様に、成形化合物３０４が圧力（Ｐ）および温度（Ｔ）下で規定された質量流量（ｍ）によって導管３０２Ａ、３０２Ｂを通して成形固定具１１６内へ導入されることができる第２の方法ステップが行われてもよい。成形化合物３０４は、熱可塑性、熱硬化性化合物（デュロプラスチック化合物など）、または所望の熱的、化学的、および／もしくは機械的特性を有する他の化合物であってもよい。

図１Ｃに関して上述したものと同様に、成形化合物３０４が導管３０２Ａ、３０２Ｂを通って進み、表面磁石１１２の外面２３６とスリーブ１１０の内面１３２との間の空洞３２２Ａ、および表面磁石１１２の内面１３４と回転子１００との間の空洞３２２Ｂを充填する第３の方法ステップが行われてもよい。成形化合物の圧力Ｐにより、磁石１１２およびスリーブ１１０を外方に付勢し、スリーブを拡張し、間隙１１８の幅を低減できる。そのように、スリーブの拡張により、予め張力をかけ、表面磁石１１２に作用する径方向の圧縮力を加えることができる。予め応力がかけられた状態では、成形化合物の硬化は圧力Ｐ下で生じることができる。このようにして、予張力は成形化合物の硬化状態内に残存してもよい。

図３Ｂは、永久磁石回転子１００が成形固定具１１６から取り外され、導管３０２Ａ、３０２Ｂに成形化合物３０４の突出スプルー３２４Ａ、３２４Ｂを有する第４の方法ステップを示す。図３Ｃは、突出スプルーが取り外され、ＦＲＰスリーブ１１０によって予め張力がかけられた表面磁石１１２を備えた、結果として得られる永久磁石回転子１００がさらなる工程ステップに利用可能である第５の方法ステップを示す。

図示の例示的な実施形態に加えて、さらなる有利な構成が企図される。成形化合物は、ＰＭ回転子の端面上、および／またはＦＲＰスリーブの外側面上に任意で形成されてもよい。回転子軸は、回転子軸と成形化合物および／もしくは表面磁石との間で正の接続(positive connection)を行うために、複数の溝プロファイルおよび／または羽鍵溝および／または歯部を任意で有してもよい。トルク伝達は、例えば、回転子軸と成形化合物および／または表面磁石との間の力嵌合(force fit)などの非正接続によっても任意で達成できる。力嵌合は、例えば、回転子軸と成形化合物および／または表面磁石との間など、噛合部品間の制御された圧力を維持するように設計され、力またはトルクが接合点を介して伝達されている場合に使用されてもよい。力嵌合は、典型的には、構成要素の組立中に力を加えることによって達成される。あるいは、トルク伝達は、回転子軸と成形化合物および／または表面磁石との間の正接続および非正接続の１つまたは複数の組合せによって任意で達成されてもよい。

回転子軸は、金属材料を含むことができる。

実施形態のうちのいずれでも、予め張力がかけられたスリーブは、マトリクス材料で含浸させることができる。適切なマトリクス材料の例には、熱可塑性および熱硬化性化合物、例えば、エポキシ（ＥＰ）、ビスマレイミド、ポリエステル、ビニルエステル、セラミック、炭素、シアン酸エステル（ＣＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、硫化ポリフェニレン（ＰＰＳ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、およびポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ならびに他のそのような材料を含む。

他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内にある。

Claims (19)

1. 組立体を囲む繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）スリーブに予め張力をかける方法であって、
   前記組立体を前記ＦＲＰスリーブ内に配置するステップであって、前記組立体は少なくとも２つの部品を有する、ステップと、
   成形化合物を前記ＦＲＰスリーブ内の少なくとも１つの部分内へ導入して、前記組立体の前記少なくとも２つの部品のうちの１つを前記ＦＲＰスリーブの内面に向かって付勢するステップであって、前記成形化合物は所望の第１の圧力（Ｐ）、第１の温度（Ｔ）、および第１の質量流量（ｍ）で導入される、ステップと、
   前記第１の圧力を維持しながら前記成形化合物を硬化させることによって前記ＦＲＰスリーブに予め張力をかけるステップとを含む、方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記組立体は永久磁石（ＰＭ）回転子であり、前記少なくとも２つの部品は、回転子に取り付けられ、かつ前記回転子の回転軸線と同心円状の表面磁石である、方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、前記ＦＲＰスリーブ内の前記少なくとも１つの部分は、前記成形化合物を受容する第１の空洞であり、前記第１の空洞は、周方向にあり、前記ＰＭ回転子と前記表面磁石の内面との間に位置する、方法。
4. 請求項２または３に記載の方法であって、
   前記ＦＲＰスリーブ内の別の部分は、周方向にあり、かつ前記表面磁石と前記ＦＲＰスリーブとの間に位置する第２の空洞であり、
   前記成形化合物を前記第２の空洞内へ導入して、前記組立体の前記少なくとも２つの部品のうちの１つを前記ＦＲＰスリーブの内面に向かって付勢するステップであって、前記成形化合物は、所望の第２の圧力（Ｐ）、第２の温度（Ｔ）、および第２の質量流量（ｍ）で導入される、ステップと、
   前記第２の圧力を維持しながら前記成形化合物を硬化させるステップとを含む、方法。
5. 請求項２に記載の方法であって、前記ＦＲＰスリーブ内の前記少なくとも１つの部分は、前記成形化合物を受容する第１の空洞であり、前記第１の空洞は周方向にあり、前記表面磁石の外面と前記ＦＲＰスリーブの内面との間に位置する、方法。
6. 請求項２から５のいずれか一項に記載の方法であって、前記予張力は、前記ＰＭ回転子の回転速度に基づいて前記表面磁石上の回転力に対抗するのに十分である、方法。
7. 請求項１から３、５および６のいずれか一項に記載の方法であって、
   前記組立体および前記ＦＲＰスリーブを固定具に配置するステップであって、前記固定具は、前記少なくとも１つの部分への導管を設けるように構成され、前記成形化合物の導入前に前記スリーブと前記固定具との間に周方向の間隙を設けるように構成される、ステップと、
   前記成形化合物の硬化後に前記固定具から前記組立体を取り外すステップと、
   前記少なくとも１つの部分からスプルーを外すステップとを含む、方法。
8. 請求項４に記載の方法であって、
   前記組立体および前記ＦＲＰスリーブを固定具に配置するステップであって、前記固定具は、前記第１の空洞への第１の導管および前記第２の空洞への第２の導管を設けるように構成され、前記成形化合物の導入前に前記ＦＲＰスリーブと前記固定具との間の周方向の間隙を備える、ステップと、
   前記成形化合物の硬化後に前記固定具から前記組立体を取り外すステップと、
   第１のスプルーを前記第１の空洞から外すステップと、
   第２のスプルーを前記第２の空洞から外すステップと、含み、
   前記予張力は、前記ＰＭ回転子の回転速度に基づいて前記表面磁石上の回転力に対抗するのに十分である、方法。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の方法であって、前記成形化合物は、熱可塑性プラスチックおよび熱硬化性プラスチックからなる群から選択される、方法。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の方法であって、前記成形化合物は、非強化成形化合物、短繊維強化成形化合物、長繊維強化成形化合物、およびこれらの組合せからなる群から選択される、方法。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法であって、前記成形化合物は、射出成形および樹脂射出からなる群から選択される工程によって導入される、方法。
12. 請求項２から１１のいずれか一項に記載の方法であって、トルクが、回転子軸と少なくとも１つの表面磁石または成形化合物との間の、力嵌合、正の接続、およびこれらの組合せからなる群から選択される方法によって、前記表面磁石から回転子の軸へ伝達される、方法。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法であって、前記ＦＲＰスリーブは、０．１ｍｍから２ｍｍの間の肉厚を有する、方法。
14. 請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法であって、前記ＦＲＰスリーブは、５０％から７５％の繊維体積含有率を有する、方法。
15. 請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法であって、前記ＦＲＰスリーブは、前記スリーブの長手方向軸線に対して８０度から９０度の角度で配置される連続繊維を備えたマトリクス材料を含む、方法。
16. 請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法であって、前記回転子軸は金属材料を含む、方法。
17. 請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法であって、前記成形化合物は、前記組立体の端面、前記表面磁石の上方、前記表面磁石の下方、および前記ＦＲＰスリーブの外側面上からなる群から選択される前記組立体の追加部分に配置される、方法。
18. 永久磁石（ＰＭ）回転子と、
    前記ＰＭ回転子上の少なくとも１つの表面磁石と、
    繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）スリーブであって、前記ＰＭ回転子および前記少なくとも１つの表面磁石は前記ＦＲＰスリーブ内に配置される、ＦＲＰスリーブと、
    成形化合物と、を備え、
    前記成形化合物は前記ＦＲＰスリーブにおいて予張力を誘起する、永久磁石回転子組立体。
19. 請求項１８に記載の永久磁石回転子組立体であって、前記予張力は、前記ＰＭ回転子の回転速度に基づいて前記表面磁石上の回転力に対抗するのに十分である、永久磁石回転子組立体。

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