旋轉電機所使用的磁鐵保持部件、轉子、旋轉電機及機床的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及旋轉電機所使用的磁鐵保持部件、具備該磁鐵保持部件的轉子、具備該轉子的旋轉電機、以及具備該旋轉電機的機床。
【背景技術】
[0002]公知具有在轉子的表面具備沿周向排列的多個磁鐵的轉子的同步電動機。在這種類型的電動機中，在使轉子的轉速增加的情況下，為了防止因離心力而使磁鐵從轉子脫離，需要使保持磁鐵的保持強度足夠大。
[0003]作為與之相關的現有技術，例如日本特開平11 - 089142號公報中公開了如下的電動機的轉子，其具備:旋轉軸；設置在該旋轉軸的外周的套筒；設置在該套筒的外周的圓筒形狀的永磁鐵；以及以覆蓋該永磁鐵的方式設置在該永磁鐵的外周的碳纖維強化塑料(CFRP)制的保持部件。
[0004]為了使轉子以高速進行旋轉動作，保持磁鐵的保持部件需要具有較高的強度。例如在使用日本特開平11 - 089142號公報所記載的CFRP制的保持部件的情況下，通過增大施加于保持部件的周向的張力來提高保持強度。但是，實際上，存在保持部件的制造時纖維松動、纖維層剝離等風險，因此通過提高張力來進行的保持強度的增大并不容易。
[0005]纖維的松動、纖維層的剝離在例如將把片狀的材料卷繞于筒狀的工具而成形的FRP用作保持部件的情況下產生。具體而言，被卷繞的片材的卷繞終端部及其附近相對于被施加的張力不能充分地伸長，存在產生上下層間的剝離的隱患，導致轉子的可靠性降低。該問題尤其容易在片材的卷繞終端部產生。并且，作為加大保持部件的過盈量的結果而在保持部件產生強大的復原力的情況下，外周側的纖維進入內周側的纖維之間而松弛，存在損害必要的保持強度的隱患。
[0006]因此，期望如下的可靠性較高的保持部件，即使在得到更高的保持強度的情況下，也沒有片材的卷繞開始和卷繞結束的剝離的隱患，另外，也沒有外周側的纖維陷入內周側的纖維間的隱患。
【發明內容】
[0007]因此，本發明的目的在于提供解決上述課題而能夠兼顧旋轉電機的轉速的增加與可靠性的維持、提高的磁鐵保持部件、具備該磁鐵保持部件的轉子、具備該轉子的旋轉電機、以及具備該旋轉電機的機床。
[0008]為了實現上述目的，本發明的一個方案提供一種保持部件，在具有轉子和排列于上述轉子的外周面的多個磁鐵的旋轉電機中，在上述磁鐵的徑向外側朝向徑向內側壓縮保持上述磁鐵，上述保持部件具有如下形成的筒狀形狀:在將從針對上述轉子的軸線方向的一端側至另一端側的區間中至少包含配置有上述磁鐵的區間的一個區間稱為一個橫向節時，在上述磁鐵的外周，至少遍及一個橫向節地連續的一條纖維束(30)在上述轉子的外周螺旋狀地卷繞并且從上述一端側卷繞至另一端側而形成上述筒狀形狀，
[0009]上述保持部件由以樹脂為基質的纖維強化樹脂構成，利用作為反應性固化樹脂的第一樹脂(A)對上述纖維束中至少卷繞開始端部(30a)以及卷繞結束端部(30b)進行終端處理。
[0010]在最佳實施方式中，上述保持部件通過多次反復進行上述纖維束的一個橫向節的卷繞操作來形成。
[0011]在最佳實施方式中，在針對上述轉子的軸線方向的同一端側，配置有上述一條纖維束的卷繞開始端部和卷繞結束端部，通過利用上述第一樹脂將兩端部彼此相互粘接，從而對上述卷繞開始端部以及上述卷繞結束端部進行終端處理。
[0012]在最佳實施方式中，上述纖維束為扁平的帶狀。
[0013]在最佳實施方式中，上述第一樹脂為環氧樹脂。
[0014]在最佳實施方式中，在上述卷繞開始端部的終端處理部與上述卷繞結束端部的終端處理部之間的區間中，與上述第一樹脂不同的第二樹脂被用作基質樹脂。
[0015]這種情況下，優選上述第二樹脂的玻璃轉變溫度比上述第一樹脂的玻璃轉變溫度低。
[0016]另外，優選就上述第二樹脂而言，由上述樹脂接合上述纖維束彼此時的拉伸剪切方向的粘接強度比上述第一樹脂低。
[0017]另外，優選上述第二樹脂的艾氏沖擊值比上述第一樹脂的艾氏沖擊值高，或者，上述第二樹脂在艾氏沖擊試驗中沒有斷裂開而不能測定。
[0018]另外，優選上述第二樹脂為丙烯酸系樹脂。
[0019]在最佳實施方式中，上述纖維束含有碳素纖維。
[0020]本發明的其他的方案提供一種轉子，具有上述保持部件，在上述保持部件沿周向施加張力，上述張力引起的半徑方向內側的彈性壓縮力作用于上述磁鐵。
[0021 ] 在最佳實施方式中，在上述保持部件的外周，與上述保持部件同心狀地重疊配置有預先整形為筒狀的其他部件，在上述筒狀的其他部件，也沿周向施加張力，上述張力引起的半徑方向內側的彈性壓縮力作用于上述保持部件。
[0022]本發明其他的方案提供一種具有上述轉子的旋轉電機。
[0023]本發明再其他的方案提供一種具有上述旋轉電機的機床。
[0024]通過參照附圖對以下的最佳實施方式進行說明，將會使本發明的上述或其他的目的、特征以及優點變得更明確。
【附圖說明】
[0025]圖1是表示本發明的一個實施方式的電動機的概要結構的圖。
[0026]圖2是表示與圖1的電動機所具有的套筒不同形狀的套筒圖。
[0027]圖3是對使用圖2的套筒將永磁鐵配置于轉子的規定位置的操作進行說明的圖。
[0028]圖4是表示本發明的磁鐵保持部件的一個結構例的圖。
[0029]圖5是表示本發明的磁鐵保持部件的其他的結構例的圖。
[0030]圖6a — 6c是對構成磁鐵保持部件的纖維束的卷繞開始端部的終端處理的一例進行說明的圖。
[0031]圖7a — 7c是對構成磁鐵保持部件的纖維束的卷繞開始端部的終端處理的其他例進行說明的圖。
[0032]圖8a以及圖Sb是對構成磁鐵保持部件的纖維束的卷繞結束端部的終端處理的一例進行說明的圖。
[0033]圖9是本發明的一個實施方式的轉子組裝結束后的徑向截面的概要圖。
[0034]圖10是本發明的其他的實施方式的轉子組裝結束后的徑向截面的概要圖。
【具體實施方式】
[0035]以下，參照附圖對本發明的最佳實施方式進行說明。為了有助于理解本發明而是對圖示的實施方式的構成要素的比例尺進行適當地變更。
[0036]圖1是表不本發明的一個實施方式的永磁鐵電動機(旋轉電機)100的概要縱剖視圖。電動機100是例如永磁鐵安裝于轉子的表面的表面磁鐵型電動機(SPM型電動機)。電動機100具備相互同心狀地配置的轉子10以及定子50。電動機100形成為利用這些轉子10以及定子50的磁相互作用來產生旋轉動力。
[0037]定子50具備形成有相對于軸線方向平行地延伸的槽(未圖示)的圓筒狀的鐵芯52、和經過該槽而卷繞于鐵芯52的線圈54。定子50固定于以包圍定子50的方式設置的電動機100的外殼102。電動機100動作時，例如向線圈54供給三相交流的電流，在轉子10的周圍生成旋轉磁場。
[0038]轉子10具備:例如在連結于機床的主軸的圓筒狀的旋轉軸12的外周通過例如緊密配合而嵌合的套筒14 ;在套筒14的外周面沿周向排列，且分別具有將圓筒形狀沿周向分割而成的部分圓筒形狀的多個永磁鐵16 ;以及以保持磁鐵16的方式安裝于磁鐵16的外周的磁鐵保持部件20。旋轉軸12被未圖示的軸承支撐為在電動機100的動作時能夠繞旋轉軸線X旋轉。轉子10的套筒14、磁鐵16以及保持部件20均形成為與旋轉軸12 —體地旋轉運動。
[0039]在圖1的例子中，在套筒14的一方的端部(圖示例中右端)形成有朝向半徑方向外側階梯狀地突出的凸緣14a。在凸緣14a形成有流體通道18，該流體通道18將轉子10的外部空間22和套筒14的內周面與旋轉軸12的外周面之間的分界面24之間流體地連通。在流體通道18形成有朝向外部空間22開口的螺紋孔18a。另外，在套筒14的軸線方向的兩端形成有環狀槽，在環狀槽內設置有O形環等密封部件26。
[0040]此外，本說明書中，“半徑方向外側”表示橫截面中從旋轉軸線X離開的方向。另外，“半徑方向內側”表示橫截面中接近旋轉軸線X的方向。另外，“軸線方向”或“軸向”表示相對于旋轉軸線X平行的方向。
[0041]在本實施方式中，轉子10通過液壓配合而安裝于旋轉軸12。S卩，利用經由沿套筒14的周向空開規定的間隔而設置的多個流體通道18而向套筒14與旋轉軸12之間的分界面24供給的液壓使轉子10的直徑增大。此時，向流體通道18內