旋轉(zhuǎn)電機(jī)所使用的磁鐵保持部件、轉(zhuǎn)子、旋轉(zhuǎn)電機(jī)及機(jī)床的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)電機(jī)所使用的磁鐵保持部件、具備該磁鐵保持部件的轉(zhuǎn)子、具備該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)、以及具備該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的機(jī)床。
【背景技術(shù)】
[0002]公知具有在轉(zhuǎn)子的表面具備沿周向排列的多個磁鐵的轉(zhuǎn)子的同步電動機(jī)。在這種類型的電動機(jī)中，在使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速增加的情況下，為了防止因離心力而使磁鐵從轉(zhuǎn)子脫離，需要使保持磁鐵的保持強(qiáng)度足夠大。
[0003]作為與之相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，例如日本特開平11 - 089142號公報中公開了如下的電動機(jī)的轉(zhuǎn)子，其具備:旋轉(zhuǎn)軸；設(shè)置在該旋轉(zhuǎn)軸的外周的套筒；設(shè)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(shè)置在該永磁鐵的外周的碳纖維強(qiáng)化塑料(CFRP)制的保持部件。
[0004]為了使轉(zhuǎn)子以高速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)動作，保持磁鐵的保持部件需要具有較高的強(qiáng)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(qiáng)度。但是，實(shí)際上，存在保持部件的制造時纖維松動、纖維層剝離等風(fēng)險，因此通過提高張力來進(jìn)行的保持強(qiáng)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(chǎn)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(chǎn)生上下層間的剝離的隱患，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的可靠性降低。該問題尤其容易在片材的卷繞終端部產(chǎn)生。并且，作為加大保持部件的過盈量的結(jié)果而在保持部件產(chǎn)生強(qiáng)大的復(fù)原力的情況下，外周側(cè)的纖維進(jìn)入內(nèi)周側(cè)的纖維之間而松弛，存在損害必要的保持強(qiáng)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(qiáng)度的情況下，也沒有片材的卷繞開始和卷繞結(jié)束的剝離的隱患，另外，也沒有外周側(cè)的纖維陷入內(nèi)周側(cè)的纖維間的隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明的目的在于提供解決上述課題而能夠兼顧旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子、具備該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)、以及具備該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的機(jī)床。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個方案提供一種保持部件，在具有轉(zhuǎn)子和排列于上述轉(zhuǎn)子的外周面的多個磁鐵的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，在上述磁鐵的徑向外側(cè)朝向徑向內(nèi)側(cè)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(zhuǎn)子的軸線方向的一端側(cè)至另一端側(cè)的區(qū)間中至少包含配置有上述磁鐵的區(qū)間的一個區(qū)間稱為一個橫向節(jié)時，在上述磁鐵的外周，至少遍及一個橫向節(jié)地連續(xù)的一條纖維束(30)在上述轉(zhuǎn)子的外周螺旋狀地卷繞并且從上述一端側(cè)卷繞至另一端側(cè)而形成上述筒狀形狀，
[0009]上述保持部件由以樹脂為基質(zhì)的纖維強(qiáng)化樹脂構(gòu)成，利用作為反應(yīng)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(jié)束端部(30b)進(jìn)行終端處理。
[0010]在最佳實(shí)施方式中，上述保持部件通過多次反復(fù)進(jìn)行上述纖維束的一個橫向節(jié)的卷繞操作來形成。
[0011]在最佳實(shí)施方式中，在針對上述轉(zhuǎn)子的軸線方向的同一端側(cè)，配置有上述一條纖維束的卷繞開始端部和卷繞結(jié)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(jié)束端部進(jìn)行終端處理。
[0012]在最佳實(shí)施方式中，上述纖維束為扁平的帶狀。
[0013]在最佳實(shí)施方式中，上述第一樹脂為環(huán)氧樹脂。
[0014]在最佳實(shí)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(jié)束端部的終端處理部之間的區(qū)間中，與上述第一樹脂不同的第二樹脂被用作基質(zhì)樹脂。
[0015]這種情況下，優(yōu)選上述第二樹脂的玻璃轉(zhuǎn)變溫度比上述第一樹脂的玻璃轉(zhuǎn)變溫度低。
[0016]另外，優(yōu)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(qiáng)度比上述第一樹脂低。
[0017]另外，優(yōu)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(yàn)中沒有斷裂開而不能測定。
[0018]另外，優(yōu)選上述第二樹脂為丙烯酸系樹脂。
[0019]在最佳實(shí)施方式中，上述纖維束含有碳素纖維。
[0020]本發(fā)明的其他的方案提供一種轉(zhuǎn)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(nèi)側(cè)的彈性壓縮力作用于上述磁鐵。
[0021 ] 在最佳實(shí)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(yù)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(nèi)側(cè)的彈性壓縮力作用于上述保持部件。
[0022]本發(fā)明其他的方案提供一種具有上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
[0023]本發(fā)明再其他的方案提供一種具有上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的機(jī)床。
[0024]通過參照附圖對以下的最佳實(shí)施方式進(jìn)行說明，將會使本發(fā)明的上述或其他的目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)變得更明確。
【附圖說明】
[0025]圖1是表示本發(fā)明的一個實(shí)施方式的電動機(jī)的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0026]圖2是表示與圖1的電動機(jī)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(zhuǎn)子的規(guī)定位置的操作進(jìn)行說明的圖。
[0028]圖4是表示本發(fā)明的磁鐵保持部件的一個結(jié)構(gòu)例的圖。
[0029]圖5是表示本發(fā)明的磁鐵保持部件的其他的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0030]圖6a — 6c是對構(gòu)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(jìn)行說明的圖。
[0031]圖7a — 7c是對構(gòu)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(jìn)行說明的圖。
[0032]圖8a以及圖Sb是對構(gòu)成磁鐵保持部件的纖維束的卷繞結(jié)束端部的終端處理的一例進(jìn)行說明的圖。
[0033]圖9是本發(fā)明的一個實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子組裝結(jié)束后的徑向截面的概要圖。
[0034]圖10是本發(fā)明的其他的實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子組裝結(jié)束后的徑向截面的概要圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]以下，參照附圖對本發(fā)明的最佳實(shí)施方式進(jìn)行說明。為了有助于理解本發(fā)明而是對圖示的實(shí)施方式的構(gòu)成要素的比例尺進(jìn)行適當(dāng)?shù)刈兏?br>[0036]圖1是表不本發(fā)明的一個實(shí)施方式的永磁鐵電動機(jī)(旋轉(zhuǎn)電機(jī))100的概要縱剖視圖。電動機(jī)100是例如永磁鐵安裝于轉(zhuǎn)子的表面的表面磁鐵型電動機(jī)(SPM型電動機(jī))。電動機(jī)100具備相互同心狀地配置的轉(zhuǎn)子10以及定子50。電動機(jī)100形成為利用這些轉(zhuǎn)子10以及定子50的磁相互作用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)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(jīng)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(shè)置的電動機(jī)100的外殼102。電動機(jī)100動作時，例如向線圈54供給三相交流的電流，在轉(zhuǎn)子10的周圍生成旋轉(zhuǎn)磁場。
[0038]轉(zhuǎn)子10具備:例如在連結(jié)于機(jī)床的主軸的圓筒狀的旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸12被未圖示的軸承支撐為在電動機(jī)100的動作時能夠繞旋轉(zhuǎn)軸線X旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子10的套筒14、磁鐵16以及保持部件20均形成為與旋轉(zhuǎn)軸12 —體地旋轉(zhuǎn)運(yùn)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(cè)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(zhuǎn)子10的外部空間22和套筒14的內(nèi)周面與旋轉(zhuǎn)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(huán)狀槽，在環(huán)狀槽內(nèi)設(shè)置有O形環(huán)等密封部件26。
[0040]此外，本說明書中，“半徑方向外側(cè)”表示橫截面中從旋轉(zhuǎn)軸線X離開的方向。另外，“半徑方向內(nèi)側(cè)”表示橫截面中接近旋轉(zhuǎn)軸線X的方向。另外，“軸線方向”或“軸向”表示相對于旋轉(zhuǎn)軸線X平行的方向。
[0041]在本實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子10通過液壓配合而安裝于旋轉(zhuǎn)軸12。S卩，利用經(jīng)由沿套筒14的周向空開規(guī)定的間隔而設(shè)置的多個流體通道18而向套筒14與旋轉(zhuǎn)軸12之間的分界面24供給的液壓使轉(zhuǎn)子10的直徑增大。此時，向流體通道18內(nèi)