(57)【要約】【課題】強度低下を生じさせることなく外周表面の摩擦抵抗を低減することができる繊維強化樹脂リングの製造方法を提供する。【解決手段】炭素繊維にエポキシ樹脂を含浸させて半硬化状態としたプリプレグのシート１１を環状にしたスリーブ１２の外周表面に、凸型の模様を形成した転写フィルム２１を密着させるように巻き付けて、スリーブ１２を加熱硬化させた後、転写フィルム２１を除去することにより、前記模様に対応した溝１０ａを外周表面に形成した環状の炭素繊維強化樹脂リング１０を製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させて半硬化状態とした環状のプリプレグの外周表面に、凸型又は凹型の模様を形成した転写フィルムを密着させるように巻き付けて、当該プリプレグを加熱硬化させた後、当該転写フィルムを除去することにより、凹型又は凸型の前記模様を外周表面に形成した環状の繊維強化樹脂を得る
ことを特徴とする繊維強化樹脂リングの製造方法。
【請求項２】
前記転写フィルムの前記模様が、リブレット構造をなしている
ことを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂リングの製造方法。
【請求項３】
前記強化繊維が、炭素繊維である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の繊維強化樹脂リングの製造方法。
【請求項４】
表面磁石形同期機のロータのロータコアの表面に永久磁石を固定する保持リングを製造する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂リングの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化樹脂リングの製造方法に関し、特に、表面磁石形同期機のロータのロータコアの表面に永久磁石を固定する保持リングの製造に適用すると、極めて有効なものである。
【背景技術】
【０００２】
ロータのロータコアの表面に永久磁石を取り付ける表面磁石形同期機（ＳＰＭＳＭ）は、ロータが高速度で回転すると、遠心力によって永久磁石がロータコアの表面から剥離して飛散してしまうおそれがあるため、永久磁石を取り付けたロータコアの表面に保持リングを嵌合して当該永久磁石をロータコアに固定している。
【０００３】
このような保持リングは、ロータの最外周に位置するため、ステータのスロットによる空間高調波や電流波形の歪による時間高調波により渦電流が発生し、渦電流損失となり効率の低下を招くだけでなく、発熱によって、隣接する永久磁石の熱減磁を引き起こしてしまうおそれがあることから、高強度であると共に低導電率である炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）を使用している。
【０００４】
このＣＦＲＰは、非磁性材料で高強度かつ低導電率であるチタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）よりも導電率が圧倒的に低く、損失をほとんど発生させないため、保持リングの材料として非常に好適である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−０９１２０２号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】寺林俊雄等，「微細波状リブレット構造をもつ金型の切削加工」，第２４回  精密工学会  学生会員卒業研究発表講演会論文集，公益社団法人  精密工学会，２０１７年３月６日，ｐ.３１−３２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＳＰＭＳＭは、ロータが高速度で回転すると、ステータとロータとの間のギャップの空気が摩擦抵抗となって損失を生じてしまうことから、前記保持リングの外周表面の摩擦抵抗をできる限り小さくすることが強く求められている。
【０００８】
このため、チタン合金等の金属からなる保持リングよりも外周表面に凹凸が生じ易く、不均一な外周表面形状となり易いＣＦＲＰからなる保持リングにおいては、外周表面に切削や研削等の機械加工を施して外周表面の摩擦抵抗の低減を図ることが考えられている。
【０００９】
しかしながら、ＣＦＲＰからなる保持リングの外周表面を機械加工すると、炭素繊維を破断してしまうだけでなく、割れや欠け等の損傷を生じ易くなってしまい、強度低下を引き起こしてしまうおそれがあった。
【００１０】
このような問題は、上述したようなＳＰＭＳＭのＣＦＲＰからなる保持リングに限らず、外周表面の摩擦抵抗を低減したい繊維強化樹脂（ＦＲＰ）リングであれば、上述した場合と同様にして生じ得ることである。
【００１１】
このようなことから、本発明は、強度低下を生じさせることなく外周表面の摩擦抵抗を低減することができるＦＲＰリングの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した課題を解決するための、本発明に係る繊維強化樹脂リングの製造方法は、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させて半硬化状態とした環状のプリプレグの外周表面に、凸型又は凹型の模様を形成した転写フィルムを密着させるように巻き付けて、当該プリプレグを加熱硬化させた後、当該転写フィルムを除去することにより、凹型又は凸型の前記模様を外周表面に形成した環状の繊維強化樹脂を得ることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る繊維強化樹脂リングの製造方法は、上述した繊維強化樹脂リングの製造方法において、前記転写フィルムの前記模様が、リブレット構造をなしていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る繊維強化樹脂リングの製造方法は、上述した繊維強化樹脂リングの製造方法において、前記強化繊維が、炭素繊維であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る繊維強化樹脂リングの製造方法は、上述した繊維強化樹脂リングの製造方法において、表面磁石形同期機のロータのロータコアの表面に永久磁石を固定する保持リングを製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る繊維強化樹脂リングの製造方法によれば、転写フィルムに形成された凸型又は凹型の模様に対応して、繊維強化樹脂リングの外周表面に、凹型又は凸型の模様を形成することができることから、外周表面の摩擦抵抗を低減した繊維強化樹脂リングを切削や研削等の機械加工に依らずに得ることができるので、強度低下を生じさせることなく外周表面の摩擦抵抗を低減した繊維強化樹脂リングを製造することができると共に、機械加工に依らないので、工程を簡単にすることができ、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る繊維強化樹脂リングの製造方法の主な実施形態の手順説明図である。
【図２】図１の方法で製造された保持リングの外観図である。
【図３】図２の保持リングの表面の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る繊維強化樹脂（ＦＲＰ）リングの製造方法の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００１９】
〈主な実施形態〉
本発明に係るＦＲＰリングの製造方法の主な実施形態を図１〜３に基づいて説明する。
【００２０】
本実施形態に係るＦＲＰリングの製造方法は、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させて半硬化状態とした環状のプリプレグの外周表面に、凸型の模様を形成した転写フィルムを密着させるように巻き付けて、当該プリプレグを加熱硬化させた後、当該転写フィルムを除去することにより、凹型の前記模様を外周表面に形成した環状の繊維強化樹脂を得る方法である。より具体的に以下に説明する。
【００２１】
まず、炭素等の強化繊維の編織布にエポキシ等の熱硬化性樹脂を含浸させて半硬化させることにより、プリプレグのシート１１を製造する（図１Ａ：プリプレグ製造工程）。
【００２２】
次に、離型剤を表面に塗布したマンドレル（芯棒）１に上記シート１１をロール２で押さえ付けながら目的の厚さになるまで巻き付けて積層することにより、プリプレグのスリーブ（環状体）１２を製造する（図１Ｂ：原型製造工程）。なお、上記シート１１は、製造するスリーブ１２の幅等に応じて、そのままの幅サイズ又は目的とする幅サイズに切断してマンドレル１に巻き付けられる。
【００２３】
続いて、微細な波形をなすリブレット形状等の凸型の模様を形成した帯状の転写フィルム２１を上記スリーブ１２の外周表面上に密着させるように当該転写フィルム２１に張力を付与しつつ螺旋状に規定のピッチで巻き付ける（図１Ｃ：フィルム巻付工程）。
【００２４】
ここで、上記転写フィルム２１は、例えば、ベースフィルム上に紫外線硬化樹脂を塗布し、微細な波形をなすリブレット構造等の凹型の溝を外周面に形成した円柱状の金型を当該紫外線硬化樹脂上で転動させながら紫外線を照射することにより、得ることができる（例えば、前記非特許文献１等参照）。
【００２５】
そして、上記転写フィルム２１を巻き付けた上記スリーブ１２を加熱して硬化させた後（加熱硬化工程）、冷却して前記マンドレル１から取り外す（図１Ｄ）。このとき、前記マンドレル１が一端側よりも他端側ほど小さい外径サイズとなるテーパ形状の外周面をなしていると、当該マンドレル１から取り外し易くなる。
【００２６】
最後に、前記転写フィルム２１を前記スリーブ１２から剥離して、当該スリーブ１２に各種表面処理等を施して当該スリーブ１２を軸方向で規定間隔ごとに径方向に沿って切断することにより、ＣＦＲＰリング１０が製造される（図２参照）。
【００２７】
このようにして製造されたＣＦＲＰリング１０は、前記転写フィルム２１に形成された凸型の模様に対応して、その外周表面に、四角形の溝１０ａ（図３Ａ参照）や三角形の溝１０ｂ（図３Ｂ参照）等の微細な波形をなすリブレット構造が形成されるようになる。
【００２８】
このため、ＳＰＭＳＭのロータのロータコアの表面に永久磁石を固定する保持リングとして上記ＣＦＲＰリング１０を利用すると、ロータが高速度で回転しても、当該ＣＦＲＰリング１０の上記リブレット構造により、ステータとロータとの間のギャップの空気の摩擦抵抗が非常に小さくなり、損失を大幅に低減することができる。
【００２９】
したがって、本実施形態によれば、外周表面の摩擦抵抗を低減したＣＦＲＰリング１０を切削や研削等の機械加工に依らずに得ることができるので、強度低下を生じさせることなく外周表面の摩擦抵抗を低減したＣＦＲＰリング１０を製造することができる。
【００３０】
また、機械加工に依らないので、工程を簡単にすることができ、低コスト化を図ることができる。
【００３１】
〈他の実施形態〉
なお、前述した実施形態においては、強化繊維の編織布に熱硬化性樹脂を含浸させて半硬化させることにより、プリプレグのシート１１を製造（プリプレグ製造工程）して、当該シート１１をマンドレル１にロール２で押さえ付けながら目的の厚さになるまで巻き付けて積層することにより、プリプレグのスリーブ１２を製造（原型製造工程）するシートワインディング法によってＣＦＲＰリング１０を製造した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、他の実施形態として、例えば、炭素等の強化繊維を複数本束ねたフィラメントを走行させ、熱硬化性樹脂浴中に浸漬して当該フィラメントに熱硬化性樹脂を含浸させて半硬化させることにより、プリプレグのフィラメントを製造（プリプレグ製造工程）しながら、当該フィラメントに張力を加えながら当該フィラメントをマンドレルに目的の厚さになるまで巻き付けて積層することにより、プリプレグのスリーブを製造（原型製造工程）するフィラメントワインディング法によってＣＦＲＰリングを製造することも可能である。
【００３２】
また、前述した実施形態においては、凹型の溝を外周面に形成した円柱状の金型を紫外線硬化樹脂上で転動させながら紫外線を照射することにより、凸型の模様を形成した転写フィルム２１を製造し、これをスリーブ１２の外周表面に巻き付けて加熱硬化させることにより、外周表面上に凹型の溝１０ａ，１０ｂを形成したＣＦＲＰリング１０を製造するようにしたが、他の実施形態として、例えば、複数の窪を外周面に形成した円柱型の金型を紫外線硬化樹脂上で転動させながら紫外線を照射することにより、複数の突起型の模様を形成した転写フィルムを製造し、これをスリーブの外周表面に巻き付けて加熱硬化させることにより、図３Ｃに示すように、外周表面上に複数の窪１０ｃを形成したＣＦＲＰリング１０を製造することや、複数の突起を外周面に形成した円柱型の金型を紫外線硬化樹脂上で転動させながら紫外線を照射することにより、複数の窪型の模様を形成した転写フィルムを製造し、これをスリーブの外周表面に巻き付けて加熱硬化させることにより、図３Ｄに示すように、外周表面上に複数の突起１０ｄを形成したＣＦＲＰリング１０を製造することも可能である。
【００３３】
また、前述した実施形態においては、炭素繊維（ＣＦ）を使用したＣＦＲＰリング１０の場合について説明したが、他の実施形態として、例えば、ガラス繊維（ＧＦ）を使用したガラス繊維強化樹脂（ＧＦＲＰ）によるＧＦＲＰリングの場合であっても、前述した実施形態の場合と同様にして適用することができる。
【００３４】
また、前述した実施形態においては、ＳＰＭＳＭのロータのロータコアの表面に永久磁石を固定するＣＦＲＰからなる保持リングの製造に適用した場合について説明したが、本発明は、これに限らず、ＦＲＰリングを製造する場合であれば、前述した実施形態の場合と同様にして適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係る繊維強化樹脂リングの製造方法は、外周表面の摩擦抵抗を低減した繊維強化樹脂リングを切削や研削等の機械加工に依らずに得ることができ、強度低下を生じさせることなく外周表面の摩擦抵抗を低減した繊維強化樹脂リングを製造することができると共に、工程を簡単にすることができ、低コスト化を図ることができるので、産業上、極めて有益に利用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  マンドレル
２  ロール
１０  炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）リング
１０ａ，１０ｂ  溝
１０ｃ  窪
１０ｄ  突起
１１  シート
１２  スリーブ
２１  転写フィルム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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