旋转构件及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种重量轻且具有更高抗拉强度的旋转构件及其制造方法。高速旋转的旋转构件是将复合材料(10)作为增强纤维的碳纤维增强成型体。复合材料(10)在构成复合材料(10)的碳纤维束(12)的各碳纤维(11)的表面上形成有由多根碳纳米管(17)构成的结构体(14)。碳纳米管(17)具有弯曲形状。碳纳米管(17)以各种姿态附着在作为曲面的碳纤维(11)的表面上而形成结构体(14)。第一上浆剂通过碳纳米管(17)的官能团与碳化二亚胺基反应得到的来自碳化二亚胺的结构，使直接接触的碳纳米管(17)彼此交联。联。联。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】旋转构件及其制造方法


[0001]本专利技术涉及旋转构件及其制造方法。

技术介绍

[0002]作为高速旋转的旋转构件，已知有例如表面磁铁型电动机的嵌于转子外的旋转构件(例如，参照专利文献1)。在表面磁铁型电动机的转子上，在其外周面组装有多个永久磁铁，为了防止这些永久磁铁因离心力而从转子剥离并飞散，使转子压嵌于旋转构件的中空的内部。在旋转构件上作用有朝向其径向外侧的来自永久磁铁的力，因此，要求旋转构件的周向具有较高的抗拉强度。另外，离心力也作用于旋转构件自身的质量。因此，作为旋转构件，已知有将碳纤维作为增强纤维的碳纤维增强塑料制成的旋转构件。此外，作为高速旋转的旋转构件，还有用于离心分离的离心分离机的筒状的旋转滚筒等。现有技术文献专利文献
[0003]专利文献1：日本专利特开2003
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319581号公报

技术实现思路

专利技术要解决的课题
[0004]由上述那样的碳纤维增强塑料制作的旋转构件重量轻，抗拉强度也高，但对应于表面磁铁型电动机或离心分离机的更高速的旋转，期望有更高的抗拉强度。
[0005]本专利技术的目的在于提供一种轻量且具有更高抗拉强度的旋转构件及其制造方法。用于解决课题的手段
[0006]本专利技术的旋转构件，为沿周向旋转的旋转构件，包括：沿周向卷绕的碳纤维、包埋所述碳纤维的基体树脂、以及结构体，所述结构体由具有弯曲部的弯曲形状的多根碳纳米管构成，形成具有所述碳纳米管彼此直接接触的接触部的网络结构，所述结构体设置在所述碳纤维的表面。/>[0007]本专利技术的旋转构件的制造方法包括：结构体形成工序，使碳纤维浸渍于分散有具有弯曲部的弯曲形状的碳纳米管且施加了超声波振动的分散液中，使多根所述碳纳米管附着在所述碳纤维上，在所述碳纤维的表面形成具备网络结构的结构体，其中，所述网络结构具有所述碳纳米管彼此直接接触的接触部；以及成形工序，在形成有所述结构体的所述碳纤维上涂敷基体树脂，将涂敷了所述基体树脂的所述碳纤维卷绕在芯轴上，使所述基体树脂固化后拔出所述芯轴。专利技术效果
[0008]根据本专利技术，由于是基体树脂包埋碳纤维的结构，其中，所述碳纤维表面形成有碳纳米管构成的结构体，因此能够提供轻量且抗拉强度更高的旋转构件。
附图说明
[0009]图1是表示根据实施方式的表面磁铁型电动机的主要部分的结构的说明图。图2是表示旋转构件中的复合材料的局部剖视图。图3是表示复合材料的结构的说明图。图4是表示第一上浆剂附着于CNT的附着状态的说明图。图5是表示CNT彼此接触的接触部中的第一上浆剂的附着状态的说明图。图6是表示第一上浆剂向CNT附着的其他附着状态的说明图。图7是表示CNT彼此接触的接触部中的第一上浆剂的其他附着状态的说明图。图8是表示制作旋转构件的步骤的概要的说明图。图9是表示在碳纤维上附着CNT的附着装置的配置的说明图。图10是表示在导向辊上处于已开纤状态的碳纤维束的说明图。图11是表示分散液中的碳纤维的通过位置的说明图。图12是表示长丝卷绕机的例子的立体图。图13是表示树脂赋予装置的例子的说明图。图14是表示在使基体树脂固化时使加热温度阶段性地变化的例子的图。图15是表示碳纤维彼此交联后的状态的说明图。图16是表示使用了复合材料的棒经由X射线CT检测的内部结构的图像。图17是表示使用了碳纤维原丝的棒经由X射线CT检测的内部结构的图像。图18是表示第二上浆剂附着于CNT的附着状态的说明图。图19是表示实施例中使用的材料CNT的弯曲状态的SEM照片。图20是表示实施例3的三点弯曲试验的结果的图。图21是表示实施例4的NOL环试验的结果的图。图22是表示实施例5的通过碎裂法测定的切断纤维长度的图。图23是表示第一上浆剂附着于上浆剂质量比率Rm为0.8％的结构体的附着状态的SEM照片。图24是表示第一上浆剂附着于上浆剂质量比率Rm为1.1％的结构体的附着状态的SEM照片。图25是表示第一上浆剂附着于上浆剂质量比率Rm为1.5％的结构体的附着状态的SEM照片。图26是表示实施例6、比较例6中的NOL环试验的结果的图。图27是对实施例6、比较例6的NOL环试验的结果中纤维体积含有率为60％以上、抗拉强度(指标值)为90以上的区域进行放大表示的图。图28是表示在断层破坏模式下被破坏的环试验片的照片。图29是表示在层间破坏模式下被破坏的环试验片的照片。图30是表示从实施例8的环试验片取出的观察样品的截面的SEM照片。图31是表示从比较例8的环试验片取出的观察样品的截面的SEM照片。图32是对从实施例8的环试验片取出的观察样品的截面进一步放大表示的FE
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SEM照片。图33是对从比较例8的环试验片取出的观察样品的截面进一步放大表示的FE
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SEM
照片。
具体实施方式
[0010]图1表示根据实施方式的旋转构件2。该例的旋转构件2作为表面磁铁型电动机3的防飞散构件而设置。旋转构件2是环状体，在本例中是圆筒形状。旋转构件2外嵌在转子4上。即，旋转构件2在其中空的内部通过压入而嵌入并固定转子4，与转子4一体旋转。因此，旋转构件2沿其周向旋转。在转子4的外周面，沿转子4的周向隔开规定的间隔埋入有多个永久磁铁5。在转子4高速旋转时，旋转构件2抵抗离心力而抑制永久磁铁5，以使永久磁铁5不会因作用于其上的离心力而向转子4的径向外侧剥离并飞散。另外，旋转构件2也可以是宽度窄(轴心方向的长度短)的环状等。另外，也可以将多个宽度窄的环状构件组合使用。
[0011]如图2所示，旋转构件2是具有复合材料10和基体树脂M的碳纤维增强成型体(碳纤维增强塑料)，其中，基体树脂M包埋该复合材料10的碳纤维11(参照图3)。复合材料10(碳纤维11)沿旋转构件2的周向即旋转方向(图中A方向)卷绕，多个复合材料10在旋转构件2的径向形成一层以上的纤维层。纤维层由在轴心方向上紧密排列的复合材料10构成。
[0012]复合材料10沿旋转构件2的周向卷绕。所谓沿旋转构件2的周向卷绕，是指复合材料10具有沿旋转构件2的周向的成分，即相对于旋转构件2的轴心方向以规定的斜交角度(≠0
°
)卷绕。因此，如后所述，纤维层通过在芯轴的外周面上以相对于其轴心大致成直角(斜交角度≈90
°
)的方式卷绕复合材料10的环向卷绕(平行卷绕)或者以相对于轴心小于90
°
的斜交角度卷绕复合材料10的螺旋卷绕(helical卷绕)而形成。根据旋转构件2所需的特性，斜交角度用于防止环组装时等情况下环箍层发生变形损坏，可以确定为任意值。在存在多个纤维层的情况下，可以针对每个纤维层确定斜交角度。
[0013]另外，在图2中，为了便于说明，夸张地描绘了复合材料10，另外，为了能够进行区分将一个一个的复合材料10的截面画成了圆形，但实际上不能这样区分。
[0014][复合材料]在图3中，复合材料10包括将多根连续的碳纤维11集束而成的碳纤维束12。在各碳纤维11的表面上分别形成有结构体14，对结构体14赋予第一上浆剂15(参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种旋转构件，其是沿周向旋转的旋转构件，其特征在于，包括：碳纤维，沿周向卷绕；基体树脂，包埋所述碳纤维；以及结构体，其由具有弯曲部的弯曲形状的多根碳纳米管构成，形成具有所述碳纳米管彼此直接接触的接触部的网络结构，所述结构体设置在所述碳纤维的表面。2.根据权利要求1所述的旋转构件，其特征在于：所述结构体的厚度在50nm以上且200nm以下的范围内。3.根据权利要求1或2所述的旋转构件，其特征在于：所述碳纤维的纤维体积含有率小于75％。4.一种旋转构件的制造方法，其特征在于，包括：结构体形成工序，使碳纤维浸渍于分散有具有弯曲部的弯曲形状的碳纳米管且施加了超声波振动的分散液中，使多根所述碳纳米管附着在所述碳纤维上，在所述碳纤维的表面形成具备网络结构的结构体，其中，所述网络结构具有所述碳纳米管彼此直接接触的接触部；以及成形工序，在形成有所述结构体的所述碳纤维上涂敷基体树脂，将涂敷了所述基体树脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：小向拓治，鬼塚麻季，
申请(专利权)人：霓达株式会社，
类型：发明
国别省市：