发电机转子的结构与该转子的制造方法技术

本发明专利技术提供一种极易进行高精度磨削加工的发电机的转子结构。该转子结构由固定于由机罩可转动地支承着的旋转轴上的转子构成。转子由永磁合金板块构成的、形成筒形的圆筒，配置于上述圆筒外周、由纤维卷线或布构成的外筒构成。圆筒与外筒之间的间隙和外筒的间隙中，充填了可进行磨削加工的树脂。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种发电机转子结构的专利技术，这种发电机由装在旋转轴上的永磁合金构成的转子与配置于该转子外周的定子构成，本专利技术还是关于该转子的制造方法的专利技术。历来，随着永磁合金性能的提高，将永磁合金用作发电机转子的机会也不断增多。用永磁合金做转子的发电机、电动机，因其具有效率高、结构简单等特征，最近被广泛应用于工业机械。历来的发电机、电动机的转子，随着电压与电流的增加，其转速随之加快，转子上会产生很大的离心力，所以要求其能耐该离心力。因此，在构成转子的永磁合金外周用加强环予以加强，以这样的结构使转子可耐离心力。已知的用永磁合金做转子的发电机有，例如，日本实开平2-146975号公报所公开的小型发电机，日本特开平7-236260号公报所公开的大功率交流发电机，日本特开昭62-272850号公报所公开的永磁合金旋转式发电机，以及日本实开昭60-162977号公报所公开的旋转发电机。日本实开平2-146975号公报所公开的小型发电机，由一对月牙板支承着的离心调速器重锤构成的控制器将主轴与转子连接起来，随着主轴转速的提高，离心力使离心调速器重锤脱离主轴，月牙板之间的距离缩小，使转子朝从定子中拔出的方向移动。日本特开平7-236260号公报所公开的大功率交流发电机，根据转速来控制磁通密度，使发电量得到适当的控制，在转子与定子之间配置有可相对转动的控制环，同时还设有可与控制环接触、脱离的导磁体。日本特开昭62-272850号公报所公开的永磁合金旋转式发电机，在转子上配置有永磁合金，还设有形成磁靴用的容器，它因封入了动磁体的转子的转动而将动磁体向径向引导。日本实开昭60-162977号公报所公开的旋转发电机，在可转动的支承轴上设有磁通密度可变装置，它能使与其转速相应的、由永磁合金形成的磁路的磁通密度可变。在上述的具有永磁合金制的高速旋转转子的发电机中，制造作转子用的永磁合金的方法大多是将铁-钕合金粉末进行烧结，然后对该烧结体按所定形状与精度进行加工，在永磁合金烧结后进行磨削加工时，由于永磁合金材质的关系，用磨削工具加工非常困难，将永磁合金加工成转子需要相当长的加工时间，要进行精密加工所需的工序数非常多，成了转子制造成本上扬的主要原因。这就是说，永磁合金是稀土类合金的烧结体，加工困难，为了防止车刀损坏，必需慢慢地对烧结体进行加工，因此，加工成本要比材料费高得多，制造成本不低。以永磁合金作转子的发电机，由于发电量为转子的转速与磁场强度之积，所以转子的转速越快，发电量越大。而磁场强度又为永磁合金的磁力与其面积之积。转子的转速随电压与电流的增大而加快时，转子上会产生很大的离心力，如耐不住该离心力就会毁坏，因此要求能耐该离心力。所以，一般要在构成转子的永磁合金外周用加强环等予以加强，使转子可以耐该离心力。在制造圆筒形的永磁合金时，通常是将含铁、钕、钐、钴等元素的合金粉末充填至由非磁性体制成的圆筒形成形模中，在高温下压缩成形、固化，将该成形体高频加热，瞬间烧结，成形体烧结时被磁化，产生NS极，合金中形成磁力线。磁化后，将圆筒形的永磁合金烧结体从成形模中取出，对该烧结体进行外周面与内周面磨削加工，制成永磁合金烧结体。同时，将碳长纤维卷绕成薄壳外筒，作为加强烧结体的加固件。然后，用压力机将永磁合金烧结体压入上述薄壳外筒，嵌合在内，制成转子。但是。要对永磁合金烧结体进行外周面或内周面磨削加工是非常困难的，磨削加工需要很长的时间，制造成本大幅上扬。此外，要将永磁合金制成大直径的圆筒形也很困难，由于永磁合金难以构成大直径的转子，所以只要是用永磁合金做转子，就难以做到大功率发电。因此，就存在着如何才能方便、快速地对永磁合金烧结体进行磨削加工，如何对烧结体进行高精度磨削加工，以及如何降低制造成本的课题。还有，构成永磁合金的材料为铁、钕、钐、钴等，这些材料成本较高，所以希望能高效地加以利用。发电机越大，永磁合金也就要越大，为了解决这个问题，可以考虑将其分割成若干板块加以使用，但是，如将永磁合金分割成若干板块，则又存在着如何将其结合，采用何种结构为好的课题。此外，在发电机转子高速转动时，会受到很大的离心力的作用，为了使永磁合金不致受离心力的作用而解体，需要对永磁合金予以加强，因此要求在结构上下工夫，提高永磁合金的强度。由于发电机转子转速高，功率就大，所以还存在着采用何种结构才能使转子做得重量轻，同时刚性高，耐高速运转的课题。再有，在使发电机的永磁合金转子高速运转，提高发电量时，由于铁耗、铜耗等原因，温度要上升，永磁合金会因产生的热而发生退磁现象。转子的永磁合金如退磁，就会解体，必须使永磁合金再磁化，转子越大，永磁合金的再生成本越高，损失也就越大。所以，如转子由永磁合金构成，必须对转子进行冷却，使永磁合金不致退磁，这样就又存在着如何才能取得冷却效果的课题。本专利技术的目的是提供一种，该转子由铁或钕等的粉末烧结而成的永磁合金构成，该永磁合金必须进行磨削加工的部位由含树脂、金属等易加工材料的非磁性部件制成，以便容易地、高精度地对烧结体进行外周面、内周面磨削加工，并可降低制造成本。本专利技术的另一个目的是提供下述的发电机转子的结构，即为了大幅度降低铁、钕等粉末烧结制成的永磁合金的制造成本，制成由装在大直径旋转轴上的永磁合金构成的转子，用若干接近平板状的弧形板块构成圆筒形的永磁合金，将其配置于圆筒形的导磁性良好的叠层材料上，让该板块的NS极相互交替，在圆筒的外侧用非磁性材料构成的加固件加强，同时在板块间充填含加固材料的非磁性金属或树脂，使其固化，在旋转轴与圆筒之间配置浸渍了非磁性金属或树脂的、重量轻的多孔隙圆筒，制成转子，在确保上述转子的刚性的同时，实现了轻量化，上述转子可以高速运转，进行大功率发电。本专利技术还有一个目的是提供下述的发电机转子的结构，即制成由若干接近平板状的弧形板块构成的、呈圆筒形配置的永磁合金，在上述板块间配置非磁性金属或树脂，构成圆筒，在上述圆筒的外侧用非磁性材料构成的加固件加强，同时在上述圆筒的内侧配置由导磁材料构成的叠层圆筒，以及具有从一端向另一端延伸的若干通气孔的非磁性多孔隙圆筒，设置冷却装置，制成转子，这样，即使因铁耗、铜耗等产生了热，由于空气流动，转子本身得以冷却，可以防止永磁合金退磁，在确保上述转子刚性的同时可以实现轻量化，上述转子可以高速运转，进行大功率发电。本专利技术是关于一种发电机转子结构的专利技术，该发电机由可转动地支承在机罩上的旋转轴、装在上述旋转轴上的永磁合金构成的转子，以及配置于上述转子的外周、固定于上述机罩上的定子构成，其特征是上述转子由上述永磁合金构成的、形成筒形的圆筒，配置于上述圆筒外周、由纤维卷线或布构成的外筒，以及充填于上述圆筒与上述外筒之间的间隙和上述外筒的上述纤维之间的间隙的、可进行机加工的非磁性材料构成。在该转子的结构中，上述非磁性材料由树脂或金属组成。上述圆筒由上述永磁合金制成的板块形成圆筒形，在上述圆筒的内周配置由树脂组成的内筒，在上述圆筒的上述板块之间有上述非磁性材料的树脂。构成上述外筒的上述卷线，由上述非磁性材料的树脂固定，为了提高强度与导热性，在上述树脂材料中混有导热率高的陶瓷纤维或碳纤维。在上述外筒与上述圆筒的边界部以及上述圆筒与上述内筒的边界部用铝或铝合金熔敷，上述外筒用陶瓷纤维卷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电机转子结构，该发电机由用机罩可转动地支承着的旋转轴与装在上述旋转轴上的永磁合金构成的转子，以及配置于上述转子的外周、固定于上述机罩上的定子构成，其特征是，上述转子由上述永磁合金构成的、形成筒形的圆筒，配置于上述圆筒外周、由纤维卷线或布构成的外筒，以及充填于上述圆筒与上述外筒之间的间隙和上述外筒的上述纤维之间的间隙的、可进行机加工的非磁性材料构成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：河村英男，
申请(专利权)人：株式会社五十铃硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]