批量生产内磁体旋转机器的方法及内磁体旋转机器技术

内磁体旋转机器如电动机和发电机的转子，由成型出长构件来批量生产。长构件的周边上有平行于其纵轴线的沟槽。将长构件切成具有预定长度和从其一端延伸到另一端的沟槽的转子芯骨。在沟槽中放置磁体，在沟槽中的磁体上放置极靴。由此法生产出的内磁体旋转机器具有由带有沟槽的转子芯骨构成的转子和位于各自的一条沟槽中的至少一块磁体。这样就能为内磁体旋转机器提供一种有效的、成本低的、可批量生产的和易于装配的转子。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及象电动机和发电机这样的内磁体旋转机器，特别是涉及一种以低的成本批量生产内磁体旋转机器的方法及由此方法生产出的内磁体旋转机器。内磁体旋转机器在本领域中是众所周知的，它包括内磁体电动机和发电机。内磁体旋转机器是一种永久性磁体旋转机器，它通常包括一个其内部装有磁体的转子。在美国专利第4，700，097和4，486，678中可以看到内磁体旋转机器的例子。人们已对内磁体旋转机器进行了广泛的研究，这是因为这种独特的转子结构是在采用永久磁体的实心转子中结合了同步和感应特性。内磁体机器可用于不同的场合，可使用交流或直流电，而且它们在整个的转速范围内一般提供恒定的转矩输出，由于内磁体转子的结构，它的转速可以达到非常高。另外，由于在转子和定子之间存在着不接触的二维(垂直于转子轴线)磁路，所以内磁体机器也是比较好的。在开发内磁体机器之前，旋转机器的特征是在转子上绕上电力线圈，利用滑环或电刷来适配线圈的转动或使电流换向，并保持旋转的电连接。这种先有的机器要求转子与定子电接触。所以，尽管由于电刷接触电阻所造成的能量损失和电刷在转子上滑动所产生的机械摩擦损失而会降低工作效率，但还必须使用滑环和电刷。转子上的线圈还会显著地增加转子的质量，这就必然导致其转动速度较低或要从原动机获取更多的能量。另外，线圈的恒定转动、发热和经受的磁性力以及它们的绝缘会使它们随时间的延长而疲劳、破裂、性能下降和最终失效。内磁体机器通过在转子上安装永久磁体而不是电磁铁就可以解决上述问题。它不需要旋转的电连接，节省了以往激励磁场所花费的电力，减小了内部发热量并提高了能量密度。虽然内磁体机器具有上述优点，但它仍未被广泛地使用，其原因是至今为止尚未获得一种能以低成本批量生产内磁体机器的行之有效的方法。例如参见美国专利第4，725，750号，它描述了一种具有一个芯骨的内磁体转子，该芯骨其周边具有一组长槽形开口，这些开口平行于转子芯骨的轴线延伸并位于芯骨的中心部位。在每个转子芯骨的开口中都插入一根相应的长槽形永久磁体。遗憾的是，美国专利第4，725，750中的转子难于有效地批量生产，原因是需要在转子的中心部位加工长槽形开口。具体地说，转子芯骨必须利用模制工艺一次一个地制造出来，或者，每个长槽形开口都必须逐个地从转子芯骨的中心部位切挖出来。这种模制和切挖工艺本身就很费时和费钱，因此不能高效率地批量生产转子。另外，除了不能高效地进行批量生产以外，该美国专利描述的机器的效率也是不高的，这是因为中心设置的长槽形磁体存在着漏磁通路。如本领域的普通技术人员所周知的那样，磁力线的泄漏引起磁滞损失、涡流损失、发热和形成工作在非饱和状态下的磁路，其结果是降低了能量密度，增加了体积和重量。另外，即使是可能的话，也非常难于均匀地磁化这些长槽形磁体，尤其是在它们的两端。因此，本专利技术的目的就是提供一种改进的内磁体旋转机器。本专利技术的另一个目的是提供生产内磁体旋转机器的一种改进的方法。本专利技术的再一个目的是提供一种高效、低成本、可批量生产的内磁体旋转机器。本专利技术的又一个目的是提供这样一种内磁体旋转机器，它不需要逐个地模制出位于转子芯骨的中心部位用于装纳相应形状的永久磁体的长槽形开口。本专利技术的另一个目的是提供这样一种内磁体旋转机器，它不需要逐个地切挖位于转子芯骨的中心部位用于装纳相应形状的永久磁体的长槽形开口。本专利技术的又一个目的是提供一种能降低漏磁、磁滞损失、涡流损失和发热的内磁体旋转机器。本专利技术的再一个目的是提供这样一种内磁体旋转机器，它采用能被均匀磁化的、低成本、可批量生产的磁体。本专利技术的这些及其它目的和优点是利用本专利技术的制造转子的方法来实现的。此方法是成型出一种其周边上带有平行于其纵轴线的沟槽的长构件;将所述长构件切成具有预定长度和具有从其一端延伸到另一端的所述沟槽的转子芯骨;将磁体放置在所述沟槽中;并可将极靴放置在所述沟槽中的磁体上。沟槽、极靴和磁体可以呈U形、V形或其它形状。磁体的外壁面与沟槽的表面相吻合，而极靴与磁体的内壁面相吻合。将会看到，本专利技术的方法能够连续地(最好是用挤压法)成型出大量的转子芯骨，而成型出的转子芯骨本身就带有从其一端延伸到另一端的沟槽，而不必从转子芯骨的中部逐个地模制或切挖出沟槽。可采用传统的挤压和切割工具来成型出转子芯骨。因此，可提供出成本低且能批量生产的转子。通过应用本专利技术的方法，就能生产出具有高效转子结构的内磁体机器。特别是，这种转子结构具有一个带有从其一端延伸到另一端的沟槽的转子芯骨。每条沟槽中可设有一或多块不同形状的磁体。通过不只是在转子芯骨的中部而是设置从其一端延伸到另一端的沟槽和磁体，本专利技术的转子能有效地确立磁路，以防止不希望有的漏磁，从而获得非常高的能量密度。实质上不存在磁滞和涡流损失，发热也被大大地降低了。基本上所有的导磁路径在任何时候都处于充分饱和状态，降低了用铁量、体积和重量，同时却提高了功率-重量比。上面已对本专利技术的一些特征和优点做了说明，而其它的特征和优点可从结合附图所做的描述中了解到。附图中附图说明图1是表示制造本专利技术具有沟槽的长构件的方法的透视图，图2是图1所示的长构件的部分平面图，表示的是该构件已切成本专利技术的转子芯骨。图3是图2所示的一个转子芯骨的部分分解放大图，表示了本专利技术的将磁体和极靴定位在沟槽中的一个实施例，图4为图3所示的沟槽中装有磁体和极靴的转子芯骨的平面剖视图，其中在转子芯骨的两端装有端盖，图5为一台旋转机器的平面剖视图，该机器具有一个设置在常规的环形定子组件中的封闭式转子，采用的是图4所示的在沟槽中装有磁体和极靴的转子，图6是沿图5中的线6-6所截取的旋转机器的横剖面图，其中包括驱动电路，图7是图3所示转子的部分放大横剖面图，表示了沟槽和磁体为V形的本专利技术的第二个实施例，图8是图3所示转子的部分放大横剖面图，表示了沟槽和磁体为U形的本专利技术的第三个实施例，图9是图3所示转子的部分放大横剖面图，表示了在每条沟槽中设置一对磁体的本专利技术的第四个实施例，图10是图3所示转子的部分放大横剖面图，表示了在每条沟槽中设置三块磁体的本专利技术的第五个实施例，图11是图3所示转子的部分放大横剖面图，表示了本专利技术的第六个实施例，其中沟槽和磁体紧密地保持在一起，而且非磁性盖几乎与转子芯骨的外周面对齐地连接在每块磁体的顶端，图12是两极内磁体旋转机器的横剖面图，该机器带有一块位于一对转子芯骨之间的磁体。虽然下面将具体地结合附图对本专利技术加以说明，但可以理解，本领域的技术人员可以对所描述和图示的具体结构做出修改而仍能达到本专利技术所希望的结果。因此，这里所做的说明和图示应被看做是给本领域的技术人员一个广泛的指导性公开，而不应视为用于限制本专利技术的范围。图1表示了正在利用常规的挤压机20通过口模30成型的一根整体式长构件15。挤压机20可以是一种常规型的，例如由Sutton工程公司制造的。挤压机20最好应用热或冷拉拔工艺。根据所采用的挤压工艺，有时还需对构件15进行机械加工，以使它们落在合适的公差范围内。挤压口模30的形状能使得挤出构件15时在构件15的圆周上成型出平行于其纵轴线的沟槽16。挤压口模30可由工具钢制成。一种适用的挤压口模30是由普利茅斯管道公司plymouth Tube Company)制造的，它具有100吨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于旋转机器的转子结构，包括：一个具有从其一端延伸到另一端的沟槽的转子芯骨，和位于各自的一条所述沟槽中的至少一块磁体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：小弗莱德里克布拉德福德雷特尔，布拉德克劳德科尔布林格，丹尼尔韦恩麦克吉，瓦马拉朱斯利拉马穆尔西，约翰斯蒂芬德拉皮，
申请(专利权)人：美国运动系统公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]