[发明专利]批量生产内磁体旋转机器的方法及内磁体旋转机器

说明书

本发明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，本发明的目的就是提供一种改进的内磁体旋转机器。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明的这些及其它目的和优点是利用本发明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，本发明的方法能够连续地（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。