[发明专利]具有永久磁铁的电气装置及其制造方法

说明书

本发明总地涉及旋转电气装置，特别涉及如权利要求1的前序部分所揭示类型的具有永久磁铁的电气装置，以及涉及如权利要求4和5前序部分所述的组装这种装置的方法。

过去已经知道诸如电动机和发电机之类的电气装置。已知的这类电气装置通常包括一集电器类型的转子和一具有绕转子周向布置的线圈的环形定子。这种电气装置的定子包括一用非磁性材料制成的轴，轴上支承有一些绕该轴分布并制成由狭槽隔开的部段的磁化极，沿切向磁化的大体呈棱柱形的永久磁铁放置在狭槽内。

已采用了不同方法来将磁铁固定在转子内，比如利用各种楔子、带子、板，等等。德国专利DE 4235873A1揭示了一种磁铁固定装置，它制成一围绕着转子的特别种类的三维格栅。利用一种充填在为此目的而在永久磁铁和转子磁化极之间形成的中空部分内的特殊固化胶来将磁铁固定在转子内，这已揭示于美国专利US 5175461A中。

所有上述将磁铁固定于转子内的方法都不能避免转子的剩余机械的和磁性的不平衡。而且，它们都需要在将转子安装在定子内之前将磁铁安装在转子内。

由于这个原因，所有上述已知的对电气装置的改进通常由两个主要步骤组成：第一，将永久磁铁安装并固定在转子内；第二，将插有磁铁的转子安装在定子内。这些已知的组装电气装置的方法很复杂而且费时，特别在应用于大的电气装置时尤其如此。

1988年发表于莫斯科Energoatomisdat的V.A.Balag-ourov和F.F.Galteev的题为“具有永久磁铁的发电机”这本书的图1.28揭示的电气装置包括一环形定子和一圆柱形转子，定子具有绕其周向分布的线圈，转子包括：一用非磁性材料制成的轴；多个磁化极，绕该轴分布，并且在构形上为由平行于轴线延伸的狭槽形式的极内空间所隔开的部段；棱柱形永久磁铁，安装在所述狭槽内并沿切向磁化；一固定装置，用来将永久磁铁固定在所述狭槽内。在该已知的电气装置中，所述固定装置由一包围着转子的圆柱形包壳组成。在永久磁铁正确磁化后，在组装转子的过程中将永久磁铁安装到所述狭槽内。

采用上述类型的电气装置具有以下缺点。

首先，为了保证将这些永久磁铁插入狭槽内，这些磁铁制成相对于其尺寸及质量具有一定容隙，这可能会产生转子的残余不平衡，并产生与其适当平衡有关的问题。

第二，在磁铁工作特性变差的情况下，在运行的电气装置中替换磁铁需要拆解装置的复杂过程，比如将转子从定子拆下，打开装有待替换磁铁的狭槽。而且，这种替换还需要重复转子的平衡步骤(转子再平衡)，因为替代的磁铁有可能与被替代的磁铁在位置和质量上发生偏差。

第三，安装传感器来监视所安装的磁铁特性及其运行状况，以及从这些传感器接收信号，这些都带来一定的技术问题。

这些缺点在大的电气装置中特别显著。为了根据已知的组装步骤来将完全磁化的转子安装在这种装置的定子内，需要特别研制的技术设备来克服在磁化转子和被组装的装置或设备的铁磁部件之间的非常强的吸引力。所有上述缺点结合起来使现有的电气装置的制造过程复杂得多，并且限制了其可靠性及有效性。

因此，本发明的一个目的是提供一种新颖的具有永久磁铁的电气装置及其新颖的组装方法，避免了现有技术中电气装置及其组装方法存在的问题和缺点。

本发明的另一个目的是提供一种电气装置，它制造简单，因此成本低，更可靠，并比现有技术的电气装置具有更好的服务性能。

本发明还有一个目的是提供一种新颖的组装该新颖电气装置的方法，它比现有技术组装方法更简单，而且省时。

这些及其他目的根据本发明得到，本发明提供了一种永久磁铁电气装置，包括一环形的定子和一圆柱形的转子，定子上具有绕其周向分布的多相线圈，转子包括：一用非磁性材料制成的轴；多个磁化极，绕所述轴分布，且其构形为由平行于轴线延伸的狭槽形式的极内空间所隔开的部段；放置在所述狭槽内并沿切向磁化的棱柱形永久磁铁；将永久磁铁固定在所述狭槽内的固定装置。每个固定装置制成为包围着一个棱柱形磁铁的壳体。这种壳体在构形上为基本上与棱柱形磁铁形状相似的棱柱形外壳，在该外壳内有一腔室的形状与那些永久磁铁非常匹配。该用非铁磁材料制成的外壳包括与转子及定子轴相对的两个端壁和两个侧壁，两个另外的侧壁也用铁磁材料制成。每个外壳用一适当的可拆卸的连接件固定在相应的狭槽内，从而将该外壳的端壁固定在转子上，以便可通过将外壳在轴向上移动而将外壳安装在狭槽内以及将其拆下。

根据本发明的较佳实施例，棱柱形外壳的非铁磁材料壁用具有较高导电性能的材料制成，相互间具有良好的电接触。