发电机的制作方法_3

文档序号:9553468阅读:来源:国知局
]在该发电机(所谓的伦德尔型发电机)中,第一及第二转子铁芯30A、30B由在轴向上彼此层叠的多块单位板60形成,因此,除了能够有效地抑制在该转子铁芯30A、30B产生涡电流以外,还无需复杂的固定连接结构或多个组装用零件,就能够容易地形成具有优异的涡电流防止特性的转子铁芯30A、30B。
[0055]例如,可以按照以下的顺序来高效地制造该发电机。
[0056]1)各单位板60的成形
[0057]准备原板,对该原板进行弯曲加工(例如压制锻造),就能容易地成形所述各单位板60,所述原板是由磁性材料制成的单一的平板,包含所述基板部62及所述各磁极板部64ο
[0058]例如图4Α所示的原板70 —体地具备相当于基板部62的位于中央的圆形部分72、以及相当于各磁极板部64的多个花瓣状的部分74,该多个花瓣状的部分74从所述部分62’呈放射状地延伸。在所述圆形部分72的中央形成有圆形的贯穿孔73。该圆形部分72中的包围所述贯穿孔73的部分即周缘部76在周向上被放射状的切口 78分割。能够由通常的板材容易地冲压出该原板70。接着,以使该原板70的花瓣状部分74及被分割的贯穿孔周缘部76向同一侧弯曲的方式,对该原板70进行压制锻造,从而能够成形如图4Β及图4Β所示的杯状的单位板60。在该单位板60中,所述圆形部分72、所述各花瓣状部分74及被分割的周缘部76分别形成基板部62、各磁极板部64及内侧周缘部66。
[0059]对于各单位板60的材质而言,优选的是,采用具有优异的磁特性(饱和磁通密度、导磁率)和锻造加工性且能够比电磁钢板更廉价地获取的材料,即工业上有利的材料。一般而言,纯铁系材料较佳。具体而言,优选的是,采用对于磁特性有害的杂质元素即C、Ρ、S的杂质浓度为碳(C)300ppm以下、磷(P)300ppm以下、硫(S) 300ppm以下的纯铁系合金,且该纯铁系合金的两侧面中的至少一个面及切断端面被绝缘覆盖膜覆盖。而且,C优选为200ppm以下,更优选为lOOppm以下,P优选为200ppm以下,更优选为150ppm以下。在制钢过程中对于脱氧有效果的元素A1是对于N的固定有效果且为控制夹杂物的形态所必需的元素,因此,不可避免地含有元素A1,但优选的是,该元素A1的量为A1:0.03%以下(不包含0%)。此外,可在不影响本发明的作用的范围内添加如后所述的允许成分。另一方面,Ca、REM(=镧系元素(La到Ln这15个元素))、Mg、L1、Pb、Bi之类的元素均使硫化(S)化合物系夹杂物等球状化,具有使冷加工性、冲压加工性、切削性、耐疲劳特性的降低减小的效果。
[0060]优选的是,所述杂质元素的总量为0.05%以下(不包含0%)。Cr、Cu、Sn、N1、Mo、Nb、V、B、N元素也是具有使钢的可变形性提高的作用的元素,但因为会使磁特性降低,所以优选的是,这些杂质元素的总量并非为0.05%以下。
[0061]关于磁特性,优选的是采用励磁磁场10000A/m下的磁通密度为1.5T以上的纯铁或铁合金。以下,列举优选的成分组成(但绝缘覆盖膜除外)的例子。
[0062]A.对于磁特性有害的杂质元素即C、P、S、A1的浓度分别为C:0.03%以下、P:0.03%以下、S:0.03%, A1:0.03%以下,且余量由铁和不可避免的杂质构成。
[0063]B.对于磁特性有害的杂质元素即C、P、S、A1的浓度分别为C:0.03%以下、P:0.03%以下、S:0.03%,A1:0.03%以下,Μη的浓度为0.10至0.50,且余量由铁和不可避免的杂质构成。
[0064]C.对于磁特性有害的杂质元素即C、P、S、A1的浓度分别为C:0.03%以下、Ρ:0.03% 以下、S:0.03%、A1:0.03% 以下,Μη 的浓度为 0.10%至 0.50%, Si 的浓度为 0.05%
至2.0%,且余量由铁和不可避免的杂质构成。
[0065]而且,在用作单位板60的薄板材为通过冷乳制造的薄板材的情况下,无法直接获得所期望的磁特性,因此,进行将该薄板材加热至能恢复磁特性的温度(一般为850°C以上)的所谓的磁退火为宜。该磁退火通过使晶粒生长来提高饱和磁通密度等磁特性。对于晶粒尺寸而言,优选的是,平均晶粒直径为100 μm以上,由此可获得优异的磁特性。
[0066]2)各单位板60的成形
[0067]通过在轴向上层叠规定块数的单位板60来分别形成第一及第二转子铁芯30A、30B。此时,各单位板60的基板部62在轴向上彼此层叠而形成各转子铁芯30A、30B的基部32,各磁极板部64在轴向上彼此层叠而形成各转子磁极部34。另外,各单位板60的内侧周缘部66也在轴向上彼此层叠,由此使整个单位板60的层叠状态稳定。随着该层叠,花瓣状的各磁极板部64的顶端65沿着轴向排列而形成转子磁极面。该转子磁极面是,通过在后段使转子插入外壳50内,能够以平行于定子磁极面的姿势而与该定子磁极面相向的面。
[0068]在这些单位板60的层叠状态下,相互邻接的磁极板部64彼此接触或靠近,并且相互邻接的内侧周缘部66彼此接触或靠近,而在基板部62中位于比内侧周缘部66更靠径向外侧的部位之间留有轴向的间隙,所述磁极板部64向径向外侧倾斜的角度越小,则该间隙越大。在此情况下,为了堵塞该间隙而使由磁性材料制成的磁性环状体36位于该基板部62之间,由此能够有效地利用该间隙来减小转子铁芯30A、30B内的磁阻。
[0069]在以上述方式完成了层叠后,优选的是,通过使单位板60浸渍于适当的树脂等的方式将单位板60彼此一体化,即进行各转子铁芯30A、30B。通过该一体化,接下来的组装步骤变得极其容易。
[0070]3)转子的组装及插入
[0071]在以上述方式形成的两个转子铁芯30A、30B之间夹住转子线圈40,并使该转子铁芯30A、30B相向配置,在此状态下,让由主体轴22及磁性圆筒体24构成的转动轴20插通于该铁芯30A、30B的中央的贯穿孔。由此,在该转动轴20的周围配置两个转子铁芯30A、30B及转子线圈40。
[0072]该转子线圈40配置于形成各转子铁芯30A、30B的单位板60中最内侧的单位板60的磁极板部64与内侧周缘部66之间。另一方面,优选的是,如图1所示的内侧衬垫81及外侧衬垫82分别位于该转子线圈40的内侧面与内侧周缘部66之间(换言之,转子线圈40与转动轴20之间)及该转子线圈40的外侧面与所述磁极板部64之间。所述衬垫81、82均呈包围转动轴20的环状。内侧衬垫81的内侧面具有第一锥形面81a及第二锥形面81b,该第一锥形面81a及第二锥形面81b分别对应于形成两个转子铁芯30A、30B的单位板60的内侧周缘部66而倾斜。外侧衬垫82的外周面包含第一锥形面82a和第二锥形面82b,所述第一锥形面82a对应于第一转子铁芯30A的单位板60的磁极板部64而倾斜,所述第二锥形面82b对应于第二转子铁芯30B的单位板60的磁极板部64,这些锥形面82a、82b在周向上交替地排列。两个衬垫81、82能使转子线圈40的位置稳定,并且还能使两个转子铁芯30A、30B的轴向的位置稳定。
[0073]这样,在转动轴20的周围配置了两个转子铁芯30A、30B及转子线圈40之后,将按压用夹具26安装于主体轴22的轴向两端部,然后将固定用螺母28安装于该按压用夹具26的两外侧。接着,通过紧固该固定用螺母28,在两个按压用夹具26之间夹住磁性圆筒体24,并在中央夹住转子线圈40及两个衬垫81、82的状态下,从轴向的两外侧约束两个转子铁芯30A、30B。
[0074]通过将以上述方式组装而成的整个转子插入外壳50内的定子10的内侧,完成发电机的制造。
[0075]本发明并不限定于以上所说明的实施方式。例如,也可以根据规格而适当地省略所述磁性环状体36或衬垫81、82,还可以进行适当的变更、改善。
[0076]例如,关于所述各磁极板部64的顶端,如图7所示,也可以将该顶端弯折来形成朝向所述定子磁极面而向径向外侧突出的凸缘部67。这些凸缘部67使磁通线从转子磁极部34向定子磁极的贯穿变得顺利,由此能够进一步提高发电性能或电动性能,并且进一步抑制祸电流。
[0077]而且,更为优选的是,如图7及图8所示,将环状的约束部件84至少安装于形成所述各转子铁芯30A、30B的单位板60中位于轴向最外侧(图7中的最左侧)的外侧单位板。该约束部件84由高强度材料制成,并以跨在所述外侧单位板的各磁极板部64的方式被安装,从而阻止这些磁极板部64因离心力而向径向外侧扩张。该约束部件84通过简单的结构,就能有效地抑制所述各磁极板部因离心力而引起的变形。<
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