磁极模块、转子、电机和风力发电机组的制作方法

本发明涉及一种磁极模块、转子、电机和风力发电机组，更具体地讲，涉及一种能够简化生产工艺、降低生产成本的磁极模块、转子、电机和风力发电机组。

背景技术：

低速大直径发电机(例如，风力发电机)由定子和转子组成。在大型发电机中，转子包括转子磁轭和安装并紧固到转子磁轭上的充磁的磁体。

由于磁体易于受到环境条件(例如，湿气、腐蚀介质等)等的损坏，因此通常将磁体设置在磁体罩中，从而防止磁体受到腐蚀。

在现有技术中，可通过以下方式来将磁体固定到转子的转子磁轭上：将磁体设置在磁体罩中，将磁体罩安装在载体板上，然后利用压条将载体板固定到转子磁轭。然而这种固定方式由于使用了成本较高的压条，导致生产工艺复杂且生产成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可简化生产工艺、降低生产成本的磁极模块、转子、电机和风力发电机组。

本发明的另一目的在于提供一种可防止转子中的磁体被腐蚀的磁极模块、转子、电机和风力发电机组。

根据本发明的一方面，一种磁极模块可包括：载体板，所述载体板的两端中的一端上形成有第一异形部，另一端上形成有第二异形部，所述第一异形部和所述第二异形部具有彼此对应以能够彼此形成配合的形状；磁极盒，固定到所述载体板的上表面和下表面中的一个表面，所述磁极盒具有朝向所述载体板的所述一个表面敞开的开口；磁体，设置在所述磁极盒中。

可选地，所述第一异形部可具有倒台阶形，所述第二异形部可具有正台阶形。

可选地，所述第一异形部和所述第二异形部可形成彼此平行的倾斜面。

可选地，所述第一异形部可形成槽部，所述第二异形部可形成与所述槽部对应的凸部。

可选地，所述载体板的所述一个表面的两端可分别形成有台阶部，所述磁极盒可密闭地固定到所述台阶部。

可选地，所述磁极模块还可包括将磁体密封在所述磁极盒中的密封材料，所述密封材料可填充在所述磁体与所述磁极盒之间以及所述磁体与所述载体板之间。

可选地，所述载体板的所述一个表面可以为平面，所述载体板的所述上表面和所述下表面中的另一表面可以为弧形。

根据本发明的另一方面，一种转子包括转子磁轭和固定在所述转子磁轭的安装表面上的多个磁极模块，其中，所述多个磁极模块中的每个可以为如上所述的磁极模块，沿所述转子磁轭的安装表面布置的所述多个磁极模块的多个载体板通过形成在所述多个载体板的两端的第一异形部和第二异形部彼此配合。

可选地，所述多个磁极模块中的每个磁极模块可通过穿过每个磁极模块的载体板的一端的紧固件固定到所述转子磁轭，且紧固件可不穿过固定在所述载体板上的磁极盒。

可选地，沿所述转子磁轭的周向布置的所述多个磁极模块与所述转子的轴向可平行或呈预定角度。

根据本发明的另一方面，一种电机可包括定子和如上所述的转子。

根据本发明的另一方面，一种风力发电机组可包括如上所述的电机。

如上所述，根据本发明，通过在磁极模块的载体板的两端形成第一异形部和第二异形部，可容易地将磁极模块固定到转子磁轭，并可省略现有技术中的压条，从而可简化生产工艺，降低生产成本。

此外，根据本发明，通过形成将磁体密封在磁极盒中的密封材料，可进一步防止磁体受到腐蚀环境的影响。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：

图1是示出根据本发明的一个实施例的沿垂直于转子的轴向方向截取的转子的一部分的截面图；

图2是示出图1中的转子的磁极模块的示意图；

图3是示出图2中的磁极模块的载体板的示意图；

图4是示出根据本发明的另一实施例的沿垂直于转子的轴向方向截取的转子的一部分的截面图；

图5是示出图4中的载体板的另一示例的示意图；

图6是示出根据本发明的另一实施例的沿垂直于转子的轴向方向截取的转子的一部分的截面图；

图7是示出图6中的载体板的另一示例的示意图；

图8是示出根据本发明的另一实施例的沿垂直于转子的轴向方向截取的转子的一部分的截面图。

在附图中：100为转子，110为转子磁轭，120为磁极模块，130为紧固件，140为覆层，10为载体板，20为磁极盒，30为磁体，40为密封胶，11为台阶部，12为第一异形部，13为第二异形部，14为第一固定孔，111为第二固定孔。

具体实施方式

下面，将参照附图详细描述本发明的实施例。

图1是示出根据本发明的一个实施例的沿垂直于转子的轴向方向截取的转子的一部分的截面图；图2是示出图1中的转子100的磁极模块120的示意图；图3是示出图2中的磁极模块120的载体板10的示意图。

电机可以由定子和转子构成。其中，电机的结构可以是内定子、外转子结构(即，转子沿定子的外周设置)或者是内转子、外定子结构(即，定子沿转子的外周设置)。为了方便描述，以下将以电机的结构为内定子、外转子结构作为示例进行描述。

根据本发明的示例性实施例的电机可包括定子(未示出)和沿定子的外周设置的转子。定子可包括定子铁芯，转子可包括与定子铁芯相对地设置的磁极模块。

如图1所示，根据本发明的示例性实施例的转子100可包括转子磁轭110和固定到转子磁轭110的安装表面的多个磁极模块120。例如，多个磁极模块120可均匀分布在转子磁轭110的安装表面上。

在图1中示出的内定子、外转子结构的电机的情况下，转子磁轭110的安装表面是转子磁轭110的内周面。但应理解的是，在电机的结构为内转子、外定子的情况下，转子磁轭110的安装表面是转子磁轭110的外周面，以使磁极模块120设置为与定子的定子铁芯相对。

根据本发明的实施例，沿转子100的轴向，可在转子磁轭110的内周面上布置至少一个磁极模块120。根据本发明的实施例，沿转子100的周向，可在转子磁轭110的内周面上布置(例如，平行地布置)多列磁极模块120，多列磁极模块120的布置方向可与转子100的轴向平行或呈预定角度。在多列磁极模块120的布置方向与转子100的轴向呈预定角度的情况下，可减小电机在实际应用中的振动及噪声。

根据本发明的示例性实施例，磁极模块120可包括载体板10、固定到载体板10的下表面的磁极盒20和设置在磁极盒20中的磁体30。应理解的是，在电机的结构为内转子、外定子的情况下，磁极盒20固定到载体板10的上表面。

根据本发明的示例性实施例，例如，载体板10可以由钢或其它导磁材料形成。另外，载体板10可以由一个整体件构成或者由多个薄片/片材压紧在一起构成。

根据本发明的示例性实施例，载体板10的下表面可以为平面，以便在载体板10与磁极盒20中的磁体30之间形成密封材料40(稍后将进行描述)。

根据本发明的示例性实施例，如图2所示，载体板10的上表面可以为弧形，以与转子磁轭110的安装表面贴合在一起，从而可将载体板10更牢固地固定到载体板10，而不产生安装间隙。具体地讲，在多列磁极模块120的布置方向与转子100的轴向平行的情况下，载体板10的上表面的曲率对应于转子磁轭110的安装表面(例如，内周面或外周面)的曲率。在多列磁极模块120的布置方向与转子100的轴向呈预定角度的情况下，载体板10的上表面可因所述预定角度而呈不规则的曲面。应理解的是，在电机的结构为内转子、外定子的情况下，载体板10的上表面可以为平面，载体板10的下表面可以为弧形。

磁极盒20可以是例如由薄壁体围成的盒型结构，磁极盒20具有朝向载体板10的下表面敞开的开口。优选地，磁极盒20的尺寸可大于磁体30的尺寸，并具有与磁体30的形状相类似的形状，例如，可以为正方形、矩形、梯形或不规则形状。优选地，磁极盒20可以由不锈钢形成。

优选地，磁极盒20被密闭地固定到载体板10上，以防止设置在磁极盒20中的磁体30与湿气、腐蚀介质接触而被腐蚀。例如，可通过焊接工艺将磁极盒20密闭地固定到载体板10。

为了方便将磁极盒20固定到载体板10，可在载体板10的下表面的两侧(例如，沿载体板10的长度方向上的两侧)分别形成台阶部11(如图3所示)，并将磁极盒20的两端分别与台阶部11焊接到一起。

磁体30被设置在磁极盒20中，从而防止磁体30与湿气、腐蚀介质接触而被腐蚀。优选地，磁体30为永磁体，例如，可包括钕铁硼(Nd₂Fe₁₄B)。

为了防止湿气、腐蚀介质渗入到磁极盒20内而使磁体20腐蚀，根据本发明的实施例的磁极模块120还可包括将磁体30密封在磁极盒20中的密封材料40。

优选地，密封材料40可填充在磁体30与磁极盒20之间以及磁体30与载体板10之间，从而包覆磁体30。例如，在制造磁极模块120时，可首先向磁极盒20内注入少量密封材料40，然后放入磁体30，最后向磁体30的上表面注入密封材料40，并确保密封材料40完全填充磁体30与磁极盒20之间的间隙并覆盖磁体30的上表面。然后，将磁极盒20固定到(例如，焊接到)载体板10的下表面，从而可在磁体30与磁极盒20之间以及磁体30与载体板10之间形成密封材料40。

通过在磁体30与磁极盒20之间以及磁体30与载体板10之间填充密封材料40，即使湿气、腐蚀介质渗入到磁极盒20内，也可通过密封材料40进一步防止磁体30被腐蚀。此外，密封材料40还可将磁体30牢固地固定到磁极盒20中，从而防止磁体30在磁极盒20内晃动。优选地，密封材料40可以为密封胶。

根据本发明的示例性实施例，可在载体板10的两端(例如，沿载体板10的长度方向上的两端)中的一端形成第一异形部12，在另一端形成第二异形部13。第一异形部12和第二异形部13可具有彼此对应以能够彼此形成配合的形状。所谓“第一异形部12和第二异形部13可具有彼此对应以能够彼此形成配合的形状”是指第一异形部12和第二异形部13具有能够配合(例如，接合或卡合)在一起的形状，也就是说，第一异形部12和第二异形部13的形状是能够彼此配合的。

在这种情况下，当将多个磁极模块120固定到转子磁轭110的安装表面(例如，内周面或外周面)上时，多个磁极模块120的多个载体板10可通过第一异形部12和第二异形部13互相配合，即，多个磁极模块120的多个载体板10可首尾相连围成环形。具体地讲，一个载体板10的第一异形部12可与相邻的载体板10中的一个载体板10的第二异形部13配合，所述一个载体板10的第二异形部13可与相邻的载体板10中的另一载体板10的第一异形部12配合，从而多个载体板10可彼此定位并围成环形。

如图2和图3所示，第一异形部12和第二异形部13可形成台阶形表面。例如，第一异形部12可在载体板10的一个侧表面上形成倒台阶形，第二异形部13可在载体板10的另一侧表面上形成正台阶形。虽然在图2和图3中，第一异形部12和第二异形部13均形成了一个台阶，但也可形成多个台阶。从而，多个磁极模块120的多个载体板10可通过台阶形的第一异形部12和第二异形部13互相配合(如图1所示)。

图4是示出根据本发明的另一实施例的沿垂直于转子的轴向方向截取的转子的一部分的截面图；图5是示出图4中的载体板的另一示例的示意图。

如图4和图5所示，第一异形部12和第二异形部13可形成彼此平行的倾斜面。从而，多个磁极模块120的多个载体板10可通过形成倾斜面的第一异形部12和第二异形部13互相配合(如图4所示)。

图6是示出根据本发明的另一实施例的沿垂直于转子的轴向方向截取的转子的一部分的截面图；图7是示出图6中的载体板的另一示例的示意图。

参照图6和图7，第一异形部12可形成槽部，且第二异形部13可形成与第一异形部12的槽部对应的凸部。例如，第一异形部12为凹入的“凹”字形，第二异形部13为与第一异形部12对应的凸出的“凸”字形。虽然在图6和7中，第一异形部12仅形成一个凹槽，第二异形部13仅形成一个凸起，但第一异形部12可形成多个凹槽，第二异形部13可形成多个凸起。除了图6和图7中示出的凹槽和凸起，第一异形部12还可形成为T形槽、燕尾槽、斜面锯齿槽、曲面锯齿槽等，相应地，第二异形部13可形成为与第一异形部12的T形槽、燕尾槽、斜面锯齿槽、曲面锯齿槽等对应的形状。

虽然以上参照图1至图7示出了第一异形部12和第二异形部13的形状示例，但根据本发明的第一异形部12和第二异形部13的形状不限于此，只要能够保证第一异形部12和第二异形部13具有彼此对应以能够彼此形成配合的形状即可。

根据本发明的示例性实施例，通过在载体板10的两端中的一端形成第一异形部12、在另一端形成第二异形部13，由于多个磁极模块120的多个载体板10可通过第一异形部12和第二异形部13互相配合(例如，卡合、接合)，因此可仅通过简单的固定工艺就可将磁极模块120固定到转子磁轭110。例如，可利用简单的紧固件(例如，螺栓、螺钉等)将磁极模块120固定到转子磁轭110。具体地讲，可在载体板10的一端开设第一固定孔14，在转子磁轭110的相应的位置处开设第二固定孔111，然后使紧固件130穿过第一固定孔14和第二固定孔111，从而将磁极模块120固定到转子磁轭110。紧固件130可不穿过磁极盒20。

可理解的是，在形成如图4和图5所示的第一异形部12和第二异形部13时，由于载体板10在第二异形部13的一端未被另一载体板10支撑或定位，因此优选地将第一固定孔14设置在靠近第二异形部13的一端，即，在靠近第二异形部13的一端将载体板10牢固地固定到转子磁轭110。并且，可理解的是，在形成如图6所示的第一异形部12和第二异形部13时，由于载体板10的两端都被另一载体板10支撑或定位，因此可将第一固定孔14设置在载体板10的任意一端，即，可在载体板10的任意一端将载体板10牢固地固定到转子磁轭110。

在现有技术中，载体板10的两端没有形成第一异形部12和第二异形部13，而是形成为平直的表面。在这种情况下，需要在两个相邻的载体板10的对接处设置压条，然后利用螺栓将压条固定到转子磁轭110，从而将载体板10固定到转子磁轭110。可见，在现有技术中，由于使用了压条，导致生产成本高、工艺复杂。

根据本发明的示例性实施例，通过在载体板10的两端形成第一异形部12和第二异形部13，使得多个载体板10之间通过第一异形部12和第二异形部13能够相互配合(卡合或接合)，因此仅需通过简单的固定工艺(例如，利用紧固件130)即可将载体板10固定到转子磁轭110，从而可省略压条。

图8是示出根据本发明的另一实施例的沿垂直于转子的轴向方向截取的转子的一部分的截面图。

图8中示出的转子200与图1中示出的转子100的区别仅在于，图8中示出的转子200还可包括覆盖磁极模块120的覆层140。

如图8所示，覆层140可在磁极模块120的下方一体地覆盖在转子200的整个安装表面(例如，下表面)上，也就是说，覆层120可覆盖磁极模块120的下表面、侧表面以及磁极模块120之间的部分(包括固定件130的暴露在磁极模块120之间的端部)。此外，应理解的是，在电机的结构为内转子、外定子的情况下，覆层140可在磁极模块120的上方一体地覆盖在转子200的整个外周面上。

通过形成覆盖磁极模块120的覆层140，可进一步防止湿气、腐蚀介质等渗入到磁极盒20中而与磁体30接触。此外，覆层140还可强化磁极模块120的机械性能，以满足电机实际运转过程中的机械疲劳要求。

可选地，覆层140可包括树脂。形成覆层140的方法不受具体限制，可通过本领域已知的任意方法来形成覆层140。优选地，可根据授权公告号为CN204160781U的实用新型专利中公开的真空辅助树脂灌注方法来形成根据本发明的示例性实施例的覆层140。

此外，虽然图8中示出的载体板10具有图3中所示出的结构，但应理解的是，也可将图5和图7中示出的载体板10应用于图8中示出的转子200。

虽然以上为了方便描述，以电机的结构为内定子、外转子结构作为示例进行了描述，但应理解的是，根据本发明的示例性实施例的磁极模块、转子同样适用于电机的结构为内转子、外定子的结构。

此外，根据以上所述的示例性实施例的磁极模块、转子和电机可被应用到各种需要设置电机的设备中，而不受具体限制。根据本发明的示例性实施例，可将如上所述的磁极模块、转子和电机应用到风力发电机组中。

如上所述，根据本发明的示例性实施例，通过在磁极模块的载体板的两端形成第一异形部和第二异形部，可容易地将磁极模块固定到转子磁轭，并可省略现有技术中的压条，从而可简化生产工艺，降低生产成本。利用现有技术中的不锈钢压条来安装磁极模块时，例如，对于风力发电机组的电机而言，使用压条的成本可高达4万至5万。此外，通过省略压条，还可简化转子的结构，方便转子的维护。

此外，根据本发明的示例性实施例，通过形成将磁体密封在磁极盒中的密封材料，可进一步防止磁体受到腐蚀环境的影响。

尽管已经参照其示例性实施例具体描述了本发明的示例性实施例，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。