载体板、温控磁极模块、电机及风力发电机组的制作方法

本实用新型涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种载体板、温控磁极模块、电机及风力发电机组。

背景技术：

风力发电机组在额定的风速下工作，输出额定的功率。风力发电过程就是通过叶片转动带动电机的转子转动，转子带动磁钢一起转动，而定子绕组线圈相对于转子和磁钢不动，从而使得定子绕组线圈切割磁钢磁力线以进行发电。在发电过程中，电机的定子绕组线圈会产生较大的热量，因此会使电机的转子上的磁钢的温度上升。如果风力发电机组的冷却效果不佳或者电机持续进行长时间发电，则发热量会持续增加，可能会使磁钢的温度进一步上升，导致磁钢的磁场强度减弱，甚至有可能使磁钢失磁，影响电机的效率。另外，重新更换电机的磁钢，将会造成较大的经济损失。

一般来说，风力发电机组的输出功率越高，发电机组的定子绕组部分的发热量越大，使得磁钢的温度越高。如果能够根据风力发电机组的磁钢的温度来控制发电机组的输出功率，即在检测到磁钢温度不断升高接近某一预定值时，相应地控制发电机组降低输出功率，则可以使定子绕组线圈部分的发热量减少，从而使得磁钢在安全的工作温度下工作，保护磁钢的性能，延长磁钢的使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的是提供一种能实时监测磁钢的温度的载体板、温控磁极模块、电机及风力发电机组。

一方面，根据本实用新型实施例提出了一种载体板，用于电机的磁极模块，载体板在自身厚度方向包括：基体部，在厚度方向上包括相对的第一表面、第二表面和连接第一表面及第二表面的侧壁；凸台部，由第二表面向基体部外凸出形成，凸台部能够伸入磁极模块的磁极盒内，并与磁极盒一并形成容纳磁钢的密闭空间；其中，侧壁上设置有有盲孔，盲孔能够容纳用于监测磁钢的温度的测温电阻。

根据本实用新型实施例的一个方面，侧壁包括沿第一方向相对设置的第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁形成有套接部，第二侧壁形成有插接部，套接部和插接部具有能够彼此嵌合的形状。

根据本实用新型实施例的一个方面，盲孔设置于第二侧壁上。

根据本实用新型实施例的一个方面，第二表面包括位于凸台部周侧的外周区，外周区包括沿第一方向相对设置的第一外周区和第二外周区，且第二外周区的面积大于第一外周区的面积，第二外周区与第二侧壁相邻；基体部上与第二外周区对应的位置设置有与盲孔贯通的引线槽，用于引出测温电阻的线缆。

根据本实用新型实施例的一个方面，基体部上与第二外周区对应的位置进一步设置有固定孔，固定孔与引线槽相邻；引线槽由第二侧壁向基体部内部凹陷形成，盲孔的开口位于引线槽的凹陷方向上的底部。

根据本实用新型实施例的一个方面，载体板的外周区在凸台部的外周形成有台阶面；或者，载体板的第二外周区与凸台部相邻形成有凹槽，载体板的外周区的第二外周区以外的其它外周区形成有台阶面。

根据本实用新型实施例的一个方面，盲孔设置于侧壁的第一侧壁和第二侧壁以外的其它侧壁上。

根据本实用新型实施例的一个方面，套接部沿第一方向上的截面呈第一台阶，插接部沿第一方向上的截面呈第二台阶，且第一台阶与第二台阶能够相互嵌合；或者插接部与套接部沿第一方向上的截面呈直角三角形，插接部与套接部能够通过倾斜面相互耦合配合；或者，套接部为卡槽，插接部为突起，卡槽与突起相互吻合。

根据本实用新型实施例的一个方面，凸台部的外周面包括多个面，且多个面相交的位置处圆滑过渡，外周面进一步沿自身的高度方向渐缩。

根据本实用新型实施例的一个方面，盲孔为光滑的孔或者设置有内螺纹。

另一方面，本实用新型实施例提供了一种温控磁极模块，包括：磁极盒，具有容纳部和与容纳部连通的开口；如前所述的载体板，载体板的盲孔内设置有测温电阻，载体板的凸台伸入磁极盒的开口，以与容纳部形成密闭空间；磁钢，设置于密闭空间。

另一方面，本实用新型实施例提供了一种电机，包括定子和转子，转子包括转子磁轭和固定在转子磁轭的安装表面上的多个磁极模块，其中，多个磁极模块中的至少一个为如前所述的温控磁极模块。

另一方面，本实用新型实施例提供了一种风力发电机组，其包括如前所述的电机和控制单元，控制单元与电机的至少一个温控磁极模块的载体板内的测温电阻电连接，以监测电机内的磁钢的温度。

本实用新型实施例提供的载体板，通过在其基体部的侧壁上设置有容纳测温电阻的盲孔，可以通过测温电阻方便地、实时地监测磁极模块内的磁钢温度，结构简单、易于实现。另外，本实用新型实施例提供的温控磁极模块、电机及风力发电机组，通过安装在温控磁极模块的载体板内的测温电阻可以实时监测电机内的磁钢温度，控制风力发电机组的输出功率，从而使磁钢在安全的工作温度下工作，保护磁钢的性能，延长了磁钢的使用寿命。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是现有技术中的电机沿垂直于转子的轴向方向截取的转子的局部结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种载体板的透视结构示意图；

图3是图2所示的载体板的俯视图；

图4是图3中沿A-A方向的示意性剖视图；

图5是图3中沿B-B方向的示意性剖视图；

图6是图3中沿C-C方向的示意性剖视图；

图7是本实用新型实施例提供的另一种载体板的透视结构示意图；

图8是本实用新型实施例提供的另一种载体板的透视结构示意图；

图9是图2所示的载体板的另一种套接部与插接部的结构示意图；

图10是图2所示的载体板的另一种套接部与插接部的结构示意图；

图11是本实用新型实施例提供的一种温控磁极模块的结构示意图；

图12是本实用新型实施例提供的一种电机的转子的局部结构示意图。

其中：

R-转子磁轭；M-磁极模块；P-载体板；C-磁极盒；S-紧固件；

1-基体部；a-第一表面；b-第二表面；b1-第一外周区；b2-第二外周区；2-凸台部；3a-第一侧壁；3b-第二侧壁；4-盲孔；4a-引线槽；5-固定孔；5a-环形凹槽；6-套接部；6a-第一台阶；6’a-倾斜面；6’b-卡槽；7-插接部；7a-第二台阶；7’a-倾斜面；7’b-突起；8-台阶面；9-凹槽；

10-载体板；20-磁极盒；30-磁钢；40-测温电阻；100-温控磁极模块；110-磁极模块；200-电机；210-转子磁轭。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本实用新型的载体板、温控磁极模块、电机及风力发电机组的具体结构进行限定。在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸式连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了更好地理解本实用新型，下面结合图1至图12对本实用新型实施例的载体板、温控磁极模块、电机及风力发电机组进行详细描述。

图1是现有技术中的电机沿垂直于转子的轴向方向截取的转子的局部结构示意图。电机包括定子和转子，定子包括定子铁芯，转子包括与定子铁芯相对地设置的磁极模块M，磁极模块M包括载体板P、磁极盒C及容纳于磁极盒C与载体板P之间的磁钢。多个磁极模块M通过载体板P首尾相连围成环形，通过穿过载体板P的紧固件S将磁极模块M固定到转子的转子磁轭R的安装表面(例如，内周面或外周面)上。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。转子磁轭R的安装表面是转子磁轭的内周面，电机的结构也可以是内转子、外定子结构，即定子沿转子的外周设置，转子磁轭R的安装表面是转子磁轭的外周面，以使磁极模块M与定子的定子铁芯相对。

本实用新型在此基础上提出了一种改进的载体板及相应的磁极模块结构，为了方便描述，以下将以电机为内定子、外转子的结构作为示例进行描述。

参阅图2，本实用新型实施例提供了一种载体板10，载体板10在自身厚度方向包括基体部1和凸台部2。

基体部1在厚度方向上包括相对的第一表面a、第二表面b和连接第一表面a及第二表面b的侧壁。

载体板10的第一表面a可以为弧形曲面，以与转子磁轭的安装表面(例如，内周面或外周面)贴合在一起，从而可将载体板10更牢固地固定到载体板10。具体地讲，在多列磁极模块的布置方向与转子的轴向平行的情况下，载体板10的弧形曲面的曲率对应于转子磁轭的安装表面的曲率。在多列磁极模块的布置方向与转子的轴向呈预定角度的情况下，载体板10的弧形曲面可以因所述预定角度而呈不规则的曲面。另外，载体板10的第一表面a也可以为平面，尤其当转子磁轭的直径足够大时，具体根据转子磁轭的尺寸而定，不作限制。

凸台部2由第二表面b向基体部1外凸出形成，凸台部2能够伸入磁极模块的磁极盒内，并与磁极盒一并形成容纳磁钢的密闭空间。其中，侧壁上设置有盲孔4，盲孔4能够容纳用于监测磁钢的温度的测温电阻。测温电阻可以为例如但不限于铂热电阻PT100，其阻值会随着温度的变化而改变。

本实用新型实施例提供的载体板10，通过在其基体部1的侧壁上设置有容纳测温电阻的盲孔，可以通过测温电阻方便地、实时地监测磁极模块内的磁钢温度，结构简单、易于实现。

下面结合附图进一步详细地描述载体板10的具体结构。

请一并参阅图2至图4，基体部1的侧壁包括沿第一方向X相对设置的第一侧壁3a和第二侧壁3b，第一侧壁3a形成有套接部6，第二侧壁3b形成有插接部7，套接部6和插接部7具有能够彼此嵌合的形状。

作为一种可选的实施方式，盲孔4设置于第二侧壁3b上，第二侧壁3b对应于转子磁轭的周向方向。如前所述，套接部6和插接部7具有能够彼此嵌合的形状，所述“彼此嵌合的形状”包括例如但不限于彼此压接、插接或者卡接在一起的形状。具体地，一个载体板10的套接部6可与相邻的载体板10的插接部7配合，所述一个载体板10的插接部7可以与相邻的载体板10的套接部6配合，从而多个载体板10沿转子磁轭的周向方向可彼此定位并围成环形。由此，当在第二侧壁3b上设置有盲孔4时，需要在载体板10对应于转子磁轭的周向方向上预留出间隙，以便于引出测温电阻的线缆。

如图3所示，基体部1在厚度方向上的第二表面b包括位于凸台部2周侧的外周区，外周区包括沿第一方向X相对设置的第一外周区b1和第二外周区b2，且第二外周区b2的面积大于第一外周区b1的面积，第二侧壁3b与第二外周区b2相邻，基体部1上与第二外周区b2对应的位置设置有与盲孔4贯通的引线槽4a，用于引出测温电阻的线缆。引线槽4a由第二侧壁3b向基体部1内部凹陷形成，盲孔4的开口位于引线槽4a的凹陷方向上的底部。

参阅图5，基体部1上与第二外周区b2对应的位置进一步设置有固定孔5，用于将磁极模块固定至转子磁轭，固定孔5与引线槽4a相邻。

对于内定子、外转子的电机，为了将磁极模块固定于转子磁轭的内周面，固定孔5的中心轴线对应于转子磁轭的直径方向，使得固定孔5的中心轴线与载体板10的基体部1的第二表面b具有一定的夹角。为了便于固定紧固件，基体部1上与第二外周区b2对应的位置进一步设置有环形凹槽5a，环形凹槽5a所在的平面与固定孔5的中心轴线互相垂直。环形凹槽5a用于承载螺栓或者螺钉的螺帽。转子磁轭上设置有与固定孔5相应的螺纹孔，磁极模块通过载体板10的套接部6与相邻的磁极模块的载体板10的插接部7彼此嵌合后，再通过紧固件穿过固定孔5与螺纹孔配合的方式而固定至转子磁轭。

另外，当盲孔4内不安装测温电阻时，引线槽4a也可以作为装配工艺槽来使用，例如，将磁极模块固定至转子磁轭时，可以采用工具插入引线槽4a内，以便于调整固定孔5与转子磁轭上的螺纹孔的相对位置，实现快速定位与安装。

请一并参阅图4至图6。如前所述，载体板10的凸台部2能够伸入磁极模块的磁极盒内，并与磁极盒一并形成容纳磁钢的密闭空间。为了防止设置在磁极盒中的磁钢与湿气、腐蚀介质接触而被腐蚀，可以通过焊接工艺将磁极盒焊接至载体板10的凸台部2。

由此，载体板10的外周区在凸台部2的外周形成有台阶面8。另外，如果载体板10的厚度足够的话，载体板10的第二外周区b2与凸台部2相邻形成有凹槽9，载体板10的外周区的第二外周区b2以外的其它外周区形成有台阶面8。台阶面8或者凹槽9用于容纳焊丝，提高焊接质量和表面美观度。

作为一种可选的实施方式，盲孔4还可以设置于侧壁的第一侧壁3a和第二侧壁3b以外的其它侧壁上。例如，如图7所示的载体板，盲孔4位于基体部1沿第一方向X的右侧的侧壁上，便于从转子磁轭的一个轴向引出测温电阻的线缆。再例如，如图8所示的载体板，盲孔4位于基体部1沿第一方向X的左侧的侧壁上，便于从转子磁轭的另一个轴向引出测温电阻的线缆。可以理解的是，载体板的形状不限于图示的方形，还可以为其它多边形，这样，盲孔4可以设置于连接在第一侧壁3a和第二侧壁3b之间的其它侧壁上，根据磁极模块安装在转子磁轭的位置而定。

进一步地，盲孔4可以为光滑的孔，测温电阻放置于盲孔4内后，通过向盲孔4内置入耐高温的环氧树脂胶来固定测温电阻。作为一种可选的实施方式，盲孔4也可以设置有内螺纹，测温电阻放置于盲孔4内后，可以通过具有外螺纹的固定件与内螺纹配合来固定测温电阻，引线槽4a可以用于容纳卡接件的外轮廓，具体根据测温电阻的类型及安装位置而定。

如前所述，基体部1的第一侧壁3a形成有套接部6，第二侧壁3b形成有插接部7，套接部6和插接部7具有能够彼此嵌合的形状。

套接部6和插接部7的结构可以为如图2至图8所示的形状。即，套接部6沿第一方向X上的截面呈第一台阶6a，插接部7沿第一方向X上的截面呈第二台阶7a，且第一台阶6a与第二台阶7a能够相互嵌合。

尽管图2至图8中套接部6和插接部7均形成了一个台阶，但也可形成多个台阶，从而多个磁极模块的多个载体板10可通过套接部6的第一台阶6a与插接部7的第二台阶7a相互嵌合。

参阅图9，作为一种可选的实施方式，插接部7与套接部6沿第一方向X上的截面均呈直角三角形，插接部7与套接部6能够通过相互平行的倾斜面7’a，6’a相互耦合配合。

参阅图10，作为一种可选的实施方式，套接部6为卡槽6’b，插接部7为突起7’b，卡槽6’b与突起7’b相互吻合。例如，套接部6为凹入的“凹”字形，插接部7为与套接部6对应的凸出的“凸”字形。虽然在图9中，载体板的厚度方向上的套接部6仅形成一个卡槽6’b，插接部7仅形成一个突起7’b，但套接部6也可以形成多个卡槽6’b，插接部7也可以形成多个突起7’b。除了图10中示出的“凹”字形卡槽和“凸”字形突起，套接部6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，插接部7可形成为与套接部6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2至图10示出了套接部6和插接部7的形状示例，但根据本实用新型的套接部6和插接部7的形状不限于此，例如，套接部6还可以为交错布置的卡槽和突起，相应地，插接部7为交错布置的突起和卡槽，只要能够保证套接部6和插接部7具有能够彼此嵌合的形状即可。

另外，根据本实用新型的示例性实施例，凸台部2的外周面包括多个面，且多个面相交的位置处圆滑过渡，该外周面进一步沿自身的高度方向渐缩，以便于凸台部2与磁极盒的开口的定位与安装。

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，根据本实用新型的示例性实施例的载体板同样适用于电机的结构为内转子、外定子的结构。

参阅图11，本实用新型实施例还提供了一种温控磁极模块100，其包括：如前所述的载体板10、磁极盒20和磁钢30。载体板10可以为图3、图5和图6所示的任一种载体板。

磁极盒20具有容纳部和与容纳部连通的开口，载体板10的盲孔4内设置有测温电阻40，载体板10的凸台部2伸入磁极盒20的开口，并与磁极盒20的容纳部形成密闭空间，磁钢30设置于密闭空间。

本实用新型实施例提供的温控磁极模块100，通过在载体板10的盲孔4内放置测温电阻40，可以方便地、实时地监测磁钢30的温度，便于维护温控磁极模块100。

进一步地，磁极盒20可以是例如由薄壁体围成的盒型结构。优选地，磁极盒20的尺寸可大于磁钢30的尺寸，并具有与磁钢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。

磁钢30被设置在磁极盒20中，从而防止磁钢30与湿气、腐蚀介质接触而被腐蚀。优选地，磁钢30为永磁钢，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内而使磁钢20腐蚀，根据本实用新型的实施例的温控磁极模块100还可以包括将磁钢30密封在磁极盒20中的密封材料，例如但不限于密封胶。

优选地，密封材料可填充在磁钢30与磁极盒20之间以及磁钢30与载体板10之间，从而包覆磁钢30。例如，在制造温控磁极模块100时，可以首先向磁极盒20内注入少量密封材料，然后放入磁钢30，最后向磁钢30的上表面注入密封材料，并确保密封材料完全填充磁钢30与磁极盒20之间的间隙并覆盖磁钢30的上表面。然后，将磁极盒20固定到(例如，焊接到)载体板10的凸台部2，从而可以在磁钢30与磁极盒20之间以及磁钢30与载体板10之间形成密封材料。

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

参阅图12，本实用新型实施例还提供了一种电机200，包括定子和转子，转子包括转子磁轭210和固定在转子磁轭210的安装表面上的多个磁极模块，其中，多个磁极模块中的至少一个为如前所述的温控磁极模块100。

以电机200为内定子、外转子的结构作为示例进行描述，转子磁轭210的安装表面为其内周面。根据本实用新型的示例性实施例，沿转子的轴向，可以在转子磁轭210的内周面上布置多个磁极模块，并且沿转子的周向，可以在转子磁轭210的内周面上布置(例如，平行地布置)多列磁极模块，多列磁极模块的布置方向可与转子的轴向平行或呈预定角度。在多列磁极模块的布置方向与转子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。

根据本实用新型的示例性实施例，温控磁极模块100一般布置于转子磁轭210的内周面上沿轴向的两端S1、S2和中部S3，并沿转子磁轭210的周向均布。根据不同的布置位置，温控磁极模块100的测温电阻40在载体板上的位置有所不同。

例如，温控磁极模块100布置于转子磁轭210的中部S3，测温电阻40的引出线从引线槽4a处引出，故测温电阻40设置于载体板的第二侧壁3b上，如图3所示。

温控磁极模块100布置于转子磁轭210沿轴向的一端S1，测温电阻40的引出线沿轴向引出，故测温电阻40设置于载体板的除第一侧壁3a和第二侧壁3b之外的其它一个侧壁上，如图5所示。

温控磁极模块100布置于转子磁轭210沿轴向的另一端S2，测温电阻40的引出线沿轴向引出，故测温电阻40设置于载体板的除第一侧壁3a和第二侧壁3b之外的另一个侧壁上，如图6所示。

另外，转子磁轭210的内周面上固定的多个磁极模块中，温控磁极模块100以外的其它磁极模块110除了没有安装测温电阻40外，其它结构可以与温控磁极模块100的结构完全相同，即均采用如前所述的侧壁上设置有盲孔4的载体板10。可以理解的是，磁极模块110的载体板除了没有盲孔4外，其它结构与载体板10均相同。由此，多个磁极模块110与温控磁极模块100可以通过形成在多个载体板上的套接部6和插接部7彼此配合而组装到转子磁轭210的内周面上。

另外，转子还可以包括覆盖温控磁极模块100和其它磁极模块110的覆层。覆层可以覆盖温控磁极模块100和其它磁极模块110的下表面、侧表面以及各磁极模块之间的部分(包括紧固件暴露在磁极模块之间的端部)。所述温控磁极模块100和其它磁极模块110的下表面即载体板10与转子磁轭210相对的第一表面a，如前所述，该第一表面a可以为弧形曲面，也可以为平面。即使第一表面a为弧形曲面，由于加工误差也会与转子磁轭的内周面之间产生间隙，第一表面a为平面时，该间隙相对较大，覆层可以容纳于此间隙中。

此外，应理解的是，在电机的结构为内转子、外定子的情况下，覆层可在温控磁极模块100和其它磁极模块110的上方一体地覆盖在转子的整个外周面上。通过形成覆盖温控磁极模块100和其它磁极模块110的覆层，可进一步防止湿气、腐蚀介质等渗入到磁极盒20中而与磁钢30接触。此外，覆层还可以强化磁极模块的机械性能，以满足电机实际运转过程中的机械疲劳要求。

可选地，覆层可以包括树脂，形成覆层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。优选地，可以使用真空辅助树脂灌注方法来形成根据本实用新型的示例性实施例的覆层。

另外，本实用新型实施例还提供了一种风力发电机组，其包括：

如前所述的电机200和控制单元，控制单元与电机200的至少一个温控磁极模块100的载体板10内的测温电阻40电连接，以监测电机200内的磁钢30的温度。

本实用新型实施例提供的风力发电机组，通过安装在温控磁极模块100的载体板10内的测温电阻可以实时监测电机200内的磁钢温度，控制风力发电机组的输出功率，从而使磁钢在安全的工作温度下工作，保护磁钢的性能，延长了磁钢的使用寿命。

此外，根据以上所述的示例性实施例的温控磁极模块和电机可被应用到各种需要设置电机的设备中，而不限于实施例中的风力发电机组。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。