磁极模块、转子、斜极式电机及风力发电机组的制作方法

【技术领域】

本申请涉及电机的技术领域，尤其涉及一种磁极模块、转子、斜极式电机及风力发电机组。

背景技术：

根据磁体的磁极中心线与电机中心轴线的位置关系，电机可以分为斜极式电机和直极式电机。在斜极式电机中，磁体的磁极中心线相对于电机的中心轴线偏转目标角度，该目标角度实际上就是斜极式电机所期望的磁极偏斜角度；在直极式电机中，磁极中心线平行于电机的中心轴线。

现有技术中，磁体通常设置在基座上形成磁极模块，磁体的长度方向平行于基座的长度方向，基座安装在磁轭的内周面(或外周面)。当磁极模块应用于斜极式电机时，为了保证磁体的磁极中心线相对于电机的中心轴线偏转目标角度，基座的长度方向需要相对于磁轭的轴向偏转目标角度。由于基座安装在磁轭的内周面(或外周面)为圆弧面，基座的长度方向相对于磁轭的轴向偏转目标角度越大，磁体沿径向越靠近转子，这会造成转子与定子之间的气隙宽度值的损失。

综上所述，现有技术存在磁极模块应用于斜极式电机易造成气隙宽度值损失的技术问题。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种磁极模块、转子、斜极式电机及风力发电机组，用以解决现有技术中存在的磁极模块应用于斜极式电机易造成气隙宽度值损失的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种磁极模块，磁极模块设置于转子的磁轭的磁体安装面，且磁极模块的磁极中心线相对于磁轭的中心轴线偏转目标角度。磁极模块包括：基座和磁体；基座的长度方向沿第一基准线延伸，磁体设置于基座的安装面，且磁体的磁极中心线与第一基准线形成第一夹角，第一夹角小于目标角度。基座还包括径向定位面，径向定位面与安装面背对，用于贴合于磁轭的磁体安装面。径向定位面为圆弧面，径向定位面所属的圆柱侧面的轴线，平行于第一基准线。

第二方面，本申请实施例提供了一种转子，包括磁轭、多个压条、以及多个本申请实施例第一方面提供的磁极模块；多个压条在的磁轭的磁体安装面沿周向间隔排布；每个压条的长度方向沿第二基准线延伸，第二基准线与磁轭的中心轴线形成第二夹角；第一夹角和第二夹角之和等于目标角度；相邻的两个压条之间设置有一个磁极模块，磁极模块的基座的两侧，在磁轭的周向分别与相邻的两个压条贴合，第一基准线与第二基准线平行。

第三方面，本申请实施例提供了一种斜极式电机，斜极式电机为斜极式发电机或斜极式电动机，包括本申请实施例第二方面提供的转子。

第四方面，本申请实施例提供了一种风力发电机组，包括本申请实施例第三方面提供的斜极式发电机。

与现有技术相比，本申请具备如下有益技术效果：

当本申请实施例提供的磁极模块应用于斜极式电机时，保持基座中的第一基准线与磁轭的中心轴线形成第二夹角，由于磁体的磁极中心线已经与基座的中第一基准线形成第一夹角，为了保证磁体的磁极中心线相对于电机的中心轴线偏转目标角度，只需要保证第一夹角和第二夹角的角度值之和等于目标角度即可。也就是说，基座的长度方向只需要相对于磁轭的轴向偏转第二夹角的角度值即可。由于第二夹角的角度值小于目标角度，将申请实施例提供的磁极模块应用于斜极式电机，能够显著地减少斜极式电机的气隙宽度值的损失量。

径向定位面设计为圆弧面，可以使径向定位面与磁轭的磁体安装面更加吻合，能够进一步减小磁极模块与磁体安装面之间的距离，从而进一步地减少斜极式电机的气隙宽度值的损失量。而且，基座的径向定位面尽量贴合磁体安装面，还能够降低磁极主磁路的磁阻，避免产生较大的磁压降。

另外，本申请的发明人进一步考虑到，在磁极模块是沿磁轭的周向依次排列地设置于磁体安装面，第一夹角的角度值越大，则基座的宽度尺寸就越大，这会导致相邻两个磁极模块中磁体之间的周向距离增加，这可能会导致磁体安装面的磁体容纳量减小，降低磁体安装面的有效利用率。基于上述考虑，在本申请实施例提供的磁极模块中，第一夹角的角度设置为小于目标角度，较大程度地减小基座的宽度尺寸，使得磁体安装面具有较高的有效利用率。

本申请实施例提供的磁极模块可以通过压条安装在磁轭上，在装配的过程中，可以预先将多个压条安装在磁轭中磁体安装面的预设位置，然后将磁极模块置入对应的两个压条之间，利用压条对基座的挤压将磁极模块固定在磁轭上。这种固定方式极大地方便了磁极模块的安装和拆卸操作，有助于提高电机的装配效率，降低装配难度，有利于磁极模块后期的维护和更换。

【附图说明】

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本申请实施例提供的一种磁极模块的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的图1的拆解示意图；

图3是本申请实施例提供的图1的左视图；

图4是本申请实施例提供的图3的拆解示意图；

图5是本申请实施例提供的一种转子的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的图5的右视图；

图7是本申请实施例提供的图6中h处的局部放大图；

图中：

100-磁极模块；1-基座；101-安装面；

1011-第一边缘线；102-径向定位面；11-基板；12-凸台；

2-磁体；21-磁钢；201-底面边缘线；

200-压条；3-压条主体；4-压条翼板；

300-磁轭。

【具体实施方式】

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请实施例提供了一种磁极模块100，如图1至图4所示，磁极模块100设置于转子的磁轭300的磁体安装面，且磁极模块100的磁极中心线相对于磁轭300的中心轴线偏转目标角度。磁极模块100包括：基座1和磁体2。基座1的长度方向沿第一基准线延伸，磁体2设置于基座1的安装面101，且磁体2的磁极中心线与第一基准线形成第一夹角，第一夹角小于目标角度。基座1还包括径向定位面102，径向定位面102与安装面101背对，用于贴合于磁轭300的磁体安装面。径向定位面102为圆弧面，径向定位面102所属的圆柱侧面的轴线，平行于第一基准线。

本领域的技术人员可以理解，磁轭300的中心轴线，实际上就是该磁轭300所属的电机的中心轴线。磁极中心线是虚拟的线，磁极中心线为磁体2平行于其长度方向的中心线，图1中的直线n即表示磁体2的磁极中心线。第一基准线可以是虚拟的线或者是实体的边线，用于表征基座1的长度延伸方向，图1中示出的是基座1的俯视图，基座1在俯视方向的轮廓呈矩形，第一基准线可以是该矩形的长边或平行于基座1长度方向的中心线，图1中的直线p即表示基座1中的第一基准线。直线n与直线p形成的角a即为第一夹角。

磁体安装面是圆弧面。对于外转子，磁体安装面是磁轭300的内周面；对于内转子，磁体安装面是磁轭300的外周面。应当说明的是，基座1的径向定位面102所属的圆柱是虚拟的，引入该圆柱是为了说明基座1的径向定位面102可以类比为圆柱侧面的一部分。

磁极模块100的磁极中心线相对于磁轭300的中心轴线偏转的目标角度，是指磁极模块100应用于斜极式电机时，该斜极式电机所期望的磁极偏斜角度。

当本申请实施例提供的磁极模块100应用于斜极式电机时，保持基座1中的第一基准线与磁轭300的中心轴线形成第二夹角，由于磁体2的磁极中心线已经与基座1的第一基准线形成第一夹角，为了保证磁体2的磁极中心线相对于电机的中心轴线偏转目标角度，只需要保证第一夹角和第二夹角的角度值之和等于目标角度即可。也就是说，基座1的长度方向只需要相对于磁轭300的轴向偏转第二夹角的角度值即可。由于第二夹角的角度值小于目标角度，将申请实施例提供的磁极模块100应用于斜极式电机，能够显著地减少斜极式电机的气隙宽度值的损失量。

径向定位面102设计为圆弧面，可以使径向定位面102与磁轭300的磁体安装面更加吻合，能够进一步减小磁极模块100与磁体安装面之间的距离，从而进一步地减少斜极式电机的气隙宽度值的损失量。而且，基座1的径向定位面102尽量贴合磁体安装面，还能够降低磁极主磁路的磁阻，避免产生较大的磁压降。

另外，本申请的发明人进一步考虑到，在磁极模块100是沿磁轭300的周向依次排列地设置于磁体安装面，第一夹角的角度值越大，则基座1的宽度尺寸就越大，这会导致相邻两个磁极模块100中磁体2之间的周向距离增加，这可能会导致磁体安装面的磁体2容纳量减小，降低磁体安装面的有效利用率。基于上述考虑，在本申请实施例提供的磁极模块100中，第一夹角的角度设置为小于目标角度，较大程度地减小基座1的宽度尺寸，使得磁体安装面具有较高的有效利用率。

本申请实施例提供的磁极模块100可以通过压条安装在磁轭300上，在装配的过程中，可以预先将多个压条安装在磁轭300中磁体安装面的预设位置，然后将每个磁极模块100置入对应的两个压条之间，利用压条对基座的挤压将磁极模块100固定在磁轭300上。这种固定方式极大地方便了磁极模块100的安装和拆卸操作，有助于提高电机的装配效率，降低装配难度，有利于磁极模块100后期的维护和更换。

可选地，在本申请实施例提供的磁极模块100中，

将磁极模块100安装在磁轭300的磁体安装面时，由于基座1的长度方向需要相对于磁轭300的轴向的偏转角度值(例如前文所述的第二夹角的角度值)，为了保证基座1的径向定位面102尽量贴合磁体安装面，应该根据具体情况设置径向定位面102的半径值，具体地，对于应用于外转子的磁极模块100，径向定位面102所属的圆柱侧面的半径，小于磁轭300的磁体安装面的半径；对于应用于内转子的磁极模块100，径向定位面102所属的圆柱侧面的半径，小于磁轭300的磁体安装面的半径。

可选地，基座1的底面可以采用车削等加工方式，有助于降低制造成本。

本申请的发明人考虑到，在本申请实施例提供的磁极模块100中，由于磁体2的磁极中心线需要与第一基准线形成第一夹角，因此在磁极模块100的组装过程中，需要精确地调整磁体2的位置和方位，这大大地增加了磁极模块100的组装难度。

基于上述考虑，可选地，在本申请实施例提供的磁极模块100中，基座1包括基板11、以及贴合于基板11的凸台12。安装面101为凸台12的顶面，径向定位面102为基板11的底面。安装面101包括两个平行于凸台12的长度方向的第一边缘线1011，第一边缘线1011与第一基准线形成第一夹角。磁体2的底面的两条底面边缘线201，分别与安装面101的两条第一边缘线1011对齐，底面边缘线201平行于磁极中心线。基板11在凸台12的两个第一边缘线1011的外侧，超出凸台12。

以图2为例，图2中的安装面101为矩形，安装面101的第一边缘线1011为矩形的长边。图2中的磁体2包括多个磁钢21，磁钢21大致呈长方体形，磁体2的底面边缘线201是每个磁钢21底面中垂直于磁钢21长度方向的边线。磁钢21的长度方向垂直于安装面101的第一边缘线1011，两个第一边缘线1011之间的距离与磁钢21的长度相等。

由于凸台12的安装面101中两个第一边缘线1011与第一基准线形成第一夹角，将磁体2安装在安装面101时，只需要保证磁体2的底面中的两条底面边缘线201分别与对应的第一边缘线1011对齐，就能够保证磁体2的磁极中心线与第一基准线形成第一夹角。因此，凸台12相当于磁体2安装过程中的定位基准，有效地降低了磁极模块100的装配难度，提高了装配效率。

可选地，在本申请实施例提供的磁极模块100中，基板11和凸台12可以为一体成型。例如，基座1未加工之前为矩形板状，采用铣床或加工中心等设备，将基座1顶面的靠近侧边区域内的材料去除后形成凸台12，凸台12下方的部分即为基板11。

或者，基板11与凸台12原本为互相独立的部件，将基板11与凸台12通过黏贴或焊接连接在一起，或者将基板11与凸台12通过连接件(如螺栓)连接在一起。

可选地，基板11和凸台12可以选用具有较好导磁性能的软磁类材料制成，例如低碳钢、硅钢或电工铁等。

可选地，在本申请实施例提供的磁极模块100中，磁体2包括多个磁钢21，多个磁钢21沿磁极中心线的方向排列成一排并设置于安装面101。

在图1和图2中，磁钢21大致呈长方体形，相邻两个磁钢21的侧面贴合，磁体2的磁极中心线，与每个磁钢21平行于磁钢21的宽度方向的中心线重合。可选地，磁钢21的材料可以是钕铁硼永磁材料或铁氧体永磁材料等。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种转子，如图5和图6所示，包括磁轭300、多个压条200、以及多个本申请实施例提供的磁极模块100。

多个压条200在磁轭300的磁体安装面沿周向间隔排布，每个压条200的长度方向沿第二基准线延伸，第二基准线与磁轭300的中心轴线形成第二夹角。第一夹角和第二夹角之和等于目标角度。相邻的两个压条200之间设置有一个磁极模块100，磁极模块100的基座1的两侧，在磁轭300的周向分别与相邻的两个压条200贴合，第一基准线与第二基准线平行。

本领域的技术人员可以理解，图5和图6中所示的是转子的一部分结构，图5中示出的是该部分结构沿转子的轴向的投影，图6中示出的是该部分结构沿转子的径向的投影。

应当说明的是，磁轭300的中心轴线，实际上就是该磁轭300所属的电机的中心轴线。目标角度是指，在转子所属的斜极式电机中，磁极模块100的磁极中心线相对于磁轭300的中心轴线偏转的角度，即该斜极式电机所期望的磁极偏斜角度。

第二基准线可以是虚拟的线或者是实体的边线，用于表征压条200的长度延伸方向，图5中压条200的底面为矩形，第一基准线可以是该矩形的长边或平行于长度方向的中心线，图5中的直线m即表示压条200中的第二基准线。

在图5中，直线n表示磁体2的磁极中心线，直线p表示基座的第一基准线，直线l表示磁轭300的中心轴线。直线l、直线m和直线n实际上并不一定处于图中所示的位置，为了更加清楚地体现各直线之间的关系，将各直线平移至同一位置，本领域的技术人员可以理解，平移后各之间的夹角关系不发生改变。直线n与直线p形成夹角a，直线p与直线l形成夹角b，直线l与直线n形成夹角c。

在磁极模块100中，磁体2的磁极中心线与基座1的第一基准线形成第一夹角，由于磁极模块100的基座1的两侧在磁轭300的周向分别与相邻的两个压条200贴合，第一基准线与第二基准线平行，即表示磁极模块100中基座1的第一基准线与磁轭300的中心轴线形成第二夹角，即图5中的角b。由于磁极模块100中基座1的第一基准线与磁体2的磁极中心线形成第一夹角，因此，磁极模块100中磁体2的磁极中心线与磁轭300的中心轴线所形成的夹角的角度为第一夹角与第二夹角的角度和，即目标角度(图5中的角c的角度值)。

可选地，在本申请实施例提供的转子中，压条200包括压条主体3、以及两个压条翼板4。两个压条翼板4分别设置在压条主体3的长度方向两侧，压条翼板4的长度方向平行于压条主体3的长度方向。压条主体3的顶面连接于磁轭300的磁体安装面，压条翼板4沿磁轭300的径向远离压条主体3的顶面。磁极模块100的基板11的两个侧面分别在磁轭300的周向与相邻的两个压条主体3的侧面贴合。磁极模块100的基板11中超出凸台12部分的顶面，分别在磁轭300的径向与相邻的两个压条200的压条翼板4贴合。

在本申请实施例中，压条200垂直于其长度方向的截面大体呈t型，压条主体3为t型的竖边，两个压条翼板4为t型的横边。

在本申请实施例中，可以预先安装压条200，再安装磁极模块100。如图7所示，压条200与磁轭300接触的面即为压条主体3的顶面，将压条200安装在磁体安装面后，压条翼板4与磁体安装面之间存在间隙，将磁极模块100的基板11中超出凸台12部分对准该间隙的端口，沿磁轭300的轴向将磁极模块100推入两个压条200之间，即可完成磁极模块100的安装。

可选地，在本申请实施例提供的转子中，磁轭300的磁体安装面上设置有多个安装孔(图中未示出)。多个安装孔沿磁轭300的周向分为多列，每列安装孔中所有安装孔的中心点的连线，与电机的中心轴线形成第二夹角。压条200通过对应列的安装孔，连接于磁轭300的磁体安装面。

可选地，每列安装孔中包括销孔和螺纹孔，压条200上设置有销孔和螺纹过孔。销钉穿过压条200上的销孔置入磁轭300上对应的销孔中，用于保证压条200的定位精度；螺钉穿过压条200上的螺纹过孔旋入磁轭300上对应的螺纹孔中，将压条200与磁体安装面紧固连接。

可选地，磁轭300的磁体安装面可以采用车削等加工方式，有助于降低制造成本。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种斜极式电机，斜极式电机为斜极式发电机或斜极式电动机，斜极式电机包括本申请实施例提供的转子。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种风力发电机组，包括本申请实施例提供的斜极式发电机。

应用本申请实施例，至少具备如下技术效果：

当本申请实施例提供的磁极模块应用于斜极式电机时，保持基座中的第一基准线与磁轭的中心轴线形成第二夹角，由于磁体的磁极中心线已经与基座的中第一基准线形成第一夹角，为了保证磁体的磁极中心线相对于电机的中心轴线偏转目标角度，只需要保证第一夹角和第二夹角的角度值之和等于目标角度即可。也就是说，基座的长度方向只需要相对于磁轭的轴向偏转第二夹角的角度值即可。由于第二夹角的角度值小于目标角度，将申请实施例提供的磁极模块应用于斜极式电机，能够显著地减少斜极式电机的气隙宽度值的损失量。

径向定位面设计为圆弧面，可以使径向定位面与磁轭的磁体安装面更加吻合，能够进一步减小磁极模块与磁体安装面之间的距离，从而进一步地减少斜极式电机的气隙宽度值的损失量。而且，基座的径向定位面尽量贴合磁体安装面，还能够降低磁极主磁路的磁阻，避免产生较大的磁压降。

另外，本申请的发明人进一步考虑到，在磁极模块是沿磁轭的周向依次排列地设置于磁体安装面，第一夹角的角度值越大，则基座的宽度尺寸就越大，这会导致相邻两个磁极模块中磁体之间的周向距离增加，这可能会导致磁体安装面的磁体容纳量减小，降低磁体安装面的有效利用率。基于上述考虑，在本申请实施例提供的磁极模块中，第一夹角的角度设置为小于目标角度，较大程度地减小基座的宽度尺寸，使得磁体安装面具有较高的有效利用率。

本申请实施例提供的磁极模块可以通过压条安装在磁轭上，在装配的过程中，可以预先将多个压条安装在磁轭中磁体安装面的预设位置，然后将磁极模块置入对应的两个压条之间，利用压条对基座的挤压将磁极模块固定在磁轭上。这种固定方式极大地方便了磁极模块的安装和拆卸操作，有助于提高电机的装配效率，降低装配难度，有利于磁极模块后期的维护和更换。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个及以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。