磁极模块、转子、发电机及风力发电机组的制作方法

本申请涉及风电技术领域，具体而言，本申请涉及一种磁极模块、转子、发电机及风力发电机组。

背景技术：

电机是指依据电磁感应定律实现电能与机械能相互转换或传递的一种电磁装置，电机根据其能量转换或传递的方式可包括电动机和发电机。电动机和发电机均包括套装在一起的定子和转子，一般地，定子包括定子支架和设置于定子支架上的绕组总成，转子包括转子支架、设置于转子支架上的磁轭、以及与磁轭连接的磁极模块。

现有磁极模块，通常是将若干块磁钢置于基板上，并用不锈钢罩壳对磁钢进行封装，具体是采用激光焊接工艺将不锈钢罩壳与基板封装。磁极模块采用此种封装结构，存在装配工时较长，封装成本较高。

现有磁极模块，也有对若干块磁钢进行模压的封装方式。模压是压缩模塑的简称，又称压塑，具体是将塑料或橡胶胶料涂覆在磁钢表面，并在闭合模腔内借助加热、加压而成型的塑料加工(也是橡胶加工)方法。磁极模块采用此种封装结构，存在易出现工艺缺陷导致密封性差，可靠性低的风险。

技术实现要素：

本申请针对现有方式的缺点，提出一种磁极模块、转子、发电机及风力发电机组，用以解决现有技术存在磁极模块存在装配工时较长，或模块封装成本较高，或密封性差、可靠性低的技术问题。

第一个方面，本申请实施例提供了一种磁极模块，包括：基板，磁体组件和保护层；

基板具有相对的第一表面和第二表面，第一表面承载磁体组件，第二表面用于连接转子的磁轭；

保护层覆盖磁体组件的表面；或，保护层覆盖磁体组件的表面；

保护层为吸塑成型的薄膜层。

第二个方面，本申请实施例提供了一种转子，包括：磁轭，和多个如第一个方面提供的磁极模块；

多个磁极模块与磁轭的安装面连接。

第三个方面，本申请实施例提供了一种电机，包括：如第一个方面提供的磁极模块；

或，该电机包括：如第二个方面提供的转子。

第四个方面，本申请实施例提供一种风力发电机组，包括：如第一个方面提供的磁极模块；

或，如第二个方面提供的转子；

或，如第三个方面提供的电机，该电机为发电机。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：

磁极模块采用由吸塑成型的薄膜层实现的封装结构，封装成本低廉，而且利于提高磁极模块的制造及装配效率，可以多个磁极模块同时生产，单个模块吸塑工艺耗时仅几分钟，批量化效益显著；

吸塑成型的薄膜层与磁体组件的表面以及基板的表面贴附性好，气隙控制更好，因此封装的密封性好，可靠性高。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例提供的一种磁极模块的实施方式一的结构示意图；

图2为图1中a-a面的截面示意图；

图3为本申请实施例提供的一种磁极模块中基板的结构示意图；

图4为图3中b-b面的截面示意图；

图5为本申请实施例提供的一种磁极模块的实施方式二的结构示意图；

图6为图5中c-c面的截面示意图；

图7为图5中d-d面的截面示意图；

图8为本申请实施例提供的一种磁极模块中磁体组件的结构示意图。

图中：

10-基板；10a-第一表面；10b-第二表面；

11-安装槽；11a-第一侧面；11b-第二侧面；11c-底面；

20-磁体组件；21-磁体单元；

30-保护层；

40-挡块。

具体实施方式

下面详细描述本申请，本申请的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部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

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)，具有与本申请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，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、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。

首先，为了清楚、准确地介绍和解释本申请，同时便于读者理解，本文定义：

基板的形状整体与磁体组件的形状类似，长方体设置，长方体的长边延伸方向为本申请中的“长度方向”，长方体的第二长边延伸方向为本申请中的“宽度方向”，长方体的最小长边延伸方向为本申请中的“厚度方向”。

本申请的发明人进行研究发现，基于保护电机中的磁钢等磁体的考虑，需要对电机的磁极模块进行封装。现有技术通常是将若干块磁钢置于基板上，并用不锈钢罩壳对磁钢进行封装，具体是采用激光焊接工艺将不锈钢罩壳与基板封装。磁极模块采用此种封装结构，存在装配工时较长，封装成本较高。现有技术也有对若干块磁钢进行模压的封装方式。模压是压缩模塑的简称，又称压塑，具体是将塑料或橡胶胶料涂覆在磁钢表面，并在闭合模腔内借助加热、加压而成型的塑料加工(也是橡胶加工)方法。磁极模块采用此种封装结构，存在密封性差，可靠性低的缺陷。

即现有技术对磁钢等磁体的封装，无论是采用不锈钢罩壳与基板激光焊接的封装方式，还是采用模压的封装方式，均不太理想。

本申请提供的磁极模块、转子、发电机及风力发电机组，旨在解决现有技术的如上技术问题。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。

本申请实施例提供了一种磁极模块，该磁极模块安装于电机转子的磁轭表面。该磁极模块的结构示意图如图1和图2所示，包括：基板10，磁体组件20和保护层30。

基板10具有相对的第一表面10a和第二表面10b，第一表面10a承载磁体组件20，第二表面10b用于连接转子的磁轭。

保护层30覆盖磁体组件20的表面；或，保护层30覆盖磁体组件20的表面，并且填充基板10与磁体组件20之间的间隙。

保护层30为吸塑成型的薄膜层。

在本实施例中，可吸塑成型的保护层30用于实现封装。可选地，保护层30覆盖磁体组件20的表面，即可实现对磁体组件20的封装。

磁极模块的保护层30为吸塑成型的薄膜层，这样的封装结构使得磁极模块的封装成本低廉，而且生产效率高，可以多个磁极模块同时生产，单个模块吸塑工艺耗时仅几分钟，批量化效益显著。

吸塑成型的薄膜层与磁体组件20的表面以及基板10的表面贴附性好，气隙控制更好，因此封装的密封性好，可靠性高。

在一些可能的实施方式中，磁极模块的保护层30为高分子吸塑板材，例如pvc(英文全名为polyvinylchloride，主要成分为聚氯乙烯，另外加入其他成分来增强其耐热性，韧性，延展性等)、pp(英文全名为polypropylene，主要成分为聚丙烯，是一种性能优良的热塑性合成树脂，为无色半透明的热塑性轻质通用塑料)、pet(英文全名为polyethyleneterephthalate，俗称涤纶树脂，是热塑性聚酯中最主要的品种)等材质，具有加热后变软可以通过抽真空吸附到被防护材料表面、降温后固化成型的特质。

在一些可能的实施方式中，磁体组件20可以是单个的磁体元件，也可以是多个磁体元件组成的组件，磁体单元采用胶黏的方式固定于基板10的第一表面10a，当然，在保护层30所选的可吸塑成型的材料强度足够的情况下，也可以仅通过吸塑成型的保护层30将磁体组件20与基板10的第一表面10a固定。

在一些可能的实施方式中，保护层30覆盖磁体组件20的远离第一表面10a的表面，并且覆盖基板10的第一表面10a。这样不仅可以实现保护层30对磁体组件20的吸塑封装，也可以使磁极模块上包括磁体组件20的露出于基板10的表面以及基板10的上表面在内的封装面更为整体，还可以节省吸塑成型的保护层30的用料，降低封装成本。

本申请的发明人考虑到，转子与定子通常设计成可套装的圆筒和圆柱，因此转子支架上的磁轭上用于安装磁极模块的安装面通常为弧面，具有一定的曲率。为此，本申请为磁极模块提供如下一种可能的实现方式：

本申请实施例中基板10的第二表面10b为弧面，第二表面10b的曲率与磁轭的安装面的曲率相适应。

在本实施例中，将基板10用于连接磁轭的第二表面10b也设计为弧面，并且第二表面10b的曲率与磁轭的安装面的曲率相适应，使得基板10与磁轭的安装适配度更高。

在一些可能的实施方式中，基板10用于承载磁体组件20的第一表面10a，可以是平面，也可以是曲面，具体可以与磁体组件20的安装面的结构相匹配。

本申请的发明人考虑到，基板10用于承载磁体组件20，可以在基板10上设计与磁体组件20配合的结构，以便于磁体组件20安装，或者提高磁体组件20稳固度。为此，本申请为磁极模块提供如下一种可能的实现方式：

如图3和图4所示，本申请实施例的基板10具有安装槽11。

安装槽11包括底面11c、第一侧面11a和第二侧面11b；第一侧面11a和第二侧面11b对向设置，且分别与底面11c连接；底面11c为第一表面10a。

磁体组件20与安装槽11的底面11c、第一侧面11a和第二侧面11b相适应。

在本实施例中，安装槽11的第一侧面11a和第二侧面11b可以在磁体组件20与基板10的安装过程中起到引导作用，帮助磁体组件20的安装面与安装槽11的底面11c准确对位，可提高安装的精度，也可降低安装难度。另外，安装槽11的第一侧面11a和第二侧面11b还可以对磁体组件20构成第一方向的限位，第一方向即第一侧面11a和第二侧面11b对向的方向，例如，第一侧面11a和第二侧面11b在基板10的宽度方向对向设置，则第一侧面11a和第二侧面11b能够对磁体组件20构成沿基板10的宽度方向的限位，有助于提高磁体组件20与基板10之间的稳固性。

在一些可能的实施方式中，安装槽11的底面11c在宽度方向的尺寸与磁体组件20的安装面在宽度方向的尺寸基本相同，使磁体组件20在安装过程中更容易对位。安装槽11的底面11c在宽度方向的尺寸也可以比磁体组件20的安装面在宽度方向的尺寸略大，这样可以为磁体组件20与基板10具有安装槽11之间的尺寸公差留出空间。

在一些可能的实施方式中，安装槽11的第一侧面11a和第二侧面11b，在基板10的厚度方向可以呈直线，也可以呈弧线。对应的，磁体组件20的形状与安装槽11的底面11c、第一侧面11a和第二侧面11b的形状相适应，其中，磁体组件20可以与第一侧面11a和第二侧面11b均为面接触，也可以为线接触，以能够实现第一侧面11a和第二侧面11b对磁体组件20安装时的引导对位、或能够实现第一侧面11a和第二侧面11b对磁体组件20安装后的限位为准。

本申请的发明人考虑到，若基板10能够对磁体组件20提供第二方向的限位，第二方向即沿安装槽11的深度方向，可有利于磁体组件20与基板10之间连接的稳固性。为此，本申请为磁极模块提供如下一种可能的实现方式：

如图6所示，本申请实施例的第一侧面11a和第二侧面11b沿远离底面11c的方向逐渐靠近。

在本实施例中，安装槽11的第一侧面11a和第二侧面11b还可以对磁体组件20构成第二方向的限位，第二方向即沿安装槽11的深度方向，第二方向与前述第一方向垂直。例如，第一侧面11a和第二侧面11b在基板10的宽度方向对向设置，则第一侧面11a和第二侧面11b不仅能够对磁体组件20构成沿基板10的宽度方向的限位，还能够对磁体组件20构成沿基板10的厚度方向的限位，有助于提高磁体组件20与基板10之间的稳固性。安装时，可以将磁体组件20沿安装槽11的轴向推入基板10的安装槽11。

在一些可能的实施方式中，安装槽11的第一侧面11a和第二侧面11b均为平面，此时安装槽11则形成燕尾槽结构，安装槽11的第一侧面11a和第二侧面11b的梯度大于磁体组件20的侧边梯度，从而实现可将磁体组件20卡在基板10的安装槽11内。

在一些可能的实施方式中，第一侧面11a和第二侧面11b均为曲面，此时安装槽11则形成类似燕尾槽结构。

本申请的发明人考虑到，在上述各实施例基础上，基板10的安装槽11还缺乏对磁体组件20实现第三方向的限位，第三方向即安装槽11的轴向，第三方向与前述第一方向和第二方向均正交。为此，本申请为磁极模块提供如下一种可能的实现方式：

如图5所示，本申请实施例的磁极模块还包括：两个挡块40。

两个挡块40分别设置于安装槽11的轴向两端，每一挡块40与安装槽11的底面11c、第一侧面11a和第二侧面11b均接触，每一挡块40还与磁体组件20接触。

在本实施例中，采用分别设置于安装槽11的轴向两端的两个挡块40，对磁体组件20实现第三方向的限位，有助于提高磁体组件20与基板10之间的稳固性。安装时，先在在基板10的安装槽11内涂覆例如胶水等结构件，将磁体组件20沿安装槽11的轴向推入基板10的安装槽11，并通过结构件使磁体组件20与基板10的安装槽11粘接固定，然后将两挡块40分别推入安装槽11的轴向两端，并均与基板10的安装槽11通过结构件粘接固定。

在一些可能的实施方式中，两个挡块40的形状均与安装槽11的底面11c、第一侧面11a和第二侧面11b的形状相适应，其中，任一挡块40可以与第一侧面11a和第二侧面11b均为面接触，也可以为线接触，以能够实现第一侧面11a和第二侧面11b对挡块40安装时的引导对位、或能够实现第一侧面11a和第二侧面11b对挡块40安装后的限位为准。当两个挡块40的厚度与基板10的安装槽11的深度相同时，挡块40与基板10构成的整体在安装槽11开口一侧的表面是个平面，便于保护层30的吸塑伏贴。

本申请的发明人考虑到，磁极模块的结构若不合理，可能影响磁体组件20的，造成对转子、定子之间配合的干涉。为此，本申请为磁极模块提供如下一种可能的实现方式：

如图7所示，本申请实施例的挡块40的厚度与安装槽11的深度相适应。

在本实施例中，挡块40的厚度与安装槽11的深度可以相等，也可以基本相等，使挡块40在基板10的安装槽11固定安装后，安装槽11轴向两端的开口处能够形成与基板10结构一致或基本一致的封闭，这样的结构可便于防护层的吸塑吸附，还可以避免因挡块40厚度过小而可能存在的对磁体组件20限位不足，或因挡块40厚度过大而可能存在的与其他组件构成干涉，影响转子、定子的配合。

在一些可能的实施方式中，挡块40为非导磁材质，例如不锈钢、玻璃钢等。一方面可以对磁体组件20提供足够的限位强度，另一方面可以避免磁极间漏磁。

在一些可能的实施方式中，基板10开槽的形式也可以变为在平的导磁基板10两侧加装非导磁压条的形式，可以采用螺纹连接或者焊接安装，避免磁极间漏磁。

本申请的发明人考虑到，磁体组件20若是采用分体的单元结构，则可以提高磁体组件20的适应度，可以根据实际需要灵活调整磁体组件20的尺寸大小。为此，本申请为磁极模块提供如下一种可能的实现方式：

如图8所示，本申请实施例的磁体组件20包括若干磁体单元21，若干磁体单元21具备以下至少一项特征：

若干磁体单元21紧密列装于安装槽11处。采用分体的磁体单元21结构，提高了磁体组件20的适应度，可以根据实际需要灵活调整磁体组件20的尺寸大小。若干磁体单元21紧密列装，则是充分利用基板10上的安装空间，提高磁极模块的磁性。

如图6所示，每一磁体单元21的厚度大于安装槽11的深度。这样，磁体组件20会凸出于基板10，减少基板10对磁体组件20的磁干扰。

各磁体单元21的厚度相同。这可以提高磁体组件20的磁性整体度，使整个磁极模块的磁性更均匀。

本申请的发明人考虑到，磁极模块中的保护层30，不同的设置方式可以带来不同的保护效果。为此，本申请为磁极模块提供如下一种可能的实现方式：

本申请实施例的保护层30覆盖挡块40的表面。这样可以对挡块40也起到保护作用，延长挡块40的寿命。

在一些可能的实施方式中，磁极模块轴向两端裸露的挡块40和基板10的安装槽11之间的间隙可用密封胶刮涂密封，实现对磁极模块表面完全密封，保证水汽不会进入引起磁体组件20的锈蚀。

基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种转子，该转子包括：磁轭，和多个如本申请前文实施例提供的磁极模块；多个磁极模块与磁轭的安装面连接。

在本实施例中，转子中的磁极模块采用前述各实施例提供的磁极模块结构，其原理和技术效果请参阅前述各实施例，在此不再赘述。

基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种电机，该电机包括：如本申请前文实施例提供的磁极模块。

或，该电机包括：如本申请前文实施例提供的转子。

在本实施例中，电机根据其能量转换或传递的方式可包括电动机和发电机。电机的转子中的磁极模块采用前述各实施例提供的磁极模块结构，其原理和技术效果请参阅前述各实施例，在此不再赘述。

基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种风力发电机组，该风力发电机组包括：如本申请第一个方面提供的磁极模块。

或，该风力发电机组包括：如本申请前文实施例提供的转子。

或，该风力发电机组包括：如本申请前文实施例提供的电机，该电机为发电机。

在本实施例中，风力发电机组中的电机为发电机，该发电机的转子中的磁极模块采用前述各实施例提供的磁极模块结构，其原理和技术效果请参阅前述各实施例，在此不再赘述。

下面为本申请提供的一种磁极模块，提供一种装配方法：

在基板10的安装槽11的底面11c点涂结构胶，插入磁体单元21并压紧在安装槽11的底面11c，实现对磁体单元21的粘接固定，擦除溢出胶水。依此工序完成磁极模块一列磁极组件所有磁体单元21的粘接。

在基板10的安装槽11的第一侧面11a和第二侧面11b点涂结构胶，在基板10的安装槽11的轴向两端插入挡块40并压紧，擦除溢出胶水，实现对挡块40的粘接固定。

在磁体组件20凸出于基板10的全部表面、基板10的表面、挡块40的表面均匀涂覆真空吸塑胶，采用吸塑板通过真空吸塑工艺吸附粘贴于磁体组件20凸出于基板10的全部表面、基板10的表面、挡块40的表面，形成吸塑成型的防护层，实现对磁体组件20的可靠密封。

在吸塑成型的防护层与基板10的接缝处，使用密封胶进行封边，保证吸塑防护层边缘密封可靠。

对完成前述工序的磁极模块进行整体充磁。

应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：

1、磁极模块采用由吸塑成型的薄膜层实现的封装结构，封装成本低廉，而且利于提高磁极模块的制造及装配效率，可以多个磁极模块同时生产，单个模块吸塑工艺耗时仅几分钟，批量化效益显著；

2、吸塑成型的薄膜层与磁体组件20的表面以及基板10的表面贴附性好，气隙控制更好，因此封装的密封性好，可靠性高。

本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

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申请和简化描述，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申请的限制。

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。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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申请中的具体含义。

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。