CN101572461A - 用于封装发电机的转子的永磁体的方法以及发电机的转子 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于封装发电机的转子的永磁体的方法以及发电机的转子。该发电机转子有转子磁轭，该转子磁轭包括转子轴线和沿轴向方向的两端。该方法包括以下步骤：将沿轴向方向比转子磁轭更短的多个永磁体布置在转子磁轭的外侧，从而使得转子磁轭在它的两端处的较短部分空出；将非磁性材料的间隔件布置在永磁体之间；将端部屏障件布置在转子磁轭的空出部分上；用非磁性材料薄片将永磁体和间隔件包起来，该薄片覆盖转子的整个长度，包括端部屏障件；将气密隔膜布置在薄片的外侧，并使它与转子磁轭的端部密封，这样，隔膜和转子磁轭一起形成气密包封罩；向在隔膜和转子磁轭之间的气密包封罩施加真空；将树脂灌注至该气密包封罩中；以及使该树脂凝固。

Description

用于封装发电机的转子的永磁体的方法以及发电机的转子
技术领域
本发明涉及一种用于封装发电机的转子的永磁体的方法。它还涉及一种发电机的转子以及一种风力涡轮机。
背景技术
在永磁体发电机中，磁体通常粘接(例如胶接)在转子芯上。在正常工作情况下，在发电机中可能有明显的温度升高。这样的温度升高可能削弱转子与磁体之间的粘接。除非采取措施来使磁体保持就位，否则它们可能与转子分离，这将导致对发电机的严重损坏。
在文献EP1367700A2中介绍了一种用于制造永磁体马达的封装转子的方法。该方法主要使用了真空辅助树脂传递模塑(VARTM)。所记载的转子设有相当复杂的装置来用于将磁体保持在树脂旁边。磁极片通过磁极保持器而特别固定在转子内部环上，该磁极保持器通过可拆卸密封部件(例如螺钉)来保持。
在专利US4954736中介绍了一种方法，其中，磁体通过机械保持器和热固性树脂的组合来保持。安装在转子轴上的磁轭设有多个凸起，这些凸起设计成保持磁体。这些凸起和磁体的尺寸设置成使得凸起和磁体之间有很小的间隙。这些间隙随后被充满树脂，以便将磁体固定在所需的位置。
在专利US5040286和US5175461中所记载的方法包括：通过柱形不锈钢壳体来将磁体压靠在转子芯上(该不锈钢壳体被冷压在磁体上)，以及利用粘接剂来填充任何残留的空腔。
发明内容
因此，本发明的第一目的是提供一种用于封装发电机的转子的永磁体的优选方法。本发明的第二目的是提供一种发电机的优选转子。本发明的第三目的是提供一种优选的风力涡轮机。
第一目的通过如权利要求1所述的用于封装发电机的转子的永磁体的方法来解决。第二目的通过如权利要求10所述的发电机的转子来解决。第三目的通过如权利要求13所述的风力涡轮机来解决。从属权利要求进一步确定了本发明的发展形式。
用于封装发电机的转子(该发电机转子有转子磁轭，该转子磁轭包括转子轴线和沿轴向方向的两个端部)的永磁体的本发明方法包括以下步骤：
将多个永磁体布置在转子磁轭的外侧，该永磁体轴向方向比转子磁轭更短，从而使得转子磁轭在其两个端部处空出一较短部分；
将非磁性材料的间隔件布置在永磁体之间；
将端部屏障件布置在转子磁轭的空出部分上；
用非磁性材料薄片将永磁体和间隔件包起来，该薄片覆盖转子的整个长度，包括端部屏障件；
将气密隔膜布置在薄片的外侧，并将其封接至转子磁轭的端部，使得隔膜和转子磁轭一起形成气密包封罩；
向在隔膜和转子磁轭之间的气密包封罩施加真空；
将树脂灌注至该气密包封罩中；以及
使该树脂凝固。
本发明方法总体上使用了真空辅助树脂传递模塑。所使用的转子例如可以是风力发电机的转子。
优选是，永磁体可以在布置在转子磁轭的外侧之后通过磁力而固定在它们的位置处。这有助于将永磁体装配在转子磁轭外侧。而且，不需要使用螺钉等。与在所引用的现有技术中所述的情况相比，本发明方法提供了用于制造具有封装永磁体的发电机转子的非常简单的方法。
非磁性材料的薄片例如可以由玻璃纤维或不锈钢制成。
转子磁轭可以有柱形形状，特别是圆形截面。转子磁轭还可以包括周边。非磁性材料的间隔件可以布置在永磁体之间，使得永磁体相对于转子磁轭的周边保持在规则的角度距离处。例如，间隔件可以压入到磁体之间的开口中。而且，磁体和/或间隔件可以利用快速固化粘接剂而固定。
优选是，在向气密包封罩施加真空之前，多个真空端口可以插入气密隔膜中。特别是，多个真空端口可以在转子磁轭的两个端部处环绕转子的周边以规则的间隔插入气密隔膜中。这能够向气密包封罩均匀地施加真空以及将树脂均匀地灌注至气密包封罩中。
通常，真空可以通过真空端口而施加给在隔膜和转子磁轭之间的气密包封罩。而且，树脂可以灌注至处于真空状态下的气密包封罩中。树脂例如可以灌注至气密包封罩中，使得全部空腔都充满树脂。优选是，位于与真空端口相对的端部处的端口用于灌注树脂。这有利于将树脂灌注至处于真空状态下的气密包封罩中。
与在所引用的现有技术中所述的情况相比，本发明方法非常简单。不需要用于保持磁体的其它装置。该封装总体上用于双重目的。它保护磁体不受环境影响，例如空气中的湿气，该湿气可能引起腐蚀。而且，它有助于将磁体保持在它们的位置。永磁体可能易碎，该封装将防止碎片离开磁体。该封装利用真空辅助树脂传递模塑来制造，使得该结构中的所有空腔都可以充满树脂，且转子的所有部件都可以牢固地相互粘接。
本发明的发电机的转子包括转子磁轭。转子磁轭包括转子轴线和沿轴向方向的两个端部。本发明的转子还包括多个永磁体，这些永磁体沿轴向方向比转子磁轭更短，并布置在转子磁轭的外侧，从而使得转子磁轭在其两个端部处空出较短部分。而且，该转子包括多个非磁性材料的间隔件，这些间隔件位于永磁体之间。该转子还包括至少两个端部屏障件，这些端部屏障件位于转子磁轭的空出部分上。非磁性材料薄片将永磁体和间隔件包起来，从而覆盖转子的整个长度，包括端部屏障件。而且，气密隔膜位于薄片的外侧，并封接至转子磁轭的端部，使得隔膜和转子磁轭一起形成气密包封罩。气密包封罩充满树脂，这样，转子磁轭、磁体、间隔件、薄片和端部屏障件牢固地相互粘接。
本发明转子的磁体的该封装保护了磁体不受环境影响，例如空气中的湿气，该湿气可能引起腐蚀。而且，该封装有助于将磁体保持在它们的位置。永磁体可能较易碎，且封装将防止碎片离开磁体。
转子磁轭可以有柱形形状，特别是圆形截面。间隔件可以由玻璃纤维或不锈钢制造。发电机例如可以是风力发电机。
本发明的风力涡轮机包括如前所述的发电机的本发明转子。本发明的风力涡轮机具有与本发明转子相同的优点。
通过下面结合附图对实施例的说明，将清楚本发明的其它特征、特性和优点。所述特征可以有利地单独出现和相互组合。
附图说明
图1示意表示了发电机的本发明转子的、与旋转轴线垂直的剖视图。
图2示意表示了如图1中所示的本发明转子沿旋转轴线的剖视图。
具体实施方式
下面将参考图1和2介绍本发明的实施例。图1示意表示了本发明的发电机转子的与旋转轴线9垂直的剖视图。本发明的转子包括转子磁轭1、永磁体2、间隔件3和非磁性材料薄片4。图1和图2中省略了一些零件，例如转子轴和辐条。
转子磁轭1为柱形形状。永磁体2布置在转子磁轭1的外侧。由非磁性材料制成的间隔件3布置在磁体2之间，使得这些磁体2保持为规则的角度距离。
在装配过程中，磁体2通过磁力而固定在它的位置，且间隔件3压入到磁体2之间的开口中。或者，可以使用快速固化粘接剂来固定磁体2和/或间隔件3。例如由玻璃纤维或不锈钢制成的非磁性材料薄片4将磁体2和间隔件3包起来。
图2示意表示了本发明的转子沿旋转轴线9的剖视图。磁体2和图2中未示出的间隔件3比转子磁轭1略短，从而使得磁轭1沿旋转轴线9在两个端部10、11处空出一较短部分。例如不锈钢或玻璃纤维材料的端部屏障件5布置在转子磁轭1的这些空出部分上。这些端部屏障件5具有双重功能：它们在树脂灌注过程中用作进口和出口歧管，且一旦树脂8凝固，该端部屏障件5变成磁体2的封装的一部分。将磁体2和间隔件3包起来的非磁性材料薄片覆盖转子的整个长度(包括端部屏障件5)。
气密隔膜6布置在薄片4的外侧，并封接至与转子磁轭1的沿轴向方向的端部10、11，使得隔膜6和转子磁轭1一起形成一种气密包封罩。多个真空端口7a、7b在转子的两个端部10、11处环绕转子的周边以规则的间隔插入该气密隔膜6中。
在转子一个端部10处的真空端口7a用于向隔膜6和转子磁轭1之间的气密包封罩施加真空。在另一相对端部11处的端口7b用作树脂灌注端口。树脂8被灌注至处于真空状态下的该气密包封罩中，使得所有的空腔都充满树脂8。当树脂8凝固时，转子磁轭1、磁体2、间隔件3、薄片4和端部屏障件5相互粘接。因此，磁体2被完全封装。这意味着该封装是使用真空辅助树脂传递模塑来制造的，因此，该结构中的所有空腔都充满树脂8，且转子的所有部件都牢固地相互粘接。
该封装有效保护磁体2不受外部影响，例如空气中的湿气(该湿气可能引起腐蚀)。而且，该封装有助于将磁体2保持在它们的位置。这意味着，与所引用的现有技术相比，不需要螺钉或保持凸起或外壳。在本发明转子中，不需要其它用于保持磁体的装置。因此，本发明的转子与所引用的现有技术中的所述情况相比制造简单。

Claims (13)

1.一种用于封装发电机的转子的永磁体(2)的方法，该转子有转子磁轭(1)，该转子磁轭包括转子轴线(9)和沿轴向方向的两个端部(10、11)，该方法包括步骤：
将多个永磁体(2)布置在转子磁轭(1)的外侧，所述永磁体沿轴向方向比转子磁轭(1)更短，从而使得转子磁轭(1)在其两个端部(10、11)处空出一较短部分；
将非磁性材料的间隔件(3)布置在永磁体(2)之间；
将端部屏障件(5)布置在转子磁轭(1)的空出部分上；
用非磁性材料薄片(4)将永磁体(2)和间隔件(3)包起来，该薄片(4)覆盖转子的整个长度，包括端部屏障件(5)；
将气密隔膜(6)布置在薄片(4)的外侧，并将其封接至转子磁轭(1)的端部(10、11)，使得隔膜(6)和转子磁轭(1)一起形成气密包封罩；
向在隔膜(6)和转子磁轭(1)之间的气密包封罩施加真空；
将树脂(8)灌注至该气密包封罩中；以及
使该树脂(8)凝固。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
在将永磁体(2)布置在转子磁轭(1)的外侧之后，永磁体(2)通过磁力而固定在它们的位置处。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中：
转子磁轭(1)包括周边，非磁性材料的间隔件(3)布置在永磁体(2)之间，使得永磁体(2)相对于转子磁轭(1)的周边保持在规则的角度距离处。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中：
磁体(2)和/或间隔件(3)由快速固化粘接剂固定。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其中：
在向气密包封罩施加真空之前，多个真空端口(7a、7b)插入气密隔膜(6)中。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其中：
多个真空端口(7a、7b)在转子磁轭(1)的两个端部(10、11)处环绕转子的周边以规则的间隔插入该气密隔膜(6)中。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，其中：
通过真空端口(7a、7b)将真空施加给隔膜(6)与转子磁轭(1)之间的气密包封罩。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的方法，其中：
将树脂(8)灌注至气密包封罩中，使得全部空腔充满树脂(8)。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的方法，其中：
位于与真空端口(7a、7b)相对的端部处的端口(7a、7b)用于灌注树脂。
10.一种发电机的转子，包括转子磁轭(1)，该转子磁轭包括转子轴线(9)和沿轴向方向的两个端部(10、11)，其特征在于，该转子还包括：
多个永磁体(2)，这些永磁体沿轴向方向比转子磁轭(1)更短，并布置在转子磁轭(1)的外侧，从而使得转子磁轭(1)在其两个端部(10、11)处空出一较短部分；
多个非磁性材料的间隔件(3)，这些间隔件位于永磁体(2)之间；
至少两个端部屏障件(5)，这些端部屏障件位于转子磁轭(1)的空出部分上；
非磁性材料薄片(4)，该薄片将永磁体(2)和间隔件(3)包起来，从而覆盖转子的整个长度，包括端部屏障件(5)；以及
气密隔膜(6)，该气密隔膜位于薄片(4)的外侧，它封接至转子磁轭(1)的端部(10、11)，使得隔膜(6)和转子磁轭(1)一起形成气密包封罩，该气密包封罩充满树脂(8)，使得转子磁轭(1)、磁体(2)、间隔件(3)、薄片(4)和端部屏障件(5)牢固地相互粘接。
11.根据权利要求10所述的发电机的转子，其特征在于：
间隔件(3)由玻璃纤维或不锈钢制造。
12.根据权利要求10或11所述的发电机的转子，其特征在于：
该发电机是风力发电机。
13.一种风力涡轮机，包括如权利要求10至12中任意一项所述的发电机的转子。
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