CN104734432A - 制造发电机转子 - Google Patents
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Abstract
描述了一种用于制造发电机的外转子(102)的方法,所述方法包括:将多个磁体(101)可释放地附接在圆形辅助结构(103)处,从而使磁体(201)的径向内表面(225)对准以符合转子(102)的预期内直径(2*r0);施加至少与磁体(201,301)的径向外表面(323)接触且周向地在磁体(201,301)之间的粘结材料(331,333,337),以便将对准的磁体(201,301)固定在位。
Description
技术领域
本发明涉及用于制造发电机的外转子的方法和布置并且涉及发电机的外转子。
背景技术
发电机可用于风力涡轮机中,其中多个转子叶片驱动连接到发电机的转子的轴,转子相对于包括一个或多个绕组的定子旋转。特别地,发电机可包括具有永久磁体的转子。特别地,风力涡轮机可包括直驱式发电机,即,具有连接到多个转子叶片所连接到的相同轴的转子的发电机。因此,这样的风力涡轮机不包括用于将具有连接到其的多个转子叶片的主轴的旋转速度转变到副轴的齿轮箱,该副轴机械地连接在发电机内并且在发电机内旋转(作为转子)。由此,发电机可包括内转子和外转子或外转子和内转子。转子承载磁体,特别是电磁体或永久磁体。定子可包括多个绕组,在承载磁体的转子旋转时在绕组中感应电压。在定子和转子磁体之间,提供了小的气隙以允许来自永久磁体或电磁体的磁通在定子绕组中感应电压。
从文献US 2011/0271519已知一种用于制造发电机的转子的制造方法,其中金属板被轧制成具有两个自由端的周向开放的圆柱体上。轧制的金属板的两个自由端接着被焊接以形成封闭的圆柱体,然后将该圆柱体轧制以得到转子的所需的端直径。
今天,风力涡轮机发电机变得越来越大,由此也提供更高的功率产额。由此,发电机和因此转子的直径也增加,以便获得从发电机输出的所需功率。这又可能需要包括轧制机械的越来越大的制造设备,以便制造转子。该机械可能是非常昂贵的,并且目前可能在轧制机械能处理的转子直径方面存在限制。甚至进一步的问题可能涉及将轧制的转子轭后期处理以得到例如磁体槽的高成本且耗时的步骤。因此,常规方法也是非常复杂的,并且需要多个处理和制造步骤。
可能存在对用于制造发电机的外转子的方法和布置的需求,并且也可能存在对发电机的外转子的需求,其中制造过程相比常规方法更简单且更具性价比,并且其中制造的外转子具有准确地限定的几何形状并且具有足够的稳定性和强度,以便满足用于在特别地包括在风力涡轮机中的发电机中使用的要求。
发明内容
这些需求由独立权利要求的主题满足,其涉及用于制造发电机的外转子的方法、用于制造发电机的外转子的布置,并且也涉及特别地可包括在风力涡轮机的发电机中的发电机外转子。本发明的有利实施例通过从属权利要求描述。
根据本发明的一个实施例,提供了一种用于制造发电机的外转子的方法,该方法包括:在环形(特别地圆形或圆柱形)辅助结构处可释放地附接多个磁体(直接或间接),从而使磁体的径向内表面对准以符合转子的预期内直径;至少与磁体的径向外表面接触地且在磁体之间周向地施加粘结材料,以便将对准的磁体固定在位(特别是相对于彼此)。
通过该方法制造的外转子可能适用于具有内转子的发电机(特别是风力涡轮机的发电机)。特别地,成品转子可具有在3m和10m之间、特别地在4m和7m之间的内直径(即,在磁体的径向上相对的内表面之间的距离)。由此,外转子可能适合风力涡轮机的发电机。磁体可包括电磁体或特别地可包括包含铁磁材料的永久磁体,该材料已被磁化,使得永久磁体在不被电流驱动的情况下生成永久磁场。多个磁体可特别地布置在环形辅助结构的辅助结构径向外表面处,使得它们围绕辅助结构的整个圆周彼此周向等距地间隔开。特别地,每个磁体的径向内表面可具有在30mm和100mm之间、特别地约50mm的(周向)宽度。此外,相邻磁体之间的周向距离可以在30mm和100mm之间,特别地约50mm。
当外转子准备用作发电机的转子时将包括在外转子中的所有磁体可以可释放地附接在辅助结构处。可释放地附接多个磁体可包括或涉及在磁体的径向内表面和辅助结构径向外表面之间施加粘合剂和/或将磁体的侧表面夹持(或挤压)在辅助结构的凹部中(特别是在辅助结构径向外表面处),或者可涉及其它附接装置和过程。此外,螺钉或其它附接装置也可用来将磁体可释放地附接到辅助结构。可释放地附接可允许在制造完成后从多个磁体释放辅助结构。例如,辅助结构可从由粘结材料(在磁体之间和磁体周围的)连接或结合到彼此的多个磁体撤回或移除。
特别地,在制造期间,多个磁体可直接或间接可释放地附接在圆形辅助结构处。例如,根据本发明的特定实施例,在辅助结构径向外表面和磁体的径向内表面之间可存在径向内部片材(用于形成可被抽空的袋)和纤维材料的一个或多个层。根据本发明的其它实施例,在磁体的径向内表面和辅助结构径向外表面之间可能不存在内部片材,但可能存在纤维材料的一个或多个层。根据另一些实施例,多个磁体可直接可释放地附接在圆形辅助结构,并且在磁体的径向内表面和辅助结构径向外表面之间既没有内部片材也没有纤维材料。根据这些实施例,永久磁体可以(在成品转子中)包括在径向外部部分处的粘结材料,但可能特别地不包括在其径向内表面处的粘结材料。
然而,根据在磁体的径向内表面和辅助结构径向外表面之间包括至少纤维材料的实施例,粘结材料(特别地除了纤维材料之外还包括树脂)可存在于磁体的径向外表面周围或之上以及磁体的径向内表面之上或周围。由此,可以实现成品转子的还要高的强度和稳定性。
辅助结构可包括一种或多种材料,例如金属、木材、塑料,并且可特别地包括条或杆的框架,所述条或杆螺接(特别地形成可移动的接头或铰链)和/或焊接到彼此以形成特别地圆柱形状。辅助结构偶尔也可称为夹具以用于固定多个磁体。因此,辅助结构可被调适成使得多个磁体可以可释放地附接在其上,使得它们以圆柱形方式布置在辅助结构的整个圆周周围。
施加粘结材料可涉及或包括模塑过程,特别地真空辅助树脂树脂传递模塑(VARTM)过程,并且也特别地包括将纤维材料施加在磁体的径向外表面和/或径向内表面上且周向地在相邻磁体之间。根据其它实施例,模塑过程可以在不施加真空的情况下施加。粘结材料可以被施加使得粘结材料沿成品转子的整个圆周存在。由此,粘结材料可以(至少部分地)嵌入磁体。特别地,当施加粘结材料时,粘结材料可以处于其中粘结材料能改变其形状的状态,特别是其中粘结材料为液体使得它可通过例如灌注或擦抹而分布的状态。根据本发明的一个实施例,转子构造例如使用VARTM浇注过程构建在复合材料中。除了树脂之外,复合材料可包括玻璃纤维、碳纤维或此两者的组合。
根据本发明的一个实施例,粘结材料被例如施加以围绕磁体的径向外表面和径向内表面。
当使用粘结材料(特别是使用纤维材料和树脂)围绕径向外表面和径向内表面时,可以增加成品外转子的稳定性和强度。此外,在发电机的操作期间,可以准确地维持磁体的预期几何形状和尺寸以及取向和布置。
根据本发明的一个实施例,粘结材料包括复合材料,其包含树脂和纤维材料(例如,呈垫或网片或织物的形式),特别是玻璃纤维和/或碳纤维材料。
特别地,纤维材料可在施加粘结材料时首先施加,然后可将树脂施加在纤维材料上。由此,在制造外转子完成时,可利用提供足够的强度和稳定性的常规材料。根据一个特定实施例,粘结材料可以不包括复合材料,特别是可以不包括纤维材料,而仅包括树脂,特别是在其中稳定性要求不太严格的情况中。另外,树脂可与纤维材料预混合,使得树脂和纤维材料在单个过程中组合地施加到磁体。
根据本发明的一个实施例,磁体的径向外表面处于比周向上在相邻磁体之间的辅助结构径向外表面更大的径向位置处。
因此,磁体在置于辅助结构处时可径向向外突出。由此,磁体的径向外表面和/或还有磁体的侧表面的部分可暴露,使得它们可以被粘结材料有效地覆盖。
当可释放地附接到辅助结构时,多个磁体从周向上在相邻磁体之间的辅助结构径向外表面(径向向外)突出。
根据本发明的一个实施例,磁体的径向内表面处于比周向上在相邻磁体之间的辅助结构径向外表面更小的径向位置处。
根据本发明的该实施例,辅助结构可包括在辅助结构径向外表面处的凹槽或凹部,在该凹部中,磁体可被附带,并且可以例如通过将磁体夹持在凹部内而可释放地附接。由此,可释放地附接多个磁体可被简化。换句话讲,辅助结构可包括在将放置磁体的周向位置处的用于相应的磁体的凹部。由此,在将放置磁体的周向位置处的辅助结构径向外表面的径向位置可被选择成(大致)符合转子的预期内直径。由此,可以以更准确的方式实现转子的预期几何形状。
由此,磁体可被更准确地保持在位,以符合转子的预期内直径。
根据本发明的一个实施例,纤维材料作为径向内部纤维材料施加在辅助结构径向外表面和磁体的径向内表面之间,其中纤维材料作为径向外部纤维材料施加在磁体的径向外表面上。
通过将纤维材料施加在磁体的的径向外表面上和径向内表面上(并且例如也在磁体的侧表面处),磁体至少部分地由纤维材料围绕(特别是在将树脂施加到纤维材料之后),这可以提高成品外转子的稳定性。
根据本发明的一个实施例,径向外部纤维材料作为延伸的径向外部纤维材料在周向方向上延伸超出磁体的外表面,其中径向内部纤维材料作为延伸的径向内部纤维材料在周向方向上延伸超出磁体的径向内表面,其中延伸的径向外部纤维材料和延伸的径向内部纤维材料在相邻磁体之间周向上叠置于彼此的顶部上。
特别地,延伸的径向外部纤维材料和延伸的径向内部纤维材料可由此牢固地接合在相邻磁体之间,并可由此提供高的稳定性(当被固化或硬化时)。特别地,延伸的径向外部纤维材料和延伸的径向内部纤维材料可以平滑方式分层,而不折叠并且不包括气泡或滞留的空气(特别是在树脂被施加时)。
根据本发明的一个实施例,施加粘结材料包括用树脂浸泡(或润湿或擦抹)径向外部纤维材料、径向内部纤维材料和叠置有延伸的径向内部纤维材料的延伸的径向外部纤维材料,该方法特别地还包括使树脂交联以固化。纤维材料(置于多个位置处)可由此被润湿或围绕或浸渍到树脂材料中,特别地避免滞留空气和避免气泡。为了使树脂交联(以形成聚合物),可在将树脂施加在已分层或施加的纤维材料上面或之上前不久将交联剂添加到树脂(例如,环氧树脂)。在浸泡纤维材料之后,可施加真空,以便移除残余空气或气泡。在其它实施例中,不可以施加真空,并且树脂可以例如在环境条件下,例如在环境正常大气压下交联。
根据本发明的一个实施例,作为外部粘结材料保持结构,外部片材布置在磁体的径向外表面上,特别是在径向外部纤维材料上。外部片材可随后形成袋的一部分,该袋可接着(在施加粘结材料之后,特别是在施加纤维材料和施加树脂之后)被抽空,以便促进树脂模塑过程,特别是为了执行真空辅助树脂传递模塑过程(VARTM)。
根据本发明的一个实施例,作为内部粘结材料保持结构,内部片材布置在径向内部纤维材料和辅助结构径向外表面之间。外部粘结材料保持结构可允许保持粘结材料(特别是树脂),使得粘结材料被迫与磁体的内表面保持接触。内部片材可形成袋(与外部片材一起形成的)的一部分,该袋用于包含整个粘结材料并包含所有磁体。因此,当外部片材和内部片材封闭时,包括施加的粘结材料的所有永久磁体被包含在(例如,环形的)袋内部。袋可接着被抽空(使用用于从袋内部移除空气或其它气体的真空泵),以便移除残余气体和空气并且促进树脂模塑过程。
根据本发明的该实施例,内部片材可被省掉,因为辅助结构径向外表面防止粘结材料(特别是树脂)的泄漏并且将粘结材料(特别是树脂)有效地包含在辅助结构径向外表面和外部片材之间。由此,特别地,辅助结构径向外表面在该实施例中可形成连续的坚固且粘结材料密封的表面。因此,根据该实施例,粘结材料(特别是浸入纤维材料的树脂)可直接接触辅助结构径向外表面。由此,内部片材可被省掉,从而简化制造过程。
根据本发明的一个实施例,辅助结构外表面包括凹部或通道(例如,在将放置磁体的周向位置处和/或在将放置的磁体之间的周向位置处),在这里可施加真空。
当外部片材与辅助结构径向外表面接合时(例如,在辅助结构的轴向端部部分处),凹部和通道可允许袋内部的更有效抽空。由此,可以促进袋内的残余气体或空气的移除或减少。
根据本发明的一个实施例,施加粘结材料包括:部分地紧密接合内部粘结材料保持结构和外部粘结材料保持结构以形成袋;用树脂填充袋的内部;完全紧密地接合内部粘结材料保持结构和外部粘结材料保持结构以封闭袋;以及将袋的内部抽空,特别是利用凹部或通道。该方法还可包括移除辅助结构,特别是使用液压机构使辅助结构坍塌。
由此,可以执行VARTM过程。移除辅助结构也可在不采用袋的其它实施例中执行。
内部粘结材料保持结构和外部粘结材料保持结构可以例如在辅助结构的端部部分或位置处接合。由此形成的袋可以基本上包括附带所有磁体和整个粘结材料(特别地包括纤维材料和树脂)的环形形状。填充袋可以甚至包括当例如外部片材仍然缺失时在袋尚未形成的同时将树脂至少部分地施加到纤维材料。封闭的袋可包括可连接到抽空管线的一个或多个端口或连接器或开口,该抽空管线可连接到真空泵。
使辅助结构坍塌可包括减小辅助结构的尺寸或延伸或直径,使得它可从成品转子撤出。树脂可固化并可因此变成刚性和固体的(特别是在添加了一些交联剂且已经过特定的交联时间之后)。此外,可以施加热,以加速交联过程和因此固化。
应当理解,结合用于制造外转子的方法单独地或以任何组合公开、描述、采用或提及的特征也可单独地或以任何组合应用于根据本发明的一个实施例的用于制造外转子的布置,反之亦然。
根据本发明的一个实施例,提供了一种用于制造发电机的外转子的布置,该布置包括:环形辅助结构,多个磁体能够(直接或间接)可释放地附接到该辅助结构,从而使磁体的径向内表面对准以符合转子的预期内直径,圆形辅助结构调适成使得粘结材料可施加成至少与磁体的径向外表面接触且周向地在磁体之间,以便将对准的磁体固定在位。
该布置可适于执行根据本发明的一个实施例的用于制造外转子的方法。
该布置特别地还可包括粘结材料,特别地包括纤维材料和树脂。此外,该布置可包括外部片材(且特别地还有内部片材)以用于形成附带磁体和粘结材料的袋。此外,该布置可包括一个或多个真空泵和连接到袋内部的相应的配管或抽空管线。内部片材和外部片材可包括塑料、箔或任何其它柔性的不透树脂的材料。
根据本发明的一个实施例,提供了一种发电机的外转子,该转子包括:多个磁体,磁体的径向内表面角向对准以符合转子的预期内直径;粘结材料,其施加成至少与磁体的径向外表面接触且周向地在磁体之间,以便将对准的磁体固定在位。
外转子可根据用于制造根据本发明的一个实施例的外转子的方法制造,特别地使用根据本发明的一个实施例的用于制造外转子的布置。
由此,特别地多个磁体可包括永久磁体或为永久磁体。特别地,永久磁体可包括在内部的磁化铁磁材料并可由不锈钢包封,以便减少腐蚀和/或保护磁化的铁磁材料。
必须指出,本发明的实施例已参照不同的主题进行了描述。特别地,一些实施例已参照设备类权利要求进行描述,而其它实施例已参照方法类权利要求进行描述。然而,本领域的技术人员将从上面和下面的描述想到,除非另外指出,除了属于一类主题的特征的任何组合之外,与不同主题有关的特征之间、特别是在设备类权利要求的特征和方法类权利要求的特征之间的任何组合也被认为将随本文一起公开。
以上限定的方面和本发明的另外的方面从下文将描述的实施例的示例显而易见,并且参照该实施例的示例加以说明。下面将参照实施例的示例更详细地描述本发明,但本发明不受其限制。
附图说明
图1示意性地示出根据本发明的一个实施例的用于制造发电机的外转子的布置,其适于在根据本发明的一个实施例的用于制造外转子的方法中使用;
图2示意性地示出根据本发明的一个实施例的用于制造外转子的布置的一部分的剖视图;
图3示意性地示出用于制造外转子的布置,其包括使用根据本发明的一个实施例的用于制造外转子的布置对永久磁体的固定;
图4示意性地示出当永久磁体被可释放地附接并且施加粘结材料时用于制造外转子的布置的剖视图;以及
图5示意性地示出当永久磁体被可释放地附接并且施加粘结材料时根据本发明的一个实施例的用于制造外转子的布置的剖视图。
具体实施方式
附图中的图示是示意图形式的。应当指出,在不同附图中,类似或相同的元件具有相同的附图标记或仅在第一位不同于对应的附图标记的附图标记。
图1示出了根据本发明的一个实施例的用于制造发电机的外转子的布置100的示意透视图,其处于已有一些永久磁体101可释放地附接到用于制造外转子的布置的状态。用于制造外转子的布置包括圆形辅助结构103,多个磁体能够可释放地附接到该结构,使得磁体101的在图1中不可见的径向内表面对准以符合转子的预期内直径,该内直径对应于预期内半径r0的两倍,如图1所示。
环形(特别地圆柱形的)辅助结构103包括杆和条105,其彼此相连(例如,使用螺钉、粘合剂等),以便形成在上面形成平滑或台阶形外表面107的框架,该外表面为多个磁体101提供接触表面,例如以允许将多个磁体可释放地附接到辅助结构径向外表面107。辅助结构径向外表面107在图1所示实施例中具有不带任何凹部的圆柱形状。在其它实施例中,例如在图2、图3、图4和图5所示实施例中,辅助结构径向外表面107可包括凹部,其中可附带多个磁体。辅助结构103由包括基部111和条113、115的支撑结构109支撑。特别地,支撑结构109使用轴线117保持辅助结构103,轴线117对应于将使用辅助结构103制造的外转子的轴线。夹具支撑结构由条或杆105组装而成,其支撑可以可释放地附接到多个磁体101的辅助结构径向外表面107。在图1中,仅示出旨在附接到辅助结构103的磁体的一部分。当制造外转子时,旨在包括在待制造的转子中的所有永久磁体101可接着可释放地附接到辅助结构103的辅助结构径向外表面107。
在图1中,还标示了径向方向118(也标记为r)和周向方向119(也由角度q标记)以及轴向方向117(对应于转子轴线且垂直于径向方向117和周向方向119)。
图2示意性地示出根据本发明的一个实施例的用于制造发电机的外转子的布置200的一部分的横截面(垂直于轴向方向切割)视图(在轴向方向217上观察)。布置200包括环形辅助结构203,其包括辅助结构径向外表面207。为清楚起见,包括条和杆的夹具结构在图2中未示出,但支撑辅助结构203的径向外表面207。作为示例,在图2中示出可释放地附接到辅助结构203的两个永久磁体201。特别地,为此目的,辅助结构径向外表面207包括在将可释放地附接永久磁体的周向位置处的凹部221。由此,从中心点216(转子轴线或辅助结构轴线延伸穿过其中)到达凹部221的辅助结构径向外表面207的辅助结构的半径r1’小于从中心点216延伸至在相邻磁体201之间的辅助结构径向外表面207的辅助结构203的半径r2。
在图2的图示中,未示出粘结材料,因为图2的图示突出的是辅助结构203的几何形状和永久磁体201的放置方式。然而,当辅助结构203在制造过程中用来制造外转子时,粘结材料将施加成至少与永久磁体201的径向外表面223接触且周向上在永久磁体201之间。此外,粘结材料也可施加在磁体201的径向内表面225上,并且部分地也在永久磁体201的侧表面227上,如参照图2、图4和图5将更详细描述的。如从图2可见,磁体201的径向外表面223处于比周向上在相邻磁体201之间的辅助结构径向外表面(定位在半径r2处)更大的径向位置(即,r3)处。此外,如从图2可见,磁体201的径向内表面225处于比周向上在相邻磁体之间的辅助结构径向外表面(定位在半径r2处)更小的径向位置(即,定位在半径r1处)处。由此,在制造过程中,磁体201可牢固地但可释放地保持在凹部221内,以便为转子的预期半径定位磁体201,该预期半径可以是半径r1(或略小于r1的半径,因为附加的粘结材料可施加在磁体201的径向内表面225上,使得转子的预期半径r0 or r1’可在制造方法完成之后产生)。
图2中还示出了周向方向219和径向方向218。
图3示意性地示出根据本发明的一个实施例的用于制造外转子的布置300的剖视图(沿轴向方向317观察)。在辅助结构外表面307的凹部321中,附带有永久磁体301。图3中也标示出轴向方向317、径向方向318和周向方向319。布置300示出为处于外转子制造期间的阶段中。由此,用于制造外转子的布置300可准备好将磁体301在制造过程中以为转子规定的精确的内直径(例如,图2所示直径r1)保持在精确的圆形周向位置。此外,在图3所示实施例中的布置300适合在建造和浇注转子时保持真空袋和纤维材料。
在将永久磁体放入凹部321之前,第一内部片材329被放置在辅助结构径向外表面307上的凹部321内并且在不准备放置永久磁体301的周向区域中也在该辅助结构径向外表面307上。然后,在内部片材329上放置一层或多层纤维材料331以覆盖内部片材329。内部片材329可用作在辅助结构的外表面307或用于制造转子的布置300上的真空袋的一部分。纤维材料或纤维层321可建立纤维材料的一个或多个内层或所述内部真空袋的内部片材329。由此,纤维材料331可例如通过将纤维垫布放在外表面307上(在内部片材329的顶部上)或通过缠绕成型法而定位。
在将内部片材329和径向内部纤维材料331放置在内部片材329的顶部上之后,可将永久磁体301放置在径向内部纤维材料331上(即,至少放置在永久磁体301的径向内表面325上的纤维材料)。由此,永久磁体301在其相对于布置300(特别是辅助结构径向外表面307)且相对于其对于成品外转子来说的所需位置的正确或预期位置中放置在径向内部纤维材料331上。由此,磁体301可被磁化或去磁。
在已将磁体301放置在其对于成品外转子来说预期的位置之后,将一层或多层径向外部纤维材料333放置在磁体301的径向外表面323上并且可能地部分地也在磁体301的侧表面327的部分上。由此,径向外部纤维材料333可以例如通过将纤维垫布放在径向外表面323或通过缠绕成型法而定位。
作为在制造过程中的下一步骤,将外部片材335(用作真空袋的一部分)放置在径向外部纤维材料333的顶部上以构建所述构造。特别地,外部片材335可接着与内部片材329接合以形成袋。在放置外部片材335之前,纤维材料(即,径向外部纤维材料333和径向内部纤维材料331)可能至少部分地已用树脂浸泡或润湿或施加。在其它实施例中,树脂在包括内部片材329和外部片材335的袋已(例如,部分地)封闭之后施加。根据其它实施例,树脂可在袋仍打开时施加。
在施加了特别地在除磁体301的侧表面327之外的区域中所示树脂337之后,接着将袋封闭,以便在其中包含磁体301、径向内部纤维材料331、径向外部纤维材料333和树脂337。之后,袋的内部被抽空,以便执行用于浇注转子的VARTM过程。虽然未在图3中明确地示出,但树脂材料337也包含在纤维材料331和333上或浸泡纤维材料331和333。
在其中不准备放置永久磁体301的周向区域中,延伸的径向内部纤维材料339与形成径向外部纤维材料333的延伸部的延伸的径向外部纤维材料341接合。此外,延伸的径向内部纤维材料329形成径向内部纤维材料331的延伸部。
制造方法和制造布置可以是新的,因为类似的风力涡轮机发电机构造和制造方法可能不是现有技术已知的。本发明的实施例可能是有利的,因为夹具和因此转子可构造成相对大的直径,例如,多达10m的直径,而不受常规地制造所需的轧制设备的限制。此外,本发明的实施例可能是有利的,因为转子的制造和磁体的建立可在单个工序中完成。这可能是既省时又节约成本的。
此外,本发明的实施例可能是有利的,因为制造的转子可能极少需要或者可能不需要在浇注之后的后期处理。此外,通过特别地选择将使用的纤维材料类型(单向、双轴、碳、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维等),转子可设计成适应或满足为转子设定的各种物理要求,例如不同方向上的负荷、扭转负荷、噪音的生成、刚度、重量等。
此外,本发明的实施例的优点可能是有利的,因为它们可以使与转子和定子之间的电容耦合且甚至进一步与通过从转子到定子的电容耦合从轮毂流至定子的雷电流有关的轴承电流最小化。这些优点可通过使用非导电材料构造转子来实现。
当完成时,制造出外转子302。
图4和图5分别示意性地示出了沿着根据本发明的实施例的用于制造发电机的外转子的其它布置400和500的一部分的轴向方向的剖视图。应当指出,与其它图中所示其它元件在结构和/或功能上类似的元件用仅在第一位中不同的相同的附图标记标记。
图4中所示实施例与图3中所示布置300的实施例的区别在于,在图4中所示实施例中不存在图3中所示内部片材329。在图4所示布置400中,袋由外部片材435和支撑结构径向外表面407形成,支撑结构径向外表面407形成不透树脂的屏障并且可以因此形成内部粘结材料保持结构而不是内部片材329。除了这点区别之外,该实施例相当于图3所示实施例。
由此,在制造过程中,可以省略将内部片材放置在辅助结构径向外表面407上的步骤。相反,径向内部纤维材料431直接放置在辅助结构403的辅助结构径向外表面407上,然后用树脂材料437浸泡或设有树脂材料437。在将磁体401放置在凹部425中之后,在将径向外部纤维材料433放置在永久磁体401的外表面423上之后并且在将外部片材435放置在径向外部纤维材料433的顶部上并且也施加树脂437之后,可将由辅助结构径向外表面407和外部片材435形成的袋抽空并可允许树脂交联。
图5所示用于制造外转子的布置500类似于图4所示布置400,不同的是辅助结构503附加包括在相邻磁体之间的凹部或通道543以及在不准备放置永久磁体的周向位置处的其它通道545,其中,凹部或通道543、545由辅助结构径向外表面507上的凹陷形成。通道543、545通往真空泵,其可适于抽空袋,以便移除残余空气并且因此改善最终形成外转子的接合和连接结构。
图4和图5所示辅助结构径向外表面407、507可被涂布或预处理(例如,用涂层)或者可包括材料(例如,特氟隆),以便减少粘结材料(特别是树脂)到辅助结构径向外表面407、507的粘附。
永久磁体可在此前包封在不锈钢中。
应当指出,术语“包括”不排除其它元件或步骤,并且“一”或“一个”不排除多个。结合不同的实施例描述的元件也可被组合。还应当指出,权利要求中的附图标记不应理解为限制权利要求的范围。
Claims (15)
1. 一种用于制造发电机的外转子(102)的方法,所述方法包括:
将多个磁体(101)能释放地附接在环形辅助结构(103)处,从而使所述磁体(201)的径向内表面(225)对准以符合所述转子(102)的预期内直径(2*r0);
施加至少与所述磁体(201,301)的径向外表面(323)接触且周向地在磁体(201,301)之间的粘结材料(331,333,337),以便将所述对准的磁体(201,301)固定在位。
2. 根据权利要求1所述的方法,其中,所述粘结材料(331,333,337)被施加例如以围绕所述磁体(201,301)的所述径向外表面(223,323)和所述径向内表面(225,325)。
3. 根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述粘结材料(331,333,337)包括包含树脂(337)和纤维材料(331,333)的复合材料,特别是玻璃纤维和/或碳纤维材料。
4. 根据权利要求1至3中的一项所述的方法,其中,所述磁体(201)的所述径向外表面(223)的径向位置(r3)大于周向上在相邻磁体(201)之间的辅助结构径向外表面的径向位置(r2)。
5. 根据权利要求1至4中的一项所述的方法,其中,所述磁体(201)的所述径向内表面(225)的径向位置(r1)小于周向上在相邻磁体之间的所述辅助结构径向外表面(207)的径向位置(r2)。
6. 根据权利要求1至5中的一项所述的方法,
其中,所述纤维材料(331,333)被施加在所述辅助结构径向外表面(307)和所述磁体(301)的所述径向内表面(325)之间,作为径向内部纤维材料(331),
其中,所述纤维材料施加在所述磁体(301)的所述径向外表面(323)上,作为径向外部纤维材料(333)。
7. 根据权利要求6中的一项所述的方法,
其中,所述径向外部纤维材料在周向方向上延伸超过所述磁体的所述外表面(323),作为延伸的径向外部纤维材料(341),
其中,所述径向内部纤维材料在周向方向上延伸超过所述磁体的所述径向内表面(325),作为延伸的径向内部纤维材料(339),
其中,所述延伸的径向外部纤维材料(341)和所述延伸的径向内部纤维材料(339)周向上在相邻磁体(301)之间而叠置于彼此的顶部上。
8. 根据权利要求6或7中的一项所述的方法,
其中,施加所述粘结材料包括:
利用树脂(337)浸泡所述径向外部纤维材料(333)、所述径向内部纤维材料(331)和叠置有所述延伸的径向内部纤维材料(339)的所述延伸的径向外部纤维材料(341),
所述方法特别地还包括:
使所述树脂(337)交联以固化。
9. 根据权利要求1或8中的一项所述的方法,
其中,作为外部粘结材料保持结构,外部片材(335)布置在所述磁体(301)的所述径向外表面(323)上,特别地在所述径向外部纤维材料上。
10. 根据权利要求9中的一项所述的方法,
其中,作为内部粘结材料保持结构,内部片材(329)布置在所述径向内部纤维材料(331)和所述辅助结构径向外表面(307)之间。
11. 根据权利要求9中的一项所述的方法,
其中,所述辅助结构径向外表面(307)不透所述粘结材料,以形成内部粘结材料保持结构,
其中,所述辅助结构径向外表面特别地包括有粘性降低材料,特别是特氟隆。
12. 根据权利要求1中的一项所述的方法,其中,所述辅助结构外表面(507)包括凹部或通道(543, 545),真空能施加到所述凹部或通道(543, 545)。
13. 根据权利要求10至12中的一项所述的方法,其中,施加粘结材料包括:
部分地紧密地接合所述内部粘结材料保持结构(329)和外部粘结材料保持结构(335)以形成袋;
用树脂(337)填充所述袋的内部;
完全地紧密地接合所述内部粘结材料保持结构和外部粘结材料保持结构以封闭所述袋;以及
将所述袋内部抽空,特别地使用所述凹部或通道,
所述方法特别地还包括:
移除所述辅助结构(103,203,303),特别地使用液压机构使所述辅助结构坍塌。
14. 一种用于制造发电机的外转子的布置,所述布置包括:
环形辅助结构(103,203,303),多个磁体(101,201,301)能够能释放地附接到所述环形辅助结构(103,203,303),以使得所述磁体(201)的径向内表面(225)对准以符合所述转子(102,302)的预期内直径(2*r0),
所述圆形辅助结构调适成使得粘结材料(331,333)能施加成至少部分地与所述磁体(301)的径向外表面(323)接触且周向地在磁体之间,以便将所述对准的磁体固定在位。
15. 一种用于发电机的外转子(102,302),所述转子包括:
多个磁体(101,301),所述磁体的径向内表面(225,325)角向对准以符合所述转子(102,302)的预期内直径(2 * r0);
粘结材料(331,333,337),其被施加成至少与所述磁体(301)的径向外表面(323)接触并且周向地在磁体之间,以便将所述对准的磁体固定在位。
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