CN110380535B - 磁极模组、转子屋、转子组件以及永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁极模组、转子屋、转子组件以及永磁电机。该磁极模组包括：主体；第一配合部，所述第一配合部设于所述主体的第一侧；第二配合部，所述第二配合部设于所述主体的第二侧，并且能够同时与另一磁极模组的所述第一配合部和转子屋上的接合件接合。转子屋与磁极模组配合，转子组件和永磁电机包含该磁极模组。该磁极模组简化了转子屋的加工工艺，从而降低了永磁电机的制造成本。与磁极模组相关的转子屋、转子组件和永磁电机均能达到相同的效果。

Description

磁极模组、转子屋、转子组件以及永磁电机

技术领域

本发明涉及永磁电机领域，特别涉及一种磁极模组、转子屋、转子组件以及永磁电机。

背景技术

永磁电机的转子上安装多块永磁体作为其磁极，为了减小永磁体受到的腐蚀，通常还对永磁体进行封装制成磁极模组。现有常用的永磁体安装方式为表贴式和嵌入式，表贴式指的是将磁极通过螺栓、粘胶或者机械结构的配合安装至转子轭表面上，嵌入式指的是将磁极安装至转子铁芯内部，转子铁芯通常包括硅钢片。表贴式的安装方式在大型电机中更为常见，这是因为嵌入式的安装方式需要首先叠装硅钢片得到转子铁芯，这个步骤难度高、工作量大，并且对转子部件加工和装配精度也有着较高的要求。

对于永磁电机，尤其是永磁直驱风力发电机，一种现有的磁极模组固定方式是通过螺栓直接将磁极模组固定至表面平整的转子屋，或通过螺栓将辅助固定装置首先固定至转子屋上，然后再将磁极模组进行固定。这种固定方式带来的最大好处是转子屋结构简单，易于加工。但是这种固定方式面临着若干缺陷：第一，转子屋上需要设置大量径向螺栓孔，在一定程度上增加了加工量，同时还会对转子屋的结构强度、以及发电机的电磁性能产生一定影响；第二，直接安装磁极模组时定位相对比较困难；第三，电机运行时磁极模组受到的巨大切向力将完全由螺栓承受，长期运行容易造成部分螺栓疲劳损伤；第四，发电机定子和转子装配必须在磁极模组安装完成后进行，永磁体产生的巨大磁力大大提升了装配难度，这个缺点对于大直径发电机更为明显。

另一种可行的磁极模组固定方式是在转子屋开设用于固定的凹槽，磁极模组制造成部分结构与这些凹槽相匹配。例如，CN102916502B提出在转子屋上设置T型槽，并且将磁极模组制成具有T型截面的形状，将磁极模组沿轴向推入安装至T型槽内。这种方式可以克服基于螺栓安装方式的多个缺陷，但其不足之处是T型槽加工工序相对繁琐，加工成本较高，T型槽与磁极模组的匹配精确度要求高。另外，CN102916502B提出的固定方式无法适用于具有转子铁芯轭部为硅钢片叠片结构的情况，因为T型槽的结构阻碍了磁极模组沿周向方向的接合，从而阻碍了转子铁芯轭部的磁路通畅，增加了转子涡流损耗。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的缺陷，提供一种磁极模组、转子屋、转子组件以及永磁电机。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种磁极模组，其包括：

主体；

第一配合部，所述第一配合部设于所述主体的第一侧；

第二配合部，所述第二配合部设于所述主体的第二侧，并且能够同时与另一磁极模组的所述第一配合部和转子屋上的接合件接合。

优选地，所述第一配合部为突出部，所述第二配合部具有凹陷部，所述凹陷部能够同时容纳另一磁极模组的所述第一配合部和转子屋上的接合件。

优选地，所述第二配合部包括两根突出的肋条，两根所述肋条之间形成凹陷部，靠近所述磁极模组的底部的肋条短于靠近所述磁极模组的顶部的肋条，在所述磁极模组的纵向方向上，所述突出部位于两根所述肋条之间。

优选地，所述主体的底部由导磁叠片制成，所述第一配合部和第二配合部由非导磁叠片制成，所述底部用于与转子屋贴合。

优选地，所述主体中设有容纳永磁体的容纳部。

优选地，所述磁极模组由导磁叠片制成。

优选地，所述主体中设有用于容纳永磁体的容纳部，在所述磁极模组的纵向方向上，所述容纳部位于所述第一配合部和第二配合部的上方。

优选地，所述容纳部的两侧开设有沿着所述容纳部的延伸方向贯穿所述主体的通孔。

优选地，在所述主体的第一侧和第二侧均开设有沿着所述容纳部的延伸方向的U形槽，所述U形槽在所述磁极模组的纵向方向上位于所述第一配合部和第二配合部的上方。

优选地，所述磁极模组还包括两个端盖，两个所述端盖覆盖于所述主体的沿着所述容纳部的延伸方向的两端。

优选地，所述导磁叠片为硅钢。

一种转子屋，其包括：筒形的外壁和设于所述外壁的内侧的L形的接合件，所述转子屋用于容纳如上所述的磁极模组。

优选地，所述接合件等间隔设置并且朝向相同。

一种转子组件，其包括：永磁体、磁极模组和转子屋；

所述永磁体容纳于所述磁极模组中；

所述磁极模组安装于所述转子屋中，所述磁极模组包括：主体、第一配合部和第二配合部，所述第一配合部设于所述主体的第一侧，所述第二配合部设于所述主体的第二侧；

所述转子屋包括筒形的外壁和设于所述外壁的内侧的L形的接合件；

所述第二配合部同时与另一磁极模组的所述第一配合部和所述接合件接合。

一种永磁电机，其包括如上所述的转子组件。

本发明的积极进步效果在于：该磁极模组的第二配合部能够同时与另一磁极模组的第一配合部和转子屋上的接合件接合，这样每个接合件仅需要与一个磁极模组配合即可实现磁极模组与转子屋的固定，而不需要再在转子屋上加工需要同时与相邻的两个磁极模组配合的T形接合件，简化了转子屋的加工工艺，从而降低了永磁电机的制造成本。与磁极模组相关的转子屋、转子组件和永磁电机均能达到相同的效果。

附图说明

图1为根据本发明的一实施例的磁极模组的立体结构示意图。

图2为根据本发明的一实施例的转子屋的部分立体结构示意图。

图3为根据本发明的一实施例的转子组件的截面结构示意图。

图4为根据本发明的一实施例的磁极模组的另一立体结构示意图。

图5为根据本发明的另一实施例的磁极模组的立体结构示意图。

图6为根据本发明的另一实施例的磁极模组的立体结构示意图。

图7为根据本发明的另一实施例的磁极模组的立体结构示意图。

附图标记说明：

磁极模组10

突出部11

凹陷部12

肋条13

容纳部14

端盖15

主体16

转子屋20

外壁21

接合件22

凹槽23

挡壁24

转子组件30

永磁体31

通孔41

U形槽42

倒角43

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在下述的实施例范围之中。

如图1所示，磁极模组10包括：主体16、第一配合部和第二配合部。

第一配合部设于主体16的第一侧；第二配合部设于主体16的第二侧，并且能够同时与另一磁极模组10的第一配合部和转子屋20上的接合件22接合。

该磁极模组的第二配合部能够同时与另一磁极模组的第一配合部和转子屋上的接合件接合，这样每个接合件仅需要与一个磁极模组配合即可实现磁极模组与转子屋的固定，而不需要再在转子屋上加工需要同时与相邻的两个磁极模组配合的T形接合件，简化了转子屋的加工工艺，从而降低了永磁电机的制造成本。

第一配合部为突出部11，第二配合部具有凹陷部12，凹陷部12能够同时容纳另一磁极模组10的第一配合部和转子屋20上的接合件22。

第二配合部包括两根突出的肋条13，两根肋条13之间形成凹陷部12，靠近磁极模组10的底部的肋条13的突出长度短于靠近磁极模组10的顶部的肋条13的突出长度，在磁极模组10的纵向方向上，突出部11位于两根肋条13之间。

在其他实施例中，第一配合部和第二配合部也可以采用其他形状，只要二者可以实现上述接合关系。

磁极模组10还包括永磁体31。

在本实施例中，主体16中设有用于容纳永磁体31的容纳部14。磁极模组10由导磁叠片制成，具体地，由硅钢片堆叠形成。采用硅钢片沿轴向堆叠形成磁极模组10，能够有效减少转子上产生的涡流损耗，该效果对于分数槽电机尤为明显。

磁极模组10优选为一体成型的。但是本发明并不局限于此，也可以根据需要选择用非一体成型的方式制造磁极模组10。

在磁极模组10的纵向方向上，容纳部14至少部分地位于第一配合部和第二配合部的上方。这样保证了周向相邻的永磁体31之间具有空气间隙，减少了磁极间的漏磁。

磁极模组10的纵向方向为磁极模组10被安装到转子屋20时，转子屋20的径向方向。本文中的“周向”和“轴向”指的是磁极模组10被安装到转子屋20时，转子屋20的周向和轴向。这里的“上”、“下”、“顶”、“底”等方位均是基于磁极模组10按照如图1所示的方位放置时的状态，但并不代表磁极模组10仅能够按照图1所示的方位进行放置。

在其他实施例中，磁极模组可以不是整体由硅钢片堆叠形成，而仅仅主体的底部由硅钢片堆叠形成，而其他部分(包括第一配合部和第二配合部)由非导磁叠片制成，所述底部用于与转子屋贴合。磁极模组通过底部与转子屋实现磁场连通。此时，用于容纳永磁体的容纳部可以设置于主体中的任意位置，只要其不直接露出于主体的底部。由于第一配合部和第二配合部均由非导磁叠片制成，永磁体设置在主体中的任意位置均均能够保证磁极间的漏磁最小化。

如图2所示，转子屋20包括：筒形的外壁21和设于外壁21的内周面的L形的接合件22，转子屋20用于容纳如上的磁极模组10。图2仅示意了转子屋20的一部分。

接合件22周向等间隔设置并且朝向相同。这里的朝向相同指的是如图2所示的接合件22均在周向上朝向同一方向突出，相邻的两个接合件22形成的凹槽23的一侧向内凹陷，而另一侧保持平整。如图2所示，凹槽23的轴向的一端开放，而另一端封闭。磁极模组10安装时从凹槽23的开放的一端插入直到抵接于凹槽23的另一端。

L形接合件22优选通过铣槽与转子屋20一体成型，此时转子屋20与磁极模组10底面的贴合面为平面。当L形接合件22通过铣槽方式与转子屋20一体成型时，相较于T型固定件而言，能够简化转子屋20加工工序，从而降低电机转子制造成本。

可选择地，L形接合件22也可以通过螺栓、焊接等方式固定至外壁21的内表面。此时，转子屋与L型接合件的贴合面为弧面。

L型槽相对T型槽或者燕尾槽加工相对简单，并且L型槽和相应的磁极模组10配合精度只在一侧要求较高。

图3示意了磁极模组10安装到转子屋20后的转子组件30。该转子组件30包括如上的磁极模组10和如上的转子屋20，磁极模组10安装于转子屋20。

如图3所示，转子屋20与L形接合件22形成凹槽，该凹槽恰好容纳第二配合部的底部肋条13，从而形成两者间的配合。

L形接合件22与第一配合部在径向上叠设。

凹陷部12同时容纳L形接合件22和相邻磁极模组的第一配合部，在径向方向上，第二配合部底部、L形接合件22、第一配合部、第二配合部顶部是接合的，并且无法相对运动的。

磁极模组10的两侧面抵靠L形接合件22。

磁极模组10的固定是通过在两侧分别与L形接合件22以及周向相邻的磁极模组共同作用才实现的。

磁极模组10和转子屋20的各个结构应当如图3中所示进行接合和设置，图3中显示贴合的部分必须贴合，图3中未显示贴合的部分不可贴合，也应符合图3中各个构件的相对位置关系，以实现本发明的所要达到的技术效果或实现较优技术效果。

第二配合部的底部的肋条13插入L形接合件22中并且凹陷部12同时容纳L形接合件22和相邻的磁极模组10的第一配合部，仅通过接合件22与磁极模组10的单侧的卡合即实现了对磁极模组10的双侧的同时固定，避免了使用T形接合件22。

而且第一配合部和第二配合部的接合还可以实现当磁极模组10由导磁叠片制成时的周向分布的磁极模组10之间磁路连通。当磁极模组10为导磁叠片时，相邻的磁极模组10必须接合以保证磁场连通，并且两个相邻的磁极模组10位于容纳部下方的部分应保证尽可能大的接触面积，以保证磁路畅通，而容纳永磁体的容纳部14之间应保证不接触以在一定程度上防止极间漏磁。

如图4所示，磁极模组10还可以包括两个端盖15，两个端盖15覆盖于主体16的沿着容纳部14的延伸方向的两端。端盖15采用非导磁叠片制成，优选厚度0.2-2mm。该端盖15可以通过铆接、焊接、粘接等方式安装到主体16上。利用端盖15将永磁体31密封有利于防腐防潮。

在磁极模组10安装到转子屋20时，一般将磁极模组10从转子屋20的开放的一侧朝向设有挡壁24的一侧推入，直到磁极模组10抵接于挡壁24，再使用端部锁定装置在开放的一侧锁定磁极模组10使其在转子屋20的轴线方向上无法移动，而转子屋20的L形接合件22与第一配合部和第二配合部配合使磁极模组10在转子屋20的周向方向的径向方向(纵向方向)上均不能移动。端部锁定装置可以是沿径向方向固定于转子屋20上的螺栓。

磁极模组10的安装方式为沿轴向插入式，减小了安装定位难度，提高了安装效率。

本实施例还提供一种永磁电机，其包括如上的转子组件30。

图5-7示意了磁极模组10的变形例。这些磁极模组由导磁叠片制成。

如图5所示，容纳部的两侧开设有沿着容纳部的延伸方向贯穿主体的通孔41。

如图6所示，在主体的第一侧和第二侧均开设有沿着容纳部的延伸方向的U形槽42，U形槽42在磁极模组的纵向方向上位于第一配合部和第二配合部的上方。

如图7所示，容纳部的两侧的外表面设为倒角43。容纳部为顶部不完全封闭的开放式结构。可选择地，容纳部也可以设为封闭式结构。

图5-7示意的磁极模组10的变形例均是通过减小永磁体两侧的导磁构件的有效导磁面积，即减小永磁体31两侧的导磁构件的宽度，来减少极间漏磁。换句话说，通过减少永磁体顶部及两侧的磁路宽度，进一步减少磁极间的漏磁，并增加从永磁体底部经过的磁通量。但是本发明不限于此，本领域的技术人员也可以通过其他方式来实现减少极间漏磁。

本发明的磁极模组的第二配合部能够同时与另一磁极模组的第一配合部和转子屋上的接合件接合，这样每个接合件仅需要与一个磁极模组配合即可实现磁极模组与转子屋的固定，而不需要再在转子屋上加工需要同时与相邻的两个磁极模组配合的T形接合件，简化了转子屋的加工工艺，从而降低了永磁电机的制造成本。与磁极模组相关的转子屋、转子组件和永磁电机均能达到相同的效果。

本发明提供的磁极模组和转子屋尤其适用于大型电机转子铁芯轭部需要实施成导磁片状物(一般为硅钢片)沿轴向堆叠的方式来降低转子涡流损耗的情况，具体的，通过将第一配合部、第二配合部在电机的径向方向设置于永磁体和转子屋之间，并且保证第一配合部和第二配合周向上的接合，来实现转子铁芯轭部的磁路连通。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“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发明和简化描述，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发明的限制，除非文中另有说明。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种磁极模组，其特征在于，其包括：

主体；

第一配合部，所述第一配合部设于所述主体的第一侧；

第二配合部，所述第二配合部设于所述主体的第二侧，并且能够同时与另一磁极模组的所述第一配合部和转子屋上的接合件接合；

所述第一配合部为突出部，所述第二配合部具有凹陷部，所述凹陷部能够同时容纳另一磁极模组的所述第一配合部和转子屋上的接合件。

2.如权利要求1所述的磁极模组，其特征在于，所述第二配合部包括两根突出的肋条，两根所述肋条之间形成凹陷部，靠近所述磁极模组的底部的肋条的突出长度短于靠近所述磁极模组的顶部的肋条的突出长度，在所述磁极模组的纵向方向上，所述突出部位于两根所述肋条之间。

3.如权利要求1所述的磁极模组，其特征在于，所述主体的底部由导磁叠片制成，所述第一配合部和第二配合部由非导磁叠片制成，所述底部用于与转子屋贴合。

4.如权利要求1所述的磁极模组，其特征在于，所述磁极模组还包括永磁体，所述永磁体设于所述主体的内部。

5.如权利要求1所述的磁极模组，其特征在于，所述磁极模组由导磁叠片制成。

6.如权利要求5所述的磁极模组，其特征在于，所述主体中设有用于容纳永磁体的容纳部，在所述磁极模组的纵向方向上，所述容纳部至少部分地位于所述第一配合部和第二配合部的上方。

7.如权利要求6所述的磁极模组，其特征在于，所述容纳部的两侧开设有沿着所述容纳部的延伸方向贯穿所述主体的通孔。

8.如权利要求6所述的磁极模组，其特征在于，在所述主体的第一侧和第二侧均开设有沿着所述容纳部的延伸方向的U形槽，所述U形槽在所述磁极模组的纵向方向上位于所述第一配合部和第二配合部的上方。

9.如权利要求6所述的磁极模组，其特征在于，所述磁极模组还包括两个端盖，两个所述端盖覆盖于所述主体的沿着所述容纳部的延伸方向的两端。

10.如权利要求3或5所述的磁极模组，其特征在于，所述导磁叠片为硅钢。

11.一种转子屋，其特征在于，其包括：筒形的外壁和设于所述外壁的内侧的L形的接合件，所述转子屋用于容纳如权利要求1-10中任一项所述的磁极模组。

12.如权利要求11所述的转子屋，其特征在于，所述接合件等间隔设置并且朝向相同。

13.一种转子组件，其特征在于，其包括：磁极模组和转子屋；

所述磁极模组安装于所述转子屋中，所述磁极模组包括：主体、第一配合部和第二配合部，所述第一配合部设于所述主体的第一侧，所述第二配合部设于所述主体的第二侧；

所述转子屋包括筒形的外壁和设于所述外壁的内侧的L形的接合件；

所述第二配合部同时与另一磁极模组的所述第一配合部和所述接合件接合。

14.一种永磁电机，其特征在于，其包括如权利要求13所述的转子组件。

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