CN111987870A - 大直径电机的装配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大直径电机的装配方法，该装配方法包括：预备步骤：提供形成定子的两个以上定子段以及形成转子支架的两个以上转子支架段；拼接步骤：将两个以上定子段以及两个以上转子支架段按照预定的方式进行拼接形成同轴装配的定子和转子支架，并使定子与转子支架之间沿径向保持预定间隙；组装步骤：将多个磁极模块插入预定间隙，并组装到转子支架的安装表面。该装配方法可以避免定子与转子之间的气隙处的磁拉力对装配过程的影响，提高了在现场组装大直径电机的便利性。

Description

大直径电机的装配方法
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种大直径电机的装配方法。
背景技术
随着风力发电机组的单机功率越来越大，电机的外径越来越大。如果大直径电机的外径尺寸大于5m，则超过道路运输限值，如果外径尺寸大于4.2m，运输成本将急剧增加，给陆地运输带来极大挑战。
目前有效的解决方案通常是将大直径电机沿周向分为两个以上的电机分体，将各个电机分体运输至现场后，再在现场将各电机分体装配为整体电机。然而，大直径电机的定子与转子之间的气隙处存在较大的磁拉力，增加了装配过程的复杂性。
发明内容
本发明的目的是提供一种大直径电机的装配方法，该装配方法可以避免定子与转子之间的气隙处的磁拉力对装配过程的影响。
一方面，本发明实施例提出了一种大直径电机的装配方法，该装配方法包括：预备步骤：提供形成定子的两个以上定子段以及形成转子支架的两个以上转子支架段；拼接步骤：将两个以上定子段以及两个以上转子支架段按照预定的方式进行拼接形成同轴装配的定子和转子支架，并使定子与转子支架之间沿径向保持预定间隙；组装步骤：将多个磁极模块插入预定间隙，并组装到转子支架的安装表面。
根据本发明实施例的一个方面，拼接步骤包括：将两个以上定子段沿周向组装为完整的定子；将两个以上转子支架段沿周向组装为完整的转子支架；将定子与转子支架同轴组装。
根据本发明实施例的一个方面，将定子与转子支架同轴组装包括：提供主轴，主轴包括同轴设置的固定轴、转动轴以及设置于固定轴与转动轴之间的轴承；将定子固定至固定轴；将转子支架固定至转动轴，以使转子支架套设于定子的外周侧，或者定子套设于转子支架的外周侧。
根据本发明实施例的一个方面，该装配方法还包括：将定子沿周向分段为两个以上定子段；将转子支架沿周向分段为两个以上转子支架段。
根据本发明实施例的一个方面，拼接步骤包括：通过固定件将定子段与转子支架段同轴组装为预装模块，其中，预装模块中的定子段与转子支架段之间沿径向保持预定间隙；将两个以上预装模块沿周向组装，以形成同轴装配的定子和转子支架；去除预装模块中的固定件。
根据本发明实施例的一个方面，将两个以上预装模块沿周向组装包括：提供主轴，主轴包括同轴设置的固定轴、转动轴以及设置于固定轴与转动轴之间的轴承；将两个以上预装模块的定子段沿周向固定至固定轴；将两个以上预装模块的转子支架段沿周向固定至转动轴，以使转子支架套设于定子的外周侧，或者定子套设于转子支架的外周侧。
根据本发明实施例的一个方面，该装配方法还包括：将定子沿周向分段为两个以上定子段；将转子支架沿周向分段为两个以上转子支架段；将定子段与转子支架段同轴组装为预装模块。
根据本发明实施例的一个方面，定子段的分段数量与转子支架段的分段数量相同。
根据本发明实施例的一个方面，组装步骤包括：将多个压条预置于转子支架的安装表面上，使得每相邻两个压条之间形成安装轨道；将多个磁极模块分别放置于安装轨道；将压条压合在相邻的磁极模块上，并固定于安装表面。
根据本发明实施例的一个方面，将多个磁极模块分别放置于安装轨道包括：安装轨道包括沿转子支架的周向呈180°分布的多个第一安装轨道和多个第二安装轨道，将多个磁极模块依次分别放置于第一安装轨道和第二安装轨道。
根据本发明实施例的一个方面，该装配方法还包括：提供紧固件，利用紧固件调整压条与安装表面之间的径向距离，并使压条通过紧固件固定于安装表面。
本发明实施例提供的大直径电机的装配方法，通过将两个以上的定子段和转子支架段分别组装为完整的定子和转子支架且二者之间沿径向保持预定间隙后，再将多个磁极模块通过预定间隙组装至转子支架的安装表面，可以避免定子与转子之间的气隙处的磁拉力对装配过程的影响，提高了组装大直径电机的便利性。
附图说明
下面将参考附图来描述本发明示例性实施例的特征、优点和技术效果。
图1是本发明实施例提供的一种大直径电机的装配方法的流程框图；
图2是图1所示的大直径电机的装配方法中的大直径电机的结构示意图；
图3是图2所示的大直径电机的纵向剖切结构示意图；
图4是图1所示的大直径电机的装配方法中的另一种大直径电机的结构示意图；
图5是图4所示的大直径电机中预装模块的俯视结构示意图；
图6是图2所示的大直径电机中的磁极模块的结构示意图；
图7是图6所示的磁极模块沿方向A-A所示的结构示意图；
图8是图6所示的磁极模块与转子支架的组装效果示意图；
图9是本发明实施例提供的一种大直径电机的磁极模块与转子支架的装配过程的效果示意图。
其中：
1-定子；2-转子；3-磁极模块；31-基板；32-磁钢；311-连接部；2a-安装表面；4-主轴；41-固定轴；411-第一外法兰盘；42-转动轴；421-第二外法兰盘；43-轴承；5-压条；6-紧固件；7-固定件；
10-定子段；20-转子支架段。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少区域的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了区域结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的电机及风力发电机组的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸式连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了更好地理解本发明，下面结合图1至图9对本发明实施例提供的大直径电机的装配方法进行详细描述。
请一并参阅图1和图2，本发明实施例提供了一种大直径电机的装配方法，该装配方法包括：
预备步骤S1：提供形成定子1的两个以上定子段10以及形成转子支架2的两个以上转子支架段20。
将定子1分为两个以上定子段10，将转子支架2分为两个以上转子支架段20，以使定子段10和转子支架段20的最大弦长尺寸小于道路运输限值，便于运输。另外，定子段10的数量可以与转子支架段20的数量相同，也可以不同。例如，3个定子段10形成完整的定子1，2个转子支架段20形成完整的转子支架2。
拼接步骤S2：将两个以上定子段10以及两个以上转子支架段20按照预定的方式进行拼接形成同轴装配的定子1和转子支架2，并使定子1与转子支架2之间沿径向保持预定间隙。该大直径电机可以为内定子、外转子的结构，也可以为外定子、内转子结构。
组装步骤S3：将多个磁极模块3插入预定间隙，并组装至转子支架2的安装表面2a。
转子支架2的安装表面2a安装上磁极模块3后即可组成转子。由于此时定子1与转子支架2之间沿径向已保持预定间隙，故将磁极模块3组装至转子支架2的安装表面2a上的过程中不会因磁极模块3的磁拉力影响定子1与转子支架2之间的径向距离，提高了定子1与转子的磁极模块3之间的气隙的均匀性。
本发明实施例提供的大直径电机的装配方法，通过将两个以上的定子段10和转子支架段20分别运输到现场后组装为完整的定子1和转子支架2且二者之间沿径向保持预定间隙，再将多个磁极模块3插入预定间隙，并组装至转子支架2的安装表面2a，可以避免定子1与转子之间的气隙处的磁拉力对装配过程的影响，同时解决了大直径电机的运输限制问题，提高了组装大直径电机的便利性。
下面结合附图详细说明本发明实施例提供的大直径电机的装配方法的具体过程。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例提供的大直径电机的装配方法还包括：
步骤S01：将定子1沿周向分段为两个以上定子段10。
大直径的定子1在加工场地制作完毕后可以通过激光切割等方式切分为两个以上定子段10，以使每个定子段10的最大弦长尺寸小于道路运输限值，便于运输。两个以上定子段10通过运输工具从加工场地运输至组装现场。
步骤S02：将转子支架2沿周向分段为两个以上转子支架段20。
大直径的转子支架2在加工场地制作完毕后可以通过激光切割等方式切分为两个以上转子支架段20，以使每个转子支架段20的最大弦长尺寸小于道路运输限值，便于运输。两个以上转子支架段20通过运输工具从加工场地运输至组装现场。
其中，定子段10的分段数量与转子支架段20的分段数量可以相同，也可以不同。
可以理解的是，步骤S01、步骤S02的执行顺序不分先后，也可以同步进行。
进一步地，拼接步骤S2中，将两个以上定子段10以及两个以上转子支架段20按照预定的方式进行拼接形成同轴装配的定子1和转子支架2包括：
步骤S21：将两个以上定子段10沿周向组装为完整的定子1。
定子段10为弧形结构体，每个定子段10沿周向两端的端面上可以分别设置有定位销或者定位孔，相邻的定子段10沿周向两端的端面上对应设置有定位孔或者定位销，通过定位孔与定位销的配合可以将两个以上定子段10沿周向定位；另外，相邻的两个定子段10沿轴向的端面上可以设置有定位件，通过该定位件将相邻的两个定子段10沿周向固定为一体，由此组装为完整的定子1。
步骤S22：将两个以上转子支架段20沿周向组装为完整的转子支架2。
与定子段10类似，转子支架段20为弧形结构体，每个转子支架段20沿周向两端的端面上可以分别设置有定位销或者定位孔，相邻的转子支架段沿周向两端的端面上对应设置有定位孔或者定位销，通过定位孔与定位销的配合可以将两个以上转子支架段沿周向定位；另外，相邻的两个转子支架段沿轴向的端面上可以设置有定位件，通过该定位件将相邻的两个转子支架段沿周向固定为一体，由此组装为完整的转子支架2。
步骤S23：将定子1与转子支架2同轴组装。
转子支架2可以套设于定子1的外周侧，或者，定子1套设于转子支架2的外周侧。
另外，由于相邻的两个转子支架段20之间以及相邻的两个定子段10之间沿周向可能会由于装配误差存在缝隙，可以在该缝隙中置入弹性密封件，例如O型圈等。
可以理解的是，步骤S21、步骤S22的执行顺序不分先后，也可以同步进行。
参阅图3，步骤S23中，将定子1与转子支架2同轴组装包括：
步骤S231：提供主轴4，主轴4包括同轴设置的固定轴41、转动轴42以及设置于固定轴41与转动轴42之间的轴承43。其中，转动轴42可以套设于固定轴41的外周侧，或者固定轴41可以套设于转动轴42的外周侧，根据具体的适用场合而定。
固定轴41、转动轴42通常由钢铁材料如低碳钢、球墨铸铁等通过焊接或铸造等成形工艺后经机械加工得到，通过固定轴承43的零件如轴承挡圈等，可以使得转动轴42相对固定轴41沿轴向不可移动，但可以转动。
步骤S232：将定子1固定至固定轴41。
固定轴41的外周设置有第一外法兰盘411，定子1的内周设置有第一内法兰盘(图中未示出)，将固定轴41沿轴向伸入定子1的内周，且通过紧固件将第一外法兰盘411和第一内法兰盘组装为一体，以将定子1固定至固定轴41。
步骤S233：将转子支架2固定至转动轴42，以使转子支架2套设于定子1的外周侧，或者定子1套设于转子支架2的外周侧。
以转动轴42套设于固定轴41的外周侧为例，转动轴42外周设置有第二外法兰盘421，转子支架2的内周设置有第二内法兰盘(图中未示出)，将转动轴42沿轴向伸入转子支架2的内周，且通过紧固件将第二外法兰盘421和第二内法兰盘组装为一体，以将转子支架2固定至转动轴42。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例提供的大直径电机的装配方法还包括：
步骤S01：将定子1沿周向分段为两个以上定子段10。
步骤S02：将转子支架2沿周向分段为两个以上转子支架段20。
步骤S03：将定子段10与转子支架段20同轴组装为预装模块100。
可选地，定子段10的分段数量与转子支架段20的分段数量相同，二者的弧度大小相等。由于转子支架段20中不包括磁极模块3，故预装模块100的组装过程不会受到磁极模块3与定子段10之间的磁拉力的影响。预装模块100的最大弦长尺寸小于道路运输限值，便于通过运输工具从加工场地运输至组装现场。
请一并参阅图4和图5，拼接步骤S2中，将两个以上定子段10以及两个以上转子支架段20按照预定的方式进行拼接形成同轴装配的定子1和转子支架2包括：
步骤S21’：通过固定件7将定子段10与转子支架段20同轴组装为预装模块100，其中，预装模块100中的定子段10与转子支架段20之间沿径向保持预定间隙。
如图4和图5所示，该大直径电机为内定子、外转子结构，定子段10与转子支架段20的分段数量均为3个，转子支架段20与定子段10成对地组装为预装模块100，至少两个固定件7沿径向分别穿过转子支架段20和定子段10，固定件7不仅可以使转子支架段20和定子段10之间沿径向保持预定间隙，还保证了运输的安全性。
步骤S22’：将两个以上预装模块100沿周向组装，以形成同轴装配的定子1和转子支架2。
步骤S23’：去除预装模块100中的固定件7。
预装模块100可以在加工场地预设转子支架段20和定子段10之间沿径向的预定间隙，两个以上预装模块100沿周向组装结束后再去除固定件7，可以使该预定间隙保持不变，由此可以保证磁极模块3与定子1之间的气隙保持不变。
再次参阅图3，步骤S22’中：将两个以上预装模块100沿周向组装包括：
步骤S221’：提供主轴4，主轴4包括同轴设置的固定轴41、转动轴42以及设置于固定轴41与转动轴42之间的轴承43。
步骤S222’：将两个以上预装模块100的定子段10沿周向固定至固定轴41。
固定轴41的外周设置有第一外法兰盘411，两个以上定子段10沿周向固定至第一外法兰盘411，形成完整的定子1。
步骤S223’：将两个以上预装模块100的转子支架段20沿周向固定至转动轴42，以使转子支架2套设于定子1的外周侧，或者定子1套设于转子支架2的外周侧。
以转动轴42套设于固定轴41的外周侧为例，转动轴42外周设置有第二外法兰盘421，两个以上转子支架段20沿周向固定至第二外法兰盘421，形成完整的转子支架2。
另外，由于相邻的两个转子支架段20之间以及相邻的两个定子段10之间沿周向可能会由于装配误差存在缝隙，可以在该缝隙中置入弹性密封件，例如O型圈等。
请参阅图6至图8，示出了一种磁极模块3的结构示意图及其组装至转子支架2的安装表面2a的效果图。
磁极模块3为电机的励磁源，常用的有直流线圈励磁或者永磁体励磁。以永磁体励磁为例，磁极模块3一般包括基板31和沿基板31的长度方向依次布置于基板31上的多个磁钢32，多个磁钢32通过结构胶粘接在基板31上，或者通过螺钉等方式连接在基板31上。为了防止多个磁钢32沿基板31的长度方向移动，基板31沿自身长度的两端还设置有导流条33。磁极模块3可以在加工场地预先制作。
基板31可以采用导磁材料制作而成，例如低碳钢、硅钢等，磁钢32采用硬磁材料制作而成，例如铁氧体永磁材料等，导流条33采用弱导磁材料制作而成，例如不锈钢、纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer/Plastic，简称FRP)等。导流条33通过不导磁紧固件固定在基板31上。基板31一方面为多个磁钢32提供支撑，另一方面为相邻的磁极模块3提供了磁通路。
磁极模块3的表面一般先用玻璃纤维布进行包裹，然后进行树脂灌封，使其与外界空气隔离，降低失效风险。基板31沿转子支架2的周向两侧设置有连接部311，整个磁极模块3通过连接部311可以沿相邻两个压条5之间形成的安装轨道运动。
如前所述，电机可以是内定子、外转子结构，即转子沿定子1的外周设置，转子支架2的安装表面2a即为转子支架2的内周面；电机也可以是内转子、外定子结构，即定子1沿转子的外周设置，转子支架2的安装表面2a即为转子支架2的外周面，以使磁极模块3与定子1相对设置。
如图8所示，以电机为内定子、外转子结构为例，由弱导磁材料制作而成的压条5通过不锈钢紧固件连接至转子支架2的内周面即安装表面2a上。
由此，组装步骤S3中，将多个磁极模块3通过预定间隙组装至转子支架2的安装表面2a包括：
步骤S31：将多个压条5预置于转子支架2的安装表面2a上，使得每相邻两个压条5之间形成安装轨道；
步骤S32：将多个磁极模块3分别放置于安装轨道，其中，磁极模块3包括基板31和设置于基板31上的多个磁钢32，基板31沿转子支架2的周向两侧设置有连接部311，基板31贴合于安装表面2a放置；
步骤S33：将压条5压合在相邻的磁极模块3上，并固定于安装表面2a。例如，可以将压条5压合在相邻的磁极模块3的连接部311上。
进一步地，为避免不均匀的磁拉力带来的转子的异常变形，步骤S32中，将多个磁极模块3分别放置于安装轨道包括：
安装轨道包括沿转子支架2的周向呈180°分布的多个第一安装轨道和多个第二安装轨道，将多个磁极模块3依次分别放置于第一安装轨道和第二安装轨道。
由此，转子的磁极模块3与定子1之间的磁拉力沿径向始终保持平衡，进一步提高了大直径电机装配的便利性。
进一步地，本发明实施例提供的大直径电机的装配方法还包括：
步骤S34：提供紧固件6，利用紧固件6调整压条5与安装表面2a之间的径向距离，并使压条5通过紧固件6固定于安装表面2a。
在磁极模块3插入到安装轨道之前，可以通过旋松紧固件6的方式来保证压条5与安装表面2a之间存在空隙，便于插入磁极模块3。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (11)

1.一种大直径电机的装配方法，其特征在于，所述装配方法包括：
预备步骤：提供形成定子(1)的两个以上定子段(10)以及形成转子支架(2)的两个以上转子支架段(20)；
拼接步骤：将两个以上所述定子段(10)以及两个以上所述转子支架段(20)按照预定的方式进行拼接形成同轴装配的定子(1)和转子支架(2)，并使所述定子(1)与所述转子支架(2)之间沿径向保持预定间隙；
组装步骤：将多个磁极模块(3)插入所述预定间隙，并组装至所述转子支架(2)的安装表面(2a)。
2.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，所述拼接步骤包括：
将两个以上所述定子段(10)沿周向组装为完整的定子(1)；
将两个以上所述转子支架段(20)沿周向组装为完整的转子支架(2)；
将所述定子(1)与所述转子支架(2)同轴组装。
3.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，所述将所述定子(1)与所述转子支架(2)同轴组装包括：
提供主轴(4)，所述主轴(4)包括同轴设置的固定轴(41)、转动轴(42)以及设置于所述固定轴(41)与所述转动轴(42)之间的轴承(43)；
将所述定子(1)固定至所述固定轴(41)；
将所述转子支架(2)固定至所述转动轴(42)，以使所述转子支架(2)套设于所述定子(1)的外周侧，或者所述定子(1)套设于所述转子支架(2)的外周侧。
4.根据权利要求2所述的装配方法，其特征在于，所述装配方法还包括：
将所述定子(1)沿周向分段为两个以上所述定子段(10)；
将所述转子支架(2)沿周向分段为两个以上所述转子支架段(20)。
5.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，所述拼接步骤包括：
通过固定件(7)将所述定子段(10)与所述转子支架段(20)同轴组装为预装模块(100)，其中，所述预装模块(100)中的所述定子段(10)与所述转子支架段(20)之间沿径向保持预定间隙；
将两个以上所述预装模块(100)沿周向组装，以形成同轴装配的所述定子(1)和所述转子支架(2)；
去除所述预装模块(100)中的所述固定件(7)。
6.根据权利要求5所述的装配方法，其特征在于，所述将两个以上所述预装模块(100)沿周向组装包括：
提供主轴(4)，所述主轴(4)包括同轴设置的固定轴(41)、转动轴(42)以及设置于所述固定轴(41)与所述转动轴(42)之间的轴承(43)；
将两个以上所述预装模块(100)的所述定子段(10)沿周向固定至所述固定轴(41)；
将两个以上所述预装模块(100)的所述转子支架段(20)沿周向固定至所述转动轴(42)，以使所述转子支架(2)套设于所述定子(1)的外周侧，或者所述定子(1)套设于所述转子支架(2)的外周侧。
7.根据权利要求5所述的装配方法，其特征在于，所述装配方法还包括：
将所述定子(1)沿周向分段为两个以上所述定子段(10)；
将所述转子支架(2)沿周向分段为两个以上所述转子支架段(20)；
将所述定子段(10)与所述转子支架段(20)同轴组装为所述预装模块(100)。
8.根据权利要求7所述的装配方法，其特征在于，所述定子段(10)的分段数量与所述转子支架段(20)的分段数量相同。
9.根据权利要求1至8任一项所述的装配方法，其特征在于，所述组装步骤包括：
将多个压条(5)预置于所述转子支架(2)的所述安装表面(2a)上，使得每相邻两个所述压条(5)之间形成安装轨道；
将多个所述磁极模块(3)分别放置于所述安装轨道；
将所述压条(5)压合在相邻的所述磁极模块(3)上，并固定于所述安装表面(2a)。
10.根据权利要求9所述的装配方法，其特征在于，所述将多个所述磁极模块(3)分别放置于所述安装轨道包括：
所述安装轨道包括沿所述转子支架(2)的周向呈180°分布的多个第一安装轨道和多个第二安装轨道，将多个所述磁极模块(3)依次分别放置于所述第一安装轨道和所述第二安装轨道。
11.根据权利要求9所述的装配方法，其特征在于，所述装配方法还包括：
提供紧固件(6)，利用所述紧固件(6)调整所述压条(5)与所述安装表面(2a)之间的径向距离，并使所述压条(5)通过所述紧固件(6)固定于所述安装表面(2a)。
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