CN112152395B - 大直径电机及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大直径电机及其装配方法，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的两个以上转子段，转子段包括转子支架段和设置于转子支架段的安装表面一侧的沿径向可移动的磁极模块；预装步骤：借助固定件将定子段与转子段预装，以形成区段模块，磁极模块与定子段之间沿径向保持第一气隙；拼接步骤：将多个区段模块按照预定的方式进行拼接，以形成同轴装配的定子和转子；拆除步骤：拆除固定件；调整步骤：调整磁极模块与转子支架段之间的径向距离，以使磁极模块与定子段之间沿径向保持预定气隙，预定气隙小于第一气隙。该装配方法可以避免定子段与转子段之间的磁拉力对气隙的影响，提高了组装大直径电机的便利性。

Description

大直径电机及其装配方法

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及其装配方法。

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分体模块，将各个分体模块运输至现场后，再在现场将各分体模块装配为整体电机。但是，为了使定子与转子之间保持预定气隙，需要克服各个分体模块的定子段与转子段之间的磁拉力，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及其装配方法，该装配方法可以避免定子段与转子段之间的磁拉力对气隙的影响。

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，转子段包括转子支架段和设置于转子支架段的安装表面一侧的沿径向可移动的磁极模块；预装步骤：借助固定件将定子段与转子段预装，以形成区段模块，且磁极模块与定子段之间沿径向保持第一气隙；拼接步骤：将多个区段模块按照预定的方式进行拼接，以形成同轴装配的定子和转子；拆除步骤：拆除固定件；调整步骤：调整磁极模块与转子支架段之间的径向距离，以使磁极模块与定子段之间沿径向保持预定气隙，预定气隙小于第一气隙。

根据本发明实施例的一个方面，拼接步骤包括：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；将多个区段模块中的定子段沿周向拼接并固定至固定轴，以形成定子；将多个区段模块中的转子段沿周向拼接并固定至转动轴，以形成转子，且转子套设于定子的外周侧，或者定子套设于转子的外周侧。

根据本发明实施例的一个方面，预备步骤还包括：将定子沿周向分段为两个以上的定子段；将转子沿周向分段为两个以上的转子段，且转子段的数量与定子段的数量相同。

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，调整步骤还包括：磁极模块包括基板和设置于基板上的至少一个磁钢，基板与转子支架段之间设置有调整件，通过调整件调整基板与转子支架段之间的径向距离，以使磁极模块与定子段之间沿径向保持预定气隙。

另一方面，本发明实施例还提出了一种大直径电机，其具有同轴设置的定子和转子，其中，定子包括沿周向分段设置的两个以上的定子段，转子包括沿周向分段设置的两个以上的转子段，定子段与转子段同轴布置以形成区段模块，转子段包括转子支架段和设置于转子支架段的安装表面一侧的沿径向可移动的磁极模块，以使磁极模块与定子段之间由装配过程的第一气隙调整至预定气隙。

根据本发明实施例的一个方面，区段模块还包括调整件，磁极模块包括基板和设置于基板上的至少一个磁钢，调整件设置于基板与转子支架段之间，以使磁极模块相对于转子支架段沿径向可移动。

根据本发明实施例的一个方面，调整件为液压缸组件或者气缸组件；或者，调整件包括螺杆及螺母，螺杆的一端与基板连接，另一端穿过转子支架段，并与位于转子支架段的内表面和外表面的螺母紧固连接。

根据本发明实施例的一个方面，转子支架段的安装表面上间隔设置有沿轴向延伸的多个支撑件，每相邻的两个支撑件形成安装轨道，磁极模块的基板背离磁钢的一侧沿周向两端分别设置有安装部，安装部容纳于安装轨道内，并在调整件的带动下沿径向可移动。

根据本发明实施例的一个方面，支撑件包括主体部和由主体部的周向两侧向外延伸且沿径向相对设置的第一阻挡部和第二阻挡部，第一阻挡部贴合于转子支架段的安装表面设置，安装部卡接于第二阻挡部时，磁极模块与定子段之间沿径向保持预定气隙。

根据本发明实施例的一个方面，还包括主轴，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，多个区段模块沿周向拼接并固定至主轴，以形成同轴设置的定子和转子，且转子套设于定子的外周侧，或者定子套设于转子的外周侧。

本发明实施例提供的大直径电机及其装配方法，通过借助固定件将分段设置的定子段与转子段预装为区段模块，且磁极模块与定子段之间沿径向保持较大的气隙，减小了定子段与磁极模块之间的磁拉力，进而降低了多个区段模块拼接为整个大直径电机的难度。另外，通过在转子段上设置沿径向可移动的磁极模块，可以在组装过程中将较大的气隙调整为较小的工作气隙，从而避免定子段与转子段之间的磁拉力对气隙的影响，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结构示意图；

图2是图1所示的大直径电机沿方向A-A所示的剖视结构示意图；

图3是图1所示的大直径电机的区段模块的结构示意图；

图4是图3所示的区段模块中的磁极模块的结构示意图；

图5是图3所示的区段模块的俯视结构示意图；

图6是图5中的区域B的放大结构示意图；

图7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8是图7所示的大直径电机的装配方法中定子段与转子段的组装效果示意图。

其中：

1-定子；10-定子段；F-固定件；M-区段模块；

2-转子；20-转子段；21-转子支架段；21a-安装表面；22-磁极模块；22a-基板；22b-磁钢；22c-安装部；23-支撑件；23a-安装轨道；230-主体部；231-第一阻挡部；232-第二阻挡部；

3-调整件；31-螺杆；32-螺母；4-主轴；41-固定轴；42-转动轴；43-轴承。

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8对本发明实施例提供的大直径电机及其装配方法进行详细描述。

请一并参阅图1至图3，本发明实施例提供了一种大直径电机，具有同轴设置的定子1和转子2。

定子1包括沿周向分段设置的两个以上的定子段10，转子2包括沿周向分段设置的两个以上的转子段20，定子段10与转子段20同轴布置以形成区段模块M，其中，定子段10与转子段20的数量可以相同，例如均为6个，也可以不同，例如定子段10的数量为3个，转子段20的数量为6个。转子段20包括转子支架段21和设置于转子支架段21的安装表面21a一侧的沿径向可移动的磁极模块22，以使磁极模块22与定子段10之间由装配过程的第一气隙G1调整至预定气隙G0。

为了降低组装大直径电机的难度，需要减小区段模块M的磁极模块22与定子段10之间的磁拉力，故可以将二者之间的气隙设置为较大的第一气隙G1，多个区段模块M沿周向拼装完成后，再将磁极模块22与定子段10之间的气隙调整为满足使用要求的预定气隙G0。

另外，该大直径电机可以为内定子、外转子的结构，即转子2沿定子1的外周设置，转子支架段21的安装表面21a即为转子支架段21的内周面；大直径电机也可以是内转子、外定子结构，即定子1沿转子2的外周设置，转子支架段21的安装表面21a即为转子支架段21的外周面，以使磁极模块22与定子段10相对设置且二者之间沿径向保持预定气隙G0。

本发明实施例提供的大直径电机，通过在分段设置的转子支架段21上设置沿径向可移动的磁极模块22，可以根据组装要求和使用要求自适应地调整磁极模块22与定子段10之间沿径向的气隙，从而避免定子段10与转子段20之间的磁拉力对气隙的影响，提高了组装大直径电机的便利性。

请一并参阅图4至图6，转子段20的磁极模块22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22包括基板22a和设置于基板22a上的至少一个磁钢22b，磁钢22b通过结构胶粘接在基板22a上，或者通过螺钉等方式连接在基板22a上。

基板22a可以采用导磁材料制作而成，例如低碳钢、硅钢等，磁钢22b采用硬磁材料制作而成，例如铁氧体永磁材料等，基板22a一方面为多个磁钢22b提供支撑，另一方面为相邻的磁极模块22提供了磁通路。

定子段10与转子段20同轴布置以形成区段模块M，区段模块M还包括调整件3，调整件3设置于基板22a与转子支架段21之间，以使磁极模块22相对于转子支架段21沿径向可移动。

另外，为了保持每个区段模块M中的磁极模块22的完整性，区段模块M的尺寸大小可以不同，即每个转子段20的转子支架段21的弧度大小不同，从而每个转子段20的磁极模块22的数量不同。

可选地，调整件3为液压缸组件，液压缸组件可以包括液压缸和与液压缸的输出轴连接的锁销(图中未示出)，液压缸设置于转子支架段21远离安装表面21a的一侧，锁销穿过转子支架段21并与基板22a连接，从而由液压缸自动驱动磁极模块22相对于转子支架段21沿径向移动，进而使磁极模块22与定子段10之间沿径向保持预定气隙G0。

可选地，调整件3为气缸组件，气缸组件可以包括气缸和与气缸的输出轴连接的锁销(图中未示出)，气缸设置于转子支架段21远离安装表面21a的一侧，锁销穿过转子支架段21并与基板22a连接，从而由气缸自动驱动磁极模块22相对于转子支架段21沿径向移动，进而使磁极模块22与定子段10之间沿径向保持预定气隙G0。

为了简化结构、降低成本，可选地，调整件3包括螺杆31及螺母32，螺杆31的一端与基板22a连接，另一端穿过转子支架段21的安装表面21a，并与靠近安装表面21a的螺母32和背离安装表面21a的螺母32紧固连接。由此，通过手动调整螺杆31的长度可以带动磁极模块22相对于转子支架段21沿径向移动，进而使磁极模块22与定子段10之间沿径向保持预定气隙G0。

进一步地，如图5所示，转子支架段21的安装表面21a上间隔设置有沿轴向延伸的多个支撑件23，支撑件23由弱导磁材料制作，每相邻的两个支撑件23形成安装轨道23a，磁极模块22的基板22a背离磁钢22b的一侧沿周向两端分别设置有安装部22c，安装部22c容纳于安装轨道23a内，并在调整件3的带动下沿径向可移动。

具体地，安装部22c呈“L”型结构设置，支撑件23包括主体部230和由主体部230的周向两侧向外延伸且沿径向相对设置的第一阻挡部231和第二阻挡部232，第一阻挡部231贴合于转子支架段21的安装表面21a设置，安装部22c卡接于第一阻挡部232时，磁极模块22与定子段10之间沿径向保持第一气隙G1，便于拼装各个区段模块M；安装部22c卡接于第二阻挡部232时，磁极模块22与定子段10之间沿径向保持预定气隙G0，以满足大直径电机的使用要求。

另外，本发明实施例提供的大直径电机还包括主轴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，多个区段模块M沿周向拼接并固定至主轴4，以形成同轴设置的定子1和转子2，且转子2套设于定子1的外周侧，或者定子1套设于转子2的外周侧。由于只需要将各个区段模块M组装到主轴4上，大大降低了组装大直径电机的作业量。

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。

请一并参阅图1至图8，本发明实施例还提供了一种大直径电机的装配方法，其包括：

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2的两个以上转子段20，转子段20包括转子支架段21和设置于转子支架段21的安装表面一侧的沿径向可移动的磁极模块22。

预装步骤S2：借助固定件F将定子段10与转子段20预装，以形成区段模块M，且磁极模块22与定子段10之间沿径向保持第一气隙G1。

结合图1、图6和图8所示，该大直径电机为内定子、外转子结构，定子段10与转子段20的分段数量均为6个，转子段20与定子段10组装为区段模块M，至少两个固定件F沿径向分别穿过转子段20和定子段10，以使磁极模块22与定子段10之间沿径向保持第一气隙G1。

拼接步骤S3：将多个区段模块M按照预定的方式进行拼接，以形成同轴装配的定子1和转子2。

由于第一气隙G1对应的定子段10与磁极模块22之间的磁拉力相对较小，可以降低安装及拆除固定件F的难度，进而降低了多个区段模块M沿周向的拼接难度。

拆除步骤S4：拆除固定件F。

调整步骤S5：调整磁极模块22与转子支架段21之间的径向距离，以使磁极模块22与定子段10之间沿径向保持预定气隙G0，预定气隙G0小于第一气隙G1。该预定气隙G0为满足大直径电机的使用要求的工作气隙。

本发明实施例提供的大直径电机的装配方法，通过借助固定件F将分段设置的定子段10与转子段20预装为区段模块M，且磁极模块22与定子段10之间沿径向保持较大的气隙，减小了定子段10与磁极模块22之间的磁拉力，进而降低了多个区段模块M拼接为整个大直径电机的难度。另外，通过在转子段20上设置沿径向可移动的磁极模块22，可以在组装过程中将较大的气隙调整为较小的工作气隙，从而避免定子段10与转子段20之间的磁拉力对气隙的影响，提高了组装大直径电机的便利性。

进一步地，预备步骤S1还包括：

步骤S11：将定子1沿周向分段为两个以上的定子段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，便于将定子段10通过运输工具从加工场地运输至组装现场。

步骤S12：将转子2沿周向分段为两个以上的转子段20，且转子段20的数量与定子段10的数量相同。

大直径的转子支架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21，以使每个转子支架段21的最大弦长尺寸小于道路运输限值，便于将转子支架段21通过运输工具从加工场地运输至组装现场。

另外，如前所述，为了保持每个区段模块M中的磁极模块22的完整性，每个转子段20的转子支架段21的弧度大小可以不同，从而每个转子段20的磁极模块22的数量也不同。可选地，转子支架段21的弧度与对应的定子段10的弧度大小相同，以便于沿周向进行拼接。

进一步地，拼接步骤S3包括：

步骤S31：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。

步骤S32：将多个区段模块M中的定子段10沿周向拼接并固定至固定轴41，以形成完整的定子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。另外，固定轴41与各定子段10通过法兰螺钉连接。

步骤S33：将多个区段模块M中的转子段20沿周向拼接并固定至转动轴42，以形成完整的转子2，且转子2套设于定子1的外周侧，或者定子1套设于转子2的外周侧。

与定子段10类似，转子段20的转子支架段21为弧形结构体，磁极模块22设置于转子支架段21的安装表面21a一侧。每个转子支架段21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21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21沿周向定位。相邻的两个转子支架段21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21沿周向固定为一体，由此组装为完整的转子支架2。另外，转动轴42与各转子支架段21通过法兰螺钉连接。

由于相邻的两个转子支架段21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。

进一步地，在拼接步骤S3、拆除步骤S4后，调整步骤S5还包括：

通过调整件3调整基板22a与转子支架段21之间的径向距离，以使磁极模块22与定子段10之间沿径向保持预定气隙G0。调整件3的具体结构如前所述，不再赘述。

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 (10)

1.一种大直径电机的装配方法，其特征在于，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(2)的两个以上转子段(20)，所述转子段(20)包括转子支架段(21)和设置于所述转子支架段(21)的安装表面一侧的沿径向可移动的磁极模块(22)；

预装步骤：借助固定件(F)将所述定子段(10)与所述转子段(20)预装，以形成区段模块(M)，且所述磁极模块(22)与所述定子段(10)之间沿径向保持第一气隙(G1)；

拼接步骤：将多个所述区段模块(M)按照预定的方式进行拼接，以形成同轴装配的定子(1)和转子(2)；

拆除步骤：拆除所述固定件(F)；

调整步骤：调整所述磁极模块(22)与所述转子支架段(21)之间的径向距离，以使所述磁极模块(22)与所述定子段(10)之间沿径向保持预定气隙(G0)，所述预定气隙(G0)小于所述第一气隙(G1)。

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：

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)；

将多个所述区段模块(M)中的所述定子段(10)沿周向拼接并固定至所述固定轴(41)，以形成完整的所述定子(1)；

将多个所述区段模块(M)中的所述转子段(20)沿周向拼接并固定至所述转动轴(42)，以形成所述转子(2)，且所述转子(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(2)的外周侧。

3.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，所述预备步骤还包括：

将所述定子(1)沿周向分段为两个以上的所述定子段(10)；

将所述转子(2)沿周向分段为两个以上的所述转子段(20)，且所述转子段(20)的数量与所述定子段(10)的数量相同。

4.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，所述调整步骤还包括：

所述磁极模块(22)包括基板(22a)和设置于所述基板(22a)上的至少一个磁钢(22b)，所述基板(22a)与所述转子支架段(21)之间设置有调整件(3)，通过所述调整件(3)调整所述基板(22a)与所述转子支架段(21)之间的径向距离，以使所述磁极模块(22)与所述定子段(10)之间沿径向保持所述预定气隙(G0)。

5.一种大直径电机，具有同轴设置的定子(1)和转子(2)，其特征在于，

所述定子(1)包括沿周向分段设置的两个以上的定子段(10)，所述转子(2)包括沿周向分段设置的两个以上的转子段(20)，所述定子段(10)与所述转子段(20)同轴布置以形成区段模块(M)，所述转子段(20)包括转子支架段(21)和设置于所述转子支架段(21)的安装表面(21a)一侧的沿径向可移动的磁极模块(22)，以使所述磁极模块(22)与所述定子段(10)之间由装配过程的第一气隙(G1)调整至预定气隙(G0)。

6.根据权利要求5所述的大直径电机，其特征在于，所述区段模块(M)还包括调整件(3)，所述磁极模块(22)包括基板(22a)和设置于所述基板(22a)上的至少一个磁钢(22b)，所述调整件(3)设置于所述基板(22a)与所述转子支架段(21)之间，以使所述磁极模块(22)相对于所述转子支架段(21)沿径向可移动。

7.根据权利要求6所述的大直径电机，其特征在于，所述调整件(3)为液压缸组件或者气缸组件；

或者，所述调整件(3)包括螺杆(31)及螺母(32)，所述螺杆(31)的一端与所述基板(22a)连接，另一端穿过所述转子支架段(21)的所述安装表面(21a)，并与靠近所述安装表面(21a)的所述螺母(32)和背离所述安装表面(21a)的所述螺母(32)紧固连接。

8.根据权利要求6或7所述的大直径电机，其特征在于，所述转子支架段(21)的所述安装表面(21a)上间隔设置有沿轴向延伸的多个支撑件(23)，每相邻的两个所述支撑件(23)形成安装轨道(23a)，所述磁极模块(22)的所述基板(22a)背离所述磁钢(22b)的一侧沿周向两端分别设置有安装部(22c)，所述安装部(22c)容纳于所述安装轨道(23a)内，并在所述调整件(3)的带动下沿径向可移动。

9.根据权利要求8所述的大直径电机，其特征在于，所述支撑件(23)包括主体部(230)和由所述主体部(230)的周向两侧向外延伸且沿径向相对设置的第一阻挡部(231)和第二阻挡部(232)，所述第一阻挡部(231)贴合于所述转子支架段(21)的所述安装表面(21a)设置，所述安装部(22c)卡接于所述第二阻挡部(232)时，所述磁极模块(22)与所述定子段(10)之间沿径向保持所述预定气隙(G0)。

10.根据权利要求5所述的大直径电机，其特征在于，还包括主轴(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)，多个所述区段模块(M)沿周向拼接并固定至所述主轴(4)，以形成同轴设置的所述定子(1)和所述转子(2)，且所述转子(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(2)的外周侧。

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