CN113014011A - 基板、磁极模块、转子、转子的制造方法及永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基板、磁极模块、转子、转子的制造方法及永磁电机。基板应用于转子的磁极模块，基板在沿转子的径向的自身厚度方向具有相对的第一表面和第二表面，第一表面向内凹陷形成有容纳槽，容纳槽的一侧设置有与容纳槽连通的开口，磁极模块的磁钢通过开口容纳于容纳槽；第二表面的中间区域形成有沿转子的轴向延伸的连接部，基板通过连接部与转子的转子支架可滑动连接。本发明的基板可以将磁极模块沿转子支架的周向紧密排列，提升了磁极模块在转子单位面积上的布置密度，有利于提高永磁电机的整体电磁性能。

Description

基板、磁极模块、转子、转子的制造方法及永磁电机

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种基板、磁极模块、转子、转子的制造方法及永磁电机。

背景技术

现有永磁电机的转子，通常在转子支架上设置多个压条，每相邻的两个压条之间形成安装轨道，各个磁极模块分别沿安装轨道推至固定位置，实现对磁极模块的限位。

压条通过螺栓固定在转子支架上，使用套筒紧固螺栓时需要预留一定的操作空间，使得压条的宽度尺寸较大。转子支架周长一定时，压条的宽度越大，用于安装磁极模块的周向空间越小，从而磁极模块的磁钢宽度越小，不利于提升电机的整体电磁性能。另外，压条一般为非金属材料，在压条中间开孔会降低压条本身的结构强度，导致压条受力时有开裂的风险。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种基板、整极模块、转子和永磁电机，该基板可以使磁极模块沿转子的周向紧密排列，提高磁极模块在转子单位面积上的布置密度。

本发明的另一个目的是提供一种可以提高组装效率的转子的制造方法。

一方面，本发明提出了一种基板，应用于转子的磁极模块，基板在沿转子的径向的自身厚度方向具有相对的第一表面和第二表面，第一表面向内凹陷形成有容纳槽，容纳槽的一侧设置有与容纳槽连通的开口，磁极模块的磁钢通过开口容纳于容纳槽，第二表面的中间区域形成有沿转子的轴向延伸的连接部，基板通过连接部与转子的转子支架可滑动连接。

根据本发明的一个方面，容纳槽由第一表面向内凹陷的壁部围合形成，壁部与磁钢的外表面贴合设置。

根据本发明的一个方面，壁部包括与开口相对设置的第一壁和与第一壁连接且相对设置的两个第二壁，第二壁与容纳槽的底部之间的第一角度θ为锐角；磁钢设置为具有斜面的四方体结构，其斜面与底面之间的第二角度

大于或者等于第一角度θ。

根据本发明的一个方面，容纳槽能够容纳一个磁钢或者成列分布的多个磁钢。

另一方面，本发明还提出了一种磁极模块，包括：磁钢；如前所述的基板，磁钢通过基板的开口容纳于容纳槽。

另一方面，本发明还提供了一种转子，包括：转子支架，具有安装表面，安装表面沿自身周向设置有间隔分布的多个固定部，固定部沿轴向延伸；多个如前所述的磁极模块，磁极模块通过基板的连接部与固定部的配合固定于安装表面；定位块，设置于固定部的轴向两端，以限制磁极模块的轴向运动。

根据本发明的一个方面，基板的连接部和固定部中的任一者为沿轴向延伸的凸起，固定部和连接部中的另一者为与凸起可滑动连接的凹槽。

根据本发明的一个方面，定位块设置为环状凸块或者多个弧形凸块，定位块上设置有沉头孔，固定部或者连接部上设置有螺纹孔，通过穿过沉头孔和螺纹孔的紧固件将定位块与固定部或者连接部连接。

另一方面，本发明还提出了一种如前所述的转子的制造方法，制造方法包括：提供转子支架，转子支架的安装表面沿自身周向设置有间隔分布的多个固定部；将多个磁极模块的基板的连接部沿轴向滑动装配于固定部；通过紧固件将定位块固定于固定部的轴向两侧。

另一方面，本发明提供了一种永磁电机，其包括如前所述的转子。

本发明提供的一种基板、整极模块、转子及永磁电机，通过在基板的自身厚度方向的第一表面设置容纳磁钢的容纳槽，在第二表面设置与转子支架可滑动连接的连接部，提高了磁极模块在转子单位面积上的布置密度，有利于改善永磁电机的整体电磁性能。另外，本发明提供的转子的制造方法，简化了转子的组装工艺，提高了转子的组装效率。

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。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。

图1是本发明实施例提供的一种磁极模块的分解结构示意图；

图2是图1所示的磁极模块中的基板的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种转子的磁极模块的组装效果示意图；

图4是图3中的区域A的局部放大结构示意图；

图5是图3中的转子的一种定位块30的结构示意图；

图6是图3中的转子的另一种定位块30的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种转子的制造方法的流程框图。

附图标记说明：

10-磁极模块；1-基板；11-容纳槽；12-开口；13-连接部；14-第一壁；15-第二壁；a-第一表面；b-第二表面；2-磁钢；21-第一面；22-第二面；23-底面；

20-转子支架；21-安装表面；22-固定部；

30-定位块；31-沉头孔；32-台阶。

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，至少部分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，可能夸大了部分结构的尺寸。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7对本发明实施例的基板、整极模块、转子、转子的制造方法及永磁电机进行详细描述。

本申请中的“径向”指永磁电机的直径方向，也就是定子和转子的直径方向，“轴向”指永磁电机旋转轴的方向，“周向”指永磁电机的圆周方向。另外，本申请中的永磁电机可以为内定子、外转子的结构，即转子沿定子的外周设置；永磁电机也可以是内转子、外定子结构，即定子沿转子的外周设置。

请一并参阅图1和图2，本发明实施例提供了一种磁极模块10，应用于永磁电机的转子。本申请中，以具有内定子、外转子结构的永磁电机为例，对磁极模块10进行描述，当适用于内转子、外定子结构的永磁电机时，各部分的结构做出适应性的改变即可。

磁极模块10包括：基板1和设置于基板1上的磁钢2。

基板1为沿轴向方向具有预定长度的块状结构。具体地，基板1在沿转子的径向的自身厚度方向具有相对的第一表面a和第二表面b。第一表面a向内凹陷形成有容纳槽11，容纳槽11一侧设置有与容纳槽11连通的开口12，磁极模块10的磁钢2通过开口12容纳于容纳槽11。

第二表面b的中间区域形成有沿转子的轴向延伸的连接部13，基板1通过连接部13与转子的转子支架20可滑动连接。

基板1一般采用例如低碳钢、电工铁、硅钢等铁磁性材料经机械加工制成，磁钢2一般采用例如钕铁硼永磁材料等硬磁材料制成。

由于磁钢2通过第一表面a一侧的开口12容纳于容纳槽11，可以限制磁钢2沿转子的径向和周向运动，提高了磁钢2在永磁电机转动过程中的固定可靠性。

另外，基板1的第一表面a一侧的容纳槽11可以设置得尽可能大，以便于容纳较大尺寸的磁钢2，有利于提高磁极模块10的整体电磁性能。基板1的第二表面b的中间区域形成有与转子支架20可滑动连接的连接部13，连接部13设置于基板1的第二表面b的中间区域，并且沿周向的宽度尺寸小于基板1沿周向的宽度，因此，连接部13不占用基板1沿转子的圆周方向的尺寸，使得多个磁钢2可以沿转子的圆周方向紧密排列，提高了磁极模块10在转子单位面积上的布置密度，改善了电机性能。

本发明实施例提供的一种基板1及磁极模块10，通过在基板1的自身厚度方向的第一表面a设置容纳磁钢2的容纳槽11，在第二表面b设置与转子支架可滑动连接的连接部13，提高了磁极模块10在转子单位面积上的布置密度，有利于改善永磁电机的整体电磁性能。

下面结合附图进一步详细描述本发明实施例提供的一种基板1的具体结构。

请一并参阅图1和图2，基板1的容纳槽11由第一表面a向内凹陷的壁部围合形成，壁部与磁钢2的外表面贴合设置。

在一些实施例中，磁钢2设置为长方体结构，以尽可能地提高磁钢2的空间尺寸。为了限制磁钢2沿垂直于第一表面a的方向运动，容纳槽11的壁部与磁钢2的外表面贴合设置。所述“贴合设置”指的是，壁部与磁钢2的外表面过盈配合，以限制磁钢2沿转子的径向和周向运动。另外，也可以在磁钢2的外表面与壁部的贴合处点焊，以提高磁钢2的固定可靠性。

在一些实施例中，容纳槽11的壁部包括与开口12相对设置的第一壁14和与第一壁14连接且相对设置的两个第二壁15，第二壁15与容纳槽11的底部之间的第一角度θ为锐角。

磁钢2设置为具有斜面的四方体结构，其斜面与底面之间的第二角度

大于或者等于第一角度θ。具体来说，磁钢2的外表面包括相对设置的两个第一面21、相对设置的两个第二面22，其中，第一面21为与底面23呈第二角度

设置的斜面，该第二角度

大于或者等于容纳槽11的第二壁15与容纳槽11的底部之间的第一角度θ，第二面22与底面23垂直。优选地，第二角度

等于第一角度θ，便于将磁钢2通过开口12容纳于基板1的容纳槽11。

如图1所示，磁钢2的第二面22与容纳槽11的第一壁14贴合设置，磁钢2的第一面21与容纳槽11的第二壁15贴合设置。由于容纳槽11的第一角度θ小于或者磁钢2的等于第二角度

故可以限制磁钢2沿垂直于第二表面a的方向运动，即限制磁钢2沿转子的径向运动。

可选地，磁钢2的外表面可以涂覆密封胶，以防止湿气、腐蚀介质等与磁钢2接触，影响磁极模块10的电气性能。

进一步地，在一些实施例中，容纳槽11与容纳的磁钢2组成一个磁极模块10。多个磁极模块10可以成列布置于转子的轴向方向，形成一个磁极，多个磁极沿转子的周向连续分布，如图3所示。

在成列分布的多个磁极模块10中，每个磁极模块10的磁钢2位于基板1的开口12的一侧抵靠至相邻的另一个磁极模块10的磁钢2，以限制磁极模块10沿轴向运动。其中，第一个磁极模块10和最后一个磁极模块10分别通过定位块30限制自身沿轴向运动，定位块30的具体结构形式稍后将详细展开说明。

可选地，容纳槽11沿轴向的长度尺寸小于或者等于磁钢2沿轴向的长度尺寸，以确保各磁极模块10沿轴向的固定可靠性。

在一些实施例中，基板1的容纳槽11几乎沿转子整个轴向延伸，能够容纳成列分布的多个磁钢单元，以组成一个整极磁极模块，多个整极磁极模块沿转子的周向连续分布。类似地，整极磁极模块沿轴向的两端可以通过定位块30限制自身沿轴向运动，不再赘述。

请一并参阅图3和图4，本发明实施例还提供了一种转子，用于永磁电机，转子包括：如前所述的多个磁极模块10、转子支架20和定位块30。

转子支架20具有安装表面21，安装表面21沿自身周向设置有间隔分布的多个固定部22，固定部22沿轴向延伸。永磁电机为内定子、外转子的结构时，转子支架20的安装表面21为转子支架20的内周面；永磁电机为内转子、外定子结构时，转子支架20的安装表面21为转子支架20的外周面，以使磁极模块10与定子相对设置，并保持预定的气隙。

磁极模块10通过基板1的连接部13与固定部22的配合固定于安装表面21。

定位块30设置于固定部22的轴向两端，以限制磁极模块10的轴向运动。

为了便于描述，下面以图3所示的内定子、外转子结构的永磁电机的转子为例进行描述。

基板1的连接部13和固定部22中的任一者为沿轴向延伸的凸起，连接部13和固定部22中的另一者为与凸起可滑动连接的凹槽。

在一些实施例中，如图2所示，连接部13为燕尾形凹槽，固定部22为与连接部13的燕尾形凹槽相适配的燕尾形凸柱，磁极模块10通过基板1的连接部13与固定部22的配合组装至转子支架20。

在一些实施例中，连接部13为T型槽，固定部22为与连接部13的T型槽相适配的T型凸柱，磁极模块10通过基板1的连接部13与固定部22的配合组装至转子支架20。

在一些实施例中，固定部22为燕尾形凹槽，连接部13为与固定部22的燕尾形凹槽相适配的燕尾形凸柱，磁极模块10通过基板1的连接部13与固定部22的配合组装至转子支架20。

在一些实施例中，固定部22为T型槽，连接部13为与固定部22的T型槽相适配的T型凸柱，磁极模块10通过基板1的连接部13与固定部22的配合组装至转子支架20。

需要说明的是，连接部13或者固定部22还可以为其它形式的凹槽，只要能够将磁极模块10沿轴向可滑动连接至转子支架20即可，不再赘述。

作为一种可选的实施方式，固定部22与转子支架20的轴向呈大于零的预定角度设置，即磁极模块10的磁极布置方向与转子支架20的轴向呈大于零的预定角度设置，以减小永磁电机在实际应用中的振动及噪声，该预定角度一般取为0～5°。

请一并参阅图4至图6，定位块30设置为环状凸块或者多个弧形凸块，定位块30上设置有沉头孔31，固定部22或者连接部13上设置有螺纹孔，通过穿过沉头孔31和螺纹孔的紧固件将定位块30与固定部22或者连接部13连接。

当固定部22为燕尾形凸柱或者T型凸柱时，螺纹孔设置于固定部22；定位块30的厚度尺寸至少高于基板1的厚度尺寸，以将磁极模块10的磁钢2压紧。当连接部13为燕尾形凸柱或者T型凸柱时，螺纹孔设置于连接部13，不再赘述。

由于磁极模块10的基板1的轴向一端设置有开口12，另一端封闭，其中，开口12一侧的磁钢2的第二面22与定位块30的侧面接触，以限制磁极模块10沿轴向一侧的运动，如图5所示。封闭一端的磁钢2的第二面22与基板1的第一壁14不在同一平面内，为了将磁极模块10沿轴向固定牢靠，基板1封闭一端的定位块30还可以设置有向内凹陷的台阶32，使得台阶32与基板1的第一壁14接触，而磁钢2与定位块30的侧面接触，以限制磁极模块10沿轴向另一侧的运动，如图6所示。

定位块30一方面可以对磁极模块10进行轴向的约束，另一方面，通过螺栓等紧固件将定位块30与固定部22或者连接部13连接，还可以对磁极模块10起到防护作用，防止湿气、腐蚀介质等与磁极模块10接触，提高磁极模块10的防腐能力。

需要说明的是，虽然以上为了方便描述，以永磁电机为内定子、外转子结构作为示例进行了描述，但应理解的是，根据本发明的示例性实施例的转子同样适用于电机为内转子、外定子的结构。

参阅图7，本发明实施例还提供了一种如前所述的转子的制造方法，包括：

步骤S1：提供转子支架20，转子支架20的安装表面21沿自身周向设置有间隔分布的多个固定部22；

步骤S2：将多个磁极模块10的基板1的连接部13沿轴向滑动装配于固定部22；

步骤S3：通过紧固件将定位块30固定于固定部22的轴向两侧。

本发明实施例提供的转子的制造方法，通过将磁极模块10沿轴向滑动装配于转子支架20的固定部22实现转子的组装，简化了转子的组装工艺，提高了转子的组装效率。

另外，本发明实施例还提供了一种永磁电机，包括如前所述的任一种转子。

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)

1.一种基板(1)，应用于转子的磁极模块(10)，其特征在于，所述基板(1)在沿所述转子的径向的自身厚度方向具有相对的第一表面(a)和第二表面(b)，所述第一表面(a)向内凹陷形成有容纳槽(11)，所述容纳槽(11)的一侧设置有与所述容纳槽(11)连通的开口(12)，所述磁极模块(10)的磁钢(2)通过所述开口(12)容纳于所述容纳槽(11)；所述第二表面(b)的中间区域形成有沿所述转子的轴向延伸的连接部(13)，所述基板(1)通过所述连接部(13)与所述转子的转子支架(20)可滑动连接。

2.根据权利要求1所述的基板(1)，其特征在于，所述容纳槽(11)由所述第一表面(a)向内凹陷的壁部围合形成，所述壁部与所述磁钢(2)的外表面贴合设置。

3.根据权利要求2所述的基板(1)，其特征在于，所述壁部包括与所述开口(12)相对设置的第一壁(14)和与所述第一壁(14)连接且相对设置的两个第二壁(15)，所述第二壁(15)与所述容纳槽(11)的底部之间的第一角度θ为锐角；

所述磁钢(2)设置为具有斜面的四方体结构，其斜面与底面之间的第二角度

大于或者等于所述第一角度θ。

4.根据权利要求1所述的基板(1)，其特征在于，所述容纳槽(11)能够容纳一个所述磁钢(2)或者成列分布的多个所述磁钢(2)。

5.一种磁极模块(10)，其特征在于，包括：

磁钢(2)；

如权利要求1至4任一项所述的基板(1)，所述磁钢(2)通过所述基板(1)的开口(12)容纳于容纳槽(11)。

6.一种转子，其特征在于，包括：

转子支架(20)，具有安装表面(21)，所述安装表面(21)沿自身周向设置有间隔分布的多个固定部(22)，所述固定部(22)沿轴向延伸；

多个如权利要求5所述的磁极模块(10)，所述磁极模块(10)通过基板(1)的连接部(13)与所述固定部(22)的配合固定于所述安装表面(21)；

定位块(30)，设置于所述固定部(22)的轴向两端，以限制所述磁极模块(10)的轴向运动。

7.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述基板(1)的连接部(13)和所述固定部(22)中的任一者为沿轴向延伸的凸起，所述连接部(13)和所述固定部(22)中的另一者为与所述凸起可滑动连接的凹槽。

8.根据权利要求7所述的转子，其特征在于，所述定位块(30)设置为环状凸块或者多个弧形凸块，所述定位块(30)上设置有沉头孔(31)，所述固定部(22)或者所述连接部(13)上设置有螺纹孔，通过穿过所述沉头孔(31)和所述螺纹孔的紧固件将所述定位块(30)与所述固定部(22)或者所述连接部(13)连接。

9.一种如权利要求6至8任一项所述的转子的制造方法，其特征在于，包括：

提供转子支架(20)，所述转子支架(20)的安装表面(21)沿自身周向设置有间隔分布的多个固定部(22)；

将多个磁极模块(10)的基板(1)的连接部(13)沿轴向滑动装配于所述固定部(22)；

通过紧固件将所述定位块(30)固定于所述固定部(22)的轴向两侧。

10.一种永磁电机，其特征在于，包括如权利要求6至8任一项所述的转子。

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