CN113014013B - 转子支架、转子、电机及风力发电机组 - Google Patents

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Abstract

本申请实施提供了一种转子支架、转子、电机及风力发电机组，转子支架包括磁轭、以及设置于磁轭的第一侧面的加强部，磁轭的第二侧面用于设置磁体；加强部覆盖第一侧面的每个能够产生部分磁路的磁路区域，加强部与磁轭叠置的径向厚度之和大于预设厚度，磁轭的径向厚度小于预设厚度。由于加强部与磁轭叠置的径向厚度之和大于预设厚度，可以使转子支架所属电机的气隙处的磁密值大于或等于其所要求的磁密值。相比现有的将磁轭的厚度整体增加到预设厚度的方式，本申请实施例提供的转子支架只需要在磁轭的部分区域设置加强部就可以达到增加厚度以减少磁阻的目的，既满足了电机气隙处的磁密要求，又有效减轻了转子支架的重量。

Description

转子支架、转子、电机及风力发电机组
技术领域
本申请涉及电机的技术领域，具体涉及一种转子支架、转子、电机及风力发电机组。
背景技术
电机的转子和定子中会形成磁路，而磁路的磁压降主要出现在转与和定子之间气隙处，一般来说，约80％以上的磁压降会出现在在该气隙处。
为了提高气隙处的磁密值，需尽量降低除气隙之外的其他位置的磁阻。在现有技术中，采用增加转子之间中磁轭的厚度的方式来降低磁轭的磁阻，从而达到提高气隙处的磁密值的效果。然而，增加磁轭的厚度会导致转子支架的整体重量增加以及材料的浪费。
发明内容
本申请针对现有技术的缺点，提出一种转子支架、转子、电机及风力发电机组，用以解决现有技术中存在的为提高气隙处的磁密值而导致的导致支架重量增加和材料的浪费问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种转子支架，包括磁轭、以及设置于磁轭的第一侧面的加强部，磁轭的第二侧面用于设置磁体；
加强部覆盖第一侧面的每个能够产生部分磁路的磁路区域，加强部与磁轭叠置的径向厚度之和大于预设厚度，磁轭的径向厚度小于预设厚度。
第二方面，本申请实施例提供了一种转子，包括多个磁体、以及本申请实施例提供的转子支架；多个磁体设置于转子支架中磁轭的第二侧面，且沿磁轭的周向间隔排布；
对于任意两个极性相反且相邻的磁体，两个磁体相互靠近的部分，与第一侧面中对应的磁路区域正对。
第三方面，本申请实施例提供了一种电机，电机为电动机或发电机，包括定子、以及本申请实施例提供的转子，定子与转子同轴设置。
第四方面，本申请实施例提供了一种风力发电机组，包括本申请实施例提供电机，电机为发电机。
与现有技术相比，本申请具备如下有益技术效果：
在本申请实施例提供的转子支架、转子、电机及风力发电机组中，由于加强部与磁轭叠置的径向厚度之和大于预设厚度，可以使转子支架所属电机的气隙处的磁密值大于或等于其所要求的磁密值。相比现有的将磁轭的厚度整体增加到预设厚度的方式，本申请实施例提供的转子支架只需要在磁轭的部分区域设置加强部就可以达到增加厚度以减少磁阻的目的，既满足了电机气隙处的磁密要求，又有效减轻了转子支架的重量。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1本申请实施例提供的一种电机的结构示意图，图中示出了本申请实施例提供的一种转子支架的部分结构；
图2本申请实施例提供的图1的另一个视角的示意图；
图3本申请实施例提供的图1的剖视图；
图4本申请实施例提供的另一种电机的结构示意图，图中示出了本申请实施例提供的另一种转子支架的部分结构；
图5本申请实施例提供的又一种电机的结构示意图，图中示出了本申请实施例提供的又一种转子支架的部分结构；
图6本申请实施例提供的图5的另一个视角的示意图；
图7本申请实施例提供的图5的剖视图。
附图标号的说明如下：
100-转子；
10-转子支架；
1-磁轭；11-第一侧面；12-第二侧面；
2-加强部；21-加强部2的块体；
3-磁体；
200-定子；
4-定子铁芯；41-定子齿；
5-绕组。
具体实施方式
下面详细描述本发明，本发明的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本发明的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本申请中，关于各部件的各种方向的定义分别为：“径向”指转子等转动部件的直径的方向，“轴向”指转子等转动部件的转动轴线的方向，“周向”指转子等转动部件的圆周方向。
本申请实施例提供了一种转子支架10，该转子支架10形成电机转子的一部分结构，电机的转子与定子可相对转动。如图1、图4和图5所示，转子支架10呈环形，包括磁轭1，环形的磁轭1包括径向内侧的处于外环面位置的第一侧面11以及径向外侧的处于内环面位置的第二侧面12；磁轭1的第一侧面11设置有加强部2，磁轭1的第二侧面12设置有磁体3。磁体3为沿轴向延伸的块状结构，沿周向间隔表贴于第一侧面11，加强部2为沿轴向延伸的块状结构，沿周向间隔设置于第二侧面12。
加强部2覆盖第一侧面11的每个能够产生部分磁路的磁路区域，加强部2与磁轭1叠置的径向厚度之和大于预设厚度，磁轭1的径向厚度小于预设厚度。关于预设厚度，在下文详细说明。
应当说明的是，本申请实施例提供的转子支架10可以应用于外转子电机或内转子电机。图1、图4和图5所示的转子支架10应用于外转子电机，磁轭1的第一侧面11为外侧面，磁轭1的第二侧面12为内侧面。若转子支架10应用于内转子电机，则磁轭1的第一侧面11为内侧面，磁轭1的第二侧面12为外侧面。
本领域的技术人员可以理解，在本申请实施例提供的转子支架10所属的电机中，磁路的路径根据磁体3的位置以及排布方式而定，磁路的路径决定了磁轭1的磁路区域的位置。由于在转子支架10的前期设计阶段，磁体3的位置以及排布方式即已经确定，因此磁轭1的磁路区域的位置也是确定的。以图1、图4和图5为例，多个磁体3设置于转子支架10中磁轭1的第二侧面12，且沿磁轭1的周向间隔排布，相邻两个磁体3极性相反。标号A所指示的环形表示磁路，图1、图4和图5中的虚线框B限定了磁轭1的其中一个磁路区域。
在图1、图4和图5中，磁轭1的径向厚度为t1，加强部2的径向厚度为t2，加强部2与磁轭1叠置的径向厚度之和为(t1+t2)。在本申请实施例中，预设厚度T根据转子支架10所属电机的气隙处所要求的磁密值而定。预设厚度至少需要满足如下要求：当加强部2与磁轭1叠置的径向厚度之和大于预设厚度时，转子支架10所属电机的气隙处的磁密值，大于或等于其所要求的磁密值。也就是说，预设厚度T可以相当于磁轭1部分不设置加强部2时，为满足电机气隙处所要求的磁密值的磁轭1的厚度T，当设置了加强部2后，新设计磁轭的不覆盖加强部2处的径向厚度可以设计为比预设厚度T更小的尺寸，从而在满足磁密值的情况下，减小转子支架磁轭1的厚度，降低转子支架的整体质量而降低电机成本。
在本申请实施例提供的转子支架10中，由于加强部2与磁轭1叠置的径向厚度之和大于预设厚度T，可以使转子支架10所属电机的气隙处的磁密值大于或等于其所要求的磁密值。相比现有的将磁轭1的厚度整体增加到预设厚度的方式，本申请实施例提供的转子支架10只需要在磁轭1的部分区域设置加强部2就可以达到增加厚度以减少磁阻的目的，既满足了电机气隙处的磁密要求，又有效减轻了转子支架10的重量。
在本申请的一个实施例中，如图1和图2所示，加强部2包括多个块体21。多个块体21在第一侧面11沿磁轭1的周向间隔排布，每个块体21覆盖至少一个磁路区域。
块体21在磁轭1上的延伸方向根据磁体3的延伸方向而定。可选地，当磁体3为斜极布置时，块体21相对磁轭1的轴向方向倾斜设置，且块体21与磁体3的倾斜角度相同，块体21在磁轭1的轴向方向的投影长度小于磁轭1的轴向长度尺寸。可选地，当磁体3未设置为斜极结构时，磁体3平行于磁轭1的轴向，块体21也平行于磁轭1的轴向，块体1的长度小于磁轭1的轴向长度尺寸。
可选地，以图1和图2为例，磁轭1的第一侧面11上块体21的数量与磁路区域相等，每个块体21在周向方向的宽度足以覆盖一个对应的磁路区域。
可选地，磁轭1的第一侧面11上块体21的数量也可以少于与磁路区域的数量，至少有一个块体21的宽度覆盖两个以上的磁路区域。以图4为例，磁轭1的第一侧面11上块体21的数量与是磁路区域数量的二分之一，每个块体21覆盖两个对应的磁路区域。当然，磁轭1的第一侧面11上块体21的数量少于与磁路区域的数量时，各块体21所覆盖的磁路区域数量并不一定要保持一致，只要保证每个磁路区域都被块体21覆盖即可。
将加强部2设计为多个块体21，可以在保证每个磁路区域都被块体21覆盖的前提下，较大程度地减小加强部2的整体体积。这可以增加了加强部2的有效利用率，有效减轻了转子支架10的重量。
在本申请的一个实施例中，块体21的平行于磁轭1轴向的尺寸，小于磁轭1的轴向尺寸。在保证每个磁路区域都被块体21覆盖的前提下，在磁轭1轴向进一步缩小块体21的尺寸，进一步地增加了加强部2的有效利用率，有效减轻了转子支架10的重量。
在本申请的一个实施例中，如图5和图6所示，加强部2呈环形。加强部2环绕于第一侧面11，覆盖所有的磁路区域。加强部2的轴向尺寸小于磁轭1的轴向尺寸。
本领域的技术人员可以理解，由于加强部2的轴向尺寸小于磁轭1的轴向尺寸，将本申请实施例提供的加强部2和磁轭1作为一个整体时，该整体相比于将磁轭1的厚度整体增加到预设厚度的方式，重量是减小的。
当加强部2被设计为环形时，加强部2更容易被制造或装配，有助于提高转子支架10的生产效率。
在本申请的一个实施例中，加强部2与磁轭1一体成型。
可选地，多个块体21可与磁轭1一体铸造成型，块体21与磁轭1的材料相同。
可选地，加强部2可以设置为与磁轭1相应的连续的具有一定轴向延伸长度的环形结构，呈环形的加强部2与磁轭1一体铸造成型，加强部2与磁轭1的材料相同。这样可以整体加强磁轭1的磁密，并不受限于磁体3的布置方式来布置加强部2。
在本申请的一个实施例中，加强部2与磁轭1，可以通过焊接、铆接、粘接和螺栓连接中的至少一种方式连接。
可选地，将每个块体21焊接在磁轭1的第一侧面11。块体21的材料为低碳钢或电工钢等导磁材料。
可选地，将呈环形的加强部2套设于磁轭1的第一侧面11，并将二者焊接或粘接连接。加强部2的材料为低碳钢或电工钢等导磁材料。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种转子100，如图1、图4和图5所示，转子100包括多个磁体3、本申请上述各实施例提供的转子支架10。多个磁体3设置于转子支架10中磁轭1的第二侧面12，且沿磁轭1的周向间隔排布。
对于任意两个极性相反且相邻的磁体3，两个磁体3相互靠近的部分，与第一侧面11中对应的磁路区域正对。
以图1、图4和图5为例，在图所示的转子100中，相邻两个磁体3极性相反，其中一个为S极磁体3，另一个为N极磁体3。也就是说，相邻两个磁体3极性相反可以产生一个完整的磁路，因此两个极性相反且相邻的磁体3中相互靠近的部分，与第一侧面11中对应的磁路区域正对。对于图所示的块体21，每个块体21正对与两个极性相反且相邻的磁体3中相互靠近的部分正对。
在本申请的一个实施例中，加强部2的端部，沿磁轭1的轴向超出磁体3的端部。上述设计可以确保整个磁极3长度范围内对应的转子支架10的厚度满足设计要求。
如图3所示，磁体3沿磁轭1的轴向的长度为L2，加强部2包括多个块体21，块体21沿磁轭1的轴向的长度为L3，L3大于或等于L2。在磁体3和块体21的同一侧，加强部2的端部与磁体3的端部之间的距离为X，X大于或等于零。这样加强部2可以在整个轴向长度覆盖磁体3，以加强磁密。
如图7所示，磁体3沿磁轭1的轴向的长度为L2，加强部2呈环形，加强部2沿磁轭1的轴向的长度(相当于加强部2自身的轴长)为L3，L3大于或L2。在加强部2和块体21的同一侧，加强部2的端部与磁体3的端部之间的距离为X，X大于或等于零。
本申请实施例提供的转子100，与前面所述的各实施例具有相同的发明构思及相同的有益效果，该转子100中未详细示出的内容可参考前面所述的各实施例，在此不再赘述。
基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种电机，电机为电动机或发电机。如图1、图4和图5所示，电机包括定子200、以及本申请实施例上述各提供的转子100，定子200与转子100同轴设置。
本领域的技术人员可以理解，本申请实施例提供的电机可以是外转子电机或内转子电机。图1所示的电机为外转子电机，转子100环绕在定子200的外侧。若电机为内转子电机，则定子200环绕在转子100的外侧。
在本申请的一个实施例中，定子200包括定子铁芯4。加强部2的端部，沿磁轭1的轴向超出定子铁芯4的端部。
如图3所示，定子铁芯4沿磁轭1的轴向的长度(即定子铁芯4自身的轴长)为L1，加强部2包括多个块体21，块体21沿磁轭1的轴向的长度为L3，L3大于或L1。在定子铁芯4和块体21的同一侧，加强部2的端部与定子铁芯4的端部之间的距离为Y，Y大于或等于零。
如图7所示，定子铁芯4沿磁轭1的轴向的长度(即定子铁芯4自身的轴长)为L1，加强部2呈环形，加强部2沿磁轭1的轴向的长度(即加强部2自身的轴长)为L3，L3大于或L1。在定子铁芯4和加强部2的同一侧，加强部2的端部与定子铁芯4的端部之间的距离为Y，Y大于或等于零。
在本申请的一个实施例中，磁体3沿磁轭1的轴向的长度，大于或等于定子铁芯4自身的轴长。因此，L1、L2和L3的关系为：L3≥L2≥L1。
如图1和图3所示，定子200还包括绕组5，定子铁芯4设置间隔排布的定子齿41，绕组5缠绕于定子齿41。定子200的其它结构此处不做具体介绍。
本申请实施例提供的电机，与前面所述的各实施例具有相同的发明构思及相同的有益效果，该电机中未详细示出的内容可参考前面所述的各实施例，在此不再赘述。
基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种风力发电机组，包括本申请实施例提供的电机，电机为发电机。
本申请实施例提供的风力发电机组，与前面所述的各实施例具有相同的发明构思及相同的有益效果，该风力发电机组中未详细示出的内容可参考前面所述的各实施例，在此不再赘述。
应用本申请实施例，至少可以实现如下技术效果：
在本申请实施例提供的转子支架、转子、电机及风力发电机组中，由于加强部与磁轭叠置的径向厚度之和大于预设厚度，可以使转子支架所属电机的气隙处的磁密值大于或等于其所要求的磁密值。相比现有的将磁轭的厚度整体增加到预设厚度的方式，本申请实施例提供的转子支架只需要在磁轭的部分区域设置加强部就可以达到增加厚度以减少磁阻的目的，既满足了电机气隙处的磁密要求，又有效减轻了转子支架的重量。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种转子支架(10)，其特征在于，包括磁轭(1)、以及设置于所述磁轭(1)的第一侧面(11)的加强部(2)，所述磁轭(1)的第二侧面(12)用于设置磁体(3)；
所述加强部(2)覆盖所述第一侧面(11)的每个能够产生部分磁路的磁路区域，所述加强部(2)与所述磁轭(1)叠置的径向厚度之和大于预设厚度，所述磁轭(1)的径向厚度小于所述预设厚度；
所述加强部(2)包括多个块体(21)；多个所述块体(21)在所述第一侧面(11)沿所述磁轭(1)的周向间隔排布，每个所述块体(21)覆盖至少两个所述磁路区域；所述块体(21)的数量少于所述磁路区域的数量。
2.根据权利要求1所述的转子支架(10)，其特征在于，所述块体(21)平行于所述磁轭(1)的轴向，所述块体(21)的长度小于所述磁轭(1)的轴向长度尺寸。
3.根据权利要求1所述的转子支架(10)，其特征在于，所述块体(21)相对所述磁轭(1)的轴向方向倾斜设置，所述块体(21)在所述磁轭(1)的轴向方向的投影长度小于所述磁轭(1)的轴向长度尺寸。
4.根据权利要求1所述的转子支架(10)，其特征在于，
所述加强部(2)与所述磁轭(1)一体成型；和/或
所述加强部(2)与所述磁轭(1)，通过焊接、铆接、粘接和螺栓连接中的至少一种方式连接。
5.一种转子(100)，其特征在于，包括多个磁体(3)、以及如权利要求1-4中任一项所述的转子支架(10)；多个所述磁体(3)设置于所述转子支架(10)中磁轭(1)的第二侧面(12)，且沿所述磁轭(1)的周向间隔排布；
对于任意两个极性相反且相邻的所述磁体(3)，两个所述磁体(3)相互靠近的部分，与所述第一侧面(11)中对应的磁路区域正对。
6.根据权利要求5所述的转子(100)，其特征在于，所述加强部(2)的端部，沿所述磁轭(1)的轴向超出所述磁体(3)的端部。
7.一种电机，所述电机为电动机或发电机，其特征在于，包括定子(200)、以及如权利要求5或6所述的转子(100)，所述定子(200)与所述转子(100)同轴设置。
8.根据权利要求7所述的电机，其特征在于，所述定子(200)包括定子铁芯(4)；所述加强部(2)的端部，沿所述磁轭(1)的轴向超出所述定子铁芯(4)的端部。
9.一种风力发电机组，其特征在于，包括如权利要求7或8所述的电机，所述电机为发电机。
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