磁极模块、转子和电机的制作方法

本申请涉及电机设备领域，具体而言，涉及一种磁极模块、转子和电机。

背景技术：

直驱永磁风力发电机组的发电机由定子和转子等零部件组成，通常采用外转子和内定子结构。转子所起到的主要作用是由多列磁极提供交变磁场，每列磁极通常由多块永磁体块组成。永磁体块在转子上的固定仍然完全是通过胶粘实现，如果胶水失效，则极易发生永磁体块从转子的磁轭上脱落，并散落到发电机当中的情况，造成定子和/或转子的磨损，发电机很可能也会因为故障而下塔。

另外，磁极安装时每列磁极需要多次安装、固定，在此过程中磁极的永磁体块容易发生损坏，永磁体块一旦发生破损，则需要把发电机从塔上吊装下来进行返修。如果还考虑后续的运输、生产和二次吊装的成本，一旦永磁体块损坏，所需费用很高。近年来，随着海上风力发电的发展，一旦永磁体块在海上发生故障，发电机的维修费用很高。

综上，现有技术存在永磁体块的固定方式可靠性低下、或者永磁体块容易受到损伤的缺陷。

技术实现要素：

基于此，本申请为解决上述提到的至少一个问题，提供了一种磁极模块、转子及电机。

本申请第一方面提供了一种磁极模块，包括底板、磁极固定板、永磁体块和罩体；

底板的宽度方向的两侧端面均设有卡接凹槽；

磁极固定板设置在底板的顶面上，磁极固定板的中心线与底板的中心线成预定夹角；

多个永磁体块两两紧贴排列成一排形成永磁体块组并固设在磁极固定板上，永磁体块的长度方向与磁极固定板的长度方向垂直；

罩体将永磁体块组笼罩在罩体与磁极固定板形成的空间内。

在一个可选的实施例中，磁极固定板长度方向上的一侧边沿靠近底板的一个侧边沿，磁极固定板长度方向上的另一侧边沿与底板的另一个侧边沿间隔预定距离。

在一个可选的实施例中，本申请第一方面提供的磁极模块包括第一固定板，两个第一固定板都位于罩体与磁极固定板形成的空间内，都设置在磁极固定板上并分别抵靠在永磁体块组的宽度方向两端。

在一个可选的实施例中，本申请第一方面提供的磁极模块包括第二固定板，两个第二固定板都位于罩体与磁极固定板形成的空间内，都设置在磁极固定板上并分别抵靠在永磁体块组的长度方向两端。

在一个可选的实施例中，永磁体块组呈棱台体，棱台体的顶面较小，底面较大；永磁体块组的底面连接在磁极固定板上，顶面远离磁极固定板；第一固定板的一个板面和第二固定板的一个板面分别贴合在永磁体块组的两个侧面上，第一固定板的长度方向边沿和第二固定板的长度方向边沿均抵靠在磁极固定板上。

在一个可选的实施例中，预定夹角大于等于0°且小于5°。

在一个可选的实施例中，卡接凹槽用于与磁轭中压条的卡接板相匹配，底板用于通过两个卡接凹槽与相邻两个压条的卡接板可滑动地连接。

本申请第二方面提供一种转子，包括磁轭和如本申请第一方面提供的磁极模块；

磁轭的磁极安装面上沿磁轭周向均匀设有多个定位槽和压条，压条包括连接部和卡接板，连接部的一端连接至卡接板中部，另一端连接至定位槽；相邻两个压条的卡接板相邻的一端分别与磁极模块的两个卡接凹槽相匹配，磁极模块的底板贴合在磁极安装面上。

在一个可选的实施例中，压条的卡接板中部设有通孔，定位槽的槽底面设有螺纹孔，压条通过穿过通孔的螺钉与定位槽连接。

在一个可选的实施例中，卡接凹槽的开口朝向磁轭的周向，卡接凹槽远离磁轭的顶端面覆盖通孔的部分开口。

在一个可选的实施例中，底板上设有磁极固定板的一侧远离转子的开口侧。

本申请第三方面提供了一种电机，包括如本申请第二方面提供的转子。

相比现有技术，本申请提供的方案具有以下有益技术效果：

1、通过将永磁体块紧贴排列形成永磁体块组，并在永磁体块组外设置可笼罩永磁体块组的罩体，形成了可靠的永磁体块固定方式，确保永磁体块可以牢固固定在底板上；并且，罩体能够起到保护永磁体块的作用，能够大大降低永磁体块受损伤的几率，能够延长永磁体块的寿命，从而整体上延长电机的寿命，降低维护成本。

2、通过在底板上设置卡接凹槽，为将磁极模块安装到磁轭上提供方便，提高磁极模块的装配效率；另外，无需将整个电机下塔，就能进行磁极模块的拆装更换。

3、采用模块化的磁极模块，实现将多个永磁体块安装方式转变为磁极模块的整体模块化安装方式，降低了装配生产成本。

本申请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，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/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为本申请一实施例中磁极模块的立体示意图；

图2为本申请另一实施例中磁极模块的立体示意图；

图3为本申请一实施例中磁极模块不含罩体的侧视示意图；

图4为本申请一实施例中磁极模块的底板和磁极固定板之间的位置关系的示意图；

图5为本申请一实施例中磁极模块拆除罩体后俯视角度的拆解示意图；

图6为本申请一实施例中磁极模块的罩体开口朝上的示意图；

图7为本申请一实施例中磁极模块的磁极固定板局部结构示意图；

图8为本申请一实施例中磁轭的轴向局部剖视图；

图9为本申请一实施例中磁轭与磁极模块的装配结构的轴向局部剖视图；

图10为本申请一实施例中压条的结构示意图。

附图标号的说明如下：

100-磁极模块；

110-底板，111-卡接凹槽；

120-磁极固定板；121-第一固定板；122-第二固定板；123-工艺台阶；

130-永磁体块组；

140-罩体；

200-磁轭；210-定位槽；220-压条；

221-连接部；222-卡接板；223-通孔。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述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元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本申请第一方面提供了一种磁极模块100，如图1、图2和图3所示，包括底板110、磁极固定板120、永磁体块和罩体140。

底板110的宽度方向的两侧端面均设有卡接凹槽111。磁极固定板120设置在底板110的顶面上，磁极固定板120的中心线与底板110的中心线成预定夹角。多个永磁体块两两紧贴排列成一排形成永磁体块组130并固设在磁极固定板120上，永磁体块的长度方向与磁极固定板120的长度方向垂直。罩体140将永磁体块组130笼罩在罩体140与磁极固定板110形成的空间内。

本申请提供的磁极模块100上的永磁体块并排形成永磁体块组130，并且在永磁体块组130外设置有完全笼罩限制住永磁体块组130的罩体140，形成了可靠的永磁体块固定方式，能够确保永磁体块牢固固定在磁极固定板上，并进而固定在底板110上，也不会因为单个永磁体块的脱落而影响电机运行。通过设置可滑动卡接的卡接凹槽111，与磁轭200上的卡接板222相匹配，能够方便地将磁极模块100安装到磁轭200上，提高磁极模块100的装配效率。再者，本申请将多个永磁体块排列形成一组永磁体块组130并整体封装，形成模块化的磁极模块100，实现将现有技术采用的多个永磁体块安装方式转变为整体模块化的安装方式，降低了安装难度和维护保养难度，降低了装配生产成本。

底板110用于承载磁极模块100上的其他相关部件，便于形成模块化组件，以完成整体性快速安装和拆卸，底板110通常采用长方形板块。由于磁极模块100通过底板110安装到磁轭200上形成转子，因此磁极模块100上的底板110与磁轭200的接触面应当相互匹配。

为实现方便地安装，底板110的宽度方向两侧端面设置卡接凹槽111，可选地，该卡接凹槽111用于与磁轭200中压条220的卡接板222相匹配，底板110用于通过两个卡接凹槽111与相邻两个压条220的卡接板222可滑动地连接。通过卡接凹槽111与卡接板222匹配卡接的方式，能够方便地实现底板110滑动卡接到磁轭200上，高效率完成磁极模块100的安装。

磁极固定板120设置在底板110的顶面上(底板110的底面与磁轭200的磁极安装面匹配连接)，磁极固定板120专用于放置永磁体块，该磁极固定板120相当于在底板110的顶面上设置的平顶端面的凸台，该凸台的高度不高，可设置为底板110厚度的1/15～1/10。多个永磁体块覆盖在磁极固定板120上，相邻两块永磁体块紧贴并排，形成一排永磁体块，该一排永磁体块整体称之为永磁体块组130。永磁体块与磁极固定板120的连接可通过胶水实现。

可选地，如图4所示，磁极固定板120的中心线与底板110的中心线成一定的夹角θ，0≤θ＜5°，通过设置这一夹角，而永磁体块的长度方向与磁极固定板120的长度方向垂直，使得永磁体块组130的中心线与底板110的中心线成夹角θ，可以减小振动和噪音，优化齿槽谐波，当然该夹角θ的角度也可以通过调整永磁体块在磁极固定板120上的倾斜角度而确定。

待磁极固定板120上排列形成永磁体块组130并通过胶水将永磁体块组130牢固连接在磁极固定板120板面上之后，再在永磁体块组130上设置一罩体140，将永磁体块组130笼罩在磁极固定板120上。由于具有罩体140的笼罩限制，即使永磁体块因胶水失效而脱落，也不至于落入到转子当中。如图6所示，该罩体140通常采用平顶罩体140，通过焊接的方式与底板110连接。在磁极固定板120的边沿设置一定的倒角，以便于罩体140的连接定位。在一种实现方式中，如图7所示，可在磁极固定板120上临近底板110处设置一工艺台阶123，工艺台阶123可便于后续的罩体140与底板110在进行激光焊接时为焊料预留移动空间。

在一个可行的实施方案中，如图1、图2和图4所示，磁极固定板120长度方向上的一侧边沿靠近底板110的一个侧边沿，磁极固定板120长度方向上的另一侧边沿与底板110的另一个侧边沿间隔预定距离。

具体地，磁极固定板120并未设置在底板110顶面的中间，而是设置在底板110顶面的一侧，在底板110顶面上还预留有大量空间，由于磁极模块100需要安装到磁轭200上使用，而电机上还存在许多磁极模块100以外的部件，例如转子线圈或者定子线圈等，在底板110上预留一部分的空间，方便磁极模块100的正确布局和安装。该预定距离的长度范围可根据电机上线圈端部的长度及外界空间的结构具体确定。

在一个可行的实施方案中，如图2和图5所示，磁极模块100还包括第一固定板121，两个第一固定板121都位于罩体140与磁极固定板120形成的空间内，都设置在磁极固定板120上并分别抵靠在永磁体块组130的宽度方向两端。

具体地，第一固定板121包括形状尺寸相同的两块板，该两个第一固定板121都设置在罩体140与磁极固定板120形成的空间内，用于将永磁体块组130限制在两个第一固定板121之间的位置处，通过设置第一固定板121，增加永磁体块组130侧方向的贴紧力，有利于永磁体块组130的整体化，进一步增加永磁体块与磁极固定板120的连接牢靠度，提高磁极模块100的使用寿命。

在另一个可选的实施例中，如图2和图5所示，磁极模块100还包括第二固定板122，两个第二固定板122都位于罩体140与磁极固定板120形成的空间内，都设置在磁极固定板120上并分别抵靠在永磁体块组130的长度方向两端。

具体地，第二固定板122也包括两块，均位于罩体140与磁极固定板120形成的空间内，该第二固定板122设置在与前述实施例中第一固定板121相垂直的方向上，该第二固定板122抵靠在永磁体块组130的长度方向两端，将永磁体块组130沿长度方向上向自身中间考虑紧贴，更进一步提高永磁体块与磁极固定板120的连接牢靠度，进一步提高磁极模块100的使用寿命。

第一固定板121和第二固定板122均具有一定的厚度，与永磁体块组130的端面相接触，接触面可选择性的采用胶连固定。第一固定板121的长度与单根永磁体块的总长度相当。第一固定板121和第二固定板122可通过焊接的方式与磁极固定板120连接固定。第一固定板121和第二固定板122在同时使用时，需要考虑空间结构和焊接，可以在固定板的边沿上设置倒角，以便于在焊接后焊脚不影响罩体140与固定板的接触。

在一个可选的实施例中，永磁体块组130呈棱台体，棱台体的顶面较小，底面较大；永磁体块组130的底面连接在磁极固定板120上，顶面远离磁极固定板120；第一固定板121的一个板面和第二固定板122的一个板面分别贴合在永磁体块组130的两个侧面上，第一固定板121的长度方向边沿和第二固定板122的长度方向边沿均抵靠在磁极固定板120上。

可选地，永磁体块组130是由多个永磁体块拼装而成，多个永磁体块中不同的永磁体块具有不同的形状。具体地，永磁体块组130包括沿永磁体块组130长度方向位于两端的两个永磁体块和位于中间的永磁体块。两端的永磁体块沿永磁体块组130长度方向且垂直于底板110的截面形状呈现为直角梯形，而中间的永磁体块沿永磁体块组130长度方向且垂直于底板110的截面形状为矩形。每个永磁体块沿永磁体块组130宽度方向且垂直于底板110的截面形状均为等腰梯形，并且两端的永磁体块关于永磁体块组130长度的中垂面对称。

在这一可选的实施例中，第一固定板121和第二固定板122都贴合在永磁体块组130的两个侧面上，也即第一固定板121和第二固定板122均与磁极固定板120成一定的倾斜二面角(图中未示意)，具有将永磁体块组130向中间挤压的趋势，由于周侧挤压力度和角度相同或对称，因而实现力学上的平衡，使永磁体块组130稳定限制在罩体140内的磁极固定板120上。

本申请第二方面提供一种转子，如图8和图9所示，包括磁轭200、压条220和如本申请第一方面提供的磁极模块100。磁轭200的磁极安装面上沿磁轭200周向均匀设有多个定位槽210和压条220。如图9所示，压条220包括连接部221和卡接板222，连接部221的一端连接至卡接板222中部，另一端连接至定位槽210。相邻两个压条220的卡接板222相邻的一端分别与磁极模块100的两个卡接凹槽111相匹配，磁极模块100的底板110贴合在磁极安装面上。

磁轭200的磁极安装面要么设置在磁轭200的内侧，要么设置在磁轭200的外侧，而磁轭200通常为回转形结构，磁极安装面为圆弧面，在磁轭200上设置多个磁极模块100，每个定位槽210中设置一个磁极模块100。由于磁极模块100是卡接在磁轭200上，因此首先需要在磁轭200的磁极安装面上设置可用于与卡接凹槽111相匹配的卡接结构。该卡接结构由压条220组合形成，并且是两两相邻压条220配合形成。压条220包括用于与磁轭200连接的连接部221，以及用于与卡接凹槽111配合的卡接板222，其中连接部221连接卡接板222和磁轭200，使卡接板222悬空并且横置，卡接板222与定位槽210的槽底面之间形成一定的间隙空间，相邻两个压条220的卡接板222在相邻的一端分别与磁极模块100上两侧端面上的卡接槽匹配，因留有间隙空间，卡接板222可卡入到卡接槽当中，相邻的两个卡接板222将磁极模块100的底板110限制在磁轭200上，避免磁极模块100在磁轭200周向上的移动。

为确保磁极模块100的底板110贴合在磁极安装面上，需要根据底板110的厚度合理设计间隙空间的大小。另外，由于磁极安装面通常为圆弧面，因此底板110的底面也通常为圆弧面，而当磁极安装面上为平面时，底板110的底面也为平面，以便于与磁轭200相贴合。

本申请提供的转子，磁极模块100以模块化的方式安装到磁轭200上，相对于多个永磁体块安装的方式，装配效率得到较大幅度的提升。磁极模块100上的卡接凹槽111与磁轭200上设置的定位槽210以及压条220相配合，形成滑入式卡接连接，安装更方便，定位也更准确。所采用的磁极模块100中，多个永磁体块并排成组装设在罩体140当中，避免了个别永磁体块在长时间使用之后脱落以至于损坏转子的问题。

在一个可选的实施方式中，如图10所示，压条220的卡接板222中部设有通孔223，定位槽210的槽底面设有螺纹孔，压条220通过穿过通孔223的螺钉与定位槽210连接。

具体地，压条220连接到磁轭200上的方式有多种，其中一种较为通用且简单方便的是螺纹连接，在定位槽210的槽底面上设置螺纹孔，而压条220的卡接板222中部设置通孔223，在压条220的装配位置，通孔223与螺纹孔一一对应，将螺钉穿过通孔223旋进螺纹孔内，实现将压条220可拆卸连接到磁轭200上的定位槽210内。

在另一个可选的实施例中，卡接凹槽111的开口朝向磁轭200的周向，卡接凹槽111远离磁轭200的顶端面覆盖通孔223的部分开口。

卡接凹槽111设置在底板110的侧端面上，开口是朝向磁轭200的周向的，将卡接凹槽111原理磁轭200的顶端面覆盖通孔223的部分开口，即是卡接凹槽111的最外侧边沿在压条220卡接板222上的正投影落在具有通孔223的区域上。当通过卡接凹槽111和卡接板222的配合实现磁极模块100与磁轭200的装配后，能够依靠磁极模块100上底板110的大小位置设置将固定压条220的螺钉限定在通孔223内，避免设备因长时间工作而松动，并从螺纹孔和通孔223中脱落。只要没有将磁极模块100先从磁轭200上拆卸下来，就始终能够将螺钉限制在安装孔位当中。这一设置能够降低螺钉因松脱而掉入到设备当中的风险。

具体而言，如图3所示，对于实现卡接凹槽111远离磁轭200的顶端面覆盖通孔223的部分开口，可在底板110的侧端面上设置台阶，底板110上的底端面宽度小于底板110上顶端面的宽度，使卡接凹槽111一侧边沿低，而另一侧边沿较高。相应的，还需要设计好定位槽210的宽度、压条220的宽度以及磁极模块100的安装数量等。

可选地，底板110上设有磁极固定板120的一侧远离转子的开口侧。前文提及到，磁极固定板120并非设置在底板110的顶端面中间，而是靠近底板110长度方向的一端，在底板110上预留有较大的空间，而在转子上，将底板110上预留的这一空间靠近转子的开口侧，也即将设置磁极固定板120的一侧远离转子的开口侧，能够便于在外界的作用力下顺利抽出已装配好的磁极模块100，从而实现在电机维修保养时，电机不用下塔而在塔上对已损坏的磁极模块100进行更换，提高维护效率，降低维修成本。

以滑入卡接的方式装配好磁极模块100后，还需要将磁极模块100固定，防止其从定位槽210内滑出，一般可采用在磁极模块100的底板110上设置安装孔，通过螺栓穿过安装孔，将磁极模块100固定，限制磁极模块100在磁轭200轴向上的自由度。

本申请第三方面提供了一种电机，包括如本申请第二方面提供的转子。本申请提供的电机当中除本申请第二方面提供的转子之外，还有电机领域技术人员所知的定子、叶片以及外壳等部件，在此不做更多赘述。

本申请提供的磁极模块、转子及电机与现有技术相比，具有如下优点：

1、本申请的磁极模块具有结构简单，易于组装的优点，可方便地形成用于组合安装的模块化单元，磁极模块的数量远小于原先需要一一安装的永磁体块的数量，大大减少了设备装配的工作量，从而降低磁极装配难度，提高装配效率，降低成本。

2、本申请的磁极模块上永磁体块并排形成永磁体块组，被整体限制在一封闭罩体内，即使在部分永磁体块因长时间工作而松脱的情况下，也不会从安装位置上脱落，有效提高磁极模块的工作寿命。由多个永磁体块排列而成的永磁体块组的中心线与基板的长度方向成一定角度，能够有效降低永磁电机的振动和噪音，优化齿槽谐波。

3、本申请的磁极模块通过在底板侧端面上设置的卡接凹槽与压条上卡接板相配合，形成可通过滑入卡接固定的连接方式，压条的安装灵活方便，卡接凹槽结构的加工简单方便，二者便于安装和固定，可方便磁极模块与磁轭之间的装配，进而提高整个电机的装配效率。

4、本申请的磁极模块设置在磁轭的定位槽中，能够实现准确定位，装配精度更高。

5、本申请的转子上安装压条的螺钉不易脱落，磁极模块上卡接凹槽远离磁轭的顶端面覆盖设置螺钉的通孔的部分开口，能够依靠多个磁极模块之间的配合，以及定位槽和压条的匹配，实现将螺钉限制在通孔内，防止出现螺钉脱落损坏电机的事故。

6、本申请的转子中安装永磁体块的磁极固定板设置在底板一侧，在底板上预留有装配空隙，能够便于在外界作用力下顺利放入或者抽出磁极模块，实现磁极模块的方便安装，以及在电机维修保养时，即可更加方便地使电机不用下塔就能对损坏的磁极模块进行更换，大幅度降低维修成本。

本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

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申请和简化描述，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申请的限制。

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。在本申请的描述中，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申请中的具体含义。

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。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。