磁极模块、电机转子及制造该电机转子的方法技术

本发明专利技术涉及磁极模块、电机转子及制造该电机转子的方法。一种电机转子(3000)包括转子磁轭(350)和设置在所述转子磁轭(350)上的多个磁极模块(300)，每个磁极模块(300)包括基板(310)、罩壳(340)和容纳在由所述基板(310)和所述罩壳(340)形成的容纳空间中的极性相反的一对磁极单元(320、330)，其中，每个磁极模块(300)内的一对磁极单元(320、330)沿着所述转子磁轭(350)的圆周方向彼此间隔开第一距离，并且周向相邻的不同磁极模块(300)沿着所述转子磁轭(350)的圆周方向彼此间隔开第二距离，其中，所述第一距离和所述第二距离不同。根据本发明专利技术的电机转子能够兼顾发电机性能(齿槽转矩、转矩脉动)、磁极的防护和磁极的机械固定。

Magnetic pole module, motor rotor and method for manufacturing the motor rotor

The invention relates to a magnetic pole module, a motor rotor and a method for manufacturing the rotor of the motor. A motor rotor (3000) includes a rotor yoke (350) and a plurality of magnetic pole modules (300) arranged on the rotor yoke (350), each of which includes a substrate (310), a cover (340) and a pair of magnetic pole units (320, 330) with opposite polarities in the accommodation space formed by the substrate (310) and the cover (340). In each pole module (300), a pair of pole units (320, 330) are separated from each other by a first distance along the circumference direction of the rotor yoke (350), and different pole modules (300) adjacent to the circumference direction of the rotor yoke (350) are separated by a second distance along the circumference direction of the rotor yoke (350), where the first distance and the second distance are separated. The distance is different. According to the invention, the motor rotor can take into account the performance of the generator (cogging torque, torque ripple), the protection of the magnetic pole and the mechanical fixing of the magnetic pole.

【技术实现步骤摘要】
磁极模块、电机转子及制造该电机转子的方法
本专利技术涉及电机领域，更具体地，涉及磁极模块、包括该磁极模块的电机转子以及制造该电机转子的方法。
技术介绍
对于大型风力发电机组的永磁直驱发电机，两项重要设计指标在于减小发电机的齿槽转矩和转矩脉动。发电机的齿槽转矩越小，意味着风力发电机组具有越低的切入风速，扩大了机组的转速运行范围，提高了风能利用率和机组发电量。发电机的转矩脉动越小，风力发电机组的运行稳定性越高，轴承等旋转部件的使用寿命越长。为了减小发电机的齿槽转矩和转矩脉动，目前在电机设计中通常的解决方案为电机采用定子斜槽方式或者转子斜极方式。若采用电机定子斜槽方式，不但会使线圈因斜槽角度等问题而难于制造，还会使线圈长度增加，绕组电阻增大，导致电机的铜损耗增大，发热增大。对于电机转子斜极方式，参照图1，若采用将转子磁轭上的每个磁极沿轴向倾斜的方式，需要将转子磁轭2上的每个磁极1沿电机轴向倾斜，意味着磁极1或转子磁轭2须做成异形(即，除了诸如长方体等常规磁极形状之外的其他形状)，这不但增加了磁极1或转子磁轭2的制造难度，也增加了在生产和装配磁极1时所需模具和工装的加工制造难度，极大降低了磁极1或转子磁轭2的成品率，导致产品成本增加。此外，参照图2，电机转子斜极方式也可以是将电机轴向上的多段常规的磁极11沿轴向错开一定的角度(即，分段斜极)，但是，这对磁极11装配时的尺寸控制精度提出了严格要求，降低了磁极11的成品率和装配效率，进而降低了生产效率。此外，尤为重要的是，风力发电机组的运行工况复杂多变，发电机的设计寿命通常要求20年甚至25年，这就要求转子磁极的固定和防护工艺提供更高的耐机械疲劳性能和耐腐蚀性能。转子磁极的固定方式主要有表贴式和插入式两种。表贴式磁极固定工艺是将磁极通过树脂粘接固定在转子磁轭表面。表贴式磁极固定工艺由于磁极完全通过树脂粘接力固定于转子磁轭表面，一旦工艺执行过程中出现密封薄弱点，在风力发电机组长时间高温度、高湿度运行条件下，磁极极易由于密封不足出现锈蚀粉化，进而造成树脂对磁极的粘贴失效，最终发生锈蚀的磁极在磁极之间相互排斥力的作用下，脱离转子发生跳出现象，导致定子与转子磨损乃至发电机故障下塔事故。插入式磁极固定工艺，将磁极插入到位于转子铁心的槽中，再通过端板固定磁极轴向两端，实现对磁极的固定。虽然插入式磁极固定工艺通过插槽固定式结构实现了对磁极的可靠固定，但仍然存在着磁极密封不足的隐患，在风力发电机组长时间高温度、高湿度运行条件下，磁极极易出现锈蚀粉化，从而削弱了转子磁极的励磁磁通和发电机的气隙磁感应强度，进而降低了风力发电机组的发电量。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供一种能够实现对磁极或磁极单元的良好密封和防护，且易于机械固定的磁极模块。根据本专利技术的另一方面，提供一种兼顾发电机性能(齿槽转矩、转矩脉动)、磁极防护和磁极机械固定的具有磁极偏移结构特征的电机转子。根据本专利技术的另一方面，提供一种制造上述电机转子的方法。根据本专利技术的一个方面，一种磁极模块包括：基板；第一磁极单元和第二磁极单元，设置在基板的正表面上，第一磁极单元和第二磁极单元的极性相反；罩壳，扣装在第一磁极单元、第二磁极单元和基板上，罩壳包括用于覆盖第一磁极单元的第一部分和用于覆盖第二磁极单元的第二部分，第一部分和第二部分彼此间隔开。可选地，罩壳还可包括位于第一部分和第二部分之间并相对于第一部分和第二部分朝向基板凹陷的第三部分。可选地，第三部分凹陷的深度可小于或等于第一磁极单元和第二磁极单元的厚度。可选地，罩壳、基板、第一磁极单元和第二磁极单元之间的各个间隙可被树脂填充。可选地，基板的中部可设置有一个或更多个基板通孔，罩壳的第三部分可设置有与一个或更多个基板通孔对应的一个或更多个罩壳通孔。可选地，第一磁极单元和第二磁极单元可在宽度方向上彼此间隔开，第一磁极单元的在宽度方向上的一个侧表面可与基板的第一侧表面对齐，第二磁极单元的在宽度方向上的一个侧表面可与基板的第二侧表面对齐。可选地，第一磁极单元和第二磁极单元可在宽度方向上彼此间隔开，每个磁极单元可包括在长度方向上对齐的多个磁极，每个磁极单元中的多个磁极可具有相同的极性。根据本专利技术的另一方面，一种电机转子可包括转子磁轭和设置在转子磁轭上的多个磁极模块，每个磁极模块包括基板、罩壳和容纳在由基板和罩壳形成的容纳空间中的极性相反的一对磁极单元，其中，每个磁极模块内的一对磁极单元沿着转子磁轭的圆周方向彼此间隔开第一距离，并且周向相邻的不同磁极模块沿着转子磁轭的圆周方向彼此间隔开第二距离，其中，第一距离和第二距离可不同。可选地，一对磁极单元可沿着周向设置在基板上，每个磁极单元可包括在轴向上对齐的多个磁极，每个磁极单元中的多个磁极可具有相同的极性。可选地，罩壳可包括分别用于覆盖一对磁极单元的每个磁极单元的第一部分和第二部分，以及位于第一部分和第二部分之间以将第一部分和第二部分分隔开的第三部分。可选地，第三部分可相对于第一部分和第二部分朝向基板凹陷，所凹陷的深度可小于或等于一对磁极单元的厚度。可选地，罩壳、基板和一对磁极单元之间的各个间隙可被树脂填充。可选地，基板的中部可设置有一个或更多个基板通孔，罩壳的第三部分上可设置有与一个或更多个基板通孔对应的一个或更多个罩壳通孔，转子磁轭上可设置有螺纹孔，一个或更多个基板通孔、一个或更多个罩壳通孔、螺纹孔可彼此对齐，并通过紧固件将磁极模块固定在转子磁轭上。可选地，多个磁极模块可沿着转子磁轭的圆周方向成排地设置在转子磁轭上，成排的磁极模块中的每个磁极模块可在转子磁轭的圆周方向上彼此对齐，并且，多个磁极模块可沿着平行于电机转子的中心旋转轴线的轴向方向成列地设置在转子磁轭上，成列的磁极模块中的每个磁极模块可在平行于电机转子的中心旋转轴线的轴向方向上彼此对齐。可选地，不同磁极模块中的周向相邻的磁极单元的极性可相反，不同磁极模块中的轴向相邻的磁极单元的极性可相同。根据本专利技术的另一方面，一种制造电机转子的方法包括：将极性相反的一对磁极单元并列设置在基板上；将罩壳扣装在一对磁极单元和基板上，使罩壳的间隔开的第一部分和第二部分分别覆盖一对磁极单元中的每个磁极单元，并使一对磁极单元间隔开第一距离；对由罩壳和基板形成的容纳空间灌注树脂，从而形成磁极模块；将多个磁极模块设置在转子磁轭上，以使周向相邻的不同磁极模块沿着所述转子磁轭的圆周方向彼此间隔开第二距离，第一距离与第二距离不同。可选地，所述方法可进一步包括：在扣装罩壳时，使位于罩壳的第一部分和第二部分之间并相对于第一部分和第二部分朝向基板凹陷的第三部分覆盖基板的中部。可选地，在扣装罩壳之前，可在一对磁极单元的每个磁极单元的正表面上涂覆粘结剂，用于使正表面粘接到罩壳上；在将罩壳扣装在一对磁极单元之后，压紧罩壳和一对磁极单元的正表面，以使罩壳和一对磁极单元的正表面之间的粘结剂完全铺开；对罩壳与基板之间的外部接缝进行密封，以使罩壳和基板形成密封空间。可选地，罩壳还可包括分别设置在罩壳的两个端表面上的抽真空嘴和注胶嘴，所述方法还可包括如下步骤：通过抽真空嘴和注胶嘴对由罩壳与基板形成的容纳空间的内部灌注树脂，以使罩壳、基板和一对磁极单元之间的各个间隙被树脂填充，在灌注树脂完成后，去本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁极模块(300)，其特征在于，所述磁极模块(300)包括：基板(310)；第一磁极单元(320)和第二磁极单元(330)，设置在所述基板(310)的正表面(311a)上，所述第一磁极单元(320)和所述第二磁极单元(330)的极性相反；罩壳(340)，扣装在所述第一磁极单元(320)、所述第二磁极单元(330)和所述基板(310)上，所述罩壳(340)包括用于覆盖所述第一磁极单元(320)的第一部分(341a)和用于覆盖所述第二磁极单元(330)的第二部分(341b)，所述第一部分(341a)和所述第二部分(341b)彼此间隔开。

【技术特征摘要】
1.一种磁极模块(300)，其特征在于，所述磁极模块(300)包括：基板(310)；第一磁极单元(320)和第二磁极单元(330)，设置在所述基板(310)的正表面(311a)上，所述第一磁极单元(320)和所述第二磁极单元(330)的极性相反；罩壳(340)，扣装在所述第一磁极单元(320)、所述第二磁极单元(330)和所述基板(310)上，所述罩壳(340)包括用于覆盖所述第一磁极单元(320)的第一部分(341a)和用于覆盖所述第二磁极单元(330)的第二部分(341b)，所述第一部分(341a)和所述第二部分(341b)彼此间隔开。2.根据权利要求1所述的磁极模块(300)，其特征在于，所述罩壳(340)还包括位于所述第一部分(341a)和所述第二部分(341b)之间并相对于所述第一部分(341a)和所述第二部分(341b)朝向所述基板(310)凹陷的第三部分(341c)。3.根据权利要求2所述的磁极模块(300)，其特征在于，所述第三部分(341c)凹陷的深度小于或等于所述第一磁极单元(320)和所述第二磁极单元(330)的厚度。4.根据权利要求1至3中任一项所述的磁极模块(300)，其特征在于，所述罩壳(340)、所述基板(310)、所述第一磁极单元(320)和所述第二磁极单元(330)之间的各个间隙被树脂填充。5.根据权利要求2所述的磁极模块(300)，其特征在于，所述基板(310)的中部设置有一个或更多个基板通孔(315)，所述罩壳(340)的第三部分(341c)设置有与所述一个或更多个基板通孔(315)对应的一个或更多个罩壳通孔(345)。6.根据权利要求1至3中任一项所述的磁极模块(300)，其特征在于，所述第一磁极单元(320)和所述第二磁极单元(330)在宽度方向上彼此间隔开，所述第一磁极单元(320)的在宽度方向上的一个侧表面(322a)与所述基板(310)的第一侧表面(312a)对齐，所述第二磁极单元(330)的在宽度方向上的一个侧表面(332b)与所述基板(310)的第二侧表面(312b)对齐。7.根据权利要求1所述的磁极模块(300)，其特征在于，所述第一磁极单元(320)和所述第二磁极单元(330)在宽度方向上彼此间隔开，每个磁极单元包括在长度方向上对齐的多个磁极，每个磁极单元中的多个磁极具有相同的极性。8.一种电机转子(3000)，其特征在于，所述电机转子(3000)包括转子磁轭(350)和设置在所述转子磁轭(350)上的多个磁极模块(300)，每个磁极模块(300)包括基板(310)、罩壳(340)和容纳在由所述基板(310)和所述罩壳(340)形成的容纳空间中的极性相反的一对磁极单元(320、330)，其中，每个磁极模块(300)内的一对磁极单元(320、330)沿着所述转子磁轭(350)的圆周方向彼此间隔开第一距离，并且周向相邻的不同磁极模块(300)沿着所述转子磁轭(350)的圆周方向彼此间隔开第二距离，其中，所述第一距离和所述第二距离不同。9.根据权利要求8所述的电机转子(3000)，其特征在于，所述一对磁极单元(320、330)沿着周向设置在所述基板(310)上，每个磁极单元包括在轴向上对齐的多个磁极，每个磁极单元中的多个磁极具有相同的极性。10.根据权利要求8所述的电机转子(3000)，其特征在于，所述罩壳(340)包括分别用于覆盖所述一对磁极单元(320、330)的每个磁极单元的第一部分(341a)和第二部分(341b)，以及位于所述第一部分(341a)和所述第二部分(341b)之间以将所述第一部分(341a)和所述第二部分(341b)分隔开的第三部分(341c)。11.根据权利要求10所述的电机转子(3000)，其特征在于，所述第三部分(341c)相对于所述第一部分(341a)和所述第二部分(341b)朝向所述基板(310)凹陷，所凹陷的深度小于或等于所述一对磁极单元(320、330)的厚度。12.根据权利要求8至11中任一项所述的电机转子(3000)，其特征在于，所述罩壳(340)、所述基板(310)和所述一对磁极单元(320、330)之间的各个间隙被树脂填充。13.根据权利要求10所述的电机转子(3000)，其特征在于，所述基板(310)的中部设置有一个或更多个基板通孔(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋佺，孙杨，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11