磁极模组固定装置及包括其的转子、永磁风力发电机

1.本发明涉及风力发电领域，特别涉及一种磁极模组固定装置及包括其的转子、永磁风力发电机。


背景技术：

2.风力发电机组的运行环境常常是高湿、高盐环境，尤其是海上风电机组，运行条件比较恶劣，为防止磁钢氧化锈蚀，目前普遍的做法是将磁钢封装在金属非导磁性材料(不锈钢)制作的罩壳和金属导磁材料(低碳钢板)制作的基板内，形成磁极模组。
3.外转子永磁直驱风力发电机的转子磁钢多采用表贴式固定在转子内壁磁轭面上，授权公告号为cn102916502b的专利文本公开了一种将磁极模组固定在转子内壁上的一种方法，具体是在转子内壁上加工多个t型槽，并将磁极模组实施成与t型槽相匹配的形状，t型槽从转子的制动盘侧延伸到轮毂侧，并且终止在与轮毂侧相距一定距离处，从而使得t型槽在轮毂侧闭合并且在制动盘侧开口，使得磁极模组可以容易地插入槽或在需要的时候从槽中移出。t型槽一方面起到安装时导向作用，另一方面防止电机在运行时，磁极模组出现异常发生脱落或周向的移动。
4.上述方法中，t型槽需要在转子屋内表面加工出来，由于转子屋直径大，需要依靠大型高精度数控龙门车铣复合机床进行加工，而t型槽加工难度较高，对t型槽加工要求及精度高，占用机床时间长，成本高。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中用于限制磁极模组沿转子径向方向移动的磁极模组固定槽的加工难度和成本较高的缺陷，提供一种磁极模组固定装置及包括其的转子、永磁风力发电机。
6.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
7.一种磁极模组固定装置，用于将磁极模组固定在转子的转子屋上，所述磁极模组固定装置包括凸起部和第一凹陷部，所述凸起部和所述第一凹陷部分别设于沿转子周向方向相邻的两个所述磁极模组朝向彼此的侧面上；
8.所述凸起部包括自所述磁极模组的周向侧面向外凸起的凸台，所述第一凹陷部包括自所述第一凹陷部远离对应所述磁极模组的周向侧面向内凹陷的凹槽；
9.对于在转子周向方向上相邻的两个所述磁极模组，其中一所述磁极模组的所述凸台与另一所述磁极模组的所述凹槽卡合，所述凹槽用于限制另一所述磁极模组的所述凸台在转子径向方向上的移动。
10.在本方案中，通过凸台和凹槽的卡合来实现沿转子周向方向相邻的两个磁极模组的连接，凸台能够与凹槽在转子径向方向上的两个侧壁抵接，以相互限制两个磁极模组在转子径向方向上的移动。本方案通过沿转子周向方向相邻的两个磁极模组相互牵制来限制磁极模组在转子径向方向上的移动，相较于传统通过在转子屋上加工t型槽来限制磁极模
组在径向方向上的移动而言，本方案对磁极模组固定槽的形状没有特殊要求，磁极模组固定槽可以采用易于加工的形状，例如长方形等，从而降低磁极模组固定槽的加工难度和成本。
11.较佳地，所述凹槽沿转子轴线方向的两端贯通。
12.在本方案中，上述设置使得凸台能够从凹槽在转子轴线方向上的两端的开口插入凹槽内，提高装配的灵活性。
13.较佳地，所述凸台和所述凹槽在转子轴线方向上的长度与所述磁极模组在转子轴线方向上的长度相同。
14.在本方案中，上述设置能够提高在转子周向方向上相邻的两个磁极模组的接触面积，保证两个磁极模组的轴向各位置都能够相互连接，提高连接强度。
15.较佳地，所述磁极固定装置还包括周向限制组件，所述周向限制组件用于限制所述磁极模组在转子周向方向上的移动。
16.较佳地，所述周向限制组件包括多个在转子周向方向上间隔设置的固定筋，所述固定筋沿转子轴线方向延伸，所述固定筋与所述磁极模组连接。
17.在本方案中，提供一种周向限制组件，通过固定筋来限制磁极模组在转子周向方向上的移动。
18.较佳地，所述固定筋在转子径向方向上的一侧设有所述转子的转子屋，另一侧设有所述凸起部和所述第一凹陷部。
19.在本方案中，由于凸起部和第一凹陷部通常是和磁极模组作为一个整体一起安装在转子上，上述设置需要先将固定筋安装在转子屋上之后再安装组合整体，能够实现固定筋与转子屋一体成型，使得磁极模组受到的交变电磁力能够传递到整个转子屋，保证磁极模组与转子屋连接的稳定性，提高磁极模组的使用寿命。此外，先安装固定筋能够使固定筋对组合整体安装时起到的定位作用，提高组装效率。
20.较佳地，所述凸起部和所述第一凹陷部朝向所述固定筋一面上均设有第二凹陷部，所述第二凹陷部与所述固定筋卡合。
21.在本方案中，固定筋卡入第二凹陷部内，从而能够与磁极模组的周向侧面抵接，以限制磁极模组在转子周向方向上的移动。
22.较佳地，相邻的两个所述固定筋之间形成有用于容纳所述磁极模组的磁极模组固定槽，所述磁极模组在转子周向方向上的侧面与所述固定筋抵接。
23.在本方案中，上述设置一方面能够通过固定筋限制磁极模组在转子周向方向上的移动。另一方面，在电机运行过程中，磁极模组所承受的交变电磁力能够传递给固定筋，保证磁极模组与转子屋连接的稳定性，提高磁极模组的使用寿命。
24.较佳地，所述磁极模组固定槽的截面形状为四边形。
25.在本方案中，四边形的磁极模组固定槽能够简化磁极模组固定槽的加工，降低磁极模组固定槽的加工难度和成本，提高加工效率。
26.较佳地，所述磁极模组沿转子周向方向的两侧分别设有凸起部和第一凹陷部。
27.在本方案中，由于凸起部和第一凹陷部通常是和磁极模组作为一个整体一起安装在转子上，上述设置能够使得转子能够使用一种形状的组合整体，提高生产和装配的效率。
28.一种转子，所述转子包括如上所述的磁极模组固定装置。
29.在本方案中，磁极模组固定装置用于将磁极模组固定在转子屋上。
30.一种永磁风力发电机，所述永磁风力发电机包括如上所述的转子。
31.在本方案中，磁极模组固定装置用于将磁极模组固定在永磁风力发电机转子的转子屋上。
32.本发明的积极进步效果在于：本发明通过凸台和凹槽的卡合来实现沿转子周向方向相邻的两个磁极模组的连接，凸台能够与凹槽在转子径向方向上的两个侧壁抵接，以相互限制两个磁极模组在转子径向方向上的移动。本发明通过沿转子周向方向相邻的两个磁极模组相互牵制来限制磁极模组在转子径向方向上的移动，相较于传统通过在转子屋上加工t型槽来限制磁极模组在径向方向上的移动而言，本发明对磁极模组固定槽的形状没有特殊要求，磁极模组固定槽可以采用易于加工的形状，例如长方形等，从而降低磁极模组固定槽的加工难度和成本。
附图说明
33.图1为本发明一实施例的部分转子的俯视结构示意图。
34.图2为本发明一实施例的部分转子屋的俯视结构示意图。
35.图3为本发明一实施例的磁极模组组合的俯视结构示意图。
36.附图标记说明：
37.转子屋 1
38.磁极模组 2
39.基板 21
40.壳盖 22
41.凸起部 3
42.凸台 31
43.第一凹陷部 4
44.凹槽 41
45.固定筋 5
46.磁极模组固定槽 6
47.第二凹陷部 71
48.限位槽 72
具体实施方式
49.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
50.本实施例提供了一种永磁风力发电机，包括转子，如图1所示，转子包括转子屋1、磁极模组2和磁极模组固定装置，磁极模组固定装置与磁极模组2连接，用于将磁极模组2固定到转子屋1上，以保证磁极模组2在永磁风力发电机运行过程中不会轻易从转子屋1上掉落，提高使用过程的稳定性。
51.如图1-图3所示，磁极模组固定装置包括凸起部3和第一凹陷部4，凸起部3和第一凹陷部4分别设于沿转子周向方向相邻的两个磁极模组2朝向彼此的侧面上，一个磁极模组
2与安装在其上的凸起部3和/或第一凹陷部4组成一个磁极模组组合。本实施例通过凸起部3与相邻的第一凹陷部4配合，来限制两个磁极模组2在转子径向方向上的移动。
52.如图3所示，凸起部3包括自磁极模组2的周向侧面向外凸起的凸台31，第一凹陷部4包括自第一凹陷部4远离对应磁极模组2的周向侧面向内凹陷的凹槽41。对于在转子周向方向上相邻的两个磁极模组2，其中一磁极模组2的凸台31与另一磁极模组2的凹槽41卡合，凹槽41用于限制另一磁极模组2的凸台31在转子径向方向上的移动。其中，磁极模组2的周向侧面是指磁极模组2在转子周向方向上的侧面，第一凹陷部4的周向侧面是指第一凹陷部4在转子周向方向上的侧面，与第一凹陷部4对应的磁极模组2是指第一凹陷部4所安装的磁极模组2。
53.本实施例通过凸台31和凹槽41的卡合来实现沿转子周向方向相邻的两个磁极模组2的连接，由于凹槽41的槽口朝向转子周向方向，因此凹槽41的两个侧壁位于凹槽41在转子径向方向上的两侧，凸台31能够与凹槽41的两个侧壁抵接，以相互限制两个磁极模组2在转子径向方向上的移动。
54.本实施例通过沿转子周向方向相邻的两个磁极模组2相互牵制来限制磁极模组2在转子径向方向上的移动，相较于传统通过在转子屋1上加工t型槽来限制磁极模组2在径向方向上的移动而言，本实施例对磁极模组固定槽6的形状没有特殊要求，磁极模组固定槽6可以采用易于加工的形状，例如长方形等，从降低磁极模组固定槽6的加工难度和成本。
55.磁极模组2包括永磁体、基板21和壳盖22，基板21和壳盖22围成一外壳，永磁体位于外壳内。本实施例中的凸起部和第一凹陷部与基板一体成型，基板21沿转子周向方向的两端向外延伸超出壳盖22的周向两侧面以形成凸起部3和第一凹陷部4。在其他可替代的实施方式中，凸起部3和第一凹陷部4也可以单独生产后安装在基板21或壳盖22上。
56.进一步地，凸台31和凹槽41在转子轴线方向上的长度与磁极模组2在转子轴线方向上的长度相同，从而提高在转子周向方向上相邻的两个磁极模组2的接触面积，保证两个磁极模组2的轴向各位置都能够相互连接，提高连接强度。
57.在其他可替代的实施方式中，凸台31和凹槽41在转子轴线方向上的长度也可以设计成其他值，但需要小于等于磁极模组2在转子轴线方向上的长度，以避免对在转子轴线方向上相邻的另一磁极模组2产生干涉。
58.如图1和图2所示，磁极固定装置还包括周向限制组件，周向限制组件用于限制磁极模组2在转子周向方向上的移动。本实施例中的周向限制组件包括多个在转子周向方向上间隔设置的固定筋5，固定筋5沿转子轴线方向延伸，固定筋5与磁极模组2连接，通过固定筋5来限制磁极模组2在转子周向方向上的移动。
59.本实施例中的固定筋5与转子屋1一体成型，固定筋5在转子径向方向上的一侧设有转子的转子屋1，另一侧设有凸起部3和第一凹陷部4。固定筋5相较于磁极模组组合先安装在转子屋1上，能够在磁极模组组合安装的过程中，对磁极模组组合起到导向作用，提高组装效率。此外，由于固定筋5与转子屋1一体成型，固定筋5又与磁极模组2连接，因此固定筋5能够将磁极模组2受到的交变电磁力能够传递到整个转子屋1，保证磁极模组2与转子屋1连接的稳定性，提高磁极模组2的使用寿命。
60.在其他可替代的实施方式中，固定筋5还可以通过焊接或紧固件连接的方式固定到转子屋1上。
61.如图3所示，凸起部3和第一凹陷部4朝向固定筋5一面上均设有第二凹陷部71，第二凹陷部71与固定筋5卡合。固定筋5卡入第二凹陷部71内，从而能够与磁极模组2的周向侧面抵接，以限制磁极模组2在转子周向方向上的移动。
62.具体地，如图3所示，第二凹陷部71位于凸起部3和第一凹陷部4在转子径向方向上朝向转子屋1的一侧，基板21在转子周向方向上的两端沿转子径向方向朝向远离转子屋1的一侧凹陷以形成第二凹陷部71，因第二凹陷部71凹陷而凸出的为凸起部3和第一凹陷部4。如图1所示，当在转子周向方向上相邻的两个磁极模组2的凸起部3和第一凹陷部4卡合之后，凸起部3对应位置处的第二凹陷部71和固定筋5对应位置处的第二凹陷部71组合形成限位槽72，限位槽72与固定筋5卡合，从而限制磁极模组2在转子周向方向上的移动。
63.如图2所示，相邻的两个固定筋5之间形成有用于容纳磁极模组2的磁极模组固定槽6，磁极模组2在转子周向方向上的侧面与固定筋5抵接。具体地，本实施例中的磁极模组固定槽6通过在转子屋1与气隙相邻的侧面上铣槽形成，从而使任一磁极模组固定槽6沿转子周向方向的两端各形成一条固定筋5。
64.在其他可替代的实施方式中，磁极模组固定槽6不局限于通过在转子与气隙相邻的侧面上铣槽形成，固定筋5也可通过焊接或紧固件连接的方式固定到转子屋1上，从而围成磁极模组固定槽6。
65.磁极模组固定槽6沿转子周向方向上的宽度等于单个磁极模组2沿转子周向方向上的宽度，从而使磁极模组2在转子周向方向上的两个侧面均能够与固定筋5抵接，提高固定筋5对磁极模组2的周向限位作用，固定筋5也能够在磁极模组2安装过程中起到导向作用，提高装配效率。在永磁风力发电机运行的过程中，磁极模组2所承受的交变电磁力能够传递给固定筋5，进而传递给转子屋1整体，保证磁极模组2与转子屋1连接的稳定性，提高磁极模组2的使用寿命。
66.但考虑到尺寸误差以及装配难度，在其他可替代的实施方式中，磁极模组固定槽6沿转子周向方向上的宽度略大于单个磁极模组2沿转子周向方向上的宽度，以方便磁极模组2能够较为轻松地插入磁极模组固定槽6内。在永磁风力发电机运行的过程中，受惯性作用，根据转子的旋转方向，磁极模组2在转子周向方向上的其中一个侧面能够与固定筋5抵接，从而将磁极模组2所承受的交变电磁力能够传递给固定筋5，进而传递给转子屋1整体，保证磁极模组2与转子屋1连接的稳定性，提高磁极模组2的使用寿命。
67.如图2所示，本实施例中磁极模组固定槽6的截面形状为矩形，即磁极模组固定槽6为直槽，固定筋5为沿转子轴线方向延伸的长方体结构。相较于t型槽而言，矩形的磁极模组固定槽6加工步骤简单，加工难度和成本相对较低，减少对转子屋1的加工量，提高转子屋1钢板的利用率，减少占用机床的时间，同时降低了磁极模组2与磁极模组固定槽6的匹配精度要求，从而提高磁极模组固定槽6的加工效率。
68.在其他可替代的实施方式中，磁极模组固定槽6的截面形状不局限于矩形，也可采用其他易于加工的四边形形状，避免t型槽、燕尾型槽等其他复杂形状的磁极模组固定槽6所造成的加工难度。
69.由于本实施例中磁极模组固定槽6沿转子周向方向上的宽度等于单个磁极模组2沿转子周向方向上的宽度，因此磁极模组固定槽6在转子周向方向上没有足够的空间供磁极模组2移动，使得凸台31能够从磁极模组2的周向侧面插入凹槽41内。如图3所示，本实施
例中的凹槽41沿转子轴线方向的两端贯通，从而使得凸台31能够从凹槽41在转子轴线方向上的两端的开口插入凹槽41内，提高装配的灵活性和可行性。
70.如图1和图3所示，本实施例中多个磁极模组组合的形状均相同，每个磁极模组2沿转子周向方向的两侧分别设有凸起部3和第一凹陷部4。由于磁极模组组合通常是作为一个整体生产或组装后再一起安装在转子屋1上，因此转子使用一种形状的磁极模组组合，一方面也只需要加工或组装一种形状的磁极模组组合，提高生产效率，降低生产成本。另一方面，技术人员在装配过程中不用分辨需要使用哪种形状的磁极模组组合，提高装配效率。
71.在其他可替代的实施方式中，对于在转子周向方向上相邻的两个磁极模组2，也可以其中一个磁极模组2沿转子周向方向的两侧均设有凸起部3，另一磁极模组2沿转子周向方向的两侧均设有第一凹陷部4。或者，对于在转子周向方向上相邻的两个磁极模组2，还可以两个磁极模组2沿转子周向方向的两侧均设有凸起部3和第一凹陷部4，且其中一个磁极模组2的凸起部3的位置与另一磁极模组2的凹陷部的位置对应。
72.在其他可替代的实施方式中，除了永磁风力发电机之外，本实施例中的转子也可以用于其他永磁电机中。
73.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。