永磁电机的制作方法

1.本发明涉及包括永磁体模块的永磁电机领域。


背景技术：

2.永磁电机（诸如安装在风力涡轮机中的发电机）通常包括绕旋转轴线相对于定子旋转的转子。定子和转子通过围绕旋转轴线周向延伸的气隙彼此分开。
3.在永磁电机中，转子包括多个永磁体模块，每个模块包括基板和附接到基板的一个或多个永磁体。基板附接到转子体，使得基板插置在相应的磁体和转子体之间。
4.当在转子上安装永磁体模块时，需要公差以允许模块安装，从而在操作期间留出移动空间。因此，存在一定程度的自由度，这允许每个永磁体模块沿着切线方向（即，沿着转子的旋转方向）和/或沿着径向方向（即，沿着垂直于转子的旋转轴线的方向）移动。永磁体模块在切线和/或径向方向上的切向振荡和随之产生的咔嗒声可以通过固定它们来避免，例如借助于粘合或螺栓连接到转子体。然而，这将增加电机的成本和复杂性。
5.因此，期望提供永磁电机的高效且成本有效的结构特征，用于有效地将永磁体模块固定到转子体，并避免永磁体模块相对于转子体的振荡和咔嗒声。


技术实现要素：

6.这个目的可以通过根据独立权利要求的永磁电机来实现。从属权利要求描述了本发明的有利实施例。
7.根据本发明，永磁电机包括转子体和围绕永磁电机的旋转轴线布置的多个永磁体模块，每个永磁体模块至少包括永磁体和基板，基板包括用于将永磁体模块附接到永磁体电机的转子体的基部侧和用于将永磁体附接到基板的相对顶侧。转子体至少包括容纳非磁性和/或非导电介质的空腔，用于在转子体和永磁体模块之间产生磁通量屏障。
8.空腔可以设置在转子体中、位于包括在转子体的径向内表面和径向外表面之间的任何径向位置处。特别地，空腔可以邻近于基板，并且包括朝向基板的开口。根据本发明的其他可能的实施例，空腔可以与基板径向隔开。
9.根据本发明的可能实施例，非磁性和/或非导电介质可以是空气。
10.本发明可以应用于风力涡轮机的发电机。
11.根据本发明的可能实施例，基板能够可移除地附接到转子体。有利的是，相对于现有技术，本发明增加了基板和转子体之间的吸引力。因此，基板和转子体之间的法向力增加，由此增加摩擦能力，从而防止永磁体模块的振荡和咔哒声。本发明可以应用于已知永磁体模块的形状和几何结构，使得将磁体模块滑入转子体中的组装过程不受影响。根据本发明的其他可能的实施例，基板永久地连接到转子体。
12.根据本发明的实施例，至少一个弹性体插入件可以插置在基板和转子体之间。弹性体插入件可以附接到基板或转子体或两者。
13.有利的是，弹性体插入件配合将永磁体模块保持在适当的位置，从而进一步防止
永磁体模块发出咔嗒声。
14.根据本发明的进一步实施例，基板包括容纳在空腔内的突起。空腔和突起可以成形为燕尾形。弹性体插入件可以设置在空腔和突起之间。
15.根据本发明的实施例，弹性体插入件可设置在基板的非扭矩侧或基板的扭矩侧上，或者既设置在扭矩侧又设置在非扭矩侧上。“扭矩侧”是指基板的在转子体旋转方向上的一侧。“非扭矩侧”是指基板的与转子体旋转方向相反的一侧。
附图说明
16.根据下文将要描述的实施例的示例，本发明的上述方面和其他方面是显而易见的，并且参照实施例的示例进行解释。下文将参考实施例的示例更详细地描述本发明，但是本发明不限于此。
17.图1示出了包括本发明实施例的风力涡轮机的示意性截面。
18.图2示出了包括根据本发明的转子的永磁电机的截面图。
19.图3示出了图2的永磁电机的转子的第一实施例的局部截面图。
20.图4示出了图1的永磁电机的转子的第二实施例的局部截面图。
21.图5示出了根据本发明的永磁电机的磁体模块的俯视图。
22.图6示出了图2的永磁电机的转子的第三实施例的局部截面图。
23.图7示出了图1的永磁电机的转子的第四实施例的局部截面图。
24.图8示出了根据本发明的用于永磁电机的另一磁体模块的仰视图。
具体实施方式
25.附图中的图示是示意性的。注意，在不同的附图中，相似或相同的元件被提供有相同的附图标记。
26.图1示出了风力涡轮机1的局部截面图，风力涡轮机1包括永磁电机10，即发电机，其包括根据本发明的永磁体模块。永磁电机10包括定子11和转子12。转子12可相对于定子11围绕永磁电机10的纵向轴线旋转。下文中的术语轴向、径向和周向意图参考永磁电机10的旋转纵向轴线y。在图1的实施例中，转子12相对于定子11在径向外部，并且可围绕纵向轴线y旋转。在定子11和转子12之间设置有周向气隙。根据本发明的其他可能的实施例（附图中未示出），转子12相对于定子11在径向内部，并且可围绕纵向轴线y旋转。
27.根据本发明的其他可能的实施例（附图中未表示），本发明可以应用于任何类型的永磁电机，例如径向、轴向等。
28.多个永磁体模块（在图1中不可见）借助于相应的基板附接到转子12，如下文详述的。根据本发明的其他可能的实施例（未在附图中示出），多个永磁体模块可以附接到永磁电机的定子。
29.图2示出了永磁电机10的局部截面图，该永磁电机10包括附接到转子12的多个永磁体模块101。永磁体模块101附接到转子12的面向定子11的一侧。每个永磁体模块101包括永磁体200和基板301。根据本发明的其他实施例（未示出），每个永磁体模块101可以包括多于一个永磁体200和多于一个基板301。每个基板可以永久地附接到或能够可拆卸地附接到转子体130。每个永磁体200借助于相应的基板301附接到转子12的转子体130。永磁体模块
101以这样的方式围绕纵向轴线y分布，使得在永磁体模块101之间提供多个切向间隙。每个切向间隙切向地设置在两个切向相邻的永磁体模块101之间。在每个切向间隙处，设置有径向突起303，该径向突起303从转子体130的内表面朝向纵向轴线y径向突出。径向突起303是t形的，并且在其径向端部处包括两个相对的周向翅片304。每个翅片304与相应的基板301径向干涉，用于径向保持相应的永磁体模块101与转子体130接触。每个永磁体模块101可以借助于在相应的永磁体200和转子体130之间建立的径向磁力进一步径向保持与转子体130接触。t形突起303可以具有平坦的或圆柱形的表面。
30.图3示出了图2的转子12的局部截面图，其中示出了转子体130和永磁体模块101之间的耦合。基板301包括用于将永磁体模块101附接到转子体130的基部侧311和与基部侧311径向相对的顶侧312，顶侧312用于将永磁体200附接到基板301，例如通过胶粘或其他固定方式。切线方向x、即转子12的旋转方向（朝向图3中的左侧）限定扭矩侧111和切向相对的非扭矩侧112。相对于切线方向x的方向，扭矩侧111定位在转子体130的旋转方向上（图3中的右侧），且非扭矩侧112与转子体的旋转方向相反（图3中的左侧）。在切线方向上，基部侧311大于顶侧312，在扭矩侧111和非扭矩侧112中的每一者处，在基部侧和顶侧之间设置有台阶，其中周向翅片304起作用以用于径向保持永磁体模块101与转子体130接触。转子体130包括插置在基板301和旋转轴线y之间的空腔210，在图3的视图中，空腔210具有矩形形状，并且设置在扭矩侧111和非扭矩侧112之间，与扭矩侧111和非扭矩侧112的距离相同。根据本发明的其他实施例，空腔210可以具有其他形状，并且更靠近扭矩侧111或非扭矩侧112。空腔210具有朝向基板301的空腔开口211。根据本发明的其他实施例（未示出），空腔210是封闭的，并且与基板301径向隔开，即转子体的金属部分插插置在空腔210和基板301之间。基部侧311包括与空腔开口211接触的第一部分311a和与转子体130的外表面直接接触的第二部分311b。第一部分311a和/或第二部分311b在形状上可以是平坦的或圆柱形的。因此，转子体130的与第二部分311b接触的外表面在形状上也可以是平坦的或圆柱形的。空腔210容纳非磁性和/或非导电介质，用于在转子体130和永磁体模块101之间产生磁通量屏障。空腔210可以容纳空气。具有非磁性和/或非导电介质的空腔210构成磁通路径的屏障，该磁通路径因此朝向基部侧311的第二部分311b偏离。通过减小基部侧311的第二部分311b的延伸并增加第一部分311a的延伸，即通过增加空腔210的延伸，基板301和转子体130之间的吸引力增加。第二部分311b可以减小直到到达到磁饱和的极限。基板301和转子体130之间的径向磁引力为基板301相对于转子体130之间的耦合提供稳定性，并减少基板301相对于转子体130的切向和/或径向振荡和咔嗒声。
31.图4示出了图3的实施例的变型，其中，代替提供一个矩形空腔210，而是提供两个矩形空腔210。根据本发明的其他实施例（未示出），可以存在多于两个的空腔210。为了方便地减小第二部分311b相对于第一部分311a的延伸，可以布置方便数量的空腔。
32.图5示出了图3和4的基板301的俯视图。图5的视图朝向纵向轴线y径向地定向。基板301在两个轴向边缘313、314之间沿纵向轴线y轴向延伸。基板301沿着周向方向在分别设置在扭矩侧111和非扭矩侧112的两个周向边缘315、316之间延伸。在周向边缘315、316处，提供了相应的凹槽325、326，其中容纳了相应的弹性体插入件350。当基板301耦合到转子体130时，弹性体插入件350插置在基板301和转子体130之间，从而将基板301径向和切向锁定抵靠转子体130。每个弹性体插入件350具有平行于纵向轴线y的细长形状。根据本发明的其
他实施例（未示出），可以具有其他形状。每个弹性体插入件350可以插入两个周向边缘315、316的整个轴向范围，或者仅插入其一部分。弹性体插入件350可相对于转子体130径向和/或切向锁定磁体模块101。根据本发明的其它实施例（未示出），在两个周向边缘315、316中的仅一个处设置有仅一个凹槽和仅一个弹性体插入件350。
33.图6示出了图3和图4的实施例的变型，其中，代替矩形空腔210，燕尾形空腔210设置在转子体130上，用于在转子体130和永磁体模块101之间产生磁通量屏障。基板301包括容纳在空腔210内的突起310。突起310成形为燕尾形，以便实现突起310和空腔210之间的形状耦合。在图6的实施例中，突起310和空腔210之间的耦合是对称的，非磁性和/或非导电介质被插置在突起310和空腔210之间。弹性体插入件350可以插置在突起310和空腔210之间。弹性体插入件350可设置在空腔210的扭矩侧或空腔210的非扭矩侧处，或者既设置在扭矩侧又设置在非扭矩侧处。弹性体插入件350可以任选地径向地插置在空腔210和突起310之间。在图6的实施例中，转子体130上的t形突起303不存在，因为永磁体模块101相对于转子体130的切向和径向约束由空腔210和突起310之间的耦合来限定。
34.图7示出了图6的实施例的变型，其中，代替对称空腔210，使用了非对称空腔，即在一侧处接触突起310的空腔210，该侧可以是扭矩侧（图7）或非扭矩侧。
35.图8示出了图6和7的基板301的仰视图。图8的视图朝向纵向轴线y径向定向。类似于图5的实施例，基板301在两个轴向边缘313、314之间沿着纵向轴线y轴向延伸，并且在两个周向边缘315、316之间周向延伸。突起310在两个突起边缘317、318之间周向延伸。在一个突起边缘318处，设置有凹槽327，其中容纳有弹性体插入件350。根据本发明的另一个实施例（未示出），凹槽327和弹性体插入件350设置在另一个突起边缘317上。根据本发明的另一个实施例（未示出），在两个突起边缘317、318处，提供了相应的凹槽327，其中容纳了相应的弹性体插入件350。
36.根据本发明的其他实施例（未示出），弹性体插入件350可以在与基板301接触的表面上设置在转子体130上。根据本发明的其他实施例（未示出），弹性体插入件350可以设置在基板301上和转子体130上，在与基板301接触的表面上。