CN107968500B - 磁极模块、其制造方法、转子及电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种磁极模块、其制造方法、转子及电机。所述磁极模块包括：载体板；磁体，固定在所述载体板上；保护层，所述保护层至少覆盖所述磁体的不与所述载体板接触的表面，所述保护层包括浸渍有树脂的纤维层。根据本发明，通过利用保护层来保护磁体免受腐蚀介质的腐蚀，可显著减轻转子的重量、显著提高防腐效果，并可降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及电机领域，更具体地讲，涉及一种磁极模块、其制造方法、转子及电机。
背景技术
电机由定子和转子组成。在直驱风力发电机中，转子包括转子磁轭和安装并紧固到转子磁轭上的磁体。
磁体易于受到环境条件(例如，腐蚀介质)的腐蚀，如果磁体的防护失效，将导致电机不可逆的机械损伤，造成包括更换磁极、电机下塔维修、电机吊装更换、风电机组发电量损失在内的巨大的经济损失。
在现有技术中，通常将多个磁体分别密封在磁极盒中来实现对磁体的防护，然而磁极盒重量大，导致整个转子的重量增大。另外，在使用磁极盒密封磁体的情况下，还需要将磁极盒通过焊接等工艺固定到载体板上，使得转子的制造工艺复杂化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够防止磁体受到腐蚀的轻量化磁极模块、其制造方法、转子及电机。
根据本发明的一方面，提供一种磁极模块，所述磁极模块包括：载体板；磁体，固定在所述载体板上；保护层，所述保护层至少覆盖所述磁体的不与所述载体板接触的表面，所述保护层包括浸渍有树脂的纤维层。
可选地，所述载体板可被所述保护层包覆。
可选地，所述纤维层可以为两层或更多层。
可选地，设置在所述磁体的与接触所述载体板的表面相对的表面上的保护层的厚度可以为0.5mm-1.0mm，设置在所述磁体的侧表面上的保护层的厚度可以为0.5mm-2.0mm。
可选地，设置在所述载体板的与接触所述磁体的表面相对的表面上的保护层的厚度可以为0.2mm-0.5mm。
可选地，所述磁极模块还可包括预浸树脂层，所述预浸树脂层可设置在所述保护层与所述载体板之间以及所述保护层与所述磁体之间。
可选地，所述磁极模块还可包括设置在所述保护层上的漆层。
根据本发明的另一方面，提供一种磁极模块的制造方法，所述制造方法包括：将磁体固定到载体板；在所述磁体上设置纤维层，使得所述纤维层至少覆盖所述磁体的不与所述载体板接触的表面，以形成待灌注件；将所述待灌注件设置在模具中，灌注树脂并使所述树脂固化，以形成包括所述纤维层的保护层。
可选地，在所述磁体上设置所述纤维层时，使所述纤维层覆盖所述载体板。
可选地，所述制造方法还可包括：在将所述磁体固定到所述载体板之后且在形成所述待灌注件之前，对所述磁体和所述载体板执行预浸树脂处理，以形成预浸树脂层。
可选地，所述制造方法还可包括：在形成所述保护层之后，对所述保护层执行浸漆处理，以在所述保护层上形成漆层。
可选地，所述模具可包括上模和下模，所述上模具有上型腔，下模具有下型腔，上型腔和下型腔可共同形成对应于磁极模块的形状的型腔。
根据本发明的另一方面，提供一种转子，所述转子包括：转子磁轭；如上所述的磁极模块，所述磁极模块固定到所述转子磁轭的安装表面。
根据本发明的另一方面，提供一种电机，所述电机可包括如上所述的磁极模块，所述磁极模块安装到转子或定子上。
根据本发明的实施例，通过保护层来保护磁体免受腐蚀介质的腐蚀，可显著减轻转子的重量、显著提高防腐效果，并可降低生产成本。
另外，在本发明的实施例中，可在一块载体板上设置多个磁体，并且可通过将纤维层缠绕在载体板和磁体上并灌注树脂来设置保护层，因此可使制造工艺简单化，且有利于实现自动化，更容易实现快装快拆，效率高，质量可靠。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是根据本发明的实施例的磁极模块的立体图；
图2是沿图1的A-A线截取的截面图；
图3是图1的载体板的示意图；
图4是图1的磁体的示意图；
图5是根据本发明的实施例的制造磁极模块的方法的流程图；
图6是用于灌注树脂的模具的示意图；
图7是图6中的模具的上模的示意图；
图8是图6中的模具的下模的示意图。
在附图中：100为磁极模块，10为载体板，20为磁体，30为保护层，31为第一纤维层，32为第二纤维层，11为切除部，21为安装表面，200为模具，210为上模，220为下模，211为上型腔，221为下型腔，230为紧固件。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述示例性实施例。在附图中，为了清楚起见，可放大组件的形状、尺寸等。
为了描述的方便，在此可根据附图中的装置方位使用“上表面”、“下表面”等来描述装置的表面。应理解的是，如果图中的装置被翻转，则“上表面”将变为“下表面”，“下表面”将变为“上表面”。
下面，将参照图1至图4详细描述本发明的实施例的磁极模块100。
在图1中，为了示出各组成部分之间的关系，对图中右下角区域的第二纤维层32和第一纤维层31做了部分省略。
如图1和图2所示，根据本发明的实施例，磁极模块100可包括：载体板10；磁体20，固定在载体板10上；保护层30，保护层30至少覆盖磁体20的不与所述载体板10接触的表面，保护层30包括浸渍有树脂的纤维层。
根据本发明的示例性实施例，例如，载体板10可以由钢或其它导磁材料形成。优选地，载体板10利用抗腐蚀性能优于磁体20的材料形成。另外，载体板10可以由一个整体件形成或者由多个薄片/片材压紧在一起形成。
如图3所示，载体板10大致可呈长方体形状，但载体板10的长度不受具体限制。可根据需要在载体板10上安装的磁体20数量来确定载体板10的长度。为了便于将载体板10安装到转子的转子磁轭上，可在载体板10的宽度方向上的两侧形成沿载体板10的长度方向延伸的切除部11。然而，载体板10的结构不限于此。
载体板10的安装磁体20的表面(图3中的载体板10的上表面)可以是平坦的，以便于安装磁体20。载体板10的与安装表面相对的表面(图3中的载体板10的下表面)可以为弧形，以与转子磁轭的安装表面贴合在一起。
根据本发明的示例性实施例，磁体20可安装到载体板10的上表面(如图3中示出的载体板10的上表面)上。如图4所示，磁体20可以为长方体形状，磁体20的安装表面21可与载体板10的上表面接触。优选地，磁体20可以为永磁体，例如，可以为钕铁硼(Nd2Fe14B)。
根据本发明的实施例，磁体20可通过粘接剂粘结到载体板10的上表面上。粘接剂优选具有弹性的结构胶，从而可缓冲施加到载体板10或磁体20的外力。
根据本发明的示例性实施例，每块载体板10上设置的磁体20数量不受具体限制，例如，一块载体板10上可设置多个磁体20，从而使转子的一极仅包括一个磁极模块100，即，一个磁极模块100就可形成转子的一个整极。在这种情况下，可仅在转子磁轭的轴向上设置一个磁极模块100。另外，一块载体板10上也可设置数量较少的磁体20，从而使转子的一极包括多个磁极模块100。在这种情况下，可在转子磁轭的轴向上设置多个磁极模块100。
磁体20容易受到环境中的腐蚀介质(例如，湿气)的腐蚀。根据本发明的实施例，为了防止磁体20受到腐蚀介质的腐蚀，磁极模块100可包括保护层30，保护层30至少可覆盖磁体20，保护层30可包括浸渍有树脂的纤维层。
其中，保护层30至少覆盖磁体20的不与载体板10接触的表面，从而保护层30可覆盖磁体20的暴露于外部的表面，并防止腐蚀介质从磁体20与载体板10之间的边界渗入。可选地，保护层30也可部分地覆盖磁体20的与载体板10接触的表面。例如，在载体板10和磁体20之间存在间隙的情况下，则保护层30可填补载体板10和磁体20之间的间隙。
优选地，保护层30可完全包覆载体板10和磁体20，如图2所示。在这种情况下，可有效地防止腐蚀介质渗入到保护层30内，同时可防止载体板10受到腐蚀。
根据本发明的实施例，在转子的工作环境中的腐蚀介质含量不高的情况下，保护层30可仅包括浸渍有树脂的第一纤维层31。然而，在转子的工作环境中的腐蚀介质含量较高的情况下，除了第一纤维层31之外，保护层30还可包括浸渍有树脂的第二纤维层32。
第一纤维层31和第二纤维层32可以为玻璃纤维或聚酯纤维，然而本发明不限于此。树脂可以为环氧树脂或聚氨酯树脂，然而本发明不限于此。另外，第一纤维层31和第二纤维层32的材料可以相同也可以不同。
虽然以上描述了保护层30包括第一纤维层31和第二纤维层32两层的示例，但如果转子的工作环境需要，则保护层30可包括三层或更多层的纤维层。
如图2所示，根据本发明的实施例，设置在磁体20的侧表面上的保护层30的厚度T1可以为0.5mm-2.0mm。当设置在磁体20的侧表面上的保护层30的厚度T1为0.5mm-2.0mm时，可在确保磁体20的防腐效果的同时防止磁极模块100的体积过大。另外，应理解的是，当保护层30包围载体板10和磁体20的整个外周面时，设置在载体板10的侧表面上的保护层30的厚度也为T1，且T1为0.5mm-2.0mm。
如图2所示，根据本发明的实施例，设置在磁体20的下表面(即，与接触载体板10的表面相对的表面)上的保护层30的厚度T2可以为0.5mm-1.0mm。当设置在磁体20的下表面上的保护层30的厚度T2为0.5mm-1.0mm时，可在确保磁体20的防腐效果的同时防止磁极模块100的体积过大。
如图2所示，根据本发明的实施例，当保护层30包围载体板10和磁体20的整个外周面时，设置在载体板10的上表面(即，与接触磁体20的表面相对的表面)上的保护层30的厚度T3可以为0.2mm-0.5mm。由于载体板10的上表面最后会安装到转子磁轭上，因此设置在载体板10的上表面上的保护层30的厚度T3可比厚度T1和T2稍薄，以利于磁极模块100的安装。
然而，应理解的是，保护层30在各个位置的厚度可不受以上描述的厚度的具体限制，而是可根据转子的规格以及工作环境需要进行合理地设置。
另外，根据本发明的实施例，磁极模块100还可包括预浸树脂层(未示出)，预浸树脂层可设置在保护层30与载体板10之间以及保护层30与磁体20之间。可在设置保护层30之前，通过将彼此粘合的载体板10和磁体20预浸树脂而在载体板10和磁体20上形成预浸树脂层。例如，可通过VPI工艺在载体板10和磁体20上形成预浸树脂层。根据本发明的实施例，通过形成预浸树脂层，可进一步防止载体板10和磁体20受到腐蚀。
另外，根据本发明的实施例，磁极模块100还可包括设置在保护层30上的漆层(未示出)。在形成保护层30之后，可通过例如VPI工艺来形成漆层，以进一步防止磁体20受到腐蚀。漆层可以为本领域公知的保护漆，并且漆层可填补保护层30上的空洞。另外，如果保护层30中存在空隙，则漆层还可进一步填充保护层30中的空隙，从而阻止腐蚀介质通过空隙侵入磁体20，此外，漆层还可使保护层30成为可靠性更高的一个整体，防止保护层30出现局部剥离。
以下，将参照图5至图8描述根据本发明的实施例的制造以上描述的磁极模块100的方法，其中，为了避免冗余，将省略与以上在磁极模块100的示例中的描述重复的描述。
图5是根据本发明的实施例的制造磁极模块的方法的流程图，图6是用于灌注树脂的模具的示意图，图7是图6中的模具的上模的示意图，图8是图6中的模具的下模的示意图。
根据本发明的实施例的磁极模块100的制造方法可包括：将磁体20固定到载体板10(S1)；在磁体20上设置纤维层，使得纤维层至少覆盖磁体20，以形成待灌注件(S2)；将待灌注件设置在模具中，灌注树脂并使树脂固化，以形成包括纤维层的保护层30(S3)。
在步骤S1中，可通过粘接剂将磁体20固定到载体板10。
在步骤S2中，可在磁体20上设置纤维层，使得纤维层至少覆盖磁体20，以形成待灌注件。纤维层至少覆盖磁体20的表述是指纤维层覆盖磁体20的暴露于外部的表面，并防止腐蚀介质从磁体20与载体板10之间的边界渗入。
优选地，根据本发明的实施例，纤维层可完全包覆磁体20和载体板10，从而有效地防止腐蚀介质渗入。
如上所述，根据转子的工作环境中的腐蚀介质的含量，纤维层可包括一层、两层或更多层。
另外，在缠绕纤维层时，如果需要，可通过例如粘接剂等来临时固定纤维层，防止纤维层翘起。
在步骤S3中，可将待灌注件设置在模具中，灌注树脂并使树脂固化，以形成保护层30。可将待灌注件设置在如图6所示的模具200中。模具200可包括上模210和下模220，可通过紧固件230将上模210和下模220合模。
上模210可具有上型腔211，下模220可具有下型腔221，上型腔211和下型腔221可共同形成对应于磁极模块100的形状的型腔。可选地，上型腔211可具有对应于磁极模块100中的载体板10的上部的形状，下型腔221可具有对应于磁极模块100中的载体板10的下部和磁体20的形状。
另外，可根据如图2中所示的厚度T1、T2和T3来调节上型腔211和下型腔221的尺寸。
在将待灌注件放置在模具200中并合模之后，可利用本领域已知的灌注树脂的方式向型腔中灌注树脂，然后使树脂固化。可选地，可以在常温下使树脂固化，或通过加热使树脂固化，从而形成保护层30。
根据本发明的实施例，在步骤S2之后且在步骤S3之前，可对载体板10和磁体20执行预浸树脂处理。例如，可通过VPI工艺对载体板10和磁体20执行预浸树脂处理，从而在载体板10和磁体20上形成预浸树脂层。根据本发明的实施例，通过形成预浸树脂层，可进一步防止载体板10和磁体20受到腐蚀。
另外，根据本发明的实施例，在步骤S3之后，还可对载体板10和保护层30整体执行浸漆处理。例如，可通过VPI工艺在载体板10和保护层30上形成漆层，以进一步防止磁体20受到腐蚀。
以下，将描述根据本发明的实施例的转子。
根据本发明的实施例的转子可被应用于风力发电机，然而，本发明不限于此，根据本发明的实施例的转子也可被应用于其它类型的电机。
电机可包括转子和定子。其中，电机的结构可以是内定子、外转子结构或者是内转子、外定子结构。根据本发明的实施例的转子可以是内转子结构或外转子结构。
根据本发明的实施例，转子可包括转子磁轭和固定到转子磁轭的安装表面上的磁极模块。该磁极模块可以为如上所述的磁极模块100。当转子为外转子结构时，磁极模块100可固定到转子磁轭的内周面上。当转子为内转子结构时，磁极模块100可固定到转子磁轭的外周面上。
磁极模块100可通过例如压条固定到转子磁轭。然而，磁极模块100可通过本领域中已知的任何方式固定到转子磁轭，而不受具体限制。
如上所述，如果载体板10上设置的磁体20的数量较多，使得一个磁极模块100就构成转子的一个整极时，可仅沿转子磁轭的轴向布置一个磁极模块100。如果载体板10上设置的磁体20的数量较少，使得转子的一极包括多个磁极模块100时，可沿转子磁轭的轴向布置多个磁极模块100。另外，沿转子磁轭的周向，可布置多列磁极模块100。
应理解的是，虽然以上以磁极模块100安装到转子上为例进行了描述，然而本发明不限于此，磁极模块100也可安装到电机的定子上，此时，转子具有线圈绕组的结构。
如上所述，根据本发明的实施例，通过利用保护层30来保护磁体20免受腐蚀介质的腐蚀，与现有技术中的磁极盒等相比，可显著减轻转子的重量、显著提高防腐效果，并可降低生产成本。即使在保护层30仅覆盖磁体20时，磁体20被载体板10和保护层30密封，仍可以较有效防止磁体20被腐蚀。
另外，除了保护层30之外，磁极模块100还可包括预浸树脂层和漆层，因此可进一步提高防腐效果。
另外，在现有技术中，每个磁极盒中仅设置一块磁体，并且需要通过另外的焊接、螺栓连接等工艺将多个磁极盒固定到载体板上，使得制造工艺复杂化。然而，在本发明中，可在一块载体板上设置多个磁体，并且可通过将纤维层缠绕在载体板和磁体上并灌注树脂来设置保护层，因此可使制造工艺简单化，且有利于实现自动化，更容易实现快装快拆，效率高，质量可靠。
此外，根据本发明的实施例，包括浸渍有树脂的纤维层的保护层的表面是光滑的，因此可减少在安装磁极模块的过程中在转子磁轭表面产生划痕等缺陷。
尽管已经参照其示例性实施例具体描述了本发明的示例性实施例，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。
Claims (14)
1.一种磁极模块，其特征在于，所述磁极模块(100)包括：
载体板(10)；
多个磁体(20)，固定在所述载体板(10)上；
保护层(30)，所述保护层(30)贴着所述多个磁体(20)和所述载体板(10)将所述多个磁体(20)和所述载体板(10)完全包覆，所述保护层(30)包括浸渍有树脂的纤维层，
其中，所述保护层(30)从所述多个磁体(20)的不与所述载体板(10)接触的表面到所述载体板(10)的不与所述多个磁体(20)接触的表面进行一体地包覆。
2.根据权利要求1所述的磁极模块，其特征在于，所述载体板(10)的宽度方向上的两侧形成有沿所述载体板(10)的长度方向延伸的切除部(11)，
其中，所述保护层(30)部分地覆盖所述多个磁体(20)的与所述载体板(10)接触的表面。
3.根据权利要求1或2所述的磁极模块，其特征在于，所述纤维层为两层或更多层。
4.根据权利要求1或2所述的磁极模块，其特征在于，设置在所述多个磁体(20)的与接触所述载体板(10)的表面相对的表面上的保护层(30)的厚度(T2)为0.5mm-1.0mm，设置在所述多个磁体(20)的侧表面上的保护层(30)的厚度(T1)为0.5mm-2.0mm。
5.根据权利要求2所述的磁极模块，其特征在于，设置在所述载体板(10)的与接触所述多个磁体(20)的表面相对的表面上的保护层(30)的厚度(T3)为0.2mm-0.5mm。
6.根据权利要求2所述的磁极模块，其特征在于，所述磁极模块(100)还包括预浸树脂层，所述预浸树脂层设置在所述保护层(30)与所述载体板(10)之间以及所述保护层(30)与所述多个磁体(20)之间。
7.根据权利要求1或2所述的磁极模块，其特征在于，所述磁极模块(100)还包括设置在所述保护层(30)上的漆层。
8.一种磁极模块的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
将多个磁体(20)固定到载体板(10)；
用纤维层完全包覆所述多个磁体(20)和所述载体板(10)，以形成待灌注件；
将所述待灌注件设置在模具(200)中，灌注树脂并使所述树脂固化，以形成包括所述纤维层的保护层(30)，
其中，所述保护层(30)从所述多个磁体(20)的不与所述载体板(10)接触的表面到所述载体板(10)的不与所述多个磁体(20)接触的表面进行一体地包覆。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述纤维层为玻璃纤维或聚酯纤维，所述树脂为环氧树脂或聚氨酯树脂。
10.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：
在将所述多个磁体(20)固定到所述载体板(10)之后且在形成所述待灌注件之前，对所述多个磁体(20)和所述载体板(10)执行预浸树脂处理，以形成预浸树脂层。
11.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：
在形成所述保护层(30)之后，对所述保护层(30)执行浸漆处理，以在所述保护层(30)上形成漆层。
12.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述模具(200)包括上模(210)和下模(220)，所述上模(210)具有上型腔(211)，下模(220)具有下型腔(221)，上型腔(211)和下型腔(221)共同形成对应于磁极模块(100)的形状的型腔。
13.一种转子，其特征在于，所述转子包括：
转子磁轭；
如权利要求1至7中任一项所述的磁极模块(100)，所述磁极模块(100)固定到所述转子磁轭的安装表面。
14.一种电机，其特征在于，所述电机包括如权利要求1至7中任一项所述的磁极模块(100)，所述磁极模块(100)安装到转子或定子上。
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