[发明专利]定子组件、发电机和风力涡轮机

说明书

描述了一种定子组件，其包括（a）定子框架结构，其具有外环形框架，该外环形框架具有绕中心轴线同心地延伸的圆形外边缘，该中心轴线限定轴向方向，（b）多个定子节段，其沿着外边缘的周向方向安装在外边缘处，其中，每个定子节段包括一组电线圈、连接设备和定子线缆装置，定子线缆装置包括一组柔性电线缆，该一组柔性电线缆被布置成在该一组电线圈中的每个电线圈与连接设备之间提供电连接，以及（c）主线缆装置，其将每个定子节段的连接设备与电功率接口连接，以用于收集由定子节段产生的电功率。此外，描述了包括这种定子组件的发电机和风力涡轮机。

技术领域

本发明涉及用于风力涡轮机的发电机的技术领域。具体地，本发明涉及一种定子组件，其包括多个定子节段，所述多个定子节段电连接以便发送由电线圈产生的电功率。本发明还涉及具有这种定子组件的发电机和风力涡轮机。

背景技术

风力涡轮机可以在岸上或离岸架设。能够提供高达大约6MW的电功率的大型风力涡轮机通常离岸安装。特别是出于维护原因，采用自激发电机，其具有带有永磁体的转子组件。在不久的将来，能够提供大约超过10MW的电功率的风力涡轮机将是可用的。由于几个技术原因，能够提供超过10MW的电功率的发电机必须具有7m或更大的直径。

这种大型风力涡轮发电机通常被实现为具有内定子-外转子构造的自激发电机。由此，多个定子节段沿着周向方向彼此相邻地安装在定子框架结构的圆形外边缘处，每个定子节段包括若干电线圈或绕组。多个永磁体安装在转子框架组件的圆形内表面上，当沿定子节段移动时，所述永磁体产生通过每个电线圈的时间交变的磁通量，所述转子框架组件抗扭地连接到转子并且在操作中绕定子框架结构旋转。该时间交变的磁通量在每个电线圈中感生出电流。分别由多个定子节段中的每一个在每个电线圈中产生的电流被收集或汇总，并产生发电机的电功率输出。

借助于适当的电流传输装置收集在多个定子节段中产生的多个电流对于具有例如小于两米或三米的直径的小型或中型发电机是容易的。已知的电流传输装置包括用于将电流传导至发电机的电功率接口的若干大汇流条。然而，在较大的发电机中，显然更大的挑战是为定子组件提供适当的电流传输装置，因为较大的发电机不仅具有较大的空间尺寸，而且具有必须电连接到电功率接口的较大数量的定子节段。特别地，大量的定子节段需要多个电导体，这些电导体必须以紧凑方式安装在定子组件的定子框架结构中和/或定子框架结构处。

可能需要提供一种具有多个定子节段的定子组件，所述定子节段具有线缆装置，所述线缆装置可以以紧凑方式以低成本实现并且可以以容易且有效的方式安装到定子组件的定子框架结构。

发明内容

这种需要可以通过根据独立权利要求的主题来满足。本发明的有利实施例由从属权利要求描述。

根据本发明的第一方面，提供了一种定子组件，其包括（a）定子框架结构，其具有外环形框架，该外环形框架具有绕中心轴线同心延伸的圆形外边缘，中心轴线限定轴向方向，（b）多个定子节段，其沿着外边缘的周向方向安装在外边缘处，其中，每个定子节段包括一组电线圈、连接设备和定子线缆装置，定子线缆装置包括一组柔性电线缆，该一组柔性电线缆被布置成提供该一组电线圈中的每个电线圈与连接设备之间的电连接，以及（c）主线缆装置，其将每个定子节段的连接设备与电功率接口连接，以用于收集由定子节段产生的电功率。

本发明的这个方面基于这样的思想，即，与已知的汇流条结构相比，连接设备与柔性定子和主线缆装置的组合在安装和维护期间更容易且更灵活地操作，已知的汇流条结构尤其随着发电机尺寸的增加需要大量的刚性且重的材料，这不仅更昂贵，而且在构建整个定子组件时装配和操作也显著地更复杂。

多个定子节段可以沿着绕中心轴线的圆形圆周彼此相邻地布置。优选地，两个邻近的定子节段彼此相邻，使得整个圆周可以被利用，以借助于定子节段的电线圈或绕组“获取（picking up）”由转子组件的永磁体产生的时间交变磁通量，该转子组件具有永磁体，该永磁体在操作中靠近定子节段的周向行（circumferential row）行进。