[发明专利]发电机的定子的结构健康监测

说明书

一种用于发电机（11）的定子（20），所述定子（20）包括多个节段（45）和定子主体（40），包括：支撑结构（50），由所述支撑结构（50）支撑的叠片堆（60），至少一个焊接部（80）。所述多个节段（45）在相应的周向端部（45a、45b）处连结在一起，所述至少一个焊接部（80）设置在一个相应的周向端部（45a、45b）处。所述定子主体（40）还包括用于监测所述至少一个焊接部（80）的监测装置（100），所述监测装置（100）包括用于测量所述定子主体（40）的动态变形的至少一个传感器（101、102、103）。

技术领域

本发明涉及用于风力涡轮机的直接驱动发电机中的分段定子的结构健康的监测。

背景技术

发电机（例如安装在风力涡轮机中的发电机）通常包括相对于定子旋转的转子。

定子通常包括框架主体，该框架主体沿着纵向轴线纵向延伸并且包括按照径向方向从定子轭突出的多个齿。在定子中还限定了多个槽，每个槽由两个相邻的齿沿周向界定。每个槽容纳相应的绕组。

叠片沿着定子的轴向方向一个接一个地附接，并且形成定子的叠片堆。EP2736154中提供了上述发电机的示例。

在该技术领域中，还已知的是建造直接驱动发电机，特别是用于风力涡轮机中的大型直接驱动发电机，其包括具有分段结构的定子。定子节段可以被布置成沿着定子的周向方向覆盖例如30、60、90、120度（或任何其它角度）的弧。定子节段沿周向连结在一起以形成定子（例如，定子可包括六个定子节段，每个定子节段覆盖60度的弧）。为了允许节段的连结，每个节段在相应的周向端部包括两个相应的扁条。每个扁条包括多个孔，用于相应的多个螺栓。属于不同的相邻节段的相邻扁条被用螺栓连接在一起，以便将这些相邻节段彼此固定。EP 2806536中提供了分段发电机的示例。

扁条是每个节段的支撑结构的元件，相应的叠片堆被焊接到该支撑结构。每个支撑结构包括两个扁条和多个梁，相应的叠片堆与其焊接。特别地，在每个节段中，相应的叠片堆在相应的周向端部处被焊接到扁条。

叠片堆和扁条之间的焊接部是特别关键的，并且需要对其进行监测以避免严重的麻烦：如果连接叠片钢和扁条的焊接部失效，则节段端部可能变形并且接近转子。如果绕组接触转子，则所造成的损伤会使得可能必须更换发电机。

避免这种麻烦的一种已知解决方案是视觉检查焊接部，然而，就效率和结果的精确性而言，这不是最佳解决方案。例如，对焊接部的视觉检查只有在损伤（例如焊接部中的裂纹）达到可见级别时才可以识别这种损伤。

因此，仍然需要提供一种优化的系统和方法，其用于监测包括多个节段的发电机中的定子的结构健康，特别是通过监测被包括在定子中的焊接部。

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。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于发电机的定子，所述定子包括多个节段和定子主体，包括：

- 支撑结构，

- 由所述支撑结构支撑的叠片堆，

- 至少一个焊接部，

所述多个节段在相应的周向端部处连结在一起，所述至少一个焊接部设置在一个相应的周向端部处，

其中，所述定子主体还包括用于监测所述至少一个焊接部的监测装置，所述监测装置包括用于测量所述定子主体的动态变形的至少一个传感器。

本发明通过监测特定关键点处（即，相邻节段的周向端部之间的接头处）的焊接部，提供了分段发电机中的定子的结构健康的监测。

上述定子可以方便地集成在用于风力涡轮机的发电机中。

特别地，但非排他地，这种发电机可以是直接驱动发电机。