[发明专利]定子结构

说明书

在第一方面，提供一种用于电力机器的定子结构。定子结构包括周向支承件，该周向支承件具有支承多个电绕组的外沿。周向支承件包括空气进口、空气分配通道和多个轴向空气开口。空气进口提供空气分配通道与定子结构的外侧之间的通路。空气分配通道延伸穿过周向支承件的一部分，以周向分配来自空气进口的空气流。多个轴向空气开口提供空气分配通道与外沿的外侧之间的通路，以将空气流从空气分配通道引导到外侧部的外侧。多个轴向空气开口包括孔口，其中孔口尺寸和间隔设置成使得空气流沿外沿的外侧的周边基本均匀。在另一方面，提供一种发电机，该发电机包括根据本文中描述的示例中的任一个的定子结构。

技术领域

本公开内容涉及定子结构、具有定子结构的用于电力机器的定子，以及电力机器。

背景技术

电力机器(诸如马达和发电机)大体上包括转子结构和定子结构。大的发电机可为永磁激励发电机(PMG)或电激励发电机。

此类发电机可例如用于风力涡轮中，特别是离岸风力涡轮中。风力涡轮大体上包括带有转子毂和多个叶片的转子。转子在风对叶片的影响下进行旋转。转子轴的旋转直接地驱动发电机转子(“直接驱动”)或通过使用齿轮箱来驱动发电机转子。此类直接驱动的风力涡轮发电机可具有例如6-10米(236-328英寸)的直径，例如2-3米(79-118英寸)的长度，且可以以低速旋转，例如在2至20rpm(每分钟转数)的范围内。备选地，永磁发电机或电激励发电机也可联接到齿轮箱，该齿轮箱将发电机的旋转速度增加至例如50与500rpm之间或甚至更大。

电力机器包括相对于定子旋转的转子。转子可为内部结构，且定子可为外部结构。因此，在该情况下，定子包绕转子。备选地，在一些构造中，它可为相反的，即转子包绕定子。

在永磁激励发电机(PMG)的情况下，永磁体(PM)大体上布置在转子上(但它们也可备选地布置在定子结构中)，而绕组元件(例如线圈)通常包括于定子中(但它们可备选地布置在转子结构中)。永磁发电机大体上被认为是可靠的，且与其它发电机类型相比需要较少的维护。

可在永磁体模块中提供多个永磁体，该永磁体可作为单个物件附接到转子。永磁体模块可限定为具有多个永磁体的单元，使得该多个磁体可一起安装和拆卸。此类模块可具有模块基部，该模块基部带有适于容纳或承载可固定到基部的多个永磁体的形状。基部可构造成固定到转子边沿，使得多个磁体通过模块基部一起固定到转子边沿。永磁体模块的使用可便于转子的制造。

电激励发电机大体上包括具有多个极靴和激励线圈的转子。在使用中，电流施加到激励线圈，该激励线圈产生极的极性。相邻极具有不同的磁极性。在转子转动时，来自极靴的磁场施加到定子的绕组，引起定子绕组或电绕组中可变的磁通量，该可变的磁通量在定子绕组中产生电压。在电激励同步发电机中，生成电功率的磁场是电产生的。因此，此类发电机不需要使用包含稀土元素的永磁体。

可冷却电力机器的电磁构件以减小热损失，使得可优化电力机器的性能。可提供冷却系统以冷却转子的电磁构件(例如永磁体)和/或定子的电磁构件(例如电绕组)。电力机器可包括至少一个冷却流体入口，其用于允许冷却流体进入到电力机器中且冷却电磁构件。然而，由不同电磁构件(例如布置在定子上的电绕组)所接收的冷却流体流量可相当大地不同。这可引起一些电磁构件在不同温度下操作，其可降低整个电力机器的效率。由于冷却流体入口与电绕组中的每个之间的距离是固定的，这特别可影响布置在大的电力机器的定子上的电绕组。由这些电绕组中的每个所接收的冷却流体流量可取决于冷却流体入口与待冷却的电绕组之间的距离来改变。例如，接近于冷却流体入口布置的电绕组可比远离冷却流体入口布置的那些电绕组接收更高的冷却流体流量。

用于电构件中的每个的专用流体冷却入口可用来使由电构件中的每个所接收的冷却流体流量保持在预定范围内。

然而，一些电力机器可包括定子结构、电连接件、传感器或绕组连接件，其可使冷却系统集成到电力机器中复杂化。因此，专用流体冷却入口不能轻易地集成于一些电力机器中。这特别可出现在用于直接驱动的风力涡轮的发电机中，其中发电机的转子可直接联接到毂或转子。