具有缆线配线布置的定子组件、发电机和风力涡轮机制造技术

本实用新型专利技术涉及具有缆线配线布置的定子组件、发电机和风力涡轮机。定子组件（110），包括定子框架结构，其具有外环形框架（212），外环形框架具有围绕中心轴线（190a）延伸的外边缘（212a）；多个定子节段（230），其沿着外边缘的周向方向安装在外边缘处，每个定子节段包括至少一个电线圈（231）；以及配线布置（340），其将定子节段与电功率接口（550）电连接。配线布置包括多个配线组件（648），每个配线组件将多个定子节段中的一个与功率接口电连接。每个配线组件沿着且邻近外环形框架铺设并包括连接在电功率接口与相应的定子节段之间的电缆线（449a‑c）。其中，电缆线提供有电绝缘结构，其每个围绕电缆线中的一个。还描述了具有该定子组件的发电机和风力涡轮机。

【技术实现步骤摘要】
具有缆线配线布置的定子组件、发电机和风力涡轮机
本技术涉及用于风力涡轮机的发电机的
具体地，本技术涉及一种定子组件，所述定子组件包括多个定子节段，所述多个定子节段被电连接以便传送使用电线圈产生的电功率。本技术还涉及具有此类定子组件的一种总发电机和一种风力涡轮机。
技术介绍
风力涡轮机可在陆上或离岸架设。能够提供达到约6MW的电功率的大型风力涡轮机通常是离岸安装的。特别是出于维护原因，采用具有带有永久磁体的转子组件的自激发电机。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会由在离岸风力涡轮机领域具有特殊专长的风力涡轮机制造商来提供。出于若干技术原因，能够提供超过10MW的电功率的发电机必须具有大约超过7m的直径。此类大型风力涡轮机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，在定子框架结构的圆形外边缘处沿着周向方向彼此相邻地安装多个定子节段，多个定子节段各自包括若干电线圈或绕组。在转子框架组件的圆形内表面处，安装有多个永久磁体，多个永久磁体当沿着定子节段移动时通过每个电线圈产生时间交变磁通，转子框架组件抗扭转连接到风力转子并且转子框架组件在操作中围绕定子框架结构旋转。该时间交变磁通在每个电线圈中感生电流。由多个定子节段中的每个分别在各自电线圈中产生的电流被收集或累加并产生发电机的电功率输出。借助于适合的配线布置来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尺寸或中型尺寸发电机而言是容易的。已知的配线布置包括用于将电流传导到发电机的电功率接口的若干巨大的汇流排（busbar）。明显的是，在较大型发电机中，提供具有适合配线布置的定子组件是更有挑战性的，因为较大型发电机不仅具有较大的空间尺寸，而且还具有必须被电连接到电功率接口的较大数目的定子节段。特别地，大数目的定子节段需要多个电导体，多个电导体必须以紧凑的方式和/或在定子组件的定子框架结构处安装。会需要提供一种具有多个定子节段的定子组件，所述多个定子节段具有可以以紧凑方式实现的并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的配线布置。
技术实现思路
可以由根据独立权利要求的主题来满足该需要。由从属权利要求来描述本技术的有利实施例。根据本技术的第一方面，提供了一种定子组件，定子组件包括（a）定子框架结构，定子框架结构具有外环形框架，外环形框架具有围绕中心轴线同心地延伸的圆形外边缘，所述中心轴线限定轴向方向；（b）多个定子节段，多个定子节段沿着外边缘的周向方向安装在外边缘处，其中，每个定子节段包括至少一个电线圈；以及（c）配线布置，配线布置使多个定子节段与电功率接口电连接，以便收集由定子节段产生的电功率并将所收集的电功率传送到功率收发机（powertransceiver）。依照本技术，配线布置包括多个配线组件，每个配线组件将多个定子节段中的一个与电功率接口电连接。每个配线组件沿着且邻近外环形框架铺设并且包括连接在电功率接口与相应的定子节段之间的电缆线。电缆线提供有电绝缘结构，电绝缘结构各自围绕电缆线中的一个。所描述的定子组件基于如下的思想：可以将被绝缘（相对于彼此并且相对于定子组件的其它部分）的（高功率但）柔性缆线用于配线布置，配线布置提供电功率接口与安装在定子框架结构的径向外边缘处的多个定子节段之间的多个电连接。具体地，由于缆线的（非零）机械柔性，可在构建整体定子组件时以容易且有效的方式将配线布置安装到定子框架结构。该机械柔性允许在空间上使缆线形成为适合的形式并使它们进入定子框架结构处的所期望的位置，使得能够满足对于使配线布置形成在定子框架结构处或者说形成在包括所描述的定子组件的发电机内而言的甚至非常严格的空间上的约束。机械柔性甚至可以允许相应的配线组件在已经安装配线组件的第一（端部）区段之后被弯曲成恰当的空间形状。由此，配线组件可以采用由于空间上的约束而不能由刚性汇流排结构提供的几何形状。具体地，可将柔性电缆线彼此相邻地安装在至少一个预定容纳通道中和/或在缆线保持器处，邻近外环形框架沿着外边缘的周界提供缆线保持器。当安装缆线或缆线布置时，可首先将其切割成特定长度，该特定长度沿着且邻近外环形框架对应于电功率接口与相应的定子节段之间的距离。然后，可使具有恰当长度的缆线或缆线布置进入其最终安装位置。在优选实施例中，配线组件没有坚固且刚性的汇流排结构。这可以进一步有助于将配线布置安装在外环形框架处。可将多个定子节段沿着围绕中心轴线的圆形周界彼此相邻地布置。优选地，两个相邻定子节段彼此邻接，使得整个周界可被利用以便由定子节段的电线圈或绕组“拾取（pickingup）”转子组件的永久磁体所产生的时间交变磁通，该永久磁体在操作时邻近周向成行的定子节段行进。特别地，在（i）从风力捕捉机械能的风力转子与（ii）发电机之间不具有齿轮箱的所谓直接驱动风力涡轮机中，所描述的中心轴线可以与相对应或者可以与风力转子的旋转轴线对准。关于多个配线组件与外环形框架之间的空间关系，中心轴线可以限定相应的配线组件与外环形框架（的轴向侧面）之间的（最短）距离的方向。电功率接口可以是能够收集单个电流或者说单个功率信号并将其传送到所提到的功率收发机的任何适合的电结构。要提到的是，电功率接口可以择一地是（i）紧凑式电结构，其中，所有电缆线在一起延伸，或者（ii）空间分布式结构，其中，配线组件在空间上被组合在不同的位置处。功率收发机可以是电连接在电功率接口与公用电网之间的功率转换器。为了提供与公用电网的AC频率匹配的AC功率信号，功率转换器可以包括发电机侧AC-DC转换器、中间DC电桥以及电网侧DC-AC转换器。AC-DC转换器和DC-AC转换器包括若干高功率半导体开关，若干高功率半导体开关以已知方式针对由发电机提供的整体AC功率信号的每个相被布置成电桥构造。通过使用适合的开关模式来控制高功率半导体开关，可以以已知方式使输送到公用电网的功率信号的AC频率适应于公用电网的（给定）AC频率。在本文件的上下文中，“径向地”和“径向方向”意指垂直于与“中心轴线”一致的“轴向方向”。在正在本文件中用于描述定子组件的几何结构的柱面坐标系中，沿着中心线的“轴向方向”对应于“高度坐标”，并且“径向方向”对应于“中心轴线”与感兴趣的点之间的欧几里德距离（Euclideandistance）。另外，“外”意指径向外，即较大的欧几里德距离，并且“内”意指径向内，即较小的欧几里德距离。根据本技术的实施例，每个配线组件专有地与一个定子节段相关联。描述性地说，配线布置展示出“星形构造（star-configuration）”，在“星形构造”中，每个定子节段独立于其它定子节段与电功率接口电连接。这使得配线布置的设计是简单的。另外，由于其“星形构造”，配线布置具有高度的可靠性，因为一个配线组件中的故障仅导致电功率接口与一个定子节段之间的电连接的故障。优选地，每个配线组件包括三个电缆线，其中，一个电缆线被分配给产生的三相电流的一个电相（electricphase）。根据另一实施例，每个定子节段包括（a）第一电线圈，第一电线圈被分配给三相电流的第一电相；（b）第二电线圈，第二电线圈被分配给三相电流的第二电相；以及（c）第三电线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定子组件（110），其特征在于，包括定子框架结构，所述定子框架结构具有外环形框架（212），所述外环形框架（212）具有围绕中心轴线（190a）同心地延伸的圆形外边缘（212a），中心轴线（190a）限定轴向方向；多个定子节段（230），所述多个定子节段（230）沿着所述外边缘（212a）的周向方向安装在所述外边缘（212a）处，其中，每个定子节段（230）包括至少一个电线圈（231）；以及配线布置（340），所述配线布置（340）将所述多个定子节段（230）与电功率接口（550）电连接，以便收集由所述定子节段（230）产生的电功率并将所收集的电功率传送到功率收发机（186）；其中，所述配线布置（340）包括多个配线组件（648），每个配线组件（648）将所述多个定子节段（230）中的一个与所述电功率接口（550）电连接，其中，每个配线组件（648）沿着且邻近所述外环形框架（212）铺设并且包括电缆线（449a、449b、449c），所述电缆线（449a、449b、449c）连接在所述电功率接口（550）与相应的定子节段（230）之间，其中，所述电缆线（449a、449b、449c）被提供有电绝缘结构（749o），所述电绝缘结构（749o）各自围绕所述电缆线（449a、449b、449c）中的一个。...

【技术特征摘要】
2016.06.03 EP 16172892.81.一种定子组件（110），其特征在于，包括定子框架结构，所述定子框架结构具有外环形框架（212），所述外环形框架（212）具有围绕中心轴线（190a）同心地延伸的圆形外边缘（212a），中心轴线（190a）限定轴向方向；多个定子节段（230），所述多个定子节段（230）沿着所述外边缘（212a）的周向方向安装在所述外边缘（212a）处，其中，每个定子节段（230）包括至少一个电线圈（231）；以及配线布置（340），所述配线布置（340）将所述多个定子节段（230）与电功率接口（550）电连接，以便收集由所述定子节段（230）产生的电功率并将所收集的电功率传送到功率收发机（186）；其中，所述配线布置（340）包括多个配线组件（648），每个配线组件（648）将所述多个定子节段（230）中的一个与所述电功率接口（550）电连接，其中，每个配线组件（648）沿着且邻近所述外环形框架（212）铺设并且包括电缆线（449a、449b、449c），所述电缆线（449a、449b、449c）连接在所述电功率接口（550）与相应的定子节段（230）之间，其中，所述电缆线（449a、449b、449c）被提供有电绝缘结构（749o），所述电绝缘结构（749o）各自围绕所述电缆线（449a、449b、449c）中的一个。2.如权利要求1所述的定子组件（110），其特征在于，每个配线组件（648）专有地与一个定子节段（230）相关联。3.如权利要求1和2中的任一项所述的定子组件（110），其特征在于，每个定子节段（230）包括第一电线圈（432），所述第一电线圈（432）被分配给三相电流的第一电相；第二电线圈（434），所述第二电线圈（434）被分配给所述三相电流的第二电相；以及第三电线圈（436），所述第三电线圈（436）被分配给所述三相电流的第三电相；并且其中，每个配线组件（648）包括第一电缆线（449a），所述第一电缆线（449a）被连接到所述第一电线圈（432）；第二电缆线（449b），所述第二电缆线（449b）被连接到所述第二电线圈（432）；以及第三电缆线（449c），所述第三电缆线（449c）被连接到所述第三电线圈（436）。4.如权利要求3所述的定子组件（110），其特征在于，每个定子节段还包括至少一个另外的第一电线圈（432'），所述至少一个另外的第一电线圈（432'）被分配给所述第一电相并被连接到所述第一电缆线（449a）；至少一个另外的第二电线圈（434'），所述至少一个另外的第二电线圈（434'）被分配给所述第二电相并被连接到所述第二电缆线（449b）；以及至少一个另外的第三电线圈（436'），所述至少一个另外的第三电线圈（436'）被分配给所述第三电相并被连接到所述第三电缆线（449c）；其中，所述另外的电线圈（432'、434'、436'）中的每一个与对应的电线圈（432、434、436）要么并联地要么串联地连接。5.如权利要求1、2和4中的任一项所述的定子组件（110），其特征在于，所述多个定子节段（230）被至少细分成定子节段的第一子集和定子节段的第二子集，并且所述电功率接口（550）至少包括第一从属接口（552）和第二从属接口（554），所述第一从属接口（552）被分配给所述第一子集，所述第二从属接口（554）被分配给所述第二子集，其中，所述第一从属接口（552）和所述第二从属接口（554）彼此在空间上分离。6.如权利要求5所述的定子组件（110），其特征在于，所述第一子集的定子节段（230）沿着所述圆形外边缘（212a）均匀地分布和/或所述第二子集的定子节段（230）沿着所述圆形外边缘（212a）均匀地分布。7.如权利要求5所述的定子组件（110），其特征在于，至少两个从属接口（552、554、556）沿着所述圆形外边缘（212a）均匀地分布，或者至少两个从属接口（552、554、556）沿着所述圆形外边缘（212a）以不均匀的方式分布。8.如权利要求5所述的定子组件（110），其特征在于，还包括第一从属断路器（567），所述第一从属断路器（567）与所述第一从属接口（552）电连接，并且所述第一从属断路器（567）能够与所述功率收发机（186）的第一从属功率收发机（586'）电连接，和/或第二从属断路器（567），所述第二从属断路器（567）与所述第二从属接口（554）电连接，并且所述第二从属断路器（567）能够与所述功率收发机（186）的第二从属功率收发机（...

【专利技术属性】
技术研发人员：C蒂格森，E莱马，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：新型
国别省市：德国,DE