无传动装置的风能设备的同步发电机以及用于制造同步发电机的方法和成形线圈的应用制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种无传动装置的风能设备(100)的同步发电机(130)，所述同步发电机包括转子(106)和定子(132)。定子(132)具有定子环(30)，所述定子环具有齿(34)和设置在其之间的槽(32)，用于容纳定子绕组，并且定子环(30)沿环周方向划分成分别具有相同数量的槽(32)的定子区段(36)。在区段(36)之内，槽(32)沿环周方向彼此间具有基本上相同的间距(33)，其中在两个区段(36)的至少一个连接区域(38，40)中，分别与两个不同的区段(36)中的一个相关联的至少两个相邻的槽(32)的间距(42)不同于在区段(36)之内的槽(32)的间距(33)，并且其中定子绕组借助成形线圈(10)形成。此外，本发明专利技术涉及一种用于制造同步发电机(10)的方法以及铝成形线圈(10)和铜成形线圈(44)在该发电机(130)中的应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无传动装置的风能设备的同步发电机以及用于制造同步发电机的方法和成形线圈的应用
本专利技术涉及一种同步发电机，尤其无传动装置的风能设备的多极同步环形发电机。此外，本专利技术涉及一种用于制造这种同步发电机的方法以及成形线圈的应用。
技术介绍
风能设备是普遍已知的，并且所述风能设备从风中借助于发电机产生电流。当代的无传动装置的风能设备通常具有带有大的气隙直径的多极同步环形发电机。气隙的直径在此为至少4m并且通常达到几乎5m。组成的同步发电机甚至能够具有大致10m的气隙直径。在风能设备、即相关的同步发电机运行时，因振动出现噪声，所述振动通过大的结构形式也传递到大的共振体、如例如风能设备的吊舱整流罩上，并从而还增强所述噪声。取决于功能，无传动装置的风能设备的这种同步发电机是非常慢地转动的发电机，所述发电机以大致5转/min至35转/min的典型转速转动。所述慢转速也能够贡献于，尤其与以高转速、如例如1,500转/min或3,000转/min转动的发电机相比促进特殊的噪声。无传动装置的风能设备的这种同步发电机从而还有风能设备本身由于其持续运行会变成持续的干扰性噪声源。现今，特别大型的现代风能设备以距住宅区越来越大的间距搭建并且在那里运行，使得风能设备的可能的噪声被感受到更少干扰性。为了降低所述噪声生成，因此已知具有转子和定子的同步发电机，其中定子具有特殊的构造，以便抵抗噪声生成。例如已知，用于容纳定子的绕组、即定子绕组的槽和齿不是均匀地、而是不均匀地沿定子的环周方向定位。由此实现，沿环周方向均匀分布的转子或电枢磁极在转子的转动运动中并不总是准确同时达到相应的齿或槽，所述齿或槽相互错开或交错。由此减小振动，由此这种发电机和从而整个风能设备本身的噪声生成也减少。这种发电机的定子的绕组通常借助绝缘的连续圆线产生，所述连续圆线例如由铜制造。对此，将线束的线卷绕到多个分别具有多个线匝的槽中，使得线束由连续的一段线制造。定子的卷绕是非常耗费的并且合乎常理地必须手工进行，以便——尤其在弯曲部位中——已经在卷绕期间就监控线的完整性以及还有线的绝缘性。
技术实现思路
因此，本专利技术基于如下目的，说明上述问题中的至少一个。尤其要提出一种解决方案，所述解决方案与用连续线束手工卷绕定子的方法相比是不那么耗费的。首先要对迄今已知的解决方案提出一种替选的解决方案。德国专利商标局在本申请的优先权申请中检索到如下现有技术：WO2012/097107A1和EP2454802B1。根据本专利技术，提出一种无传动装置的风能设备的同步发电机。同步发电机尤其是无传动装置的风能设备的多极同步环形发电机。这种无传动装置的风能设备的多极同步环形发电机具有多个定子磁极，尤其至少48个定子齿，通常甚至明显更多的定子齿，如尤其96个定子齿。发电机、即不仅转子还有定子的磁性有源区域设置在围绕同步发电机的转动轴线的环形区域中，所述转子也能够称作为电枢。因此，尤其气隙的半径的0到至少50％的区域没有引导同步发电机的电流或电场的材料。尤其地，所述内部空间完全是空闲的并且原则上可步入。通常，所述区域也大于气隙半径的0％至50％，尤其达到气隙半径的0至70％或甚至0至80％。根据构造，承载结构能够存在于所述内部区域中，但所述承载结构在一些实施方案中能够轴向错开地构成。同步发电机因此包括转子和定子，其中定子具有定子环，所述定子环具有齿和设置在其之间的槽，用于容纳定子绕组。定子环根据本专利技术沿环周方向划分成定子区段。每个定子区段具有相同数量的槽，其中在一个区段之内的槽沿环周方向相互间具有基本上相同的间距。在两个区段的连接区域中，两个相邻的槽的间距不同于在一个区段之内的槽相互间具有的间距，所述连接区域尤其对应于如下区域，两个区段在所述区域上沿环周方向并排地设置、并排或碰触，所述两个相邻的槽分别与两个不同区段、即在所述连接区域中并排的区段中的一个相关联。相邻的两个不同区段的两个槽因此具有如下间距，所述间距大于或小于在一个区段之内的槽的间距。此外，定子绕组由成形线圈形成。成形线圈在此尤其由电导体构成，所述电导体以多个线匝置于预定的形状，并且具有两个端子，借助所述端子，成形线圈能够与其他成形线圈连接，以便通过发电机的多个串联的线圈形成线束。迄今为止适用的是，由于不同间隔的槽，成形线圈对于这种定子而言不是经济的，因为所述成形线圈仅在如下情况下是经济的：所述成形线圈在定子之内全部具有相同的形状。在具有不同的槽间距的同步发电机中，然而所述优点首先明显不存在，因为必须选择不同大小的成形线圈，以便能够设置在不同远地间隔开的槽中，并且同时考虑功率损耗。然而已知的是，在定子划分成多个分别具有相同数量的槽的区段的情况下，在一个区段之内始终能够设置特定数量的成形线圈，尤其单层成形线圈，并从而尽管槽间距不同，仍能够使用具有相同形状的成形线圈。在此，因此将区段的成形线圈彼此连接，而不设置如下成形线圈，所述成形线圈也跨区段地插入槽中。因此，能够实现具有不对称分布的槽的相对有益的同步发电机，无需使用借助连续线的昂贵的手工卷绕。根据一个实施方式，成形线圈分别具有两个支腿，其中支腿通过两个绕组头彼此连接，所述绕组头也称作为卷绕头，并且端子优选设置在绕组头中的一个绕组头的区域中。除了端子的区域之外，定子绕组的全部成形线圈的支腿和绕组头具有相同的形状。由此确保，成形线圈在生产时能够全部在基本上相同的设备上预成型，并从而能够生产高件数的成形线圈，由此进一步降低生产成本。根据另一实施方式，定子中的每个成形线圈的支腿设置在定子的相同的径向区域中。径向区域在此对应于在两个围绕定子轴线伸展的具有不同半径的圆之间的区域中。因此，有利地，定子中的全部成形线圈的全部支腿距定子的中点具有相同间距。成形线圈的所述布置对应于单层布置，其中在每个槽中仅设置有成形线圈的单个支腿。通过成形线圈在槽中的所述单层布置，此外确保，同一成形线圈的支腿在两个区段的连接区域中不必插入到相邻的区段的槽中，要不然在通常使用的双层绕组中情况如此。在成形线圈的两层布置的情况下，即例如也必须将成形线圈跨区段地设置。在此，再次需要具有不同形状的成形线圈，即位于区段之内的成形线圈和具有用于将跨区段的槽彼此连接的形状的成形线圈。根据另一实施方式，每个区段分别具有六个、或六的数倍个成形线圈。此外，根据该实施方式，一个区段的成形线圈的端子中的六个端子与沿环周方向位于该区段之前的区段的成形线圈的六个端子和沿环周方向位于该区段之后的区段的成形线圈的六个端子连接。由此，得出定子的六个线束，使得发电机能够作为六相发电机运行。由此，此外减小振动，因为转矩波动由于六相代替其他常见的三相而降低。根据另一实施方式，端子中的各两个端子的连接借助连接元件来建立，所述连接元件具有U形形状。U形形状的端部在此分别与不同的成形线圈的端子连接。U形的连接元件是特别有利的，因为所述连接元件能够沿环周方向依次以相互转动180度的布置来设置，并且从而U形形状的一个或多个端部能够接合到另一连接元件的U形形状的两个端部之间，使得节约空间的构造是可能的。根据另一实施方式，具有不同材料的成形线圈用于定子。在此，将具有第一比电阻的成形线圈至少插入到槽中，所述槽的间距小于在一个区段之内的槽相互间的间距。然而在多个其余的槽中插入具有比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无传动装置的风能设备(100)的同步发电机，所述同步发电机包括转子(106)和定子(132)，其中所述定子(132)具有定子环(30)，所述定子环具有齿(34)和设置在其之间的槽(32)，所述槽用于容纳定子绕组，并且所述定子环(30)沿环周方向划分成分别具有相同数量的槽(32)的定子区段(36)，并且在区段(36)之内，所述槽(32)沿环周方向相互间具有基本上相同的间距(33)，其中在两个区段(36)的至少一个连接区域(38，40)中，分别与两个不同区段(36)中的一个相关联的至少两个相邻的槽(32)的间距(42)不同于在一个区段(36)之内的所述槽(32)的间距(33)，并且其中所述定子绕组借助成形线圈(10)形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.11 DE 102016108712.21.一种无传动装置的风能设备(100)的同步发电机，所述同步发电机包括转子(106)和定子(132)，其中所述定子(132)具有定子环(30)，所述定子环具有齿(34)和设置在其之间的槽(32)，所述槽用于容纳定子绕组，并且所述定子环(30)沿环周方向划分成分别具有相同数量的槽(32)的定子区段(36)，并且在区段(36)之内，所述槽(32)沿环周方向相互间具有基本上相同的间距(33)，其中在两个区段(36)的至少一个连接区域(38，40)中，分别与两个不同区段(36)中的一个相关联的至少两个相邻的槽(32)的间距(42)不同于在一个区段(36)之内的所述槽(32)的间距(33)，并且其中所述定子绕组借助成形线圈(10)形成。2.根据权利要求1所述的同步发电机，其中所述成形线圈(10)分别具有两个支腿(12)，所述支腿(12)通过两个绕组头(14)彼此连接，并且所述成形线圈(10)分别在所述绕组头(14)中的一个绕组头的区域(18)中具有两个端子(16)，其中除了所述端子(16)之外，所述定子绕组的全部成形线圈(10)的所述支腿(12)和绕组头(14)基本上具有相同的形状。3.根据权利要求1或2所述的同步发电机，其中每个成形线圈(10)的所述支腿(12)在所述定子(12)中设置在所述定子(132)的相同的径向区域(24)中。4.根据上述权利要求中任一项所述的同步发电机，其中每个区段(36)分别具有六个或六的倍数的成形线圈(10)，所述成形线圈分别具有第一端子(16)和第二端子(16)，其中一个区段(36)的成形线圈(10)的端子(16)中的六个端子与沿环周方向位于该区段之前的区段(36)的成形线圈(10)的六个端子(16)和沿环周方向位于该区段之后的区段(36)的成形线圈(10)的六个端子(16)连接。5.根据上述权利要求中任一项所述的同步发电机，其中不同成形线圈(10)的端子(16)中的两个端子的连接借助U形形状的连接元件来建立，其中U形形状的端部分别与一个端子(16)连接。6.根据上述权利要求中任一项所述的同步发电机，其中所述成形线圈(10)由不同材料制造，其中在相邻的槽(32)中插入具有第一比电阻的成形线圈(10)的支腿(12)并且在多个其余的槽(32)中分别插入具有相对更高的比电阻的成形线圈(10)的支腿(12)，其中所述相邻的槽的间距(42)小于区段(36)之内的槽(32)的间距(33)。7.根据权利要求6所述的同步发电机，其中在相邻的槽(32)中插入借助铜或由铜制造的成形线圈(44)的支腿(12)，并且在多个其余的槽(32)中分别插入借助铝或由铝制造的成形线圈(10)的支腿(12)，其中相邻的槽的间距(42)小于区段(36)之内的槽(32)的间距(33)。8.根据权利要求6或7所述的同步发电机，其中不同的成形线圈(10)的端子(16)中的至少两个的连接分别通过连接元件建立，所述连接元件由铝构成，并且在制造铜线圈时在通过冷压焊、搅拌摩擦熔焊、压力钎焊或压力熔焊装配所述定子之前所述连接元件与铜成形线圈的端子连接，所述端子在装配所述定子之后与铝成形线圈的端子连接。9.根据权利要求6至8中...

【专利技术属性】
技术研发人员：扬·卡斯滕·齐姆斯，约亨·勒尔，
申请(专利权)人：乌本产权有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE