用于风力涡轮机的发电机制造技术

本发明专利技术描述了用于风力涡轮机（1）的发电机（100）、直驱式风力涡轮机以及制造用于风力涡轮机（1）的发电机（100）的方法。所述发电机（100）包括转子（120）和定子（110），其中，定子（110）包括第一径向侧（143）和与所述第一径向侧（143）相对的第二径向侧（144），并且其中，转子（120）布置成邻近所述第一径向侧（143）。发电机（100）还包括布置成邻近所述第二径向侧（144）的流量分布元件（130），使得在所述流量分布元件（130）与所述第二径向侧（144）之间形成周向流动通道（133）。

Generators for Wind Turbines

【技术实现步骤摘要】
用于风力涡轮机的发电机
本专利技术涉及冷却用于风力涡轮机的发电机、特别是直驱式发电机的领域。特别地，本专利技术涉及用于风力涡轮机的发电机、直驱式风力涡轮机和制造用于风力涡轮机的发电机的方法。
技术介绍
在现今的用于风力涡轮机的发电机中，发电机上的流量分布使得流量在发电机的中部最高并且在靠近定子的绕组头部处最低。此外，定子区段的后侧上的流动速度低，从而导致定子区段的后侧上的低热传递系数。在用于风力涡轮机的发电机中对定子的冷却对发电机的使用寿命而言是至关重要的。此外，发电机的可靠性对于风力涡轮机的操作成本而言是关键因素。
技术实现思路
本专利技术的目的可以是提供用于风力涡轮机的发电机，在该发电机中流量分布更均匀。另外，可以期望的是增大区段的后侧上的速度以改善冷却系统的热性能。因此，本专利技术的目的可以是提供用于风力涡轮机的发电机，其具有增加的使用寿命、降低的操作成本和增加的热性能。该目的可以通过根据独立权利要求的用于风力涡轮机的发电机、直驱式风力涡轮机和制造用于风力涡轮机的发电机的方法来解决。根据本专利技术的第一方面，描述了用于风力涡轮机的发电机。用于风力涡轮机的发电机包括转子和定子，其中，定子包括第一径向侧和与第一径向侧相对的第二径向侧，并且其中，转子布置成邻近所述第一径向侧。该发电机还包括流量分布元件，所述流量分布元件布置成邻近所述第二径向侧，使得在流量分布元件与第二径向侧之间形成周向流动通道。转子或相应的定子可以是具有圆形且中空的形状的发电机的部件。定子的第一径向侧可以是形成定子的两个圆形表面中的一个。第二径向侧可以是所述两个圆形表面中的另一个，其与第一径向侧邻近放置并且与所述第一径向侧间隔开。因此，定子主体可以形成在第一径向侧与第二径向侧之间。可以理解，定子不必是圆形闭合的实体，而是可以由包括定子主体中的径向开口的不同区段构成。根据本申请，布置成邻近第一径向侧的转子可以表示也具有圆形主体的该转子可以要么定位在定子的径向内部要么定位在定子的径向外部。因此，转子的旋转轴线和定子的旋转轴线两者都是一致的。一方面，如果转子是内转子，则转子的径向外圆形表面可以邻近定子的径向内圆形表面。另一方面，如果转子是外转子，则转子的径向内圆形表面可以邻近定子的径向外圆形表面。根据示例性实施例，转子可以是外转子，使得定子的第一径向侧可以是定子主体的径向外圆形表面。流量分布元件可以具有圆形闭合的主体和一定的径向延伸部，该径向延伸部小于流量分布元件的轴向延伸部。流量分布元件可以确保冷却流在发电机中均匀地分布。根据本申请，布置成邻近第二径向侧的流量分布元件可以表示流量分布元件关于转子布置在定子的相对的径向侧上。因此，沿发电机的径向方向上看，定子布置在转子与流量分布元件之间。周向流动通道可以被限定在流量分布元件与定子的第二径向侧之间。因此，周向流动通道可以沿着转子或相应地定子的大部分的轴向延伸部延伸。周向流动通道的轴向延伸部可以由在限定的轴向位置处的流量分布元件与定子的第二径向侧之间的径向距离限定。根据本专利技术的另外的方面，描述了直驱式风力涡轮机。直驱式风力涡轮机包括上述发电机和多个叶片。根据本专利技术的另外的方面，描述了制造用于风力涡轮机的发电机的方法。该方法包括提供转子并且提供定子。定子包括第一径向侧和与第一径向侧相对的第二径向侧，其中，转子布置成邻近第一径向侧。该方法还包括提供邻近第二径向侧的流量分布元件，使得在流量分布元件与第二径向侧之间形成周向流动通道。通过将流量分布元件放置在定子的后侧上，可以自由地操纵定子的后侧上的流量分布。因此，也许有可能决定多少冷却流去到驱动端部以及多少冷却流去到非驱动端部。此外，也许有可能决定多少冷却流通过定子的中心以及多少冷却流通过定子板。另外，可以增加定子的后侧上的热传递系数，并且因此也可以增加定子上的有效冷却面积。由于伯努利方程（Bernoulli’sequation），可以实现这些优点。根据伯努利方程，高速度引起低压力。因此，在本专利技术中，操纵流动速度使得可以实现期望的流量分布。用于风力涡轮机的发电机可以减小转子中的至少一个空气供应孔的横截面，因为由小孔引起的增大的压降可以通过增加驱动端部中的流量而得到补偿，并且因此甚至在通过驱动端部上的空气供应孔的高压降的情况下使均匀的流量分布恢复。该发电机可以进一步将流引导到最需要流的位置，即靠近绕组头部。因此，可以避免在驱动端部处的转子中的大孔上的增大的压降，因为冷却可以设置有较小的孔，所述较小的孔产生额外的空气射流，用于因为碰撞驱动端部绕组头部的高空气速度而冷却驱动端部上的绕组头部。根据本专利技术的示例性实施例，流量分布元件包括基体，该基体包括第一轴向端部和第二轴向端部，并且定子还包括第一轴向定子端部和第二轴向定子端部。此外，第一轴向定子端部和第二轴向定子端部布置在定子的相对轴向端部处。流量分布元件可以包括基体，所述基体具有在第一轴向端部与第二轴向端部之间延伸的轴向延伸部。周向流动通道可以具有被限定为基体在第一轴向端部与第二轴向端部之间的轴向延伸部的轴向长度。定子可以具有轴向延伸部，所述轴向延伸部可以总体大于定子的径向延伸部，并且所述径向延伸部可以在第一轴向定子端部与第二轴向定子端部之间延伸。根据本申请，布置在定子的相对轴向端部处可以表示定子主体的轴向延伸部在第一轴向定子端部与第二轴向定子端部之间延伸。根据本专利技术的另外的示例性实施例，第一轴向端部远离第一轴向定子端部，并且第二轴向端部远离第二轴向定子端部。根据本申请，远离第一轴向定子端部的第一轴向端部可以表示在第一轴向端部与第一轴向定子端部之间可以设置自由轴向距离，使得在定子的内部和周向流动通道之间也许有可能实现第一径向流。根据本申请，远离第二轴向定子端部的第二轴向端部可以表示在第二轴向端部与第二轴向定子端部之间可以设置自由轴向距离，使得在定子的内部和周向流动通道之间也许有可能实现第二径向流。第一径向流和第二径向流通过定子的轴向延伸部彼此间隔开。另外，第一径向流和第二径向流可以根据第一轴向端部与第一轴向定子端部之间以及第二轴向端部与第二轴向定子端部之间的相应的距离而被单独地调整。一方面，如果驱动端部和非驱动端部上所需的冷却条件分别需要，则第一径向流和第二径向流可以相等。因此，第一轴向端部与第一轴向定子端部之间的距离以及第二轴向端部与第二轴向定子端部之间的距离可以相等。另一方面，如果驱动端部和非驱动端部上所需的冷却条件分别需要，则第一径向流和第二径向流可以被单独地调整，并且彼此不同。根据本专利技术的另外的示例性实施例，流体分布元件还包括分离元件，该分离元件在基体与第二径向侧之间延伸。该分离元件固定到第二径向侧。流量分布元件可以包括基体和分离元件，所述分离元件可以使基体与定子的第二径向侧互相连接。因此，分离元件的第一径向端部可以形成为对应于定子的第二径向侧，并且分离元件的第二径向端部可以形成为对应于基体的径向外侧。另外，分离元件可以将周向流动通道分成两个部分，这两个部分不在分离元件上流体连通。这两个部分可以特别地是在第一轴向端部与分离元件之间的第一部分以及在分离元件与第二轴向端部之间的第二部分。根据本专利技术的另外的示例性实施例，第一轴向端部与分离元件之间的第一轴向距离不同于分离元件与第二轴向端部之间的第二轴向距离。根据本申请，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于风力涡轮机（1）的发电机（100），包括：转子（120），和定子（110），其中，所述定子（110）包括第一径向侧（143）和与所述第一径向侧（143）相对的第二径向侧（144），其中，所述转子（120）布置成邻近所述第一径向侧（143），其中，所述发电机（100）还包括：流量分布元件（130），所述流量分布元件（130）布置成邻近所述第二径向侧（144），使得在所述流量分布元件（130）与所述第二径向侧（144）之间形成周向流动通道（133）。

【技术特征摘要】
2018.03.06 EP 18160324.21.一种用于风力涡轮机（1）的发电机（100），包括：转子（120），和定子（110），其中，所述定子（110）包括第一径向侧（143）和与所述第一径向侧（143）相对的第二径向侧（144），其中，所述转子（120）布置成邻近所述第一径向侧（143），其中，所述发电机（100）还包括：流量分布元件（130），所述流量分布元件（130）布置成邻近所述第二径向侧（144），使得在所述流量分布元件（130）与所述第二径向侧（144）之间形成周向流动通道（133）。2.根据权利要求1所述的发电机（100），其中，所述流量分布元件（130）包括基体（131），所述基体（131）包括第一轴向端部（147）和第二轴向端部（148），其中，所述定子（110）还包括第一轴向定子端部（145）和第二轴向定子端部（146），其中，所述第一轴向定子端部（145）和所述第二轴向定子端部（146）布置在所述定子（110）的相对轴向端部处。3.根据权利要求2所述的发电机（100），其中，所述第一轴向端部（147）远离所述第一轴向定子端部（145），并且其中，所述第二轴向端部（148）远离所述第二轴向定子端部（146）。4.根据权利要求2或3所述的发电机（100），其中，所述流体分布元件还包括分离元件（132），所述分离元件（132）在所述基体（131）与所述第二径向侧（144）之间延伸，并且其中，所述分离元件（132）固定到所述第二径向侧（144）。5.根据权利要求4所述的发电机（100），其中，所述第一轴向端部（147）与所述分离元件（132）之间的第一轴向距离不同于所述分离元件（132）与所述第二轴向端部（148）之间的第二轴向距离。6.根据权利要求4所述的发电机（100），其中，所述第一轴向端部（147）与所述分离元件（132）之间的第一轴向距离等于所述分离元件（132）与所述第二轴向端部（148）之间的第二轴向距离。7.根据权利要求2至6中任一项所述的发电机（100），其中，所述基体（131）形成为周向闭合的主体。8.根据权利要求2至7中任一项所述的发电机（100），其中，在具有平行于所述定子（110）的轴向方向的法线的截面视图中看，所述第一轴向端部（147）的表面和所述第二轴向端部（148）的表面成形成圆形、椭圆形、多边形、星形、具有倒圆顶点的星形和/或波形。9.根据权利要求2至8中...

【专利技术属性】
技术研发人员：PH索伦森，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK