用于电机的定子和定子齿模块制造技术

本发明专利技术涉及用于电机的定子和定子齿模块，具体而言，提供了一种包括转子（１６）和定子（２２）的电机。定子（２２）包括多个定子齿模块（４０），并对径向磁通量流进行构造。定子齿模块（４０）包括至少一块端板（３９），并且端板具有用于安装在定子框架（５０）上的延伸部分（４２）。定子（２２）相对于该电机的转子（１６）同心地设置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大致涉及径向通量(radial flux)电机，且更具体地涉及带有 具有模块化定子齿的定子的电机。
技术介绍
电机(即发电机和电动机)是将机械动力转换成电力或将电力转换 成机械动力的装置。电机用于发电、输电和配电，从而为工业、商业 以及住宅需求提供动力。例如，风力涡轮机用来将风中的动能转化成 机械动力。这种机械动力可用于特定的任务(例如磨谷物或者泵水)， 或者发电机可用来将该机械动力转化成电力。风力涡轮机通常包括空 气动力学机构，其用于将空气的运动转化成机械运动，然后由发电机 将该机械运动转化成电力。大部分可商业获取的风力涡轮机采用齿轮传动的传动系来将涡 轮机叶片连接到风力发电机上。风使涡轮机叶片转动，涡轮机叶片使 轴旋转，轴馈入齿轮箱并随后连接到风力发电机上并产生电力。齿轮 传动装置旨在提高机械运动的速度。齿轮传动装置的缺点在于，它降 低了风力涡轮机的可靠性，并且增大了风力涡轮机的噪声和成本。也可以商业获取一些采用直接驱动式发电机的风力涡轮机。由于 低速运转(因为没有齿轮箱)，所以这些发电机趋向于直径4艮大。直接 驱动式发电机的大直径在工厂和风力涡轮机安装地点都呈现出可怕 的运输和装配方面的挑战。随着风力涡轮机行业的成熟和技术的改 进，将需要更大的额定功率来继续实现能耗的降低。在今后若干年内 用于陆基涡轮机的标准额定功率预期会达到3 MW或更大，而海上涡 4仑才几预期会达到5 MW或更大。为了使风力涡轮机发展至较高的额定功率，传统的方法典型地包 括增大直接驱动式发电机的直径或轴向(层叠)长度。从纯粹的发电机 电磁角度而言，增大直径是优选的，但从运输、结构和装配的角度而 言就不具吸引力，尤其是对于陆基涡轮机而言。在保持直径小于约4 米的同时增大发电机的轴向长度，这緩解了陆基涡轮机的运输问题， 但会导致具有长轴向长度的复杂而昂贵的框架结构。在一些双边直接驱动式构造中，通过穿过定子磁轭(stator yoke) 中的孔的螺栓来固定定子(例如，见美国专利No.7，154，192)。出于机械 的原因，定子磁轭对将所有的极机械地连接在一起并将整个定子固定 在框架上是有用的。但这些构造的缺点在于，定子磁轭给定子增加了 更多的材料质量并占据了额外的空间，以致由于有限的发电机总外径 而减小了内气隙的直径。所得到的发电机笨重而昂贵，并需要昂贵的 冷却方法。因此，需要一种定子构造，其在不损害额定功率的情况下导致更 小的发电机/电动机总尺寸，并需要更少的材料和更便宜的冷却技术。
技术实现思路
简而言之，根据一个实施例，提供了一种包括转子和定子的电机。 定子包括多个对径向磁通量流进行构造的定子齿模块。定子齿模块包 括至少一块端板，且该端板具有用于安装在定子框架上的延伸部分。 定子相对于该电机的转子同心地设置。根据另 一方面，提供了 一种具有包括转子和定子的发电机的风力 涡轮机。该定子包括多个定子齿模块。定子齿模块包括至少一块端板， 且该端板具有用于安装在定子框架上的延伸部分。该定子相对于该电 机的转子同心地设置。附图说明当参考附图来阅读以下详细描述时，本专利技术的这些和其它的特征、方面及优点将变得更好理解，在附图中在全部图形中类似的标号代表类似的部件，其中图1为风力涡轮机的截面视图，该风力涡轮机包括根据一个实施 例的示范性的直接驱动式双边永》兹体(PM)发电机；图2示出了带有无^t辄定子的图1所示直接驱动式双边永^磁体 (PM)发电机的前端透视图3示出了带有无^t辄定子的图1所示直接驱动式双边永^磁体 (PM)发电机的后端透视图4a示出了带有一个模块化层状叠片(lamination stack)的用于图 2和图3的无磁轭定子的一个示范性实施例的分解视图4b示出带有一个模块化层状叠片的用于图2和图3的无磁轭 定子的一个示范性实施例的透视图5示出了部分地组装了定子齿模块的定子组件的一个示范性实 施例的透—见图6示出了完全组装了定子齿模块的定子组件的一个示范性实施 例的透视图7示出了 一个示范性实施例的视图，显示了定子组件的连接侧； 图8示出了结合了冷却套的定子齿模块的另一示范性实施例； 图9示出了成双边结构的电机的一个示范性实施例的横截面视图10示出了成单边结构的电机的另一示范性实施例的横截面视图11示出了成单边结构的电机的又一 示范性实施例的横截面视 图，该结构具有延伸的定子齿突出物；图12示出了成单边结构的电机的又一示范性实施例的横截面视 图，该结构具有延伸的定子齿突出物和安装了永》兹体转子的表面；图13示出了定子齿模块的又一示范性实施例的透视图，该定子 齿模块具有位于定子框架安装支架的相对侧的加固支架。元件列表10风力涡轮机12短舱14风力涡轮发电枳i16发电机转子18内转子部分20外转子部分22无》兹4厄定子26外气隙28内气隙30模块化定子叠片32定子线圏33定子线圈导线34螺栓38端板39端板40定子齿模块42端板突出物44端板孔50定子框架52定子框架引导窗口54 P鬲环82水套84水套入口/出口 92 PM转子 94 PM转子 96气隙 98气隙102 PM转子 106气隙 110短抢主框架 112主轴和轴承组件 114发电机 116转子叶片毂 118转子叶片 120转子毂盖 122短抢盖 140塔架 1102 PM转子 1104定子齿突出物 1106气隙 1107》兹通量 1202 PM转子 1302端板 1304孔。具体实施例方式本专利技术包括了尤其适用于直接驱动式或中速齿轮传动的风力涡 轮机和船舶推进马达的、带有无磁轭定子的模块化;兹极(modular pole) 的双边或单边电机的不同实施例。在下文中描述的风力涡轮机的不同 构造是基于双边的、径向磁通量的、永;兹体的电机。尽管出于说明目 的而描述和显示了 7JC磁体电机，然而也可以备选地使用其它的电机， 如绕线i兹场(wound field)同步电机、开关磁阻电机或同步-兹阻电机。 这些构造有助于实现具有增大额定功率(大于2.0 MW)的具有成本经 济性的风力涡轮机，并且尤其有利于外径会受到运输限制的约束的陆 基应用。尽管具体描述了大于2.5 MW的功率级别的情况，但是本发8明也同样地适用于并可以有利于各种大小的风力涡轮机，包括50 kW 至500kW范围内的中小型风力涡4仑才几和3 MW及以上的大型风力涡 轮机。现在看附图，图1是作为示范性电机的风力涡轮机10的截面视 图的示意性图示。风力涡轮机10包括短艙12和直接驱动式双边PM 发电机14的一个示范性实施例。风力涡轮机10的PM发电机14可以 包括至少两个同心的气隙(图1中未示出，参考图2在下文中讨论)， 从而有效地将PM发电机14转化成两个同心的发电机。因此，本领域 的技术人员将会理解，对于由外径和轴向长度限定的相同总包迹而 言，PM发电机14可比单边发电机产生高得多的功率输出。因此在实 践中，对于相同的总直径和轴向长度而言，2MW的单边发电机可由 能够产生3 MW至3.6 MW的双边发电机所取代。等效的是，具有6 米直径的3 MW单边PM发电机可由仅具有4.3米直径的具有相同轴 向长度的双边发电机所取代，从而使整个发电机能够作为一个单元而 进行陆上运输。这些发电机的无磁轭构造获得了具有增本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机，包括：　转子（１６）；和　定子（２２），其包括多个定子齿模块（４０），并对径向磁通量流进行构造，所述定子齿模块包括至少一块端板（３９），其中，所述至少一块端板中的至少一块具有用于安装在定子框架（５０）上的延伸部分（４２ ），　其中，所述定子（２２）相对于所述电机的所述转子（１６）同心地设置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：PL詹森，曲荣海，AD加德尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]