CN102570676A - 用于具有预制线圈绕组的发电机的定子的槽楔 - Google Patents
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Abstract
一种用于具有预制线圈绕组(4)的发电机(1)的定子(2)的槽楔,包括:用于保持线圈绕组(4)的保持部分(7),其中所述保持部分(7)覆盖两个相邻定子槽(3)的至少一部分;以及处于所述保持部分(7)的底表面处的安装突出部(8),用于将槽楔(6)安装到位于所述两个相邻定子槽(3)之间的定子齿(5)的顶表面。
Description
技术领域
本发明涉及具有预制线圈绕组的发电机的定子的槽楔、定子和发电机。
背景技术
在具有预制线圈绕组的发电机的典型定子中,槽楔用于将线圈保持固定在其各自定子槽内。在风力发电应用中,预制线圈因其较高的可靠性比其他可替代物优选。由于线圈的实心预制结构,这些线圈需要被径向插入到槽中。因此,槽在气隙附近必须完全开放。槽楔能由磁性或非磁性材料制成,非磁性槽楔因其更高的可靠性而优选。
为了将槽楔插入到线圈上方并关闭开放的槽,定子叠片在定子槽内靠近槽开口处具有凹部。理论上能够证明,在非磁性槽楔的情况下,这些开口因定子齿的狭窄转角的磁饱和增大齿槽和脉动转矩。而且,在使用非磁性槽楔的情况下,槽楔材料具有较低的热导率,因而将绕组与气隙中的气流隔开并降低发电机的冷却效率。最后,在非磁性槽楔的情况下,脉动和齿槽转矩会相当大,这需要一些脉动转矩最小化技术,例如使永磁发电机中的永久磁铁成形。
发明内容
本发明的目的是改进发电机中的预制线圈的附接。
该目的根据分别具有权利要求1、8和12特征的本发明得以解决。
一方面,本发明涉及一种用于具有预制线圈绕组的发电机的定子的槽楔,包括:用于保持线圈绕组的保持部分,其中所述保持部分覆盖两个相邻定子槽的至少一部分;以及处于所述保持部分的底表面处的安装突出部,用于将槽楔安装到位于所述两个相邻定子槽之间的定子齿的顶表面。所述槽楔被附接到所述定子的顶或径向表面,这在所述槽楔的机械和电磁设计时允许更大的自由。而且,对于强制空气冷却发电机,发电机的冷却可被增强。预制线圈便于插入到开放的定子槽中与安装槽楔的便利相关联。根据本发明,对于以方便且牢固的方式安装槽楔以及与此附接线圈而言,只有一对突出部/凹部是必要的。
所述保持部分可覆盖所述两个相邻定子槽中每一个的一半。所述保持部分的这种尺寸允许容易操作和牢固附接线圈。还可以实现更宽的保持部分,其覆盖所述两个相邻定子槽中每一个的整个宽度,从而槽楔的数量被明显减少。
所述槽楔可包括铁磁材料。所建议的槽楔是比传统的非磁性槽楔并且也比传统的磁性槽楔更好的替代。这使预制线圈到开放槽中的插入容易,同时消除了通过增加磁性槽楔而具有磁性开放槽的缺点。这减少了齿槽和脉动转矩。进一步,槽楔的边缘的或拐角的形状能够被灵活地设计,以使振动和噪声最小化,与传统的磁性槽楔相比更容易且更有效。而且,对于气冷式发电机,冷却空气被吹过气隙并吹到定子齿和槽楔上方。在传统的非磁性槽楔的情况下,槽楔将下面的线圈与冷却空气热绝缘,从而降低了冷却效率。这里,绕组被有效冷却。
所述槽楔可被层叠。进一步可以将叠层胶合在一起以形成实心结构。叠层的厚度能够优选地与定子叠层相同。
所述槽楔可包括沿着纵向方向的多个区段,其中所述区段通过间隔件彼此分隔开,以通过所提供的气隙将所述区段彼此绝缘。这能够作为所述区段或叠层部的正面的表面处理的替代方式。所述间隔件能够与槽楔区段整体形成,例如作为正面的一部分。
所述保持部分的边缘可包括适宜于电磁场的结构。使用所述槽楔的边缘或拐角的最佳形状,齿槽和脉动转矩以及由此噪声和疲劳能够被最小化。
所述保持部分可具有曲形上表面。所述曲形上表面或径向表面能够适于所述定子的表面,以增强连续平滑度。
第二方面,本发明涉及一种具有预制线圈绕组的发电机的定子,包括:定子槽和定子齿,其中一个定子齿被布置在两个相邻定子槽之间;以及如上所述的槽楔。所述定子与先前描述的槽楔具有相同的优点和改进。
凹部可被提供在定子齿的顶表面中。顶或径向表面中的凹部能够被容易地制造。进一步,每个槽楔只有一个凹部是必须的。
所述定子和所述槽楔可包括相同的铁磁材料。这减少了齿槽和脉动转矩,因而,噪声和疲劳能够被最小化。
所述定子和所述槽楔可包括相同的层叠结构。这有效地限制所述定子和所述槽楔中的涡电流。
在进一步的方面中,本发明涉及一种具有预制线圈绕组的发电机,包括如上所述的定子。所述发电机与先前描述的定子和/或槽楔具有相同的优点和改进。
附图说明
附图被包括以提供各实施例的进一步理解。其他各实施例和许多预期优点因其通过参照以下详细描述变得更好理解将易于被认识到。附图的各元件并非彼此成比例。相似的附图标记指代相应类似的部分。
图1示出了根据本发明的槽楔和定子的一部分的示意立体图。
图2示出了根据本发明的槽楔的示意立体图。
图3示出了根据本发明的槽楔的示意侧视图。
图4示出了根据本发明的槽楔的主视图。
图5示出了根据本发明的槽楔的示意立体图。
具体实施方式
在以下详细描述中,参照了附图,附图构成本说明书的一部分,可实施本发明的具体实施例被示于附图中是出于示例说明的目的。在这点上,诸如“顶部”或“底部”等方向术语参照被描述的附图的方位使用。由于各实施例的各部件会以许多不同方位定位,方向术语被用于图示目的而非限制。应理解的是,在不背离本发明范围的情况下,可使用其他各实施例,并且可进行结构或逻辑变化。因此,以下详细描述不应理解成限制性含义,本发明的范围由所附权利要求限定。
图1示出了具有定子2的发电机1的一部分。定子2具有圆柱形状。直径取决于发电机1的应用,并例如针对风力涡轮应用能够达到几米。定子槽3被布置在定子2的外表面或径向表面处。定子槽3沿轴向方向延伸。定子槽3容纳预制绕组4。定子齿5被布置在两个相邻定子槽3之间。定子齿5限定相邻定子槽3的开口的侧壁。因此,定子槽3和定子齿5被交替布置。
槽楔6被附接到定子2,以将绕组4保持在定子槽3内。槽楔6包括保持部分7,其长度沿着轴向方向延伸。保持部分7的宽度使其覆盖两个相邻定子槽3中每一个的一半。
为了简单,只有一个槽楔6被示出。彼此相邻的两个槽楔6完全覆盖中间的定子槽3。两个槽楔6能够紧密配合或在中间留有间隙。保持部分7应突出足够远进入到定子槽3中,以将绕组4紧固在槽3内。
安装突出部8被布置在保持部分7的底部或径向内侧,并沿着轴向方向延伸。安装突出部8被用于将槽楔6安装到定子齿5的顶或径向表面。相应的凹部9被提供于那里。在定子2的制作期间,凹部9例如能够被冲压出来。安装突出部8和凹部9形成所谓的燕尾连接。在这种构造中,安装突出部8具有沿着径向方向伸展的上杆和下三角部分。凹部9具有相同的形式,使得安装突出部8配合到其中。这种连接允许槽楔6沿着轴向方向安装,但防止槽楔6沿着径向方向位移。同样能够使用满足这些要求的其他合适连接。
槽楔6以及定子2由磁性材料,优选铁磁材料构成。这允许良好的电磁和机械特性。槽楔6以及定子2被层叠,以限制材料内的涡电流。槽楔6的薄切片或区段10以及定子2分别被放到一起以分别形成槽楔6和定子2。切片或区段10的正面具有处理后的表面,以将两个相邻切片或区段10电绝缘。为了增强稳定性,切片或区段10被胶合在一起。
在下文中描述定子2的装配。首先,预制绕组4被插入到定子槽3中。这沿着径向方向完成。然后,槽楔6沿着轴向方式被插入到凹部9中。最后,可完成VPI处理(真空压力注入),其中,槽楔6与提供在定子齿5中的凹部9之间的间隙将由树脂填充,槽楔6将在原位被硬化。
在发电机1的操作期间,槽楔6的材料和布置优化发电机1的电磁特性,并由此减少振动和噪声。对于气冷式发电机,冷却空气被吹过气隙并吹到定子齿5和槽楔6上方,使得绕组4被有效冷却。
图2示出了装配之前的槽楔6。槽楔6的区段10还未被连接。正面11覆盖有电绝缘材料或薄膜,如正面11的阴影线所示。在下一步骤中,区段10被胶合在一起以形成实心槽楔6。区段10的实际厚度可比图示的小。
图3示出了槽楔6的单个区段10的电绝缘的另一实施方式。这里,间隔件12被提供在槽楔叠片或区段10之间,以通过所提供的气隙间距将槽楔叠片或区段彼此绝缘。这能被用作表面处理的替代方式。间隔件12能够是区段10的正面11的凸起部。
图4示出了槽楔6的实施方式,其使脉动和齿槽转矩最小化并由此使噪声和疲劳最小化。这通过保持部分7的特别形成的边缘和/或拐角实现。其包括适宜于电磁场的结构13。槽楔6在定子齿5的顶表面上的布置对设计槽楔6的最佳形状提供了充足的自由。
图5示出了槽楔6的另一实施方式。这里,槽楔6由胶合在一起以提供更大强度的薄叠层10构成。叠层10能与定子2的其余部分包括相同的材料和/或相同的厚度。单个叠层10能够通过胶合剂或通过表面处理与相邻叠层10绝缘。
槽楔6如所示被形成在图6的右侧图中。胶合剂被涂覆到叠层10的正面11。然后,叠层10沿着箭头的方向移动到另一叠层10的正面上。胶合剂将两个叠层10保持在一起。该过程被重复,直到达到槽楔6的所需长度。当然,胶合剂能够被涂覆到叠层10的两个正面11。
Claims (12)
1. 一种用于具有预制线圈绕组(4)的发电机(1)的定子(2)的槽楔,包括:用于保持线圈绕组(4)的保持部分(7),其中所述保持部分(7)覆盖两个相邻定子槽(3)的至少一部分;以及处于所述保持部分(7)的底表面处的安装突出部(8),用于将槽楔(6)安装到位于所述两个相邻定子槽(3)之间的定子齿(5)的顶表面。
2. 根据权利要求1所述的用于定子(2)的槽楔,其中所述保持部分(7)覆盖所述两个相邻定子槽(3)中每一个的一半。
3. 根据权利要求1或2所述的用于定子(2)的槽楔,其中所述槽楔(6)包括铁磁材料。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的用于定子(2)的槽楔,其中所述槽楔(6)被层叠。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的用于定子(2)的槽楔,包括沿着纵向方向的多个区段(10),其中所述区段(10)通过间隔件(12)彼此分隔开。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的用于定子(2)的槽楔,其中所述保持部分(7)的边缘包括适宜于电磁场的结构(13)。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的用于定子(2)的槽楔,其中所述保持部分(7)具有曲形上表面。
8. 一种具有预制线圈绕组(4)的发电机(1)的定子,包括:定子槽(3)和定子齿(5),其中一个定子齿(5)被布置在两个相邻定子槽(3)之间;以及根据权利要求1至7中任一项所述的槽楔(6)。
9. 根据权利要求8所述的发电机(1)的定子,其中凹部(9)被提供在定子齿(5)的顶表面中。
10. 根据权利要求8或9所述的发电机(1)的定子,其中所述定子(2)和所述槽楔(6)包括相同的铁磁材料。
11. 根据权利要求8至10中任一项所述的发电机(1)的定子,其中所述定子(2)和所述槽楔(6)包括相同的层叠结构。
12. 一种具有预制线圈绕组(4)的发电机,包括根据权利要求8至11中任一项所述的定子(2)。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190725 Address after: Tango barley Patentee after: Siemens Gamesa Renewable Energy Address before: Munich, Germany Patentee before: Siemens AG |
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TR01 | Transfer of patent right |