CN104247222A - 修理发电机中的绕组的方法以及用于制作替代线圈的工具包 - Google Patents

Abstract

一种修理发电机中的绕组的方法，发电机具有发电机转子和发电机定子，其中发电机转子和/或发电机定子包括多个绕组，绕组包括堆叠的导体匝，导体匝围绕齿部，其中方法包括：切割位于齿部一侧的绕组以将绕组分为两部分；将绕组的两部分从齿部取下；将替代局部线圈滑动到齿部上，替代局部线圈包括堆叠的不完整导体匝，堆叠的不完整导体匝具有位于齿部同一侧的第一端和第二端；以及使用多个导体部分将每个不完整导体匝的第二端与下一个不完整导体匝的第一端连接。本公开还涉及用于制作替代线圈的工具包。

Description

修理发电机中的绕组的方法以及用于制作替代线圈的工具包

技术领域

本公开涉及修理发电机中的绕组的方法，以及用于制作这样的绕组的替代线圈的工具包。

背景技术

现代风力涡轮机被普遍用于向电网供应电力。这类风力涡轮机通常包括具有转子轮毂和多个叶片的转子。在作用于叶片的风力影响下，转子被设置为转动。转子轴的转动可以直接驱动发电机转子(“直接驱动”)，或者通过使用变速箱驱动发电机转子。

发电机包括发电机转子和发电机定子，其中基于发电机的类型，该转子和/或该定子可以包括多个绕组。这些绕组通常可以由线圈或多个串联的同心线圈构成，并在末端被电气连接至例如变流器和/或同相的另一个绕组。

线圈可以由围绕铁芯的堆叠的导体匝(如：铜线或薄片)构成。这些导体匝中的每一导体匝可以与其他导体匝电气绝缘，并可由两个大体笔直的平行部分和两个曲线(拐角)部分构成。这些导体匝中的每一导体匝延续到直接在其上方或直接在其下方的导体匝中。在导体匝之间的电气绝缘可由例如绝缘胶带或清漆提供。

在此公开中，绕组被认为是具有抽头(连接点)的完整线圈组件(堆叠的导体匝)。

当一个或多个绕组发生损坏或需要更换时，通常的做法是将转子(或定子)从发电机上取下，并更换需要更换的绕组。然而，例如在使用相对较大发电机的直接驱动风力涡轮机中，如果可能的话，为了进行维修工作将转子从定子上取下是件相当困难和繁琐的任务。在海上风力涡轮机中，这类维修可能会更加复杂。

如果定子从多个定子扇区(sector)中被建立，例如在美国专利2007/284959中所公开的，则可能有修理的替代方法。这种情况下的线圈替代物包括完整扇区的替代物，该完整扇区的替代物包括定子机座、定子铁芯以及线圈。上述方法的一个重要缺点是会替换一部分的发电机。因此，随后需要在现场对气隙进行十分精确的调整。

所以，仍然需要为风力涡轮机和其他应用提供发电机，在该发电机中绕组可更容易被修理。本公开中所讨论的方法和工具包可同样适用于任何其他类型的发电机，该发电机包含围绕发电机或转子的齿部安装的绕组。上述方法和工具包特别有利于具有相对较大发电机的应用，和/或难以接近发电机的情况。

发明内容

在第一方面中，本公开提供了用于修理发电机中的绕组的方法，发电机具有发电机转子和发电机定子，其中发电机转子和/或发电机定子包括多个绕组，绕组包括堆叠的导体匝，导体匝围绕齿部，其中方法包括：切割位于齿部一侧的绕组以将绕组分为两部分；将绕组的两部分从齿部取下；将替代局部线圈滑动到齿部上，替代局部线圈包括堆叠的不完整导体匝，堆叠的不完整导体匝具有位于齿部同一侧的第一端和第二端；以及使用多个导体部分将每个不完整导体匝的第二端与下一个不完整导体匝的第一端连接。

根据本方面，绕组被分解，以使得一部分可以沿一个方向被滑出齿部，同时另一部分可以沿另一个方向被滑出齿部。之后，替代局部线圈可从上述侧中的一侧被滑到齿部上。最终，通过提供合适的导体部分可以使局部线圈的导体匝完整。使导体匝的第二端与直接位于其上或直接位于其下的下一个不完整导体匝的第一端连接。通过这种方法，绕组可以用一种相对简单的方式被更换而不用从定子上取下例如转子。

在一些实施方式中，将每个不完整导体匝的第二端与下一个不完整导体匝的第一端连接(直接地在上方或下方)包括将所述不完整导体匝逐个连接。因此提供了一种提供替代绕组的特别简单的方式。在其它实施方式中，将每个不完整导体匝的第二端与下一个不完整导体匝的第一端连接包括同时连接所有不完整导体匝。在这种情况下，可使用导体部分的预组装的堆叠，这样可在维修过程中节省时间。

通过例如铜焊和/或机械联锁可以在导体部分的端部将所述导体部分附接到所述不完整导体匝。

在另一个的实施方式中，每个绕组可以内部线圈和外部线圈，内部线圈包括围绕齿部的堆叠的导体匝，外部线圈包括围绕齿部的堆叠的导体匝，并且该方法可以包括：切割内部线圈和外部线圈以将线圈分为两部分，并且将线圈的部分从齿部取下。然后，替代内部局部线圈可以被布置在齿部上，替代内部局部线圈包括堆叠的不完整导体匝，堆叠的不完整导体匝具有位于齿部同一侧的第一端和第二端。该替代局部线圈可以例如从齿部的一侧滑上。随后，通过使用合适的导体部分将内部局部线圈中的每个不完整导体匝的第二端与下一个不完整绕组的第一端连接(位于其上或位于其下)。一旦已经使内部线圈完整，替代外部局部线圈就可以被滑动到齿部上，替代外部局部线圈包括包括堆叠的不完整导体匝，堆叠的不完整导体匝具有位于齿部同一侧的第一端和第二端。最终，通过使用多个导体部分可以将外部局部线圈中的每个不完整导体匝的第二端与下一个不完整绕组的第一端连接。因此，同样的修理方法可被用于有多个同心线圈(如两个或三个或更多)的情况。在内部线圈和外部线圈被串联连接的实施方式中，其中上述线圈中的一个线圈的最后一个绕组可以与另一个线圈的第一个绕组连接。

在另一个方面中，本公开提供了用于制作替代线圈的工具包，该替代线圈供齿部缠绕的发电机转子或发电机定子使用，所述工具包包括：堆叠的不完整匝的导体匝，具有第一端和第二端；以及多个导体部分，用于将每个不完整导体匝的第二端和下一个不完整导体匝的第一端连接。

在一些实施方式中，上述多个导体部分可以被预组装在堆叠中。

本发明实施方式的另外的目的、优点和特征在本领域技术人员审阅说明书后将会变得明显，或者可通过实施本发明来获知。

附图说明

参照附图，下文中将以非限制性示例的方式描述本发明的具体实施方式。

图1a-1g示出了根据本发明的实施方式的修理绕组的方法的各个步骤；

图2示出了在直接驱动风力涡轮机中的发电机。

具体实施方式

图1a示出了在其周围可以提供绕组的齿部。该齿部可以是发电机转子的一部分或发电机定子的一部分。在本示例中，假定描绘出具有凸极的发电机定子。参考标记10指的是定子凸缘，参考标记11指的是齿部。在此视图中，需要进行修理或更换的绕组已从齿部取下。

图1b示出了局部线圈20如何包含堆叠的不完整导体匝201、202、203等。不完整匝20n包括由弯曲部分20nc连接的笔直部分20na和20nb。不完整导体匝的第一端和不完整导体匝的第二端位于同一侧。以这种方式，该堆叠的不完整导体匝可以轻易地围绕上述齿部滑动。在图1b中，该堆叠的不完整导体匝可从后面滑动至该齿部上。

第一导体匝可以包括用于电气连接至变流器、另一个线圈或电网的抽头18。

每一导体匝的第一端可被认为是每一导体匝的“起始点”。在示出的情况下，线圈的第一导体匝是底部的一个导体匝。明显地，实际上，无论第一导体匝是位于底部的一个导体匝还是位于顶部的一个导体匝无关紧要。

图1c示出了在修理绕组的方法中可能的下一个步骤。呈现了包含笔直部分201a和201b的不完整导体匝。该不完整导体匝的第二端包括沿对角线切割的端部。该第二端包括相对于该对角线的突起部分201e1和凹口201e2。同样地，该不完整导体匝的第一端包括相对于对角线的相似的突起和凹口。正因如此，提供类似一片拼图的端部。

导体部分301被布置以连接不完整导体匝201的第二端与不完整导体匝202的第一端(未示出)，在这种情况下，不完整导体匝202被直接地布置在不完整导体匝201之上。该导体部分可以是大体笔直的以便于制造。在替代的实施例中，中间导体部分也可以是弯曲的。

图1c中所展示的导体部分301包括被设计为将不完整导体匝201的第二端和不完整导体匝202的第一端机械地联锁的端部。为了这个目的，上述端部包括沿对角线的相似的凹口和突起。可选地或者除机械联锁之外，上述导体部分还可被铜焊或粘附至不完整导体匝上。如果没有提供机械联锁，则中间导体部分可以包括笔直端部。

在示出的实施例中，导体匝由金属薄片制成。这些实施方式的一方面是可以相对简单地将导体部分连接至不完整导体匝中的每一个。

图1d示出连接所有不完整导体匝以使线圈完整的结果。可以使上述堆叠的不完整导体匝201、202、203等逐个完整。可选地，可以提供包含导体部分301、302等的堆叠的导体部分30以在单一步骤中使多个或基本全部的不完整绕组完整。

在修理的准备中，可以提供事先准备的工具包，该工具包包括：具有第一端和第二端的、堆叠的不完整导体匝，以及用于将每个不完整导体匝的第二端和下一个不完整导体匝的第一端连接的多个导体部分。该导体部分可以包括多个单独的导体部分，或者这些导体部分可被预装配在堆叠中。

图1e示出了其中包含两个同心线圈的绕组的实施方式。在使内部线圈完整后，替代外部局部线圈40可以从与之前将内部局部线圈滑动到齿部上相同的一侧被滑动到齿部上，该替代外部局部线圈40具有堆叠的不完整导体匝。每个不完整导体匝包含第一端(在图中用参考标记40d表示)和第二端(在图中用参考标记40e表示)。外部线圈的最后一个导体匝包括抽头48。

在该实施方式中，内部线圈和外部线圈被串联连接。内部线圈的最后一个导体匝(在这种情况下位于顶部)被连接至外部线圈的第一导体匝。如图1f所示，导体部分501可以在其第一端501a被连接至内部线圈的最后一个导体匝，并可以在其第二端501b被连接至外部线圈的第一导体匝。

图1g示出了使用导体部分502等的堆叠50使外部局部线圈40完整的情形。在替代的实施方式中，可以使不完整导体匝中的每一个逐个完整。图1g进一步示出了外部线圈可以包括局部扩展部55以创造更多的空间并确保不完整线圈的第一端和第二端附近的适当绝缘。

在内部线圈和外部线圈的情况下，可以为单独的线圈中的每一个提供事先准备的工具包。

在另一个替代实施方式中，内部线圈和外部线圈可以形成部分异相，并且不被串联连接。在这种情况下，明显地，将没有连接上述两个线圈的导体部分。

图2示出了直接驱动风力涡轮机的发电机的一部分。在该实施例中，发电机可以包括发电机转子70和发电机定子80。发电机转子70具有转子凸缘71，多个永磁体73被布置在转子凸缘71之上。发电机定子80包含多个径向地向内延伸的齿部。围绕齿部中的每一个可以布置一个或多个线圈801。在风力的影响下，转子(轮毂和叶片)可被设置为转动。发电机转子可以与转子有效地连接。

根据现有技术的方法，当需要更换线圈时，将需要取下整个转子以接近线圈。这可能是非常复杂和繁琐的过程。如果风力涡轮机被置于海上，则这样的过程将甚至代价更高。

根据本发明的实施方式，可以在齿部的前部91或者后部92切割线圈。一旦该线圈被分为两部分，则这两部分就可以分别从该前部和该后部取出。基于风力涡轮机的精密设计，如果可能，可以将发电机壳体的前盖或后盖，或者这些盖的一部分设置为可拆卸的。

可以根据前面所说明的方法布置替代线圈，并且可以使用前面所说明的事先准备的工具包。

尽管本文只公开了本发明的一些具体实施方式和示例，本领域的技术人员将会理解的是，其它替代的实施方式和/或本发明的用途以及它们的等同方式和显而易见的修改都是可能的。此外，本发明涵盖了所描述的具体实施方式的所有可能的结合。因此，本发明的范围不应被这些具体实施方式所限，而应该通过对所附权利要求的清楚解释来确定。

Claims (17)

1.一种修理发电机中的绕组的方法，所述发电机具有发电机转子和发电机定子，其中所述发电机转子和/或所述发电机定子包括多个绕组，所述绕组包括堆叠的导体匝，所述导体匝围绕齿部，其中所述方法包括：

切割位于所述齿部一侧的所述绕组以将所述绕组分为两部分；

将所述绕组的所述两部分从所述齿部取下；

将替代局部线圈滑动到所述齿部上，所述替代局部线圈包括堆叠的不完整导体匝，所述堆叠的不完整导体匝具有位于所述齿部同一侧的第一端和第二端；以及

使用多个导体部分将每个不完整导体匝的第二端与下一个不完整导体匝的第一端连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述发电机定子包括所述多个绕组。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述发电机转子包括所述多个绕组。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的方法，其中所述发电机为风力涡轮发电机。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的方法，其中将每个不完整导体匝的所述第二端与下一个不完整导体匝的所述第一端连接包括将所述不完整导体匝逐个连接。

6.根据权利要求1至4中的任意一项所述的方法，其中将每个不完整导体匝的所述第二端与下一个不完整导体匝的所述第一端连接包括同时连接所有所述不完整导体匝。

7.根据权利要求1-6中的任意一项所述的方法，其中所述导体部分通过钎焊被附接至所述不完整导体匝。

8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的方法，其中所述导体部分通过机械联锁被附接至所述不完整导体匝。

9.根据权利要求1至8所述的方法，其中每个绕组包括内部线圈和外部线圈，所述内部线圈包括围绕齿部的堆叠的导体匝，所述外部线圈包括围绕所述齿部的堆叠的导体匝，其中所述方法包括：

切割所述内部线圈和所述外部线圈以将所述内部线圈和所述外部线圈分为两部分；

将所述线圈的所述两部分从所述齿部取下；

将替代内部局部线圈滑动到所述齿部上，所述替代内部局部线圈包括堆叠的不完整导体匝，所述堆叠的不完整导体匝具有位于所述齿部同一侧的第一端和第二端；

将所述替代内部局部线圈中的每个不完整导体匝的第二端与下一个不完整导体匝的第一端连接；

将替代外部局部线圈滑动到所述齿部上，所述替代外部局部线圈包括堆叠的不完整导体匝，所述堆叠的不完整导体匝具有位于所述齿部同一侧的第一端和第二端；以及

将所述替代外部局部线圈中的每个不完整导体匝的第二端与下一个不完整导体匝的第一端连接。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述内部线圈和所述外部线圈被串联连接，并且其中，所述方法还包括将所述内部线圈和所述外部线圈之中的一个的最后一个导体匝的第二端与所述内部线圈和所述外部线圈之中的另一个的第一个导体匝的第一端连接。

11.一种用于制作替代线圈的工具包，所述替代线圈供齿部缠绕的发电机转子或发电机定子使用，所述工具包包括：

堆叠的不完整导体匝，具有第一端和第二端；以及

多个导体部分，用于将每个不完整导体匝的所述第二端和下一个不完整导体匝的所述第一端连接。

12.根据权利要求11所述的工具包，其中所述多个导体部分是大体笔直的。

13.根据权利要求11或12所述的工具包，其中所述不完整导体匝的所述第一端和所述第二端以及所述导体部分适于机械地联锁。

14.根据权利要求13所述的工具包，其中所述不完整导体匝的所述第一端和所述第二端包括相对于对角线的突起和/或凹口。

15.根据权利要求12至14中的任意一项所述的工具包，其中所述多个导体部分被预组装在堆叠中。

16.根据权利要求10至15中的任意一项所述的工具包，所述工具包用于制作替代绕组，所述替代绕组供齿部缠绕的发电机转子或发电机定子使用，其中所述替代绕组包括内部线圈和外部线圈，所述工具包包括：

不完整导体匝的第一堆叠，具有第一端和第二端；

第一多个导体部分，用于连接所述第一堆叠中的每个不完整导体匝的第二端和下一个不完整导体匝的第一端；

不完整导体匝的第二堆叠，具有第一端和第二端；

第二多个导体部分，用于连接所述第二堆叠中的每个不完整导体匝的第二端和下一个不完整导体匝的第一端，其中

所述第二堆叠的导体匝的匝宽度与所述第一堆叠的导体匝的匝宽度不同。

17.根据权利要求16所述的工具包，还包括至少一个导体部分，所述导体部分用于将所述第一堆叠和所述第二堆叠之中的一个的最后一个导体匝的第二端与所述第一堆叠和所述第二堆叠之中的另一个的第一个导体匝连接。