CN108512334A - 模块化定子及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化定子及风力发电机组，所述模块化定子包括沿圆周方向装配在一起的多个定子模块，每个定子模块均包括定子模块铁芯和缠绕在所述定子模块铁芯上的多相波绕组，每个定子模块上的每相波绕组的两个相带均通过电缆连接到外接设备。通过利用电缆将相带引出电机，可减少模块化定子上的焊接环节，有利于电机稳定运行，并可降低电机成本。

Description

模块化定子及风力发电机组

技术领域

本发明涉及电机装配领域，具体地说，本发明涉及一种模块化定子及风力发电机组。

背景技术

在全球直驱风力发电领域，随着陆上机组单机容量逐年增大以及海上风电需求的日益强烈，直驱发电机的尺寸和重量日益增大，为生产制造、运输和维护等方面带来诸多不便，成为制约大容量风力发电技术的瓶颈，从而影响了整机在国内外市场的竞争力。因此，通常将发电机进行模块化设计，以解决尺寸和重量超标的大型直驱风电机组发电机在各方面的不便问题。模块化发电机的设计降低了制造、运输、吊装、维护和管理等多方面的成本，缩短了产品制造周期，极大提高了发电机的运行可靠性。

定子模块化是模块化发电机设计的主要目标参数。对于直驱风电机组发电机定子模块的绕组，常规的设计是采用集中绕组或叠绕组，把所有绕组线圈按照一定规律焊接，再将线圈引线焊接到发电机端环上，达到汇集电流的目的，然后将相端环与动力电缆焊接，电缆引出至风力发电机组的开关柜或变流器，再经过电抗器和变压器等装置，向外提供电功率。当采用这两种型式的绕组时，线圈的引线数量较多。

同时，由于线圈引线数量较多，线圈之间的联接也需要焊接，因此焊接所需工时较多。并且，焊接工作量较大时，焊接往往存在虚焊等现象，焊接质量难以保证，影响了发电机的性能和寿命。

虽然各定子模块在设计和制造时是各自独立的，但由于将所有定子模块的绕组线圈的引线全部焊接在端环上而端环是完整的圆环体，因此原本各自独立的定子模块经过“线圈引线与端环焊接”环节之后，变为了一体式的发电机定子，不利于定子模块的更换以及发电机冗余运行时各相电流的均衡。

焊接形式本身会使各线圈之间、线圈与发电机端环之间焊接之后的接触电阻的不平衡度较大，增大了发电机各相电流的不平衡度，引起绕组环流增大导致发电机局部过热等问题，不利于发电机长时间稳定运行。发电机的端环还需要包扎绝缘，耗费过多的工时。

另外，发电机定子上的导线大都采用铜导线，然而近年来风电装机趋向更低风速的风区，因而发电机的铜重量随之攀升，增加了发电机有效材料的成本，因而亟需降低发电机成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模块化定子，以减少绕组线圈上的焊接，降低电机制造成本。

本发明的另一目的在于提供一种风力发电机组。

根据本发明的实施例，提供了一种模块化定子，所述模块化定子包括沿圆周方向装配在一起的多个定子模块，每个定子模块均包括定子模块铁芯和缠绕在所述定子模块铁芯上的多相波绕组，每个定子模块上的每相波绕组的两个相带均通过电缆连接到外接设备。

可选地，所述模块化定子包括四个定子模块，每个定子模块铁芯上均缠绕有三相波绕组，每相波绕组的两端被形成为线圈引线，所述线圈引线与所述电缆连接。

可选地，在所述定子模块铁芯上设置有绕组槽，每相波绕组均以嵌入到所述绕组槽中的方式缠绕在所述定子模块铁芯上。

可选地，所述多相波绕组的线圈包括铝线圈，所述两个相带形成在所述铝线圈的两端。

可选地，所述波绕组包括单层波绕组或双层波绕组，或者所述波绕组包括软绕组或硬绕组。

可选地，所述波绕组包括单波绕组或复波绕组。

可选地，所述模块化定子为无端环式模块化定子，所述多个定子模块彼此独立。

可选地，每相波绕组的相带与电缆之间通过压接方式连接。

根据本发明的另一实施例，一种风力发电机组，包括发电机，所述发电机包括上述模块化定子。

可选地，所述发电机包括永磁直驱发电机、电励磁直驱发电机、永磁半直驱发电机、高速永磁发电机、高速电励磁发电机、双馈发电机或鼠笼发电机。

本发明所提供的模块化定子采用了波绕组的绕组型式，消除了线圈之间的焊接环节，显著改善了由于焊接而导致的各相绕组之间的电阻不平衡问题，有利于电机长期稳定运行。通过将定子模块上的所有相带直接引出电机而与外接设备连接，取消了电机端环，有利于模块化定子的维护和更换并有利于制造和运输，并且节省了制造工时，降低了发电机成本，改善了发电机的性能和寿命。

另外，模块化定子的线圈采用了铝线圈，相比于铜线圈而言，由于铝线圈的重量较轻，且价格更为便宜，因而能够降低电机总重量并降低制造成本。

另外，采用“线圈引线直接与电机电缆联接、电缆直接从电机引出”的方式时，取消了电机端环，无端环包扎绝缘环节和引线与端环焊接环节，因此削减了电机的材料项目，节省了制造工时，降低了电机成本。

附图说明

图1是采用集中绕组的模块化定子的单相接线展开示意图；

图2是采用集中绕组的模块化定子的三相接线展开示意图；

图3是集中绕组装配到定子模块铁芯上时的状态示意图；

图4是采用集中绕组的装配好的模块化定子的结构示意图；

图5是图4所示的模块化定子上的引线与发电机端环焊接之后的状态示意图；

图6是图5所示的模块化定子上的端环与电缆焊接之后的状态示意图；

图7是采用叠绕组的模块化定子的单相接线展开示意图；

图8是采用叠绕组的模块化定子的三相接线展开示意图；

图9是叠绕组装配到定子模块铁芯上时的状态示意图；

图10是采用叠绕组的装配好的模块化定子的结构示意图；

图11是图10所示的模块化定子上的引线与发电机端环焊接之后的状态示意图；

图12是图11所示的模块化定子上的端环与电缆焊接之后的状态示意图；

图13是采用集中绕组或叠绕组的风力发电机组的示意图；

图14是根据本发明的实施例的采用波绕组的模块化定子的单相接线展开示意图；

图15是根据本发明的实施例的采用波绕组的模块化定子的三相接线展开示意图；

图16是根据本发明的实施例的波绕组装配到定子模块铁芯上时的状态示意图；

图17是根据本发明的实施例的采用波绕组的装配好的模块化定子的结构示意图；

图18是图17所示的模块化定子的引线连接示意图；

图19是采用图18所示的模块化定子的风力发电机组的示意图；

图20是图17所示的模块化定子的另一引线连接示意图；

图21是采用图20所示的模块化定子的风力发电机组的示意图。

附图标记说明：

1：线圈，2：线圈间引线，3：线圈与端环间引线，4：定子模块铁芯，5：相端环，6：中性端环，7：电缆，8：发电机，9：开关柜，10：开关柜电缆，11：变流器，12：叶轮，20：三相波绕组，21：线圈，23：线圈与电缆间引线，30：定子模块，31：定子模块铁芯，40：电缆。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能够更好的理解本发明，下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

参照图1至图6，示出了电机的采用集中绕组的模块化定子。如图1所示，每相集中绕组具有两个相带，分别为A相带和X相带。每相集中绕组可具有多个线圈1，每个线圈1之间通过线圈间引线2彼此连接，A相带和X相带从最外侧的两个线圈1上引出，并且在A相带和X相带与线圈1之间通过线圈与端环间引线3连接。线圈间引线2与各个线圈1之间通过焊接连接。如图2所示，示出了三相绕组的接线展开示意图，另外两相绕组分别具有B相带和Y相带以及C相带和Z相带，即，这三相绕组可分别称为A相绕组、B相绕组和C相绕组，且三相绕组按照一定顺序连接。

模块化定子通常具有多个定子模块，例如，可具有四个定子模块，每个定子模块占90度弧长。在每个定子模块上均缠绕有A相绕组、B相绕组和C相绕组，如图3所示，每相绕组可通过嵌入的方式装配在定子模块的定子模块铁芯4上。对于图3中示出的定子模块，为了便于描述，其上的三相绕组可以是A1相绕组、B1相绕组和C1相绕组。对于其他的定子模块，如图4所示，可依次递推的进行标记，图4中示出的四个定子模块沿圆周方向装配在一起。即，第一个定子模块上缠绕有A1相绕组(具有A1相带和X1相带)、B1相绕组(具有B1相带和Y1相带)和C1相绕组(具有C1相带和Z1相带)，第二个定子模块上缠绕有A2相绕组(具有A2相带和X2相带)、B2相绕组(具有B2相带和Y2相带)和C2相绕组(具有C2相带和Z2相带)，第三个定子模块上缠绕有A3相绕组(具有A3相带和X3相带)、B3相绕组(具有B3相带和Y3相带)和C3相绕组(具有C3相带和Z3相带)，第四个定子模块上缠绕有A4相绕组(具有A4相带和X4相带)、B4相绕组(具有B4相带和Y4相带)和C4相绕组(具有C4相带和Z4相带)。

在将四个定子模块装配在一起之后，便可将各相绕组上的线圈与端环间引线3连接到相端环5和中性端环6上，如图5所示。其中，相端环共三个，中性端环共一个，四个定子模块上的A1至A4相带连接到一个相端环，B1至B4相带连接到一个相端环，C1至C4相带连接到一个相端环，X1至X4相带、Y1至Y4相带以及Z1至Z4相带均连接到中性端环6。相带与端环之间可采用焊接的方式连接，从而形成完整的模块化定子。

图6示出了电缆与电机上的各个端环之间的连接，其中，三个相端环5中的每个上均与三条电缆焊接，中性端环6也与三条电缆焊接，最终从电机上引出12条电缆7，这些电缆7可与外接设备连接，以进行电力输送。在图6中，除了模块化定子上的线圈间引线2和线圈1之间的焊接，还有线圈与端环间引线3与线圈和端环之间的焊接，另外还有电缆7与端环之间的焊接，因此，采用集中绕组的模块化定子上的焊接环节数量较多，可能导致虚焊等现象，且焊接质量难以保证，影响发电机的性能和寿命。

参照图7至图12，示出了电机的采用叠绕组的模块化定子。如图7所示，每相叠绕组具有两个相带，分别为A相带和X相带。每相集中绕组可具有多个线圈1，每个线圈1之间通过线圈间引线2彼此连接，A相带和X相带从最外侧的两个线圈上引出，并且在A相带和X相带与线圈之间通过线圈与端环间引线3连接。线圈间引线2与各个线圈1之间通过焊接连接。如图8所示，示出了三相绕组的接线展开示意图，另外两相绕组分别具有B和Y相带以及C和Z相带，即，这三相绕组可分别称为A相绕组、B相绕组和C相绕组，且三相绕组按照一定顺序连接。

模块化定子通常具有多个定子模块，例如，可具有四个定子模块，每个定子模块占90度弧长。如图9所示，每相绕组可通过嵌入的方式装配在定子模块的定子模块铁芯4上。类似于图3，三相绕组可分别称为A1相绕组、B1相绕组和C1相绕组。四个定子模块装配之后，构成图10中示出的模块化定子，其中，四个定子模块沿圆周方向装配在一起。

在将四个定子模块装配在一起之后，便可将各相绕组上的线圈与端环间引线3连接到相端环5和中性端环6上，如图11所示。相端环5共三个，中性端环6共一个，四个定子模块上的A1至A4相带连接到一个相端环，B1至B4相带连接到一个相端环，C1至C4相带连接到一个相端环，X1至X4相带、Y1至Y4相带以及Z1至Z4相带均连接到中性端环6。相带与端环之间可采用焊接的方式连接，从而形成完整的模块化定子。

图12示出了电缆与电机上的各个端环之间的连接，其中，三个相端环5中的每个上均与三条电缆焊接，中性端环6也与三条电缆焊接，最终从电机上引出12条电缆7，这些电缆7可与外接设备连接，以进行电力输送。同样，采用叠绕组的电机与采用集中绕组的电机类似，都经历了过多的焊接工艺，影响发电机的性能和寿命。

图13示出了采用集中绕组或叠绕组的风力发电机组，该风力发电机组可以是直驱风力发电机组，具有发电机8和叶轮12，发电机8上的线圈与端环间引线3焊接到相端环5和中性端环6，相端环5和中性端环6通过多根电缆7连接到开关柜9，开关柜9又通过开关柜电缆10连接到变流器11。在风力发电机运行时，通过叶轮的转动带动发电机上的转子转动，进而通过转子和定子间的电磁作用发电，然后通过电缆7将电力输送到开关柜9和变流器11。

在图13中示出的风力发电机组上，模块化定子上的线圈目前均采用铜材质的线圈材料，导致发电机的成本较高。另一方面，在采用集中绕组和叠绕组时，由于发电机上的焊接过多，导致焊接质量难以保证，影响发电机性能和发电效率。

根据本发明的实施例，参照图14至图18，提供了一种用于电机的模块化定子，该模块化定子采用了波绕组的绕组型式。如图14所示，对于每相波绕组而言，可具有两个相带，分别为A相带和X相带。每相波绕组的线圈21可沿着线制方向连续而不间断地大体上以波浪形状前进，也就是说，线圈21在拓扑结构上从头到尾是一根完整的线，而不必如集中绕组和叠绕组那样另外用引线连接，从而避免了线圈与线圈间的焊接环节，这大幅减少了整个模块化定子上的焊接环节，有利于维持电机运行时的动平衡。在线圈21的最外两侧引出线圈与电缆间引线23。虽然在图14中仅示出了有限长度的绕组，但是线圈21以及线圈与电缆间引线23可以是周期性重复单元，单相波绕组可具有任何期望的长度。

在图15中示出了三相波绕组20的接线展开状态，该三相波绕组20可由图14中的波绕组构成，另外两相波绕组可分别具有B相带和Y相带以及C相带和Z相带，即，这三相波绕组20可分别称为A相绕组、B相绕组和C相绕组。同样，三相波绕组20可具有任何合适的长度。

另外需要说明的是，对于每相波绕组而言，两个相带还可统称为正相带和负相带，在电机运行时，电流可交替地经由正相带和负相带流入到波绕组的线圈上，然后经由另一个相带从线圈流出。结合上面的描述，正相带可以包括A相带、B相带和C相带，而负相带可包括X相带、Y相带和Z相带。

根据本发明的实施例的模块化定子可具有多个定子模块30，这些定子模块30可按照圆周方向装配在一起，以形成环形的模块化定子。对于单个定子模块30而言，可具有定子模块铁芯31和波绕组。波绕组可以包括多相波绕组，具体的相数可根据电机的结构和设计要求来确定，比如三相、五相等。例如，波绕组可采用如图15中示出的三相波绕组20，这些波绕组可缠绕在每个定子模块铁芯上的绕组槽内，并可利用槽楔定位防止绕组在槽内窜动，如图16所示，并且还可对模块化定子进行绝缘化处理。具体地，三相波绕组20可通过嵌入的方式装配在定子模块铁芯31上，并且可依次缠绕在定子模块铁芯31上，即，在缠绕三相波绕组时，可先将其中一相波绕组缠绕在定子模块铁芯31上，且波绕组上的相邻线圈之间可隔开两个绕组槽，以用来装配另外两相波绕组；然后以相同的方式将第二相波绕组缠绕在空出的绕组槽内，同样相邻的波绕组之间隔开两个绕组槽。最后在空出的绕组槽内缠绕上最后一相波绕组。

在将定子模块30装配在一起之后，形成如图17所示的模块化定子。在图17中，示出了四个定子模块30，但是这仅是示例，根据本发明，模块化定子还可以具有更多或更少的定子模块30，例如，6个。

为了便于示出和描述，四个定子模块30上的三相波绕组可依次递推的进行标记，具体地，即，第一个定子模块上缠绕有A1相绕组(具有A1相带和X1相带)、B1相绕组(具有B1相带和Y1相带)和C1相绕组(具有C1相带和Z1相带)，第二个定子模块上缠绕有A2相绕组(具有A2相带和X2相带)、B2相绕组(具有B2相带和Y2相带)和C2相绕组(具有C2相带和Z2相带)，第三个定子模块上缠绕有A3相绕组(具有A3相带和X3相带)、B3相绕组(具有B3相带和Y3相带)和C3相绕组(具有C3相带和Z3相带)，第四个定子模块上缠绕有A4相绕组(具有A4相带和X4相带)、B4相绕组(具有B4相带和Y4相带)和C4相绕组(具有C4相带和Z4相带)。

因此，在模块化定子上，共具有24个相带，且共引出了24条线圈与电缆间引线23，其中，每个定子模块30上引出有6条线圈与电缆间引线23。

在将波绕组与外接设备连接时，可使得这些相带中的一些相带分别通过电缆40连接到外接设备，其余相带连接到中性端环32。通过将一些相带利用电缆40直接进行连接，省去部分端环的使用。每相波绕组上的相带或线圈与电缆40之间可通过任何合适的方式连接，比如，可压接在一起。

在一个实施例中，可将定子模块30上的三相波绕组20中的每相绕组中的一个相带与电缆40连接，另一个相带与中性端环32连接。具体地，可将每相波绕组中的正相带通过电缆40连接到外接设备，将负相带连接到中性端环32。例如，对于三相波绕组而言，可将A相带、B相带和C相带利用电缆40连接到外接设备，而X相带、Y相带和Z相带连接到或焊接到中性端环32。

如图18中所示，可被统称为正相带的A1相带、B1相带、C1相带、A2相带、B2相带、C2相带、A3相带、B3相带、C3相带、A4相带、B4相带和C4相带各自通过电缆40与外接设备连接，而可被统称为负相带的X1相带、Y1相带、Z1相带、X2相带、Y2相带、Z2相带、X3相带、Y3相带、Z3相带、X4相带、Y4相带和Z4相带均连接到中性端环32上，具体可焊接到中性端环32上。当然，本发明并限于此，也可以将A相带、B相带和C相带连接到中性端环32上，并将X相带、Y相带和Z相带通过电缆40连接到外接设备。因此，最终从模块化定子上利用12根电缆40实现了电机与外接设备的连接，完全去除了相端环的使用。

在模块化定子进行运输期间，电缆40与波绕组之间保持连接状态，当被运输到目的地之后，可再将电缆40与外接设备连接。电缆40的具体型号和尺寸可根据电机的功率、电缆所处的最高环境温度、芯数和绝缘属性、电缆的电压等级要求、电缆的额定电流、电缆导体的截面和载流量、电缆的敷设方式等因素来确定，例如，对于大功率电机，电缆40的直径可较大些，以满足电流输送要求。

通过利用电缆将相带连接到外接设备，避免了使用相端环，因而省去了大量的焊接环节，仅在中性端环32上存在少量的焊接。因此可显著改善因焊接过多引起的电机各相电流不平衡的问题，减少虚焊现象，并减少绕组环流导致的发电机局部过热等问题，有利于电机长期稳定运行。另外，还可有利于模块化定子的运输，在装配模块化定子时，可相应地减少相端环的装配，仅安装上一个中性端环即可，从而简化了电机装配流程。

另外，中性端环32也可以是模块化中性端环，具有多个中性端环模块。中性端环模块的数量可与定子模块30的数量相同，在进行装配时，两者可相互对应地进行装配。对于模块化中性端环，在进行装配时，相邻两个中性端环模块可相隔一定距离地装配而不必彼此连接在一起。这使得定子模块30完全独立于彼此，不再受制于一体式端环，有利于更换或维修操作的进行，不必在更换定子模块30时将整个中性端环进行更换而仅仅更换与该定子模块30相对应的那个中性端环模块而不改变其他结构。同时，在定子制造时，还可使中性端环与模块化定子一体地加工制造，另外由于中性端环本身尺寸不大，其可与模块化定子作为一体进行运输，从而省去了后续连接工艺。在进行维护或更换作业时，中性端环模块可与定子模块一体更换，而不用在更换为定子模块之后额外地再连接中性端环和定子模块。

根据本发明的另一实施例，在多个定子模块30装配在一起而形成模块化定子时，可不再额外地设置中性端环，而是利用电缆40将从波绕组上引出的所有的绕组引线直接连接到外接设备，如图20所示。也就是说，对于四个定子模块30装配成的模块化定子，可利用24根电缆40将波绕组上的24个相带直接引出电机而与外接设备连接，至此模块化定子可以称作无端环式模块化定子，每个定子模块可以彼此独立。因此，可完全省去端环的使用，进一步消除了波绕组上的引线与端环之间的焊接，有助于进一步简化电机的制造和装配，并能够降低电机成本。同时，在维护和更换定子模块时，变得更加简单，只需要更换出现故障的定子模块自身即可，而不必再考虑端环的问题。

在本发明中，模块化定子上的波绕组可以采用铝作为导体制作线圈，相比于铜导体，铝密度为铜密度的1/3，当铝导线的体积和铜导线的体积相同时，铝导线重量为铜导线重量的1/3。铝的电导率为铜的电导率的1/2，当流经导体截面的电流密度相同时，铝导线体积为铜导线体积的2倍。并且，铝的材料价格为铜价格的1/4，在完成装配之后，铝质绕组的重量可降低大约1/3，同时铝质绕组的材料成本仅为铜绕组材料成本的1/6，即，材料成本可降低5/6，从而有利于电机的制造和运输。另外，由于铝的价格本身低于铜，因此还可以降低电机的制造成本。铝线圈可以是圆线也可以是扁线，可以是软线也可以是硬线，从而能够显著扩大模块化定子的应用范围。

另外，定子模块上的波绕组可采用任何合适的形式，例如，可以是单层绕组或双层绕组，也就是说，在定子模块铁芯的绕组槽中，可以缠绕着单层线圈或者双层线圈。或者，波绕组还可以是单波绕组或复波绕组，具体可基于定子模块的结构和设计要求来选定哪种形式。因此，波绕组的具体形式选择更加灵活，根据不同型号、不同装配要求或不同应用场所的电机，可以采用相对应的或者任何合适的波绕组，因而模块化定子能够应用于各种更多类型的电动机或发电机。

根据本发明的实施例的模块化定子可应用于任何合适的电动机或发电机上。同时，通过采用波绕组作为定子模块的绕组型式，相比于集中绕组或叠绕组，波绕组的线圈沿线制方向大体上呈波浪形前进，线圈之间不存在线圈间引线与线圈之间的焊接，从而可克服使用铝导线时难以焊接的技术问题，并且节省了电机制造工时。同时，由于大量减少了线圈与线圈之间的焊接，因而显著减少虚焊问题，避免了焊接之后的接触电阻不平衡度大的问题，减少了绕组环流导致的发电机局部过热等问题，有利于发电机长时间稳定运行。

另外，通过将一部分相带利用电缆连接到外接设备从而利用电缆从电机中直接引出，相比于采用集中绕组和叠绕组时的线圈引线先全部焊接至端环然后利用与端环焊接的电缆从电机引出的方式，实现了定子模块的完全独立化，不再受制于一体式端环连接，有利于定子模块的更换以及发电机冗余运行时各相电流的均衡，从而实现了真正意义上的模块化定子。同时，取消了三个相端环仅保留模块化的中性端环，既减少了线圈与端环之间的焊接，还显著削减了电机上的零部件，节省了制造工时，降低了发电机成本。同样，对于将波绕组上的所有相带均利用电缆引出的方式，也能够取得类似的效果。

根据本发明的另一实施例，还提供了一种风力发电机组，该风力发电机组可包括发电机50，发电机可采用上述模块化定子。

如图19所示，在发电机50采用图18所示的模块化定子时，发电机50与叶轮12连接，发电机50上的波绕组通过电缆40连接到开关柜9，开关柜9又通过开关柜电缆10连接到变流器11。在风力发电机运行时，通过叶轮的转动带动发电机上的转子转动，进而通过转子和定子间的电磁作用发电，然后通过电缆40将电力输送到开关柜9和变流器11。通过利用电缆40将波绕组连接到开关柜9，显著简化了风力发电机组的传动链和发电机上的电缆连接。

如图21所示，在发电机50采用图20所示的模块化定子时，可类似地装配。因为在图21所示的实施例中，发电机50中没有使用任何端环，因此，进一步简化了发电机50的连接和结构。

根据本发明的风力发电机组的发电机的具体型式可包括水平轴和垂直轴永磁直驱发电机、内转子和外转子发电机、电励磁直驱发电机、永磁半直驱发电机、高速永磁发电机、高速电励磁发电机、双馈发电机和鼠笼发电机等各种合适的发电机。

本发明所提供的风力发电机组可取得与上述类似的效果，具体如下：

(1)采用铝导线作为定子模块绕组的导电体时，相比于铜导线，导线重量降低1/3，有利于发电机的制造和运输；

(2)采用铝导线作为定子模块绕组的导电体时，相比于铜导线，导线的材料成本降低5/6，降低了发电机成本；

(3)采用波绕组作为定子模块的绕组型式时，相比于集中绕组或叠绕组，线圈之间不存在引线焊接，因此采用波绕组使得线圈之间避开了铝导线的焊接问题；

(4)采用波绕组作为定子模块的绕组型式时，相比于集中绕组或叠绕组，线圈沿线制方向成波浪形前进，线圈引线数量大幅减少，消除了线圈之间的焊接环节，节省了制造工时；

(5)采用波绕组作为定子模块的绕组型式时，相比于集中绕组或叠绕组，消除了线圈之间的焊接环节，避免了虚焊问题，避免了焊接之后的接触电阻不平衡度大的问题，减少了绕组环流导致的发电机局部过热等问题，有利于发电机长时间稳定运行；

(6)采用“线圈引线直接与发电机电缆连接、电缆直接从发电机引出”的方式时，相比于“线圈引线先全部焊接至端环、端环与电缆的一端焊接、电缆另一端从发电机引出”的方式，使得定子模块完全独立，不再受制于发电机端环的联接，有利于定子模块的更换以及发电机冗余运行时各相电流的均衡，从而实现了真正意义上的模块化定子；

(7)采用“线圈引线直接与发电机电缆连接、电缆直接从发电机引出”的方式时，取消了发电机端环，无端环包扎绝缘环节和引线与端环焊接环节，因此削减了发电机的材料项目，节省了制造工时，降低了发电机成本。

上面对本发明的具体实施方式进行了详细描述，虽然已表示和描述了一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改和完善，这些修改和完善也应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种模块化定子，其特征在于，所述模块化定子包括沿圆周方向装配在一起的多个定子模块，每个定子模块均包括定子模块铁芯和缠绕在所述定子模块铁芯上的多相波绕组，每个定子模块上的每相波绕组的两个相带均通过电缆连接到外接设备。

2.根据权利要求1所述的模块化定子，其特征在于，所述模块化定子包括四个定子模块，每个定子模块铁芯上均缠绕有三相波绕组，每相波绕组的两端被形成为线圈引线，所述线圈引线与所述电缆连接。

3.根据权利要求2所述的模块化定子，其特征在于，在所述定子模块铁芯上设置有绕组槽，每相波绕组均以嵌入到所述绕组槽中的方式缠绕在所述定子模块铁芯上。

4.根据权利要求1所述的模块化定子，其特征在于，所述多相波绕组的线圈包括铝线圈，所述两个相带形成在所述铝线圈的两端。

5.根据权利要求1所述的模块化定子，其特征在于，所述波绕组包括单层波绕组或双层波绕组，或者所述波绕组包括软绕组或硬绕组。

6.根据权利要求1所述的模块化定子，其特征在于，所述波绕组包括单波绕组或复波绕组。

7.根据权利要求1所述的模块化定子，其特征在于，所述模块化定子为无端环式模块化定子，所述多个定子模块彼此独立。

8.根据权利要求1所述的模块化定子，其特征在于，每相波绕组的相带与电缆之间通过压接方式连接。

9.一种风力发电机组，包括发电机，其特征在于，所述发电机包括如权利要求1至8中任一项所述的模块化定子。

10.根据权利要求9所述的风力发电机组，其特征在于，所述发电机包括永磁直驱发电机、电励磁直驱发电机、永磁半直驱发电机、高速永磁发电机、高速电励磁发电机、双馈发电机或鼠笼发电机。