CN109891709A - 定子叠片组区段板，定子叠片组，和具有其的发电机和风能设施 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于风能设施(100)的发电机(1)的定子叠片组(10)的区段板(11)，所述区段板具有基板(13)，所述基板具有环形区段的形状，其中区段板(11)具有：第一径向部段(15)，在所述第一径向部段中设有用于容纳定子绕组的留空部(21)；以及径向地与第一径向部段(15)相邻的第二径向部段(17)，所述第二径向部段形成发电机(1)的磁轭的区段。尤其，区段板(11)与第二径向部段(17)相邻地具有第三径向部段(19)，所述第三径向部段形成发电机(1)的定子承载结构的区段，并且所述第三径向部段尤其设计用于，与其他区段板的第三径向部段结合地形成发电机的定子承载结构。此外，本发明涉及一种定子叠片组(10)、一种发电机(1)和一种风能设施(100)，其分别具有这种区段板(11)。

Description

定子叠片组区段板，定子叠片组，和具有其的发电机和风能 设施

技术领域

本发明涉及一种用于风能设施的发电机的定子叠片组的区段板，所述区段板具有：基板，所述基板具有环形区段的形状，其中区段板具有：第一径向部段，在所述第一径向部段中设有用于容纳定子绕组的留空部；以及与第一径向部段径向相邻地具有第二径向部段，所述第二径向部段形成发电机的磁轭的区段。本发明还涉及一种风能设施的发电机的定子叠片组，以及一种风能设施的发电机和一种风能设施。

背景技术

风能设施是普遍已知的。所述风能设施用于将风能借助于发电机转换成电能。所述目的的核心元素是风能设施中的发电机。发电机具有发电机定子和相对于所述发电机定子环绕的发电机转子，也称作为“旋转件”。本发明涉及风能设施和具有内转子的或外转子的发电机，其中理解为，在内转子的情况下，发电机转子在内部在环形的定子中环绕，而在外转子的情况下，发电机转子在外部围绕定子环绕。

发电机定子具有定子绕组，在所述定子绕组中借助于环绕的发电机转子感生电压。定子绕组容纳在槽中，所述槽又设置在定子中、例如设置在定子环中。

普遍已知的是，容纳定子绕组的构件由一个或多个定子叠片组构成。通过区段板形成如下定子叠片组，所述定子叠片组邻接形成环并且彼此堆叠以形成叠片组。

各个板的机械不稳定性在这种情况下在现有技术中仅部分地通过如下方式来补偿：将板堆叠成组并且彼此连接。在定子上迄今为止必须为了支撑定子叠片组而始终设有支撑结构，所述支撑结构通常作为加固定子叠片组的焊接或铸造组件。

这种情形造成在风能设施的制造商方面的一定程度的深加工，以及相对高的成本和生产耗费。这被视为需要改进的。

德国专利商标局在本申请的优先权申请中检索到如下现有技术：DE 10 2008 063783 A1和EP 2 424 077 A2。

发明内容

因此，本发明基于如下目的，尽可能消除在现有技术中存在的缺点。尤其，本发明基于如下目的，找出降低用于风能设施的制造耗费和成本耗费的可能性，而不损害风能设施的发电机定子的机械完整性。

本发明通过如下方式实现其所基于的目的：本发明提出具有权利要求1的特征的区段板。尤其，本发明建议，区段板与第二径向部段相邻地具有第三径向部段，所述第三径向部段形成发电机的定子承载结构的区段。尤其，第三径向区段因此设计为用于，结合其他区段板的第三径向部段形成发电机的定子承载结构。本发明在这种情况下遵循使得能够如下省去附加的、外部的构造的方式：由区段板形成的定子叠片组是自承的，即不要求用于确保机械完整性的外部安装件。为了所述目的，区段板与应构成磁轭的区域相邻地径向扩展并且具有承载结构，所述承载结构提高由其区段板形成的板环的稳定性。

本发明的区段板关于定子承载结构有利地通过如下方式改进：在第三径向部段中构成有多个加固支柱，其中加固支柱构成为用于接收压力、拉伸力和剪切力。

更优选的是，在第三径向部段中构成有多个贯通开口，所述贯通开口适于使相对应的张紧元件穿过。贯通开口优选沿着两个或更多个彼此间隔开的圆弧线设置，其中圆弧线优选同心地构成。尤其优选地，在具有第一圆弧线和第二圆弧线的一个实施方式中，第一圆弧线上的贯通开口沿环周方向与第二圆弧线上的贯通开口错开地设置。更优选地，贯通开口在其相应的圆弧线上彼此等距地设置。这种设置方式具有如下优点：区段板能够重叠地彼此堆叠，使得在环平面中彼此邻接的区段板之间的“接缝部位”彼此错开。同时，贯通开口的等距的、尤其两排或多排的设置方式能够实现重叠的区段板的轴向张紧。在板之间的由此产生的摩擦附着明显地提高定子叠片组的承载能力并且有助于声学振动的更好的阻尼特性，所述声学振动在风能设施的运行中发射。

张紧元件设计为用于，将彼此堆叠的区段板固定地彼此连接。优选地，张紧元件以螺纹杆、螺丝、牵引绳等的形式构成。优选地，在张紧时在端侧在张紧元件上设置有压力分配元件，所述压力分配元件设计为用于，将张紧力分配到区段板的尽可能大的表面上。压力分配元件例如构成为盘、环、环形区段、套筒等。

此外优选地，在第三径向部段中在加固支柱之间设置有多个材料削弱部或留空部。材料削弱部或留空部优选具有降低重量的效果。

特别优选地，第三径向部段中的加固支柱由与第一和/或第二径向部段中的基板相同的材料厚度构成。加固支柱的结构优选借助于激光切割、水射流切割、压印或——特别优选——冲压得到。

特别优选地，第一径向部段中的留空部、第三径向部段中的贯通开口和加固支柱分别借助于对基板的冲压构成，其中在加固支柱的情况下将与要构成的支柱相邻的材料区域冲出或压出。

在区段板的一个优选的设计方案中，加固支柱具有多个第一支柱，所述第一支柱非径向地定向。将非径向地在这种情况下理解成，区段板环绕中轴线弯曲，并且第一支柱分别与伸展穿过中轴线的径向线展开＞0度的角度。优选地，第一支柱分别以交替的角度非径向地定向并且构成格层状的结构。

此外优选地，加固支柱具有多个第二支柱，所述第二支柱径向地定向。在这种情况下关于区段板的中轴线理解径向定向。

在一个特别优选的实施方式中，分别相邻的第一支柱彼此成角度地定向，并且贯通开口分别位于各两个相邻的第一支柱的延伸方向的交点处。换言之，贯通开口位于相邻的第一支柱之间的角度的角度原点处。

在另一优选的实施方式中，第二支柱朝向中轴线的方向或朝向区段板的径向内侧的方向渐尖地构成。

优选地，第一和第二支柱构成为，使得第一和第二支柱中的至少一些通入彼此或彼此交叉。以这种方式，实现网状的承载结构，所述承载结构将小的重量与高的机械可负荷性结合。

尤其在支柱之间构成凹部的实施方式中，支柱同时用作为冷却肋，并且凹部用作为冷却通道。由此实现从容纳定子绕组的槽朝向机器承载件的方向的改进的散热。

本发明在上文中参照区段板来阐述。但是在另一方面中，本发明同样涉及一种用于风能设施的发电机的定子叠片组。本发明在这种定子叠片组中通过如下方式实现其所基于的目的：所述定子叠片组构成为具有权利要求10的特征。本发明提出，定子叠片组具有多个区段板，其中多个区段板在一个平面中相对于彼此设置成，使得所述区段板共同地构成板环，并且多个区段板在形成的板环中堆叠成，使得所述区段板共同地构成定子叠片组，其中定子叠片组具有第一径向部段，在所述第一径向部段中设有用于容纳定子绕组的多个槽，其中所述槽通过设置在区段板中的留空部形成，以及与第一径向部段相邻地具有第二径向部段，所述第二径向部段形成发电机的磁轭。与第二径向部段相邻地，定子叠片组具有第三径向部段，所述第三径向部段形成发电机的定子承载结构。

本发明此外通过如下方式形成，区段板根据在上文中描述的优选的实施方式之一构成。

在上文中继续参照定子叠片组描述本发明之后，下面将讨论根据本发明的发电机。

根据本发明的发电机通过如下方式实现在开始描述的所基于的目的：所述发电机根据权利要求12所述的特征构成。

因此，本发明提出一种风能设施的发电机，尤其缓慢转动的同步发电机，所述发电机具有发电机定子、相对于发电机定子可转动地支承的发电机转子和用于将发电机定子固定在风能设施上的机器承载件，其中发电机定子具有至少一个定子叠片组，在所述定子叠片组中设有多个槽，在所述槽中容纳有定子绕组。发电机定子具有至少一个定子叠片组，所述定子叠片组根据上述优选的实施方式构成并且相应地包含根据本发明的区段板。将缓慢转动的发电机在本发明的范围中理解成具有每分钟50转或更小的额定转速的发电机。

最后，本发明在另一方面中涉及一种风能设施，尤其是一种无传动装置的风能设施，所述风能设施具有：塔；可转动地设置在塔上的吊舱；设置在吊舱上的机器承载件；可转动地支承在吊舱上的具有多个转子叶片、尤其三个转子叶片的毂；和用于提供电能的发电机，所述发电机具有与毂连接的发电机转子和与机器承载件连接的发电机定子。

根据本发明的风能设施通过如下方式实现其所基于的目的：发电机根据上面描述的优选的实施方式构成。

发电机优选替选地构成为内转子发电机或外转子发电机。如果发电机是内转子发电机，那么定子叠片组或区段板的第一径向部段为径向内部的环形区域，而第三径向部段为径向外部的环形区域。在外转子发电机中，其刚好相反地表现。

附图说明

下面参照所附的附图根据一个优选的实施例详细描述本发明。在此示出：

图1示意地示出风能设施的立体图，

图2示意地示出根据图1的风能设施的吊舱的部分剖面图，

图3示出图2中的视图的一部分的放大图，并且

图4示出用于根据图1至3的风能设施的发电机的定子叠片组的区段板的示意俯视图。

具体实施方式

图1示出具有塔102和吊舱104的风能设施100。在吊舱104上设置有具有三个转子叶片108和整流罩110的转子106。在运行中，风使转子106转动运动，从而驱动吊舱104中的发电机1(图2)。

吊舱104在图2中以剖面图示出。吊舱104可转动地安装在塔102上并且借助于方位角驱动器112以普遍已知的方式驱动地连接。在吊舱104中同样以普遍已知的方式设置有机器承载件110，所述机器承载件承载轴颈114。

发电机1具有发电机定子5，所述发电机定子借助于轴颈114固定在吊舱10中的机器承载件110处。不通过本发明排除的其他设计方案可能性例如提出，将发电机定子5直接地联接到机器承载件10或吊舱104的相应的构件上。

根据图2的发电机1具有发电机转子3，所述发电机转子构成为外转子。不由本发明的范围排除的替选的设计方案可能性例如也提出构成为内转子的发电机转子。

发电机转子3抗扭地与毂106连接。发电机定子5的详细构造在图3中示出。发电机5具有定子环9。在定子环9外部，与所述定子环通过环形间隙间隔开地，发电机转子3运转。定子环9借助于第二支撑环7固定在定子容纳部处。定子容纳部又与轴颈114拧紧。其他的用于定子5在机器承载件上的固定可能性同样属于本发明的范围。

支撑环7是相对薄壁的板，所述板能够基本上不影响定子环9的承载能力和机械强度。替代于此，定子环9自承地构成。

定子环9由多个区段板11形成，所述区段板彼此排列成板环12并且彼此堆叠，使得产生至少一个定子叠片组10。

根据本发明的区段板的构造在图4中示出。

在图4中示出的区段板11具有基板13。区段板11以环形区段形状构造，即所述区段板具有围绕中轴线(未示出)弯曲的圆弧形的伸展。在图4中作为用于外转子的区段板示出的区段板11具有第一径向部段15，在所述第一径向部段中引入多个留空部21。留空部21适于容纳定子绕组。

与第一径向部段15相邻地，区段板11具有第二径向部段17，所述第二径向部段构成发电机定子5的磁轭的区段(图1至3)。

磁轭也称作为磁背(magnetischer Rücken)。与第二径向部段17相邻地，区段板11的结构围绕第三径向部段19扩展。第三径向部段19具有多个贯通开口23，用于使张紧机构穿过，如例如螺杆、螺丝、牵引绳等。

在第三径向部段19中设置有多个加固支柱24、25，所述加固支柱加固区段板11并且设计用于，在安装状态中加固定子叠片组10以及定子环9，以便使其有承载能力。加固支柱24、25具有多个第一支柱24，所述第一支柱非径向地定向。第一支柱24分别与径向线R1、R2展开角度α、β。角度α能够在数值上等于角度β。

第二支柱25与第一支柱24不同地径向地定向。优选地，第二支柱25朝向(未示出的)中轴线的方向渐尖地伸展。在第一支柱25之下存在至少一些支柱25b，所述支柱通到至少一个第一支柱24中，以及存在一些支柱25c，所述支柱分别与至少一个第一支柱24相交。

在一个特别优选的设计方案中，支柱24、25通过从基板13中冲出多个留空部27构成。优选地，留空部21和贯通开口23和留空部27借助于冲压从基板13中留空。

贯通开口23优选处于第一支柱24的角度α、β的角度原点处或者齐平地定向到两个分别相邻的第一支柱24的延伸方向的交点上。

虽然在图1至4中示出的设计方案明确地适合于具有外转子的发电机1，应理解的是，在本发明的构思中分别也包括具有内转子的发电机，其中采用与在上文中参照外转子描述的相同的基本方式。然而，具有用于容纳定子绕组的留空部21的第一径向部段15于是不在径向外部、而是在径向内部设置在区段板11处。相应的内容适用于第二和第三径向部段。

Claims (13)

1.一种用于风能设施(100)的发电机(1)的定子叠片组(10)的区段板(11)，所述区段板具有：

基板(13)，所述基板具有环形区段的形状，其中所述区段板(11)具有：第一径向部段(15)，在所述第一径向部段中设有用于容纳定子绕组的留空部(21)；以及

径向地与所述第一径向部段(15)相邻的第二径向部段(17)，所述第二径向部段形成发电机(1)的磁轭的区段，

其特征在于，

所述区段板(11)与所述第二径向部段(17)相邻地具有第三径向部段(19)，所述第三径向部段形成所述发电机(1)的定子承载结构的区段。

2.根据权利要求1所述的区段板(11)，

其中在所述第三径向部段(19)中构成多个加固支柱(24,25)，这些加固支柱(19)用于吸收压力、拉伸力和剪切力。

3.根据权利要求1或2所述的区段板(11)，

其中在所述第三径向部段(19)中构成多个贯通开口(23)，所述贯通开口适于使相应的张紧元件穿过。

4.根据上述权利要求中任一项所述的区段板(11)，

其中在所述第三径向部段(19)中在所述加固支柱(24，25)之间设置有多个材料削弱部或留空部(27)。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的区段板(11)，

其中所述加固支柱具有多个第一支柱(24)，所述第一支柱非径向地定向。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的区段板(11)，

其中所述加固支柱具有多个第二支柱(25)，所述第二支柱径向地定向。

7.根据权利要求5或6所述的区段板(11)，

其中分别相邻的第一支柱(24)彼此成角度地定向，并且其中

所述贯通开口(23)分别设置在各两个相邻的第一支柱(24)的延伸方向的交点处。

8.根据权利要求6或7所述的区段板(11)，

其中所述第二支柱(25)朝向所述区段板(11)的径向内侧的方向渐尖地构成。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的区段板(11)，

其中所述第一支柱和第二支柱(24，25)中的至少一些通入彼此(25b)或彼此交叉(25c)。

10.一种用于风能设施(100)的发电机(1)的定子叠片组(10)，所述定子叠片组具有多个区段板(11)，其中

多个区段板(11)在一个平面中彼此设置成，使得所述区段板共同地构成板环，并且

多个区段板(11)在形成的所述板环中堆叠成，使得所述区段板共同地构成所述定子叠片组(10)，

其中所述定子叠片组(10)具有第一径向部段(15)，在所述第一径向部段中设有多个用于容纳定子绕组的槽，其中所述槽通过设置在所述区段板(11)中的留空部(21)形成，以及

与所述第一径向部段(15)相邻的第二径向部段(17)，所述第二径向部段形成所述发电机(1)的磁轭，

其特征在于，

所述定子叠片组(10)与所述第二径向部段(17)相邻地具有第三径向部段(19)，所述第三径向部段形成所述发电机(1)的定子承载结构。

11.根据权利要求10所述的定子叠片组，

其中所述区段板(11)根据权利要求1至9中任一项构成。

12.一种风能设施(100)的发电机(1)，尤其是缓慢转动的同步环发电机，具有

发电机定子(5)，和相对于所述发电机定子(5)可转动地支承的发电机转子(3)，

其中所述发电机定子(5)具有至少一个定子叠片组(10)，在所述定子叠片组中设有多个槽，在所述槽中容纳有定子绕组，

其特征在于，

所述发电机定子具有至少一个根据权利要求10或11所述的定子叠片组。

13.一种风能设施(100)，尤其是无传动装置的风能设施，所述风能设施具有塔(102)，

在可转动地设置所述塔上的吊舱(104)，

可转动地支承在所述吊舱上的毂(106)，所述毂具有多个转子叶片(108)和用于提供电能的发电机(1)，所述发电机具有与所述毂连接的发电机转子(3)和与所述吊舱连接的发电机定子(5)，

其特征在于，

所述发电机根据权利要求12构成。