CN110771008A - 用于风力涡轮机的发电机的支撑结构部段 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种支撑结构部段，其用于发电机（101）的定子，特别是用于涡轮机的发电机（101）的定子，其中，支撑结构部段包括在轴向方向AD上延伸的载体元件，其中，载体元件（220）包括基部区段（220a）、侧面区段（220b）和顶部区段（220c），并且其中，顶部区段（220c）配置为借助于固定连接而联接至定子（103）的叠层片区段（408）。

Description

用于风力涡轮机的发电机的支撑结构部段

技术领域

本发明涉及一种用于风力涡轮机的发电机的支撑结构部段、包括多个这种支撑结构部段的用于风力涡轮机的发电机的定子以及用于制造其的方法。

背景技术

风力涡轮机通常包括用于生成机械旋转能的多个叶片。风力涡轮机内的发电机配置为在叶片被风驱动旋转时生成电力。因此，风力涡轮机被设计为将风能有效率地转化成旋转运动，由此为发电机提供足够的旋转能以用于电力生成。

风力涡轮机的发电机包括定子和转子。存在这样的设计：转子相对于定子径向向外地布置。

在不同的设计中，定子相对于转子径向向外地布置。定子包括叠层片区段，该叠层片区段包括用于电力生成的线圈。转子包括多个磁体。在磁体旋转时，旋转能被转换成电能。

定子的分段式叠层片堆叠需要被放置在距转子的磁体特定距离处。为此，支撑结构在定子的叠层片区段与转子之间并入在定子中。

这种支撑结构需要提供通用功能。其必须防止定子与转子之间的碰撞，特别是关于在启动的发电机内生成的巨大的径向和切向电磁（EM）力。进一步地，其必须防止分段式组件的一致本征频率和电磁激励力频率的发生。此外，支撑结构需要长期承受所有发电机负载条件，即，优选地在发电机的整个使用寿命期间承受，并且应当能够通过引导冷却空气来实现有效率的冷却。

作为定子的一部分的支撑结构在现有技术中是已知的。支撑结构可以包括载体元件。载体元件被用于将支撑结构部段并且因此将支撑结构整体上联接至定子的叠层片区段。由现有技术已知的这种支撑结构中的载体元件是T轮廓类型载体元件。这种载体元件具有基部区段，其中，实心的垂直元件被放置在基部区段的中心处。

由于中心元件的有限的表面面积，支撑结构到定子的叠层片区段的联接可以导致有限的稳定性连接。这种连接可能不足以满足现代风力涡轮机的稳定性要求。

进一步地，常规连接可能是不利的，这是因为当制造定子时，支撑结构与叠层片区段之间的界面可能是不可接近的。因此，由于制造过程期间的空间限制，首先可能难以建立连接。

此外，因为相关位置可能不容易接近，所以当在发电机的使用寿命期间需要维修定子时，如现有技术中所描述的常规连接也可能变得不利。

发明内容

本发明的一个目的可以是提供一种支撑结构，其用于定子，特别是用于在风力涡轮机的发电机中使用的定子，该支撑结构满足关于机械稳定性的要求并且同时能够以有成本效益的方式进行制造，并且允许在发电机的整个使用寿命期间的容易的维护。

该目的可以是通过根据独立权利要求的主题的支撑结构部段、定子和用于制造定子的方法来解决。

本发明的一个方面涉及一种支撑结构部段，其用于（特别是风力涡轮机的）发电机的定子，其中，支撑结构部段包括在轴向方向上延伸的载体元件，其中，载体元件包括基部区段、侧面区段和顶部区段，其中，（在轮廓图中），基部区段和侧面区段以在大约70°至大约130°的范围中的外部角φ（phi）相对于彼此定向，侧面区段和顶部区段以在大约70°至大约130°的范围中的内部角θ（theta）相对于彼此定向，基部区段联接至侧面区段，侧面区段联接至顶部区段，基部区段基本上在径向方向上与顶部区段间隔开，并且顶部区段配置为借助于固定连接（优选地鸠尾榫（dove-tail）接头连接）而联接至定子的叠层片区段，并且其中，固定连接优选地借助于螺栓连接而附接至顶部区段。

根据本发明的载体元件优选地是单件元件，并且不由多个不同的部件构成。在多构成类型的载体元件的情况下，需要组装至少基部区段和在其中心处的独立的垂直元件。相比之下，根据本发明的实施例的单个部件载体元件的制造可以是便宜的，并且不需要使载体元件的大小和量度单独地适于发电机（载体元件被提供用于该发电机）的大小和量度。因此，可以缩放支撑结构，即，根据不同的大小和量度的发电机而调节支撑结构。优选地，在本发明的背景下，术语“单个部件载体元件”是指至少一个载体元件包括至少一个基部区段和至少一个侧面区段和至少一个顶部区段，这些区段一起形成单件材料和/或由单件材料制造。更特别地，至少一个载体元件优选地包括至少一个基部区段、至少一个另一基部区段、至少一个侧面区段、至少一个另一侧面区段和至少一个顶部区段，这些区段全都一起形成单件材料和/或由单件材料制造。

载体元件的基部区段、侧面区段和顶部区段描述了例如Z类型轮廓。更优选地，在如下文进一步描述的示例性实施例中，载体元件的基部区段、侧面区段、顶部区段、另一侧面区段和另一基部区段描述了Ω类型轮廓（omega类型轮廓）。优选地，在示例性实施例中，顶部区段包括完全穿透顶部区段的多个螺栓孔。螺栓孔然后可以用于通过将螺栓的螺栓主体引入螺栓孔中而建立固定连接，其中，能够将螺栓的螺栓头部引入叠层片区段中的凹部（或沟槽）中。

由此，载体元件或多个载体元件形成支撑结构部段。定子的一个或多个叠层片能够联接至支撑结构部段，并且因此支撑结构整体上形成定子的叠层片区段。特别地，不必将叠层片焊接至载体元件的顶部表面区域。在示例性实施例中，叠层片可以通过相应固定连接而可移除地固定至载体元件的顶部表面。

优选地，在本发明的背景中，轴向方向被限定为平行于用于发电机的转子的旋转轴线。径向方向是延伸通过转子的旋转轴线并垂直于轴向方向的方向。周向方向被限定为围绕旋转轴线的方向，该方向垂直于径向方向和轴向方向。

支撑结构部段优选地与发电机设计一起使用，在该发电机设计中，定子相对于转子径向向外地布置，但不限于此。支撑结构部段也可以使用在使转子相对于定子径向向外地布置的发电机设计中。

在本发明的背景下，“固定连接”可以是适合于将叠层片联接至支撑结构部段的载体元件的任何连接。特别地，可以在相应载体元件的顶部区段上形成或放置突起，其中，该突起（优选地为鸠尾榫接头的尾部部分）适合于匹配叠层片区段中的对应凹部（或鸠（dove）类型沟槽），以用于形成可拆卸和可移除的连接。在这种实施例中，固定连接可以使用螺栓孔和/或螺栓将连接元件（例如，鸠尾榫接头的尾部）联接至载体元件的顶部区段。此外，固定连接可以包括螺钉连接。

借助于鸠尾榫接头连接将支撑结构联接至定子的叠层片区段允许高质量连接，从而为组件提供适合的稳定性。这种连接可以足以满足风力涡轮机的要求。

优选地，术语“螺栓连接”包括通过在螺栓孔中提供螺栓主体而建立的连接。术语螺栓还包括具有头部和主体的任何类型的紧固装置。

当制造定子时，可以容易地接近支撑结构与叠层片区段之间的接头。因此，自动化程序或半自动化制造过程变得有利地适用。

当在发电机的使用寿命期间需要移除或维修定子时，支撑结构与叠层片区段之间的容易接近的接头也可以变成优点。由于支撑结构基本上可逆地附接至定子的叠层片区段，所以在风力涡轮机的制造之后可以移除或分离支撑结构。

在本发明的更特别的实施例中，螺栓孔形成在载体元件的顶部区段中，并且固定连接由螺栓的头部建立，该螺栓的头部配置为匹配叠层片区段中的对应凹部。

特别地，固定连接是鸠尾榫接头，其中尾部在顶部区段上，并且对应凹部形成在定子的叠层片区段中。

在本发明的更特别的实施例中，螺栓孔形成在载体元件的顶部区段中，并且鸠尾榫接头连接由螺栓的头部建立，该螺栓的头部配置为匹配叠层片区段中的对应鸠类型凹部。

特别地，外部角φ可以在大约85°至大约120°的范围中，并且更特别地在大约85°至大约105°的范围中。进一步地，内部角θ可以在大约85°至大约120°的范围中，并且更特别地在大约85°至大约105°的范围中。内部角θ和外部角φ可以采取近似相同的值。

特别地，基部区段基本上在周向方向上延伸，从而直接连接至侧面区段。侧面区段基本上在径向方向上延伸。因此，侧面区段的端部基本上定向在径向方向上。在该背景下，术语“基本上在径向方向上延伸”是指侧面区段在由外部角表述的边界内在径向方向上延伸。

特别地，侧面区段直接连接至顶部区段。顶部区段基本上在周向方向上延伸。因此，顶部区段的端部基本上定向在周向方向上。在该背景下，术语“基本上在周向方向上延伸”是指顶部区段在由内部角表述的边界内在周向方向上延伸。特别地，当沿着轴向方向观察时，基部区段、侧面区段和顶部区段形成Z类型轮廓。

特别地，支撑结构包括一个或多个上文所描述的载体元件。载体元件被布置为沿着周向方向彼此间隔开并且大体上沿着轴向方向延伸。具体地，载体元件包括上文所描述的顶部区段、基部区段和侧面区段。顶部区段被布置在顶部平面内，基部区段被布置在基部平面内，并且侧面区段被布置在侧面平面内。顶部区段、基部区段和侧面区段沿着纵向方向（例如，沿着轴向方向）相对于彼此平行地延伸。顶部平面和侧面平面（即，它们的法线）在彼此之间具有大约70°至大约130°，特别是90°的内部角。基部平面和侧平面（即，它们的法线）在彼此之间具有大约70°至大约130°，特别是90°的外部角。

根据实施例，载体元件是一体形成的载体元件，特别是一体形成的金属载体元件。

一体形成的载体元件的制造是有成本效益的，并且允许载体元件的大小和量度容易地适于发电机（载体元件被提供用于该发电机）的大小和量度。因此，可以有效地缩放支撑结构，即，根据不同大小和量度的发电机而调节支撑结构。

根据实施例，载体元件还包括另一侧面区段，该另一侧面区段联接至顶部区段并且基本上在周向方向上与侧面区段间隔开。

在本发明的背景下，“另一侧面区段”与侧面区段间隔开”的表述是指另一侧面区段和侧面区段相对于彼此布置成使得在它们之间形成有凹部或开口。特别地，另一侧面区段和侧面区段彼此不直接接触。特别地，被放置在另一侧面区段与侧面区段之间的唯一元件是顶部区段，因此能够将顶部区段视为间隔元件。

特别地，另一侧面区段直接连接至顶部区段。另一侧面区段基本上在径向方向上延伸，相对于侧面区段的延伸是相反的。因此，另一侧面区段的端部基本上定向在径向方向上。在该背景下中，术语“基本上在径向方向上延伸”是指另一侧面区段在由另一内部角表述的边界内在径向方向上延伸，该另一内部角特别是在与针对内部角指定的相同的范围中，并且该另一内部角描述了顶部区段和另一侧面区段相对于彼此的定向。

特别地，支撑结构部段在周向方向上的端部区段由载体元件的另一侧面区段形成。

当使用用于支撑结构部段的这种设计时，不需要附加元件来形成支撑结构部段的端部区段。更确切地说，一个支撑结构部段的载体元件的侧面区段可以联接至另一支撑结构部段的载体元件的侧面区段。这允许支撑结构的有成本效益的生产以及有效率地组装多个支撑结构部段以形成完整的支撑结构。

总之，载体元件不仅允许支撑结构部段至叠层结构的稳定连接，而且还允许在周向方向上建立至相邻的支撑结构部段的连接。

根据实施例，载体元件还包括另一基部区段，该另一基部区段联接至另一侧面区段并且基本上在径向方向上与顶部区段间隔开。

特别地，另一基部区段可以直接连接至另一侧面区段。另一基部区段基本上在周向方向上延伸。因此，另一基部区段的端部基本上定向在周向方向上。在该背景下，术语“基本上在周向方向上延伸”是指另一基部区段在由另一外部角表述的边界内在周向方向上延伸，该另一外部角特别是在与针对外部角指定的相同的范围中，并且该另一外部角描述了另一侧面区段和另一基部区段相对于彼此的定向。特别地，当沿着轴向方向观察时，基部区段、侧面区段、顶部区段、另一侧面区段和另一基部区段形成Ω类型轮廓（omega类型轮廓）。

特别地，载体元件关于镜平面对称，其中镜平面在载体元件中间穿过，使得顶部区段基本上垂直于镜平面并且镜平面垂直于周向方向。

这可以允许将单个底部板或多个底部板牢固地附接至基部区段和/或另一基部区段，这可以通过在周向方向上连接载体元件而向多个载体元件提供机械稳定性。

有利地，能够由热轧或冷轧板，特别是由热轧或冷轧钢板来制造Ω类型轮廓。因此，载体元件的制造变得容易且有成本效益。

根据实施例，支撑结构部段包括至少两个载体元件。

特别地，支撑结构部段包括至少3、4、5、6或7或甚至更多个载体元件。

通过提供多个载体元件，可以实现支撑结构至叠层片区段的稳定联接。进一步地，多个独立的载体元件的单独的载体元件可以间隔开，并且开口可以形成在两个相邻的载体元件之间，这允许在径向方向上的空气流。

根据实施例，支撑结构部段还包括板元件，该板元件在周向方向上至少在至少两个载体元件之间延伸。

特别地，板元件联接至至少两个载体元件中的每一个的侧面区段或另一侧面区段。

这向以这种方式在周向方向上连接的载体元件提供了机械稳定性。

根据实施例，板元件基本上在周向方向上从支撑结构部段的端部区段延伸至支撑结构部段的相对的另一端部区段，即，形成环结构。

多个环结构（均由单个板元件在周向方向上形成）通过在周向方向上连接载体元件而向多个载体元件提供机械稳定性。由此，载体元件被牢固且准确地保持就位，这使得能够通过固定连接将叠层片区段稳定地联接至支撑结构部段。

根据实施例，多个板元件在周向方向上对准，从而基本上在周向方向上从支撑结构部段的端部区段延伸至支撑结构部段的相对的另一端部区段。

在该实施例中，环结构中的每一个或至少一个由在周向方向上联接至彼此的多个板元件形成，从而向多个载体元件提供机械稳定性。有利地，这同时容易地允许在发电机的使用寿命期间的容易更换。

根据实施例，板元件还包括通道，该通道配置为在轴向方向上引导空气。

当发电机启动时，通道允许轴向空气流和冷却。

根据实施例，支撑结构部段还包括顶部板，其中，顶部板联接至载体元件，从而在周向方向上连接至少两个载体元件。

根据实施例，至少两个载体元件通过顶部板在周向方向上的连接使得载体元件的顶部区段的至少一部分未被覆盖。这有利地允许借助于固定连接将顶部板直接联接至叠层片区段。

顶部板通过在周向方向上连接载体元件而向多个载体元件提供机械稳定性。

根据另一实施例，支撑结构部段包括联接至至少两个载体元件的顶部板和在周向方向上在至少两个载体元件之间延伸的至少一个板元件。特别地，顶部板在周向方向上联接至载体元件的顶部区段，但是使得载体元件的顶部区段的至少一部分未被覆盖，并且板元件联接至至少两个载体元件中的每一个的侧面区段或另一侧面区段。

由此，至少两个载体元件以双重方式（即，通过板元件和顶部板）在周向方向上被稳定。

根据实施例，支撑结构部段还包括底部板，其中，底部板联接至载体元件，优选地联接至载体元件的基部区段，从而在周向方向上连接至少两个载体元件。

底部板通过在周向方向上连接载体元件而向多个载体元件提供机械稳定性。由此，载体元件被牢固且准确地保持就位，这使得能够通过固定连接将叠层片区段稳定地联接至支撑结构部段。

根据另一实施例，支撑结构部段包括联接至至少两个载体元件的基部区段的底部板和在周向方向上在至少两个载体元件之间延伸的至少一个板元件。

由此，至少两个载体元件以双重方式（即，通过板元件和底部板）在周向方向上被稳定。

根据另一实施例，支撑结构部段包括联接至至少两个载体元件的顶部板和在周向方向上在至少两个载体元件之间延伸的至少一个板元件和联接至至少两个载体元件的底部板。特别地，顶部板在周向方向上联接至载体元件的顶部区段，但是使得载体元件的顶部区段的至少一部分未被覆盖，并且板元件联接至至少两个载体元件中的每一个的侧面区段和/或另一侧面区段，并且底部板在周向方向上联接至载体元件的基部区段和/或另一基部区段。

由此，至少两个载体元件以三重方式（即，通过顶部板、板元件和底部板）在周向方向上被稳定。

本发明的另一方面涉及一种用于发电机（特别是风力涡轮机的发电机）的定子，其中，定子包括：叠层、片区段和支撑结构，其中，支撑结构包括多个支撑结构部段，并且定子的叠层片区段借助于鸠尾榫接头连接联接至载体元件的顶部区段。

根据本发明的另一实施例，定子包括：

至少两个支撑结构部段，该至少两个支撑结构部段借助于两个支撑结构部段的对应端部区段之间的至少一个块元件而在周向方向上联接至彼此。

特别地，支撑结构部段在周向方向上的端部区段均由载体元件的侧面区段形成，并且至少一个块元件与载体元件的侧面区段接触。

通过这种架构，不需要附加的端部部段。这允许支撑结构的有成本效益的生产。进一步地，支撑结构部段的机械稳定的组装被实现以形成完整的支撑结构。总之，载体元件以双重方式起作用，其不仅允许支撑结构部段至叠层结构的稳定连接，而且还允许与块元件相组合地在周向方向上建立至相邻的支撑结构部段的稳定连接。

本发明的另一方面涉及一种用于制造定子的方法。该方法包括：提供叠层片区段和提供支撑结构，其中，支撑结构包括多个支撑结构部段，并且其中，定子的叠层片区段借助于固定连接，优选地借助于鸠尾榫接头连接而联接至载体元件的顶部区段。

在本发明的背景下，术语“鸠尾榫接头”还包括其中仅在载体元件的顶部区段上提供尾部而不是螺栓并且不需要螺栓孔的实施例。

在实施例中，插入在载体元件的顶部区段中的螺栓的螺栓头部对应于鸠尾榫接头的尾部。

由于对应于尾部的螺栓头部以及叠层片区段中的相应凹部的成形的方式，鸠尾榫接头非常坚固。因此，鸠尾榫接头使得能够将叠层片区段稳定地联接至支撑结构部段。

进一步地，这实现了非常灵活的连接，当在发电机的使用寿命期间需要移除或维修定子时，该非常灵活的连接可以是特别有利的。由于支撑结构基本上可逆地附接至定子的叠层片区段，所以可以有效率地移除或分离支撑结构。

必须注意，已经参照不同的主题描述了本发明的实施例。特别地，一些实施例已经参照方法类型权利要求进行了描述，而其它实施例已经参照设备类型权利要求进行了描述。然而，本领域的技术人员将从上述描述和如下描述中理解到，除非另外指出，否者除了属于一个类型的主题的特征的任意组合之外，涉及不同主题的特征之间的（特别是方法类型权利要求的特征与设备类型权利要求的特征之间的）任意组合也被视为通过本文件公开。

由将在下文中描述的实施例的示例，上文所限定的方面以及本发明的另外的方面是明显的，并且参照实施例的示例解释了上文所限定的方面以及本发明的另外的方面。在下文中将参照实施例的示例更加详细地描述本发明，但本发明不限于实施例的示例。

概括地，在本发明中，叠层片堆叠优选地经由鸠尾和键连接而被螺栓连接到支撑结构上（特别是螺栓连接到支撑结构部段上）。支撑结构由弯曲的钢板（即，载体元件，其特别地具有omega轮廓）制成，该弯曲的钢板优选地在端部处焊接至钢板（即，压力板）。特别地，或者将omega轮廓分开并焊接至多个钢板或环板（即，板元件）上，或者将环板分开并焊接至omega轮廓的侧面和内部。特别地，凸缘（即，基部区段）可以成形在轮廓端部处以便减小热点应力。在位于最外侧的omega轮廓（即，端部区段）处将相邻的部段螺栓连接在一起，其中，已经从这些轮廓移除了凸缘中的一个（即，基部区段、另一基部区段）。钢块可选地焊接至这些轮廓。

如上文所解释地，或者omega轮廓（即，载体元件）或者环板（即，板元件）能够被分开。每个omega轮廓区段能够成形为以便减小热点应力。这具有以下优点：焊接过程只需要一个固定设置即可。对于每个omega轮廓焊接，能够用仅仅一个容易接近的开始点和停止点来从外部完成焊接。

必须注意，已经参照不同的主题描述了本发明的实施例。特别地，一些实施例已经参照设备类型权利要求进行了描述，而其它实施例已经参照方法类型权利要求进行了描述。然而，本领域的技术人员将从上述描述和如下描述中理解到，除非另外指出，否者除了属于一个类型的主题的特征的任意组合之外，涉及不同主题的特征之间的（特别是设备类型权利要求的特征与方法类型权利要求的特征之间的）任意组合也被视为通过本申请公开。

由将在下文中描述的实施例的示例，上文所限定的方面以及本发明的另外的方面是明显的，并且参照实施例的示例解释了上文所限定的方面以及本发明的另外的方面。在下文中将参照实施例的示例更加详细地描述本发明，但本发明不限于实施例的示例。

附图说明

图1以立体图示出了包括转子和定子的发电机，其中定子包括由多个支撑结构部段组成的支撑结构。

图2以俯视立体图示出了根据本发明的实施例的支撑结构部段。

图3以立体图示出了根据本发明的实施例的支撑结构部段的载体元件。

图4以沿着轴向方向的截面图示出了定子的一部段，其中定子包括支撑结构部段和联接至支撑结构的叠层片区段的一部段。

图5以仰视立体图示出了如图4中所示的根据本发明的实施例的定子的一部段。

图6以立体图示出了如图4和图5中所示的根据本发明的实施例的定子的一部段。

图7以立体图示出了根据本发明的另一实施例的定子的一部段，其中定子包括支撑结构部段和联接至支撑结构的叠层片区段的一部段。

图8以立体图示出了根据本发明的实施例的联接至彼此的两个支撑结构部段。

图9以俯视立体图示出了根据本发明的另一实施例的支撑结构部段。

图10以仰视立体图示出了根据本发明的另一实施例的具有支撑结构部段的定子的一部段。

图11以仰视立体图示出了根据本发明的另一实施例的具有支撑结构部段的定子的一部段。

图12以仰视立体图示出了根据本发明的另一实施例的具有支撑结构部段的定子的一部段。

具体实施方式

附图中的图示是示意性的。应注意，在不同的附图中，类似的或者相同的元件提供有相同的附图标记。

进一步地，诸如“前”和“后”、“上”和“下”、“左”和“右”等的空间相对术语用于描述一个元件与（多个）另一元件的关系，如附图中所图示。因此，空间相对术语可以应用于在使用中不同于附图中所描绘的定向的定向。显然，所有这种空间相对术语仅仅是为了易于描述而参照附图中所示出的定向，并且不一定是限制性的，因为根据本发明的实施例的设备当在使用时能够采取不同于附图中所图示的那些定向的定向。

图1示出了特别是用于风力涡轮机的发电机101，该发电机101具有转子110和定子103。转子110绕着限定轴向方向AD的轴线旋转。转子110的外部部分的移动限定周向方向CD。从发电机的中心向外指向的方向被限定为径向方向RD。

发电机101的定子103包括叠层片区段（图1中未示出）和支撑结构102。支撑结构102由多个支撑结构部段105组成。支撑结构部段105中的每一个相对于发电机的旋转移动在周向方向CD上联接至相邻的支撑结构部段105。

支撑结构102被布置在叠层片区段（未示出）与转子110之间。

图2以支撑结构部段205的俯视立体图示出了根据本发明的实施例的支撑结构部段205。支撑结构部段205配置为用于在风力涡轮机的定子中使用。支撑结构部段205包括多个载体元件220。每个载体元件220在轴向方向AD上延伸。载体元件220具有带有顶部区段220c的波纹形状。载体元件220的顶部区段220c形成平台（plateau）。在载体元件220的顶部区段220c中形成了多个螺栓孔226，该多个螺栓孔226配置为容纳螺栓。

支撑结构部段205还包括在轴向方向AD上堆叠的多个板元件230。多个板元件230中的每一个在周向方向CD上延伸。板元件230中的每一个基本上在周向方向CD上从支撑结构部段205的端部区段221延伸至支撑结构部段205的相对的另一端部区段221'。因此，每个板元件230能够被视为在支撑结构部段205的周向方向CD上形成的环结构。每个板元件230在周向方向CD上延伸通过载体元件220中的定制大小的凹部，该凹部对应于板元件230的尺寸和形状。在另一实施例中，板元件230可以被焊接至载体元件220的侧面区段。在又一实施例中，载体元件220可以被分段，其中每个部段在轴向方向上联接（例如，焊接）至板元件230。

每个环结构可以通过在周向方向CD上彼此相邻的多个单个板元件230的对准来形成，而不是使每个环结构由单个板元件230形成。每个板元件230在周向方向CD上例如通过焊接和/或通过螺栓类型连接而联接至载体元件220，特别是联接至载体元件220的侧面区段和/或另一侧面区段。在这种实施例中，每个板元件230被放置在邻近的载体元件220之间，并且被联接至邻近的载体元件220的侧面区段。

环结构（或环板）具有多种用途。首先，其稳定（特别是omega类型轮廓的）载体元件的侧面区段和基部区段。第二，其经由部段到部段的螺栓连接在分段式定子组件中形成环。这些环有助于减小径向变形。第三，其有助于将切向EM力均匀地分布到载体元件上，特别是omega类型轮廓上。

板元件包括通道232，当发电机启动时，该通道232允许在轴向方向AD上的空气流和冷却。

支撑结构部段205还包括在轴向方向上在支撑结构部段205的一个端部处的压力板240和在轴向方向上在支撑结构部段205的相对端部处的另一压力板240'。

两个压力板240、240'中的每一个包括多个通道242，当发电机启动时，该多个通道242允许在轴向方向AD上的空气流和冷却。

两个压力板240、240'中的每一个包括多个螺栓孔246。借助于多个螺栓孔246，两个压力板240、240'中的每一个可以联接至发电机的转子。替代地，两个压力板240、240'可以被焊接至发电机的转子。

图3以立体图示出了根据本发明的实施例的支撑结构部段205的载体元件220。载体元件220包括基部区段220a、另一基部区段220a'、侧面区段220b、另一侧面区段220b'和顶部区段220c。

基部区段220a和侧面区段220b以具有大约90°的值的外部角φ相对于彼此定向。侧面区段220b和顶部区段220c以具有大约90°的值的内部角θ相对于彼此定向。

另一基部区段220a'和另一侧面区段220b'（分别以类似于基部区段220a和侧面区段220b的方式）以也具有大约90°的值的另一外部角相对于彼此定向。另一侧面区段220b'和顶部区段220c（以类似于侧面区段220b和顶部区段220c的方式）以具有大约90°的值的另一内部角相对于彼此定向。

顶部区段220c配置为联接至定子的叠层片区段。该连接借助于固定连接而建立。为了建立这种固定连接，在顶部区段220c中提供螺栓孔。为此，顶部区段220c形成平台，该平台具有适当延伸的表面面积，以使得能够在其中形成螺栓孔并且将螺栓牢固地固定在螺栓孔中。

基部区段220a和另一基部区段220a'配置为凸缘元件，该凸缘元件用于附接例如底部板。

在图3的实施例中，侧面区段220b和另一侧面区段220b'基本上平行于彼此地定向。顶部区段220c相对于基部区段220a和另一基部区段220a'两者而言也是如此。

基部区段220a和另一基部区段220a'均包括通道，当发电机启动时，该通道允许径向空气流和冷却。基部区段220a和/或另一基部区段220a'的通道优选地呈现为在周向方向CD上伸长的多个平行狭缝。

在图3中所示的实施例中，载体元件220是单件载体元件，特别是金属或金属合金的一体形成的载体元件。基部区段220a、侧面区段220b、顶部区段220c、另一侧面区段220b'和另一基部区段220a'以该顺序构成载体元件。在从基部区段220a到侧面区段220b、从侧面区段220b到顶部区段220c、从顶部区段220c到另一侧面区段220b'以及从另一侧面区段220b'到另一基部区段220a'的过渡处，载体元件220形成圆形边缘。

概括地，每个载体元件220具有波纹形状，在图3中所示的实施例中，该波纹形状具有单个波纹，该单个波纹形成能够被描述为omega形状。这种Ω类型（omega类型）轮廓与已知轮廓不同，已知轮廓仅具有相对狭窄的顶部区段。由于这种已知轮廓不提供具有适当延伸的表面面积的平台，因此这种已知轮廓可以仅形成至定子的较低质量连接。由于根据本发明的轮廓具有间隔开的侧面区段和另一侧面区段，因此根据本发明的轮廓可以被有效率地制造。

图4以沿着轴向方向的横截面图示出了定子403的一部段，其中定子包括支撑结构部段205和叠层片区段408的一部段。

图4中呈现的支撑结构部段205对应于图2中描述的支撑结构。图4图示了支撑结构部段205和叠层片区段408的组装，即，图示了支撑结构部段205可以如何联接至叠层片区段408以便形成定子403（的一部段）。

图4中的载体元件220的顶部区段220c联接至定子403的叠层片区段408。该连接借助于固定连接而建立。为此，在载体元件220的顶部区段220c中提供螺栓孔。在这点上，利用了顶部区段形成平台，该平台具有延伸的表面面积以使得能够在其中形成螺栓孔。螺栓450以鸠尾榫接头连接的形式与叠层片区段408形成螺栓连接。螺栓450包括主体450a和头部450b。螺栓450的主体450a被引入载体元件220的顶部区段中的螺栓孔中。螺栓450的头部450b连接至叠层片区段408中的对应凹部408a。

叠层片区段408由在轴向方向AD上堆叠的多个叠层片组成。在图4中，图示了片区段408的单个叠层片借助于由多个螺栓450形成的鸠尾榫接头连接而联接至支撑结构部段205。

由于叠层片区段408由在轴向方向上堆叠的多个片组成，所以叠层片区段的另外的片（在轴向方向上被放置在前面或后面——图4中未示出）可以以与图4所图示的相同的方式借助于由多个螺栓450形成的鸠尾榫接头连接而联接至支撑结构部段205。

图5以仰视立体图示出了如图4中所示的根据本发明的实施例的定子403的一部段。支撑结构部段205包括多个载体元件220，其中，多个载体元件220中的每一个在轴向方向AD上延伸。支撑结构部段205的仰视立体图图示了存在有在两个相邻的载体元件220之间形成的开口，该开口允许在径向方向上的空气流。

支撑结构部段205的仰视立体图还图示了载体元件220中的螺栓中的每一个的螺栓主体450a在径向方向上延伸。

在图5中所示的实施例中，支撑结构部段205的端部区段221、221'由附加端部区段板423形成。

图6以立体图示出了根据本发明的另一实施例的定子403的一部段。图6清楚地图示了螺栓450的头部450b被连接至叠层片区段408中的对应凹部408a。没有单独地描绘叠层片区段408的各种片。由图6，支撑结构部段205的环类型结构是明显的。板元件230在周向方向CD上延伸，从而在支撑结构部段205的周向方向CD上形成环结构。在支撑结构部段205中存在多个环结构（该多个环结构可以均由单个板元件230或由多个相邻的板元件230形成）。

环结构通过在周向方向上连接载体元件220而向多个载体元件220提供机械稳定性。由此，载体元件220被牢固且准确地保持就位，这使得能够通过固定连接将叠层片区段408稳定地联接至支撑结构部段205。

支撑结构部段205的端部区段221'在周向方向CD上由载体元件220的（另一）侧面区段220b'形成，该（另一）侧面区段220b'在支撑结构部段205的周向方向上最向外地放置。对于对应的相对的另一端部区段221'而言也是如此。（另一）侧面区段220b'包括螺栓孔220d，以用于建立至相邻的支撑结构部段的连接。

图7以立体图示出了根据本发明的另一实施例的定子705的一部段。在图7的实施例中，支撑结构部段705的端部区段221'在周向方向CD上由L形元件715形成，该L形元件715在支撑结构部段705的周向方向上从多个载体元件220向外地放置。对于放置了另一L形元件的对应的相对的另一端部区段221而言也是如此。

图8以立体图示出了根据本发明的实施例的联接至彼此的两个支撑结构部段805、805'。

定子的支撑结构包括多个支撑结构部段805、805'。图8展示了两个相邻的支撑结构部段805、805'可以如何联接在一起以形成支撑结构。

根据图8的实施例，两个相邻的支撑结构部段805、805'通过两个块元件856而联接至彼此，两个块元件856基本上具有相同的大小。两个块元件在周向方向CD上被放置在两个支撑结构部段805、805'的相应端部区段221之间。支撑结构部段805、805'的端部区段221在周向方向CD上由支撑结构部段805、805'的相应载体元件220的相应侧面区段形成。两个块元件856通过螺栓连接858附接至彼此并且附接至支撑结构部段805、805'的端部区段221。替代地，可以使用单个块元件856，该单个块元件856可以通过螺栓连接858或通过焊接附接至支撑结构部段805、805'的端部区段221。

图9以俯视立体图示出了根据本发明的另一实施例的支撑结构部段905。支撑结构部段905包括多个顶部板960。每个顶部板960可以联接至载体元件220，从而在周向方向CD上连接至少两个载体元件220。

每个顶部板960在支撑结构905的轴向方向上延伸并且被放置成使得，当连接至至少两个载体元件220时，顶部板960在周向方向上使载体元件220的每个顶部区段220c的至少一部分未被覆盖。在该未被覆盖的区段中，提供了多个通孔226，该多个通孔226允许通过固定连接将支撑结构部段905联接至叠层片区段。

顶部板960通过在周向方向CP上连接载体元件220而向多个载体元件220提供机械稳定性。

如由图9同样明显的是，在基部区段220a中提供了多个螺栓孔927和螺栓928，以用于联接底部板。

每个顶部板960包括通道962，当发电机启动时，该通道962允许径向空气流和冷却。

顶部板960通过在周向方向上连接载体元件220而向多个载体元件220提供机械稳定性。由此，载体元件220被保持就位。这使得能够通过固定连接，特别是通过鸠尾榫接头将叠层片区段稳定地联接至支撑结构部段905。

图10以仰视立体图示出了根据本发明的另一实施例的具有支撑结构1005的定子1003的一部段。

支撑结构部段1005包括多个顶部板960，如图9中所描述地。支撑结构部段1005的仰视立体图图示了在两个相邻的载体元件220之间存在开口。通过这些开口，顶部板960在图10中可见。

支撑结构部段1005还包括多个底部板1070。每个底部板1070在支撑结构1005的轴向方向上延伸。底部板联接至载体元件220的基部区段220a、220a'。基部区段220a、220a'用作凸缘区段。底部板1070包括通孔1077，该通孔1077允许借助于螺栓928而建立至基部区段220a、220a'的螺栓连接。由此，底部板1070被牢固且准确地附接至载体元件220。

底部板1070通过在周向方向上连接载体元件220而向多个载体元件220提供机械稳定性。在替代实施例中，除了通过底部板和/或顶部板实现的稳定性之外，在支撑结构部段205中还可以存在在周向方向上延伸的多个环板结构（其可以均由单个板元件230或由多个相邻的板元件230形成）。

底部板1070包括另外的通孔或通道，当发电机启动时，该另外的通孔或通道允许径向空气流和冷却。

图11以仰视立体图中示出了根据本发明的另一实施例的具有支撑结构1105的定子1103的一部段。

支撑结构部段1105还包括单个底部板1170。单个底部板1170在支撑结构1005的周向方向上延伸。底部板联接至载体元件220的用作凸缘区段的基部区段。底部板1170包括通孔1177，该通孔1177允许建立至载体元件的基部区段220a、220a'的螺栓连接。

由于底部板1170形成为在周向方向上延伸的单个底部板，所以其具有适当延伸的表面面积以允许存在相对大的空气通道1172，当发电机启动时，该空气通道1172允许径向空气流和冷却。进一步地，通过形成具有螺栓孔1174a的L形结构1174而将底部板联接至支撑结构部段1105的端部区段221、221'。这是可能的，因为底部板基本上在周向方向CD上从支撑结构部段1105的端部区段221延伸至支撑结构部段的相对的端部区段221'。由于该L形结构，底部板1170借助于螺栓连接和/或焊接而牢固地附接至支撑结构部段1105。

图12以仰视立体图示出了根据本发明的另一实施例的具有支撑结构1205的定子1203的一部段。

支撑结构部段1205包括多个环形底部结构1270，即，U形梁，其被弯曲和弯折并且可以焊接或螺栓连接至载体元件220。

支撑结构部段1205还包括多个底部板1270。每个环形底部结构1270在支撑结构1205的轴向方向上延伸。环形底部结构例如通过焊接而联接至载体元件220的基部区段220a、220a'，即，基部区段220a、220a'用作附接区段。

环结构通过在周向方向上连接载体元件220而向多个载体元件220提供机械稳定性。由此，载体元件220被牢固且准确地保持就位，这使得能够通过螺栓连接将叠层片区段稳定地联接至支撑结构部段1205。

两个支撑结构部段1205的端部区段可以借助于环形底部结构1270而被连接。

应注意，术语“包括”并不排除其它元件或步骤，并且“一”或“一个”并不排除多个。而且，结合不同的实施例描述的元件可以被组合。还应注意，权利要求书中的附图标记不应被视为限制权利要求书的范围。

Claims (15)

1.一种支撑结构部段（105），用于发电机（101）的定子（103），特别是用于风力涡轮机的发电机（101）的定子（103），其中，所述支撑结构部段包括：

在轴向方向（AD）上延伸的载体元件（220），其中，

所述载体元件（220）包括基部区段（220a）、侧面区段（220b）和顶部区段（220c），其中，

所述基部区段（220a）和所述侧面区段（220b）以在70°至130°的范围中的外部角（φ）相对于彼此定向，

所述侧面区段（220b）和所述顶部区段（220c）以在70°至130°的范围中的内部角（θ）相对于彼此定向，

所述基部区段（220a）联接至所述侧面区段（220b），

所述侧面区段（220b）联接至所述顶部区段（220c），

所述基部区段（220a）基本上在径向方向（RD）上与所述顶部区段（220c）间隔开，并且

所述顶部区段（220c）配置为借助于固定连接而联接至所述定子（103）的叠层片区段（408）。

2.根据权利要求1所述的支撑结构部段（105），其中，

所述载体元件（220）是一体形成的载体元件，特别是一体形成的金属载体元件。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的支撑结构部段（105），其中，

所述载体元件（220）还包括：

另一侧面区段（220b'），所述另一侧面区段（220b'）联接至所述顶部区段（220c），并且基本上在周向方向（CD）上与所述侧面区段（220b）间隔开，其中特别地，

所述支撑结构部段（105）在周向方向（CD）上的端部区段（221'）由所述载体元件（220）的所述另一侧面区段（220b'）形成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的支撑结构部段（105），其中，所述载体元件（220）还包括：

另一基部区段（220a'），所述另一基部区段（220a'）联接至所述另一侧面区段（220b'）并且基本上在径向方向（RD）上与所述顶部区段（220c）间隔开。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的支撑结构部段（105），其中，所述支撑结构部段包括：

至少两个载体元件（220）。

6.根据权利要求5所述的支撑结构部段（105），其中，所述支撑结构部段还包括：

板元件（230），所述板元件（230）在周向方向（CD）上至少在所述至少两个载体元件（220）之间延伸。

7.根据权利要求6所述的支撑结构部段（105），其中，

所述板元件（230）基本上在所述周向方向（CD）上从所述支撑结构部段（105）的端部区段（221）延伸至所述支撑结构部段（105）的相对的另一端部区段（221'）。

8.根据权利要求6所述的支撑结构部段（105），其中，

多个板元件（230）在所述周向方向（CD）上对准，从而基本上在所述周向方向（CD）上从所述支撑结构部段（105）的端部区段（221）延伸至所述支撑结构部段（105）的相对的另一端部区段（221'）。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的支撑结构部段（105），

其中，所述板元件（230）还包括通道（232），所述通道（232）配置为在所述轴向方向（AD）上引导空气。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的支撑结构部段（105、905），其中，所述支撑结构部段还包括：

顶部板（960），

其中，所述顶部板（960）联接至所述载体元件（220），从而在所述周向方向（CD）上连接所述至少两个载体元件（220）。

11.根据权利要求10所述的支撑结构部段（105、905），其中，

所述至少两个载体元件（220）通过所述顶部板（960）在周向方向上的连接使得所述载体元件（220）的所述顶部区段（220c）的至少一部分未被所述顶部板（960）覆盖，以允许借助于固定连接而将所述顶部板（220c）联接至叠层片区段（408）。

12.根据权利要求5至11中任一项所述的支撑结构部段（105、1005、1105、1205），其中，

所述支撑结构部段还包括：

底部板（1070、1170、1270），其中，

所述底部板联接至所述载体元件（220），优选地联接至所述载体元件（220）的所述基部区段（220a、220a'），从而在所述周向方向上连接所述至少两个载体元件（220）。

13. 一种定子（103），用于发电机（101），特别是用于风力涡轮机的发电机（101），其中，所述定子包括：

叠层片区段（408），以及

支撑结构（102），其中，

所述支撑结构（102）包括根据前述权利要求1至12中任一项所述的多个支撑结构部段（105），并且

所述定子（103）的所述叠层片区段（408）借助于鸠尾榫接头连接（408a、450a、450b）而联接至所述载体元件（220）的所述顶部区段（220c）。

14.根据权利要求13所述的定子（103），其中，

所述多个支撑结构部段（105）中的至少两个支撑结构部段（805、805'）借助于所述两个支撑结构部段（805、805'）的对应端部区段（221、221'）之间的至少一个块元件（856）而在所述周向方向（CD）上联接至彼此。

15.一种用于制造定子（103）的方法，所述方法包括：

提供叠层片区段（408）；

提供支撑结构（102），

其中，所述支撑结构（102）包括根据前述权利要求1至12中任一项所述的多个支撑结构部段（105）；

借助于固定连接、借助于鸠尾榫接头连接（408a、450a、450b）而将所述定子（103）的所述叠层片区段（408）联接至所述载体元件（220）的所述顶部区段（220c）。

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