CN113131681B - 一种直驱永磁风力发电机用导电环、导电环组件 - Google Patents
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Abstract
本发明属于风力发电机技术领域，涉及一种直驱永磁风力发电机用导电环、导电环组件。该导电环包括固定于发电机定子模块上的相环及中性环，中性环位于相环的下方；相环包括由U1环、V1环、W1环组成的第一组相环，由U2环、V2环、W2环组成的第二组相环，中性环包括第一中性环及第二中性环；第一中性环、U1环、V1环、W1环呈阶梯式结构分布，第二中性环、U2环、V2环、W2环呈阶梯式结构分布；第一中性环与第二中性环之间，U1环与U2环之间，V1环与V2环之间，W1环与W2环之间均存在间距。导电环通过阶梯式结构分布，使中性环与各相环产生错位，从而满足发电机模块化设计、安装后导电环支架的安全电气间隙要求。
Description
技术领域
本发明属于风力发电机技术领域，涉及直驱永磁风力发电机，具体涉及一种直驱永磁风力发电机用导电环、导电环组件。
背景技术
风力发电机是将风能转化为电能，是一种清洁可再生能源，越来越受到重视。在众多的发电机类型中，直驱永磁风力发电机具有结构简单、传动效率高、可靠性高等特点，是风电行业的主力机型之一。随着路上机组单机容量的增大以及海上风电的需求日益增加，直驱永磁风力发电机的体积也越来越大，这对制造、运输和运维带来诸多的不便，体积成为了大功率直驱永磁风力发电机的一个瓶颈。为了解决发电机大体积的问题通常会将发电机进行模块化设计，模块化设计可以降低大功率直驱永磁风力发电机的制造、运输、吊运和运维等一系列问题，而且可以缩短制造周期，提高发电机的可靠性。
发电机模块化设计，通常定子会在圆周方向分成若干个单元模块，每个单元模块自成一个单元电机，待各个单元电机制造完成后再组装成一个完整的定子，定子通过电缆与导电环焊接将发电机的电能引出到变流器侧。常规直驱永磁风力发电机的导电环是一体式，分为中性环和相环，电缆同相环焊接引出。由于发电机采用模块化设计，各单元电机包含完整的中性环和相环，每一相通过线圈引出线需连接到各单元电机导电环上，因此采用常规的一体式导电环无法满足发电机模块化的设计需求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种直驱永磁风力发电机用导电环、导电环组件，以解决发电机模块化设计后导电环的连接问题，减少各定子模块运行时振动所带来的影响。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一方面，本发明提供了一种直驱永磁风力发电机用导电环，包括固定于发电机定子模块上的相环及中性环，所述中性环位于相环的下方；所述相环包括由U1环、V1环、W1环组成的第一组相环，由U2环、V2环、W2环组成的第二组相环，所述中性环包括第一中性环及第二中性环；所述第一中性环、U1环、V1环、W1环呈阶梯式结构分布，所述第二中性环、U2环、V2环、W2环呈阶梯式结构分布；所述第一中性环与第二中性环之间，U1环与U2环之间，V1环与V2环之间，W1环与W2环之间均存在间距。
进一步，所述相环及中性环通过导电环固定座安装于定子模块的支架上。
进一步，所述导电环固定座采用绝缘材料制成。
进一步，所述相环及中性环在安装前均安装有绝缘层。
进一步，所述第一中性环与U1环之间、U1环与V1环之间、V1环与W1环之间均存在间距，所述第二中性环与U2环之间、U2环与V2环之间、V2环与W2环之间均存在间距。
进一步，所述导电环的端部各设有两个连接孔。
另一方面，本发明提供了一种直驱永磁风力发电机用导电环组件，包括多个如上部分或全部所述的导电环，相邻导电环之间通过软连接铜排和螺栓实现连接，且位于连接处的裸露部位设有绝缘结构。
进一步，所述软连接铜排的中间处包有绝缘层。
进一步，所述软连接铜排的两侧各设有两个腰型孔，用以与导电环端部的连接孔连接。
进一步，所述软连接铜排采用0.02～0.06mm的铜箔片压接而成。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案包括以下有益效果：导电环通过阶梯式结构分布，使中性环与各相环产生错位，从而满足发电机模块化设计、安装后导电环支架的安全电气间隙要求；同时，导电环采用阶梯式结构分布，方便其与软连接铜排连接，且利用软连接铜排的柔韧性可解决发电机运行时不同定子模块之间振动对导电环带来的拉力影响。
此外，软连接铜排采用0.05mm的铜箔片压接而成，中间处包有绝缘层，使软连接铜排既有良好的导电性能又有柔韧性；软连接铜排的两侧各设有两个腰型孔，方便其与导电环端部的连接孔连接。
附图说明
图1为本发明提供的一种直驱永磁风力发电机用导电环结构图；
图2为本发明提供的定子模块的结构示意图；
图3为本发明提供的软连接铜排的结构示意图；
图4为本发明提供的导电环组件的安装示意图。
其中：1、定子模块；2、软连接铜排；3、定子支架；4、第一中性环；5、第二中性环；6、U1环；7、U2环；8、V1环；9、V2环；10、W1环；11、W2环；12、导电环固定座；13、支架；14、腰型孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
一方面，结合图2所示，本发明公开了一种直驱永磁风力发电机的定子模块1，该定子模块1上安装有导电环，导电环包括固定于发电机定子模块1上的相环及中性环，中性环位于相环的下方；相环包括由U1环6、V1环8、W1环10组成的第一组相环，由U2环7、V2环9、W2环11组成的第二组相环，中性环包括第一中性环4及第二中性环5；第一中性环4、U1环6、V1环8、W1环10呈阶梯式结构分布，第二中性环5、U2环7、V2环9、W2环11呈阶梯式结构分布；第一中性环4与第二中性环5之间，U1环6与U2环7之间，V1环8与V2环9之间，W1环10与W2环11之间均存在间距。
进一步，所述相环及中性环通过导电环固定座12安装于定子模块1的支架13上。
进一步，所述导电环固定座2采用绝缘材料制成。
进一步，所述相环及中性环在安装前均安装有绝缘层。
进一步，所述第一中性环4与U1环6之间、U1环6与V1环8之间、V1环8与W1环10之间均存在间距，所述第二中性环5与U2环7之间、U2环7与V2环9之间、V2环9与W2环11之间均存在间距。
进一步，所述导电环的端部各设有两个连接孔。
另一方面，结合图1所示，本发明提供了一种直驱永磁风力发电机用导电环结构，包括多个如上部分或全部所述的导电环，相邻导电环之间通过软连接铜排2和螺栓实现连接，且位于连接处的裸露部位设有绝缘结构。
进一步，结合图3所示，所述软连接铜排2的中间处包有绝缘层，起到电气绝缘作用。
进一步，所述软连接铜排2的两侧各设有两个腰型孔14，方便与导电环端部的连接孔连接。
进一步，所述软连接铜排2采用0.02～0.06mm的铜箔片压接而成，具有良好的导电性和柔韧性。
因此，本发明提供的这种直驱永磁风力发电机用导电环结构，其为分体阶梯式结构，各单元电机的导电环通过软连接铜排2连接。这样可以有效地解决发电机模块化设计后导电环的连接问题并减少各定子模块1运行时振动所带来的影响。
实施例
本实施例提供一种直驱永磁风力发电机用导电环结构，包含定子支架3、定子模块1和软连接铜排2，每个定子模块1包含六个相环和两个中性环，相环和中性环在安装前对其包扎绝缘层，将两侧带通孔的指定区域及线圈和导电环需要焊接部分的区域预留。
进一步，导电环采用的阶梯形式结构通过导电环固定座12固定在定子模块1的支架13上，最下面一层分别为中性环，然后U、V、W环依次固定在导电环固定座12上；具体地，最下面一层分别为第一中性环4、第二中性环5，第一中性环4的上方依次呈阶梯式分布U1环6、V1环8、W1环10，第二中性环5的上方依次呈阶梯式分布U2环7、V2环9、W2环11，第一中性环4与U1环6之间、U1环6与V1环8之间、V1环8与W1环10之间均存在相同间距，第二中性环5与U2环7之间、U2环7与V2环9之间、V2环9与W2环11之间均存在相同间距。
进一步，导电环固定座12采用绝缘材料制作加工，导电环固定座12和导电环绝缘保证各导电环之间的相互绝缘性。
进一步，软连接铜排2采用0.05mm的铜箔片压接而成，中间包有一层绝缘层起到电气绝缘作用，这样既有良好的导电性能又具有柔韧性。由于软连接铜排2的柔韧性可解决发电机运行时不同定子模块1之间振动对导电环带来的拉力影响。
进一步，软连接铜排2两侧分别有两个腰型孔14，该腰型孔14用以与定子模块上的导电环连接，采用腰型孔14使得安装更加方便。
这种直驱永磁风力发电机用导电环结构，待每个定子模块1分别安装到定子支架3上后，导电环之间通过软连接铜排2和螺栓配合连接，连接完成后对裸露部位包扎绝缘，随后刷快干绝缘漆，不需要进行再次浸漆处理，即可保证其绝缘可靠性。其中，导电环采用阶梯式安装的目的主要有两个：1、待不同定子模块1的导电环通过软连接铜排2用螺栓连接后，在现有尺寸限制下，导电环之间的电气间隙和爬电距离尺寸设计可以满足要求；2、采用阶梯式错位安装的导电环，能够方便软连接铜排2的安装，以及连接部位的绝缘包扎。
综上，本发明提供的这种直驱永磁风力发电机用导电环，导电环通过阶梯式结构分布，参见图4，使中性环与各相环产生错位，从而满足发电机模块化设计、安装后导电环支架的安全电气间隙要求，现有尺寸限制下，导电环之间的电气间隙和爬电距离尺寸设计可以满足要求；同时，导电环采用阶梯式结构分布，方便其与软连接铜排2连接，且利用软连接铜排2的柔韧性可解决发电机运行时不同定子模块1之间振动对导电环带来的拉力影响。
以上所述仅是本发明的具体内容，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。
应当理解的是，本发明并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (1)
1.一种直驱永磁风力发电机用导电环组件，其特征在于，包括固定于发电机定子模块（1）上的相环及中性环，所述中性环位于相环的下方；所述相环包括由U1环（6）、V1环（8）、W1环（10）组成的第一组相环，由U2环（7）、V2环（9）、W2环（11）组成的第二组相环，所述中性环包括第一中性环（4）及第二中性环（5）；所述第一中性环（4）、U1环（6）、V1环（8）、W1环（10）呈阶梯式结构分布，所述第二中性环（5）、U2环（7）、V2环（9）、W2环（11）呈阶梯式结构分布；所述第一中性环（4）与第二中性环（5）之间，U1环（6）与U2环（7）之间，V1环（8）与V2环（9）之间，W1环（10）与W2环（11）之间均存在间距；
所述第一中性环（4）与U1环（6）之间、U1环（6）与V1环（8）之间、V1环（8）与W1环（10）之间均存在间距，所述第二中性环（5）与U2环（7）之间、U2环（7）与V2环（9）之间、V2环（9）与W2环（11）之间均存在间距；
所述相环及中性环通过导电环固定座（12）安装于定子模块（1）的支架（13）上，所述导电环固定座（12）采用绝缘材料制成，所述相环及中性环在安装前均安装有绝缘层，所述导电环的端部各设有两个连接孔；
所述导电环组件包括多个所述的导电环，相邻导电环之间通过软连接铜排（2）和螺栓实现连接，且位于连接处的裸露部位设有绝缘结构；所述软连接铜排（2）的中间处包有绝缘层；所述软连接铜排（2）的两侧各设有两个腰型孔（14），用以与导电环端部的连接孔连接；所述软连接铜排（2）采用0.02~0.06mm的铜箔片压接而成。
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