CN114207997A - 用于风力涡轮机的发电机的定子 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于发电机(10)，特别是用于风力涡轮机(1)的定子(100)。定子(100)包括：内框架结构(110)，其具有围绕对应于发电机(10)的轴向方向的旋转轴线(Y)形成的环形形状；以及外框架结构(121，122)，其围绕旋转轴线(Y)形成并包围内框架结构(110)，外框架结构(121，122)与内框架结构(110)径向隔开；以及多个辐条(150)，其围绕旋转轴线(Y)分布并且连接内框架结构(110)与外框架结构(121，122)。

Description

用于风力涡轮机的发电机的定子

技术领域

本发明涉及发电机，特别是用于风力涡轮机的发电机的技术领域。具体地，本发明涉及一种用于发电机的定子组件，其具有减轻的结构。此外，本发明涉及包括这种定子组件的发电机和风力涡轮机。

背景技术

制造风力涡轮机，其包括发电机，发电机具有定子组件，定子组件具有内框架结构和外框架结构，外框架结构包围内框架结构并且其支撑发电机的导电线圈。这种定子组件的示例公开在EP 3226383和EP 3252928中。

这种组件在构造上可能非常重，构建起来复杂且昂贵。对于大型涡轮机来说，这种组件通常处于制造和运输的极限。

因此，希望用另一种更轻且更容易制造的结构来代替这种结构。

发明内容

这个目标可以通过根据独立权利要求的主题来实现。从属权利要求描述了本发明的有利实施例。

根据本发明，提供了一种用于发电机，特别是提供了用于风力涡轮机的发电机的定子组件。定子包括内框架结构和外框架结构，内框架结构具有围绕发电机的旋转轴线形成的环形形状；并且外框架结构围绕中心轴线形成并包围内框架结构，外框架结构与内框架结构径向隔开。定子包括围绕中心轴线分布并连接内框架结构和外框架结构的多个辐条。

相对于现有技术，所描述的带辐条的定子组件允许实现更轻的结构。辐条在内框架结构与外框架结构之间径向延伸，以相对于现有技术以更轻的重量为定子提供所需的结构机械性质。

根据本发明的实施例，外框架结构包括与旋转轴线同轴的两个外环。内框架结构可以包括与旋转轴线Y同轴的内环。在这样的实施例中，每个辐条在内环与两个外环之间提供结构连接。环的使用还允许最小化内框架结构和外框架结构的重量。

根据本发明的实施例，每个辐条具有从固定到内环的顶点延伸并向两个外环发散的发散形状。这为连接内环和外环提供了简单、轻便和有效的几何形状。

根据本发明的实施例，定子还包括附连到多个辐条的至少一部分的中间框架结构，中间框架结构径向地包括在内框架结构与外框架结构之间。中间框架结构可以包括围绕旋转轴至少部分包围内框架结构的环形凸缘。中间框架结构提供了用于附连定子部件的支撑件，例如: 至少一个转动装置，其附连到定子中间框架结构，并且包括致动器和可由致动器驱动的齿轮，该齿轮与带齿轮廓接合以转动转子；和/或，至少一个制动钳，其附连到中间框架结构，该制动钳在环形装置上起作用，用于减缓转子围绕旋转轴线的旋转；和/或转子锁定系统，其附连到中间框架结构，该转子锁定系统包括至少一个活塞，活塞能沿着旋转轴线轴向移动，用于接合设置在环形装置上的至少一个孔，以便将转子阻挡和锁定在围绕旋转轴线的期望角度位置。

从下文将要描述的实施例的示例中，本发明的上述方面和其他方面是显而易见的，并且将参考实施例的示例进行解释。下文将参考实施例的示例更详细地描述本发明，但是本发明不限于此。

附图说明

图1示出了包括发电机的风力涡轮机的示意图。

图2示出了图1的发电机的局部轴测细节图，包括根据本发明实施例的定子。

图3示出了图2的发电机的另一个局部轴测图。

图4示出了图2的发电机的另一个局部轴测图。

图5示出了图2的发电机的另一个局部轴测图。

具体实施方式

图中的图示是示意性的。注意，在不同的附图中，相似或相同的元件或特征具有相同的附图标记。为了避免不必要的重复，已经相对于先前描述的实施例阐明的元件或特征在描述的稍后位置不再阐述。

图1示出了根据本发明的风力涡轮机1。风力涡轮机1包括安装在未示出的地基上的塔架2。机舱3布置在塔架2的顶部上。风力涡轮机1还包括具有至少一个叶片4的风力转子5(在图1的实施例中，风力转子包括三个叶片4，其中只有两个叶片4可见)。风力转子5可围绕旋转轴线Y旋转。叶片4相对于旋转轴线Y并沿着相应的纵向轴线X基本上径向延伸。通常，当没有特别不同的规定时，下文中的术语轴向、径向和周向是参考旋转轴线Y进行的。风力涡轮机1包括发电机10，发电机10包括定子100和转子200。转子200可相对于定子100绕旋转轴线Y旋转。风力转子5直接(例如直接驱动)或通过可旋转主轴9和/或通过齿轮箱(图1中未示出)与发电机10旋转耦合。提供示意性描绘的轴承组件8，以便将主轴9和转子5保持就位。可旋转主轴9沿着旋转轴线Y延伸。为了提供与公用电网匹配的交流电力信号，发电机10的电力输出电连接到设置在机舱3中的电力转换器18。然而，这种转换器也可以放置在机舱的外部，例如在塔架2的内部或者甚至外部。

图2至图5更详细地示出了发电机10的局部表示。

定子100包括内框架结构110，该内框架结构110具有围绕旋转轴线Y形成的环形形状。根据这里描述的示例性实施例，内框架结构通过与旋转轴线Y同轴的内环110来实现。根据其他实施例(附图中未示出)，内框架结构通过其他环形结构来实现。

定子100包括外框架结构，外框架结构围绕中心轴线Y形成并包围内框架结构110，外框架结构与内框架结构110径向分隔。根据这里描述的示例性实施例，外框架结构通过两个外环121、122来实现，这两个外环121、122与旋转轴线Y同轴并且具有相同的直径，该直径大于内环110的直径。两个外环121、122沿着纵向轴线Y相互间隔开。定子100还包括多个定子段160(在附图中仅示出一个定子段)，每个定子段包括至少一个导体线圈161，在发电机10的正常操作期间，在导体线圈161中发生磁感应。根据这里描述的示例性实施例，定子段160中的每一个例如通过多个螺栓固定到两个外环121、122中的两个。

定子100还包括多个辐条150，多个辐条150围绕纵向轴线Y分布并连接内框架结构110和外框架结构121、122。多个辐条150可以围绕纵向轴线Y有规律地分布。根据这里描述的示例性实施例，多个辐条150中的每一个例如通过相应的多个螺栓或通过焊接而固定到内环110和外环121、122。每个辐条150具有平坦的形状，基本上沿着包括纵向轴线Y的相应径向平面。每个辐条150具有从第一顶点151延伸并径向向外发散直到第二顶点152和第三顶点153的发散形状。在第一顶点151处，每个辐条150包括两个弯曲的内部翅片154，它们与纵向轴线Y同轴。两个内部翅片154通过相应的多个螺栓或通过焊接固定到内环110。在第二顶点152和第三顶点153的每一个处，每个辐条150包括弯曲的外翅片155，该外翅片155与纵向轴线Y同轴。每个辐条150的两个外翅片155分别固定到两个外环121、122。每个辐条150可以包括一个或多个孔157(在附图的示例性实施例中，为每个辐条150提供了两个孔157)，用于减轻每个辐条150的重量，并从而减轻定子100的重量。根据本发明的另一示例性实施例(未示出)，每个辐条可以具有开放的配置，根据第一顶点151和第二顶点152和第三顶点153之间的“V”形延伸。根据本发明的另一示例性实施例(未示出)，每个辐条可以具有简单的闭合三角形配置，该配置具有三个顶点151、152、153。根据本发明的另一示例性实施例(未示出)，每个辐条可以具有连接内框架结构121和外框架结构122的更简单的线性和纯径向配置。在后一个实施例中，外框架结构仍然可以包括两个环121、122，这两个环通过平行于纵向轴线Y的其他元件相互连接。

图2至图5还示出了固定到转子200上的环形装置210(未进一步表示和描述)。环形装置210是在内框架结构110与外框架结构121、122之间围绕纵向轴线Y延伸360°的环形平面凸缘。环形平面凸缘210因此基本上位于正交于旋转轴线Y的平面上。环形装置210包括设置在面对外框架结构121、122的圆形边缘上的带齿轮廓220。环形装置210用于以受控的方式旋转转子200，例如用于安装和维护程序直到绕旋转轴线Y的角度期望位置，以及用于以受控的方式减缓转子200的旋转运动。

定子100还包括附连到多个辐条150的一部分的中间框架结构180。根据另一示例性实施例(未示出)，中间框架结构180附连到所有辐条150。中间框架结构180径向地包含在内框架结构110与外框架结构121、122之间。根据这里描述的示例性实施例，中间框架结构180是围绕旋转轴线Y部分地包围内框架结构110的平面环形凸缘，即平面环形凸缘围绕纵向轴线Y周向延伸小于360度。环形平面凸缘180基本上位于正交于旋转轴线Y的平面上。定子100还包括附连到定子中间框架结构180的一个或多个转动装置185(图4中示出了五个转动装置185)。每个转动装置185包括致动器186和齿轮187。每个齿轮187可由致动器186驱动，并与带齿轮廓220接合，用于以受控方式转动转子200。转动装置185可以使转子200以受控的方式移动，从而使其进入预定的角度位置。在预定的角度位置，转子组件的运动将通过停止转动装置的操作而停止。这可以简单地通过停止致动器的操作来实现。此外，可以使用制动系统和/或机械阻挡系统来维持转子组件的适当角度位置。制动系统通过附连到中间框架结构180的一个或多个制动钳189来提供。每个制动钳在环形装置210上起作用，用于减缓转子200围绕旋转轴线Y的旋转。当使转子停止后，制动钳在被启用时也可用于防止转子200移动。

定子100还包括附连到中间框架结构180的转子锁定系统190，该转子锁定系统190包括至少一个活塞191，该活塞191可沿着旋转轴线Y轴向转移，用于接合设置在环形装置210上的至少一个孔222，以便将转子200阻挡并锁定在围绕旋转轴线Y的期望角度位置。根据这里描述的示例性实施例，环形装置210包括围绕旋转轴线Y有规律分布的多个孔222。例如，可以在环形装置210上设置N个孔222，用于在N个相应的位置阻挡转子200，每个环形位置与相邻的环形位置相距360°/N。

Claims (13)

1.一种用于发电机(10)，特别是用于风力涡轮机(1)的定子(100)，所述定子(100)包括：

内框架结构(110)，其具有围绕所述发电机(10)的旋转轴线(Y)形成的环形形状；和

外框架结构(121，122)，其围绕所述旋转轴线(Y)形成并包围所述内框架结构(110)，所述外框架结构(121，122)与所述内框架结构(110)径向隔开，

其中所述定子(100)包括多个辐条(150)，所述多个辐条(150)围绕所述旋转轴线(Y)分布并连接所述内框架结构(110)与所述外框架结构(121，122)。

2.根据权利要求1所述的定子(100)，进一步包括：

多个定子段(160)，每个定子段包括至少一个导体线圈(161)，在所述发电机(10)的正常操作期间，在所述导体线圈中发生磁感应，其中，

所述定子段(160)安装在所述外框架结构(121，122)上。

3.根据权利要求1或2所述的定子(100)，其中，所述外框架结构(121，122)包括与所述旋转轴线(Y)同轴的至少一个外环(121，122)。

4.根据权利要求3所述的定子(100)，其中，所述外框架结构(121，122)包括两个外环(121，122)，两个外环沿着所述旋转轴线(Y)彼此隔开。

5.根据权利要求4所述的定子(100)，其中所述多个定子段(160)固定到两个外环(121，122)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的定子(100)，其中，内框架结构(110)包括与旋转轴线(Y)同轴的内环。

7.根据权利要求6所述的定子(100)，其中，所述多个辐条(150)固定到内环(110)和外环(121，122)。

8.根据权利要求7所述的定子(100)，其中，每个辐条(150)具有从固定到内环(110)的顶点(151)延伸并且朝着两个外环(121，122)发散的发散形状。

9.一种尤其用于风力涡轮机(1)的发电机(10)，包括：

前述权利要求中任一项所述的定子(100 ),

转子(200)，其包括环形装置(210)，所述环形装置包括带齿轮廓(220)；

其中所述定子(100)还包括：

中间框架结构(180)，其附连到所述多个辐条(150)的至少一部分，所述中间框架结构(180)径向地包括在内框架结构(110)与外框架结构(121，122)之间，

至少一个转动装置(185)，其附连到所述定子中间框架结构(180)并包括致动器(186)和能由所述致动器(186)驱动的齿轮(187)，所述齿轮(187)与所述带齿轮廓(220)接合以转动所述转子(200)。

10.根据权利要求9所述的发电机(10)，其中，所述中间框架结构(180)包括围绕所述旋转轴线(Y)至少部分包围所述内框架结构(110)的环形凸缘。

11.根据权利要求9或10所述的发电机(10)，进一步包括

至少一个制动钳(189)，其附连到所述中间框架结构(180)，所述制动钳在所述环形装置(210)上起作用，用于减缓所述转子围绕所述旋转轴线(Y)的旋转。

12.根据权利要求9或10或11所述的发电机(10)，进一步包括

转子锁定系统(190)，其附连到中间框架结构(180)，其包括至少一个活塞(191)，所述活塞(191)能沿所述旋转轴线(Y)轴向移动，用于接合设置在所述环形装置(210)上的至少一个孔(222)，以便将所述转子(200)阻挡在围绕所述旋转轴线(Y)的期望角度位置。

13.一种风力涡轮机(1)，包括权利要求9至12中任一项所述的发电机(10)。

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