CN114498991B - 一种双馈风力发电机的定子绕组联接结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双馈风力发电机的定子绕组联接结构，所述风力发电机包括定子铁心，所述定子铁心由若干个定子冲片叠压而成，所述定子冲片内圆均匀分布有若干个定子槽，所述定子槽用于嵌入定子线圈，所述定子线圈的一侧引出定子线圈引线，定子槽内若干个定子线圈与导电环连接形成定子绕组，所述导电环位于定子绕组端部的径向方向，所述导电环设置有6个。该定子绕组联接结构可充分发挥双馈风力发电机变速恒频、灵活地进行有功、无功独立调节的性能，提高了电机寿命，不需要投入新的工装模具，操作方便，易于维护。

Description

一种双馈风力发电机的定子绕组联接结构

技术领域

本发明属于风力发电机技术领域，涉及一种双馈风力发电机的定子绕组联接结构。

背景技术

风力发电机以其清洁、无污染、建设周期短、运营成本低等优点，受到世界各国的重视和青睐，得到了快速的发展。采用并网型双馈发电机的风电机组，由于具有可以方便的实现变速恒频、灵活地进行有功、无功的独立调节、较小的转子励磁容量等优点而成为当今主流的机型之一。据统计，2020年我国风电累计装机超15万台，容量超2.9亿千瓦，但是我国陆上风力资源分布不均，三北地区等风力资源优势区域已基本饱和，开发中东部地区等风资源相对薄弱的地区已成为必然趋势。面对风电成本的压力，如何提高风资源利用率，提高整个工作转速范围内发电效率以降低成本也成为风力发电机组设计的关键。

通常，三相交流异步电机有两种接线运行方式。如图5所示，发电机绕组采用星形联接，即电机三相绕组的尾端连接在一起，首端三相分别通入U、V、W三相交流电运行。如图6所示，发电机三相绕组采用三角形联接，即将三相定子绕组的首尾对应连接，第一相绕组的末端与第二相绕组的首端连接可视为U相，第二相绕组的末端与第三相绕组的首端连接可视为V相，第三相绕组的末端与第一相绕组的尾端连接可视为W相，分别通入U、V、W三相交流电运行。电机定子绕组联接方式在发电机内部已经连接成星形或三角形，通过电缆从定子绕组端部直接引出或通过U、V、W三相导电环引出，电机运行时只能是一种方式运行，不能进行星形(Y)和三角形(△)的转换，在整个工作转速范围内，发电效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种双馈风力发电机的定子绕组联接结构，可充分发挥双馈风力发电机变速恒频、灵活地进行有功、无功独立调节的性能，在整个转速范围内，发电效率提高，不需要投入新的工装模具，操作方便，易于维护。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种双馈风力发电机的定子绕组联接结构，其特征在于，所述风力发电机的定子绕组联接结构包括定子铁心，所述定子铁心由若干个定子冲片叠压而成，所述定子冲片内圆均匀分布有若干个定子槽，所述定子槽用于嵌入定子线圈，定子线圈的一侧引出定子线圈引线头，定子槽内若干个定子线圈与导电环连接形成定子绕组，所述导电环位于定子绕组端部的径向方向，所述导电环设置有6个，将定子绕组分为六相绕组，开路联接。

进一步地，所述定子线圈引线头与导电环引线头连接。

进一步地，所述定子线圈引线头有两根，且分别与导电环引线头和相邻定子线圈引线头通过并头套连接。

进一步地，所述导电环从左到右依次为U1、V2、V1、W2、W1、U2。

进一步地，所述导电环的径向通过若干个均匀分布的支撑杆定位，所述支撑杆的一端固定在定子铁心上。

进一步地，所述导电环两两之间均设置有绝缘块，位于最右侧的导电环与定子铁心之间同样设置有绝缘块。

进一步地，所述导电环、支撑杆及绝缘块用涤玻绳绑扎固定。

进一步地，每个导电环上均设置有导电块和引线头，所述导电环上的导电块呈交错排列结构。

进一步地，所述导电块上设置有用于连接电缆的安装孔。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本文定子绕组采用6个导电环联线结构设计，将定子绕组均分成6相，联接成6个单元分别引出，通过控制开关实现电机星形(Y)—三角形(△)的转换功能，在整个工作转速范围内提高风资源利用率和发电效率。当风速较低、功率较小时，定子绕组采用星形(Y)连接控制策略；当风速较高达到满功时，定子绕组采用三角形(△)连接控制策略，在整个转速范围内，发电效率更高。尤其在风资源相对薄弱的地区，可充分发挥双馈风力发电机变速恒频、灵活地进行有功、无功独立调节的性能，提高了电机寿命，不需要投入新的工装模具，操作方便，易于维护。

本发明中，通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种双馈风力发电机的定子铁心线圈装配局部剖视图；

图2为图1的A向视图；

图3为本发明一种双馈风力发电机的定子铁心线圈接线原理图；

图4为本发明一种双馈风力发电机的导电环装配示意图；

图5为现有技术中发电机绕组星形联接方式；

图6为现有技术中发电机绕组三角形联接方式；

其中：1、定子铁心；2、定子线圈；3、导电环；4、支撑杆；5、绝缘块；6、并头套；7、定子线圈引线头；8、导电环引线头；9、导电块。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细描述。

一种双馈风力发电机的定子绕组联接结构，风力发电机的定子绕组联接结构包括定子铁心1，定子铁心1由若干个定子冲片叠压而成，所述定子冲片内圆均匀分布有若干个定子槽，所述定子槽用于嵌入定子线圈2，定子槽内若干个定子线圈2形成定子绕组，所述定子线圈2的一侧引出定子线圈引线头7，所述定子绕组端部的径向方向布置有6个导电环3，有效缩短了轴向尺寸，减小了电机体积，定子线圈引线头7与导电环引线头8连接。

具体地，定子线圈引线头7有两根，且分别与导电环引线头8和相邻定子线圈引线头通过并头套6焊接在一起。

具体地，6个导电环3从左到右依次为U1、V2、V1、W2、W1、U2，如图3定子铁心线圈接线原理图所示，内圆数字表示定子槽号，由图可知，共有72个定子槽，外圆所示U1、V1、W1、U2、V2、W2分别代表6个导电环，槽内嵌入线圈以后，定子线圈按照图示接线原理连接为定子绕组，槽1-6中定子线圈的两根定子线圈引线分别连接U1和U2的导电环引线，槽13-18中定子线圈的两根定子线圈引线分别连接W1和W2的导电环引线，槽19-24中定子线圈的两根定子线圈引线分别连接U1和U2的导电环引线，槽25-30中定子线圈的两根定子线圈引线分别连接V1和V2的导电环引线，槽31-36中定子线圈的两根定子线圈引线分别连接W1和W2的导电环引线，槽37-42中定子线圈的两根定子线圈引线分别连接U1和U2的导电环引线，槽43-48中定子线圈的两根定子线圈引线分别连接V1和V2的导电环引线，槽49-54中定子线圈的两根定子线圈引线分别连接W1和W2的导电环引线，槽55-60中定子线圈的两根定子线圈引线分别连接U1和U2，槽61-66中定子线圈的两根定子线圈引线分别连接V1和V2的导电环引线，槽67-72中定子线圈的两根定子线圈引线分别连接W1和W2的导电环引线。

进一步，6个导电环3的径向通过若干个均匀分布的支撑杆4定位，所述支撑杆的一端固定在定子铁心1上，所述支撑杆4设置有6个。

进一步，6个导电环3之间均设置有绝缘块5，位于最右侧的导电环3与定子铁心1之间同样设置有绝缘块5，绝缘块5保证了相与相之间有足够的放电间隙。

进一步，6个导电环3、支撑杆及绝缘块用涤玻绳绑扎固定。

进一步，每个导电环3上均设置有导电块9和导电环引线头8，所述6个导电环3上的导电块9呈交错排列结构。

进一步，导电块9上设置有用于连接电缆的安装孔，电缆通过螺栓连接到导电环的导电块上，电缆另一端与定子接线箱连接，采用从绕组端部出线的方式，充分考虑相间放电间隙和工艺的可行性，通过控制开关的控制实现了两种模式的转换，增加了风力发电机的功能，使得风力发电机适于不同的环境。

定子绕组采用6个导电环联线结构设计，将定子绕组均分成6相，联接成6个单元分别引出，通过控制开关实现电机星形(Y)到三角形(△)的转换功能，在整个工作转速范围内提高风资源利用率和发电效率。当风速较低、功率较小时，定子绕组采用星形(Y)连接控制策略；当风速较高达到满功时，定子绕组采用三角形(△)连接控制策略，在整个转速范围内，发电效率更高，尤其在风资源相对薄弱的地区，可充分发挥双馈风力发电机变速恒频、灵活地进行有功、无功独立调节的性能，提高电机寿命。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，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 (4)

1.一种双馈风力发电机的定子绕组联接结构，其特征在于，所述风力发电机的定子绕组联接结构包括定子铁心(1)，所述定子铁心(1)由若干个定子冲片叠压而成，所述定子冲片内圆均匀分布有若干个定子槽，所述定子槽用于嵌入定子线圈(2)，所述定子线圈(2)的一侧引出定子线圈引线头(7)，定子槽内若干个定子线圈(2)与导电环(3)连接形成定子绕组，所述导电环(3)位于定子绕组端部的径向方向，所述导电环(3)设置有6个，所述导电环(3)的径向通过若干个均匀分布的支撑杆(4)定位，所述支撑杆的一端固定在定子铁心(1)上，所述导电环(3)两两之间均设置有绝缘块(5)，位于最右侧的导电环(3)与定子铁心(1)之间同样设置有绝缘块(5)，所述导电环(3)、支撑杆(4)及绝缘块(5)通过涤玻绳绑扎固定，每个导电环(3)上均设置有导电块(9)，所述导电环(3)上的导电块(9)呈交错排列结构，所述导电块(9)上设置有用于连接电缆的安装孔。

2.根据权利要求1所述的一种双馈风力发电机的定子绕组联接结构，其特征在于，所述定子线圈引线头(7)与导电环引线头(8)连接。

3.根据权利要求2所述的一种双馈风力发电机的定子绕组联接结构，其特征在于，所述定子线圈引线头(7)有两根，且分别与导电环引线头(8)和相邻定子线圈引线头通过并头套(6)连接。

4.根据权利要求1所述的一种双馈风力发电机的定子绕组联接结构，其特征在于，所述导电环(3)从左到右依次为U1、V2、V1、W2、W1、U2。