TWI533570B - 同步發電機定子、同步發電機、風力渦輪機及用於安裝同步發電機定子之方法 - Google Patents

同步發電機定子、同步發電機、風力渦輪機及用於安裝同步發電機定子之方法 Download PDF

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Description

同步發電機定子、同步發電機、風力渦輪機及用於安裝同步發電機定子之方法
本發明係關於一種同步發電機定子且係關於一種同步發電機。
同步發電機用於(舉例而言)風力渦輪機中且具有一發電機定子及一發電機轉子。該發電機定子通常固定地連接至一風力渦輪機之一短艙且該發電機轉子直接或間接(經由一傳輸)耦合至該風力渦輪機之一轉子。在一風力渦輪機之該轉子旋轉時，同步發電機之發電機轉子因此共同地旋轉，以使得該同步發電機產生電能。
本發明之一目的係為一風力渦輪機提供使得可能達成聲發射之一減小之一同步發電機。
此目的藉由如技術方案1之一同步發電機定子且藉由如技術方案4之一同步發電機達成。
本發明提供一種同步發電機定子，其包括一定子環、一定子芯、定子環(或者其內輪廓或外輪廓)與定子芯(或者其外芯或內芯)之間的一圓周間隙及該間隙中之複數個解耦單元。
該解耦單元具有匹配於該定子芯之該(外)輪廓之一第一板，且具有匹配於該定子環之該(內)輪廓之一第二板。具有一空腔及一進口閥之一墊提供於該第一板與該第二板之間。
該間隙可呈一環形間隙之形式。
該空腔可填充有穿過該進口閥之一壓力介質。
根據本發明之一項態樣，該墊設計為一內部硫化橡膠壓力墊。
本發明亦係關於根據本發明之一種包括一同步發電機定子之同步發電機。
本發明亦係關於一種用於安裝具有一定子環及一定子芯之一同步發電機定子之方法。該定子芯插入於一定子環中，以使得在該定子環之一輪廓與該定子芯之一輪廓之間存在一圓周間隙。複數個解耦單元插入於該間隙中。
根據本發明之一另外態樣，一壓力介質經由一進口閥引入至該解耦單元中，以便在該複數個解耦單元已插入於該間隙中之後填充該第一與該第二板之間的該墊之一空腔。
本發明亦係關於一種具有包括根據本發明之一同步發電機定子之一同步發電機之風力渦輪機。
本發明係關於提供在一定子環與一定子芯之間的一間隙中具有複數個解耦單元之一同步發電機定子之一概念。此等解耦單元可經提供以便避免振動或結構傳載噪音(structure-borne noise)自定子芯至定子環之傳輸。
根據本發明之一項態樣，一解耦元件具有一外板部件及一內板部件，且具有例如此等部件之間的一橡膠壓力墊之一撓性墊。
該同步發電機可設計為一內轉子，亦即發電機之轉子提供於該定子之內側。
該解耦單元之該兩個板之間的墊可具有一空腔，以使得一壓力介質可引入至此空腔中。解耦元件可因此在不具有一壓力介質之情況下首先插入至該定子環與該定子芯之間的間隙中，以便接著隨後引入一壓力介質，以使得該等解耦元件填充該定子環與該定子芯之間的間 隙(其中厚度增加)。
本發明之進一步設計構成隨附申請專利範圍之標的物。
下文參考圖式更詳細闡釋本發明之優點及例示性實施例。
圖1展示根據本發明之一風力渦輪機之一示意性表示。風力渦輪機100具有一塔102及一短艙104。具有三個轉子葉片108及一旋轉體110之一轉子106提供於短艙104上。當在操作中時，轉子106藉由風力置於一旋轉運動中，且因此亦使短艙104中之一同步發電機之轉子旋轉。可藉由在各別轉子葉片108之葉片根部處之俯仰馬達變更轉子葉片108之俯仰角度。
同步發電機之同步發電機定子通常固定地連接至風力渦輪機之短艙，而同步發電機之轉子直接地(或經由一傳輸)耦合至風力渦輪機之氣動轉子，以使得發電機轉子在風力渦輪機之氣動轉子旋轉時旋轉。
在下文中闡述一內轉子之實現。在一外轉子之情形中，將交換「內」與「外」。
圖2展示根據一第一例示性實施例之一同步發電機定子之一透視表示。該定子具有一定子環300、一定子芯400及定子芯400之外表面與定子環300之內表面之間的一圓周間隙310。複數個解耦單元500提供於此圓周間隙310中。解耦單元500用於解耦定子芯400與定子環300之間的振動及/或結構傳載噪音。
圖3A及圖3B各自展示根據第一例示性實施例之一同步發電機定子之一解耦單元之一透視圖。解耦單元500具有一第一板510及一第二板530，且在第一板510與第二板530之間具有一墊520。第一板510匹配於定子芯400之外輪廓。第二板530匹配於定子環300之內輪廓。解耦單元500以圓形分段之方式配置於圓周間隙310中。兩個緊固凸耳511(舉例而言)可提供於第一板510上，且兩個緊固凸耳531可提供於 第二板530上。此等凸耳511、531提供於解耦單元500之一端面上。第一板510與第二板530之間的墊520可具有一空腔，該空腔可經由解耦單元500之端面上之一進口閥540填充有一壓力介質。
根據本發明之一項態樣，第一解耦板及第二解耦板係大致2mm厚，且墊520由一內部硫化橡膠壓力墊構成。
圖4展示根據第一例示性實施例之同步發電機之一部分之一示意性透視圖。特定而言，圖4展示在插入於定子環300與定子芯400之間的一圓周間隙310中時之一解耦元件500。在此情形中，解耦元件500插入於圓周間隙310中。視情況在此情形中，可在不具有一壓力介質之情況下(舉例而言)在第一板510與第二板530之間提供墊520以使得更容易地插入該墊。
圖5展示根據第一例示性實施例之同步發電機定子之一部分之一另外示意性透視圖。同步發電機定子具有一定子環300、一定子芯400及定子環300與定子芯400之間的一圓周間隙310。複數個解耦單元500放置或插入於此間隙中。在解耦單元500已插入於圓周間隙310中之後，一壓力介質可藉助於進口閥540引入至墊520之空腔中。此結果係第一板510與第二板530之間的距離增加，直至第一板靠壓在定子芯400之外輪廓上且第二板530靠壓在定子環300之內輪廓上為止。
圖6展示根據第一例示性實施例之一同步發電機定子之一透視剖面圖。同步發電機定子具有一定子環300、一定子芯400及定子環300與定子芯400之間的一圓周間隙310。複數個解耦單元500提供於此圓周間隙310中。解耦單元500具有一第一板510及一第二板530，且具有此等板之間的一墊520。根據圖6之解耦單元之設計可係基於根據圖3A及圖3B之一解耦單元。
該等解耦單元因此提供於定子芯400與定子環300之間。
一壓力介質可藉助於進口閥540引入至墊之空腔中，以使得定子 環300與定子芯400之間的間隙可經填充及壓力注入以達成傳輸扭力之目的。該等解耦元件亦可用於設定發電機之空氣間隙。
根據本發明，定子環300與定子芯之間的間隙中之解耦單元之使用使得可能提供結構傳載噪音之解耦及/或振動之解耦，以使得可顯著地減小同步發電機之聲發射。
根據本發明之同步發電機由一緩慢旋轉同步發電機且特定而言用於一風力渦輪機或水力安裝之一環式發電機構成。同步發電機具有>1MW之一額定功率。該同步發電機具有低於40rpm且(特定而言)低於20rpm之一旋轉速度。
根據本發明提供具有>4m之一直徑之一同步發電機。此外，同步發電機設計為一單獨激發同步發電機。
100‧‧‧風力渦輪機
102‧‧‧塔
104‧‧‧短艙
106‧‧‧轉子
108‧‧‧轉子葉片
110‧‧‧旋轉體
300‧‧‧定子環
310‧‧‧圓周間隙
400‧‧‧定子芯
500‧‧‧解耦單元/解耦元件
510‧‧‧第一板
511‧‧‧緊固凸耳/凸耳
520‧‧‧墊
530‧‧‧第二板
531‧‧‧緊固凸耳/凸耳
540‧‧‧進口閥
圖1 展示根據本發明之一風力渦輪機之一示意性表示，圖2 展示根據一第一例示性實施例之一同步發電機定子之一透視表示，圖3A及圖3B 各自展示根據第一例示性實施例之一同步發電機定子之一解耦單元之一透視圖，圖4 展示根據第一例示性實施例之同步發電機之一部分之一示意性透視圖，圖5 展示根據第一例示性實施例之同步發電機定子之一部分之一另外示意性透視圖，且圖6 展示根據第一例示性實施例之一同步發電機定子之一透視剖面圖。
300‧‧‧定子環
400‧‧‧定子芯
500‧‧‧解耦單元/解耦元件
511‧‧‧緊固凸耳/凸耳
520‧‧‧墊
540‧‧‧進口閥

Claims (5)

  1. 一種同步發電機定子，其包括一定子環(300)，一定子芯(400)，該定子環(300)與該定子芯(400)之間的一圓周間隙(310)，及該圓周間隙(310)中之複數個解耦單元(500)，其中該解耦單元(500)具有匹配於該定子芯(400)之一輪廓之一第一板(510)，且具有匹配於該定子環(300)之輪廓之一第二板(530)，其中具有一空腔及一進口閥(540)之一墊(520)提供於該第一板(510)與該第二板(530)之間。
  2. 如請求項1之同步發電機定子，其中該墊(520)設計為一內部硫化橡膠壓力墊。
  3. 一種同步發電機，其包括一同步發電機定子，其具有一定子環(300)，一定子芯(400)，該定子環(300)與該定子芯(400)之間的一圓周間隙(310)，及該圓周間隙(310)中之複數個解耦單元(500)，其中該解耦單元(500)具有匹配於該定子芯(400)之一輪廓之一第一板(510)，且具有匹配於該定子環(300)之輪廓之一第二板(530)，其中具有一空腔及一進口閥(540)之一墊(520)提供於該第一板(510)與該第二板(530)之間。
  4. 一種具有如請求項3之同步發電機之風力渦輪機。
  5. 一種用於安裝具有一定子環(300)及一定子芯(400)之一同步發電 機定子之方法，其包括以下步驟：將該定子芯(400)插入於一定子環(300)中以使得在該定子環(300)與該定子芯(400)之間存在一圓周間隙(310)，將複數個解耦單元(500)插入於該圓周間隙(310)中，其中該解耦單元(500)具有匹配於該定子芯(400)之一輪廓之一第一板(510)，且具有匹配於該定子環(300)之輪廓之一第二板(530)，其中具有一空腔及一進口閥(540)之一墊(520)提供於該第一板(510)與該第二板(530)之間，該方法另外包括以下步驟：經由該進口閥(540)將一壓力介質引入於該解耦單元(500)中，以便在該複數個解耦單元(500)已插入於該圓周間隙(310)中之後填充一第一板(510)與一第二板(530)之間的該墊(520)之一空腔。
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