[发明专利]用于冷磁体的定子绝缘

说明书

技术领域

本发明涉及用于风力涡轮机特别是直接驱动风力涡轮机的发电机，涉及风力涡轮机，以及涉及用于制造风力涡轮机的发电机的方法。

背景技术

风力涡轮机的发电机通过使用磁场链把机械能转化为电能。发电机包括定子组件和转子组件。定子组件代表发电机的静止部分。转子组件代表发电机的运动部分。上述磁场链将定子组件和转子组件联接。

近年来，特别是自从稀土磁性材料的引入以来，永磁体（PM）电机械发电机已经变得普遍，因为其消除了对于换向器和电刷的需要，换向器和电刷通常与传统的直流电机械发电机一起使用。外部电转子激励的缺失消除了在转子上的损失，并使得PM电机械发电机更加高效。

永磁体发电机还因为其耐久性、可控性以及没有电火花而被知晓。得益于其优点，PM电机械发电机例如在风力涡轮机中被广泛使用。PM电机械发电机特别使用在所谓的直接驱动（DD）风力涡轮机中，其中，发电机通过主轴直接连接到相应的DD风力涡轮机的转子（的轮毂）。

永磁体电机械发电机的一个已知的技术问题是作用在相应永磁体材料上的热载荷。特别地，由永磁体电机械发电机的定子的定子线圈和由定子铁芯产生的废热可以导致永磁体材料被加热，使得PM材料存在消磁的严重风险。这样的消磁会显著地降低相应电机械发电机的性能。

已经知道在电机械发电机的定子组件和转子组件之间使用气隙作为冷却管道，冷却流体（例如空气）被引导通过该冷却管道以除去由定子线圈产生的废热。冷却流体可借助于自然对流沿着该气隙被驱动经过永磁体电机械发电机。

发明内容

可能的目标是增强风力涡轮机的发电机的永磁体的热保护。

这个目标是通过一种用于风力涡轮机特别是直接驱动风力涡轮机的发电机、一种风力涡轮机以及一种用于制造风力涡轮机的发电机的方法而得到解决的。

根据本发明的第一个方面，呈现了一种用于风力涡轮机特别是直接驱动风力涡轮机的发电机。该发电机包括转子组件和（静止的）定子组件，该转子组件能够围绕旋转轴线旋转。转子组件和定子组件被相对于彼此布置成使得在转子组件和定子组件之间存在间隙，从而转子组件能够相对于定子组件旋转。定子组件具有面向间隙和转子组件的表面。定子组件包括被施加到该表面上的隔热层，用以减少在转子组件和定子组件之间的热能交换。

根据本发明的另一个方面，呈现了一种包括上述发电机的风力涡轮机，特别是直接驱动风力涡轮机。

根据本发明的另一个方面，呈现了一种制造风力涡轮机特别是直接驱动风力涡轮机的发电机的方法。根据该方法，提供了转子组件和静止的定子组件，转子组件能够围绕旋转轴线旋转，其中，转子组件和定子组件被相对于彼此布置成使得在转子组件和定子组件之间存在间隙，从而转子组件能够相对于定子组件旋转。定子组件具有面向间隙和转子组件的表面。此外，隔热层被施加到该表面上，用以减少在转子组件和定子组件之间的热能交换。

根据示例性实施例，定子组件可包括定子绕组，并且转子组件可包括磁体元件，特别是永磁体元件。然而，在替代实施例中，定子组件可包括磁体元件，特别是永磁体元件，并且转子组件可包括转子绕组。

特别地，定子组件包括围绕发电机轴的管形部分。转子组件包括可旋转部分（如转子盘），其与定子组件的管形部分处于磁性相互作用。定子组件的表面是与转子组件的相应部分处于磁性相互作用的表面。具体地，磁性相互作用是在定子组件的表面和转子组件的相应部分之间产生的。

根据另一个示例性实施例，转子组件是外转子组件，使得转子组件（例如至少是转子组件的提供了磁场链的那部分）至少部分地围绕定子组件的表面。因此，定子组件的表面形成了定子组件的径向外表面。

术语“径向地”和径向方向各自指示了延伸到旋转轴线的方向，其中，径向方向与旋转轴线交叉并垂直于旋转轴线。该旋转轴线是发电机的旋转轴的旋转轴线。周向方向围绕旋转轴线延伸，并垂直于径向方向和旋转轴线。

替代地，根据另一个示例性实施例，转子组件是内转子组件，使得定子组件的表面围绕转子组件。因此，定子组件的表面形成了定子组件的径向内表面。

隔热层能够至少部分地阻止从转子组件到定子组件的热传递，反之亦然。特别地，该隔热层可允许阻止热辐射（例如通过反射对应的红外辐射），和/或阻止在围绕磁体组件的介质（例如间隙内的冷却流体）和磁体部件之间的热传导。

特别地，永磁体（例如安装在转子组件处）能够被隔热层保护而免于受到由定子组件的定子线圈产生的热量的影响。因此，从产生热量的定子线圈至转子组件的磁体的热传递可基于热辐射和热传导。