[实用新型]具有柔性电连接的分段定子组件、发电机和具有这种定子组件的风力涡轮机

说明书

具有柔性电连接的分段定子组件、发电机和具有这种定子组件的风力涡轮机。一种定子组件包括：第一和第二定子区段，二者沿定子组件的周向方向布置且彼此相邻定位并以间隙分开；相应多相线圈系统的至少一个第一和第二线圈组，对于相应线圈系统的每个相每个线圈组包括至少一个线圈，每个定子区段包括具有相应汇流排元件的第一和第二汇流排布置结构，每个汇流排元件分配给一个相；区段到区段连接器，其将第一定子区段的一个汇流排布置结构的每个汇流排元件连接到相邻第二定子区段的一个汇流排布置结构的分配给相同相的一个汇流排元件从而将间隙电气桥接。由此在每个区段中线圈组的每个线圈连接到一个汇流排布置结构的分配给相同相的一个汇流排元件。

技术领域

本实用新型涉及用于风力涡轮机的发电机的技术领域。具体而言，本实用新型涉及一种包括多个定子区段的定子组件，该多个定子区段被电连接，以便传输利用电线圈产生的电功率。本实用新型还涉及发电机和具有这样的定子组件的风力涡轮机。

背景技术

风力涡轮机可以建立在岸上或海上。通常在海上安装能够提供超过6MW的电功率的大型风力涡轮机。特别是出于维护原因，采用具有带永磁体的转子组件的自激发电机。在不久的将来，在海上风力涡轮机的领域中具有特殊专业知识的风力涡轮机制造商将提供能够提供超过10MW的量级的电功率的风力涡轮机。

这样的大型风力涡轮发电机通常被实现为具有内定子-外转子构造的自激发电机。由此，在定子框架结构的圆形外边缘处沿周向方向彼此相邻地安装多个定子区段，该多个定子区段各自包括若干个电线圈或绕组。在抗扭（torque proof）连接到风力转子并且在操作中围绕定子框架结构旋转的转子框架组件的圆形内表面处，安装有多个永磁体，当沿定子区段移动时，该多个永磁体产生通过每个电线圈的时间交变磁通（time alternatingmagnetic flux）。该时间交变磁通在每个电线圈中感生出电流。相应地通过该多个定子区段中的每一个在每个电线圈中产生的电流被收集或总和并产生发电机的电功率输出。例如在文献EP 3 252 928 A1中详细地描述了这样的系统。

大型定子通常被分段，以便于制造、运输和组装。然而，由于制造限制，在两个相邻的定子区段之间总是存在间隙。该间隙在电气系统（例如，三相系统）的相电压中产生不平衡。如果定子由两个（或更多个）线圈系统构成，则该间隙也会在不同线圈系统的相之间产生不平衡。此外，在单转换器操作下，由于线圈布局的不平衡，存在更多的转子涡流损耗。因此，不得不降低风力涡轮机的输出功率，以便将发电机、特别是磁体的温度维持在安全限度中。

到目前为止，通过在发电机的操作期间应用控制来考虑这些问题，例如通过使用改进的控制算法来最小化例如二次谐波纹波（harmonic ripple）。然而，在发电机的设计阶段尚未解决该问题。

文献EP 3 252 927 A1描述了一种分段式电枢组件，其包括：环形电枢，该环形电枢包括被间隙分开的多个电枢区段；以及具有至少两个多相绕组系统的绕组组。据此，每个绕组组包括用于多相绕组系统的每个相的一个绕组。在第一绕组分布中，每个电枢区段仅承载一个绕组系统的绕组组，使得相邻的电枢区段仅承载另一个绕组系统的绕组组。在第二绕组分布中，每个电枢区段承载绕组组的交替布置结构，其中，由一个电枢区段承载的布置结构是由相邻电枢区段承载的布置结构的镜像。然而，关于两个相邻定子区段之间的电连接，所述文献完全没有提及。

图14和图15示出了来自现有技术的关于两个定子区段之间的连接的示例。定子组件800具有：第一定子区段810和第二定子区段820，其中，第一定子区段810和第二定子区段820沿定子组件800的周向方向布置，并且其中，第一定子区段810和第二定子区段820彼此相邻定位并且以公差间隙（tolerance gap）G分开。