[发明专利]用于发电机的电枢组件和组装方法

说明书

本公开涉及用于组装永磁电机的电枢组件和用于组装永磁电机的方法。电枢组件包括具有多个线圈的电枢。该电枢组件还包括功率源和控制系统，该功率源和控制系统配置成在永磁电机的组装期间当包括一个或多个永磁体的场部和电枢中的一个接近场部和电枢中的另一个时选择性地对多个线圈进行馈送。永磁电机可为用于风力涡轮并且特别地用于直接驱动风力涡轮的永磁发电机。

技术领域

本公开涉及用于电机的电枢组件和操作其的方法。更特别地，本公开涉及用于组装用于风力涡轮的永磁发电机的电枢组件和用于操作电枢组件的方法。

背景技术

现代风力涡轮通常用来将电力供应到电力网中。这种类型的风力涡轮大体上包括塔架和布置在塔架上的转子。典型地包括毂和多个叶片的转子在风对叶片影响下开始旋转。所述旋转生成扭矩，该扭矩通常通过转子轴直接地(“直接驱动”或“无齿轮传动”)或通过齿轮箱传递到发电机。这样，发电机产生可供应到电力网的电力。

风力涡轮毂可能够旋转地联接到机舱的前部。风力涡轮毂可连接到转子轴，并且然后可使用布置在机舱内部的一个或多个转子轴轴承将转子轴能够旋转地安装在机舱中。机舱是布置在风力涡轮塔架的顶部上的壳体，其典型地包含并保护例如齿轮箱(如果存在)和发电机，以及另外的部件(取决于风力涡轮)，诸如功率转换器和辅助系统。

发电机可具有场部和电枢，该场部配置成生成磁场，并且该电枢配置成支持由于由电枢和场部的相对运动产生的时变磁场而在其绕组中感生的电压。在示例中，电枢在操作中可为静止的，并且场部可例如通过轴而为可旋转的。轴可为风力涡轮转子的转子轴。

场部可包括永磁体。永磁发电机可被认为比其它类型的发电机更可靠，并且需要更少的维护。它们可能特别适用于海上风力涡轮。可在永磁体模块中设置永磁体，该永磁体模块可作为单个件附接到场部。永磁体模块可布置在场部的边沿的外圆周或内圆周上。

永磁体模块可限定为具有多个永磁体的单元，使得该多个磁体可一起安装和卸载。这样的模块可具有模块基部，该模块基部具有适合于容纳或接收多个永磁体的形状。磁体可以多种多样的方式固定到基部。基部可构造成以这样的方式固定到场部边沿(例如转子边沿)，使得多个磁体通过模块基部一起固定到场部边沿。永磁体模块的使用可有利于发电机场部的制造。

不管永磁体是否按模块分组，磁体通常布置成以便导致遵循横跨场部(例如，转子的永磁体)和电枢(例如，定子的线圈)之间的空气间隙的路径的磁通，以这样的方式使得磁通到达并影响电枢。

已知的是，通过使转子处于定子内部或使定子处于转子内部来组装大型电机，如直接驱动风力涡轮发电机。一旦场部和电枢已经被放在一起，磁体就可被磁化并附接到场部。由于这些步骤将在发电机的主要生产线中进行，这可能是相对缓慢和耗时的过程。

在场部和电枢接近之前将永磁体附接到场部可实现更快的组装过程。例如，具有已经磁化的磁体的转子可被放置在具有线圈的定子上。然而，已经磁化的磁体的存在可导致场部相当强烈地磁吸引电枢。在电枢和场部之间可产生超过1 T(特斯拉)的磁场。在电枢和场部之间的磁力可为400、600或更多kN(千牛顿)。因此，使定子和/或转子变形和损坏的概率可能随着这种选择而增加。场部中已经磁化的磁体的存在可使电枢和场部以有效、容易、快速和安全的方式放在一起变得复杂。

尽管在本公开中重点关注风力涡轮发电机，并且特别是直接驱动风力涡轮的永磁发电机(其比在具有齿轮箱的风力涡轮中使用的发电机大得多且重得多)，但在其它电机的组装中可能出现类似的问题和挑战。

发明内容

在本公开的一个方面，提供了一种电枢。该电枢组件包括电枢，该电枢包括多个线圈。该电枢组件还包括功率源和控制系统，该功率源和控制系统配置成在永磁电机的组装期间当包括一个或多个永磁体的场部和电枢中的一个接近场部和电枢中的另一个时选择性地对多个线圈进行馈送。电机可为用于风力涡轮(并特别地直接驱动风力涡轮)的永磁发电机。