風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其定子鐵心以及定子的鐵心模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其定子鐵心以及定子的鐵心模塊，屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著大型永磁發(fā)電機(jī)容量的提高，發(fā)電機(jī)的體積和尺寸也相應(yīng)增大，從而造成發(fā)電機(jī)定子在制造和運(yùn)輸方面的成本增加。定子鐵心分瓣技術(shù)能夠很好的解決由于定子尺寸增大帶來(lái)的制造和運(yùn)輸問(wèn)題，單層繞組結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)定子鐵心的分瓣，但是由于單層繞組采用整距節(jié)距設(shè)計(jì)，無(wú)法有效地削弱5、7次諧波磁場(chǎng)的含量，會(huì)帶來(lái)較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問(wèn)題，引起發(fā)電機(jī)的振動(dòng)和噪聲超標(biāo)。
[0003]因此針對(duì)目前大型永磁發(fā)電機(jī)定子鐵心需要分瓣的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)一種5、7次諧波含量少、脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩小的高品質(zhì)單層繞組結(jié)構(gòu)永磁發(fā)電機(jī)非常必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其定子鐵心以及定子的鐵心模塊，定子采用5、7次諧波含量少的單層繞組結(jié)構(gòu)，降低發(fā)電機(jī)的振動(dòng)和噪聲，延長(zhǎng)發(fā)電機(jī)的使用壽命。
[0005]本發(fā)明提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子的鐵心模塊，所述鐵心模塊的整體尺寸符合每極每相槽數(shù)q= I的原則，所述鐵心模塊中設(shè)置有兩個(gè)三相繞組單元，所述兩個(gè)三相繞組單元之間的電角度相差30度。
[0006]進(jìn)一步地，所述鐵心模塊具有多個(gè)容納線圈的齒槽，每個(gè)所述線圈套設(shè)在兩個(gè)齒槽中，所述齒槽分為容納一個(gè)線圈邊的第一齒槽和容納兩個(gè)線圈邊的第二齒槽，
[0007]所述第二齒槽的數(shù)量為I個(gè)，排列在所有齒槽的中間位置，所述第二齒槽左右兩側(cè)的所述第一齒槽的數(shù)量相等，
[0008]在所述鐵心模塊中，設(shè)置有線圈數(shù)量相等的兩個(gè)三相繞組單元，每個(gè)三相繞組單元的線圈數(shù)量為3的整數(shù)倍，
[0009]所述兩個(gè)三相繞組單元分別設(shè)置在以所述第二齒槽為中心的左右兩側(cè)，所述兩個(gè)三相繞組單元的相鄰的線圈的一條線圈邊位于所述第二齒槽中。
[0010]進(jìn)一步地，非位于端部的所述第一齒槽的左右兩側(cè)的齒的中心線的第一夾角等于標(biāo)準(zhǔn)夾角，
[0011]所述第二齒槽的左右兩側(cè)的齒的中心線的第二夾角等于1.5倍的標(biāo)準(zhǔn)夾角；
[0012]位于兩個(gè)端部的所述第一齒槽對(duì)應(yīng)的第三夾角之和為2.5倍的標(biāo)準(zhǔn)夾角，所述第三夾角為位于端部的所述第一齒槽的靠近鐵心模塊中部一側(cè)的齒的中心線與所述鐵心模塊的側(cè)邊之間的夾角；
[0013]所述標(biāo)準(zhǔn)夾角為按照每極每相槽數(shù)q = I的原則設(shè)計(jì)出的齒槽均勻分布的鐵心模塊的相鄰齒的中心線的夾角。
[0014]進(jìn)一步地，所述標(biāo)準(zhǔn)夾角為0.833°。
[0015]可選地，兩個(gè)所述三相繞組單元中的繞組均為星形連接。
[0016]進(jìn)一步地，如上任一所述的鐵心模塊，所述鐵心模塊包含的齒槽數(shù)量為6n_l個(gè)，每個(gè)三相繞組單元的線圈數(shù)量為3n/2個(gè)，η的取值范圍為2、4、6、8、10、12、14、16、18。
[0017]本發(fā)明還提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子鐵心，所述定子鐵心為分瓣結(jié)構(gòu)，由多個(gè)如上任一所述的鐵心模塊組合而成。
[0018]本發(fā)明還提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和定子，所述定子包括如上所述的定子鐵心。
[0019]進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)子為分瓣結(jié)構(gòu)，由多個(gè)轉(zhuǎn)子模塊組合而成。
[0020]可選地，所述轉(zhuǎn)子的磁極為斜磁極。
[0021]進(jìn)一步地，在所述斜磁極的沿著與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軸線平行的截面上，所述的斜磁極的上下兩條邊之間錯(cuò)開(kāi)的弧長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的角度為標(biāo)準(zhǔn)夾角，所述標(biāo)準(zhǔn)夾角為按照每極每相槽數(shù)q = I的原則設(shè)計(jì)出的齒槽均勻分布的鐵心模塊的相鄰齒的中心線的夾角。
[0022]進(jìn)一步地，所述標(biāo)準(zhǔn)夾角為0.833°。
[0023]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子的磁極為表貼式磁極，所述磁極的軸向截面形狀能夠使每個(gè)磁極與定子鐵心的外圓周形成不均勻氣隙。
[0024]進(jìn)一步地，在所述磁極的與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軸線垂直的截面上，所述磁極朝向所述定子一側(cè)的邊緣呈弧形，所述磁極的邊緣與定子鐵心的外圓周形成的最大氣隙與最小氣隙的比值為1.5:1。
[0025]進(jìn)一步地，在所述磁極的與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軸線垂直的截面上，所述磁極靠近轉(zhuǎn)子支架的底邊與側(cè)邊的夾角為70°?75°。
[0026]本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其定子鐵心以及定子的鐵心模塊，通過(guò)改變定子鐵心模塊中的繞組的排布方式，使兩個(gè)三相繞組單元之間的電角度相差30度，從而有效地削弱了 5、7次繞組諧波磁動(dòng)勢(shì)。降低了發(fā)電機(jī)空載和負(fù)載轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，并且能夠改善空載反電動(dòng)勢(shì)波，降低了發(fā)電機(jī)的振動(dòng)和噪聲，延長(zhǎng)了發(fā)電機(jī)的使用壽命，提高了發(fā)電機(jī)的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的定子的鐵心模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為圖1示出的鐵心模塊中的線圈連接關(guān)系示意圖之一；
[0029]圖3為圖1示出的鐵心模塊中的線圈連接關(guān)系示意圖之二 ；
[0030]圖4為本發(fā)明實(shí)施例二的轉(zhuǎn)子磁極的結(jié)構(gòu)示意圖之一；
[0031]圖5為本發(fā)明實(shí)施例二的轉(zhuǎn)子磁極的結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；
[0032]圖6為本發(fā)明實(shí)施例二的轉(zhuǎn)子磁極的結(jié)構(gòu)示意圖之三。
[0033]附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明:
[0034]1-轉(zhuǎn)子支架；2、3_磁極；4_鐵心模塊；41_第一齒槽；42_第二齒槽；5_10為繞組的線圈。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0036]本發(fā)明實(shí)施例對(duì)定子鐵心分瓣技術(shù)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，在鐵心模塊的整體尺寸符合每極每相槽數(shù)q= I的原則的基礎(chǔ)上，改變了設(shè)置在鐵心模塊上的繞組的設(shè)置方式，在鐵心模塊中設(shè)置有兩個(gè)三相繞組單元，并使這兩個(gè)三相繞組單元之間的電角度相差30度，從而起到降低5、7次諧波磁場(chǎng)的效果。
[0037]實(shí)施例一
[0038]如圖1所示，其為本發(fā)明實(shí)施例一的定子的鐵心模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的定子的鐵心模塊，鐵心模塊的整體尺寸符合每極每相槽數(shù)q = I的原貝1J，鐵心模塊中設(shè)置有兩個(gè)三相繞組單元，兩個(gè)三相繞組單元之間的電角度相差30度。
[0039]進(jìn)一步地，鐵心模塊4可以具有多個(gè)容納線圈的齒槽，每個(gè)線圈可以套設(shè)在兩個(gè)齒槽中，齒槽可以分為容納一個(gè)線圈邊的第一齒槽41和容納兩個(gè)線圈邊的第二齒槽42。第二齒槽42的數(shù)量可以為I個(gè)，可以排列在齒槽的中間位置，第二齒槽42左右兩側(cè)的第一齒槽41的數(shù)量可以相等。在鐵心模塊4中，可以設(shè)置有線圈數(shù)量相等的兩個(gè)三相繞組單元，每個(gè)三相繞組單元的線圈數(shù)量可以為3的整數(shù)倍(具體來(lái)說(shuō)，每個(gè)三相繞組單元視為一組三相繞組，每一相繞組可以由若干個(gè)線圈構(gòu)成，但是每個(gè)三相繞組所包含的線圈數(shù)量是相等的，因此，整體線圈數(shù)量應(yīng)當(dāng)是3的整數(shù)倍)，兩個(gè)三相繞組單元可以分別設(shè)置在以第二齒槽42為中心的左右兩側(cè)，兩個(gè)三相繞組單元的相鄰的線圈的一條線圈邊可以位于第二齒槽42中。
[0040]下面結(jié)合圖1至圖3對(duì)本實(shí)施例的定子的鐵心模塊進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖1示例性地示出的鐵心模塊4中，其線圈數(shù)量為6個(gè)，左右各3個(gè)，如圖2所示，其為圖1示出的鐵心模塊中的線圈連接關(guān)系示意圖之一，將6個(gè)線圈分別標(biāo)號(hào)為5-7、8-10，線圈5-7構(gòu)成一組三相繞組單元，線圈8-10構(gòu)成另外一組三相繞組單元。6個(gè)線圈的跨距均為3 (即線圈的兩個(gè)線圈邊跨過(guò)三個(gè)齒配置)。其中套設(shè)在左半邊的齒槽中的線圈5-7的引出線為A、Y、C、X、B、Z，套設(shè)在右半邊的齒槽中的線圈8-10的引出線為a、y、c、x、b、z，通過(guò)將這些引出端進(jìn)行配置連接，可以將線圈配置成如圖3所示(圖3為圖1示出的鐵心模塊中的線圈連接關(guān)系示意圖之二)的星形接法的兩個(gè)三相繞組單元(總共為6相繞組)。優(yōu)選地，兩個(gè)三相繞組單元均為星形連接。
[0041]在圖1中，齒槽總數(shù)為11個(gè)，其中，第一齒槽41為10個(gè)，左右兩側(cè)各5個(gè)，第二齒槽42為I個(gè)。線圈大致上呈橢圓形，線圈的一條線圈邊和另一條線圈邊分別套設(shè)在兩個(gè)齒槽中，這兩個(gè)齒槽之間間隔有兩個(gè)齒槽，即圖1中的線圈5的一條線圈邊位于左側(cè)的第一個(gè)齒槽中，而線圈5的另一條線圈邊位于左側(cè)的第四個(gè)齒槽中。在第二齒槽42中，設(shè)置了左側(cè)的三相繞組單元的線圈7的一條線圈邊和右側(cè)的三相繞組單元的線圈8的一條線圈邊。這樣的設(shè)置方式使得左右兩個(gè)繞組之間相差了 30°電角度(即兩個(gè)繞組之間的電流的相位相差30° )，從而有效地抑制了 5、7次諧波磁場(chǎng)。
[0042]上述的鐵心模塊4是鐵心的組成部分，將一定數(shù)量的本實(shí)施例的鐵心模塊4進(jìn)行組合后，便可以構(gòu)成整個(gè)定子鐵心。每個(gè)鐵心模塊4整體上呈圓弧狀。按照標(biāo)準(zhǔn)的每極每相槽數(shù)q= I的設(shè)計(jì)原則，在構(gòu)成同一鐵心的鐵心模塊中，各個(gè)齒的大小相同并且排布均勻，相鄰齒的中心的夾角是相等的，將該夾角定義為標(biāo)準(zhǔn)夾角β (這里所說(shuō)的夾角都是以定子的中心為圓心的角度)，在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的前提下，其中作為一種可選方案是整個(gè)圓周采用432個(gè)齒槽，對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)夾角β = 360° /432 = 0.833°。
[0043]在本發(fā)明實(shí)施例中，鐵心模塊的整體尺寸符合每極每相槽數(shù)q = I的原則，這里的整體尺寸是指鐵心模塊的整體大小、弧長(zhǎng)等，并且，在對(duì)其中的個(gè)別齒槽以及齒的尺寸進(jìn)行調(diào)整時(shí)，也是參照上述的標(biāo)準(zhǔn)夾角β而設(shè)計(jì)的。對(duì)于每個(gè)鐵心模塊，需要保持按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)下的整體弧長(zhǎng)，即標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)下的標(biāo)準(zhǔn)夾角β之和。舉例來(lái)說(shuō)，如圖1所示的結(jié)構(gòu)，采用了將整個(gè)鐵心分割為36個(gè)鐵心模塊的結(jié)構(gòu)，對(duì)于每個(gè)鐵心模塊而言，需要保持12個(gè)β的弧度，即無(wú)論對(duì)齒槽數(shù)量或者齒槽結(jié)構(gòu)如何調(diào)整，整個(gè)鐵心模塊的整體弧度是不變的。再例如，如果采用將整個(gè)鐵心分割為18個(gè)鐵心模塊的結(jié)構(gòu)，則對(duì)于每個(gè)鐵心模塊而言，需要保持24個(gè)β的弧度。
[0044]在本發(fā)明的實(shí)施例中，在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)齒槽的大小和排布進(jìn)行了改進(jìn)，其中，作