專利名稱：分段定子組件的制作方法
分段定子組件相關(guān)申請的交叉引用本申請是2010年8月30日提交的標(biāo)題為“SEGMENTED STATOR ASSEMBLY”的共同未決的美國專利申請序號12/871,276的部分延續(xù)。
背景技術(shù)：
發(fā)電機已廣泛用于包括飛行器、汽車和渦輪機的各種應(yīng)用中。發(fā)電機典型地包括一起工作以產(chǎn)生電力的定子和轉(zhuǎn)子。作為一種環(huán)保的替代能源，風(fēng)力渦輪機近來已受到越來越多的關(guān)注。風(fēng)力渦輪機將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)換為機械動力，繼而該機械動力驅(qū)動發(fā)電機以產(chǎn)生電力。離岸風(fēng)力渦輪機典型地具有為風(fēng)能發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性所必需的;MW及更高的額定功率。此外，與利用齒輪式發(fā)電機的大部分陸基公用級風(fēng)力渦輪機不同，離岸渦輪機采用直接驅(qū)動式發(fā)電機以提高可靠性。這些額定功率和發(fā)電機被直接驅(qū)動的事實體現(xiàn)為很大的尺寸和重量。直徑大于細(xì)的機器通過常規(guī)方式運輸困難而且成本高且必須分段。備選地，3MW機器可通過使其軸向更長或利用雙面結(jié)構(gòu)而在^!直徑極限內(nèi)制造。 這些可選項兩者都代表挑戰(zhàn)。軸向更長的機器的重量顯著超過長度較短、直徑較大的機器， 而雙面結(jié)構(gòu)代表顯著的制造復(fù)雜性。盡管分段定子結(jié)構(gòu)有利于成本和運輸，特別是當(dāng)設(shè)計成適應(yīng)常規(guī)鐵路或道路運輸約束時，但它們難以制造和在現(xiàn)場組裝。鑒于這些和其它原因，存在對本發(fā)明的需求。

發(fā)明內(nèi)容
—種定子組件包括具有定子部分的分段定子。每個定子部分都包括支撐結(jié)構(gòu)和燕尾榫，各燕尾榫通過可調(diào)節(jié)的元件聯(lián)接到支撐結(jié)構(gòu)上。該定子部分還包括定子層壓件 (lamination)，其中各層壓件具有用于與燕尾榫接合的開口。設(shè)置連接器以將分段定子的定子部分連接在一起。


本發(fā)明的本質(zhì)和各種附加特征在考慮在附圖中示意性地闡述的本發(fā)明的說明性的實施例以后將更充分地顯現(xiàn)。相似的參考標(biāo)號代表對應(yīng)的零件。圖1示出了具有根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的定子組件的風(fēng)力渦輪機；圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的定子組件的圖解視圖；圖2B示出了圖2A中所示的定子組件的一部分的放大視圖；圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的定子組件的定子節(jié)段或部分的俯視圖；圖:3B示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的在圖2A中示出的支撐板的其中一個的截面圖；圖4示出了圖3A中所示的定子節(jié)段中的結(jié)構(gòu)板的截面圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的在圖3A中示出的定子節(jié)段中的結(jié)構(gòu)板的側(cè)視圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的定子組件的定子節(jié)段或部分的俯視圖；圖7A示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的具有支撐板的分段定子組件的截面圖；圖7B示出了圖7A中所示的分段定子組件的一部分的放大視圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的具有支撐板和拼接板(splice plate) 的定子節(jié)段的截面圖；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實施例的定子組件的定子節(jié)段的圖解視圖；圖10示出了定子組件的定子節(jié)段的又另一示例性實施例的圖解視圖；圖11示出了圖10中所示的示例性實施例的另一圖解視圖；圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實施例的定子組件的定子節(jié)段的圖解視圖；圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的穩(wěn)定元件；圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的穩(wěn)定元件的截面圖；圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的定子節(jié)段的支撐結(jié)構(gòu)；圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的用于定子節(jié)段的支撐結(jié)構(gòu)；圖17示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的端板的截面圖；圖18示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的連接元件；圖19A和圖19B示出了根據(jù)另一示例性實施例的定子組件的定子節(jié)段的截面圖和圖解視圖；圖20示出了用于圖19A和圖19B中所示的實施例的支撐結(jié)構(gòu)的示例性實施例；圖21示出了圖19A、圖19B和圖20中所示的定子節(jié)段和支撐結(jié)構(gòu)的組裝好的定子組件的示例性實施例；圖22A-22C示出了定子組件的定子節(jié)段的又另一示例性實施例的截面圖和圖解視圖；圖23A和圖2 示出了根據(jù)又一示例性實施例的定子組件的定子節(jié)段的截面圖和圖解視圖；以及圖M示出了圖23A和23B中所示的示例性定子節(jié)段和該定子節(jié)段的支撐件。盡管上述附圖闡述了備選實施例，但也可設(shè)想本發(fā)明的其它實施例，如說明中所述。在所有情況下，此公開內(nèi)容通過陳述而非限制呈現(xiàn)本發(fā)明的所示實施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可設(shè)計許多其它改型和實施例，這些改型和實施例落在本發(fā)明的原理的范圍和精神內(nèi)。零部件列表100 風(fēng)力渦輪機101 塔架104 輪轂106 葉片
108延伸部
110發(fā)電機
112轉(zhuǎn)子組件
114定子組件
116定子節(jié)段
118定子層壓件
119部分
120背鐵
121指形板
122定子齒
123端板
124定子開口
125支撐件
126結(jié)構(gòu)板
126a端板
126b端板
128切口狀結(jié)構(gòu)
130開口
132開口
134開口
136定子繞組
137張緊桿
138貫通螺栓
140螺母
142端部
143凸塊部分
144a圓周端
144b圓周端
146開口
148穩(wěn)定元件
149懸掛部件
150間隔元件
152區(qū)段
154a拼接板
154b拼接板
200定子節(jié)段
210端板
212端板
214壓縮板
216壓縮板218穩(wěn)定元件220燕尾榫棒228燕尾榫230夾板231支柱232夾板234定子層壓件235切口狀結(jié)構(gòu)236張緊桿238端部242a拼接板242b拼接板243開口300外殼301開口302內(nèi)殼303開口304立而蓋305開口306燕尾榫棒307腹板308燕尾榫312指形板313張緊桿314外蓋314a凸緣316外蓋316a凸緣317開口318開口320定子組件的半體323輪轂400端板401分裂的工字梁402側(cè)404側(cè)406燕尾榫棒
408燕尾榫
409開口
410燕尾榫螺栓
412指形板
414張緊桿
415開口
416下元件
417上元件
418開口
420開口
424開口
500桶形元件
503開口
504燕尾榫
505開口
506燕尾榫螺栓
508指形板
512開口
514開口
516開口
520定子組件的半體
具體實施例方式將通過參考附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明的實施例，附圖不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。文中公開的本發(fā)明的示例性實施例在用于風(fēng)力渦輪機的發(fā)電機的背景下示出。然而，這僅為基于描述目的的實例。應(yīng)該理解的是，根據(jù)本發(fā)明的實施例的定子組件可在用于電氣機械的任何發(fā)電機中使用。另外，該發(fā)電機可為直接驅(qū)動式發(fā)電機或用于電氣機械的任何其它發(fā)電機。圖1示出了布置在塔架102上的風(fēng)力渦輪機100，該塔架102具有帶葉片106的輪轂104。發(fā)電機110設(shè)置在塔架102的延伸部108上。發(fā)電機110包括轉(zhuǎn)子組件112和定子組件114。示例性分段定子組件114在圖2A和圖2B中更詳細(xì)地示出。盡管該實例示出了在塔架102上游的發(fā)電機，但發(fā)電機位置可在上游、下游或在塔架上，并且在此討論的用于定子分段的實施例適用于所有此類結(jié)構(gòu)。圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的分段定子組件的圖解視圖。分段定子組件114包括各具有定子層壓件118的定子節(jié)段或部分116。在所示的實例中，示出了四個定子節(jié)段。然而，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明在這方面并不受限并且可有任何數(shù)量的定子節(jié)段。 圖2B是分段定子114的部分119的放大視圖，其示出了每個定子節(jié)段116都包括定子層壓件118，每個定子層壓件118都具有軛鐵或背鐵03ackiron)120和限定定子開口 IM的定子齒122。設(shè)置定子開口 124以容納繞組136(在圖4中示出)。
在圖3A中示出了其中一個定子節(jié)段116。每個定子節(jié)段116都包括結(jié)構(gòu)板(或支撐板)126。結(jié)構(gòu)板1 可包括沿軸向布置在中間或剩余結(jié)構(gòu)板1 外部的端板126a和 126b。端板126aU26可具有與中間結(jié)構(gòu)板126相同或不同的厚度。例如，端板126aU26b 可明顯比其它結(jié)構(gòu)板1 厚，以便當(dāng)組裝定子節(jié)段116以形成分段定子組件114時提供結(jié)構(gòu)整體性。如圖;3B中所示，各結(jié)構(gòu)板1 均包括沿著內(nèi)周形成在結(jié)構(gòu)板126的一部分上的切口狀或齒狀結(jié)構(gòu)128。結(jié)構(gòu)板1 經(jīng)由齒1 如圖4中所示嵌入定子層壓件118中。結(jié)構(gòu)板126徑向向外突出超過定子芯118，以有利于結(jié)構(gòu)板的聯(lián)接，從而向定子節(jié)段116提供結(jié)構(gòu)整體性。圖中示出了八個結(jié)構(gòu)板126。然而，應(yīng)該理解的是，取決于設(shè)計和應(yīng)用，可使用任何數(shù)量的結(jié)構(gòu)板126。結(jié)構(gòu)板126的厚度和材料具有使性能損失最小化的尺寸和材料。結(jié)構(gòu)板的數(shù)量和位置取決于應(yīng)用和所需性能。在其它實施例中，端板U6a、126b無需嵌入定子層壓件中并且可構(gòu)造成不帶齒狀結(jié)構(gòu)128。參照圖:3B和圖4，結(jié)構(gòu)板1 每一個均包括貼近各齒128的開口 130，用于接納固定構(gòu)件或連接器，比方說例如張緊桿或螺栓。可使用任何適當(dāng)?shù)倪B接器并且該開口可布置成容納對應(yīng)的連接器。該連接器貫通定子芯120和結(jié)構(gòu)板126中的開口 130。參照圖5，通過螺母140固定的張緊桿或貫通螺栓138用于經(jīng)由開口 130將結(jié)構(gòu)板1 牢固地保持在一起。參照圖:3B，各結(jié)構(gòu)板1 還包括開口 132，以接納另外的連接器或穩(wěn)定元件148，例如管道、工字梁或一些其它適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定元件，從而將結(jié)構(gòu)板1 連接在一起。另外的連接器 148經(jīng)由結(jié)構(gòu)板1 向定子節(jié)段116提供支撐和剛性，當(dāng)定子節(jié)段116固定在一起時結(jié)構(gòu)板 126將向定子組件114提供結(jié)構(gòu)整體性。每個定子節(jié)段116都還可包括開口 134以容納間隔元件150，從而為結(jié)構(gòu)板1 提供另一連接點。間隔元件150可為任何適當(dāng)剛性的元件， 例如螺栓、鉚釘或焊接件。在圖6中所示的示例性實施例中，使用穩(wěn)定元件148和間隔元件 150兩者。然而，穩(wěn)定元件148可單獨或與任何數(shù)量的間隔元件150結(jié)合使用。雖然已使用用于容納多組連接器的多組開口 130、132和134說明了本發(fā)明的示例性實施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員會認(rèn)識到，本發(fā)明的實施例并不限于這種布置并且可使用任何單組開口和連接器來固定定子節(jié)段116的結(jié)構(gòu)板126，或可使用多組開口和相應(yīng)連接器的任何組合。多組開口的位置可采用適于結(jié)構(gòu)板的應(yīng)用和結(jié)構(gòu)的任何方式布置。如圖;3B中所示，各結(jié)構(gòu)板1 均包括布置在各結(jié)構(gòu)板126的外周端的端部142。 端部142設(shè)置成將定子節(jié)段116中的結(jié)構(gòu)板1 聯(lián)接到其它定子節(jié)段116的結(jié)構(gòu)板1 上， 以形成定子組件114。在所示的示例性實施例中，對于每個結(jié)構(gòu)板126，端部142各包括徑向延伸超過結(jié)構(gòu)板126的剩余部分的凸塊(tab)部分143。凸塊部分143可布置成使得一個凸塊部分143從結(jié)構(gòu)板1 的圓周端14 后縮，而另一凸塊部分143設(shè)定在相對的圓周端144b處。然而，本發(fā)明的實施例在這方面并不受限并且端部142可形成為容納選定的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。各端部142均包括開口 146。設(shè)置這些開口 146以有利于將一個定子節(jié)段116的結(jié)構(gòu)板126固定到另一定子節(jié)段116的結(jié)構(gòu)板1 上。在圖7A、7B和圖8中所示的示例性實施例中，結(jié)構(gòu)板126經(jīng)由拼接板15 和154b 固定在一起。圖7A示出了組裝而形成定子組件114的定子節(jié)段116。圖7B是圖7A的節(jié)段 152的放大視圖。圖8示出了包括拼接板15 和154b的定子節(jié)段116的截面圖。拼接板154a和154b構(gòu)造成對應(yīng)于端部142的形式，如圖中所示。拼接板15 和154b包括對應(yīng)于結(jié)構(gòu)板126的端部142中的開口 146的開口 156。如圖8中所示，拼接板15 和154b 軸向地布置在結(jié)構(gòu)板126的任一側(cè)上，包括聯(lián)接在一起的端板126a、U6b。拼接板IMa、 154b和相鄰的結(jié)構(gòu)板1 的端部142通過比方說例如螺栓的緊固元件聯(lián)接在一起。也可使用其它緊固方式，例如鉚接、焊接或釬焊。定子節(jié)段116中的各結(jié)構(gòu)板126以這種方式聯(lián)接到相鄰的定子節(jié)段116的對應(yīng)的結(jié)構(gòu)板1 上，以便當(dāng)定子節(jié)段116聯(lián)接在一起以形成定子組件114時提供固定結(jié)構(gòu)。在圖9中所示的實施例中，端板123與結(jié)構(gòu)板126分離且未嵌入定子層壓件118 內(nèi)。端板123固定到支撐件125和穩(wěn)定元件148上。此實施例還包括嵌入定子層壓件中并具有類似于結(jié)構(gòu)板126的齒狀形狀的間隔板127。間隔板127提供對于定子組件的徑向冷卻。該實施例并不限于間隔板127的使用。它們可被省略或由一些其它間隔元件代替。指形板121與用于將層壓件118、間隔板127和結(jié)構(gòu)板1 壓縮在一起的張緊桿137 —起提供。根據(jù)此實施例的定子節(jié)段116結(jié)合在一起，以使用類似于拼接板15^、lMb的拼接板 (未示出)形成定子組件114。雖然已在本發(fā)明的示例性實施例中使用端部和拼接板，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員會認(rèn)識到，可通過任何適當(dāng)?shù)臋C構(gòu)將相鄰的定子節(jié)段116的結(jié)構(gòu)板1 聯(lián)接在一起，以維持分段定子組件114的強度和結(jié)構(gòu)整體性。定子節(jié)段116的另一示例性實施例在圖10中示出。在此布置中，結(jié)構(gòu)板1 在定子層壓件118上方徑向突出。然而，結(jié)構(gòu)板129的高度被減小尺寸并且結(jié)構(gòu)板1 經(jīng)由懸掛部件149聯(lián)接到穩(wěn)定元件148上。懸掛部件149經(jīng)由螺栓、焊接或一些其它適當(dāng)?shù)墓潭C構(gòu)聯(lián)接到各結(jié)構(gòu)板1 上。所示的實施例還包括間隔板127。然而，間隔板127可去除或由其它間隔元件代替。指形板121被示出為經(jīng)由張緊桿或一些其它裝置將層壓件118、間隔板127和結(jié)構(gòu)板1 壓縮在一起。該結(jié)構(gòu)由端板123支撐。在此實施例中，結(jié)構(gòu)板1 在任一端上包括開口 300，以有利于經(jīng)由例如拼接板(未示出)連接到相鄰的定子節(jié)段116 的相鄰的結(jié)構(gòu)板1 上。端板123包括開口 301以有利于聯(lián)接到端蓋304上，如圖11中所示。端板123用螺栓連到端蓋304上。然而，可使用任何其它適當(dāng)?shù)倪B接裝置將定子節(jié)段 116聯(lián)接到端蓋304上。端蓋304可各構(gòu)造為單個、連續(xù)的元件或兩個或更多個連接的元件。定子節(jié)段12的另一示例性實施例在圖12中示出。在此實施例中，定子節(jié)段200 包括端板210和212、壓縮板214和216以及穩(wěn)定元件218 (比方說例如管道)，以將所有板聯(lián)接在一起，從而形成用于定子節(jié)段200的剛性結(jié)構(gòu)。在此示例性實施例中，沒有結(jié)構(gòu)件嵌入定子層壓件中。參照圖13和圖14，各穩(wěn)定元件218均包括燕尾榫棒220。燕尾榫228固定到各燕尾榫棒220上。各燕尾榫2 均與定子層壓件234(如果采用的話，還與支撐元件)接合并因此將層壓件234連接到穩(wěn)定元件218上。如圖14中所示，在此示例性實施例中，各定子層壓件234包括用于容納燕尾榫228的開口或切口 235。包括燕尾榫棒220和燕尾榫228 的穩(wěn)定元件218的數(shù)量可根據(jù)定子節(jié)段的特定結(jié)構(gòu)和所需剛度來選擇。切口 235的數(shù)量和位置可布置成對應(yīng)于燕尾榫228的數(shù)量和位置。端板210、212和壓縮板214、216固定到穩(wěn)定元件218上，如圖14中所示。它們可與穩(wěn)定元件218形成一體或通過例如焊接或其它適當(dāng)?shù)姆绞焦潭ǖ椒€(wěn)定元件218上。參照圖15和圖16，夾板230和232分別固定到壓縮板214和216上?？墒褂萌魏芜m當(dāng)?shù)难b置將夾板230、232固定到壓縮板214、216上。定子層壓件234布置在夾板230和 232之間。夾板230、232和定子層壓件234經(jīng)由張緊桿236或其它適當(dāng)?shù)墓潭C構(gòu)固定在一起。在此示例性布置中，沒有嵌入定子層壓件234中的支撐或結(jié)構(gòu)元件或板，然而也可使用此類元件。定子節(jié)段200的強度由端板210、212、壓縮板214、216和支撐定子層壓件234 的穩(wěn)定元件218建立。在此示例性實施例中，端板210、212具有向定子節(jié)段200及定子組件114提供牢固的支撐和結(jié)構(gòu)整體性的厚度和材料。參照圖17和圖18，端板210和212具有端部238，端部238具有開口 MO，類似于圖 3B中所示的端部142和開口 146。如圖15中所示，相鄰的定子節(jié)段200的端板210和212 以與拼接板M4a、154b相同的方式經(jīng)由拼接板 和 2b固定在一起。拼接板對加和 242b構(gòu)造成對應(yīng)于端部238的形狀。拼接板對加和M2b包括對應(yīng)于端板210和212的端部238中的開口 240的開口 M3。拼接板對加和布置在要聯(lián)接在一起的端板對加、 242b的任一側(cè)上。拼接板242a、M2b和相鄰的端板210、212的端部238通過諸如螺栓的緊固元件聯(lián)接在一起。定子節(jié)段200中的各端板210、212以這種方式聯(lián)接到相鄰的定子節(jié)段200的對應(yīng)的端板210、212上，以便當(dāng)定子節(jié)段200聯(lián)接在一起以形成定子組件114時提供固定結(jié)構(gòu)。在此示例性實施例中，拼接板Mh、242b可具有更大的尺寸，使得如果僅有兩個定子節(jié)段200，則拼接板Mh、242b的尺寸可為半圓，以提供最充分的支撐。拼接板的尺寸可設(shè)計成任何適當(dāng)?shù)某叽纭ｋm然已在示例性實施例中使用端部和拼接板，但本領(lǐng)域技術(shù)人員會認(rèn)識到，可通過任何適當(dāng)?shù)臋C構(gòu)將相鄰的定子節(jié)段200的端板210、212聯(lián)接在一起，以維持分段定子組件114的強度和結(jié)構(gòu)整體性。定子節(jié)段的另一示例性實施例在圖19A和圖19B中示出。在此實施例中，每個定子節(jié)段116都包括外殼300和內(nèi)殼302。外殼300包括開口 303，而內(nèi)殼包括開口 305。設(shè)置這些開口 303、305以將定子節(jié)段116聯(lián)接到外蓋或支撐件314、316上。腹板307布置在外殼300與內(nèi)殼302之間，以提供用于定子節(jié)段116的支撐。各具有燕尾榫308的燕尾榫棒306聯(lián)接到內(nèi)殼302上。外殼300、內(nèi)殼302、腹板307和燕尾榫棒306通過焊接聯(lián)接在一起?？墒褂萌魏芜m當(dāng)?shù)姆椒▉韺⑦@些元件聯(lián)接在一起。如圖14中所示的實施例中那樣， 各定子層壓件234包括用于容納燕尾榫308的開口或切口 235。在此實施例中，提供指形板 312以經(jīng)由張緊桿313或一些其它張緊元件壓縮定子層壓件234。參照圖19B，定子層壓件 234在定子芯或支柱(badibone)231中包括開口 233，以提供定子節(jié)段116的軸向冷卻。然而，該實施例并不限于此布置，并且定子層壓件234可為實心的或包括一些其它結(jié)構(gòu)。圖19A和圖19B中所示的定子節(jié)段116固定到外蓋或支撐結(jié)構(gòu)314和316上，如圖20中所示。支撐結(jié)構(gòu)314、316各包括開口 318，以有利于聯(lián)接到定子節(jié)段116上。外殼 300的開口 303和內(nèi)殼302的開口 305與支撐結(jié)構(gòu)314、316的開口 318對準(zhǔn)，以允許通過螺栓或其它適當(dāng)?shù)木o固部件聯(lián)接。蓋314包括沿著直邊的凸緣31 ，且類似地，蓋316包括沿著直邊的凸緣316a。各凸緣3Ha、316a均包括開口 317以接納螺栓或其它緊固元件。在此實施例中，外蓋314和316構(gòu)造成容納定子組件114的一個半體320。更具體而言，在所示的實施例中，四個定子節(jié)段116聯(lián)接到蓋314和316上以形成定子組件114的半體。布置在蓋314和316中的定子節(jié)段116的數(shù)量將根據(jù)設(shè)計和應(yīng)用而變化，從而包括一個或更多定子節(jié)段116。類似地，半體320的結(jié)構(gòu)可從單個、連續(xù)元件到組合在一起的多個元件而變化。圖21示出了包括圖19A、圖19B和圖20中所示的定子節(jié)段116的完全組裝好的定子組件114。定子半體320通過經(jīng)由開口 317將凸緣31 和316a用螺栓連接在一起而結(jié)合在一起。定子半體320在輪轂323周圍布置就位。應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然公開了兩個半體，但支撐結(jié)構(gòu)可采用從單個、連續(xù)結(jié)構(gòu)到多個結(jié)構(gòu)的任何結(jié)構(gòu)布置。根據(jù)另一示例性實施例的定子節(jié)段116在圖22A-22C中示出。此實施例包括端板 400和分裂的工字梁401，各工字梁401均具有焊接到端板400上的側(cè)402和404。各分裂的工字梁401的側(cè)402、404可通過任何適當(dāng)?shù)木o固或固定機構(gòu)聯(lián)接到端板400上。設(shè)置燕尾榫棒406以將分裂的工字梁401聯(lián)接到對應(yīng)的燕尾榫408上。燕尾榫棒406各包括用于容納將燕尾榫棒406聯(lián)接到燕尾榫408上的燕尾榫螺栓410的開口 409。定子層壓件234 包括用于容納燕尾榫408的開口 235。提供指形板412以經(jīng)由例如張緊桿414將定子層壓件234壓縮在一起。如圖19A和圖19B中所示的實施例中那樣，定子節(jié)段116如圖20中所示固定到支撐結(jié)構(gòu)314和316上，以形成定子半體320。一個或更多定子節(jié)段116布置在定子半體320內(nèi)。定子半體320布置在輪轂323上并聯(lián)接在一起，以形成如圖21中所示的定子組件。應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然公開了兩個半體，但支撐結(jié)構(gòu)可采用從單個、連續(xù)結(jié)構(gòu)到多個結(jié)構(gòu)的任何結(jié)構(gòu)布置。在所示的實施例中，設(shè)置開口 415以減小定子節(jié)段116的重量。然而，本發(fā)明的實施例可具有不同結(jié)構(gòu)。圖22B示出了圖22A中所示的實施例的剖視圖。各工字梁401中的側(cè)402、404的端部通過下元件416和上元件417聯(lián)接在一起。側(cè)402、404和元件416、417焊接在一起或通過任何適當(dāng)?shù)姆绞铰?lián)接在一起。下元件416和上元件417各包括與各燕尾榫棒406中的開口 409對準(zhǔn)的開口 424。開口似4使得能夠分別接近燕尾榫螺栓410。在組裝期間，燕尾榫螺栓410在定子層壓件234布置在燕尾榫408上的同時將燕尾榫408保持就位。一旦所有定子層壓件234就位，就經(jīng)由開口似4拉緊燕尾榫螺栓410，以將定子層壓件234在定子節(jié)段中固定就位。在所示的實施例中，定子層壓件234各包括開口 418和420以有利于軸向冷卻。然而，可實施其它定子層壓件結(jié)構(gòu)。定子節(jié)段的另一示例性實施例在圖23A和圖23B中示出。定子節(jié)段116包括具有開口 503、505和512的桶形元件500。開口 503可供用于聯(lián)接桶500，以經(jīng)由螺栓或一些其它裝置支撐結(jié)構(gòu)件或蓋314和316。設(shè)置開口 505以經(jīng)由螺栓或其它固定元件將相鄰的定子節(jié)段116聯(lián)接在一起。設(shè)置開口 512以使燕尾榫螺栓506能夠?qū)⒀辔查?04固定到桶500 上。在此實施例中，設(shè)置指形板508以經(jīng)由例如張緊桿510將定子層壓件234壓縮在一起。 定子層壓件234包括開口 235以容納燕尾榫504。在組裝期間，燕尾榫螺栓506在定子層壓件234布置在燕尾榫504上的同時將燕尾榫504保持就位。一旦所有定子層壓件234均就位，就經(jīng)由開口 512拉緊燕尾榫螺栓506，以將定子層壓件234在定子節(jié)段中固定就位。在所示的實施例中，定子層壓件234各包括有利于軸向冷卻的開口 514。然而，可實施其它定子層壓件結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，也可設(shè)置開口 516以有利于液體冷卻。圖M示出了包括在圖23A和圖23B中示出的桶形定子節(jié)段116的定子組件或定子組件半體520的一部分的剖視圖。在此實施例中，兩個定子節(jié)段116固定到支撐結(jié)構(gòu)316 上。然而，可將任何數(shù)量的定子節(jié)段聯(lián)接到定子組件部分520上。另外，基于設(shè)計和應(yīng)用支撐結(jié)構(gòu)314 (在圖M中未示出)和316可具有用于支撐一個或更多定子節(jié)段的任何數(shù)量的部分。桶500用螺栓連接到支撐結(jié)構(gòu)314(在圖M中未示出)和316上。此外，定子節(jié)段 116經(jīng)由開口 505用螺栓連接在一起。定子部分520聯(lián)接到另一定子部分520上以形成完整的定子組件114。在所示的示例性實施例中，使用了集中繞組。在一些實施例中，定子線圈同心地布置，并卷繞在各定子齒周圍。在其它實施例中，定子線圈同心地布置，并卷繞在間隔的定子齒周圍。集中繞組136卷繞在定子齒周圍并且每相每轉(zhuǎn)子極的定子槽數(shù)量小于1，即，它是部分槽繞組。與常規(guī)的定子相反，其中每相每轉(zhuǎn)子極的槽數(shù)等于或大于一(unity)。用于部分槽繞組的轉(zhuǎn)子極和帶槽定子的相互作用形成各種MMF諧波，利用該諧波產(chǎn)生諧波耦合機器。帶諧波耦合的集中繞組提供用于線圈的更高的占空系數(shù)、定子齒的更佳的高寬比和更短的端部繞組，其結(jié)合而使能具有相對高極數(shù)的更高的轉(zhuǎn)矩密度。例如，可使用每相每極 2/7繞組設(shè)計來建造具有7倍極數(shù)的諧波耦合的機器，其對于與每相每極兩個槽的設(shè)計相同的線圈數(shù)采用MMF分布的第7諧波。這造成更低的每極通量，潛在地低至上述比率，以及攜帶EM通量所需的轉(zhuǎn)子和定子背鐵的對應(yīng)減少。此外，此機器類型對于分段定子布置是理
術(shù)目的
> LH、U J ο在本文公開的實施例中，分段定子組件包括提供更加成本經(jīng)濟(jì)的運輸和安裝同時維持大型組件的強度和結(jié)構(gòu)整體性以實現(xiàn)所需的性能要求的定子節(jié)段。定子節(jié)段可具有可在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)運輸集裝箱中運輸?shù)某叽?，從而降低運輸成本。文中所述的電氣機械可非常適合于風(fēng)力渦輪機應(yīng)用。然而，此類機械可用于各種其它的應(yīng)用中。雖然已就各種具體實施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員會認(rèn)識到，可在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)使用改型來實施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種定子組件(114)，包括:具有定子部分(116)的分段定子，其中各定子部分(116)均包括具有主要部分(500)及第一端部和第二端部(501)的支撐結(jié)構(gòu)(507)；燕尾榫(504)，各燕尾榫(504)均通過可調(diào)節(jié)的元件(506)聯(lián)接到所述支撐結(jié)構(gòu)上；以及定子層壓件034)，各定子層壓件(234)均具有開口 035)以分別與所述燕尾榫(504) 接合；以及用于將所述分段定子的所述定子部分連接在一起的連接器(505)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子組件，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)(507)的所述主要部分(500)包括分別與所述燕尾榫(504)相對應(yīng)的多排開口(512)，其中每一排中的所述開口 (512)均接納其中一個所述可調(diào)節(jié)的元件(506)，以將所述燕尾榫(504)固定到所述支撐結(jié)構(gòu)(507)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定子組件，其特征在于，各所述可調(diào)節(jié)的元件(506)均為螺栓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子組件，其特征在于，所述定子組件還包括具有開口(318)的內(nèi)板和外板(314，316)，其中所述定子層壓件(234)布置在所述內(nèi)板和外板(314，316)之間；以及布置在所述內(nèi)板和外板(314，316)的所述開口(318)中以便將所述定子層壓件(234) 固定在一起的固定元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的定子組件，其特征在于，所述固定元件為螺栓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子組件，其特征在于，各所述定子層壓件(234)均還包括用于提供液體冷卻的二級開口(516)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子組件，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)(507)還包括各從所述主要部分(500)向上延伸的內(nèi)側(cè)和外側(cè)(502)，各所述內(nèi)側(cè)和外側(cè)(502)均包括用于接納固定元件的開口(503)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的定子組件，其特征在于，所述定子組件還包括具有用于接納一個或更多定子部分(116)的弓形結(jié)構(gòu)的內(nèi)蓋和外蓋(314，316)，其中所述內(nèi)蓋和外蓋 (314，316)各包括與所述支撐結(jié)構(gòu)(507)的所述內(nèi)側(cè)和外側(cè)的所述開口(503)對準(zhǔn)的開口 (318)，所述一個或更多定子部分(116)經(jīng)由所述固定元件固定到所述內(nèi)蓋和外蓋(314， 316)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的定子組件，其特征在于，所述內(nèi)蓋和外蓋(314，316)包括具有凸緣(314a，316a)的徑向邊緣，以使所述定子組件的一個部分(320，520)的所述內(nèi)蓋和外蓋(314，316)能夠聯(lián)接到所述定子組件(114)的另一部分(320，520)的所述內(nèi)蓋和外蓋 (314,316)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及分段定子組件，具體而言，一種定子組件(114)包括具有定子部分(116)的分段定子。各定子部分(116)均包括支撐結(jié)構(gòu)(507)和燕尾榫(504)，每個燕尾榫(504)都通過可調(diào)節(jié)的元件(506)聯(lián)接到支撐結(jié)構(gòu)(507)上。該定子部分(116)還包括定子層壓件(234)，其中各層壓件(234)均具有用于與燕尾榫(504)接合的開口(235)。設(shè)置連接器(505)以將分段定子的定子部分(116)連接在一起。
文檔編號H02K1/12GK102386694SQ20111026578
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日
發(fā)明者K·S·黑蘭, M·J·德布羅克, M·羅克罕瓦拉, R·M·齊林, R·N·道森 申請人:通用電氣公司