Синхронный генератор в безредукторной ветровой турбине

Синхронный генератор в безредукторной ветровой турбине

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к синхронному генератору, в частности, к многополюсному синхронному кольцевому генератору безредукторной ветровой турбины. Помимо этого, настоящее изобретение относится к набору пластин для формирования пакета статорных пластин для статора такого синхронного генератора и к соответствующему способу для формирования такого пакета пластин статора. Помимо этого, настоящее изобретение относится к ветровой турбине, содержащей синхронный генератор.

Ветровые турбины являются общеизвестными и генерируют электрический ток из ветра посредством генератора. Современные безредукторные ветровые турбины зачастую имеют многополюсный синхронный кольцевой генератор с большим диаметром воздушного зазора. Диаметр воздушного зазора в этом случае составляет, по меньшей мере, 4 метра и, в общем, достигает почти до 5 метров. Собранные синхронные генераторы могут иметь диаметр воздушного зазора даже приблизительно 10 метров.

В ходе работы ветровой турбины, т.е. рассматриваемого синхронного генератора, растет шум, который, вследствие крупной физической формы, также может достигать крупных резонансных корпусов, таких как, например, оболочка гондолы для гондолы, размещающей или, по меньшей мере, частично размещающей синхронный генератор. На основе своей функции, такие синхронные генераторы безредукторной ветровой турбины представляют собой очень медленно вращающиеся генераторы, которые вращаются с типичной частотой вращения приблизительно в 5-35 оборотов в минуту. Эта медленная частота вращения также может генерировать особые шумы, соответственно, в частности, по сравнению с генераторами, которые вращаются при 1500 или 3000 оборотов в минуту.

Такие синхронные генераторы безредукторных ветровых турбин, и в силу этого ветровые турбины, могут становиться постоянным раздражающим источником шума вследствие своей непрерывной работы. В настоящее время, особенно крупные современные ветровые турбины все чаще устанавливаются на большем расстоянии от населенных районов и работают в этих местах, так что шумы из ветровой турбины также являются менее раздражающим.

Тем не менее, в силу установки на большем расстоянии, фактическая проблема роста шума не исключается в принципе, а по сути, только отодвигается.

Следовательно, цель настоящего изобретения состоит в разрешении, по меньшей мере, одной из вышеуказанных проблем. В частности, должен уменьшаться рост шума синхронного генератора, как описано выше. Должно быть предложено, по меньшей мере, альтернативное решение относительно известных решений.

Немецкое патентное ведомство нашло следующие документы предшествующего уровня техники для приоритетной заявки в отношении настоящей PCT-заявки: US 6 321 439 B1, DE 10 2009 015 044 A1, WO 2011/128 095 A2, DE 103 40 114 A1, DE 10 2005 061 892 A1, US 2004/0 036 374 A1, DE 199 23 925 A1, DE 101 10 466 A1, US 4 315 171 A и DE 15 38 772 B2.

Согласно изобретению, предложен синхронный генератор по п. 1, в частности, многополюсный синхронный кольцевой генератор безредукторной ветровой турбины. Такой многополюсный синхронный кольцевой генератор безредукторной ветровой турбины имеет множество полюсов статора, в частности, по меньшей мере, 48 зубьев статора, зачастую даже значительно больше зубьев статора, к примеру, в частности, 96 зубьев статора или еще больше зубьев статора. Магнитно-активная область генератора, а именно, как ротор, который также может упоминаться в качестве якоря, так и статор, размещаются в кольцеобразной области вокруг оси вращения синхронного генератора. Таким образом, в частности, область 0, по меньшей мере, в 50 процентов радиуса воздушного зазора не содержит материалов, которые проводят электрический ток или электрическое поле синхронного генератора. В частности, эта внутренняя часть является полностью свободной и также в принципе может быть доступной. Зачастую, эта область также составляет более 0-50 процентов радиуса воздушного зазора, в частности, вплоть до 0-70 процентов или даже 0-80 процентов радиуса воздушного зазора. В зависимости от конструктивного решения, в этой внутренней области может предоставляться опорная конструкция, но эта опорная конструкция может аксиально смещаться в некоторых вариантах осуществления.

Следовательно, синхронный генератор имеет ротор и статор. Ротор иногда упоминается в качестве якоря, чтобы также отличать его по формулировке от аэродинамического ротора ветровой турбины.

Статор содержит зубья и пазы, размещаемые между ними. Пазы принимают обмотку статора или множество обмоток статора, так что обмотка статора за счет этого размещается через пазы и вокруг зубьев.

Статор разделен в окружном направлении на сегменты статора, причем каждый из них имеет множество зубьев и множество пазов, и, по меньшей мере, два сегмента статора, смещаются или чередуются относительно друг друга в окружном направлении. Все сегменты статора размещаются рядом друг с другом в окружном направлении и, кроме того, в частности, чередуются или смещаются относительно друг друга приблизительно на четверть ширины паза или другую абсолютную величину, а именно, таким образом, что пазы и зубья сегмента статора сменяются однородно в окружном направлении, и эта однородность прерывается при переходе к следующему смежному сегменту статора в силу размещения более широкого или более узкого паза, более широкого или более узкого зуба, либо дополнительно, возможно более узкого зуба, либо дополнительно, возможно более узкого паза, или исключения зуба. В принципе, переход также может быть реализован другим способом. Затем пазы и зубья снова сменяются однородно, в частности, в каждом случае с идентичной шириной паза или в каждом случае с идентичной шириной зуба, в следующем смежном сегменте статора.

Как результат, полюса ротора или якоря, которые распределены полностью однородно в окружном направлении, в каждом случае достигают теперь зубьев или пазов сегментов статора, которые смещаются или чередуются относительно друг друга, не точно одновременно в ходе вращательного движения ротора, а раньше или позже за счет этого смещения или этого чередования. Следовательно, тогда как полюс ротора достигает зуба статора сегмента статора, соответствующий полюс ротора достигает зуба статора другого чередующегося или смещенного сегмента статора с небольшим сдвигом по времени. Как следствие, колебание, в частности, синусоидальные токи, которые немного сдвигаются относительно друг друга, формируются в этих сегментах статора, которые чередуются или смещаются относительно друг друга. Это, в свою очередь, приводит к способности, посредством этих токов, формирования гармоник с уменьшенной амплитудой при наложении. Аналогично, прямое наложение шумов идентичной частоты, но различной фазы также может приводить к общему уменьшению шума, в частности, уровня шума. Эти два описанных эффекта также могут взаимодействовать друг с другом таким образом, что могут быть использованы синергические эффекты, что может приводить к более явному уменьшению общего уровня шума.

Например, статор может быть разделен на четыре сегмента 1-4 статора, и каждый сегмент статора может иметь (это также упоминается только в качестве примера) в каждом случае 12 зубьев статора, так что в итоге статор содержит в сумме 48 зубьев, и в этом отношении должен получаться сравнительно меньший многополюсный синхронный кольцевой генератор безредукторной ветровой турбины. Первый и третий сегменты статора и в силу этого пазы и зубья этих сегментов статора должны смещаться или чередоваться относительно второго и четвертого сегментов статора, т.е. их пазов и зубьев, соответственно.

Предпочтительно, по меньшей мере, один зуб формирует полюс статора, и, соответственно, два полюса статора формируют полюсную пару, которая концептуально используется в данном случае для простоты для полюсной пары статора. В принципе, полюс статора также может формироваться из множества зубьев или разделенного зуба, что в данном случае не имеет большого значения. В любом случае, относительно этого варианта осуществления, предлагается, что число полюсных пар каждого сегмента статора является кратным числом двух. В частности, число полюсных пар каждого сегмента статора является кратным числом шести. Такая конфигурация, в силу которой конкретно число полюсных пар каждого сегмента статора составляет, по меньшей мере, кратное число двух, обеспечивает предоставление обмоток деталей для каждого сегмента статора. Таким образом, каждый сегмент статора может иметь форму независимого генератора или независимого виртуального генератора, который в этом отношении делит только ротор с другими сегментами статора.

Если число полюсных пар каждого сегмента является кратным числом шести, описанный независимый сегмент статора может содержать трехфазные обмотки, в частности, даже с двумя независимыми трехфазными обмотками. Обе трехфазных обмотки, соответственно, могут генерировать сигнал трехфазного тока, и сигналы трехфазного тока этих двух независимых трехфазных обмоток могут сдвигаться относительно друг друга. За счет этого улучшается выпрямление в нисходящем направлении. Сигнал тока также может просто упоминаться в качестве тока.

Предпочтительно, предоставляются четыре сегмента статора, и сегменты статора группируются в две группы сегментов, имеющие по два сегмента статора. С этой целью, предлагается, что число полюсных пар каждой группы сегментов является кратным числом четырех. Как результат, каждый сегмент статора, как описано выше, может наматываться независимо, и одновременно сегменты статора могут предоставляться в принципе симметрично, так что, следовательно, в итоге все сегменты статора имеют равный размер, проще говоря, в каждом случае занимают квадрант. Если зуб исключен при переходе между двумя смежными сегментами статора, которые чередуются относительно друг друга, данный (исключенный) зуб все равно должен быть включен в вычисление. Другими словами, в данном случае должен присутствовать полюс статора без выделенного зуба или полюсная пара статора только с одним выделенным зубом. Тем не менее, эффект полюсной пары предоставляется посредством соответствующей секции обмотки, одного зуба и одного или более других зубьев.

Альтернативно, если число полюсных пар каждой группы сегментов не является кратным числом четырех, предлагается, что сегменты статора из группы сегментов имеют различные числа полюсных пар. Например, статор с 84 полюсными парами в сумме, т.е. конкретно с 168 зубьями, может быть разделен на две группы сегментов, имеющие по два сегмента статора. Сегменты статора этих двух групп сегментов сменяются между собой. Таким образом, каждая группа сегментов имеет два сегмента статора, и каждая группа сегментов имеет 42 полюсных пары и в этом случае, например, один сегмент статора с 24 полюсными парами и один сегмент статора с 18 полюсными парами.

Для этого и других вариантов осуществления, предлагается, что каждая группа сегментов соединена в каждом случае с выпрямителем в форме B12-моста. В этом случае, каждая группа сегментов может наматываться таким образом, что она формирует две трехфазных системы в качестве выходного тока. Эти две трехфазных системы, которые в силу этого в результате формируют шесть различных фазных токов, выпрямляются посредством этого B12-моста. Следовательно, каждая фаза подается в ветвь этого B12-моста, который, известным способом, выпрямляет эту фазу с помощью двух диодов. Выпрямленный ток каждой из этих фаз предоставляется в общий промежуточный контур постоянного тока либо в другое устройство накопления постоянного напряжения или устройство накопления постоянного тока.

В силу того факта, что обе группы сегментов соединяются с B12-мостом, и обе группы сегментов формируют два трехфазных тока, которые выпрямляются, может достигаться выпрямленный полный сигнал с очень несущественными гармониками. Это достигается, в частности, в силу того факта, что, по меньшей мере, два сегмента статора, или две группы сегментов смещаются или чередуются относительно друг друга в окружном направлении. Как результат, шесть фаз одной группы сегментов еще раз сдвигаются относительно шести фаз другой группы сегментов таким образом, что их наложение в выпрямленном полном сигнале уменьшается и в силу этого приводит к максимально небольшому числу гармоник.

Предпочтительно, пазы и зубья в каждом случае одного сегмента статора размещаются равноотстоящим образом, и, по меньшей мере, два сегмента статора смещаются или чередуются относительно друг друга в окружном направлении таким образом, что смежные зубья смежных сегментов статора или смежные пазы смежных сегментов статора имеют другое расстояние друг от друга по сравнению со смежными зубьями или пазами идентичного сегмента статора. Пазы и зубья в силу этого в каждом случае размещаются равноотстоящим образом в своем сегменте статора, в частности, таким образом, что все пазы сегмента статора и, в частности, всего статора имеют идентичную ширину, т.е. протяженность в окружном направлении, за исключением пазов в переходной или контактной области между двумя смежными сегментами статора. Соответственно, все зубья сегмента статора или даже всего статора также имеют идентичную ширину, т.е. протяженность в окружном направлении, за исключением зубьев в переходной или контактной области между двумя смежными сегментами статора.

Следовательно, предложенная конфигурация статора соответствует статору с абсолютно однородными зубьями и пазами в окружном направлении, причем этот статор разделяется на сегменты статора, в частности, на четное число сегментов статора равного размера, и затем, в частности, каждый второй сегмент статора теоретически должен вращаться вокруг оси вращения генератора через пропорцию ширины зуба или ширины паза.

В соответствии с вариантом осуществления, предложен синхронный генератор, содержащий статор, в котором первый и второй паз первого сегмента статора или первый и второй зуб первого сегмента статора имеют среднее расстояние относительно друг друга n*a. Переменная в этом случае обозначает среднее расстояние между двумя смежными пазами или зубьями первого сегмента статора. Следовательно, в данном случае описывается расстояние, например, между центром первого паза и центром второго паза либо центром первого зуба и центром второго зуба. Предпочтительно, оно является идентичным среднему числу каждого расстояния между смежными зубьями всего статора.

Переменная n является числом расстояний между пазами или расстояний между зубьями, т.е. числом, которое меньше числа пазов между рассматриваемыми первым и вторым пазом посредством на значение 1, или числом, которое меньше числа зубьев между рассматриваемыми первым и вторым зубьями на значение 1.

Расстояние между первым и дополнительным пазом, причем дополнительный паз расположен на втором сегменте статора, либо расстояние между первым зубом и дополнительным зубом, который расположен на втором сегменте статора, составляет n*a+v или n*a-v.

В этом случае, переменная v обозначает смещение или чередование между первым и вторым сегментами статора. Данное чередование в этом отношении больше 0, но меньше среднего расстояния между пазами или среднего расстояния a между зубьями. То, прибавляется или вычитается это смещение v, зависит от того, является рассматриваемое смещение или чередование в случае двух сегментов статора таким, что упомянутые сегменты статора чередуются или смещаются в направлении друг друга, и в этом случае переменная v должна вычитаться, либо от того, смещаются они или чередуются в направлении друг от друга, и в этом случае переменная v должна прибавляться.

Следовательно, из этого формального описания можно видеть, что зубья или пазы сегмента статора разнесены друг от друга посредством n-кратного среднего расстояния, тогда как, кроме того, также смещение v должно прибавляться или вычитаться из следующего сегмента статора, который чередуется или смещается относительно него. В принципе, в этом отношении, также следует понимать, что смещение v и расстояние a между пазами или расстояние a между зубьями означает расстояние вдоль окружности, либо означает угол на основе оси вращения генератора и в силу этого середины оси статора.

Предпочтительно, смещение или чередование имеет значение в 0,4-0,6 от расстояний между пазами или расстояний a между зубьями. В частности, смещение составляет приблизительно половину такого расстояния между пазами или расстояния a между зубьями. Как результат, шумы и/или токи, сгенерированные в соответствующих сегментах статора, имеют такой сдвиг фаз относительно соответствующих шумов или токов, что рост шума, получающийся в результате во всем синхронном генераторе, является максимально возможно низким. Это достигается, в частности, посредством предпочтительного наложения рассматриваемых компонентов, которые за счет этого уменьшают друг друга.

Предпочтительно, каждый сегмент статора принимает часть обмотки статора или обмоток статора в качестве сегмента обмотки, и сегменты обмотки несмежных сегментов статора соединяются между собой. Как результат, в дополнение к механическому чередованию или механическому смещению сегментов статора, также предоставляется соответствующее электрическое чередование. Это осуществляется, в частности, таким образом, что несмежные сегменты статора, т.е., в частности, каждый второй сегмент статора, соединяются друг с другом, т.е., в частности, в параллельной схеме или в последовательной схеме. Эти сегменты статора генерируют ток с идентичной частотой и фазовым углом в своих сегментах обмотки. Другие сегменты статора, размещаемые между этими несмежными сегментами статора и в силу этого сегментами статора, которые аналогично являются несмежными относительно друг друга, т.е. в принципе вторая группа несмежных сегментов статора, аналогично соединяются между собой и вместе генерируют ток с идентичной частотой и фазовым углом. В этом случае, обычно присутствует трехфазный ток, который также прикладывается к соответствующей первой группе несмежных сегментов статора. Предпочтительно, чередование выполняется в каждом случае в качестве последовательной схемы, так что в итоге сегменты обмотки могут соединяться непосредственно со следующим сегментом обмотки следующего несмежного сегмента статора. Следовательно, можно исключать маршрутизацию слишком большого числа линий параллельно друг другу.

Предпочтительно, сегменты обмотки соединяются попеременно с первым и вторым выпрямителем. Следовательно, сегменты обмотки первой группы несмежных сегментов статора соединяются с первым выпрямителем, а сегменты обмотки второй группы несмежных сегментов статора соединяются со вторым выпрямителем. Соответственно, ток этих двух групп выпрямляется в ходе работы посредством соответствующего выпрямителя и подается в промежуточный контур постоянного тока, который предпочтительно является общим для обоих выпрямителей. Как результат, эти два выпрямителя также могут принимать токи, которые имеют сдвиг фаз относительно друг друга, и, соответственно, питать общий промежуточный контур постоянного тока, в результате чего гармоники могут уменьшаться в нем. Как результат, гармоники также уменьшаются в данном случае, что, в свою очередь, может иметь положительное влияние на рост шума, т.е. может уменьшать этот рост шума.

Предпочтительно, статор и/или обмотка статора является точечно-симметричной, в частности, точечно-симметричной относительно оси вращения синхронного генератора. Чередование или смещение сегментов статора относительно друг друга может не иметь, в сечении, зеркальной симметрии, но вследствие центральной симметрии, которая целесообразно также может упоминаться в качестве вращательной симметрии, позволяет достигать полностью однородной компоновки, так что вследствие смещения или чередования может достигаться описанное уменьшение шума, но генератор может работать плавно и равномерно.

Предпочтительно, предлагается, что все пазы статора являются идентичными, т.е. не изменяются в силу смещения или чередования. Вместо этого, смещение или чередование достигается посредством, соответственно, согласованных зубьев. Эти зубья с этой целью могут увеличиваться или уменьшаться по размеру, например, в окружном направлении в контактной области смежных сегментов статора. Дополнительный зуб также может предоставляться в каждом случае. Как результат, в частности, также имеет место, что фазы линии обмотки статора могут укладываться аналогичным образом во всех пазах обычным способом.

Предпочтительно, синхронный генератор характеризуется посредством того факта, что обмотка статора или сегменты обмотки имеют, пофазно, ветви обмотки. В каждом случае, одна такая ветвь обмотки укладывается через первый паз, т.е. проходит вперед в принципе и проходит назад через второй паз. Такое укладывание через эти первый и второй пазы повторяется, по меньшей мере, один раз, так что, по меньшей мере, один контур укладывается через эти два паза и в силу этого вокруг зубьев между ними. Предпочтительно, три контура укладываются через эти два паза и вокруг зубьев между ними, так что в итоге с точки зрения электромагнитной эффективности предоставляются четыре витка. Укладывание этой ветви обмотки затем продолжается, соответственно, в третьем и четвертом пазу.

Ветви обмотки других фаз укладываются аналогично, соответствующим образом. Предпочтительно, три контура укладываются через эти две катушки и в силу этого вокруг зубьев между ними. Как результат, может достигаться хороший компромисс между сложностью, обусловленной обмоткой, с одной стороны, и эффективностью синхронного генератора в ходе работы, с другой стороны. В частности, использование трех контуров является особенно преимущественным для синхронного генератора ветровой турбины, которая управляется без зубчатой передачи. Три контура позволяют постоянно укладывать соответствующие ветви обмотки для сегмента статора. Для этого требуются ветви обмотки, которые имеют большое эффективное поперечное сечение линии, которое содержит множество отдельных линий, но по-прежнему может манипулироваться в ходе обмотки. Одновременно исключается излишне большое число шагов обмотки вследствие чрезмерно тонкой ветви обмотки, и исключается ситуация, в силу этого которой чрезмерно толстая ветвь обмотки должна использоваться в случае даже меньшего числа контуров, причем эта чрезмерно толстая ветвь обмотки должна затруднять обработку, либо исключается, по меньшей мере, разделение ветви обмотки на две параллельные ветви обмотки.

Предпочтительно, пять пазов и шесть зубьев расположены между первым и вторым пазами или, по меньшей мере, в одном контуре. Оставшиеся пять пазов могут предоставляться для пяти ветвей обмотки для пяти дополнительных фаз.

Предпочтительно, ветвь обмотки наматывается постоянно через сегмент статора и, в частности, постоянно через все сегменты статора из группы сегментов. Как результат, могут исключаться проблемы в отношении точек соединения, и в случае непрерывной обмотки без прерываний ветви обмотки для всех сегментов статора из группы сегментов, эти сегменты статора могут быть соединены электрически последовательно, соответственно, простым способом.

Согласно изобретению, также предложен набор пластин, содержащий множество пластин статора для сборки, с тем чтобы формировать пакет пластин статора. Этот набор пластин предпочтительно конструируется таким образом, что он позволяет формировать пакет пластин статора синхронного генератора в соответствии с одним из вышеописанных вариантов осуществления.

Пластины статора этого набора пластин все вместе имеют множество пазов и зубьев. Набор пластин в этом случае различает три типа пластин статора, а именно, нормальную пластину, расширенную пластину и сжатую пластину. Нормальная пластина в принципе соответствует традиционной, известной пластине статора синхронного генератора без смещения или чередования. Пакет пластин статора может быть собран из множества таких нормальных пластин. С этой целью, соответственно, большое число нормальных пластин укладывается по кругу в первом слое, и второй слой укладывается на него аналогичным образом, но со смещением относительно пластин первого слоя и т.д. до тех пор, пока пакет пластин статора не будет сформирован посредством множества таких слоев пластин, которые смещаются относительно друг друга.

Тем не менее, чтобы достигать пакета пластин статора, в котором сегменты статора предоставляются и смещаются или чередуются относительно друг друга, требуются дополнительные пластины, которые учитывают это смещение или чередование. С этой целью, предоставляются расширенная пластина и сжатая пластина. Расширенная пластина в принципе соответствует по своему характеру также нормальной пластине, но имеет расширенную область, в частности, расширенный зуб. Следовательно, эта расширенная область предоставлена для переходной области между двумя сегментами статора, которые чередуются или смещаются относительно друг друга, т.е. которые удаляются друг от друга согласно смещению или чередованию. Это приводит к этой расширенной области, предоставленной посредством этой расширенной пластины.

Соответственно, сжатая пластина имеет сжатую область, которая предоставляется для переходной области между двумя сегментами статора, которые смещаются или чередуются относительно друг друга.

Предпочтительно, эти расширенные или сжатые области не находятся в центре расширенной пластины или рассматриваемой сжатой пластины, но являются эксцентрическими приблизительно на одну треть. Помимо этого, эти расширенные области или сжатые области являются зеркально-симметричными, так что в итоге их конфигурация остается неизменной, когда соответствующая расширенная или сжатая пластина перевернута с верхней стороны на нижнюю сторону или наоборот.

Таким образом, эти сжатые пластины или расширенные пластины также могут располагаться слоями поверх друг друга таким образом, что они перекрывают друг друга в различных слоях, так что в результате соответствующие расширенные области или сжатые области в итоге укладываются точно поверх друг друга без итоговой полной укладки соответствующих расширенных пластин или сжатых пластин точно поверх друг друга. Следовательно, перекрывающаяся многослойная конструкция может формироваться при формировании пакета пластин даже в области расширенных областей или сжатых областей без необходимости формирования в каждом случае различных пластин. Следовательно, глубина производства для означенного должна содержать только нормальную пластину, расширенную пластину и сжатую пластину. С помощью этих трех различных типов пластин, может формироваться весь пакет пластин, включающий в себя расширенные и сжатые области, т.е. включающий в себя переходные области между сегментами статора, которые смещаются или чередуются относительно друг друга, что включает в себя перекрытие.

Помимо этого, предложен способ для формирования пакета пластин статора, который основывается на производстве пакета пластин статора посредством использования набора пластин в соответствии с одним из вышеописанных вариантов осуществления. Следовательно, в данном случае предлагается, что пакет пластин статора первоначально конструируется слоями обычным способом, при этом в каждом случае одна расширенная пластина или одна сжатая пластина размещается для переходных областей. Для следующего слоя, расширенная пластина или сжатая пластина предоставляется в соответствующей области, но эта расширенная или сжатая пластина перевернута относительно пластины ниже ее в каждом случае, т.е. с верхней стороной снизу или нижней стороной наверху. В силу эксцентрической компоновки расширенной области или сжатой области, переворачивание пластины изменяет позицию упомянутой пластины, и за счет этого перекрывающаяся укладка, т.е. укладка, при которой пластины не покоятся полностью поверх друг друга, может достигаться с помощью одной и той же пластины.

Помимо этого, в соответствии с изобретением, предложена ветровая турбина, содержащая синхронный генератор в соответствии с одним из вышеописанных вариантов осуществления.

Ниже подробнее поясняется изобретение на основе примерных вариантов осуществления в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

Фиг. 1 схематично ветровая турбина на виде в перспективе.

Фиг. 2 осевой вид в сечении известного синхронного генератора.

Фиг. 3 схематично принципиальная схема известного синхронного генератора с независимым возбуждением, содержащего две трехфазных обмотки и нижерасположенный диодный выпрямитель.

Фиг. 4 синхронный генератор согласно изобретению в осевом виде в сечении.

Фиг. 4A и 4B фрагменты фиг. 4.

Фиг. 5A-5D различные возможные реализации переходной области в качестве вариантов осуществления относительно фрагмента, показанного на фиг. 4A.

Фиг. 6 схематично один вариант для схемы сегментов синхронного генератора с нижерасположенным выпрямителем.

Фиг. 7 (A-C) синхронный генератор в осевом виде в сечении в соответствии с дополнительным вариантом осуществления, содержащий сегменты статора с различным количеством полюсных пар.

Фиг. 7A фрагмент фиг. 7.

Фиг. 8 схема обмотки синхронного генератора одного варианта осуществления.

Фиг. 9 схема обмотки синхронного генератора дополнительного варианта осуществления.

Фиг. 1 показывает ветровую турбину 100, содержащую башню 102 и гондолу 104. Ротор 106 с тремя лопастями 108 ротора и обтекателем 110 размещается на гондоле 104. Ротор 106 переключается на вращательное движение в ходе работы посредством ветра и за счет этого приводит в действие генератор в гондоле 104.

Фиг. 2 показывает известный синхронный генератор 201 в осевом виде в сечении, т.е. в виде в направлении оси 202 вращения, при этом синхронный генератор 201 секционирован поперечно оси 202 вращения. Синхронный генератор имеет форму синхронного генератора с внутренним ротором и в силу этого имеет ротор или якорь 204 внутри и статор 206 снаружи. Синхронный генератор 201 имеет форму многополюсного кольцевого генератора и имеет свободную внутреннюю часть, которая занимает более половины полного диаметра или полного радиуса синхронного генератора 201. 168 зубьев 208 статора предоставляются в качестве примера. Предоставляется идентичное число пазов 210 статора, причем эти пазы статора сменяются зубьями 208 статора или размещаются между ними.

Якорь 204 имеет некоторые полюсы 212 ротора или полюсные башмаки 212, между которыми в каждом случае предоставляются пазы 214 с обмотками. Пазы 214 ротора содержат обмотки для возбуждения ротора.

В ходе работы, ротор 204 вращается относительно статора 206, и полюсы 212 ротора быстро проходят мимо полюсов 208 статора. Узкий воздушный зазор 216 предоставляется между ротором 204 и статором 206.

Фиг. 3 иллюстрирует разводку известного синхронного генератора 201 и схематично показывает схему 220 возбуждения для возбуждения ротора 204 посредством постоянного тока. Схематично показаны, соответственно, первая и вторая трехфазная обмотка 221 и 222 статора. Упомянутые обмотки статора соединяются через первое межкомпонентное соединение 223 или второе межкомпонентное соединение 224 через первый или второй выпрямитель 225 и 226, соответственно, и два выпрямителя 225 и 226 питают общее промежуточный контур 228 постоянного тока, которое символизируется посредством конденсатора.

Фиг. 4 теперь показывает, практически аналогично фиг. 2, синхронный генератор 1, содержащий ось 2 вращения, якорь или ротор 4, статор 6 и множество зубьев 8 статора и идентичное число пазов 10 статора. Якорь или ротор 4 имеет полюсы ротора или полюсные башмаки 12 и пазы 14 ротора между ними. Воздушный зазор 16 расположен между статором 6 и якорем 4. Ротор или якорь 4 может быть идентичным ротору или якорю 204 на фиг. 2. Тем не менее, статор 6 отличается от статора 206 на фиг. 2 в соответствии с изобретением.

В этом отношении, статор 6 разделен на четыре сегмента 31-34. В каждом случае, смежные сегменты чередуются или смещаются относительно друг друга. Таким образом, первый и третий сегменты 31, 33 чередуются или смещаются не относительно друг друга, а относительно второго и четвертого сегментов 32, 34, соответственно. Аналогично, второй и четвертый сегменты 32, 34 не чередуются или смещаются относительно друг друга. В силу этого имеется сжатая область 36 или расширенная область 38 между смежными сегментами, в зависимости от того, соответственно, смежные сегменты смещаются или чередуются в направлении друг друга либо в направлении друг от друга. Фиг. 4A в этом случае подробно показывает часть синхронного генератора 1, которая связана со сжатой областью 36. Варианты для реализации этой сжатой области 36 показаны на фиг. 5A-5D. Фиг. 4B подробно показывает часть синхронного генератора 1, которая включает в себя расширенную область 38.

В отношении расширенной области 38 из фиг. 4B можно видеть, что предоставляется расширенный зуб 8+ статора, тогда как оставшиеся зубья 8 статора имеют меньшую ширину относительно него, а именно, нормальную ширину, а также являются идентичными по ширине друг с другом.

Соответственно, фиг. 4A должен иметь суженный зуб 8- или другую реализацию сжатой области для сжатой области 36, в которой все пазы 10 статора имеют идентичный размер и форму, но это представляет собой только один вариант для реализации. Фиг. 4A является просто прототипом для вариантов реализации, которые конкретно проиллюстрированы на фиг. 5A-5D.

Увеличения на фиг. 4B и 5A-5D также показывают то, что для якоря или ротора 4, зубья 12 и пазы 14 являются нетронутыми посредством сегментации и чередования или сжатия статора 6.

Следовательно, фиг. 5A-5D показывают подробности в соответствии с подробностью или прототипом на фиг. 4A и в этом случае показывают различные варианты для конкретной конфигурации сжатой области 36, которые обозначены, соответственно, как 36A, 36B, 36C и 36D на этих чертежах 5A-5D, соответственно. В этой сжатой области, два сегмента 31 и 32 статора, например, вращаются в направлении друг друга относительно традиционной компоновки, которая показана на фиг 2. Это приблизительно достигается посредством показателя ширины паза, причем в конфигурации, показанной на фиг. 4, и в силу этого также так, как показано на фиг. 5A-5D, ширина паза приблизительно соответствует ширине перемычки 40 каждого зуба 8.

Предпочтительно, это вращение двух смежных областей в направлении друг друга соответствует приблизительно половине среднего расстояния между зубьями или расстояния между пазами, т.е. половине расстояния от центра зуба до центра следующего зуба или от центра паза до центра следующего смежного паза.

Чтобы реализовывать сжатую область 36A, вариант осуществления, показанный на фиг. 5A, предлагает конфигурировать пазы 10A' и 10A'' непосредственно рядом друг с другом, так что они являются более узкими, а также предоставлять разделительную перемычку 42A между ними. Эта разделительная перемычка 42A может отделять эти два паза 10A' и 10A'' друг от друга и за счет этого также отделять все вставленные линии обмотки статора друг от друга. В этом отношении, эта разделительная перемычка 42A также может иметь электроизоляционную функцию. Одна проблема в данном случае состоит в том, что пазы 10A' и 10A'' уменьшаются по размеру по сравнению с пазами 10 и в силу этого могут также принимать линии обмотки статора в меньшей или менее оптимальной степени.

В качестве альтернативы, в силу этого предложена конфигурация, как показано на фиг. 5B, в которой два ограничительных паза 10B' и 10B'' предоставляются в сжатой области 36B, причем эти ограничительные пазы имеют большую глубину по сравнению с оставшимися пазами 10. Ограничительные пазы 10B' и 10B'' в силу этого являются более тонкими, но более глубокими, и за счет этого могут принимать приблизительно идентичное число линий или сердечников линий с другими пазами 10. Два ограничительных паза 10B' и 10B'' отделены посредством разделительной перемычки 42B, которая в любом случае может содержать материал, идентичный материалу оставшихся зубьев 8 и пакета пластин статора 6.

Фиг. 5C показывает конфигура