CN101814779B - 一种双馈风力发电机定子 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种双馈风力发电机定子，包括定子铁心和定子绕组，在定子铁心上设置有多个开槽，所述定子绕组分布嵌装在上述开槽中，所述定子绕组由多个相同的散嵌双叠绕组组成，所述散嵌双叠绕组由两种节距不同的线圈复合而成。所述定子铁心上的槽为与定子的轴线成一定角度的斜槽，并且所述槽为半闭口槽。采用这种结构的发电机定子，提高了双馈风力发电机的电磁感应效率，简化了绕组之间的绝缘工艺结构，大幅度减少了齿谐波及其他谐波的含量，减少电机噪声和震动幅度，降低了逆变器工作的负担，提高了发电机的电气性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力设备，尤其是一种双馈风力发电机定子。
背景技术
随着电力工业的日益发展，风力发电机的使用越来越多。在现有技术中，兆瓦级双馈风力发电机的定子绕组通常采用由若干根扁电磁线采用某一固定节距并绕而成的成型绕组，即硬绕组，为了将成型绕组固定在定子的铁心上，在定子铁心的内圆或者外圆设置与转子轴向平行的凹槽，再将成型绕组固定在铁心的凹槽中，形成发电机定子。这种结构中定子铁芯上的凹槽需要是开口槽，并且一定要与定子轴向平行，不能设置成斜槽。这种结构降低了电磁感应效率，并且绕组之间的绝缘结构复杂。
此外，在发电机工作时，随着磁极的转动，磁极经过定子的齿槽和齿顶时产生不同的磁阻，由于气隙磁阻的变化，会在定子绕组中产生感应电势，也就是齿谐波电势，引起电磁噪声，产生电机震动。为了克服这种齿谐波电势，减少电机噪声和震动，现有技术中通常改变转子或者定子的凹槽结构，将转子或者定子的凹槽改为斜凹槽，一般斜凹槽的斜距为0.8～1.1个槽距。但是这种结构对于减少齿谐波的作用并不明显。造成了现有发电机谐波含量高，特别是齿谐波严重的现象，这就增加了逆变器的工作负担，使电机的电气性能较差。
为了克服上述缺点，简化绕组之间的绝缘结构、减弱齿谐波、提高双馈风力发电机的电气性能就成为亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种双馈风力发电机定子。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种双馈风力发电机定子，包括定子铁心和定子绕组，在定子铁心上设有凹槽，所述定子绕组分布嵌装在凹槽中，所述嵌装在凹槽中的定子绕组由一个以上相同的散嵌双叠绕组组成，所述散嵌双叠绕组由两种节距不等的线圈复合而成。所述定子绕组由三个相同的散嵌双叠绕组组成，其中每个散嵌双叠绕组由节距为相隔9个凹槽和节距为相隔4个凹槽的线圈复合而成。所述定子绕组的三个相同的散嵌双叠绕组相互间隔120°空间电角度，构成三相对称绕组。所述定子铁心上的凹槽为与定子轴线交叉的斜槽。所述定子铁心上的斜槽与定子轴线交叉的斜度为1/4槽距。所述定子上的凹槽为一端开口，另一端封口的半闭口凹槽。
本发明的有益效果是：
1.采用不同节距的绕组复合绕组，使绕组的综合节距和端部绕组缩短，节省了电磁线，从而减小电机的整体体积，重量更轻；
2.简化了绕组之间的绝缘工艺结构；
3.提高了发电机的电磁感应效率，大幅度减少了齿谐波及其他谐波的含量；
4.减少电机噪声和震动幅度、降低电机升温；
5.使逆变器的工作负担大幅减小，提高了发电机的电气性能。
附图说明
图1是本发明双馈风力发电机定子的散嵌双叠绕组的展开图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例以兆瓦级双馈发电机为例，更具体地说，以1.5MW三相四极四十八槽双馈风力发电机为例，其发电机为内转子结构，其散嵌双叠绕组的展开图如图1所示。
实施例一：
1.5MW三相四极四十八槽的双馈风力发电机的定子铁心上沿外圆均匀设有与转子轴向平行的48个开槽；极数为4极，第一极101为槽4-15、第二极102为槽16-27、第三极103为槽28-39、第四极104为槽40-48和1-3；每个极域的槽数为12，按照相数为3分布绕组线圈，三相分别用A相(AX)、B相(BY)、C相(CZ)表示。每相绕组由节距为9和节距为4的两种短节距线圈组成，每相绕组在每个极域中分布有4个线圈，其中三个线圈的节距为9，另一个线圈的节距为4。
A相(AX)绕组的线圈在第一极域内分别布置在槽4-13、5-14、6-15、7-11中，四个线圈依次电连接形成第一匝线圈，其中4-13、5-14、6-15三个线圈的节距为9，7-11线圈的节距为4；在第二极域内线圈分别布置在槽20-24、16-25、17-26、18-27中，四个线圈依次电连接形成第二匝线圈，其中16-25，17-26，18-27三个线圈的节距为9，20-24线圈的节距为4；在第三极域内线圈分别布置在槽28-37、29-38、30-39、31-35中，四个线圈依次电连接形成第三匝线圈，其中28-37、29-38、30-39三个线圈的节距为9，31-35线圈的节距为4；在第四极域内线圈分别布置在槽48-44、1-40、2-41、3-42内，四个线圈依次电连接形成第四匝线圈，其中1-40、2-41、3-42三个线圈的节距为9，48-44线圈的节距为4。通过将槽11中的线圈与槽24中的线圈电连接，将第一、第二匝线圈形成第一串联电路；通过将槽35中的线圈与槽48中的线圈电连接，将第三、第四匝线圈形成第二串联电路。将槽4和槽28中的线圈电连接，再将其电连接至始端A；将槽16与槽40中的线圈电连接，再电连接至末端Y，形成第一串联电路与第二串联电路相并联的二支路并联电路AX。
与上述A相绕组的布线分布相似地，B相(BY)和C相(CZ)绕组的线圈数量与绕组结构以及各匝线圈间的电连接关系与A相完全相同，分别构成始端为B、C，末端为Y、Z的二支路并联电路BY和CZ。三相绕组相互间隔120°空间电角度，构成三相对称绕组。因为上述结构是本领域技术人员能够得知并实现的，因此在这里仅对A相绕组做详细说明，对B、C相绕组不再赘述。
采用上述结构，即利用两种不同短节距的散嵌绕组复合而成双叠绕组，可以简化绕组线圈之间的绝缘结构，提高绝缘性能，与传统的采用单一短节距的硬绕组相比，这种结构的绕组消弱谐波的能力更强，从而大幅减少了磁势谐波的含量。此外，由于复合绕组相对于传统单一节距的硬绕组综合节距较短，绕组端部较短，可以节省电磁线，电机定子沿轴向的长度也可以缩短，使电机整体的体积更小，重量更轻。
实施例二：
对于以上实施例可以做进一步的改进。由于利用散嵌绕组作为发电机定子的绕组，因此定子铁心上的开槽可以采用斜槽。更具体的说，可以将定子铁心的斜槽设置为斜距为1/4槽距，也就是0.25槽距。这样斜度的铁心开槽结构可以削弱齿谐波，尤其是消弱11、13次齿谐波。
实施例三：
更进一步地，对上述实施例作另一种改进。将定子铁心上的开槽设计为半闭口槽。这样的结构可以使绕组之间的绝缘效果更好，提高绕组的电磁感应效率，进一步减少齿谐波，从而提高电机效率，减少电机噪声和震动幅度，并且降低电机温升。
可以理解的是，本发明的技术方案可以做出多种变形，例如对于内转子结构的风力发电机，其定子铁心上的槽开设在铁心的内圆；对于外转子结构的发电机，其定子铁心上的开槽开设在铁心的外圆，但都可以采用本发明的发电机定子结构。因此，以上实施例仅为示例性说明，本发明的保护范围并不限于此。
Claims (2)
1.一种双馈风力发电机定子，包括定子铁心和定子绕组，在定子铁心上设有凹槽，定子绕组分布嵌装在凹槽中，其特征在于：所述嵌装在凹槽中的定子绕组由一个以上相同的散嵌双叠绕组组成，所述散嵌双叠绕组由两种节距不等的线圈复合而成；所述定子绕组由三个相同的散嵌双叠绕组组成，其中每个散嵌双叠绕组由节距为相隔9个凹槽和节距为相隔4个凹槽的线圈复合而成。
2.根据权利要求1所述的双馈风力发电机定子，其特征在于：所述定子绕组的三个相同的散嵌双叠绕组相互间隔120°空间电角度，构成三相对称绕组。
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