CN218997803U - 发电机的定子绕组结构、发电机定子以及发电机 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种发电机的定子绕组结构、发电机定子以及发电机，所述定子绕组结构包括端环结构以及4n组彼此独立的Y型连接的三相绕组，所述端环结构包括彼此独立的分别与所述4n组三相绕组对应连接的4n组端环，所述4n组三相绕组以90度电角度依次间隔开并且分别经由所述4n组端环连接到4n组独立的变流装置，其中，n为正整数。根据本公开的发电机的定子绕组结构可具有4套绕组端环，使单套绕组电流减小，有效降低变流器电流和短路扭矩。
Description
技术领域
本公开涉及电机领域，具体地，涉及一种发电机的定子绕组结构、发电机定子以及发电机。
背景技术
目前风力发电机的陆上机型以5-6MW功率级别为主，海上机型以8-10MW功率级别为主。随着风力发电机大型化的快速发展，功率水平不断提高，陆上机型向8MW功率级别以上发展，海上机型向15MW功率级别以上发展。大多数的中速永磁风力发电机的电压水平以低压为主，在电压水平不变的情况下电流水平将随着功率的增加而提高。
现有的发电机采用2套绕组端环的方案，2套绕组相互独立并分别连接到2套绕组端环。然而，单套绕组端环的电流过大，其相应的变流器设计难度和成本将显著提高。另外，发电机采用2套绕组会使短路不平衡扭矩较大，对于发电机结构的风险加大。
实用新型内容
本公开针对现有发电机的套绕组端环不能够满足电流需求进而导致变流器设计难度和成本提高、以及短路不平衡扭矩较大进而导致电机结构的风险加大的问题，提供一种发电机的定子绕组结构、发电机定子以及发电机。所述定子绕组结构包括端环结构以及4n组彼此独立的Y型连接的三相绕组，所述端环结构包括彼此独立的分别与所述4n组三相绕组对应连接的4n组端环，所述4n组三相绕组以90度电角度依次间隔开并且分别经由所述4n组端环连接到4n组独立的变流装置，其中，n为正整数。
可选地，所述4n组端环中的每组包括与所述4n组三相绕组中的对应一组的相线和中性线对应连接的相端环和中性端环。
可选地，所述4n组三相绕组中的每一组中的每相绕组包括在定子槽圆周上均匀分布并且并联连接在对应的相端环与中性端环之间的多个线圈组，并且所述多个线圈组中的每个包括串联连接的多个线圈元件。
可选地，所述多个线圈组包括6个至8个并联连接的线圈组，并且所述多个线圈元件包括3个或更多个线圈元件。
可选地，所述4n组端环在发电机径向方向布置为多层。
可选地，所述4n组三相绕组的相线和中性线的端部引线从多层布置的4n组端环之间引出并且连接到对应的端环。
可选地，所述4n组端环分别从发电机外壳上的在径向方向上相对设置的端子孔引出，阶梯型布置的铜排穿过端子孔而设置。
可选地，所述铜排与每个端环通过螺栓连接或者通过焊接连接。
可选地，所述绕组为成型绕组。
可选地，所述发电机为兆瓦级中速永磁同步发电机。
本公开还提供一种发电机定子，所述发电机定子包括如上所述的定子绕组结构。
本公开还提供一种发电机，所述发电机包括如上所述的定子绕组结构，或者如上所述的发电机定子。
根据本公开的发电机的定子绕组结构可具有4套绕组端环，使单套绕组电流减小，有效降低变流器电流和短路扭矩。
附图说明
根据以下结合附图的具体实施方式，本公开的以上和其它方面、特征和优点将被更清楚地理解，其中：
图1是根据本公开实施例的用于发电机的定子绕组结构的示意图；
图2是根据本公开实施例的端子排与端环连接的示意图；以及
图3是根据本公开实施例的定子绕组引线与端环连接的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本实用新型的示例性实施例，在附图中相同或相应的组件使用相同的参考标号来呈现，并且省略冗余的解释。本实用新型可以以许多不同的形式举例说明，并且不应解释为限于在此阐述的具体实施例。更确切地说，提供这些实施例使得本实用新型将是彻底的和完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本实用新型的范围。
图1是根据本公开实施例的用于发电机的定子绕组结构的示意图；图2是根据本公开实施例的端子排与端环连接的示意图；图3是根据本公开实施例的定子绕组引线与端环连接的示意图。
根据本公开实施例的发电机的定子绕组结构可包括端环结构以及4n组彼此独立的Y型连接的三相绕组，所述端环结构包括彼此独立的分别与所述4n组三相绕组对应连接的4n组端环，所述4n组三相绕组以90度电角度依次间隔开并且分别经由所述4n组端环连接到4n组独立的变流装置，其中，n为正整数。
参照图1至图3，示出了根据本公开的其中n为1的实施例，发电机的定子绕组结构可包括端环结构2以及4组彼此独立的Y型连接的三相绕组1，即，定子绕组结构包括4×3相绕组。每相绕组可包括相同数量的线圈元件1-1。端环结构2可包括彼此独立的分别与4组三相绕组1对应连接的4组端环。4组三相绕组1以90度电角度依次间隔开并且分别经由4组端环连接到4组独立的变流装置。4组绕组与4组端环分别对应连接从而将定子绕组电流分为4组独立的绕组电流分量，当4组端环独立运行时，可使单套绕组电流减小。因此，当发生短路时可有效降低变流器电流和短路扭矩，从而增加***可靠性。
本公开不限于n为1的示例，并且，根据发电机的功率等级以及参数要求，可将n设置为2或更多。
例如，4n组三相绕组中的每一组中的每相绕组包括在定子槽圆周上均匀分布并且并联连接在对应的相端环与中性端环之间的多个线圈组，并且多个线圈组中的每个可包括串联连接的多个线圈元件1-1。多个线圈组可以是6个至8个并联连接的线圈组，并且多个线圈元件1-1可以是3个或更多个线圈元件1-1。绕组可以是成型绕组。发电机可以是兆瓦级中速永磁同步发电机。
根据本公开实施例的定子绕组结构可包括4n组端环，4n组端环中的每组包括与4n组三相绕组中的对应一组的相线和中性线对应连接的相端环和中性端环。具体地，每组端环均可包含U相端环2-1、V相端环2-2、W相端环2-3、以及N中性端环2-4。U相端环2-1、V相端环2-2、W相端环2-3分别与对应一组三相绕组的U相线、V相线、W相线连接，N中性端环2-4与所述对应一组三相绕组的中性线连接。4n组端环在发电机径向方向布置为多层，从而可有效缩短发电机轴向方向的总长度。具体地，4n组端环以多层布置，并依次在轴向方向朝向端盖方向排列。例如，当n为1时，端环以内外两层布置，每层布置两组端环，即在穿过发电机的旋转轴线截取的平面中以2×2的阵列形式布置。可选地，N中性端环2-4可全部设置在接近线圈元件1-1端部位置。
根据本公开实施例的4n组端环分别从发电机外壳上的在径向方向上相对设置的端子孔引出，铜排可具有弯折并且阶梯型布置的铜排穿过端子孔而设置。铜排阶梯型布置可增加不同相铜排之间的距离，进而改善绝缘和散热。定子外壳3靠近端盖的在直径方向上相对的位置对称布置2个方孔。铜排5穿过方孔并通过螺栓6连接到端环结构2，铜排5可以以阶梯形式排列，铜排5由固定夹板7固定。铜排5中的每个可通过电缆4将绕组引出到变流装置。铜排5中的每个可连接到两个或更多个电缆4。电缆接头可采用线鼻子连接。
根据本公开实施例的4n组三相绕组的相线和中性线的端部引线1-2可从多层形式布置的4n组端环的层间引出并且连接到对应的端环。具体地，端部引线1-2可从端环结构2内外两层之间引出，铜排5可与每个端环通过螺栓连接或者通过焊接连接。
定子外壳3用于固定铁芯。线圈元件1-1逐个嵌入定子铁芯槽以安装固定，多个线圈元件1-1可彼此串联连接以形成线圈组，多个线圈组可通过端环彼此并联以形成相绕组。在径向方向上从内向外，在轴向方向上从绕组端部朝向端盖逐个安装每个中性端环和相端环。三相绕组1与端环结构2通过端部引线1-2连接以将绕组电流引入相应的端环上。在三相绕组1和端环结构2已与定子外壳3固定安装后，端环结构2与铜排5通过螺栓6连接，铜排5穿过方孔与电缆4相连。铜排5通过绝缘材料的固定夹板7固定。
线圈元件1-1在旋转磁场作用下感应出三相绕组1中的电枢电流。端环结构2将三相绕组1中的电流分流引出并传递到铜排5，铜排5将端环电流传递到电缆4。电缆4将电流引出并供给变流装置。
可选地，U相端环2-1、V相端环2-2、W相端环2-3以及N中性端环2-4的排列顺序可与附图中示出的顺序不同，并且可根据需要做出修改和变型。
根据本公开实施例，提供一种发电机定子，包括如上所述的定子绕组结构。
根据本公开实施例，提供一种发电机，包括如上所述的定子绕组结构，或者如上所述的发电机定子。
根据本公开实施例的发电机的定子绕组结构可使单套绕组电流减小，有效降低变流器电流和短路扭矩。
以上对本实用新型的具体实施方式进行了详细描述，虽然已示出和描述了一些实施例，但本领域技术人员应理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本实用新型的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行修改和变型，这些修改和变型也应在本实用新型的权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种发电机的定子绕组结构，其特征在于，所述定子绕组结构包括端环结构以及4n组彼此独立的Y型连接的三相绕组，所述端环结构包括彼此独立的分别与所述4n组三相绕组对应连接的4n组端环，所述4n组三相绕组以90度电角度依次间隔开并且分别经由所述4n组端环连接到4n组独立的变流装置，其中，n为正整数。
2.根据权利要求1所述的定子绕组结构，其特征在于，所述4n组端环中的每组包括与所述4n组三相绕组中的对应一组的相线和中性线对应连接的相端环和中性端环。
3.根据权利要求1所述的定子绕组结构，其特征在于，所述4n组三相绕组中的每一组中的每相绕组包括在定子槽圆周上均匀分布并且并联连接在对应的相端环与中性端环之间的多个线圈组，并且所述多个线圈组中的每个包括串联连接的多个线圈元件。
4.根据权利要求3所述的定子绕组结构，其特征在于，所述多个线圈组包括6个至8个并联连接的线圈组，并且所述多个线圈元件包括3个或更多个线圈元件。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的定子绕组结构，其特征在于，所述4n组端环在发电机径向方向布置为多层。
6.根据权利要求5所述的定子绕组结构，其特征在于，所述4n组三相绕组的相线和中性线的端部引线从多层布置的4n组端环之间引出并且连接到对应的端环。
7.根据权利要求1所述的定子绕组结构，其特征在于，所述4n组端环分别从发电机外壳上的在径向方向上相对设置的端子孔引出，阶梯型布置的铜排穿过端子孔而设置。
8.根据权利要求7所述的定子绕组结构，其特征在于，所述铜排与每个端环通过螺栓连接或者通过焊接连接。
9.一种发电机定子，其特征在于，包括根据权利要求1-8中的任一项所述的定子绕组结构。
10.一种发电机，其特征在于，包括根据权利要求1-8中的任一项所述的定子绕组结构，或者根据权利要求9所述的发电机定子。
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