[发明专利]用于机电换能器的定子线圈段和机电换能器

说明书

技术领域

本发明涉及用于机电换能器、特别是用于从机械能产生电能的发电机的定子线圈段并且涉及包括至少一个定子线圈段的机电换能器，特别是发电机。特别地，本发明涉及用于机电换能器的定子线圈段，并且涉及机电换能器，特别是发电机，其包括至少一个定子线圈段，其中，所述机电换能器是容错的（fault-tolerant），并且同时在故障操作期间和之后二者都产生与常规机电换能器、特别是常规发电机相比而言较少的噪声和/或振动以及较高的输出效率。所述定子线圈段、机电换能器、特别是发电机可以特别地被用于风力涡轮发电机。

背景技术

风力涡轮机系统可以包括风力涡轮机塔架、安装在塔架顶部处的机舱，其中，机舱容纳发电机。可以将一个或多个转子叶片连接到发电机的旋转轴。旋转轴可以包括沿着圆周方向（垂直于旋转轴）分布的一个或多个（永久）磁体。发电机还可以包括定子线圈装置，其包括被布置为使得在被连接到旋转轴的所述至少一个磁体旋转时感应出电压和电流的多个定子线圈。由于转子的旋转速度可以取决于风速、机舱相对于风向的取向、一个或多个转子叶片的叶片桨距角和其它因素，所以感应的电流和电压（或电能）可以以可变频率振荡。为了将由发电机提供的电能供应给向一个或多个消耗装置供应电能的公用电网（utility grid），需要将由发电机产生的电能（或电压和/或电流）变换成固定频率的电压和电流（或能流），其中，所述固定频率可以对应于预定公用电网频率，诸如50 Hz或60 Hz。

出于此目的，可以将定子线圈装置连接到转换器，该转换器可以适合于将由发电机提供的可变频率输入电压转换成固定频率输出电压或电流（或能流）。特别地，可以将该转换器视为功率电子设备（特别地包括一个或多个功率晶体管（诸如隔离栅双极性晶体管（IGBT））的功率电子设备）的特定表示。可以由以高频率来开关功率晶体管的一个或多个控制电路来控制包括在转换器中的所述多个功率晶体管的导通状态。

从而，可能存在转换器出现故障的风险。在此类故障的情况下，必须立即关断整个发电机，直至有故障的转换器被修理或替换。同时，风力涡轮机不能产生电能，从而降低了风力涡轮机的效率。

可能存在对用于机电换能器、特别是用于从机械能产生电能的发电机的定子线圈段的需要，并且还可能存在对特别是用于风力涡轮机的机电换能器，特别是发电机的需要，其中，定子线圈段和/或机电换能器的效率得到改善，特别地，其中还改善了定子线圈段和/或机电换能器的可靠性和耐用性。

发明内容

由根据独立权利要求的主题来满足此需要。由从属权利要求来描述本发明的有利实施例。

根据一个实施例，提供了有利定子线圈段和由多个定子线圈段组成的定子线圈装置，其中，所述定子线圈装置特别适合于风力涡轮发电机。

根据一个实施例，用于机电换能器（其特别适合于将机械能变换成电能，诸如发电机，或者用于将电能变换成机械能，诸如电动机）、特别是用于从机械能（特别地由风力涡轮机的旋转轴提供的旋转能）产生电能的发电机的定子线圈段（其特别地是发电机或电动机的静态部分，其中，所述段特别地可以是圆周段，诸如跨越圆形定子线圈装置的0－30°、0－60°或0－90°的段），其中，定子线圈装置包括第一线圈（特别地包括可以被绝缘层覆盖的导电导线的一个或多个导线绕组），其被沿着径向方向布置在第一径向位置处（使得例如第一线圈的中心被布置在第一径向位置处）并适于连接到第一功率电子设备（特别地当机电换能器是发电机时为转换器，或者当机电换能器是电动机时为电源）的输入端子，其中，所述径向方向垂直于机电换能器的转动轴（其中，特别地，所述转动轴可以是风力涡轮机的发电机的转子轴的转动轴）；以及第二线圈（特别地也包括一个或多个导线绕组），其被沿着径向方向布置在第二径向位置处并适于被连接到第二功率电子设备（特别是转换器）的输入端子，其中，所述第二径向位置不同于第一径向位置。

特别地，可以将第二线圈的中心布置在第二径向位置处。特别地，可以使第一线圈和第二线圈沿着径向方向间隔开。特别地，可以使第一线圈和第二线圈沿着径向方向间隔开，使得第一线圈和第二线圈被相互隔离，特别是被相互电隔离，但是使得第一线圈和第二线圈相互邻近，使得除了用于将第一线圈从第二线圈电隔离的隔离层、隔离元件或隔离结构之外，沿径向方向在第一线圈与第二线圈之间不存在不必要的空的空间。