定子、发电机、风力发电机组以及防晕处理方法与流程

本发明涉及发电机，尤其涉及一种定子、发电机、风力发电机组以及防晕处理方法。

背景技术：

1、目前，风力发电机组（也可简称为风机或风电机组）上一般使用额定电压达到10kv的发电机，可以考虑将发电机的额定电压提升到35kv，即使发电机发电后直接并入风电场的变电站（35kv变110kv/220kv）中，如此，可以节约变压器（该变压器容量与风机容量相当，价格昂贵，价格一般超过一百万），并且，还可以节省掉发电机到该变压器之间的低/中压大电流电缆，进一步节约成本和空间。

2、高压发电机定子的线圈端部与空气接触，线圈端部的导体部分电位较高，存在着形变引起的电场畸变，电场强度较高，容易产生电晕，现有高压发电机定子的线圈端部的防晕结构一般是用低阻带与高阻带进行过渡，但是，对于超高压发电机（例如，27kv~35kv），线圈端部的防晕设计已经无法满足防晕需求。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种定子、发电机、风力发电机组以及防晕处理方法，该定子能够满足较高电压等级下线圈端部的防晕需求。

2、第一方面，本发明实施例提供一种定子，包括：铁芯，铁芯在自身周向上间隔分布有多个安装槽；绕组，设置于铁芯，绕组包括多个支路，各支路分别包括多个线圈，每个安装槽内设置有线圈，线圈具有在铁芯的轴向上的两侧凸出铁芯设置的端部；其中，至少一个支路设置有灌封层，灌封层包覆支路的多个线圈中部分数量线圈的端部；其中，部分数量的线圈在发电机工作在额定电压时的工作电压大于电压防晕阈值。

3、在第一方面的一种可能的实施方式中，电压防晕阈值小于等于线圈的端部基于自身防晕结构能够承受的最高防晕电压。

4、在第一方面的一种可能的实施方式中，电压防晕阈值大于20kv。

5、在第一方面的一种可能的实施方式中，对于任一支路，部分数量的线圈包括该支路中连接有相引出线的线圈起始，沿第一时针方向的连续n 个线圈，其中，第一时针方向包括顺时针方向以及逆时针方向的一者，n由具有防晕补偿需求的电压宽度和单层线圈的电压降的比值确定，且n小于该支路包括的线圈总数。

6、在第一方面的一种可能的实施方式中，具有防晕补偿需求的电压宽度由对发电机的额定电压和电压防晕阈值做差得到。

7、在第一方面的一种可能的实施方式中，每个支路均设置有灌封层。

8、在第一方面的一种可能的实施方式中，每个支路的多个线圈在周向沿第一时针方向绕线设置，每个支路的多个线圈中的一者连接有相引出线；每个支路对应设置的灌封层包括第一灌封部，第一灌封部由该支路中连接有相引出线的线圈起始，沿第一时针方向连续覆盖n 个线圈，n小于该支路包括的线圈总数，第一时针方向包括顺时针方向以及逆时针方向的一者。

9、在第一方面的一种可能的实施方式中，每个支路对应设置的灌封层还包括第二灌封部，第二灌封部由该支路中连接有相引出线的线圈起始，沿第二时针方向覆盖至少一个线圈，第一时针方向与第二时针方向在周向上相反设置。

10、在第一方面的一种可能的实施方式中，线圈的其中一个端部设置有导线连接线，同一支路的线圈通过导线连接线连接，灌封包覆导线连接线。

11、在第一方面的一种可能的实施方式中，安装槽的出口设置有盖板，盖板上具有开口，绕组的端部经开口伸出安装槽，灌封层部分覆盖盖板并与盖板连接。

12、在第一方面的一种可能的实施方式中，灌封层沿铁芯的径向外侧超出铁芯的轭部或者与铁芯的轭部对齐；和/或，灌封层沿铁芯的径向内侧不超出铁芯的齿部或者与铁芯的齿部对齐。

13、在第一方面的一种可能的实施方式中，灌封层包括：环氧树脂、有机硅树脂或者聚氨酯树脂。

14、第二方面，本发明实施例提供一种发电机，包括上文所述的定子。

15、第三方面，本发明实施例提供一种风力发电机组，包括上文所述的发电机。

16、第四方面，本发明实施例提供一种发电机定子端部的防晕处理方法，定子包括铁芯和绕组，铁芯在自身周向上间隔分布有多个安装槽，绕组设置于铁芯，绕组包括多个支路，各支路分别包括多个线圈，每个安装槽内设置有线圈，线圈具有在铁芯的轴向上的两侧凸出铁芯设置的端部，该防晕处理方法包括：从各支路的多个线圈中选取具有防晕补偿需求的线圈，具有防晕补偿需求的线圈在发电机工作在额定电压时的工作电压大于电压防晕阈值；对具有防晕补偿需求的线圈的端部进行灌封防晕处理。

17、在第四方面的一种可能的实施方式中，电压防晕阈值小于等于线圈的端部基于自身防晕结构能够承受的最高防晕电压。

18、在第四方面的一种可能的实施方式中，电压防晕阈值大于20kv。

19、在第四方面的一种可能的实施方式中，每个支路的多个线圈在周向沿第一时针方向绕线设置，每个支路的多个线圈中的一者连接有相引出线，第一时针方向包括顺时针方向以及逆时针方向的一者；从各支路的多个线圈中选取具有防晕补偿需求的线圈，包括：对发电机的额定电压和电压防晕阈值做差，得到具有防晕补偿需求的电压宽度；对电压宽度和单层线圈的电压降做比，得到具有防晕补偿需求的线圈数量n；对于每个支路，将由该支路中连接有相引出线的线圈起始，沿第一时针方向的连续n 个线圈，确定为该支路中具有防晕补偿需求的线圈，n小于该支路包括的线圈总数。

20、在第四方面的一种可能的实施方式中，从各支路的多个线圈中选取具有防晕补偿需求的线圈，还包括：对于每个支路，还将由该支路中连接有相引出线的线圈起始，沿第二时针方向的至少一个线圈确定为该支路中具有防晕补偿需求的线圈，第一时针方向与第二时针方向在周向上相反设置。

21、在第四方面的一种可能的实施方式中，单层线圈的电压降由发电机的相电压与单个支路包括的线圈总数的比值确定。

22、在第四方面的一种可能的实施方式中，单层线圈的电压降由发电机的相对地电压与单个支路包括的线圈总数的比值确定。

23、如上所述，根据本发明实施例提供的定子，至少一个支路设置有灌封层，灌封层包覆该支路的多个线圈中部分数量线圈的端部，该部分数量的线圈在所述发电机工作在额定电压时的工作电压大于电压防晕阈值，需要承受较高电压，通过对该部分承受较高电压线圈的端部进行灌封防晕处理，即在线圈自身防晕结构的外部引入固体绝缘填充层，消除该部分线圈周围的空气，避免空气电离，因而在较高电压等级下也不会产生电晕。

24、此外，根据本发明实施例提供的发电机定子端部的防晕处理方法，不需要对承受低电压线圈的端部做任何处理，而是基于自身的低阻带加高低阻的防晕布置，这样会简单容易有效，降低材料用量，降低成本。

技术特征：

1.一种定子（100），其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的定子（100），其特征在于，所述电压防晕阈值小于等于所述线圈（21）的端部基于自身防晕结构能够承受的最高防晕电压。

3.根据权利要求1所述的定子（100），其特征在于，所述电压防晕阈值大于20kv。

4.根据权利要求1所述的定子（100），其特征在于，对于任一所述支路，所述部分数量的线圈（21）包括该所述支路中连接有相引出线的线圈起始，沿第一时针方向的连续n 个线圈；

5.根据权利要求4所述的定子（100），其特征在于，所述具有防晕补偿需求的电压宽度由对所述发电机的额定电压和所述电压防晕阈值做差得到。

6.根据权利要求1所述的定子（100），其特征在于，每个所述支路均设置有所述灌封层（23）。

7.根据权利要求1所述的定子（100），其特征在于，每个所述支路的多个线圈（21）在所述周向沿第一时针方向绕线设置，每个所述支路的多个线圈（21）中的一者连接有相引出线（22）；

8.根据权利要求7所述的定子（100），其特征在于，每个所述支路对应设置的所述灌封层（23）还包括第二灌封部（232a），所述第二灌封部（232a）由该所述支路中连接有所述相引出线（22）的线圈（21）起始，沿第二时针方向覆盖至少一个所述线圈（21），所述第一时针方向与所述第二时针方向在所述周向上相反设置。

9.根据权利要求1所述的定子（100），其特征在于，所述线圈（21）的其中一个端部设置有导线连接线（24），同一支路的所述线圈（21）通过所述导线连接线（24）连接，所述灌封层（23）包覆所述导线连接线（24）。

10.根据权利要求1所述的定子（100），其特征在于，所述安装槽（11）的出口设置有盖板（25），所述盖板（25）上具有开口，所述绕组的端部经所述开口伸出所述安装槽（11），所述灌封层（23）部分覆盖所述盖板（25）并与所述盖板（25）连接。

11.根据权利要求1所述的定子（100），其特征在于，

12.根据权利要求1所述的定子（100），其特征在于，所述灌封层（23）包括：环氧树脂、有机硅树脂或者聚氨酯树脂。

13.一种发电机，其特征在于，包括根据权利要求1~12任一项所述的定子（100）。

14.一种风力发电机组，其特征在于，包括根据权利要求13所述的发电机。

15.一种发电机定子端部的防晕处理方法，所述定子（100）包括铁芯（10）和绕组（20），所述铁芯（10）在自身周向上间隔分布有多个安装槽（11），所述绕组（20）设置于所述铁芯（10），所述绕组（20）包括多个支路，各所述支路分别包括多个线圈（21），每个所述安装槽（11）内设置有所述线圈（21），所述线圈（21）具有在所述铁芯（10）的轴向上的两侧凸出所述铁芯（10）设置的端部，其特征在于，所述防晕处理方法包括：

16.根据权利要求15所述的防晕处理方法，其特征在于，所述电压防晕阈值小于等于所述线圈的端部基于自身防晕结构能够承受的最高防晕电压。

17.根据权利要求15所述的防晕处理方法，其特征在于，所述电压防晕阈值大于20kv。

18.根据权利要求15所述的防晕处理方法，其特征在于，每个所述支路的多个线圈在所述周向沿第一时针方向绕线设置，每个所述支路的多个线圈中的一者连接有相引出线，所述第一时针方向包括顺时针方向以及逆时针方向的一者；

19.根据权利要求18所述的防晕处理方法，其特征在于，所述从各所述支路的多个线圈中选取具有防晕补偿需求的线圈，还包括：

20.根据权利要求18所述的防晕处理方法，其特征在于，所述单层线圈的电压降由所述发电机的相电压与单个所述支路包括的线圈总数的比值，或者，所述发电机的相对地电压与单个所述支路包括的线圈总数的比值确定。

技术总结
本发明公开一种定子、发电机、风力发电机组以及防晕处理方法，定子包括铁芯和绕组，铁芯在自身周向上间隔分布有多个安装槽，绕组设置于铁芯，绕组包括多个支路，各支路分别包括多个线圈，每个安装槽内设置有线圈，线圈具有在铁芯的轴向上的两侧凸出铁芯设置的端部，其中，至少一个支路设置有灌封层，灌封层包覆支路的多个线圈中部分数量线圈的端部；其中，部分数量的线圈在发电机工作在额定电压时的工作电压大于电压防晕阈值。本发明该实施例的定子能够满足较高电压等级下线圈端部的防晕需求。

技术研发人员：李术林
受保护的技术使用者：北京金风科创风电设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15