与风力涡轮机中的发电机相关的改进的制作方法

本发明总体上涉及用于风力涡轮机的发电机，并且更具体地涉及用于这种发电机的电力输出设备。

背景技术：

1、现代商业规模的风力涡轮机正越来越多地用于产生电力，以用于供应给配电网，从而进一步供应给家庭和工业。随着风力发电的使用变得更加普遍，对可以容易地和经济地被制造和维护的发电机设备的需求日益增加。

2、用于风力涡轮机的发电机包括具有定子芯的定子，多个多相绕组缠绕在定子芯上。通常，定子包括两个三相绕组，以用于向电网供应三相电力。如本领域所公知的，通过绕组附近的旋转磁场的作用在每个绕组中感应出电流。通常，旋转磁场由位于发电机的转子中的永磁体的旋转产生。发电机的转子由风力涡轮机的转子直接或间接地驱动。

3、风力涡轮机的发电机通常位于机舱内，该机舱在使用时定位在风力涡轮机塔架的顶部处。机舱支撑风力涡轮机的转子，并为将风力涡轮机转子的旋转运动转换成电力所需的电气和机械设备提供壳体。由于机舱在塔架顶部处的使用位置，机舱理想上具有尽可能小的尺寸和尽可能轻的重量。因此，希望使机舱内的重量最小化并使机舱内的包装效率最大化。

4、发电机的每个绕组必须电连接到电力转换设备，以用于将电力进一步传递到电网。在现有的发电机中，总线环用于将每个绕组的端部连接到通常被称为“悬空引线(flying leads)”的电力输出线缆。由于大量的绕组，并且由于需要使线缆中的电流密度最小化以避免过热，大量的线缆从总线环被布线到发电机的外部。大量的线缆及其相关联的连接和电绝缘占据了发电机壳体内的相当大的空间。

5、在现有的发电机中，电力输出线缆在制造期间附接到发电机。通常，这种电力输出线缆永久地附接到发电机，并且不被设计成允许移除或更换。每个线缆连接到总线环上的特定位置，并经由发电机壳体中的一个或多个开口被布线到发电机的外部。通常，两组线缆经由两个开口离开壳体，每个三相绕组一个开口。

6、发电机的组装是复杂且耗时的，对于总线环上的特定连接点，需要多个长度的线缆。正确组装发电机所需的技能水平高，并且材料清单复杂且昂贵。不仅组装过程复杂，因此易于出错，而且由于线缆的“悬空”端是脆弱的，因此必须被很好地保护，这又增加了更多的时间和费用，所以发电机的运输也是困难的。

7、通常，风力涡轮机的发电机在风力涡轮机塔架的顶部处就位时需要维护。如果电力线缆中的一个失效，则必须接近所讨论的线缆以便对其进行修理。由于线缆连接的复杂性以及机舱和发电机壳体内的有限的接近，这可能是极其困难的。

8、正是在这个背景下开发了本发明。

技术实现思路

1、在本发明的第一方面中，提供了一种具有中心轴线的用于风力涡轮机的发电机，该发电机包括：基本上立方形形式的壳体；定子，所述定子安装在所述壳体内，所述定子包括一个或多个多相绕组；以及总线环，所述总线环用于将电力从所述一个或多个多相绕组输送到一个或多个电力输出模块；其中，所述电力输出模块或每个电力输出模块包括与所述总线环电连通的近端部分和包括多个电力输出接口的远端部分，其中，所述电力输出模块或每个电力输出模块的所述远端部分基本上位于所述壳体的拐角内。

2、所述电力输出模块或每个电力输出模块的所述远端部分可以被构造成使得所述电力输出接口中的至少一些电力输出接口在选自包括以下各项的组的至少两个方向上彼此偏移：相对于所述发电机的所述中心轴线的轴向方向；相对于所述发电机的所述中心轴线的径向方向；以及相对于所述发电机的所述中心轴线的周向方向。

3、在优选示例中，所述电力输出模块或每个电力输出模块可以包括多个电力输出突片，每个电力输出突片具有与所述总线环电连通的近端部分以及包括电力输出接口的远端部分。所述电力输出突片的所述远端部分可以相对于彼此以阶梯式构造布置。

4、所述电力输出突片可以被布置成堆叠，其中，每个电力输出突片通过电绝缘材料与至少一个其它电力输出突片分开。

5、每个电力输出突片可以包括导电材料板。每个突片的中心部分优选地可以是基本上平面的，其中，每个突片的所述远端部分位于基本上垂直于所述突片的所述中心部分的平面中。

6、在优选的示例中，所述定子可以具有多个多相绕组，其中，每个多相绕组与专用的电力输出模块排他地电连通。

7、所述壳体优选地包括在所述电力输出模块或每个电力输出模块的所述远端部分附近的电力输出开口，使得每个电力输出模块具有相关联的电力输出开口。

8、优选地，所述壳体包括在所述电力输出模块或每个电力输出模块的所述远端部分附近的出入舱口，其中，所述出入舱口被定位并且尺寸被设定成提供通向所述电力输出接口的安装和维护通路。

9、所述电力输出模块或每个电力输出开口可以位于所述壳体的非驱动端面中，其中，所述出入舱口或每个出入舱口相对于所述中心发电机轴线位于所述壳体的轴向延伸面中。

10、一个或多个电力输出模块的所述电力输出接口中的至少一些电力输出接口可以电连接到电力输出线缆，其中，所述电力输出线缆从所述电力输出接口穿过相关联的电力输出开口延伸到所述壳体的外部。

11、所述电力输出线缆优选地直接延伸远离所述电力输出接口，使得所述电力输出线缆至少沿着从所述电力输出接口延伸到所述电力输出开口的部分是基本笔直的。

12、在可选的示例中，所述电力输出模块或每个电力输出模块的所述远端部分的一部分穿过相关联的电力输出开口从所述壳体突出，使得所述电力输出接口位于所述壳体的外部。

13、在另一方面，本发明提供了一种安装用于风力涡轮机的发电机的方法，所述方法包括：设置前述发电机；将所述发电机固定在所述风力涡轮机的安装结构中或安装结构上；以及将电力输出线缆连接到所述一个或多个电力输出模块的所述电力输出接口，其中，在所述发电机已经被固定在所述安装结构中或所述安装结构上之后，将所述电力输出线缆中的至少一些电力输出线缆连接到所述电力输出接口。所述安装结构优选地包括所述风力涡轮机的机舱。

14、在又一方面，本发明提供一种维护用于风力涡轮机的发电机的方法，所述方法包括：经由出入舱口接近所述电力输出线缆；断开失效或磨损的电力输出线缆；以及连接替换电力输出线缆，其中，所述断开和重新连接经由一个或多个出入舱口实现。

15、在又一方面，本发明提供了一种用于风力涡轮机的发电机的电力输出模块，所述模块包括被布置成阵列的多个电力输出突片，其中，每个突片通过绝缘材料层与至少一个其它突片分开，并且其中，每个突片具有被构造成用于电连接到所述发电机的总线环的第一端部分和包括电力输出接口的第二端部分，其中，所述电力输出突片的所述第二端部分相对于彼此以阶梯式构造布置。

16、每个电力输出突片优选地包括导电材料板。

17、每个突片的中心部分可以是基本上平面的，其中，每个突片的所述远端部分位于基本上垂直于所述突片的所述中心部分的平面中。

18、总线环刚性地附接到所述定子绕组，并且电力输出模块刚性地连接到所述发电机壳体，自然的结果是由于温度和热膨胀效应的差异，在这两个子组件之间可能存在一些差别的轴向位移。根据本发明的实施方式，该问题可以通过在两个组件之间使用柔性带或总线连接来解决，这允许相对位移而不会对连接件施加不适当的应力。

19、在又一方面，本发明提供了一种具有中心轴线的用于风力涡轮机的发电机，所述发电机包括：基本上立方形形式的壳体；定子，所述定子安装在所述壳体内，所述定子包括一个或多个多相绕组；以及总线环，所述总线环用于将电力从所述一个或多个多相绕组输送到一个或多个电力输出模块；其中，所述电力输出模块或每个电力输出模块包括与所述总线环电连通的近端部分和包括多个电力输出接口的远端部分，其中，所述电力输出模块或每个电力输出模块包括多个电力输出突片，每个电力输出突片具有与所述总线环电连通的近端部分和包括电力输出接口的远端部分。

20、在又一方面，本发明提供了一种风力涡轮机，所述风力涡轮机包括风力涡轮机塔架、可旋转地联接到塔架的机舱、安装到机舱的旋转轮毂和联接到轮毂的多个风力涡轮机叶片，其中，机舱包括如上所述的发电机。