ПОЛЮСНЫЙ ПАКЕТ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА Российский патент 2017 года по МПК A24F47/00 

Настоящее изобретение относится к полюсному пакету синхронного генератора, а также к синхронному генератору.

DE 19729034 A1 раскрывает синхронный генератор для ветроэнергетической установки. Синхронный генератор имеет статор генератора и подвижный якорь генератора или соответственно ротор генератора. На якоре генератора предусмотрено множество полюсных пакетов. Полюсные пакеты имеют полюсный наконечник с краевыми секциями, которые располагаются под углом относительно друг друга. На виде сверху полюсный наконечник имеет стреловидную конфигурацию.

DE 19923925 A1 раскрывает синхронный генератор, имеющий статор генератора и якорь генератора или соответственно ротор генератора. На роторе генератора предусмотрено множество полюсов или соответственно полюсных пакетов, причем полюсные наконечники полюсных пакетов имеют стреловидную конфигурацию.

DE 112007000219 T5 раскрывает полюсный пакет для ротора синхронного двигателя. Полюсный пакет выполнен стреловидно или наклонно на виде сверху. Другими словами, передний в направлении движения край или соответственно передний в направлении движения конец полюсного пакета расположен наклонно. Таким образом, расстояние от переднего края до полюсного сердечника не является постоянным.

GB 2389241 раскрывает полюсный пакет для синхронного генератора, причем множество полюсных пакетов предусмотрено на якоре синхронного генератора. Полюсный наконечник полюсного пакета имеет стреловидную конфигурацию на виде сверху.

В отношении немецкой заявки, по которой испрашивается приоритет, Германское Патентное Ведомство выявило в результате поиска следующие документы: DE 19923925 Al, US 4616151, DE 102009019555 Al и DE 3245033 C2.

Задачей настоящего изобретения является создание синхронного генератора, обеспечивающего возможность уменьшения акустической эмиссии в синхронном генераторе.

Эта задача решается с помощью полюсного пакета синхронного генератора согласно п. 1 формулы изобретения.

Таким образом, предлагается полюсный пакет ротора синхронного генератора, содержащий множество смещенных относительно друг друга листов полюсного пакета, полюсный сердечник и полюсный наконечник с по меньшей мере тремя секциями полюсного наконечника. Передний край каждой из по меньшей мере трех секций полюсного наконечника располагается под углом относительно полюсного сердечника.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения полюсный наконечник имеет четыре секции полюсного наконечника.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения длина передних краев четырех секций полюсного наконечника одинакова.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения длина передних краев первой и четвертой секций одинакова, и длина второй и третьей секций одинакова. Длина первой и четвертой секций не равна длине второй и третьей секций.

Изобретение также относится к синхронному генератору, имеющему множество полюсных пакетов ротора синхронного генератора.

Кроме того, изобретение относится к ветроэнергетической установке с синхронным генератором, имеющим множество полюсных пакетов согласно изобретению.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения полюсный наконечник может иметь паз, параллельный полюсному сердечнику.

Идея изобретения заключается в обеспечении полюсного пакета с полюсным наконечником для ротора синхронного генератора, причем полюсный наконечник больше не имеет V-образную или стреловидную форму, а имеет, например, форму в виде сдвоенного «V» или в виде сдвоенного «V» с неравнобокими секциями.

Другие аспекты настоящего изобретения являются объектом зависимых пунктов формулы изобретения.

Преимущества и варианты осуществления изобретения будут подробнее описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показано:

Фиг. 1 – схематическое изображение ветроэнергетической установки согласно изобретению.

Фиг. 2 – схематическое изображение в разрезе синхронного генератора, и

Фиг. 3А-3Е – схематические виды сверху полюсного пакета синхронного генератора согласно изобретению.

На фиг. 1 показано схематическое изображение ветроэнергетической установки согласно изобретению. Ветроэнергетическая установка 100 имеет башню 102 и гондолу 104. На гондоле 104 предусмотрен ротор 106 с тремя лопастями108 ротора и обтекатель 110. Во время работы ротор 106 приводится во вращательное движение под действием ветра, и в результате осуществляется привод электрического генератора 200 внутри гондолы 104. Электрический генератор 200 имеет неподвижный статор генератора и вращающийся ротор генератора. Ротор 106 соединен напрямую или косвенно (через передаточный механизм) с ротором генератора.

Угол атаки или соответственно шаг лопастей 108 ротора может изменяться с помощью двигателей для установки шага на хвостовиках соответствующих лопастей 108 ротора.

На фиг. 2 показано схематическое изображение синхронного генератора в разрезе. На фиг. 2 показан фрагмент генератора 200. Генератор имеет статор 300 генератора и якорь 400 генератора или соответственно ротор 400 генератора. В статоре 300 генератора предусмотрено множество пазов 310, в которых размещается обмотка 500 статора. Ротор генератора или соответственно якорь 400 генератора имеет множество полюсных башмаков 405. Полюсный башмак 405 имеет полюсный сердечник 410 и полюсный наконечник 420. Полюсные башмаки 405 обычно образованы из множества сегментов полюсного пакета, например, в виде листов (листы полюсного пакета).

На фиг. 3А-3Е показаны схематические виды сверху полюсного пакета синхронного генератора согласно изобретению, в частности ротора синхронного генератора. На фиг. 3А показан схематический вид сверху полюсного пакета или соответственно полюсного башмака с полюсным сердечником 410 и полюсным наконечником 420. Полюсный наконечник 420 имеет два расположенных под углом относительно друг друга передних края 421. Передний край 421 располагается под первым углом относительно полюсного сердечника 410. Кроме того, полюсный наконечник может опционально иметь паз 422. Паз 422 является прямым и опционально располагается параллельно полюсному сердечнику 410.

На фиг. 3А показан вариант осуществления, в котором полюсный наконечник имеет стреловидную форму и дополнительно имеет паз. Тем самым может быть увеличена частота трогания генератора.

Полюсный пакет синхронного генератора образован множеством сегментов полюсного пакета, причем глубина пакетов полюсных наконечников 420 является одинаковой, в результате задние края 421а также сходятся под углом. Сегменты полюсного наконечника 420 располагаются со смещением относительно смежного сегмента, тогда как сегменты для полюсного сердечника располагаются не со смещением относительно друг друга.

Опционально может быть предусмотрен паз 422, по существу параллельный полюсному сердечнику 410.

На фиг. 3В показан полюсный наконечник, имеющий форму в виде двойной стрелки или соответственно форму сдвоенной «V». Посредством формы в виде двойной стрелки обеспечивается возможность изменения направления магнитной силы во время прохождения паза. Опционально может быть предусмотрен паз 422, в результате чего возможны изменение направления магнитной силы во время прохождения паза, а также увеличение частоты трогания.

На фиг. 3В показан полюсный пакет с полюсным сердечником 410 и четырьмя секциями 423а-423b полюсного пакета, причем первая и третья секции 423а, а также вторая и четвертая секции 423b имеют по существу одинаковую конфигурацию и располагаются под одинаковым углом относительно полюсного сердечника. Как и в варианте воплощения на фиг. 3А, сегменты полюсного пакета в каждом случае имеют одинаковую глубину, в результате конфигурация четырех передних краев сегментов полюсного пакета соответствует конфигурации четырех задних краев. Таким образом, на фиг. 3В показана форма полюсного наконечника 420 в виде двойной стрелки или сдвоенной «V».

На фиг. 3С показан полюсный пакет с первой, второй, третьей и четвертой секциями 424а-424d полюсного пакета. В то время как первая и вторая секции 423а, 423b полюсного пакета согласно фиг. 3В имеют одинаковую длину, первая и вторая секции 424а, 424b полюсного пакета имеют разную длину. Кроме того, длина третьей секции 424с полюсного пакета соответствует длине второй секции 424b полюсного пакета. Длина четвертой секции 424d полюсного пакета соответствует длине первой секции 424а полюсного пакета.

На фиг. 3С показана форма в виде неравнобокого сдвоенного «V». Тем самым обеспечивается возможность изменения направления магнитной силы во время прохождения паза и изменения частоты трогания.

Опционально может быть предусмотрен паз 422 параллельно полюсному сердечнику 410.

На фиг. 3D показан полюсный пакет, имеющий четыре секции 425а-425d полюсного пакета. Конфигурация полюсного пакета на фиг. 3D является зеркально симметричной относительно конфигурации полюсного пакета на фиг. 3С.

На фиг. 3D показан полюсный наконечник на фиг. 3С, повернутый на 180°. Опционально полюсный наконечник может иметь паз. С помощью конфигураций полюсного наконечника согласно фиг. 3D и фиг. 3C обеспечивается возможность изменения направления магнитной силы во время прохождения паза и изменения частоты трогания.

На фиг. 3Е показан ступенчатый полюсный наконечник. Тем самым обеспечивается возможность увеличения фиксированной частоты в зависимости от количества ступеней. На фиг. 3Е, таким образом, показан полюсный наконечник, состоящий из трех сегментов 426а, 426b и 426с. Первый и третий сегменты 426а, 426с соответствуют друг другу. Между первым и вторым, а также вторым и третьим сегментами в каждом случае предусмотрена ступень.

С помощью полюсных пакетов согласно изобретению также могут быть реализованы синхронные генераторы и, в частности, роторы синхронных генераторов, имеющие большую осевую ширину. За счет наличия полюсного пакета с двумя вершинами вместо лишь одной вершины обеспечивается возможность, что передние края полюсного пакета имеют больший наклон, чем в случае только одной вершины. Положительный эффект может быть улучшен, например, путем обеспечения паза 422 в полюсном наконечнике. Согласно изобретению в результате может быть улучшен момент трогания синхронного генератора. Согласно варианту на фиг. 3В, 3С и 3D направление силы может быть распределено между двумя точками.

Синхронный генератор согласно изобретению представляет собой синхронный генератор для ветроэнергетической установки. Синхронный генератор выполнен в виде медленно вращающегося кольцевого генератора. Номинальная мощность синхронного генератора составляет по меньшей мере 1 МВт. Диаметр синхронного генератора составляет по меньшей мере 4 м. Синхронный генератор предпочтительно выполнен в виде синхронного генератора с внешним возбуждением. Синхронный генератор выполнен в виде внутреннего ротора (т.е. ротор генератора размещается внутри и по меньшей мере частично окружен статором).

Настоящее изобретение относится к полюсному пакету синхронного генератора, а также к синхронному генератору. Полюсный пакет ротора синхронного генератора содержит множество полюсных башмаков, каждый из которых содержит полюсный сердечник; полюсный наконечник, имеющий по меньшей мере три секции полюсного наконечника, причем каждый полюсный башмак содержит множество сегментов полюсного пакета, причем передний край каждой из по меньшей мере трех секций полюсного наконечника располагается под углом относительно полюсного сердечника, причем глубина сегментов полюсного наконечника является одинаковой, причем сегменты полюсного наконечника располагаются со смещением относительно смежного сегмента, причем сегменты в области полюсного сердечника располагаются не со смещением относительно друг друга. Техническим результатом изобретения является создание синхронного генератора, обеспечивающего возможность уменьшения акустической эмиссии в синхронном генераторе. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Полюсный пакет ротора синхронного генератора, содержащий

множество полюсных башмаков (405), каждый из которых содержит:

полюсный сердечник (410);

полюсный наконечник (420), имеющий по меньшей мере три секции (423а, 423b) полюсного наконечника,

причем каждый полюсный башмак (405) содержит множество сегментов полюсного пакета,

причем передний край каждой из по меньшей мере трех секций полюсного наконечника располагается под углом относительно полюсного сердечника (410),

причем глубина сегментов полюсного наконечника (420) является одинаковой,

причем сегменты полюсного наконечника (420) располагаются со смещением относительно смежного сегмента,

причем сегменты в области полюсного сердечника (410) располагаются не со смещением относительно друг друга.

2. Полюсный пакет ротора синхронного генератора по п. 1, в котором полюсный наконечник (420) имеет четыре секции полюсного наконечника.

3. Полюсный пакет ротора синхронного генератора по п. 2, в котором длина передних краев четырех секций (423а, 423b) полюсного наконечника одинакова.

4. Полюсный пакет ротора синхронного генератора по п. 2, в котором длина переднего края первой и четвертой секций (424а, 424c) полюсного наконечника одинакова, и

причем длина второй и третьей секций (424b, 424d) полюсного наконечника одинакова, и

причем длина первой и четвертой секций полюсного наконечника не равна длине второй и третьей секций полюсного наконечника.

5. Полюсный пакет ротора синхронного генератора по п. 1, в котором полюсный наконечник (420) имеет паз (422), в частности, параллельный полюсному сердечнику (410).

6. Синхронный генератор,

имеющий множество полюсных пакетов ротора синхронного генератора по любому из пп. 1-5.

7. Ветроэнергетическая установка, содержащая синхронный генератор с множеством полюсных пакетов по любому из пп. 1-5.