本实用新型涉及用于风力涡轮机的发电机的技术领域。具体地，本实用新型涉及一种定子组件，所述定子组件包括多个定子节段，所述多个定子节段被电连接以便传送使用电线圈产生的电功率。本实用新型还涉及具有此类定子组件的一种总发电机和一种风力涡轮机。
背景技术：
风力涡轮机可在陆上或离岸架设。能够提供达到约6 MW的电功率的大型风力涡轮机通常是离岸安装的。特别是出于维护原因，采用具有带有永久磁体的转子组件的自激发电机。在不久的将来，能够提供大约超过10 MW的电功率的风力涡轮机将会由在离岸风力涡轮机领域具有特殊专长的风力涡轮机制造商来提供。出于若干技术原因，能够提供超过10 MW的电功率的发电机必须具有大约超过7 m的直径。
此类大型风力涡轮机发电机通常被实现为具有内定子-外转子构造的自激发电机。由此，在定子框架结构的圆形外边缘处沿着周向方向彼此相邻地安装多个定子节段，多个定子节段各自包括若干电线圈或绕组。在转子框架组件的圆形内表面处，安装有多个永久磁体，多个永久磁体当沿着定子节段移动时通过每个电线圈产生时间交变磁通，转子框架组件抗扭转连接到风力转子并且转子框架组件在操作中围绕定子框架结构旋转。该时间交变磁通在每个电线圈中感生电流。由多个定子节段中的每个分别在各自电线圈中产生的电流被收集或累加并产生发电机的电功率输出。
借助于适合的配线布置来收集在多个定子节段中产生的多个电流对于具有例如小于两米或三米的直径的小型尺寸或中型尺寸发电机而言是容易的。已知的配线布置包括用于将电流传导到发电机的电功率接口的若干巨大的汇流排（bus bar）。明显的是，在较大型发电机中，提供具有适合配线布置的定子组件是更有挑战性的，因为较大型发电机不仅具有较大的空间尺寸，而且还具有必须被电连接到电功率接口的较大数目的定子节段。特别地，大数目的定子节段需要多个电导体，多个电导体必须以紧凑的方式和/或在定子组件的定子框架结构处安装。
会需要提供一种具有多个定子节段的定子组件，所述多个定子节段具有可以以紧凑方式实现的并可以以容易且有效的方式安装到定子组件的定子框架结构的配线布置。
技术实现要素：
可以由根据独立权利要求的主题来满足该需要。由从属权利要求来描述本实用新型的有利实施例。
根据本实用新型的第一方面，提供了一种定子组件，定子组件包括（a）定子框架结构，定子框架结构具有外环形框架，外环形框架具有围绕中心轴线同心地延伸的圆形外边缘，所述中心轴线限定轴向方向；（b）多个定子节段，多个定子节段沿着外边缘的周向方向安装在外边缘处，其中，每个定子节段包括至少一个电线圈；以及（c）配线布置，配线布置使多个定子节段与电功率接口电连接，以便收集由定子节段产生的电功率并将所收集的电功率传送到功率收发机（power transceiver）。依照本实用新型，配线布置包括多个配线组件，每个配线组件将多个定子节段中的一个与电功率接口电连接。每个配线组件沿着且邻近外环形框架铺设并且包括连接在电功率接口与相应的定子节段之间的电缆线。电缆线提供有电绝缘结构，电绝缘结构各自围绕电缆线中的一个。
所描述的定子组件基于如下的思想：可以将被绝缘（相对于彼此并且相对于定子组件的其它部分）的（高功率但）柔性缆线用于配线布置，配线布置提供电功率接口与安装在定子框架结构的径向外边缘处的多个定子节段之间的多个电连接。具体地，由于缆线的（非零）机械柔性，可在构建整体定子组件时以容易且有效的方式将配线布置安装到定子框架结构。该机械柔性允许在空间上使缆线形成为适合的形式并使它们进入定子框架结构处的所期望的位置，使得能够满足对于使配线布置形成在定子框架结构处或者说形成在包括所描述的定子组件的发电机内而言的甚至非常严格的空间上的约束。
机械柔性甚至可以允许相应的配线组件在已经安装配线组件的第一（端部）区段之后被弯曲成恰当的空间形状。由此，配线组件可以采用由于空间上的约束而不能由刚性汇流排结构提供的几何形状。
具体地，可将柔性电缆线彼此相邻地安装在至少一个预定容纳通道中和/或在缆线保持器处，邻近外环形框架沿着外边缘的周界提供缆线保持器。当安装缆线或缆线布置时，可首先将其切割成特定长度，该特定长度沿着且邻近外环形框架对应于电功率接口与相应的定子节段之间的距离。然后，可使具有恰当长度的缆线或缆线布置进入其最终安装位置。
在优选实施例中，配线组件没有坚固且刚性的汇流排结构。这可以进一步有助于将配线布置安装在外环形框架处。
可将多个定子节段沿着围绕中心轴线的圆形周界彼此相邻地布置。优选地，两个相邻定子节段彼此邻接，使得整个周界可被利用以便由定子节段的电线圈或绕组“拾取（picking up）”转子组件的永久磁体所产生的时间交变磁通，该永久磁体在操作时邻近周向成行的定子节段行进。
特别地，在（i）从风力捕捉机械能的风力转子与（ii）发电机之间不具有齿轮箱的所谓直接驱动风力涡轮机中，所描述的中心轴线可以与相对应或者可以与风力转子的旋转轴线对准。关于多个配线组件与外环形框架之间的空间关系，中心轴线可以限定相应的配线组件与外环形框架（的轴向侧面）之间的（最短）距离的方向。
电功率接口可以是能够收集单个电流或者说单个功率信号并将其传送到所提到的功率收发机的任何适合的电结构。要提到的是，电功率接口可以择一地是（i）紧凑式电结构，其中，所有电缆线在一起延伸，或者（ii）空间分布式结构，其中，配线组件在空间上被组合在不同的位置处。
功率收发机可以是电连接在电功率接口与公用电网之间的功率转换器。为了提供与公用电网的AC频率匹配的AC功率信号，功率转换器可以包括发电机侧AC-DC转换器、中间DC电桥以及电网侧DC-AC转换器。AC-DC转换器和DC-AC转换器包括若干高功率半导体开关，若干高功率半导体开关以已知方式针对由发电机提供的整体AC功率信号的每个相被布置成电桥构造。通过使用适合的开关模式来控制高功率半导体开关，可以以已知方式使输送到公用电网的功率信号的AC频率适应于公用电网的（给定）AC频率。
在本文件的上下文中，“径向地”和“径向方向”意指垂直于与“中心轴线”一致的“轴向方向”。在正在本文件中用于描述定子组件的几何结构的柱面坐标系中，沿着中心线的“轴向方向”对应于“高度坐标”，并且“径向方向”对应于“中心轴线”与感兴趣的点之间的欧几里德距离（Euclidean distance）。另外，“外”意指径向外，即较大的欧几里德距离，并且“内”意指径向内，即较小的欧几里德距离。
根据本实用新型的实施例，每个配线组件专有地与一个定子节段相关联。描述性地说，配线布置展示出“星形构造（star-configuration）”，在“星形构造”中，每个定子节段独立于其它定子节段与电功率接口电连接。这使得配线布置的设计是简单的。另外，由于其“星形构造”，配线布置具有高度的可靠性，因为一个配线组件中的故障仅导致电功率接口与一个定子节段之间的电连接的故障。优选地，每个配线组件包括三个电缆线，其中，一个电缆线被分配给产生的三相电流的一个电相（electric phase）。
根据另一实施例，每个定子节段包括（a）第一电线圈，第一电线圈被分配给三相电流的第一电相；（b）第二电线圈，第二电线圈被分配给三相电流的第二电相；以及（c）第三电线圈，第三电线圈被分配给三相电流的第三电相。另外，每个配线组件包括（a）第一电缆线，第一电缆线被连接到第一电线圈；（b）第二电缆线，第二电缆线被连接到第二电线圈；以及（c）第三电缆线，第三电缆线被连接到第三电线圈。这可以提供如下优点：在正常操作中，每个定子节段为每个相提供电功率，并且分配给每个定子节段的每个相的线圈被单个连接到电功率接口。换言之，不同的定子节段或者说不同的配线组件相互电去耦（decouple）。因此，如果在一个电缆线和/或一个线圈内发生故障，则此类故障将局限于相应的相。
根据另一实施例，每个定子节段还包括（a）至少一个另外的第一电线圈，至少一个另外的第一电线圈被分配给第一电相并被连接到第一电缆线；（b）至少一个另外的第二电线圈，至少一个另外的第二电线圈被分配给第二电相并被连接到第二电缆线；以及（c）至少一个另外的第三电线圈，至少一个另外的第三电线圈被分配给第三电相并被连接到第三电缆线。由此，另外的电线圈中的每个与对应电线圈要么并联地要么串联地相连接。此类构造可以提供如下优点：每个定子节段能够提供更大量的电功率。在第一电线圈与另外的第一电线圈之间、第二电线圈与另外的第二电线圈之间、以及第三电线圈与另外的第三电线圈之间处于串联连接的情况下，由定子节段提供的电压得以增大。在相应的电线圈处于并联连接的情况下，由相应的定子节段提供的电流得以增大。
在一些定子节段构造中，每个定子节段针对每个电相包括至少两个另外的电线圈，由此，分配给一个电相的线圈以包括串联连接和并联连接两者的构造来连接。在当前优选的定子节段构造中，每个定子节段包括针对每个相的总共四个电线圈，由此，分别将两个线圈串联连接，并且线圈的两个串联连接被并联连接。该构造表现出在增大由每个定子节段提供的电流和电翘曲之间的良好折中。
可以借助于局部汇流排来实现不同线圈之间的适合的电连接。可以分配给相应的定子节段的这些局部汇流排可被构造成使得相应的定子节段被实现成具有紧凑空间设计。
根据另一实施例，多个定子节段被至少细分成定子节段的第一子集和定子节段的第二子集，并且电功率接口至少包括分配给第一子集的第一从属接口以及分配给第二子集的第二从属接口，其中，第一从属接口和第二从属接口在空间上彼此分离。
空间分布式电功率接口可以提供如下优点：可更容易地满足发电机的内部中给定的空间上的限制。具体地，不需要将所有缆线的端部在空间上聚集在未细分的电功率接口定位在其中的相当小的区域内。
根据另一实施例，第一子集的定子节段沿着圆形外边缘均匀地分布和/或第二子集的定子节段沿着圆形外边缘均匀地分布。
定子组件的该构造使配线布置产生高对称性。具体地，如果定子节段的所有子集都以此类方式分布，则必须安装在不同角区域中的电缆线的数目不会有强烈的改变。特别地，不会存在有与所有电缆线均脱离的角区域。这意味着配线组件在所有角区域中占据类似的空间容量。
根据另一实施例，至少两个从属接口沿着圆形外边缘均匀地分布，或者至少两个从属接口沿着圆形外边缘以不均匀的方式分布。
使至少两个从属接口沿着环形外边缘在空间上均匀地布置可以意味着至少两个从属接口之间的角距离当在给定方向上（例如在顺时针方向上）沿着圆形外边缘“行进”时是相同的。在恰好两个从属接口的情况下，该角距离是180°。在三个从属接口的情况下，两个相邻从属接口之间的角距离是120°。一般地，在N个均匀分布从属接口的情况下，两个相邻从属接口之间的角距离是360°/N。
使至少两个从属接口在空间上以不均匀的方式布置可以允许以高度灵活的方式来设计整体配线布置。具体地，配线布置的设计可以考虑到发电机和/或风力涡轮机的机舱处或发电机和/或风力涡轮机的机舱内的其它空间约束。在超过两个从属接口的情况下，可以将第三接口在空间上定位在与第一从属接口（其与第二从属接口在空间上分离）相同的角区域中。在四个从属接口的情况下，四个从属接口中的各两个可定位在同一区域内。
根据另一实施例，定子组件还包括第一从属断路器，第一从属断路器与第一从属接口电连接，并且第一从属断路器能够与功率收发机的第一从属功率收发机电连接。替代地或以组合方式，定子组件还包括第二从属断路器，第二从属断路器与第二从属接口电连接，并且第二从属断路器能够与功率收发机的第二从属功率收发机电连接。这可以提供如下优点：例如在定子节段中的一个发生故障的情况下，可以通过打开如下的从属断路器来使包括所描述的定子组件的发电机保持操作，所述从属断路器被分配给故障定子节段（以及其它通常无故障定子节段，所述其它通常无故障定子节段被分配给定子节段的同一子集且也连接到被打开的从属断路器）。
在这方面，要提到的是，可以以平滑方式实现发电机的此类继续操作（具有减少的功率产出），特别是在各子集的定子节段分别沿着圆形外边缘均匀地分布的情况下（如上面所描述的）。这意味着已不在操作中的所有定子节段是均匀分布的，并且断路器的打开并不导致沿着外环形框架的圆形外边缘的电功率产出的不对称性。
根据另一实施例，定子组件还包括附接到外环形框架的缆线保持器。由此，当在周向方向上沿着且邻近外环形框架铺设时，每个缆线保持器为多个电缆线提供支撑并且特别是为若干配线组件提供支撑。
当将配线布置安装到外环形框架时，缆线保持器可以有助于实现精确且整齐的空间缆线构造。另外，在已确立恰当的空间缆线构造之后，所描述的缆线保持器可确保恰当的空间缆线构造将会得以维持。
在简单实施例中，缆线保持器被实现成具有沿定子组件的轴向方向（即平行于中心轴线）延伸的杆。可以例如借助于适合的固定器件（诸如夹持元件和/或缆线扎带）来实现缆线到相应的杆的固定。
根据另一实施例，定子组件还包括缆线固定器件，缆线固定器件也被附接到外环形框架，其中，每个缆线固定器件固定一个配线组件的端部区段，该端部区段至少近似地沿径向方向延伸，以便电接触相应的定子节段。
使用所描述的缆线固定器件，分别可将一个配线组件从配线布置的圆形主区域径向向外引导到一个定子节段。这意味着各配线组件的方向必须从周向或切向方向至少近似地改变成径向方向。这要求缆线弯曲至少近似90°。而且，所描述的缆线固定器件对精确且整齐的空间缆线构造提供了显著贡献。
所描述的缆线固定器件和/或与电缆线中的至少一个处于机械接触的任何其它机械结构可以由电绝缘材料制成或者可以至少在其外表面处包括电绝缘材料。这可以提供如下优点：可以改善不同电缆线之间的电绝缘和/或至少一个电缆线与环形结构的其它部件之间的电绝缘。这可以导致定子组件的或者说相应发电机的改善的操作可靠性。
在优选实施例中，特别地，缆线固定器件由玻璃纤维复合材料制成。
根据另一实施例，定子组件还包括第一EMC（电磁兼容性）屏蔽布置，第一EMC屏蔽布置被附接到外环形框架，并且第一EMC屏蔽布置与外环形框架的侧壁一起形成第一通道，在该第一通道中，配线组件沿着并邻近外环形框架铺设。
使用所描述的第一EMC屏蔽布置，由载送高功率AC电流的每个缆线发射的电磁辐射将得到显著地减弱。这可以提供如下优点：可以有效地降低可以具有有限EMC的电子装置的扰动的风险。此类电子装置可以特别地是用于控制风力涡轮机的操作的控制器，并且其定位在风力涡轮机的机舱中。用于此类控制器的示例例如是用于控制功率转换器的上面所提到的高功率半导体开关的控制器、叶片节距角（blade pitch angle）调整控制器等。
第一通道可以是主体上闭合的通道。这可以意味着除了（i）表现为用于多个电缆线的朝向电功率接口的缆线出口的较大开口或者（ii）表现为朝向上面所描述的从属接口的缆线出口的至少两个中等尺寸的开口之外，第一通道可以仅具有多个小开口，其中，分别允许一个配线组件通过以便连接多个定子节段中的相应的一个。
优选地，上面所提到的缆线保持器定位在第一通道内。由此，对于多个配线布置，可在第一通道内建立并维持高水平的整齐性。缆线保持器还可以被构造成以便提高第一EMC布置的机械稳定性。这可以提供如下优点：可使用相当薄的金属板或金属片材（sheet metal）来实现EMC布置。
根据另一实施例，定子组件还包括第二EMC屏蔽布置，第二EMC屏蔽布置（i）还被附接到外环形框架，第二EMC屏蔽布置（ii）从第一EMC屏蔽布置径向定位，并且第二EMC屏蔽布置（iii）被构造成以便屏蔽从定子节段的电线圈发射的电磁辐射。
为了不与提供在定子节段与安装到转子框架结构的永久磁体之间的空气间隙在机械上和/或在空间上相干涉，第二EMC屏蔽布置可以形成开放第二通道。在由中心轴线和定子组件的径向方向限定的平面内的截面中，第二EMC屏蔽布置可以具有带有两个端部区段的支架（bracket）的形状，其中，一个端部区段是自由的（即未被支撑），而另一端部区段被安装到外环形框架。
定子节段端部绕组和/或局部定子节段汇流排可以定位在开放第二通道内，局部定子节段汇流排可以被用于将同一个定子节段的不同线圈相互连接）。屏蔽定子节段端部绕组具有特别使得如下的那些线圈部分被屏蔽的效果，所述那些线圈部分具有极大的曲率（即线圈的轴向部分通常是笔直金属导轨（rail）），并且作为物理结果，所述那些线圈部分代表关于特别是沿轴向方向的电磁辐射的发射的最强辐射部分。另外，转子框架结构且特别是在定子节段的径向外侧的永久磁体也提供一些EMC屏蔽。
沿径向方向，第二EMC屏蔽布置可以与第一EMC屏蔽布置重叠。这可以改善EMC屏蔽能力，特别是因为或多或少地沿径向方向延伸以便接触相应的定子节段的电缆线的端部部分也将会被屏蔽。
可以在第一EMC屏蔽布置与第二EMC屏蔽布置之间的位置处或者在两个EMC屏蔽布置之间存在空间重叠所处的径向位置处将上面所描述的缆线固定器件附接到外环形框架。
根据另一实施例，使用多个EMC节段来构建第一EMC屏蔽布置和/或第二EMC屏蔽布置。
分段式EMC屏蔽布置可以提供如下优点：可以以容易且有效的方式来实现EMC屏蔽。在周向方向上，相邻EMC节段可以相互重叠。
在优选构造中，所描述的EMC节段由薄金属板制成，其在空间上成形为适合的形式，以便产生用于各EMC屏蔽布置的环形屏蔽结构。金属板可以由金属片材制成。
根据另一实施例，定子组件还包括内环形框架，内环形框架围绕中心轴线同心地布置，并且内环形框架与外环形框架的圆形内边缘机械相连接。由此，外环形框架包括两个倾斜环形壁，两个倾斜环形壁沿着径向方向相互伸展分开，使得在第一倾斜环形壁与第二倾斜环形壁之间形成有容纳空间。
通过在外环形框架的两个倾斜环形壁之间提供容纳空间，创建了机械保护区域，机械保护区域可被用于容纳定子组件的功能部件和/或包括所描述定子组件的发电机的功能部件。所提供的容纳空间可以被用于例如容纳冷却装备，冷却装备被用于冷却发电机的温度敏感部件，特别是所描述的定子节段。
由于在两个倾斜环形壁之间所描述的“伸展分开”，沿着容纳空间的中心轴线的宽度或者说高度随着增大的径向距离而增大。因此，相比在径向内部位置中，在径向外部位置中可将更大的功能部件容纳在容纳空间内。
相对于垂直于中心轴线定向且由内环形框架的主延伸部限定的对称平面，第一倾斜环形壁可定位在该对称平面的一侧处，而第二倾斜环形壁可定位在该对称平面的相对侧处。关于该对称平面，当在由中心轴线和径向方向限定的截面平面中观察所描述的定子组件时，两个倾斜环形壁可以形成相同角度。该角度的范围可以例如在20°和50°之间、特别地在25°和45°之间，且更特别地在30°与40°之间。
在三维空间中，第一倾斜环形壁和/或第二倾斜环形壁可以至少近似地具有截头锥（truncated cone）的曲形表面区域的形状。
根据另一实施例，外环形框架还包括环形凸缘，环形凸缘沿着轴向方向延伸，并且环形凸缘布置在内环形框架与第二倾斜环形壁的径向内边缘之间。描述性地说，第二倾斜环形壁并未直接地形成在内环形框架处或者说并未直接地接触内环形框架。事实上，所描述的环形凸缘在内环形框架的外边缘与第二倾斜环形壁之间与其相互连接。这意味着所描述的环形凸缘使第二倾斜环形壁“移位”远离第一倾斜环形壁。这具有如下效果：增大了容纳空间的尺寸或者说容积，其中，该增大与环形凸缘的轴向延伸部成正比。因此，对于可被容纳在容纳空间内的定子组件的功能部件，该功能部件的数目和/或尺寸将会被增大或者说扩大。
“沿着轴向方向”延伸不必然意味着环形凸缘仅沿着轴向方向延伸。然而，仅仅轴向延伸可以是有利的，因为将使容纳空间的增大最大化。
在这里，要提到的是，所描述的环形凸缘是外环形框架的可选部分。在没有所描述的环形凸缘的情况下，两个倾斜环形壁可以表现为三角形的两个边。
要提到的是，所描述的环形凸缘向外环形框架或者说向整体定子组件引入轴向不对称性。该不对称性可以是有益的，以便允许精确且整齐的空间缆线构造，其中，所描述的配线布置还提供定子组件的轴向不对称性。优选地，配线布置沿着第二倾斜环形壁安装和/或沿着第二倾斜环形壁铺设。
根据本实用新型的另一方面，提供了一种发电机，特别是用于风力涡轮机的发电机。所提供的发电机包括（a）如上面所描述的定子组件以及（b）转子组件，转子组件被构造成且被支撑成使得其可围绕中心轴线旋转。发电机可以特别地具有内定子-外转子构造。
所描述的发电机基于如下的思想：通过实现具有（柔性）缆线的配线布置，可以以适合的方式来形成发电机的壳体内的电绕组的空间设计。具体地，可以使电缆线弯曲成一方式，使得可满足对于定子节段的电配线在发电机的壳体内的给定的空间限制和/或约束。
仅仅为了清楚起见，要提到的是，在所描述的（可选的）内定子-外转子构造中，包括电线圈的定子节段沿外部方向径向地定向。转子组件的磁体在正常操作期间在定子节段处产生随时间变化磁场。由此，磁体可以特别地是永久磁体，其被布置在转子组件的外壁的内侧处。为了附接磁体，可以在该内侧处提供轴向定向的槽，其中，可将磁体轴向地插入到这些槽中。此外，在定子节段与（永久）磁体之间提供有空气间隙。定子组件和转子组件两者的机械稳定性必须高到足以确保在任何时间均不容许定子节段与（永久）磁体之间的机械接触。
根据另一实施例，外环形框架具有外直径，该外直径大于7 m、特别地大于8 m、并且更特别地大于9 m。
关于发电机的径向延伸或尺寸，应明白的是，发电机越大，电配线布置必须越大，以便提供定子节段的可靠电接触。具体地，大的定子组件要求长的电缆线。关于这方面，应明白的是，使用所描述的配线布置的（柔性）电缆线，可以以容易且可靠的方式来将沿着长圆形外边缘布置的定子节段电连接。
定子组件的外框架结构的径向外部尺寸或者替代地转子组件的径向外侧可以限定发电机的沿着垂直于中心轴线或者说旋转轴线的径向方向的几何尺寸。
根据另一方面，提供了一种用于产生电功率的风力涡轮机。所提供的风力涡轮机特别地是离岸风力涡轮机。所提供的风力涡轮机包括（a）塔架；（b）风力转子，风力转子被布置在塔架的顶部部分处，并且风力转子包括至少一个叶片；以及（c）如上面阐明的发电机。发电机与风力转子机械联接。
必须注意的是，已参考不同的主题描述了本实用新型的实施例。然而，本领域的技术人员从以上和以下的描述将推论出：除非另外注明，除属于一个类型的主题的特征的任何组合之外，关于不同主题的特征之间的任何组合也被认为是使用本文件所公开的。
上面所限定的方面以及本实用新型的另外的方面从下文中将要描述的实施例的示例是明显的，并且参考实施例的示例来进行解释。下文中将会参考实施例的示例更详细地描述本实用新型，本实用新型不局限于所述实施例的示例。
附图说明
图1依照本实用新型的实施例示出了包括具有缆线配线布置（未绘出）的发电机的风力涡轮机。
图2示出了具有多个定子节段的定子组件，多个定子节段安装在径向外边缘处。
图3以截面图示出了具有附接的定子节段和提供在容纳空间内的冷却装置的定子组件的外环形框架。
图4图示出一个定子节段的总共十二个线圈之间的电连接的布局。
图5示出了包括若干配线组件的整体配线布置的布局。
图6示出了对于每个定子节段包括三个柔性缆线的配线组件的布局，所述三个柔性缆线被固定在缆线保持器处，所述缆线保持器附接到未绘出的外环形框架。
图7以透视半剖视图示出了具有两个EMC屏蔽布置的外环形框架，其中，一个EMC屏蔽布置被分配给配线布置，并且另一屏蔽布置被分配给定子节段的端部绕组。
图8以透视半剖视图示出了借助于三个局部汇流排进行的一个定子节段的不同线圈之间的电连接。
具体实施方式
图中的图示是示意性的。要注意的是，在不同的附图中，类似或相同的元件或特征被提供有相同的附图标记或被提供有仅在第一位内与对应附图标记不同的附图标记。为了避免不必要的重复，在本描述的稍后位置处不再次阐明关于先前所描述的实施例已得到阐明的元件或特征。
另外，诸如“前”和“后”、“上方”和“下方”、“左”和“右”等空间上相对的术语被用于描述如附图中所图示出的元件相对于另外（一个或多个）元件的关系。因此，空间上相对的术语可以应用于在使用中与附图中所绘出的取向不同的取向。明显的是，所有此类空间上相对的术语仅仅为了易于描述而指代附图中所示的取向，并且不必然是限制性的，因为根据本实用新型的实施例的设备当在使用中时可采取与附图中所图示的那些不同的取向。
图1示出了根据本实用新型的实施例的风力涡轮机180。风力涡轮机180包括塔架182，塔架182被安装在未绘出的基体上。在塔架182的顶部上布置有机舱184。在塔架182与机舱184之间提供有偏转角（yaw angle）调整装置183，偏转角调整装置183能够使机舱184围绕未绘出的竖直轴线旋转，该竖直轴线基本上与塔架182的纵向延伸对准。通过以适合的方式控制偏转角调整装置183，可使得确保在风力涡轮机180的正常操作期间机舱184总是与当前风向恰当地对准。
风力涡轮机180还包括具有三个叶片192的风力转子190。在图1的视角中，只有两个叶片192是可见的。风力转子190能够绕着旋转轴线190a旋转。安装在轮毂194处的叶片192相对于旋转轴线190a径向地延伸。
在轮毂194与叶片192之间相应地提供有叶片调整装置193，以便通过使相应的叶片192围绕与叶片192的纵向延伸基本上平行地对准的未绘出的轴线而旋转来调整每个叶片192的叶片节距角。通过控制叶片调整装置193，可以以一方式来调整相应的叶片192的叶片节距角，使得至少当风力没有多么强时，可从可获得的风力取回最大化的风力。然而，还可有意地将叶片节距角调整到如下位置，在所述位置中，仅能捕捉降低的风力。
毂罩（spinner）结构195覆盖轮毂195。借助于也可以命名为鼻锥（nose cone）的毂罩结构195，将会保护诸如叶片调整装置193的功能元件免受恶劣的外部环境影响。
在机舱184处提供有发电机100。依照电气工程的基本原理，发电机100包括定子组件110和转子组件120。如可从图1可以看到的，发电机100定位在机舱184的前端与轮毂194之间。
根据这里所描述的实施例，发电机100被实现成具有所谓的内定子-外转子构造。附接到转子组件120的转子框架结构的永久磁体122围绕附接在定子组件110的定子框架结构处的未绘出的定子节段行进。在包括用于拾取时间交变磁感应的线圈或绕组的定子节段以及永久磁体之间形成有空气间隙。
根据这里所描述的示例性实施例，定子组件110具有大约10 m的外直径，并且空气间隙具有10 mm的尺寸。从这些尺寸，可认识到，对于定子组件110和转子组件120两者，存在关于的机械精度和稳定性的极高要求。另外，应明白的是，所有定子节段的整体的空间布置的大的尺寸需要合适的电配线布置以便将定子节段（的线圈）所产生的电功率传送到电功率收发机（transceiver）。根据这里所描述的示例性实施例，该电功率收发机是下面更详细地描述的功率转换器（power converter）186。
风力转子190借助于可旋转轴196与转子组件110旋转地联接。提供了示意性地绘出的轴承组件198以便将风力转子190和转子组件120两者保持在适当位置。如可从图1看到的，轴196沿着旋转轴线190a延伸。旋转轴线190a与定子组件110的中心轴线相同。
要提到的是，还存在定位在发电机100内的未绘出的轴承组件。该轴承组件在轴196被用短划线来指示的区域内支撑轴196。
还要提到的是，风力涡轮机180是所谓的直驱风力涡轮机（direct drive wind turbine），其中，在风力转子190与转子组件110之间未提供有齿轮箱。然而，要提到的是，还可以间接地经由齿轮箱来驱动发电机100，该齿轮箱可以被用于将风力转子190的转数通常转换成转子组件120的较高转数。
为了提供与公用电网（utility grid）匹配的AC功率信号，定子组件110的电输出借助于三相电缆线组件电连接到上面所提到的功率转换器186。用附图标记110a来命名相应的缆线。功率转换器186包括发电机侧AC-DC转换器186a、中间DC电桥186b以及电网侧DC-AC转换器186c。AC-DC转换器186a和DC-AC转换器196c包括若干未绘出的高功率半导体开关，高功率半导体开关以已知方式针对由发电机100提供的AC电流的每个相布置成电桥构造。
风力涡轮机180还包括用于以高效率的方式操作风力涡轮机100的控制系统188。除控制例如偏转角调整装置183之外，所绘出的控制系统188还被用于以经优化的方式来调整风力转子190的叶片192的叶片节距角。
图2更详细地示出了定子组件110。定子组件110是关于旋转轴线190a以同心方式定位的环形结构。定子组件110包括内环形框架218，内环形框架218围绕未绘出的轴承组件。该轴承组件为转子组件120提供旋转支撑，如在图1中所绘出的。具有圆形外边缘212a和内边缘212b的外环形框架212围绕内环形框架218。在内环形框架218与外环形框架212之间提供了环形凸缘215。下面将会在参考图3时详细地描述环形凸缘215。
从图2中所示的图示，可看到的是，在外环形框架212内提供有若干开口217a和若干更大的另外的开口217b。根据这里所描述的示例性实施例，这些开口217a和这些另外的开口217b被用于提供对容纳空间的访问，所述容纳空间形成在外环形框架内并且下面将会在参考图3时详细地描述所述容纳空间。根据这里所描述的示例性实施例，开口217a意图作为用于人类维修技术员进入该容纳空间的入口。另外的开口217b用作用于使相当大的部件（特别是冷却装置）进入到容纳空间中并在如果必要的情况下将此类大型部件从容纳空间移除出去的门。
如还可从图2看到的，定子组件包括多个定子节段230，多个定子节段230各自具有若干电线圈或绕组231。定子组件110的整个径向外边缘212a的整个周界覆盖有这些定子节段230。因此，沿着周向方向，电线圈231在没有任何显著间隙的情况下彼此相邻布置。这允许将驱动图2中所示的转子组件120的机械能有效地转换成从时间交变磁通产生的电能，时间交变磁通由多个定子节段230拾取。
根据这里所描述的示例性实施例，定子组件110具有大约10 m的外直径。这意味着对于将合适的电连接提供到（所有）定子节段230（的电线圈）存在极大的工作量。为了以容易且可靠的方式实现此类电连接，提供了合适的配线布置。下面将会特别地参考图5和6来详细地描述该配线布置。
图3在由定子组件110的径向方向和轴向方向限定的平面内示出了外环形框架212的截面图。如可看到的，外环形框架212包括第一倾斜环形壁313和第二倾斜环形壁314。第二倾斜环形壁314直接地从内环形框架218的外边缘延伸。第一倾斜环形壁313间接地从内环形框架218的外边缘延伸。具体地，上面已经提到的环形凸缘215定位在内环形框架218的外边缘与第一倾斜环形壁313的内边缘之间。
在第一倾斜环形壁313与第二倾斜环形壁314之间提供有容纳空间316。明显的是，容纳空间316的容积随着环形凸缘251沿轴向方向的长度而增大。根据这里所描述的实施例，容纳空间316被用于容纳冷却装置360，冷却装置360被用于冷却相应的发电机的部件，该部件在发电机的操作期间被加热。通常，定子节段230以及特别是它们的电线圈231是需要显著的冷却的部件以便保证发电机的可靠操作。
根据这里所描述的实施例，冷却装置360包括被电马达361a驱动的通风装置361。被使用为用于定子节段230的冷却介质的空气流由通风装置361驱动，并且涌动或流动穿过形成在第二倾斜环形壁314内的孔口317c。布置在空气流内（且在容纳空间316内）的热交换器362被用于使空气冷却下来。热交换器362充当用于整个冷却概念的液态-气态界交界处。
可看到的是，根据这里所描述的实施例，冷却装置360占据容纳空间316的截面的大部分面积。另外，沿着外环形框架212的周界，提供有多个此类冷却装置360，使得容纳空间316的容积被高度地或者说以空间上有效的方式利用。从容纳空间316的该空间上有效的利用，应明白的是，根据这里所描述的实施例，有意义的是，为外环形框架212提供多个开口271a和另外的开口217b以便允许维修技术员在沿着外环形框架212的周界的不同位置处进入容纳空间316。
图3的截面图中所示的定子节段230在第一倾斜环形壁313的第一径向外边缘313a处且在第二倾斜环形壁314的第二径向外边缘314a处被机械地支撑。各自具有至少一个横向端部绕组331a的电线圈231与配线布置340电连接。下面具体地参考图5和6呈现出关于配线布置340的细节。
图4依照本实用新型的实施例图示出同一定子节段230的总共十二个电线圈之间的电连接的布局。
具体地，定子节段230包括第一电线圈432、第二电线圈434以及第三电线圈436。依照已知的定子节段设计，第一电线圈432被分配给三相电流的第一相（U），第二电线圈434被分配给三相电流的第二相（V），并且第三电线圈436被分配给三相电流的第三相（W）。第一电缆线449a被分配给第一电相（U），第二电缆线449b被分配给第二电相（V），并且第三电缆线449c被分配给第三电相（V）。
如从图4可看到的，根据这里所描述的实施例，定子节段230还总共包括
- 三个另外的第一电线圈432'，三个另外的第一电线圈432'被分配给第一电相（U），
- 三个另外的第二电线圈434'，三个另外的第二电线圈434'被分配给第二电相（V），以及
- 三个另外的第三电线圈436'，三个另外的第三电线圈436'被分配给第三电相（W），
从所绘出的布局，可看到的是，从分配给同一电相的四个电线圈，该四个电线圈中的两个被分别地串联连接，并且得到的两对串联连接的电线圈被并联地连接。
图5示出了配线布置340的布局。根据这里所描述的示例性实施例，配线布置包括四个从属配线布置。为了图示的清晰起见，在图6中专有地示出了这些配线组件中的一个配线组件641。
如从这些图5和6可得到的，配线布置340将多个未绘出的定子节段与电功率接口550相连接。电功率接口550是包括四个从属功率接口的空间分布式接口，四个从属功率接口即第一从属功率接口552、第二从属功率接口554以及两个另外的从属功率接口556。根据这里所描述的实施例，第一从属功率接口552与第二从属功率接口554在空间上分离。靠近第一从属功率接口552处和靠近第二从属功率接口554处分别定位有一个另外的从属功率接口556。
配线布置340包括四个从属配线布置，即第一从属配线布置542、第二从属配线布置544以及两个另外的从属配线布置546。如从图5可看到的，从属功率接口中的一个各自分配有一个从属配线布置。
将配线布置340划分成不同的从属配线布置的原因在于：整体数目的定子节段230被细分成定子节段的不同子集，在这里被细分成定子节段的四个子集。根据这里所描述的示例性实施例，该细分是对称的，因为沿着圆形外边缘212a的周界，存在关于将定子节段230分配给不同子集的限定的顺序，不同子集分别与一个从属配线布置相连接。具体地，当例如顺时针方向转动并在某一角位置处开始时，第一定子节段被分配给定子节段的第一子集，第二定子节段被分配给定子节段的第二子集，第三定子节段被分配给定子节段的第三子集，第四定子节段被分配给定子节段的第四子集，第五定子节段被再次分配给定子节段的第一子集，并且第六定子节段被再次分配给定子节段的第二子集，以此类推。
如从图5可看到的，根据这里所描述的示例性实施例，每个从属功率接口552、554、556分别与一个断路器567相连接。另外，每个断路器567分别与一个从属功率转换器586'相连接。该构造提供如下优点：在一个定子节段受到损坏的情况下或在其发生故障的情况下，可通过打开如下的从属断路器567来继续发电机的操作，所述从属断路器567分配给故障定子节段和另外的通常未故障的定子节段，所述另外的通常未故障的定子节段（a）被分配给定子节段的同一子集且（b）也被连接到已打开的从属断路器567。由此，利用如下事实：根据这里所描述的示例性实施例，图1中所示的功率转换器186被细分成四个从属功率转换器586'。在定子节段的不同子集之间的通常相等地产生的功率分布的情况下，打开一个从属断路器567导致功率产出从100%下降到75%。相应地，打开两个从属断路器567在这里所描述的实施例中将会使功率产出降低为原来的二分之一。
如可从图6看到的，每个从属配线布置且在这里具体地为第一从属配线布置542包括若干配线组件648。根据这里所描述的示例性实施例，每个从属配线布置由六个配线组件648组成。每个配线组件648在相应的从属功率接口552与分别到一个定子节段230的多个电连接649中的一个之间延伸。根据这里所描述的示例性实施例，定子节段230被设计成使得在每个定子节段230中为三相电流的每个相产生电流。因此，每个配线组件648包括三个缆线449a、449b和449c，其在上面参考图4已被提到。
图6参考从属配线布置542示出了从属配线布置的另一有利特征。根据这里所描述的示例性实施例，借助于形成从属配线布置542的两个支路来实现上面所描述的对称性。在图6中，第一（左上）支路从从属功率接口552沿逆时针方向延伸，第二（右下）支路从从属功率接口552沿顺时针方向延伸。在两个支路的端部之间存在间隙。该构造允许以最小化的整体缆线长度将每个定子节段230电连接。
要提到的是，关于定子节段的总数目“N”、定子节段的子集或者说从属功率接口的数目“ns”、以及分配给一个子集或者说一个从属功率接口的定子节段或者说电连接的数目“nd”，存在有以下关系：
nd = N / ns
应明白的是，本实用新型不局限于从属配线布置的数目或者说不局限于从属功率接口的数目。在其它实施例中，从属配线布置或者说从属功率接口的数目是两个、三个、五个、六个、七个、八个或更多。
在当前优选实施例中，定子节段的总数目“N”是24且定子节段的或者说从属功率接口的子集的数目“ns”是4。因此，分配给同一子集或者说同一从属功率接口的定子节段或者说电连接的数目“nd”是4。
如可从图6最佳地看到的，所有配线组件648的（和整体配线布置340的）缆线449a、449b、449c借助于缆线保持器666在空间上保持在适当位置。这些缆线保持器666附接到在图5和6中未绘出的外环形框架212。
图7以透视半剖视图示出了外环形框架212和安装在外环形框架212的径向外侧处的定子节段230。沿着且邻近外环形框架212在周向方向上铺设的缆线布置340或者说其配线组件在电磁兼容性（EMC）通道内延伸，电磁兼容性（EMC）通道由第一EMC屏蔽布置770提供。根据这里所描述的示例性实施例，第一EMC屏蔽布置770包括多个第一EMC节段771。第一EMC节段771由薄金属板制成，其以适合的方式在空间上成形，以便与第二倾斜环形壁314的侧表面一起产生用于配线布置340的环形EMC屏蔽结构。
如从图7可看到的，上面所提到的缆线保持器666也定位在该EMC通道内。优选地，缆线保持器666不仅具有将配线布置的缆线保持在适当位置的目的。缆线保持器666还表示为第一EMC屏蔽布置770的结构部件，该结构部件改善了第一EMC屏蔽布置770的机械稳定性。
如还可从图7看到的，这里提供有第二EMC屏蔽布置772，第二EMC屏蔽布置772从第一EMC屏蔽布置700径向向外定位。EMC屏蔽布置770和772两者具有相互重叠部，使得存在空间上完整的EMC屏蔽（至少沿着径向方向）。第二EMC屏蔽布置772形成开放通道，缆线449a、449b和449c的端部部分定位在该开放通道内。如可从图7看到的，专有地分配给一个定子节段230和端部绕组331a的局部汇流排738也被第二EMC屏蔽布置772进行EMC屏蔽。要提到的是，特别地，转子组件120的外框架和/或安装在该转子组件120的外框架的径向内壁处的永久磁体122也提供有效的EMC屏蔽。因此，根据第二EMC屏蔽布置772形成开放EMC通道的事实不具有负面EMC效果。
根据这里所描述的示例性实施例，第二EMC屏蔽布置772包括多个第二EMC节段773。而且，第二EMC节段773由薄金属板制成，其在空间上成形为适合的形式，以便产生用于端部绕组331a、局部汇流排738、以及缆线449a、449b和449c的端部部分的环形EMC屏蔽结构。
要明白的是，定子节段230的数目越大，用于实现多个电缆线的整齐空间布置的工作量越大。具体地，在第一EMC屏蔽布置内，电缆线（附接到缆线保持器666）至少主体上沿着周向方向延伸。然而，当接触具体的定子节段时，相应缆线的端部部分必须至少部分地沿径向方向延伸。这意味着相应缆线必须弯曲近似90°。相应缆线引导部由缆线固定器件768支撑或实现。如可从图7看到的，这些缆线固定期间768被构造成以便将相应电缆线端部部分在空间上固定成至少近似径向的取向。
如还可从图7看到的，每个电缆线449a、449b、449c包括内导电芯749i和外绝缘结构或护套749o。外绝缘结构749o使相应内导电芯749i特别地（a）与其它内导电芯749i、（b）与缆线保持器666、以及（c）与缆线固定器件768绝缘。这改善了整体发电机的电可靠性。
图8以透视半剖视图示出了借助于三个局部汇流排738进行的一个定子节段230的不同线圈之间的电连接。局部汇流排738借助于适合的汇流排保持器739被保持在适当位置。
应注意的是，术语“包括”不排除其它元件或步骤，并且冠词“一”或“一个”的使用不排除是多个。而且，可将与不同实施例相关联描述的元件组合。还应注意的是，不应将权利要求中的附图标记理解为限制权利要求的范围。