风能设施的发电机的绕组以及用于连接扁带导体的方法与流程

本发明涉及一种风能设施的发电机的绕组和一种用于建立扁带导线的连接的方法，所述扁带导线优选用于绕组。

背景技术：

根据现有技术，风能设施、尤其还有无传动装置的风能设施是已知的。风能设施通过空气动力学的转子驱动，所述转子与发电机的旋转件直接连接。通过旋转件在发电机中的运动将从风中获取的动能转换成电能。因此，发电机的旋转件以与空气动力学的转子相同的缓慢的转动速度转动。

为了考虑这种缓慢的转速，发电机具有关于额定功率相对大的发电机直径，优选为数米，具有大的空气间隙直径。空气间隙在旋转件侧上受到具有极组的旋转件极的限制。极组由材料块或由多个冲压的极组片构成，所述极组片相互叠加地分层并且例如彼此焊接成极组。

根据现有技术，极组的极组片具有极柄区域和极头区域。极组设有绕组，所述绕组也能够称为旋转件绕组，并且对所述绕组输送电励磁电流。由此，借助极组和相应的绕组连同励磁电流一起产生磁激励。所述磁激励引起：具有绕组的极组用作为发电机、尤其是同步发电机的旋转件的磁极。

在制造时，多个线匝，优选由铝扁线或铜扁线构成的线匝围绕每个极组的极柄缠绕，并且由此形成线圈。多个线圈的端部彼此连接，以便通过同时通电来产生发电机的相应的极。由铝扁线或铜扁线构成的导线通常也能够以术语扁带导体或扁线导体来概括。

除了由扁线构成的极绕组以外，也存在由扁带构成的绕组。为了连接扁带线圈，标准地应用冷压焊接方法。

也就是说，扁带导体在其总宽度上与扁平杆形成连接并且通过冷压焊接与所述杆在多个部位处连接，其中所述扁带导体在缠绕状态下获得线圈，所述线圈也能够称为扁带线圈。扁带线圈的每个端部需要多个连接部，以便确保连接部的足够低的电阻，使得在连接区域中不会产生过度热量，所述过度热量会损坏连接部。

冷压焊接连接在高压下并且在低于单独部件的结晶温度下进行。因此，这种连接的方法是特别有利的，因为不需要高的温度，以—例如在焊接时—建立形状配合的连接。

然而，接触的质量与对接触部位的预处理的细致度相关，进而对于连接部需要耗费的准备。此外，在制造之后需要直接检查接触的质量，因为在通过冷压焊接建立连接的情况下，接触相对频繁地不以足够的质量建立。例如在完整制造发电机之后在接触差的情况下进行修补是非常困难的。例如，线圈始端在缠绕时被后续的线匝覆盖，进而对于稍后的检查是不再可触及的。

需要高热量的焊接连接适合于连接扁带导线或由扁带构成的线圈，因为热量产生例如会导致位于连接区域的周围区域中的构件的损坏，其中难以将所述高热量限制于预定的连接区域。

技术实现要素：

因此，本发明的目地是，消除现有技术的缺点。尤其应找出连接两个下述扁带导线的可行性，所述扁带导线具有高质量，这种高质量能够以较少的预加工实现并且能够在不用燃烧气体加热的情况下，如例如在焊接时产生。

德国专利商标局在本申请的优先权申请中检索到下述现有技术：de4126019a1、de102012208550a1、at84635b、us3,467,931a和ep2863402a1。

根据本发明提出一种风能设施的发电机的绕组，所述绕组借助由扁带导线构成的扁带线圈制造。绕组优选是发电机的电旋转件的绕组，所述电旋转件也称为转子。缠绕成扁带线圈的每个扁带导体具有两个端部。扁带导体在一定长度上延伸，优选由铜或铝制成并且具有横截面。在此，扁带导体的横截面具有显著小于宽度的高度。因此，所述宽度优选至少对应于十倍的高度。

此外连接两个不同的扁带导体的至少两个端部。为此，所述端部分别从相应的端部起观察沿纵向方向切割或冲压至少直至预先确定的长度，使得在扁带导体的端部处产生扁带导体的至少两个部分端部区段。所述部分端部区段分别具有基本上相同的宽度。此外，部分端部区段弯曲成，使得部分端部区段至少在连接区域中叠加。在两个端部的叠加的连接区域中，优选设有穿过两个端部的两个连接区域的所有部分端部区段的穿口，所述两个端部在共同的连接区域中叠加地设置，其中两个端部的部分端部区段尤其借助于穿口在共同的连接区域中彼此连接。

因此，端部的连接区域能够通过唯一的共同的连接区域、例如借助穿口连接，所述穿口能够被铆接、旋接或者以其他方式用于连接。通过部分端部区段在共同的连接区域中的叠加和接触还确保了足够低的电阻。因此，不需要如在冷压焊接时那样多重连接。

根据第一实施形式，一个扁带导体的第一端部的部分端部区段和第二扁带导体的第二端部的部分端部区段在共同的连接区域中叠加地设置，使得分别在第一端部的两个部分端部区段之间设置有另一端部的一个部分端部区段。

因此，从一个扁带导体的一个端部至另一扁带导体的另一端部的、具有低电阻的特别有利的电导线是可行的。由于不同端部的交替设置的部分端部区段，即堆叠的布置，接触区域选择为尽可能大。

根据另一实施形式，所有部分端部区段弯曲，使得所述部分端部区段通过如下方式在连接区域中叠加：即每个部分端部区段具有180度的弯曲角度。在此，弯曲线相对于纵轴线具有大于零的角度，使得所述连接区域侧向地位于扁带导体旁边。所述部分端部区段因此被侧向折叠。通过部分端部区段的这种弯曲，以特别简单的方式，即通过倾斜地折叠所述部分端部区段而产生连接区域。可简单且精确地产生180度的弯曲角度。

根据另一实施形式，部分端部区段的弯曲线相对于部分端部区段的纵轴线具有45度的角度，使得所述部分端部区段以90度角度伸展，即部分端部区段的纵轴线分别具有矩形的伸展并且以180度的弯曲角度弯曲。因此，尤其为了连接相邻的扁带导体，能够通过在相邻的扁带导体之间的共同的连接区域来产生连接，而无需使用其他材料，如根据现有技术所使用的杆或连接杆。因此，所述部分端部区段本身替换所述连接杆。此外，因此通过建立唯一的连接来连接两个扁平导体端部进而连接两个相邻的线圈是可行的。

根据另一实施形式，在共同的连接区域中通过钻孔或冲压来制造穿过部分端部区段的穿口。然后，将两个端部的部分端部区段借助螺钉穿过共同的穿口旋接。

根据最后提到的实施形式的一个替选的实施形式，通过如下方式产生穿口：即使所述部分端部区段在连接区域中至少部分地形成彼此接触，并且旋转的无切削的工具在连接区域中在旋转期间沿轴向方向推进穿过待连接的工件。

为了产生穿口，使用无切削的钻，所述钻优选为热熔钻(flieβbohrer)。通过以与部分端部区段接触产生的摩擦，所述工具将部分端部区段的材料液化，使得所述部分端部区段在将工具从穿口移除之后在所述部分端部区段的材料固化的情况下彼此连接。

这种连接具有如下优点：用于熔化部分端部区段的材料、即铝和/或铜所需的热量直接在连接区域中通过摩擦产生。因此，相邻的部件不会受到如其例如在焊接时所需的火焰的损坏。由此，不必使用传统的焊接方法，例如气体保护焊接方法来用于连接。

此外，本发明涉及一种用于连接扁带导体的方法，其中两个扁带导体的两个端部通过下述步骤连接。优选的是，扁带导体预先已经围绕风能设施的转子的转子极柄缠绕。首先，每个扁带导体分别在端部处沿导体的纵向方向一次或多次切割直至至少一个预先限定的长度，使得形成分别具有基本上相同宽度的至少两个、优选至少六个或至少八个部分端部区段。因此，所述部分端部区段具有与扁带导体本身相同的厚度。紧接着，所述部分端部区段弯曲成，使得所述部分端部区段至少在连接区域中相互叠加。因此，每个扁带导体具有连接区域。然后，两个扁带导体的连接区域在共同的连接区域中叠加地设置。然后，在共同的连接区域中优选制造穿口，所述穿口引导穿过两个端部的所有部分端部区段。所述穿口用于连接所述部分端部区段。

根据所述方法的一个实施形式，通过如下方式产生穿口：即无切削的、旋转的工具推进穿过所有部分端部区段，而所述部位端部区段的材料通过在所述部分端部区段的材料和工具之间的摩擦而液化。通过在移除工具后的凝固产生材料配合的连接。

附图说明

根据在附图中详细阐述的实施例获得其他实施形式。在此示出：

图1示出风能设施；

图2示出发电机的示意性侧视图；

图3示出扁带导线，所述扁带导线与冷焊接的扁平杆连接(现有技术)；

图4示出具有弯曲的部分端部区段的扁带导线；

图5示出具有连接的端部的两个扁带导线；和

图6示出在共同的连接区域中的穿口，借助所述穿口连接两个端部的所述部分端部区段。

具体实施方式

图1示出根据本发明的风能设施100的示意图。风能设施100具有塔架102和塔102上的吊舱104。在吊舱104上设置有具有三个转子叶片108和整流罩110的空气动力学转子106。所述空气动力学转子106在风能设施运行时通过风置于转动运动，进而也转动发电机的转子或旋转件，所述转子或旋转件直接或间接地与空气动力学转子106耦联。电的发电机设置在吊舱104中并且产生电能。转子叶片108的桨距角能够通过相应的转子叶片108的转子叶片叶根108b处的变桨马达来改变。

图2示意性地以侧视图示出发电机130。所述发电机具有定子132和可相对于所述定子转动地支承的电动的旋转件134，并且借助其定子143经由轴颈136固定在机器承载件138上。定子132具有定子承载件140和定子叠片组142，所述定子叠片组形成发电机130的定子极并且经由定子环144固定在定子承载件140上。

电动的旋转件134具有旋转件极146，所述旋转件极经由转子承载件148和轴颈136上的支承件150可转动地围绕转动轴线152支承，其中所述转子承载件也能够称为轭架或旋转件轭架。定子叠片组142和旋转件极146仅分开狭窄的空气间隙154，所述空气间隙的厚度为几毫米，尤其小于6mm，但是其直径为数米，尤其多于4m。

定子叠片组142和旋转件极146分别形成环并且也共同为环形的，使得发电机130是环形发电机。根据正常使用，发电机130的电动的转子或旋转件134与空气动力学的转子106的转子毂156一起转动，其中示出转子叶片158的片段。

图3示出扁带导体12的端部10，由所述扁带导体能够形成旋转件134的绕组作为线圈，该线圈连同其他缠绕成为线圈的扁带导体12一同缠绕在旋转件134中，所述旋转件也称为转子。扁带导体12通过冷压焊接在连接区域14中与两个杆或扁平杆16连接。扁平杆16引导直至另一扁带导体12(在此未示出)的另一端部10，所述另一扁平导体同样通过冷压焊接与扁平杆16连接。该连接从现有技术中已知。

与现有技术相反，图4示出扁带导体12的端部10，所述端部根据本发明具有多个部分端部区段18，即刚好八个部分端部区段18。通过如下方式产生所述部分端部区段18：即将扁带导体12沿其纵向方向20多次切割。切口22设置在所述部分端部区段18之间并且从端部10起观察至少突出直至扁带导体12的长度23。当前，实现七个切口或切入部22，以便获得八个部分端部区段18。

所述部分端部区段现在分别沿着弯曲线24分别弯曲180度。弯曲线24在此相对于导体12的端部10的纵轴线26具有基本上45度的角度25。部分端部区段18在连接区域28中叠加，其中，将伸出连接区域28的各个部分端部区段18分离。在连接区域28中产生穿口30，以便将扁带导体12与另一扁带导体12连接。

图5示出两个扁带导体12的示意图，所述扁带导体比作为线圈围绕旋转件极146的极组缠绕的扁带导体12在纵向方向20上明显更长地延伸。当前，仅示出所述视图以示意性地显示扁带导体12的连接。扁带导体12具有共同的连接区域31，在所述共同的连接区域中所述扁带导体相互连接。共同的连接区域31通过两个连接区域28的叠加布置形成，如其在图4中关于唯一的扁带导体12所示出的那样。两个端部10在上部部段中，正如在图4中放大的示出的那样，被切割和弯曲。此外，共同的连接区域31在图6中放大地示出。

图6示出，两个扁带导体12的相应的连接区域28的所述部分端部区段18交替地在共同的连接区域31中彼此上下堆叠。所述部分端部区段18于是在共同的连接区域31中通过如下方式连接：即，通过将旋转的无切削的钻推进穿过连接区域28中的所有部分端部区段18的方式产生穿口30，即孔。在此，所述部分端部区段18的材料液化，并且不同的部分端部区段18的材料通过液化流入彼此。现在，在移除无切削的钻之后，留下穿口30，并且在穿口30的边缘32上，所述部分端部区段18相互连接。

附加地，根据另一在此未示出的实施例，还能够将螺钉穿过穿口30插入并且借助螺母稳固，以便附加地还进一步机械稳固在此建立的形状配合的连接。

风能设施的发电机例如具有>1mw的额定功率、>3m的直径和/或>5t的重量。