旋转电机及风力发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及旋转电机及风力发电系统，特别涉及具备卷绕于定子的槽的绕组的旋转电机。
【背景技术】
[0002]以往，已知具备卷绕于定子的槽的绕组的旋转电机。例如在日本特许第4725684号公报中公开了这样的旋转电机。
[0003]在上述日本特许4725684号公报所公开的发电机(旋转电机)中，以使每极每相槽数q满足I < 3/2的方式，将绕组分布卷绕(以每极每相的线圈分布于多个槽的方式进行卷绕)于定子的槽中，所述每极每相槽数q是用槽的数量除以磁极的数量即极数和电压的相数而得到的值。由此，能够减小感应电压的波形的失真，并且抑制绕组的铜损变大。即，通过选择每极每相槽数q等绕组的条件，能够提高旋转电机的特性。另一方面，在以往，已知以每极每相的线圈集中于槽的方式进行卷绕的集中卷绕。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特许4725684号公报【实用新型内容】
[0007]实用新型所要解决的课题
[0008]然而，由于上述日本特许4725684号公报的旋转电机为分布卷绕，所以在上述日本特许4725684号公报中公开的每极每相槽数q(l < q ( 3/2)无法适用于集中卷绕的旋转电机。因此，对于集中卷绕的旋转电机，期望提高旋转电机的特性。
[0009]本实用新型是为解决如上所述的课题而完成的，本实用新型的I个目的是在集中卷绕有绕组的旋转电机及风力发电系统中，提供能够提高特性的旋转电机及风力发电系统。
[0010]用于解决课题的技术方案
[0011]为达成上述目的，本申请的发明人锐意研宄的结果是，发现了在集中卷绕的旋转电机中，用旋转电机的极数除以每极每相槽数q的分母而得到的值即绕组的组数对特性造成较大影响，并且发现了通过使绕组的组数为4以上，能够提高旋转电机的特性。
[0012]S卩，第I方面的旋转电机具备通过集中卷绕而卷绕于定子的槽的绕组，该旋转电机构成为，每极每相槽数q为满足1/4 < q < 1/2的分数，所述每极每相槽数q是用槽的数量Ns除以磁极的数量即极数P和电压的相数m而得到的值，并且，绕组的组数为4以上，所述绕组的组数是用极数P除以每极每相槽数q的分母而得到的值，其中，所述绕组的组数为4、6、8、10或12，所述绕组的组数为4、6、8、10或12的绕组的组在周向上以大致等角度间隔配置于所述定子。
[0013]在第I方面的旋转电机中，如上所述，通过构成为绕组的组数为4以上，电磁力沿着4个方向以上的方向作用于转子，因此与电磁力沿着彼此为相反方向的2个方向作用于转子的情况不同，能够抑制转子变形成椭圆形状。并且，与绕组的组数为3的情况相比，力容易均等地作用于转子，因此能够进一步抑制转子的变形。其结果是，通过将绕组的组数设定为4以上，能够抑制转子的变形引起的振动，因此能够使集中卷绕有绕组的旋转电机的特性提尚。
[0014]第2方面的风力发电系统具备发电机和与发电机的旋转轴连接的叶片，所述发电机包括通过集中卷绕而卷绕于定子的槽的绕组，并且该发电机构成为，每极每相槽数q为满足1/4 < q < 1/2的分数，所述每极每相槽数q是用槽的数量Ns除以磁极的数量即极数P和电压的相数m而得到的值，并且，绕组的组数为4以上，所述绕组的组数是用极数P除以每极每相槽数q的分母而得到的值，其中，所述绕组的组数为4、6、8、10或12，所述绕组的组数为4、6、8、10或12的绕组的组在周向上以大致等角度间隔配置于所述定子。
[0015]在第2方面的风力发电系统中，如上所述，通过构成为绕组的组数为4以上，电磁力沿着4个方向以上的方向作用于转子，因此与电磁力沿着彼此为相反方向的2个方向作用于转子的情况不同，能够抑制转子变形成椭圆形状。并且，与绕组的组数为3的情况相比，力容易均等地作用于转子，因此能够进一步抑制转子的变形。它们的结果是，通过将绕组的组数设定为4以上，能够抑制转子的变形引起的振动，因此能够使集中卷绕有绕组的风力发电系统的特性提高。
[0016]实用新型效果
[0017]根据上述旋转电机及风力发电系统，在集中卷绕有绕组的情况下能够提高特性。
【附图说明】
[0018]图1是示出一个实施方式的风力发电系统的整体结构的图。
[0019]图2是示出一个实施方式的风力发电系统的发电机的平面图。
[0020]图3是示出一个实施方式的风力发电系统的发电机的放大平面图。
[0021]图4是示出一个实施方式的风力发电系统的各相绕组的位置和电气相位之间的关系的图。
[0022]图5是用于对每极每相槽数q和分布卷绕系数kd之间的关系进行说明的图。
[0023]图6是示出变形例的风力发电系统的整体结构的图。
【具体实施方式】
[0024]以下，基于附图对实施方式进行说明。
[0025]首先，参照图1至图4，对本实施方式的风力发电系统100的结构进行说明。
[0026]如图1所示，风力发电系统100由发电机1、用于收纳发电机I的舱室2、转子轮毂
3、叶片4和塔(支承柱)5构成。发电机I收纳于舱室2。并且，转子轮毂3安装于发电机I的旋转轴6。并且，在转子轮毂3上安装有多个叶片4。并且，发电机舱2被安装于塔5。另外，发电机I是“旋转电机”的一个例子。
[0027]如图2所示，发电机I具备定子11和转子12。这里，在本实施方式中，发电机I是以包围定子11的外周的方式来配置转子12的外转子形式。
[0028]并且，如图2及图3所示，在定子11上设置有多个槽13。在本实施方式中构成为，槽的数量Ns是感应产生的电压的相数m乘以4n(n为整数)而得到的值。具体地说，发电机I感应产生的电压的相数m是3相(U相、V相、W相)，槽的数量Ns是96( = 3X4X8)。96个槽13以朝向外周侧开口的方式设置于定子11。另外，在图3中，示出了槽编号为#1?#24的槽13。并且，在相邻的槽13之间设置有齿14。
[0029]并且，在槽13上卷绕有绕组15。在本实施方式中构成为，绕组15为将绕组15卷绕于相邻的槽13的集中卷绕。例如，在槽编号为#1的槽13和槽编号为#2的槽13中集中卷绕有绕组15。
[0030]并且，在转子12上设置有多个永磁铁16。在本实施方式中构成为，槽的数量Ns (=96)与磁极的数量即极数P的差(Ns-P)满足Ns-P= ±4n(n为整数)。具体地说，永磁铁16设置有100个。即，极数P为100，槽的数量Ns与极数P的差(Ns-P)为-4 ( = 96-100)。这样，本实施方式的发电机I是极数P为20以上的中低速(例如，每分钟10?20转)的发电机。
[0031]这里，在本实施方式中，发电机I构成为每极每相槽数q是满足1/4 < q < 1/2的分数，所述每极每相槽数q是用槽的数量Ns除以磁极的数量即极数P和电压的相数m而得到的值。并且，发电机I构成为，用极数P除以每极每相槽数q的分母而得到的值即绕组的组数为4以上(例如，4、6、8、10或12)。并且，发电机I构成为，每极每相槽数q的分子比3大。具体地说，发电机I构成为，每极每相槽数q为8/25( = Ns/(mXP) = 96/(3X100))。并且，组数为4 ( = 100/25) ο
[0032]如图2所示，4个绕组15的组在周向上以大致90度的等角度间隔配置于定子11。具体地说，U相的绕组15卷绕于槽编号为#1?#8 (组I)、#25?#32 (组2)、#49?#56 (组3)及#73?#80 (组4)的槽13。并且，V相的绕组15卷绕于槽编号为#17?#24、#41?#48、#65?#72及#89?#96的槽13。并且，W相的绕组15卷绕于槽编号为#9?#16、#33 ?#40、#57 ?#64 及 #81 ?#88 的槽 13。
[0033]接下来，参照图4，对各相(U相、V相、W相)的绕组15的位置(槽编号)和电气相位之间的关系进行说明。
[0034]首先，本实施方式的发电机I的电气上的槽距角是187.5度(=(π XP)/Ns)=(180 X 100) /96) ο另外，机械上的槽距角是3.75度(=2 π /Ns = 360/96)，并且极距是3.6度(=360/100)。而且，卷绕于槽编号#1的U相的绕组15和卷绕于槽编号#2的U相的绕组15的电气相位相差187.5度。同样地，卷绕于槽编号#2的U相的绕组15和卷绕于槽编号#3的U相的绕组15的电气相位相差187.5度。其结果是，槽编号为#1、#3、#5、#7、#26、#28、#30、#32、#49、#51、#53、#55、#74、#76、#78 及 #80 的 U 相的绕组 15 面向 N 极磁场。另外，卷绕于槽编号#1和#49的绕