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公開番号2025056730
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-08
出願番号2024153552
出願日2024-09-06
発明の名称電気機械用ステータセグメント及び組立方法
出願人ゼネラルエレクトリックレノバブレスエスパーニャ, エセ.エレ.
代理人個人,個人
主分類H02K 3/52 20060101AFI20250331BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電気機械用のステータセグメントを提供する。
【解決手段】ステータセグメントは、ステータ構造に取り付けるためのベースと、第1の端部と第2の端部との間に延在するティースと、を備え、ティースは、第1の端部においてベースに取り付けられる。ステータセグメントは、さらに、ティースの周囲に配置されたステータ巻線と、ステータ巻線とベースとの間に配置された弾力要素とを備える。本開示はまた、ステータセグメントを組み立てる方法に関する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
電気機械用のステータセグメント（１００）であって、
ステータ構造（２００）に取り付けるためのベース（１１０）と、
第１の端部（１２１）と第２の端部（１２２）との間に延在するティース（１２０）であって、ティース（１２０）が第１の端部（１２１）においてベース（１１０）に取り付けられている、ティース（１２０）と、
ティース（１２０）の周囲に配置されたステータ巻線（１３０）と、
ステータ巻線（１３０）とベース（１１０）との間に配置された弾力要素（１４０）と、を含む、ステータセグメント（１００）。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
ティース（１２０）は、第１の側壁と第２の側壁とを含み、第１及び第２の側壁は、ティースの第２の端部（１２２）又はその近傍においてステータ巻線（１３０）を保持するための突出部（１２５）を含む、請求項１に記載のステータセグメント（１００）。
【請求項３】
突出部（１２５）は、ティース（１２０）と一体的に形成されている、請求項２に記載のステータセグメント（１００）。
【請求項４】
弾力要素（１４０）がリップルばねである、請求項１に記載のステータセグメント（１００）。
【請求項５】
ティース（１２０）内に配置され、複数の穴を含む軸方向に延びるバー（１５０）をさらに含み、ステータセグメント（１００）が、ステータ構造（２００）及び軸方向に延びるバー（１５０）の穴を通って延びるボルトによってステータ構造（２００）に固定される、請求項１に記載のステータセグメント（１００）。
【請求項６】
軸方向に延びるバー（１５０）が、軸方向断面においてＴ字形状を有する、請求項５に記載のステータセグメント（１００）。
【請求項７】
ティース（１２０）及びベース（１１０）が電磁鋼製であり、ティース（１２０）及びベース（１１０）が異なる結晶粒方向を有する、請求項１に記載のステータセグメント（１００）。
【請求項８】
ティース（１２０）が複数の第１のラミネーションを含み、ベース（１１０）が複数の第２のラミネーションを含み、複数の第１のラミネーションは複数の第２のラミネーションよりも薄い、請求項１に記載のステータセグメント（１００）。
【請求項９】
ステータセグメント（１００）は、ベース（１１０）に取り付けられた複数のティース（１２０）を含み、ティース（１２０）は、ティースの各々の周囲にステータ巻線（１３０）を含み、ステータセグメント（１００）は、ステータ巻線（１３０）の各々とベース（１１０）との間に配置された弾力要素（１４０）をさらに含む、請求項１に記載のステータセグメント（１００）。
【請求項１０】
ステータとロータと、ステータとロータとの間に半径方向に配置されたエアギャップとからなる発電機であって、ステータが以下の構成からなる発電機：
ステータリム（２００）と、
請求項１乃至９のいずれかに記載の複数のステータセグメント（１００）と、
を含み、
ステータセグメント（１００）がステータリム（２００）に取り付けられている、発電機。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電気機械用ステータセグメント、及び電気機械用ステータセグメントの組立方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
現代の風力タービンは、電力網に電力を供給するために一般的に使用されている。この種の風力タービンは、一般に、タワーと、タワー上に配置されたロータとを含む。ロータは、通常、ハブと複数のブレードとを含み、ブレードへの風の影響を受けて回転する。この回転によりトルクが発生し、通常、ロータシャフトを介して発電機に直接（「直接駆動」又は「ギアレス」）又はギアボックスを使用して伝達される。このようにして発電機は電力を生成し、送電網に供給することができる。
【０００３】
風力タービン発電機や、モータなどの他の電気機械は、一般にロータとステータとを含む。ロータはステータに対して回転する。ロータが内側の構造体であり、ステータが他方の構造体である場合がある。従って、ステータがロータを半径方向に取り囲むこともある。あるいは、他の構成では配置が逆で、ロータがステータを半径方向に取り囲むこともある。
【０００４】
現代の風力タービンのような大型の電気発電機は、永久磁石励磁発電機（ＰＭＧ：permanent magnet excited generators）又は電気励磁発電機（electrically excited generators）である場合がある。
【０００５】
永久磁石発電機（ＰＭＧ）の場合、永久磁石（ＰＭ）は一般にロータに配置され、巻線要素すなわちコイルは通常ステータに含まれる。あるいは、永久磁石をステータ構造に、巻線要素をロータ構造に配置することもできる。永久磁石発電機は、一般的に信頼性が高く、他の発電機型式に比べてメンテナンスが少なくて済むと考えられている。
【０００６】
一方、電気的に励磁される発電機（electrically excited generators）は、一般に、複数のポールシュー（pole shoes）と励磁巻線すなわちコイルとを有するロータを含む。使用時には、電流が励磁コイルに印加される。印加された電流は極の極性（polarity of the poles）を作り出し、隣接する極は異なる磁気極性を持つ。ロータが回転すると、ポールシューからの磁界がステータの巻線に印加され、ステータ巻線に可変磁束を発生させ、ステータ巻線に電圧を発生させる。このように、電気的に励磁される発電機では、電力を発生させる磁場は電気的に作られるため、永久磁石は必要ない。
【０００７】
電気巻線は、一般に、ステータセグメントに配置されてよい。複数のステータセグメントは、ステータ円周に沿ってステータリム（stator rim）に接続されてもよい。ステータセグメントは、ステータリムに固定されるように構成されたベースと、ステータ巻線を受けるベースから突出したティース（tooth）とを備えることができる。ステータ巻線は、ティースに巻回されてもよい。ステータセグメントは、複数のティースと、各ティースに巻かれた複数のステータ巻線とから構成される場合がある。従って、ステータ巻線は、ステータセグメントを介してステータに取り付けられ、又はステータから取り外される場合がある。ステータセグメントを使用することで、ステータの製造や、故障したステータ又は電気巻線の交換が容易になる場合がある。
【０００８】
コイルを保護して所定の位置に保持するために、巻線ストッパ（又はいわゆるウェッジ）をそれぞれの発電機のティースに結合することができる。例えば、隣接するティースの間の空間にまたがり、これらのティースの間のコイルを所定の位置に保持する巻線ストッパ（又は他の巻線保持要素）を使用することが知られている。しかし、組立工程に時間がかかり、複雑で、面倒な場合がある。また、巻線ストッパは、運転中のコイルの冷却に影響を及ぼすことが判明している。
【０００９】
本開示は、前述の欠点のいくつかを少なくとも部分的に克服するシステム及び方法を提供する。
【発明の概要】
【００１０】
本開示の一態様では、電気機械用のステータセグメント（a stator segment for an electrical machine）が提供される。ステータセグメントは、ステータ構造に取り付けるためのベース（a base for mounting to a stator structure）と、第１の端部と第２の端部との間に延在するティース（a tooth extending between a first end and a second end）とを備え、ティースは、第１の端部でベースに取り付けられる（the tooth is mounted on the base at the first end）。ステータセグメントはさらに、ティースの周囲に配置されたステータ巻線（a stator winding arranged around the tooth）と、ステータ巻線とベースとの間に配置された弾力要素（a resilient element arranged between the stator winding and the base）とを含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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