專利名稱：一種雙定子直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)備，特別是關(guān)于一種雙定子直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，風(fēng)力發(fā)電專用發(fā)電機(jī)正向高可靠性、低維護(hù)量、減少組件、降低成本、效率 高、集成度高的方向發(fā)展，大體趨勢是單機(jī)容量不斷增長。在變速恒頻的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中， 多采用雙饋異步發(fā)電機(jī)和永磁同步發(fā)電機(jī)。其中，雙饋異步發(fā)電機(jī)，由于存在齒輪箱，轉(zhuǎn)子 上存在碳刷和滑環(huán)，進(jìn)而使得系統(tǒng)成本高、可靠性差、維護(hù)量大，且噪聲污染嚴(yán)重。并且當(dāng)其 低負(fù)荷運行時，效率較低，特別是隨著單機(jī)容量的增大，問題更加突出。因此直驅(qū)和無刷化 越來越受到關(guān)注?；谧兯龠\行、變漿距調(diào)節(jié)、低轉(zhuǎn)速、高效率、高功率因數(shù)的直驅(qū)永磁風(fēng)力 發(fā)電機(jī)已成為未來的發(fā)展趨勢，其具有以下幾個優(yōu)點1、該類型發(fā)電機(jī)采用永磁體勵磁，消 除了勵磁損耗，提高了效率，實現(xiàn)了無刷化。2、該類型發(fā)電機(jī)在運行時，不需要從電網(wǎng)吸收 無功功率來建立磁場，可以改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。3、采用風(fēng)力機(jī)對發(fā)電機(jī)直接驅(qū)動的方式， 取消了齒輪箱，提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的效率和可靠性，降低了設(shè)備的維護(hù)量，減小了噪聲污 染。但是，直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于與風(fēng)力機(jī)直接連接，其轉(zhuǎn)速低、極數(shù)多，定子、轉(zhuǎn)子尺寸 大，呈扁平狀結(jié)構(gòu)，由此帶來一個不容忽視的大電機(jī)的運輸困難問題。而陸上很多風(fēng)電場都 是設(shè)計在偏遠(yuǎn)的山區(qū)，從電機(jī)出廠到安裝地，很可能會經(jīng)過一些橋梁和涵洞，如果電機(jī)外徑 太大，就不能順利通過。還有一種使用情況是海上大型風(fēng)電場選用直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)采 取分散風(fēng)機(jī)控制直接并網(wǎng)方式。分散風(fēng)機(jī)控制同時直接并網(wǎng)的方式屬于一種柔性直流輸電 方式，每臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)有自己的換流器，通過并聯(lián)多臺風(fēng)機(jī)，提高傳輸容量，并且可以分別 控制單臺風(fēng)機(jī)工作在其理想的狀態(tài)，不會因為單一換流器故障導(dǎo)致全部風(fēng)機(jī)不能輸送電能 到電網(wǎng)。目前，低速永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組海上柔性直流輸電方式所采用的永磁發(fā)電機(jī)一 般為低壓交流發(fā)電機(jī)，永磁發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電經(jīng)升壓變壓器后，經(jīng)整流裝置變換為高壓 直流電輸出，并接到直流母線上，實現(xiàn)并網(wǎng)。但是這種類型發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，效率 降低。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種高效率、高可靠性、結(jié)構(gòu)簡單的雙定子直 驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種雙定子直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其 特征在于它包括內(nèi)定子、外定子、杯形轉(zhuǎn)子、前法蘭、后法蘭、殼體、主軸、前軸承、前軸套、 前軸承外蓋、前軸承內(nèi)蓋、后軸承、后軸套、后軸承內(nèi)蓋、后軸承外蓋、用于傳遞扭矩的鎖緊 套和用于杯形轉(zhuǎn)子軸向定位的鎖緊螺母；所述內(nèi)、外定子均包括定子鐵芯，及安裝于所述定 子鐵芯內(nèi)的多相繞組；所述杯形轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯、支撐所述轉(zhuǎn)子鐵芯的支撐架，及安裝于 所述轉(zhuǎn)子鐵芯上的N、S極性相異交錯排列的永磁體；所述外定子固定在所述殼體上，所述內(nèi)定子固定在與所述杯形轉(zhuǎn)子的開口所對的前法蘭或后法蘭上；所述主軸通過所述前軸 承、前軸套、前軸承外蓋、前軸承內(nèi)蓋、后軸承、后軸套、后軸承內(nèi)蓋和后軸承外蓋，貫穿所述 前法蘭、后法蘭和杯形轉(zhuǎn)子，并伸出所述前法蘭之外，所述前法蘭、后法蘭均固定在所述殼 體上。所述外定子與所述杯形轉(zhuǎn)子形成第一工作氣隙，所述杯形轉(zhuǎn)子與所述內(nèi)定子形成
第二工作氣隙。所述雙定子直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用串聯(lián)磁路結(jié)構(gòu)，通過所述永磁體，組成通過 所述內(nèi)、外定子，以及所述杯形轉(zhuǎn)子、第一工作氣隙和第二工作氣隙的串聯(lián)磁路。所述N、S極性相異交錯排列的永磁體安裝于所述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)、外表面所述N、S極性相異交錯排列的永磁體安裝于轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)外成形槽內(nèi)。所述內(nèi)、外定子槽數(shù)一樣，極對數(shù)一樣，所述內(nèi)、外定子的多相繞組均采用分?jǐn)?shù)槽 單節(jié)距繞組形式，對應(yīng)兩同相繞組反相串連。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明的雙定子直驅(qū)永磁風(fēng) 力發(fā)電機(jī)由于轉(zhuǎn)速低、極數(shù)多，并且采用的雙定子結(jié)構(gòu)形式能充分利用了電機(jī)的內(nèi)部空間， 在相同體積條件下，與普通單定子機(jī)構(gòu)相比，電機(jī)的輸出電壓及輸出功率可提高40% 100%，因此，有效地提高了電機(jī)的性能體積比。2、本發(fā)明由于兩內(nèi)定子和兩外定子的多相 繞組均采用分?jǐn)?shù)槽單節(jié)距繞組形式，這種繞組結(jié)構(gòu)形式容易實現(xiàn)機(jī)器自動化下線，減低繞 組下線的復(fù)雜程度；更主要的是這種分?jǐn)?shù)槽單節(jié)距繞組可以減小繞組的端部長度，使得整 個電機(jī)的長度減小，體積減小，重量減輕；繞組端部長度的減小，減小了用銅量，也降低了繞 組的銅損耗，使得電機(jī)的成本降低，效率提高。3、本發(fā)明由于采用分?jǐn)?shù)槽單節(jié)距繞組結(jié)構(gòu) 形式的永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，電機(jī)的極數(shù)和槽數(shù)的最小公倍數(shù)較大，可以削弱由非正弦波 分布的磁場感應(yīng)電勢中的諧波分量和齒諧波分量，并且可以大幅度減小由齒槽效應(yīng)引起的 定位轉(zhuǎn)矩，這是低速直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)運行中的一個重要指標(biāo)。4、本發(fā)明由于采用的雙定子 直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)在轉(zhuǎn)速較低的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中可以有效地提高輸出電壓和電機(jī)的性 能體積比，并能有效地解決陸上大型直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運輸問題和海上大型直驅(qū)永磁 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用柔性直流輸電方式所要求的高壓輸出問題。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于各種 海、陸風(fēng)力發(fā)電場中。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明應(yīng)用于直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，為本發(fā)明所提供的雙定子直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它包括內(nèi)定子1、外 定子2、杯形轉(zhuǎn)子3、前法蘭4、后法蘭5、殼體6、主軸7、前軸承8、前軸套9、前軸承外蓋10、 前軸承內(nèi)蓋11、后軸承12、后軸套13、后軸承內(nèi)蓋14、后軸承外蓋15、用于傳遞扭矩的鎖緊 套16和用于杯形轉(zhuǎn)子3軸向定位的鎖緊螺母17。內(nèi)、外定子1、2均包括定子鐵芯，及安裝于定子鐵芯內(nèi)的多相繞組。杯形轉(zhuǎn)子3包括轉(zhuǎn)子鐵芯、支撐轉(zhuǎn)子鐵芯的支撐架，及安裝于轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)、外表面或安裝于轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)外 成形槽內(nèi)的N、S極性相異交錯排列的永磁體，且杯形轉(zhuǎn)子3的開口可以與前法蘭4對應(yīng)，也 可以與后法蘭5對應(yīng)。外定子2與殼體6固定在一起，內(nèi)定子1與杯形轉(zhuǎn)子3的開口所對 的前法蘭4或后法蘭5固定在一起。外定子2與杯形轉(zhuǎn)子3形成第一工作氣隙，杯形轉(zhuǎn)子 3與內(nèi)定子1形成第二工作氣隙。主軸7通過前軸承8、前軸套9、前軸承外蓋10、前軸承內(nèi) 蓋11、后軸承12、后軸套13、后軸承內(nèi)蓋14和后軸承外蓋15，貫穿前法蘭4、后法蘭5和杯 形轉(zhuǎn)子3，并伸出前法蘭4之外。前法蘭4、后法蘭5與殼體6固定在一起。上述實施例中，內(nèi)、外定子1、2槽數(shù)一樣，極對數(shù)一樣，內(nèi)、外定子1、2的多相繞組 均采用分?jǐn)?shù)槽單節(jié)距繞組形式，對應(yīng)兩同相繞組反相串連。本發(fā)明的雙定子直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用串聯(lián)磁路結(jié)構(gòu)，通過在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)、外 表面或內(nèi)、外成形槽內(nèi)粘貼極性相異且交錯排列的永磁體，組成通過內(nèi)、外定子1、2，以及杯 形轉(zhuǎn)子3、第一工作氣隙和第二工作氣隙的串聯(lián)磁路。如圖2所示，本發(fā)明的雙定子直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)的主軸7直接與風(fēng)力機(jī)的輪轂18相 連，所述雙定子直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)的后法蘭5與機(jī)架19相連。風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用交流并網(wǎng)方式 時，本發(fā)明的雙定子直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)的定子輸出繞組與之配套的全功率變流器相連，實現(xiàn) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻；風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用柔性直流輸電方式時，本發(fā)明的雙定子直驅(qū)永磁 發(fā)電機(jī)的定子輸出繞組與一可控整流器相連，實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒壓直流輸出。上述各實施例中，還可以在結(jié)構(gòu)上、連接上、內(nèi)外定子繞組結(jié)構(gòu)形式上有其它變 化，基于本發(fā)明技術(shù)方案上的變化和改進(jìn)，不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求
一種雙定子直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于它包括內(nèi)定子、外定子、杯形轉(zhuǎn)子、前法蘭、后法蘭、殼體、主軸、前軸承、前軸套、前軸承外蓋、前軸承內(nèi)蓋、后軸承、后軸套、后軸承內(nèi)蓋、后軸承外蓋、用于傳遞扭矩的鎖緊套和用于杯形轉(zhuǎn)子軸向定位的鎖緊螺母；所述內(nèi)、外定子均包括定子鐵芯，及安裝于所述定子鐵芯內(nèi)的多相繞組；所述杯形轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯、支撐所述轉(zhuǎn)子鐵芯的支撐架，及安裝于所述轉(zhuǎn)子鐵芯上的N、S極性相異交錯排列的永磁體；所述外定子固定在所述殼體上，所述內(nèi)定子固定在與所述杯形轉(zhuǎn)子的開口所對的前法蘭或后法蘭上；所述主軸通過所述前軸承、前軸套、前軸承外蓋、前軸承內(nèi)蓋、后軸承、后軸套、后軸承內(nèi)蓋和后軸承外蓋，貫穿所述前法蘭、后法蘭和杯形轉(zhuǎn)子，并伸出所述前法蘭之外，所述前法蘭、后法蘭均固定在所述殼體上。
2.如權(quán)利要求1所述的一種雙定子直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述外定子與 所述杯形轉(zhuǎn)子形成第一工作氣隙，所述杯形轉(zhuǎn)子與所述內(nèi)定子形成第二工作氣隙。
3.如權(quán)利要求1所述的一種雙定子直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述雙定子直 驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用串聯(lián)磁路結(jié)構(gòu)，通過所述永磁體，組成通過所述內(nèi)、外定子，以及所 述杯形轉(zhuǎn)子、第一工作氣隙和第二工作氣隙的串聯(lián)磁路。
4.如權(quán)利要求2所述的一種雙定子直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述雙定子直 驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用串聯(lián)磁路結(jié)構(gòu)，通過所述永磁體，組成通過所述內(nèi)、外定子，以及所 述杯形轉(zhuǎn)子、第一工作氣隙和第二工作氣隙的串聯(lián)磁路。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種雙定子直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于 所述N、S極性相異交錯排列的永磁體安裝于所述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)、外表面
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種雙定子直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于 所述N、S極性相異交錯排列的永磁體安裝于轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)外成形槽內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種雙定子直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于 所述內(nèi)、外定子槽數(shù)一樣，極對數(shù)一樣，所述內(nèi)、外定子的多相繞組均采用分?jǐn)?shù)槽單節(jié)距繞 組形式，對應(yīng)兩同相繞組反相串連。
8.如權(quán)利要求5所述的一種雙定子直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述內(nèi)、外定子 槽數(shù)一樣，極對數(shù)一樣，所述內(nèi)、外定子的多相繞組均采用分?jǐn)?shù)槽單節(jié)距繞組形式，對應(yīng)兩 同相繞組反相串連。
9.如權(quán)利要求6所述的一種雙定子直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述內(nèi)、外定子 槽數(shù)一樣，極對數(shù)一樣，所述內(nèi)、外定子的多相繞組均采用分?jǐn)?shù)槽單節(jié)距繞組形式，對應(yīng)兩 同相繞組反相串連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙定子直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它包括內(nèi)定子、外定子、杯形轉(zhuǎn)子、前法蘭、后法蘭、殼體、主軸、前軸承、前軸套、前軸承外蓋、前軸承內(nèi)蓋、后軸承、后軸套、后軸承內(nèi)蓋、后軸承外蓋、鎖緊套和鎖緊螺母；內(nèi)、外定子均包括定子鐵芯，及安裝于定子鐵芯內(nèi)的多相繞組，外定子固定在殼體上，內(nèi)定子固定在與杯形轉(zhuǎn)子的開口所對法蘭上；杯形轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯、支撐轉(zhuǎn)子鐵芯的支撐架，及安裝于轉(zhuǎn)子鐵芯上極性相異交錯排列的永磁體；主軸通過前軸承、前軸套、前軸承外蓋、前軸承內(nèi)蓋、后軸承、后軸套、后軸承內(nèi)蓋和后軸承外蓋貫穿前法蘭、后法蘭和杯形轉(zhuǎn)子，并伸出前法蘭，前法蘭、后法蘭固定在殼體上。本發(fā)明能有效地提高電機(jī)的提高電機(jī)效率、降低電機(jī)成本。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于各種海、陸風(fēng)力發(fā)電場中。
文檔編號H02K3/28GK101917101SQ201010247288
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者施文江, 秦明, 肖珊彩 申請人:國電聯(lián)合動力技術(shù)有限公司