專利名稱：一種5mw雙轉(zhuǎn)子、雙定子、雙氣隙直驅(qū)永磁風力發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種大功率發(fā)電機，尤其設計一種5MW雙轉(zhuǎn)子、雙定子、雙氣隙直驅(qū)永 磁風力發(fā)電機。
背景技術(shù)：
大功率超低速直接驅(qū)動風力發(fā)電機，由于轉(zhuǎn)速低，體積都很大，質(zhì)量都很重，又受 到公路和鐵路運輸?shù)南拗?，發(fā)展遇到了很多困難。大功率超低速直接驅(qū)動風力發(fā)電機的外 徑不能做的過大，因為公路和鐵路運輸?shù)氖艿较拗?，否則電機需要采用分瓣方式，不僅會給 電機的制造、安裝和可靠性帶來困難，而且會增加電機的成本。另一方面，對于大直徑的多 極電機，定轉(zhuǎn)子軛部較薄，電機內(nèi)腔得不到充分利用。如何在有限的空間內(nèi)，在不增加電機 體積的條件下增加電機的出力，是超大功率直接驅(qū)動風力發(fā)電機設計所面臨的重大課題。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明提供了一種5麗雙轉(zhuǎn)子、雙定子、雙氣隙直驅(qū)永磁風力發(fā)電機， 其目的是解決以往的風力發(fā)電機體積大，電機輸出效率低的問題。技術(shù)方案本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
一種5MW雙轉(zhuǎn)子、雙定子、雙氣隙直驅(qū)永磁風力發(fā)電機，包括主軸、機座，設置在機座內(nèi) 的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子，其特征在于在所述內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子內(nèi)設置有外轉(zhuǎn)子電機定子，內(nèi)轉(zhuǎn)子 電機定子和外轉(zhuǎn)子電機定子之間設置有同步轉(zhuǎn)動的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子，內(nèi) 轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子朝向內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子的一側(cè)設置有內(nèi)轉(zhuǎn)子電機磁極，外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子朝向外 轉(zhuǎn)子電機定子的一側(cè)設置有外轉(zhuǎn)子電機磁極。內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子連接為一體，并設置在組合轉(zhuǎn)子軸上，組合轉(zhuǎn) 子軸通過前軸承和后軸承可轉(zhuǎn)動的設置在主軸上。機座的前方設置有前端蓋，機座的后方設置有后端蓋。在機座的后方設置有控制組合轉(zhuǎn)子軸的葉輪鎖。內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子采用120極設計，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子和外轉(zhuǎn)子電 機定子采用378槽的分數(shù)槽結(jié)構(gòu)。內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子上的磁極安裝采用不銹鋼板全密封壓套安裝 結(jié)構(gòu)。整個發(fā)電機的直徑為MOOmm、安裝面長度為2313mm。內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子具有相同的鐵心長。優(yōu)點及效果
本發(fā)明提供一種5麗雙轉(zhuǎn)子、雙定子、雙氣隙直驅(qū)永磁風力發(fā)電機，包括主軸、機座，設 置在機座內(nèi)的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子，其特征在于在所述內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子內(nèi)設置有外轉(zhuǎn)子電機 定子，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子和外轉(zhuǎn)子電機定子之間設置有同步轉(zhuǎn)動的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子 電機轉(zhuǎn)子，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子朝向內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子的一側(cè)設置有內(nèi)轉(zhuǎn)子電機磁極，外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子朝向外轉(zhuǎn)子電機定子的一側(cè)設置有外轉(zhuǎn)子電機磁極。本發(fā)明采用的內(nèi)、外轉(zhuǎn)子組合式設計方案，就是解決上述問題的一種創(chuàng)新的途徑。本發(fā)明根據(jù)大功率風力發(fā)電機的應用技術(shù)要求、高空工作、應用環(huán)境、20年使用壽 命的特點進行了特殊的電磁場和結(jié)構(gòu)設計。本發(fā)明大功率超低速直接驅(qū)動風力發(fā)電機采用 一根主軸、一套轉(zhuǎn)子、一個機座、一個體積、一個轉(zhuǎn)速設計。本發(fā)明具有如下優(yōu)點在同等體積、同等質(zhì)量、同等轉(zhuǎn)速條件下，功率可增加65% 以上；重量可降低30%以上。


圖1為本發(fā)明的內(nèi)、外轉(zhuǎn)子組合式直驅(qū)永磁風力發(fā)電機定子轉(zhuǎn)子關系示意圖； 圖2為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意1靜主軸、2組合轉(zhuǎn)子軸、3前軸承、4前端蓋、5機座、6內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子、7內(nèi)轉(zhuǎn)子電機磁 極、8內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子、9外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子、10外轉(zhuǎn)子電機磁極、11外轉(zhuǎn)子電機定子、12后軸 承、13后端蓋、14葉輪鎖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的描述
如圖2所示，本發(fā)明提供一種5MW雙轉(zhuǎn)子、雙定子、雙氣隙直驅(qū)永磁風力發(fā)電機，包括主 軸1、機座5，設置在機座5內(nèi)的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子6，在所述內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子6內(nèi)設置有外轉(zhuǎn) 子電機定子11，如圖1所示，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子6和外轉(zhuǎn)子電機定子11之間設置有同步轉(zhuǎn)動 的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子8和外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子9，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子8朝向內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子6的一側(cè) 設置有內(nèi)轉(zhuǎn)子電機磁極7，外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子9朝向外轉(zhuǎn)子電機定子11的一側(cè)設置有外轉(zhuǎn)子 電機磁極10。內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子8和外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子9連接為一體，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子8和外轉(zhuǎn)子 電機轉(zhuǎn)子9設置在組合轉(zhuǎn)子軸2上，組合轉(zhuǎn)子軸2通過前軸承3和后軸承12可轉(zhuǎn)動的設置 在主軸1上。機座5的前方設置有前端蓋4，機座5的后方設置有后端蓋13。在機座5的后方設置有控制組合轉(zhuǎn)子軸2的葉輪鎖14。內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子8和外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子9采用120極設計，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子6和外 轉(zhuǎn)子電機定子11采用378槽的分數(shù)槽結(jié)構(gòu)。內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子8和外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子9上的磁極安裝采用不銹鋼板全密封壓套安 裝結(jié)構(gòu)。靜主軸1采用了大圓錐空心薄壁球墨鑄鐵固定安裝結(jié)構(gòu)；內(nèi)轉(zhuǎn)子電機磁極7、內(nèi)轉(zhuǎn) 子電機轉(zhuǎn)子8、外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子9、外轉(zhuǎn)子電機磁極10組合成組合轉(zhuǎn)子；內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子6 和外轉(zhuǎn)子電機定子11組合成組合定子；
機座5采用結(jié)構(gòu)件組成；前端蓋4采用復合材料制造，后端蓋13采用結(jié)構(gòu)件制造；組合 轉(zhuǎn)子軸2通過前軸承3和后軸承12安裝在電機靜主軸1的前端和后端上，由直接安裝在組 合轉(zhuǎn)子軸2前端上的風輪帶動組合轉(zhuǎn)子軸2旋轉(zhuǎn)發(fā)電； 整個發(fā)電機的直徑為^OOmm、安裝面長度為2313mm。內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子8和外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子9具有相同的鐵心長。圖2中字母A所示的位置連接風輪，字母B連接機艙回轉(zhuǎn)底架。本發(fā)明采用一臺內(nèi)轉(zhuǎn)子電機和另一臺外轉(zhuǎn)子電機的組合結(jié)構(gòu)，也就是說，如圖1 所示，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子6、內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子8和設置在內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子8上的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機磁極7形成內(nèi)轉(zhuǎn)子電機；而外轉(zhuǎn)子電機定子11、外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子9和設置在外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子 9上的外轉(zhuǎn)子電機磁極10則形成外轉(zhuǎn)子電機。外轉(zhuǎn)子電機插入內(nèi)轉(zhuǎn)子電機的內(nèi)腔中，不占 用另外的空間，發(fā)電機的出力可比單臺電機提高65%以上。內(nèi)外轉(zhuǎn)子電機均采用相同的極數(shù)、槽數(shù)、繞組結(jié)構(gòu)型式和連接方式，并具有相同的 鐵心長，但兩電機在電磁上沒有耦合關系，可獨立運行。內(nèi)轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)子電機的功率分配為內(nèi)外轉(zhuǎn)子電機裝配關系，圖1中僅畫出了電機的六分之一。內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子6和 外轉(zhuǎn)子電機定子11分別固定在靜止的內(nèi)外定子支架上，而內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子8和外轉(zhuǎn)子電機 轉(zhuǎn)子9的鐵心是獨立的，通過連接件聯(lián)結(jié)在一起并固定在轉(zhuǎn)子支架上，由風力機帶動旋轉(zhuǎn)。電機停機檢修時由電機能耗制動和葉輪鎖14完成；
電機散熱內(nèi)轉(zhuǎn)子電機采用貼壁式外散熱筋板自然風冷，外轉(zhuǎn)子電機采 用貼壁式內(nèi)散熱筋板強制風冷。本發(fā)明的最大直徑MOOmm、最大重量115噸，是專為大型直驅(qū)式風力發(fā)電機組進 行特殊設計、特殊制造、專業(yè)化配套的發(fā)電機，經(jīng)過優(yōu)化的電磁場計算、有限元計算、疲勞計 算都達到了風力發(fā)電機組對發(fā)電機的技術(shù)要求和可靠性要求。尤其適合海上大型風力發(fā)電 機組的開發(fā)應用。
權(quán)利要求
1.一種5MW雙轉(zhuǎn)子、雙定子、雙氣隙直驅(qū)永磁風力發(fā)電機，包括主軸(1)、機座(5 )，設置 在機座(5)內(nèi)的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子(6)，其特征在于在所述內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子(6)內(nèi)設置有外 轉(zhuǎn)子電機定子(11)，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子(6)和外轉(zhuǎn)子電機定子(11)之間設置有同步轉(zhuǎn)動的內(nèi) 轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子(8 )和外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子(9 )，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子(8 )朝向內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子(6 )的 一側(cè)設置有內(nèi)轉(zhuǎn)子電機磁極(7)，外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子(9)朝向外轉(zhuǎn)子電機定子(11)的一側(cè)設 置有外轉(zhuǎn)子電機磁極(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種5MW雙轉(zhuǎn)子、雙定子、雙氣隙直驅(qū)永磁風力發(fā)電機，其特 征在于內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子(8)和外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子(9)連接為一體，并設置在組合轉(zhuǎn)子軸(2) 上，組合轉(zhuǎn)子軸(2)通過前軸承(3)和后軸承(12)可轉(zhuǎn)動的設置在主軸(1)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種5MW雙轉(zhuǎn)子、雙定子、雙氣隙直驅(qū)永磁風力發(fā)電機， 其特征在于機座(5)的前方設置有前端蓋(4)，機座(5)的后方設置有后端蓋(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種5MW雙轉(zhuǎn)子、雙定子、雙氣隙直驅(qū)永磁風力發(fā)電機，其特 征在于在機座(5)的后方設置有控制組合轉(zhuǎn)子軸(2)的葉輪鎖(14)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種5MW雙轉(zhuǎn)子、雙定子、雙氣隙直驅(qū)永磁風力發(fā)電機，其特 征在于內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子(8)和外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子(9)采用120極設計，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子(6) 和外轉(zhuǎn)子電機定子(11)采用378槽的分數(shù)槽結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種5MW雙轉(zhuǎn)子、雙定子、雙氣隙直驅(qū)永磁風力發(fā)電機，其特 征在于內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子(8)和外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子(9)上的磁極安裝采用不銹鋼板全密封壓 套安裝結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種5MW雙轉(zhuǎn)子、雙定子、雙氣隙直驅(qū)永磁風力發(fā)電機，其特 征在于整個發(fā)電機的直徑為MOOmm、安裝面長度為2313mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種5MW雙轉(zhuǎn)子、雙定子、雙氣隙直驅(qū)永磁風力發(fā)電機，其特 征在于內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子(8 )和外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子(9 )具有相同的鐵心長。
全文摘要
本發(fā)明提供一種5MW雙轉(zhuǎn)子、雙定子、雙氣隙直驅(qū)永磁風力發(fā)電機，包括主軸、機座，設置在機座內(nèi)的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子，其特征在于在所述內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子內(nèi)設置有外轉(zhuǎn)子電機定子，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子和外轉(zhuǎn)子電機定子之間設置有同步轉(zhuǎn)動的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子朝向內(nèi)轉(zhuǎn)子電機定子的一側(cè)設置有內(nèi)轉(zhuǎn)子電機磁極，外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子朝向外轉(zhuǎn)子電機定子的一側(cè)設置有外轉(zhuǎn)子電機磁極。本發(fā)明是專為大型直驅(qū)式風力發(fā)電機組進行特殊設計、特殊制造、專業(yè)化配套的發(fā)電機，尤其適合海上大型風力發(fā)電機組的開發(fā)應用。
文檔編號H02K16/00GK102122870SQ201110099369
公開日2011年7月13日 申請日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者龐博, 潘建, 潘曉迪, 王鳳祥 申請人:沈陽工華風電技術(shù)開發(fā)有限公司