CN201584875U - 兆瓦级高压永磁同步风力发电机 - Google Patents

兆瓦级高压永磁同步风力发电机 Download PDF

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程鹏
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Abstract

兆瓦级永磁同步风力发电机，属于电机技术领域。它解决了现有永磁风力发电机的温升过高的问题。它的定子的内表面和转子的外表面之间为气隙，转子铁心的外圆周表面有多个凸极，每个凸极根部的两侧各设置一个永磁体，每个永磁体的磁极方向呈切向设置在转子铁心上，每相邻的两个凸极上的两个相邻永磁体之间设置一个非导磁体，非导磁体上沿转子的轴向和径向分别设置多个散热孔，每个凸极的外圆周表面下埋有多个阻尼条，多个阻尼条与转子的轴向平行；还可将永磁体的磁极方向呈径向设置在转子铁心上，转子铁心上与每个凸极对应的永磁体槽内设置永磁体，每相邻的两个凸极之间设置一个非导磁体。本实用新型作为一种同步风力发电机。

Description

兆瓦级高压永磁同步风力发电机
技术领域
本实用新型涉及一种兆瓦级高压永磁同步风力发电机，属于电机技术领域。
背景技术
与传统的能源产业相比，风能是无污染、可再生，具有广阔的应用前景的新能源产业。如今利用风能发电已成为当今世界新能源研究方向的主流，但是，已经并网运行的永磁风力发电机在运行过程中存在温升过高的问题，这极易使永磁发电机内的永磁体发生不可逆退磁，导致发电机无法正常工作，并且维修成本昂贵，更严重的情况会使发电机烧毁，甚至***。
现有的永磁风力发电机在运行过程中温升过高的原因主要是：发电机输出的电压较低、电流较大，这使得损耗增加，导致电机的温升增高，同时散热冷却***的效率低，这缩短了电机的使用寿命，甚至会造成不可弥补的损失。
实用新型内容
本实用新型提供了一种兆瓦级高压永磁同步风力发电机，它解决了现有永磁风力发电机的温升过高的问题。
兆瓦级高压永磁同步风力发电机，它包括定子和转子，定子的内表面和转子的外表面之间为气隙，所述转子包括转子铁心、多个永磁体、多个非导磁体和多个阻尼条，转子铁心的外圆周表面有多个凸极，每个凸极根部的两侧各设置一个永磁体，每个永磁体的磁极方向呈切向设置在转子铁心上，每相邻的两个凸极上的两个相邻永磁体之间设置一个非导磁体，非导磁体上沿转子的轴向和径向分别设置多个散热孔，每个凸极的外圆周表面下埋有多个阻尼条，多个阻尼条与转子的轴向平行。
兆瓦级高压永磁同步风力发电机，它包括定子和转子，定子的内表面和转子的外表面之间为气隙，所述转子包括转子铁心、多个永磁体、多个非导磁体和多个阻尼条，转子铁心的外圆周表面有多个凸极，转子铁心上与每个凸极对应的一个永磁体槽内设置一个永磁体，每个永磁体的磁极方向呈径向设置在转子铁心上，每相邻的两个凸极之间设置一个非导磁体，非导磁体上沿转子的轴向和径向分别设置多个散热孔，每个凸极的外圆周表面下埋有多个阻尼条，多个阻尼条与转子的轴向平行。
本实用新型的优点是：
本实用新型在转子的非导磁体上设置了多个轴向和径向的散热孔，它使发电机的总体散热效率提高，有效的抑制了凸极转子铁心产生的热量向永磁体上的传导，可避免永磁体的高温退磁；在转子铁心内加入阻尼条，抑制了发电机输出的震荡，减小了对发电机***设备损害，从而减少了发电机的故障并提高了发电机的利用率。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图；图2是图1中转子的第一种形式的局部结构示意图；图3是图1中转子的第二种形式的局部结构示意图；图4是本实用新型在使用中与***设备的连接示意图，其中A为风轮，B为本实用新型所述的兆瓦级高压永磁同步风力发电机，C为整流单元，D为稳压单元，E为逆变单元，F为电网。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1、图2和图4说明本实施方式，本实施方式包括定子1和转子2，定子1的内表面和转子2的外表面之间为气隙，所述转子2包括转子铁心2-1、多个永磁体2-2、多个非导磁体2-3和多个阻尼条2-4，转子铁心2-1的外圆周表面有多个凸极2-1-1，每个凸极2-1-1根部的两侧各设置一个永磁体2-2，每个永磁体2-2的磁极方向呈切向设置在转子铁心2-1上，每相邻的两个凸极2-1-1上的两个相邻永磁体2-2之间设置一个非导磁体2-3，非导磁体2-3上沿转子2的轴向和径向分别设置多个散热孔2-3-1，每个凸极2-1-1的外圆周表面下埋有多个阻尼条2-4，多个阻尼条2-4与转子2的轴向平行。
由于发电机在风速变化时，其绕组内的电压电流会形成一个震荡的过程，对外接电力电子器件会产生冲击，易产生电子器件的损坏。在发电机的转子2上增加阻尼条2-4可以对该震荡过程增加阻力，形成阻尼震荡，从而形成一定的缓冲作用，解决了发电机运行时的震动问题。
本实施方式所述的兆瓦级高压永磁同步风力发电机在使用时，可以通过增加定子1上缠绕的定子绕组的匝数来提高发电机的电压输出，控制输出电压在6000伏，使发电机的输出电流减小，可降低发电机的损耗和发热，延长电机的使用寿命，并提高短路负载能力；增加定子1上缠绕的定子绕组的匝数来提高发电机的直流母线电压，还可以减少电力电子变流器、直流母线电压的损耗，并省掉并网使用时的升压变压器，降低了风力发电的成本，并且维护简单，可以进一步减少后期维护成本。当作为高压永磁发电机组使用时，不仅比传统风力发电机减少许多元件，而且提高了风力发电机在过载及高压电网扰动下的运行能力，因此维护起来简单。同时相比于同功率等级的感应发电机，定子绕组产生的热量大幅降低。尤其对于大型风力发电场合，使用本实用新型可提高整体运行经济效益。
具体实施方式二：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于它还包括绝热体2-5，所述绝热体2-5设置在每个永磁体2-2与凸极转子铁心2-1的接触面之间。其它组成及连接关系与实施方式一相同。
发电机温升过高易造成永磁体2-2的不可逆退磁，致使发电机无法正常工作。绝热体2-5采用新型无机纤维状纳米绝热材料，可以有效抑制转子铁心2-1产生的热量传导到永磁体2-2上，其极佳的绝热性能可进一步避免永磁体2-2高温退磁，从而减少故障提高风力发电机利用率。
具体实施方式三：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式与实施方式一或二的不同之处在于所述非导磁体2-3上的轴向和径向的散热孔2-3-1相通。其它组成及连接关系与实施方式一或二相同。
非导磁体2-3上的轴向和径向的散热孔2-3-1相通能够更进一步提高发电机的总体散热效率。
具体实施方式四：下面结合图1、图3和图4说明本实施方式，本实施方式包括定子1和转子2，定子1的内表面和转子2的外表面之间为气隙，所述转子2包括转子铁心2-1、多个永磁体2-2、多个非导磁体2-3和多个阻尼条2-4，转子铁心2-1的外圆周表面有多个凸极2-1-1，转子铁心2-1上与每个凸极2-1-1对应的一个永磁体槽内设置一个永磁体2-2，每个永磁体2-2的磁极方向呈径向设置在转子铁心2-1上，每相邻的两个凸极2-1-1之间设置一个非导磁体2-3，非导磁体2-3上沿转子2的轴向和径向分别设置多个散热孔2-3-1，每个凸极2-1-1的外圆周表面下埋有多个阻尼条2-4，多个阻尼条2-4与转子2的轴向平行。
由于发电机在风速变化时，其绕组内的电压电流会形成一个震荡的过程，对外接电力电子器件会产生冲击，易产生电子器件的损坏。在发电机的转子2上增加阻尼条2-4可以对该震荡过程增加阻力，形成阻尼震荡，从而形成一定的缓冲作用，解决了发电机运行时的震动问题。
本实施方式所述的兆瓦级永磁同步风力发电机在使用时，可以通过增加定子1上缠绕的定子绕组的匝数来提高发电机的电压输出，控制输出电压在6000伏，使发电机的输出电流减小，可降低发电机的损耗和发热，延长电机的使用寿命，并提高短路负载能力；增加定子1上缠绕的定子绕组的匝数来提高发电机的直流母线电压，还可以减少电力电子变流器、直流母线电压的损耗，并省掉并网使用时的升压变压器，降低了风力发电的成本，并且维护简单，可以进一步减少后期维护成本。当作为高压永磁发电机组使用时，不仅比传统风力发电机减少许多元件，而且提高了风力发电机在过载及高压电网扰动下的运行能力，因此维护起来简单。同时相比于同功率等级的感应发电机，定子绕组产生的热量大幅降低。尤其对于大型风力发电场合，使用本实用新型可提高整体运行经济效益。
具体实施方式五：下面结合图3说明本实施方式，本实施方式与实施方式四的不同之处在于它还包括绝热体2-5，所述绝热体2-5设置在每个永磁体2-2与转子铁心2-1的接触面之间。其它组成及连接关系与实施方式四相同。
发电机温升过高易造成永磁体2-2的不可逆退磁，致使发电机无法正常工作。绝热体2-5采用新型无机纤维状纳米绝热材料，可以有效抑制转子铁心2-1产生的热量传导到永磁体2-2上，其极佳的绝热性能可进一步避免永磁体2-2高温退磁，从而减少故障提高风力发电机利用率。
具体实施方式六：下面结合图3说明本实施方式，本实施方式与实施方式四或五的不同之处在于所述非导磁体2-3上的轴向和径向的散热孔2-3-1相通。其它组成及连接关系与实施方式四或五相同。
非导磁体2-3上的轴向和径向的散热孔2-3-1相通能够更进一步提高发电机的总体散热效率。

Claims (6)

1.一种兆瓦级高压永磁同步风力发电机，它包括定子(1)和转子(2)，定子(1)的内表面和转子(2)的外表面之间为气隙，其特征在于：所述转子(2)包括转子铁心(2-1)、多个永磁体(2-2)、多个非导磁体(2-3)和多个阻尼条(2-4)，转子铁心(2-1)的外圆周表面有多个凸极(2-1-1)，每个凸极(2-1-1)根部的两侧各设置一个永磁体(2-2)，每个永磁体(2-2)的磁极方向呈切向设置在转子铁心(2-1)上，每相邻的两个凸极(2-1-1)上的两个相邻永磁体(2-2)之间设置一个非导磁体(2-3)，非导磁体(2-3)上沿转子(2)的轴向和径向分别设置多个散热孔(2-3-1)，每个凸极(2-1-1)的外圆周表面下埋有多个阻尼条(2-4)，多个阻尼条(2-4)与转子(2)的轴向平行。
2.根据权利要求1所述的兆瓦级高压永磁同步风力发电机，其特征在于：它还包括绝热体(2-5)，所述绝热体(2-5)设置在每个永磁体(2-2)与凸极转子铁心(2-1)的接触面之间。
3.根据权利要求1或2所述的兆瓦级高压永磁同步风力发电机，其特征在于：所述非导磁体(2-3)上的轴向和径向的散热孔(2-3-1)相通。
4.一种兆瓦级高压永磁同步风力发电机，它包括定子(1)和转子(2)，定子(1)的内表面和转子(2)的外表面之间为气隙，其特征在于：所述转子(2)包括转子铁心(2-1)、多个永磁体(2-2)、多个非导磁体(2-3)和多个阻尼条(2-4)，转子铁心(2-1)的外圆周表面有多个凸极(2-1-1)，转子铁心(2-1)上与每个凸极(2-1-1)对应的一个永磁体槽内设置一个永磁体(2-2)，每个永磁体(2-2)的磁极方向呈径向设置在转子铁心(2-1)上，每相邻的两个凸极(2-1-1)之间设置一个非导磁体(2-3)，非导磁体(2-3)上沿转子(2)的轴向和径向分别设置多个散热孔(2-3-1)，每个凸极(2-1-1)的外圆周表面下埋有多个阻尼条(2-4)，多个阻尼条(2-4)与转子(2)的轴向平行。
5.根据权利要求4所述的兆瓦级高压永磁同步风力发电机，其特征在于：它还包括绝热体(2-5)，所述绝热体(2-5)设置在每个永磁体(2-2)与转子铁心(2-1)的接触面之间。
6.根据权利要求4或5所述的兆瓦级高压永磁同步风力发电机，其特征在于：所述非导磁体(2-3)上的轴向和径向的散热孔(2-3-1)相通。
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