CN202183711U - 大型双转子直驱永磁风力发电机及其组成的发电机组 - Google Patents

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肖珊彩
秦明
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Abstract

本实用新型是有关于一种大型双转子直驱永磁风力发电机及其组成的发电机组，该发电机包括定子与转子，转子为包括外转子和内转子的双转子结构；定子主要由定子铁芯、外环绕组和内环绕组组成，内、外环绕组对应同相绕组反相串联；定子位于外转子与内转子之间，外转子与定子形成第一工作气隙，内转子与定子形成第二工作气隙，第一工作气隙与第二工作气隙磁路串联。该发电机组还包括轮毂、主轴、转子转盘、外壳和机架，定子固定在外壳内部；内、外转子通过转子转盘与主轴、轮毂连接并同步。本实用新型采用双转子环型绕组结构，极大地提高电机转矩功率密度，充分利用电机的内部空间，减小电机体积和重量，既降低生产成本，又方便运输。

Description

大型双转子直驱永磁风力发电机及其组成的发电机组
技术领域
本实用新型涉及一种大型直驱永磁风力发电机，特别是涉及一种大型双转子直驱永磁风力发电机及其组成的发电机组。
背景技术
随着风电产业的不断发展，风电技术也在不断地升级、换代，主要表现为：提高单机容量、发展新技术改善风电机组性能、提高风能利用率、降低风电成本，更加重视风电机组安全性和***可靠性控制。直驱全功率变换型风力发电机组通过变频器并网，对电网故障的穿越能力较强，有一定的支撑电网能力，避免了大功率齿轮箱的维护工作量，可靠性有所提高，***效率高，在风电市场中的占有风份额越来越高。但由于其转速很低，随着功率的增大，多极数永磁同步发电机的制造工艺复杂，技术难度大，电机体积大，造价高，运输困难。同时随着机组容量的不断增大，大功率变频器价格昂贵增加了其使用成本。
由此可见，上述现有的大型直驱永磁风力发电机在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种体积小、重量轻、成本低且便于运输的新的大型双转子直驱永磁风力发电机及其组成的发电机组，是当前的重要研发课题之一。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种大型双转子直驱永磁风力发电机及其组成的发电机组，使其可采用双转子环型绕组结构，极大地提高电机转矩功率密度，充分利用电机的内部空间，从而减小电机体积和重量，既降低生产成本，又方便运输，从而克服现有的大型直驱永磁风力发电机及其组成的发电机组***的不足。
为解决上述技术问题，本实用新型一种大型双转子直驱永磁风力发电机，包括定子与转子，所述的转子为包括外转子和内转子的双转子结构；所述的定子主要由定子铁芯、外环绕组和内环绕组组成，内、外环绕组对应同相绕组反相串联；定子位于外转子与内转子之间，外转子与定子形成第一工作气隙，内转子与定子形成第二工作气隙，第一工作气隙与第二工作气隙磁路串联。
作为本实用新型的一种改进，所述的定子内、外环绕组均采用分数槽单节距集中绕组形式。
所述的外转子、内转子均由转子铁芯和永磁体组成。
为解决上述技术问题，本实用新型还提供一种上述大型双转子直驱永磁风力发电机组成的发电机组，还包括轮毂、主轴、转子转盘、外壳和机架，其中：定子固定在外壳内部；内、外转子通过转子转盘与主轴、轮毂连接并同步。
作为本实用新型的一种改进，所述的外壳一侧通过后法兰与机架固定连接，另一侧通过前法兰与轴承支撑在主轴上。
所述的轴承安装在主轴与转子转盘之间。
所述的定子与后法兰内侧固定连接。
所述的轴承为双列滚子轴承。
所述的主轴采用空心短主轴。
采用这样的设计后，本实用新型具有以下优点：
1、本实用新型传动方式采用单轴承直接驱动方式，大为简化了传动结构，同时大幅减小了整机重量；
2、本实用新型的电机采用双转子环型绕组永磁同步发电机，使电机的功率/转矩密度极大提高，从而减小电机体积和重量，既降低了成本，又方便了运输；
3、本实用新型定子上的内、外环两套绕组均采用分数槽单节距绕组形式，这种绕组形式容易实现机器自动化下线，减低绕组嵌线的难度；这种绕组形式可以减小绕组的端部长度，使得电机的整体长度减小，体积减小，重量减轻；绕组端部短，减小了用铜量，减低了绕组损耗，使得电机的成本降低，效率提高；采用分数槽单节距绕组形式，可削弱由非正弦波分布的磁场感应电势中的谐波分量和齿谐波分量，并且可以大幅度减小由齿槽效应引起的齿槽定位转矩，这也是低速直驱永磁发电机运行中的一个重要指标；
4、定子内、外环绕组采用串联连接方式，内外环绕组串联连接后，接一个全功率变换器，减小了定子出线，简化了控制***。
附图说明
上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
图1是本实用新型大型双转子直驱永磁风力发电机的横截面结构示意图。
图2是本实用新型大型双转子直驱永磁风力发电机的内、外环绕组接线示意图。
图3是本实用新型大型双转子直驱永磁风力发电机组的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1所示，本实用新型大型双转子直驱永磁风力发电机，采用外转子和内转子组成的双转子结构，定子位于外转子与内转子之间。外转子与定子形成第一工作气隙，内转子与定子形成第二工作气隙，第一工作气隙与第二工作气隙磁路串联。
其中，定子主要由定子铁芯10、外环绕组13和内环绕组14组成，内、外环绕组均采用分数槽单节距集中绕组形式。
请配合参阅图2所示，内环绕组14与外环绕组13对应同相绕组反相串联，内、外环绕组电流一样，反电势叠加，功率叠加。
外转子由外转子铁芯8和外转子永磁体9组成。内转子由内转子铁芯12和内转子永磁体11组成。
请配合参阅图3所示，图中一些短小的中心线表示各种规格的螺栓和螺母。本实用新型由上述大型双转子直驱永磁风力发电机组成的发电机组，还包括轮毂1、主轴2、转子转盘6、外壳5和机架17。
其中，主轴2采用空心短主轴，前端经螺栓与轮毂1紧固在一起。
轴承3选用双列滚子轴承，套装在主轴2上，左右分别靠主轴2、转子转盘6定位。
前法兰4套于轴承3的外环上，并经螺栓与外壳5紧固在一起。
外转子左右经螺栓分别与外转子前压板7、外转子后压板15紧固在一起。内转子左右分别经螺栓与内转子前压板18、内转子后压板19紧固在一起。内、外转子端部经转子转盘6连接在一起，具有相同的转速。
转子转盘6经螺栓与主轴2紧固在一起，从而实现内、外转子与主轴2、轮毂1的连接及同步转动。
后法兰16经螺栓固定于外壳5、机架17之间，定子固定在后法兰16内侧。
本实用新型提供了一种大型双转子环型绕组直驱永磁风力发电机及其组成的发电机组，可以广泛应用于兆瓦级及以上的直驱型风力发电***中，极大地提高电机转矩功率密度，能大幅降低生产成本和运输成本，利于提高直驱永磁风力发电机在风电市场的竞争优势。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种大型双转子直驱永磁风力发电机，包括定子与转子，其特征在于：
所述的转子为包括外转子和内转子的双转子结构；
所述的定子主要由定子铁芯、外环绕组和内环绕组组成，内、外环绕组对应同相绕组反相串联；
定子位于外转子与内转子之间，外转子与定子形成第一工作气隙，内转子与定子形成第二工作气隙，第一工作气隙与第二工作气隙磁路串联。
2.根据权利要求1所述的大型双转子直驱永磁风力发电机，其特征在于所述的定子内、外环绕组均采用分数槽单节距集中绕组形式。
3.根据权利要求1所述的大型双转子直驱永磁风力发电机，其特征在于所述的外转子、内转子均由转子铁芯和永磁体组成。
4.一种权利要求1-3中任一项所述的大型双转子直驱永磁风力发电机组成的发电机组，其特征在于还包括轮毂、主轴、转子转盘、外壳和机架，其中：
定子固定在外壳内部；
内、外转子通过转子转盘与主轴、轮毂连接并同步。
5.根据权利要求4所述的大型双转子直驱永磁风力发电机组，其特征在于所述的外壳一侧通过后法兰与机架固定连接，另一侧通过前法兰与轴承支撑在主轴上。
6.根据权利要求5所述的大型双转子直驱永磁风力发电机组，其特征在于所述的轴承安装在主轴与转子转盘之间。
7.根据权利要求5所述的大型双转子直驱永磁风力发电机组，其特征在于所述的定子与后法兰内侧固定连接。
8.根据权利要求5所述的大型双转子直驱永磁风力发电机组，其特征在于所述的轴承为双列滚子轴承。
9.根据权利要求4所述的大型双转子直驱永磁风力发电机组，其特征在于所述的主轴采用空心短主轴。
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