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环形永磁直驱发电机

阅读:709发布:2024-02-25

专利汇可以提供环形永磁直驱发电机专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开一种环形 风 力 永磁直驱发 电机 ,包括塔筒、 基座 、 叶片 、 定子 、 转子 、弯管、 偏航 轴承 和整流罩,叶片直接安装在转子上,定子通过 辐条 与弯管连接,弯管通过偏航轴承安装在塔筒上,塔筒安装在基座上。本发明省去了风轮环节和 机舱 部分,弯管与定子之间采用辐条连接,有利于空气流动,减小风的阻力,所以,本发明可以很容易地提高永磁直驱 发电机组 的单机容量,降低机组成本,推动海上 风力 发电技术快速发展。,下面是环形永磁直驱发电机专利的具体信息内容。

1.环形永磁直驱发电机,包括塔筒、基座叶片定子转子、弯管、偏航轴承和整流罩,其特征在于:叶片直接安装在转子上,定子通过辐条与弯管连接,弯管通过偏航轴承安装在塔筒上,塔筒安装在基座上。
2.如权利要求1所述的环形风力永磁直驱发电机,其特征在于:转子由转子转筒和永磁体组成,转子转筒呈圆筒状,永磁体安装在转子转筒的内侧;定子由定子圆筒、绕组和导磁体组成,定子圆筒呈圆环状,导磁体沿轴向开槽安放绕组,绕组和导磁体一并安装在定子圆筒的外侧,定子圆筒的内侧通过径向辐条固定安装在弯管上。
3.如权利要求2所述的环形风力永磁直驱发电机,其特征在于:定子导磁体通过高度调节装置固定安装在定子圆筒的外侧。
4.如权利要求2所述的环形风力永磁直驱发电机,其特征在于:转子转筒的外侧形成两至三个中空座,叶片安装在此中空座上,叶片根部配合中空座形成变浆控制室,变浆控制室的后面形成维修隧道。
5.如权利要求2所述的环形风力永磁直驱发电机,其特征在于:永磁体沿圆周方向分成至少2个不大于180度的单元永磁体,单元永磁体采用非导磁材料作为安装座,安装座沿轴向开槽用于安装永磁体。
6.如权利要求2所述的环形风力永磁直驱发电机,其特征在于:绕组也沿圆周方向分成至少2个不大于180度的单元绕组。
7.如权利要求2所述的环形风力永磁直驱发电机,其特征在于:整流罩包括前罩和后罩;前罩分为中心的锥形罩和外环的前环形罩,锥形罩安装在弯管的前端,前环形罩安装在定子圆筒的前端;后罩只有后环形罩,后环形罩安装在定子圆筒的后端,后罩内部设置人行通道。
8.如权利要求2所述的环形风力永磁直驱发电机,其特征在于:转子转筒前端的端面径向尺寸大于永磁体径向厚度,而转子转筒后端的中心孔径尺寸大于定子导磁体的外径;
定子圆筒前端设置端面,定子圆筒的前端面通过轴承与转子转筒的前端面连接,定子圆筒后端安装定子法兰盘作为端面,定子法兰盘与定子圆筒固定连接,定子法兰盘与转子转筒后端面通过轴承连接,在定子法兰盘后面再安装一个转子法兰盘,转子法兰盘与定子法兰盘之间通过轴承连接。
9.如权利要求2所述的环形风力永磁直驱发电机,其特征在于:径向辐条的后部沿径向设置若干环。

说明书全文

环形永磁直驱发电机

技术领域

[0001] 本发明涉及风力发电领域,尤其是海上大型风力发电机组,特指一种环形风力永磁直驱发电机。

背景技术

[0002] 目前,风力发电技术正朝大型永磁直驱方向发展。主流技术2MW、2.5MW、3MW、5MW也已经出现,甚至提出了10MW的技术方案。但是,由于永磁直驱方案中风轮转速较低(约18rpm),要把功率提高到很大容量必须要有很大气隙直径,比如有人测算,当功率提高到
10MW时,气隙直径会达到10米以上,如此一来,使得发电机体积特别大,给制造、安装、运行和维护带来很大的困难。
[0003] 现有的永磁直驱发电机包括塔筒、基座、风轮、定子转子机舱偏航轴承和整流罩。风轮和转子连接,定子和机舱连接,机舱通过偏航轴承安装在塔筒上,塔筒安装在基座上,整流罩安装在风轮前端。由于风轮和机舱体积较小,发电机体积很大,使得它们之间的连接变得困难,限制了功率的进一步提升。
[0004] 有鉴于此,本发明人对现有的永磁直驱方案进行研究、改进,本案由此产生。
[0005] 发明目的
[0006] 本发明的目的在于提供一种环形风力永磁直驱发电机,以提高永磁直驱发电机组的单机容量,降低机组成本。
[0007] 为了实现上述目的,本发明的技术方案是:
[0008] 环形风力永磁直驱发电机,包括塔筒、基座、叶片、定子、转子、弯管、偏航轴承和整流罩,叶片直接安装在转子上,定子通过辐条与弯管连接,弯管通过偏航轴承安装在塔筒上,塔筒安装在基座上。
[0009] 所述转子由转子转筒和永磁体组成,转子转筒呈圆筒状,永磁体安装在转子转筒的内侧;定子由定子圆筒、绕组和导磁体组成,定子圆筒呈圆环状,导磁体沿轴向开槽安放绕组,绕组和导磁体一并安装在定子圆筒的外侧,定子圆筒的内侧通过径向辐条固定安装在弯管上。
[0010] 所述定子导磁体通过高度调节装置固定安装在定子圆筒的外侧。
[0011] 所述径向辐条的后部沿径向设置若干环。
[0012] 所述转子转筒的外侧形成两至三个中空座,叶片安装在此中空座上,叶片根部配合中空座形成变浆控制室,变浆控制室的后面形成维修隧道。
[0013] 所述永磁体沿圆周方向分成至少2个不大于180度的单元永磁体,单元永磁体采用非导磁材料作为安装座,安装座沿轴向开槽用于安装永磁体。
[0014] 所述绕组也沿圆周方向分成至少2个不大于180度的单元绕组。
[0015] 所述整流罩包括前罩和后罩;前罩分为中心的锥形罩和外环的前环形罩,锥形罩安装在弯管的前端,前环形罩安装在定子圆筒的前端;后罩只有后环形罩,后环形罩安装在定子圆筒的后端,后罩内部设置人行通道。
[0016] 所述转子转筒前端的端面径向尺寸大于永磁体径向厚度,而转子转筒后端的中心孔径尺寸大于定子导磁体的外径;定子圆筒前端设置端面,定子圆筒的前端面通过轴承与转子转筒的前端面连接,定子圆筒后端安装定子法兰盘作为端面,定子法兰盘与定子圆筒固定连接,定子法兰盘与转子转筒后端面通过轴承连接,在定子法兰盘后面再安装一个转子法兰盘,转子法兰盘与定子法兰盘之间通过轴承连接。
[0017] 采用上述方案后,本发明因为将叶片直接安装在转子上,省去了风轮环节,将定子通过一个弯管安装到偏航轴承上,省去了机舱部分,弯管与定子之间采用辐条连接,有利于空气流动,减小风的阻力。这样,本发明的转子和定子构成一个外环,弯管构成圆心,圆心与外环之间是空的,因此称之为环形风力永磁直驱发电机,以区别于现有的带风轮和机舱的风力发电机,本发明可以很容易地提高永磁直驱发电机组的单机容量,降低机组成本,推动了海上风力发电技术快速发展。附图说明
[0018] 图1是本发明的正面放大示意图(省去基座);
[0019] 图2是本发明的侧面放大示意图(省去基座);
[0020] 图3是图2的局部放大图。
[0021] 标号说明
[0022] 塔筒 10 叶片 20
[0023] 定子 30 辐条 31
[0024] 定子圆筒 32 导磁体 33
[0025] 铁环 35 定子法兰盘 36
[0026] 转子 40 转子转筒 41
[0027] 永磁体 42 中空座 44
[0028] 变浆控制室 45 隧道 46
[0029] 转子法兰盘 47 弯管 50
[0030] 偏航轴承 60 整流罩 70
[0031] 锥形罩 71 前环形罩 72
[0032] 后罩 73 前罩 74
[0033] 轴承 11 螺钉 12
[0034] 轴承 13 轴承 14

具体实施方式

[0035] 如图1至图3所示,本发明揭示了一种环形风力永磁直驱发电机,包括塔筒10、基座、叶片20、定子30、转子40、弯管50、偏航轴承60和整流罩70。
[0036] 塔筒10安装在基座(图中未示出)上。
[0037] 叶片20直接安装在转子40上,省去了风轮环节。
[0038] 转子40的具体结构有很多。此实施例转子40由转子转筒41和永磁体42组成。转子转筒41由球墨铸铁铸造加工而成,转子转筒41呈圆筒状,永磁体42安装在转子转筒
41的内侧。为了便于叶片20的装配,此实施例在转子转筒41的外侧通过铸造直接形成两至三个中空座44,用于安装叶片20,安装后叶片20的根部配合中空座44形成变浆控制室
45,变浆控制室45的后面形成维修隧道46,供维修人员进入维修。为了便于永磁体42的装配,此实施例将完整的永磁体42沿圆周方向分成至少2个不大于180度的圆弧状单元永磁体,以减小单元永磁体的体积和重量,便于安装、调试和维护,也可以沿轴向再将圆弧单元进行分段,以进一步减小永磁体的体积和重量,单元永磁体采用非导磁材料作为安装座,安装座沿轴向开槽用于安装单元永磁体,单元基座使用模具成型,再经过精密加工以确保单元弧度和径向厚度,为减小磁场气隙提供保证,在永磁体的安装过程中,采用导槽工具将永磁体放入磁槽内,以防止强大的永磁力对人身和设备产生伤害。
[0039] 定子30通过辐条31与弯管50连接有利于空气流动,减小风的阻力。定子30的具体结构有很多,此实施例定子30由定子圆筒32、绕组和导磁体33组成,定子圆筒32采用球墨铸铁一次铸造加工而成,定子圆筒32呈圆环状,导磁体采用片叠压而成,导磁体沿轴向开槽安放绕组,绕组和导磁体33一并安装在定子圆筒32的外侧,定子圆筒32的内侧通过径向辐条31固定安装在弯管50上,此径向辐条31可采用球墨铸铁铸造而成,在后部沿径向设置若干铁环35,以便于维修人员从弯管50进入后罩73。为了便于绕组和导磁体33的装配,此实施例将完整的绕组也沿圆周方向分成至少2个不大于180度的圆弧状单元绕组,以减小绕组的体积和重量,便于安装、调试和维护,也可以沿轴向再将圆弧单元进行分段,以进一步减小绕组的体积和重量。为了便于调节磁场气隙,此实施例的导磁体通过径向高度调节装置80固定安装在定子圆筒32的外侧,同时在故障时方便更换绕组导线
[0040] 弯管50采用球墨铸铁铸造而成,弯管50根部通过偏航轴承60安装在塔筒10上,用于进行偏航控制,其内部可以放置偏航控制器和变流器。这样,定子30通过弯管50安装到偏航轴承60上,省去了机舱部分。
[0041] 整流罩70采用玻璃钢制成。整流罩70包括前罩74和后罩73。前罩74分为中心的锥形罩71和外环的前环形罩72,锥形罩71安装在弯管50的前端,前环形罩72安装在定子圆筒32的前端。后罩73只有后环形罩,后环形罩安装在定子圆筒32的后端,后罩73内部空间更大一些,可以设置人行通道。
[0042] 为了便于定子30和转子40的装配,转子转筒41前端的端面径向尺寸大于永磁体42径向厚度d,以保证永磁体42安装在转子转筒41中,此实施例因为转子转筒41是套在定子圆筒32之外,所以,应当考虑套接部分,转子转筒41前端的端面减去套接部分后的径向尺寸L应大于永磁体42径向厚度d,而转子转筒41后端的中心孔径尺寸D大于定子导磁体的外径D0,使定子30和转子40便于配合安装;对应地,定子圆筒32前端设置端面,定子圆筒32的前端面通过高精度轴承11与转子转筒41的前端面连接,将磁场气隙调整在较小的公差范围之内,定子圆筒32后端不设端部,而安装定子法兰盘36作为端面,以便于导磁体安装,该定子法兰盘36与定子圆筒32通过螺钉12固定连接,定子法兰盘36与转子转筒
41后端面通过轴承13连接,定子法兰盘36还用于支撑转子转筒41。在定子法兰盘36后面外沿再安装一个转子法兰盘47,转子法兰盘47与定子法兰盘36之间通过轴承14连接,转子法兰盘47用于防止转子40在轴向发生位移。
[0043] 本发明维修时,维修人员先由塔筒10进入弯管50,再由铁环35进入后罩73,最后经过隧道46进入叶片20,电力线路和控制线路沿人行通道铺设。
[0044] 本发明省去了风轮环节和机舱部分,采用环形结构,发电机体积能提供很大的气隙直径,从而把功率提高到足够容量,便于制造、安装、运行和维护,而且,弯管与定子之间采用辐条连接,减小风的阻力,有利于海上风力发电技术快速发展。
[0045] 以上仅为本发明的较佳实施例,并非对其实施范围的限定,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,基于本案的设计要点,对其具体实施形态可以做出的种种变化,但均应落入本案的保护范围内。
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