專利名稱：一體化雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電裝置，尤其是一種機電一體化的雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機。
背景技術(shù)：
在快速發(fā)展的今天，各行業(yè)的迅猛發(fā)展，引起了能源消耗的急劇增加，能源的開發(fā) 和利用成為了人們關(guān)注的焦點。在新能源的利用中，以風能為例，風能的利用最為實用可 行。但是風力的不穩(wěn)定與電網(wǎng)要求的頻率穩(wěn)定形成了突出的矛盾。在眾多的解決方案中， 變速恒頻是其中最為常用的發(fā)電方式。 在現(xiàn)今的變速恒頻風力發(fā)電方式中雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)和直驅(qū)式風力發(fā)電系統(tǒng)成 為了人們采納的兩種主要方式。 雙饋發(fā)電系統(tǒng)是基于繞線式異步電機(雙饋電機)，將其定子繞組接入工頻電網(wǎng)， 轉(zhuǎn)子繞組由變頻器提供頻率、相位、幅值可變的電源，實現(xiàn)電機的交流勵磁，此時的發(fā)電系 統(tǒng)可以根據(jù)風力機的轉(zhuǎn)速變化調(diào)節(jié)勵磁電流的頻率，實現(xiàn)恒頻輸出，同時利用了定子磁場 的的定向矢量控制實現(xiàn)了功率因數(shù)調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)中的雙饋電機定子固定，依靠轉(zhuǎn)子高速旋 轉(zhuǎn)勵磁發(fā)電，而風力機輸出轉(zhuǎn)速較低，需要通過升速齒輪箱來實現(xiàn)升速。但是由于升速齒輪 箱的速比較大，增加了齒輪箱的級數(shù)、齒套數(shù)和自重，使系統(tǒng)成本增加，影響了齒輪箱及系 統(tǒng)的可靠性。 直驅(qū)式發(fā)電系統(tǒng)是基于低速永磁同步發(fā)電機，將原動機直接與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子連 接，將定子繞組輸出的頻率隨轉(zhuǎn)速變化的交流電整流成直流，再逆變成與電網(wǎng)同頻率的交 流電輸出。該系統(tǒng)由于是全功率轉(zhuǎn)變，需要外加一個大容量的變頻器，投資大，諧波含量高。 另外永磁發(fā)電機的轉(zhuǎn)速慢，導致發(fā)電機體積過大，系統(tǒng)成本過高。雖然其理論上效率高，工 作可靠，但實際應(yīng)用于大功率機組有一定的局限性。 無論是雙饋發(fā)電系統(tǒng)，還是直驅(qū)式發(fā)電系統(tǒng)，一般都采用獨立的變速箱和發(fā)電機 在使用現(xiàn)場安裝組合。這種使用方式，安裝中要求變速箱的輸出軸與發(fā)電機的主軸(輸入 軸)有較高的同心度，否則直接會影響到軸承的使用壽命。將變速箱與發(fā)電機一體化設(shè)計， 尤其是變速箱的輸出軸與發(fā)電機的輸入軸采用同軸，以及在風力發(fā)電機中采用雙轉(zhuǎn)子方式 提高電樞和磁場相對運動速度的工作模式，均未見報道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對傳統(tǒng)的雙饋發(fā)電系統(tǒng)和直驅(qū)式發(fā)電系統(tǒng)存在的問題，提 供一種機電一體化的雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種一體化雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機，其特征在于它由變速 和發(fā)電兩部分組成，變速和發(fā)電兩部分的結(jié)合部設(shè)有油封，它們安裝在同一箱體中，其中
a)輸入軸、電機主軸、反向齒圈以及內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子同軸心設(shè)置；外轉(zhuǎn)子上設(shè)有電 樞，內(nèi)轉(zhuǎn)子上設(shè)有磁極；電樞中產(chǎn)生的電能通過滑環(huán)和電刷輸出； b)輸入軸周圍至少均勻分布兩個結(jié)構(gòu)一致的分流傳動齒輪軸，各分流傳動齒輪軸與反向齒圈之間設(shè)有轉(zhuǎn)向軸，分流傳動齒輪軸、轉(zhuǎn)向軸均與輸入軸平行； c)輸入軸上設(shè)有一級大齒輪；分流傳動齒輪軸一端為一級小齒輪，另一端為轉(zhuǎn)向 驅(qū)動小齒輪，分流傳動齒輪軸上設(shè)有二級大齒輪；電機主軸上設(shè)有二級小齒輪，轉(zhuǎn)向軸上設(shè) 有轉(zhuǎn)向齒輪，電機主軸上還固定設(shè)置有內(nèi)轉(zhuǎn)子； d)輸入軸上的一級大齒輪與分流傳動齒輪軸中一端的一級小齒輪嚙合，分流傳動 齒輪軸上的二級大齒輪與電機主軸的二級小齒輪嚙合，分流傳動齒輪軸上另一端的轉(zhuǎn)向驅(qū) 動小齒輪與轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)向齒輪嚙合，轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)向齒輪與反向齒圈嚙合，反向齒圈與 發(fā)電機的外轉(zhuǎn)子連接； e)輸入軸、分流傳動齒輪軸、反向齒圈、轉(zhuǎn)向軸以及外轉(zhuǎn)子均通過軸承支撐于箱 體，電機主軸一端通過軸承支撐于箱體，另一端通過位于內(nèi)轉(zhuǎn)子前后的軸承支撐于外轉(zhuǎn)子 中。 在本發(fā)明中輸入軸周圍均勻分布2 6個分流傳動齒輪軸。
在本發(fā)明中反向齒圈與外轉(zhuǎn)子之間通過膜片聯(lián)軸器連接 在本發(fā)明中內(nèi)轉(zhuǎn)子為空心筒體，內(nèi)轉(zhuǎn)子通過筋支撐固定在電機主軸上，位于內(nèi)轉(zhuǎn) 子空心筒體中的電機主軸上還固定設(shè)置有排風葉片，電機側(cè)端部的箱體上設(shè)有散熱孔。
在本發(fā)明中外轉(zhuǎn)子外表面均勻分布有前后貫通的散熱槽，各散熱槽相互平行，每 個散熱槽的進風口設(shè)有一個導風葉片。 在本發(fā)明中散熱槽與外轉(zhuǎn)子外表面的縱切面的夾角a為2 45度，按照外轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)動方向，散熱槽的出風口滯后于進風口。 本發(fā)明的優(yōu)點在于由于變速和發(fā)電兩部分采用一體化結(jié)構(gòu)，不僅可以保證一體 機內(nèi)部的各運動部件的同心度，延長軸承的使用壽命，而且用戶使用更加方便；由于變速部 分采用多分流結(jié)構(gòu)，可以為發(fā)電機提供更大的扭矩；由于變速部分采用同軸逆向雙輸出結(jié) 構(gòu)，整機結(jié)構(gòu)更加緊湊，體積更小，它可以帶動發(fā)電機的電樞和磁場按照不同的方向轉(zhuǎn)動， 大大提高了它們之間的相對運動速度，減小了發(fā)電機的體積和重量；由于反向齒圈通過膜 片聯(lián)軸器與外轉(zhuǎn)子連接，它可以在風速發(fā)生變化時，形成緩沖，吸收或減小反向齒圈與外轉(zhuǎn) 子之間的沖擊力，使其運行更加平穩(wěn)。本發(fā)明與目前傳統(tǒng)的雙饋發(fā)電系統(tǒng)和直驅(qū)式發(fā)電系 統(tǒng)相比，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。
圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明中外轉(zhuǎn)子表面散熱槽的排列方式； 圖3是散熱槽的進風口與導風葉片的組合方式示意圖。 圖中1、輸入軸，2、一級大齒輪，3、分流傳動齒輪軸，4、二級大齒輪，5、轉(zhuǎn)向軸，6、 轉(zhuǎn)向齒輪，7、反向齒圈，8、二級小齒輪，9、電機主軸，10、膜片聯(lián)軸器，11、外轉(zhuǎn)子，12、排風葉 片，13、內(nèi)轉(zhuǎn)子，14、滑環(huán)和電刷，15、箱體，16、油封，17、轉(zhuǎn)向驅(qū)動小齒輪，18、散熱孔，19、散 熱槽，20、導風葉片，21護圈。
具體實施例方式
附圖非限制性公開了本發(fā)明的具體實施例，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地描
4述。 由圖1可見，本發(fā)明由變速和發(fā)電兩部分組成，變速和發(fā)電兩部分的結(jié)合部設(shè)有 油封16，它們安裝在同一箱體15中，其中輸入軸1、電機主軸9、反向齒圈7以及內(nèi)轉(zhuǎn)子13、 外轉(zhuǎn)子11同軸心設(shè)置；外轉(zhuǎn)子11上設(shè)有電樞，內(nèi)轉(zhuǎn)子7上設(shè)有磁極；電樞中產(chǎn)生的電能通 過滑環(huán)和電刷14輸出；輸入軸l周圍至少均勻分布兩個結(jié)構(gòu)一致的含有一級小齒輪的分流 傳動齒輪軸3，各分流傳動齒輪軸3與反向齒圈7之間設(shè)有轉(zhuǎn)向軸5，分流傳動齒輪軸3、轉(zhuǎn) 向軸5均與輸入軸1平行；輸入軸1上設(shè)有一級大齒輪2 ;分流傳動齒輪軸3上還設(shè)有二級 大齒輪4和轉(zhuǎn)向驅(qū)動小齒輪17 ;電機主軸9 一端設(shè)有二級小齒輪8，轉(zhuǎn)向軸5上設(shè)有轉(zhuǎn)向齒 輪6，電機主軸9的另一端固定設(shè)置有內(nèi)轉(zhuǎn)子13 ;輸入軸1上的一級大齒輪2與分流傳動齒 輪軸3中的一級小齒輪嚙合，分流傳動齒輪軸3上的二級大齒輪4與電機主軸9的二級小 齒輪8嚙合，分流傳動齒輪軸3上的轉(zhuǎn)向驅(qū)動小齒輪17與轉(zhuǎn)向軸5上的轉(zhuǎn)向齒輪6嚙合， 轉(zhuǎn)向軸5上的轉(zhuǎn)向齒輪6與反向齒圈7嚙合，反向齒圈7與發(fā)電機的外轉(zhuǎn)子11連接；輸入 軸1、分流傳動齒輪軸3、反向齒圈7、轉(zhuǎn)向軸5以及外轉(zhuǎn)子11均通過軸承支撐于箱體15，電 機主軸9 一端通過軸承支撐于箱體15，另一端通過位于內(nèi)轉(zhuǎn)子13的前后軸承支撐于外轉(zhuǎn)子 11中。 在本實施例中，反向齒圈7與外轉(zhuǎn)子11之間通過膜片聯(lián)軸器10連接；同時，內(nèi)轉(zhuǎn) 子13為空心筒體，電機端部的箱體15上設(shè)有散熱孔18，位于內(nèi)轉(zhuǎn)子13空心筒體中的電機 主軸9上固定設(shè)置有排風葉片12。 具體實施時，可以根據(jù)發(fā)電機的設(shè)計要求，在輸入軸1周圍均勻分布2 6個分流 傳動齒輪軸3。 具體實施時，還可以如圖2圖3所示，在外轉(zhuǎn)子11外表面均勻分布有前后貫通的 散熱槽19，各散熱槽19相互平行，每個散熱槽19的進風口設(shè)有一個導風葉片20。同時，散 熱槽19與外轉(zhuǎn)子11外表面縱切面的夾角a為2 45度，按照外轉(zhuǎn)子11轉(zhuǎn)動方向，散熱 槽19的出風口滯后于進風口。 在本實施例中，外轉(zhuǎn)子11外圈包裹有護圈21，所述護圈21覆蓋于散熱槽19沿口 上。 本發(fā)明的動力源不僅可以采用風力，也可以采用水力或火力或其他能源。
權(quán)利要求
一種一體化雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機，其特征在于它由變速和發(fā)電兩部分組成，變速和發(fā)電兩部分的結(jié)合部設(shè)有油封，它們安裝在同一箱體中，其中a)輸入軸、電機主軸、反向齒圈以及內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子同軸心設(shè)置；外轉(zhuǎn)子上設(shè)有電樞，內(nèi)轉(zhuǎn)子上設(shè)有磁極；電樞中產(chǎn)生的電能通過滑環(huán)和電刷輸出；b)輸入軸周圍至少均勻分布兩個結(jié)構(gòu)一致的分流傳動齒輪軸，各分流傳動齒輪軸與反向齒圈之間設(shè)有轉(zhuǎn)向軸，分流傳動齒輪軸、轉(zhuǎn)向軸均與輸入軸平行；c)輸入軸上設(shè)有一級大齒輪；分流傳動齒輪軸一端為一級小齒輪，另一端為轉(zhuǎn)向驅(qū)動小齒輪，分流傳動齒輪軸上設(shè)有二級大齒輪；電機主軸上設(shè)有二級小齒輪，轉(zhuǎn)向軸上設(shè)有轉(zhuǎn)向齒輪，電機主軸上還固定設(shè)置有內(nèi)轉(zhuǎn)子；d)輸入軸上的一級大齒輪與分流傳動齒輪軸中一端的一級小齒輪嚙合，分流傳動齒輪軸上的二級大齒輪與電機主軸的二級小齒輪嚙合，分流傳動齒輪軸上另一端的轉(zhuǎn)向驅(qū)動小齒輪與轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)向齒輪嚙合，轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)向齒輪與反向齒圈嚙合，反向齒圈與發(fā)電機的外轉(zhuǎn)子連接；e)輸入軸、分流傳動齒輪軸、反向齒圈、轉(zhuǎn)向軸以及外轉(zhuǎn)子均通過軸承支撐于箱體，電機主軸一端通過軸承支撐于箱體，另一端通過位于內(nèi)轉(zhuǎn)子前后的軸承支撐于外轉(zhuǎn)子中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機，其特征在于輸入軸周圍均勻分布 2 6個分流傳動齒輪軸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機，其特征在于反向齒圈與外轉(zhuǎn)子之間 通過膜片聯(lián)軸器連接
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 3之一所述的一體化雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機，其特征在于內(nèi)轉(zhuǎn)子為空心 筒體，內(nèi)轉(zhuǎn)子通過筋支撐固定在電機主軸上，位于內(nèi)轉(zhuǎn)子空心筒體中的電機主軸上還固定設(shè)置有排風葉片，電機側(cè)端部的箱體上設(shè)有散熱孔。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一體化雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機，其特征在于外轉(zhuǎn)子外表面均勻分布 有前后貫通的散熱槽，各散熱槽相互平行，每個散熱槽的進風口設(shè)有一個導風葉片。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一體化雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機，其特征在于散熱槽與外轉(zhuǎn)子外表面 的縱切面的夾角a為2 45度，按照外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向，散熱槽的出風口滯后于進風口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種一體化雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機，其特征在于它由變速和發(fā)電兩部分組成，變速和發(fā)電兩部分的結(jié)合部設(shè)有油封，它們安裝在同一箱體中，其中輸入軸、電機主軸、反向齒圈以及內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子同軸心設(shè)置；外轉(zhuǎn)子上設(shè)有電樞，內(nèi)轉(zhuǎn)子上設(shè)有磁極；電樞中產(chǎn)生的電能通過滑環(huán)和電刷輸出；輸入軸周圍至少均勻分布兩個結(jié)構(gòu)一致的分流傳動齒輪軸，各分流傳動齒輪軸與反向齒圈之間設(shè)有轉(zhuǎn)向軸，分流傳動齒輪軸、轉(zhuǎn)向軸均與輸入軸平行；輸入軸通過分流傳動齒輪軸驅(qū)動電機主軸和反向齒圈，并由電機主軸和反向齒圈分別帶動內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子按照不同的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動。
文檔編號H02K9/04GK101741176SQ20091026440
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者廖恩榮, 李志國, 李更生, 楊虎, 沈沛, 王中, 黃曉輝 申請人:南京高傳機電自動控制設(shè)備有限公司