一種雙定子分瓣式結(jié)構(gòu)的直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電的制造方法
【專利摘要】一種雙定子分瓣式結(jié)構(gòu)的直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機，包括轉(zhuǎn)軸、永磁體、轉(zhuǎn)子、分瓣式轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子支架、外轉(zhuǎn)子支架、內(nèi)定子、外定子、分瓣式定子、外定子支架、軸承，內(nèi)定子和外定子都采用分瓣式結(jié)構(gòu)，且每個分瓣式定子都布置有完整的U、V、W三相線圈，且每個分瓣式定子和分瓣式轉(zhuǎn)子都可以單獨的進(jìn)行安裝和拆卸。本實用新型縮小了整個發(fā)電機的體積、減輕了發(fā)電機的重量，降低了維修的難度和發(fā)電機的故障脫網(wǎng)時間。
【專利說明】一種雙定子分瓣式結(jié)構(gòu)的直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機的改進(jìn)，具體涉及一種雙定子和單轉(zhuǎn)子分瓣式結(jié)構(gòu)的發(fā)電機結(jié)構(gòu)，屬于新能源【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，轉(zhuǎn)子為永磁體結(jié)構(gòu)，定子主要采用分步式繞組。但是，隨著風(fēng)力發(fā)電機單機功率的不斷增大，發(fā)電機的定、轉(zhuǎn)子體積和重量也相應(yīng)的增加，使得大功率風(fēng)力發(fā)電機普遍存在體積大、質(zhì)量重、運輸難和不易維護(hù)的缺點。尤其在海上風(fēng)力發(fā)電機領(lǐng)域，出于成本考慮，常常選用5麗、7麗及以上功率等級的直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機，但是其大體積和大質(zhì)量使得風(fēng)力發(fā)電機的長途運輸和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)變得非常困難。在后期的運營維護(hù)也存在很大的風(fēng)險，因為現(xiàn)有的發(fā)電機結(jié)構(gòu)，定子都為單套或雙套繞組，一旦發(fā)生定子繞組故障或者轉(zhuǎn)子永磁體脫落，發(fā)電機將無法繼續(xù)使用，只能下塔維修，這些缺陷嚴(yán)重威脅著大功率直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機的安全使用。
[0003]通過國內(nèi)檢索發(fā)現(xiàn)以下專利與本實用新型有相似之處:
[0004]申請?zhí)枮?01210084738.1，名稱為“多相永磁高壓風(fēng)力發(fā)電機及其系統(tǒng)”的發(fā)明，此發(fā)明公開了一種多相永磁高壓風(fēng)力發(fā)電機，包括定子和轉(zhuǎn)子，定子由定子軛、定子齒、銅線和絕緣組成，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸、永磁體、減重孔和轉(zhuǎn)子鐵心組成，所述定子分瓣，每瓣為一個單元電機，定子繞組為多相繞組結(jié)構(gòu)；還公開了一種多相永磁高壓風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)，包括風(fēng)機、如權(quán)利要求1至8之一的多相發(fā)電機、PWM整流器和級聯(lián)式并網(wǎng)逆變器，風(fēng)機和多相發(fā)電機相連，每相發(fā)電機和PWM整流器相連實現(xiàn)單元穩(wěn)壓，然后通過H橋單元級聯(lián)式并網(wǎng)逆變器實現(xiàn)與6kV-10kV高壓電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電。此發(fā)明可用于風(fēng)力發(fā)電。電機相數(shù)增加，每相電流值降低，降低了對功率開關(guān)器件容量的要求；同時可使系統(tǒng)的可靠性提高，便于維修。
[0005]申請?zhí)枮?01110099369.9的發(fā)明中定子只有一個，且未提及轉(zhuǎn)子是否進(jìn)行了分瓣，更重要的是其為多相發(fā)電機，與本實用新型中的雙定子分瓣的三相發(fā)電機有本質(zhì)的不同。
[0006]申請?zhí)枮?01210084738.1，名稱為“一種5MW雙轉(zhuǎn)子、雙定子、雙氣隙直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機”的發(fā)明，此發(fā)明提供一種5MW雙轉(zhuǎn)子、雙定子、雙氣隙直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機，包括主軸、機座，設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)置有外轉(zhuǎn)子電機磁極。此發(fā)明是專為大型直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機組進(jìn)行特殊設(shè)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(fēng)力發(fā)電機組的開發(fā)應(yīng)用。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:
[0008]1.縮小整個發(fā)電機的體積、減輕發(fā)電機的重量，方便運輸；
[0009]2.降低生產(chǎn)難度和生產(chǎn)的成本；
[0010]3.降低維修的難度，減少運營成本；
[0011]4.降低發(fā)電機的故障脫網(wǎng)時間，延長風(fēng)力發(fā)電機的使用壽命。
[0012]針以上述問題，本實用新型提出的技術(shù)方案是:
[0013]一種雙定子分瓣式結(jié)構(gòu)的直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機，包括轉(zhuǎn)軸、永磁體、轉(zhuǎn)子、分瓣式轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子支架、外轉(zhuǎn)子支架、內(nèi)定子、外定子、分瓣式定子、外定子支架、軸承，并且內(nèi)定子和外定子都采用分瓣式結(jié)構(gòu)，且每個分瓣式定子都布置有完整的U、V、W三相線圈。
[0014]進(jìn)一步地，發(fā)電機的轉(zhuǎn)子只有一個，轉(zhuǎn)子的內(nèi)圈和外圈表面均貼有永磁體。
[0015]進(jìn)一步地，定子分為內(nèi)定子和外定子，內(nèi)定子與轉(zhuǎn)子內(nèi)圈的永磁體相對應(yīng)，外定子與轉(zhuǎn)子外圈的永磁體相對應(yīng)，內(nèi)定子和外定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙距離相等。
[0016]進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)子安裝在轉(zhuǎn)子支架上，轉(zhuǎn)子支架與外轉(zhuǎn)子支架相連接，所述外轉(zhuǎn)子支架通過軸承與轉(zhuǎn)軸連接。
[0017]進(jìn)一步地，軸承采用單軸承結(jié)構(gòu)或者雙軸承結(jié)構(gòu)，具體地說，軸承采用在非傳動端設(shè)置懸臂梁式的單軸承結(jié)構(gòu)或者采用傳動端和非傳動端各放置一個軸承的雙軸承結(jié)構(gòu)。
[0018]進(jìn)一步地，內(nèi)定子直接與轉(zhuǎn)軸連接，外定子通過外定子支架與轉(zhuǎn)軸連接。
[0019]進(jìn)一步地，內(nèi)定子和外定子都采用分瓣式結(jié)構(gòu)，每個分瓣式定子都布置有完整的U、V、W三相線圈，且每個分瓣式定子都可以單獨的進(jìn)行安裝和拆卸。
[0020]進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)子采用分瓣式結(jié)構(gòu)，分瓣式轉(zhuǎn)子沿圓周方向等分，且每個分瓣式轉(zhuǎn)子都可以單獨的進(jìn)行安裝和拆卸。
[0021]本實用新型的優(yōu)點是:
[0022]1.雙定子結(jié)構(gòu)縮小了整個發(fā)電機的體積、減輕了發(fā)電機的重量，使得運輸變得方便，降代了運輸?shù)某杀?，同時也對風(fēng)力發(fā)電機整機的塔架和底座要求相應(yīng)降低；
[0023]2.將大的整個定子和轉(zhuǎn)子分瓣成多個相對較小的定子和轉(zhuǎn)子能降低生產(chǎn)的難度和生產(chǎn)的成本；
[0024]3.采用分瓣式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)使得一旦發(fā)電機轉(zhuǎn)子出現(xiàn)永磁體脫落、失磁等故障時，無需整個發(fā)電機下塔維修，只需更換單個分瓣轉(zhuǎn)子就可以繼續(xù)運行，降低了維修的難度；
[0025]4.每個分瓣式定子都設(shè)有完整的U、V、W三相線圈，每個分瓣式定子都可以單獨的進(jìn)行安裝和拆卸，使得當(dāng)某個分瓣定子出現(xiàn)故障后，發(fā)電機不需停機，可以繼續(xù)工作，只需在適當(dāng)?shù)臅r候?qū)收隙ㄗ訅K進(jìn)行更換即可，從而有效降低了維修的難度，降低了發(fā)電機的故障脫網(wǎng)時間，延長了風(fēng)力發(fā)電機的使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型的單軸承結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本實用新型的雙軸承結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為本實用新型的一個分瓣式定子的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖中:I轉(zhuǎn)軸、2永磁體、3外定子、4轉(zhuǎn)子支架、5內(nèi)定子、6軸承、7外轉(zhuǎn)子支架、8外定子支架、9線圈、10分辧式定子。

【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型做一步的描述:
[0031]實施例一
[0032]如圖1所示，轉(zhuǎn)子安裝在轉(zhuǎn)子支架4上，轉(zhuǎn)子支架4與外轉(zhuǎn)子支架7相連接，而外轉(zhuǎn)子支架7通過軸承6與轉(zhuǎn)軸I連接。轉(zhuǎn)子的內(nèi)圈和外圈表面均貼有永磁體2。內(nèi)定子5與轉(zhuǎn)子內(nèi)圈的永磁體2相對應(yīng)，外定子3與轉(zhuǎn)子外圈的永磁體2相對應(yīng)，內(nèi)定子5和外定子3與轉(zhuǎn)子間的氣隙距離相等。轉(zhuǎn)子沿圓周方向均勻的分成多個分瓣轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子分瓣的個數(shù)取決于單個分瓣轉(zhuǎn)子的重量和拆裝分瓣轉(zhuǎn)子的操作空間。轉(zhuǎn)子分瓣后，一旦發(fā)電機轉(zhuǎn)子出現(xiàn)永磁體2脫落、失磁等故障時，無需整個發(fā)電機下塔，只需在風(fēng)力發(fā)電機機艙內(nèi)更換單個或幾個分瓣轉(zhuǎn)子就可以繼續(xù)運行。
[0033]為了縮小發(fā)電機的體積減小發(fā)電機的重量將發(fā)電機設(shè)計成雙定子結(jié)構(gòu)；為了降低維修的難度將發(fā)電機的內(nèi)定子5，外定子3和轉(zhuǎn)子都設(shè)計成分瓣式的結(jié)構(gòu)；為了降低發(fā)電機的故障脫網(wǎng)時間將每個分瓣式定子10都設(shè)有完整的U、V、W三相線圈9，每個分瓣式定子10都可以單獨的進(jìn)行安裝和拆卸，且當(dāng)某個分瓣式定子10出現(xiàn)故障后，由于分瓣式定子10都有完整的U、V、W三相線圈9，能互不依賴的獨立的工作，所以發(fā)電機不需要停機，而是能繼續(xù)工作，只要在適當(dāng)?shù)臅r候?qū)τ泄收戏职晔蕉ㄗ?0進(jìn)行更換就可以了。發(fā)電機的內(nèi)定子5是直接用螺栓與轉(zhuǎn)軸I連接，而外定子3則是通過外定子支架8與轉(zhuǎn)軸I連接。
[0034]如圖1所示，本實施例采用的是在非傳動端設(shè)置單軸承6的懸臂梁式結(jié)構(gòu)，對于體積較大的大功率直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機，懸臂梁式結(jié)構(gòu)更有利于發(fā)電機的安裝和后期維護(hù)。特別是對于采用分瓣式雙定子的發(fā)電機，如果是兩端都有軸承6的密封結(jié)構(gòu)，分瓣式定子10的拆裝維護(hù)不容易實現(xiàn)。
[0035]實施例二
[0036]發(fā)電機的傳動結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)子支架4固定，通過槳葉的轉(zhuǎn)動帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子運行。如圖2所示，本實施例中采用的是在傳動端和非傳動端各放置一個軸承6的雙軸承6結(jié)構(gòu)，發(fā)電機的轉(zhuǎn)子支架4與轉(zhuǎn)軸I有兩個接觸點，而單軸承6結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子支架4與轉(zhuǎn)軸I只有一個接觸點。雙軸承6結(jié)構(gòu)與單軸承6結(jié)構(gòu)相比，雙軸承6結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固，但不利于分瓣式定子10的拆裝維護(hù)，可根據(jù)具體的工況需要來選擇采用雙軸承6結(jié)構(gòu)或單軸承6結(jié)構(gòu)。
[0037]很顯然，在不脫離本實用新型所述原理的前提下，作出的若干改進(jìn)或修飾都應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種雙定子分瓣式結(jié)構(gòu)的直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機，包括轉(zhuǎn)軸、永磁體、轉(zhuǎn)子、分瓣式轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子支架、外轉(zhuǎn)子支架、內(nèi)定子、外定子、分瓣式定子、外定子支架、軸承，其特征在于，內(nèi)定子和外定子都采用分瓣式結(jié)構(gòu)，且每個分瓣式定子都布置有完整的U、V、W三相線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙定子分瓣式結(jié)構(gòu)的直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于，發(fā)電機的轉(zhuǎn)子只有一個，轉(zhuǎn)子的內(nèi)圈和外圈表面均貼有永磁體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙定子分瓣式結(jié)構(gòu)的直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于，定子分為內(nèi)定子和外定子，內(nèi)定子與轉(zhuǎn)子內(nèi)圈的永磁體相對應(yīng)，外定子與轉(zhuǎn)子外圈的永磁體相對應(yīng)，內(nèi)定子和外定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙距離相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙定子分瓣式結(jié)構(gòu)的直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于，轉(zhuǎn)子安裝在轉(zhuǎn)子支架上，轉(zhuǎn)子支架與外轉(zhuǎn)子支架相連接，所述外轉(zhuǎn)子支架通過軸承與轉(zhuǎn)軸連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的雙定子分瓣式結(jié)構(gòu)的直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于，所述軸承采用單軸承結(jié)構(gòu)或者雙軸承結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙定子分瓣式結(jié)構(gòu)的直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于，內(nèi)定子直接與轉(zhuǎn)軸連接，外定子通過外定子支架與轉(zhuǎn)軸連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙定子分瓣式結(jié)構(gòu)的直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于，內(nèi)定子和外定子都采用分瓣式結(jié)構(gòu)，每個分瓣式定子都布置有完整的U、V、W三相線圈，且每個分瓣式定子都可以單獨的進(jìn)行安裝和拆卸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙定子分瓣式結(jié)構(gòu)的直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于，轉(zhuǎn)子采用分瓣式結(jié)構(gòu)，分瓣式轉(zhuǎn)子沿圓周方向等分，且每個分瓣式轉(zhuǎn)子都可以單獨的進(jìn)行安裝和拆卸。
【文檔編號】H02K16/04GK204156697SQ201420672300
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】李志鵬, 陳國旗, 龔天明, 李進(jìn)澤, 趙震 申請人:南車株洲電機有限公司