[實用新型]一種直驅式風力發電機組

無效

• 申請號: 200920203757.5
• 申請日: 2009-09-29
• 公開（公告）號: CN201513295U
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 趙炳勝;蔡曉峰;劉衍選
• 申請（專利權）人: 沈陽華創風能有限公司
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;H02J3/00;F03D7/04;F03D1/00;F03D1/06
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

技術領域

本實用新型屬于風力發電技術領域，特別是涉及一種更易于將風能轉化為電能的直驅式風力發電機組。

背景技術

在自然界中，風是一種可再生、無污染而且儲量巨大的能源，我們把風的動能轉變成機械能，再把機械能轉化為電能，這就是風力發電。隨著全球氣候變暖和能源危機，各國都在加緊對風力的開發和利用，風力發電技術就是在這個歷史背景下應運而生并快速發展起來的。

利用風力發電，其實早在本世紀初的三十年代就開始了，在國外就成功地研制了一些小型風力發電裝置，這些風力發電所需要的裝置，就是我們今天所說的風力發電機組。早期的機組包括風輪、傳動裝置、發電機和塔架結構及輔助部件等部分組成。其中，風輪是把風的動能轉變為機械能的關鍵部分，它一般由兩只(或三只)螺旋槳固定在葉輪上組成。當風吹向漿葉面時，槳葉工作面和背面的壓差便會產生一個載荷，這個載荷的一個分量繞著輪轂軸線形成一個扭轉力矩，便會驅動風機的風輪轉動。傳動裝置，除了傳遞扭矩，還要把葉輪的低速旋轉轉化為發電機需要的高速旋轉，因此傳動裝置除了軸承和聯軸器外還有齒輪箱組成。而塔架作為整個風機的物理支撐，必須滿足強度、剛度、和穩定性要求。同時有一定高度，這個高度是由該地區不同高度的風況決定的。輔助部件主要是為了實現在風向、風速發生變化時，對葉輪整體角度及葉輪槳葉角度的調節功能而存在的。其中齒輪箱是在目前MW級風力發電機組中故障率和損壞率都較高的部件，研制一種科學的由風輪直接驅動發電機的風力發電機組，已成為風電技術發展的一個趨勢。

實用新型內容

針對上述存在的技術問題，本實用新型提供一種直驅式風力發電機組。它是由風輪直接驅動發電機，使發電機發電的設備。

本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的：

本實用新型包括設置于塔筒的風輪單元、電機單元和機艙單元，所述的電機單元的伸出前端外殼的轉子軸端與風輪單元的輪轂連接，伸出后端外殼的主軸端固定在機艙單元的機艙上，電機單元的定子通過變流器與電網連接。

所述的電機單元包括主軸、永磁轉子、定子、外殼和制動器，外殼包括前端外殼、后端外殼和與兩者分別連接的旋轉外殼，主軸置于外殼內，且兩端伸出前端外殼和后端外殼，所述的永磁轉子內設有轉子軸，轉子軸通過第一、第二軸承安裝在外殼內的主軸上，且一端伸出前端外殼，定子置于外殼內固定在旋轉外殼上，制動器的剎車片固定在后端外殼上，其剎車盤固定在轉子軸上，工作時，伸出前端外殼的轉子軸與風輪輪轂連接，制動器通過液壓泵與機艙控制柜連接。所述的轉子為多級永磁體轉子。所述的第一軸承為推力圓柱滾子軸承，第二軸承為圓柱孔調心滾子軸承。在后端外殼上還設有至少一個冷卻風扇。在電機主軸及第一、第二軸承上均設有溫度傳感器，各溫度傳感器分別與機艙控制柜連接。

所述的風輪單元包括輪轂、葉片及葉片控制驅動機構，其中每一枚葉片均具有獨立的控制驅動機構，并通過其控制驅動機構安裝在輪轂圓周上，所述的控制驅動機構包括變漿軸承、變漿電機及變漿控制柜，每一枚葉片均通過變漿軸承與其對應的變漿電機連接，變漿電機通過變漿控制柜與外部電源相連，變漿控制柜的信號輸入端與遠端網絡連接。

所述的機艙單元包括機艙、機艙控制柜、偏航電機、偏航軸承、偏航剎車器及設置在機艙上的風向標和風速儀，四個偏航電機均勻置于機艙四周，偏航電機輸出軸端齒輪和偏航軸承的外環齒輪相嚙合，偏航剎車盤固定在偏航軸承的內環上，機艙固定在偏航剎車盤上，機艙控制柜固定在機艙內，與外電網連接，機艙內的溫度傳感器、風向標和風速儀分別與機艙控制柜的信號輸入端連接，其信號輸出端分別與四個偏航電機連接，偏航軸承外環和塔筒固定連接。所述的偏航軸承外環相配合連接有扭纜角度傳感器，扭纜角度傳感器與機艙控制柜連接。

本實用新型的有益效果為：

1.傳統的風力發電設備中發電機的永磁轉子級數比較少，它只有在一定轉速下才能接近、達到額定功率。而本實用新型中的發電機轉子部分采用多級永磁轉子，其永磁轉子和定子的級數相同，本實用新型均選用78級，因此該電機在低轉速下即可達到預定功率。所以不用齒輪箱來提速，直接與風輪輪轂相連，省略了齒輪箱，不僅可以減輕風機體積和重量、免去齒輪箱的成本和維護程序，還可以提高風機的壽命和轉化效率，同時還可以降低噪聲、減少風機整體的故障率。使結構簡單。

2.為了解決電機工作過程中溫度過高的問題，電機主軸及第一、第二軸承上均設有溫度傳感器，以實時檢測電機運轉中的狀態，并在電機的在后端外殼上設有至少一個冷卻風扇，以達到降溫要求。