[實用新型]兆瓦級直驅永磁風力發電機

無效

• 申請號: 200920298885.2
• 申請日: 2009-12-19
• 公開（公告）號: CN201576991U
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 于杰;常文;華小平;侯文磊;李洪生
• 申請（專利權）人: 山東魯科風電設備有限公司;華小平
• 主分類號: H02K9/02
• 分類號: H02K9/02;H02K5/18;H02K1/22
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 李桂存

技術領域

本實用新型涉及一種兆瓦級直驅永磁風力發電機，屬于風力發電設備中的內轉子永磁發電機技術領域。

背景技術

公知的直驅永磁風力發電機主要有內轉子永磁發電機和外轉子永磁發電機兩種形式，單就內轉子永磁發電機來說，目前國內外生產的這類發電機的散熱方式主要是自然風冷散熱，散熱效率低，造成永磁發電機結構體積大、功率密度小，進而，必然造成永磁發電機選擇電流密度、熱負載、線負載等參數都趨于保守，造成發電機單位千瓦重量比較大。同時，對于自重比較大的發電機，承載該發電機的塔架必然要有足夠的剛度，既浪費了發電機制造的原材料，又增加了風力發電機組機座、塔筒等附件的制造成本。

散熱是風力發電機需要考慮的重要因素，因此，本領域的技術人員對此做出了很多有益的探索，目前所采用的技術手段主要是增加強制風冷裝置，例如借鑒其他類型的發電機設置與發電機主軸同軸的散熱風扇，但風力發電機的主軸轉速很低，一般在20r/min左右，很難獲得散熱所需的高轉速。如果想獲得較高的轉速，必然需要增加傳動機構，比如傳動比比較大的齒輪組或者渦輪蝸桿機構，但這又會帶來系統的復雜性和后期的維護成本較高的問題。

再一種提高風力發電機散熱的技術手段是改造發電機本身的結構，比如中國第2007101656018號名稱為“低速直驅式風力發電機主軸”的發明專利申請，所說的主軸為空心圓柱體，其截面為圓環形，該圓柱體的柱體部分為蜂窩格狀空腔柱體同向規則排列構成以利于散熱。不過風力發電機主要的發熱部位在定子鐵芯和繞組上，顯然上述散熱方式不能夠直接對該部位進行散熱。

而中國第2007103034264號發明專利申請則是一種典型的自然風冷散熱的風力發電機，其機座外側圓周上設有散熱筋，正如上面所述，這種散熱方式比較簡單，受周圍環境影響比較大，很難獲得較好的散熱效果。并且該風力發電機采用了定子和轉子由兩個同心圓筒構成的結構形式，兩者間僅在前端蓋處設置了一個軸承，平衡性差，且該軸承不僅要承載比較大的徑向負荷，還要承載轉子的翻轉力矩，軸承磨損嚴重，又會形成較大的熱源。

發明內容

因此，本實用新型為了克服現在的直驅永磁風力發電機散熱不良的問題，以至于風力發電系統結構龐大的缺陷，提供了一種結構緊湊，散熱效果好的兆瓦級直驅永磁風力發電機。

本實用新型采用以下技術方案：

該實用新型兆瓦級直驅永磁風力發電機，包括：

定子，具有所述發電機的定子鐵芯，并固定設置；

轉子，同軸地設置于所述定子內部，由風車驅動做旋轉運動，并與定子間留有氣隙；

電機機殼，用于容納所述定子和轉子，并作為所述定子的固定基體；

端蓋，與所述電機機殼的前后端面配合，且與所述定子和轉子間留有間隙；

制冷裝置，用于送出潔凈的冷空氣，其排氣管連通于一側端蓋上形成的開口位于端蓋內側的環形的冷氣通道，該冷氣通道通過所述氣隙形成的第一通道與另一側的所述間隙連通，并在該側端蓋上設有出風口。

基于本實用新型技術方案的兆瓦級制取永磁風力發電機采用了一種強制冷卻方式，且該強制冷卻設備不受發電機自身工作參數的限制，可以靈活調整，且不受周圍環境因素的影響。并且該制冷裝置采用了直接送出冷風的方案，較普通的風冷具有更有效的冷卻效果。

此外，本方案所依賴的結構大多是制造風力發電機所必然存在的，所增加的成本僅在于制冷裝置本身，所增加的費用有限。但這種依靠流動的冷空氣制冷可以提高發電機散熱效率，就實際使用來看，在常溫下，基于本方案的風力發電機的電流密度是常規通過散熱肋散熱的風力發電機的兩倍，大大減小了發電機單位千瓦重量比，使風力發電機的結構更加緊湊，也節約了這方面的制造設計成本。

此外，所述冷氣通道不是直接采用端蓋與定子和轉子間的間隙，而采用了在端蓋上設置的冷氣通道，不至于使冷氣壓力因流阻損耗過大，從而在定子電樞和轉子磁鋼部位形成射流，冷卻效果相對比較好。

上述兆瓦級直驅永磁風力發電機，所述轉子包括作為磁鋼安裝基體的圓筒、與轉子軸承配合的動軸和固定于動軸上的轉子基座，以及連接于該轉子基座與所述圓筒間的一組具有渦輪葉片形狀的轉子支撐散熱板，轉子支撐散熱板間形成連通所述冷氣通道與相對側的所述間隙的第二通道。

上述兆瓦級直驅永磁風力發電機，所述動軸中部為前小后大的圓錐臺部，且動軸從前端蓋處延伸至定子軸向中部，相應地，動軸的軸承包括位于前端蓋處前軸承和支撐動軸后端的后軸承。