[發明專利]一種直驅式風力發電機

無效

• 申請號: 201010246902.5
• 申請日: 2010-08-05
• 公開（公告）號: CN101951063A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 馬賢好;吳桂珍;羅榮鋒
• 申請（專利權）人: 三一電氣有限責任公司
• 主分類號: H02K7/18
• 分類號: H02K7/18;H02K5/18;H02K5/20;H02J3/38
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李鵬;逯長明

技術領域

本發明涉及發電機技術領域，特別涉及一種直驅式風力發電機。

背景技術

風力發電作為一種新能源的開發方式，近幾年來發展非常迅速，各風電設備廠商采用的技術路線也各不相同，目前國內的風力發電技術主要以“雙饋型”和“直驅型”為主。直驅風力發電機由于沒有增速用的齒輪箱，減少了很多機械故障，同時可以節省機艙的空間，因此越來越受到風電設備制造商的重視，因而對于直驅發電機的研究也越來越多，但目前各風力發電設備生產商所生產的直驅風力發電機主要以單定子永磁發電機為主。

然而，單定子直驅風力發電機存在以下缺陷：第一，由于直驅發電機的轉速較低，與風輪主軸的轉速相同，大約為10～25rpm，尤其是單機功率增加后，葉片長度也相應的增加，為了確保最佳葉尖速比，主軸轉速會很低，因此直驅發電機的極數很多，一般在60極以上，單機功率越大主軸轉速越慢，電機的極數越多，有可能達到100多極，所以直驅發電機的定子外徑會很大，同時轉子內外徑相對也很大，因而轉子內部空間沒有獲得充分利用，電機的體積功率密度很低，這對于放在70m以上高空的電機來說是極不合理的設計。第二，由于永磁直驅發電機的空載磁場都是通過永磁體建立，電壓都比較低，所以當單機功率增加后，相電流都會很大。由于直驅發電機的輸出的是一個電壓和頻率不定的電能，所以需要進行全功率變頻處理才能并網，而大功率變頻器的技術難度大，造價也非常昂貴，所以單定子直驅發電機一般都設計成6相電機或雙三相電機來降低相電流，從而降低單臺變頻器的功率。但多相電機繞組結構相當復雜，制造工藝難度大，電磁設計時極槽配合可選擇的方案也要少很多，從而明顯增加了電機電磁設計的難度。

請參考圖1，圖1為現有技術中一種雙定子半直驅式風力發電機的結構示意圖。

如圖1所示，該發電機包括底盤1′，底盤1′支撐有主軸軸承2′，電機主軸3′支撐于該主軸軸承2′上，電機主軸3′在主軸軸承2′的左端與風力發電機的輪轂連接，輪轂用于連接風力發電機的葉片。如圖1所示，電機主軸3′與增速箱4′連接，增速箱4′的輸出端連接有梯形盤4′1，該梯形盤4′1與電機的轉軸5′連接，電機的轉軸5′通過第一軸承5′1旋轉支撐。電機的轉軸5′支撐有轉子支架6′，轉子支架6′上設有永磁磁鋼9′，同時轉子支架6′的外部和內部分別設有外定子7′1和內定子7′2。如圖1所示，轉子支架6′的右端部通過第二軸承6′1支撐于電機后端蓋的軸承室6′2上，通過該第二軸承6′1和上述第一軸承5′1的旋轉支撐作用，比較可靠地實現了轉子支架6′隨著轉軸5′旋轉。

圖1所示的發電機為雙定子結構，因而很好地解決了上述單定子直驅風力發電機存在的缺陷，但是圖1所示的雙定子發電機仍然存在以下缺陷：該雙定子發電機包括電機主軸3′、增速箱4′、梯形盤4′1和電機轉軸5′等多個結構，導致結構比較復雜，工作可靠性較低。此外，最為重要的是，該雙定子發電機至少需要主軸軸承2′，第一軸承5′1和第二軸承6′1等三個大軸承，由于圖1所示的發電機為低速電機，其軸徑非常大，因而與其配套的軸承的價格非常昂貴，正常3.0MW風力發電機所用的FAG主軸軸承價格達到100萬RMB，因而多軸承結構嚴重增加了發電機的制造成本。再者，如圖1所示，發電機設有固定軸8′，該固定軸8′的左右兩端還分別設有一個定位軸承8′1，顯然，這又進一步增加了發電機的制造成本。

有鑒于此，如何簡化風機發電機的結構，提高其工作的可靠性，并且有效降低其制造成本，是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種直驅式風力發電機，該發電機的結構設計能夠顯著降低其制造成本，并且使得結構簡化，進而能夠提高其工作可靠性。

為解決上述技術問題，本發明提供一種直驅式風力發電機，包括可旋轉的電機主軸、轉子、電機機殼和機艙架；所述電機主軸一端支撐有輪轂，所述電機機殼內設有轉子，所述機艙架支撐所述電機機殼和所述電機主軸；所述電機主軸的另一端伸入所述電機機殼的內部，并與所述轉子連接，且所述轉子隨所述電機主軸發生旋轉。

優選地，所述電機機殼包括驅動端端蓋和非驅動端端蓋，所述電機主軸的另一端穿過所述驅動端端蓋的通孔伸入所述電機機殼的內部，所述機艙架與所述非驅動端端蓋連接。

優選地，所述機艙架連接有伸入所述電機機殼內部的機艙定位軸，且所述機艙定位軸的軸線與所述電機主軸的軸線共線；所述機艙定位軸遠離所述機艙架的一端伸入所述電機主軸的軸孔內，并旋轉支撐所述電機主軸。