[發(fā)明專利]一種雙軸承支撐的大型直驅(qū)雙定子開關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電機(jī)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110224342.8
• 申請(qǐng)日: 2011-08-05
• 公開（公告）號(hào): CN102290937A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖珊彩;施文江;秦明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國電聯(lián)合動(dòng)力技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H02K16/04
• 分類號(hào): H02K16/04;H02K5/16;H02K1/24
• 代理公司: 北京方韜法業(yè)專利代理事務(wù)所 11303
• 代理人: 遆俊臣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大型直驅(qū)雙定子開關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，特別是涉及一種雙軸承支撐的大型直驅(qū)雙定子開關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)

隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，風(fēng)電技術(shù)也在不斷地升級(jí)、換代，主要表現(xiàn)為：提高單機(jī)容量、發(fā)展新技術(shù)改善風(fēng)電機(jī)組性能、提高風(fēng)能利用率、降低風(fēng)電成本、更加重視風(fēng)電機(jī)組安全性和系統(tǒng)可靠性控制等方面，風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行控制、預(yù)測(cè)調(diào)度技術(shù)也在不斷完善。同時(shí)，利用海上風(fēng)能資源，發(fā)展海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)技術(shù)、研制大型海上風(fēng)電機(jī)組成為技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)。

目前功率在兆瓦級(jí)及以上的大型風(fēng)電機(jī)組主要以雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和直驅(qū)全功率變換型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為主。雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有最好的性價(jià)比，但對(duì)電網(wǎng)故障的穿越能力和支撐能力較弱。雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的傳動(dòng)鏈必須要有大功率齒輪箱，這對(duì)機(jī)組的可靠性和可維護(hù)性提出了更苛刻的要求。直驅(qū)全功率變換型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通過變頻器并網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)故障的穿越能力較強(qiáng)，有一定的支撐電網(wǎng)能力，避免了大功率齒輪箱的維護(hù)工作量，可靠性有所提高，但由于其轉(zhuǎn)速很低，隨著功率的增大，多極數(shù)永磁同步發(fā)電機(jī)的制造工藝復(fù)雜，技術(shù)難度大，電機(jī)體積大，造價(jià)高，同時(shí)隨著機(jī)組容量的不斷增大，大功率變頻器價(jià)格昂貴增加了其使用成本。

開關(guān)磁阻式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是以開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)為機(jī)電能量轉(zhuǎn)換核心的，開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)為雙凸極電機(jī)，定子、轉(zhuǎn)子均為凸極齒槽結(jié)構(gòu)，定子上設(shè)有集中繞組，轉(zhuǎn)子上既無繞組也無永磁體，由此帶來變頻器及控制、驅(qū)動(dòng)的簡(jiǎn)潔性。開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)本身具有可控參數(shù)多、非線性、缺少明確的數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的有刷直流發(fā)電機(jī)及旋轉(zhuǎn)整流無刷同步發(fā)電機(jī)相比，開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)具有明顯的容錯(cuò)能力強(qiáng)、組合起動(dòng)與發(fā)電容易、適合高溫環(huán)境運(yùn)行和大容量、高效率及高功率密度運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。該發(fā)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)和相磁鏈隨轉(zhuǎn)子位置和繞組相電流而持續(xù)、周期性變化，沒有傳統(tǒng)電機(jī)的穩(wěn)定磁路工作點(diǎn)，而是一個(gè)動(dòng)態(tài)三維磁空間。開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)沒有獨(dú)立的勵(lì)磁繞組，而是與集中嵌放的定子電樞合二為一，并通過控制器分時(shí)控制實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁與發(fā)電，因而簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，提高了可靠性。同時(shí)，該發(fā)電機(jī)相繞組間無電藕合，其容錯(cuò)能力大大增強(qiáng)。另外，開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固可靠。

隨著大功率電力電子器件性價(jià)比的提高以及控制策略的發(fā)展，開關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)將會(huì)逐漸得以體現(xiàn)。但是，隨著電機(jī)功率的增大，電機(jī)的體積將會(huì)越來越大，特別對(duì)于低速電機(jī)，例如開關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電機(jī)，當(dāng)功率大于兆瓦或數(shù)兆瓦以上時(shí)，其體積將會(huì)變得相當(dāng)龐大，以至于會(huì)對(duì)運(yùn)輸帶來極大困難。如何能創(chuàng)設(shè)一種能大幅降低兆瓦級(jí)及以上的直驅(qū)開關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電機(jī)的成本，且體積小、重量輕、便于運(yùn)輸?shù)男碌碾p軸承支撐的大型直驅(qū)雙定子開關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電機(jī)，實(shí)屬當(dāng)前本領(lǐng)域的重要研究課題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種雙軸承支撐的大型直驅(qū)雙定子開關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電機(jī)，使其能大幅降低兆瓦級(jí)及以上的直驅(qū)開關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電機(jī)的成本，且體積小、重量輕、便于運(yùn)輸，從而克服現(xiàn)有的開關(guān)磁阻式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的不足。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種雙軸承支撐的大型直驅(qū)雙定子開關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電機(jī)，主要包括輪轂、主軸、機(jī)殼、機(jī)架、定子、轉(zhuǎn)子，所述的定子包括內(nèi)定子和外定子，內(nèi)定子和外定子均由定子鐵心和定子繞組組成；轉(zhuǎn)子位于內(nèi)定子和外定子之間，外定子與轉(zhuǎn)子之間形成第一工作氣隙，內(nèi)定子與轉(zhuǎn)子之間形成第二工作氣隙；外定子繞組與內(nèi)定子繞組對(duì)應(yīng)同相繞組反相串聯(lián)，第一工作氣隙與第二工作氣隙磁路串聯(lián)。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述的轉(zhuǎn)子采用雙凸極結(jié)構(gòu)。

所述的轉(zhuǎn)子通過固定在轉(zhuǎn)子前端的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)子支架與主軸、輪轂同步連接，外定子安裝在機(jī)殼內(nèi)壁，內(nèi)定子通過內(nèi)定子支架固定在機(jī)殼內(nèi)部。

所述的轉(zhuǎn)子后端連接有轉(zhuǎn)子后支架，轉(zhuǎn)子后支架連接有轉(zhuǎn)子定心軸承，轉(zhuǎn)子定心軸承還與內(nèi)定子支架連接。

所述的轉(zhuǎn)子支架上套有鎖緊套。

所述的機(jī)殼與主軸之間固定有前、后軸承。

所述的前、后軸承采用調(diào)心軸承，轉(zhuǎn)子定心軸承采用深溝球軸承。

所述的前、后軸承的內(nèi)外側(cè)均設(shè)置有軸套，軸套上均設(shè)有端蓋，機(jī)殼上設(shè)置有前、后法蘭，前、后法蘭分別位于前、后軸承的內(nèi)、外側(cè)端蓋之間，并分別與前、后軸承的端蓋緊固連接。

所述的后法蘭還與機(jī)架固定連接，且轉(zhuǎn)子后支架與轉(zhuǎn)子定心軸承通過后法蘭固定安裝于后法蘭內(nèi)側(cè)。

所述的主軸上還設(shè)有轉(zhuǎn)子軸向調(diào)節(jié)螺母。

采用這樣的設(shè)計(jì)后，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：