[發明專利]一種直驅式風力發電機組

無效

• 申請號: 201210159920.9
• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN102769374A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 王文亮;秦明;代海濤;周志超;許偉
• 申請（專利權）人: 國電聯合動力技術有限公司
• 主分類號: H02K55/04
• 分類號: H02K55/04;F03D9/00
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所 11303
• 代理人: 遆俊臣

技術領域

本發明屬于風力發電技術應用領域，涉及一種風力發電機組，特別是涉及一種應用高溫超導發電機的直驅式風力發電機組。

背景技術

眾所周知，目前陸上風電技術已經非常成熟，但陸地風能利用受到了地理條件、可開發容量等方面的限制。而相比之下，海上風電具有資源豐富、風速高、紊流小、發電利用小時高、不占用土地和適宜大規模開發的特點，是全球風電發展的最新前沿。因此，近幾年，歐美國家開始把風電開發的重點轉向海上風電。截止2011年，歐洲有15個海上風電場，發電能力超過100兆瓦。我國于2010年6月建成上海東海大橋10萬千瓦海上示范風電場，這是歐洲之外唯一建成投產的海上風電場。隨著海上風電在全球范圍內得到進一步的關注，越來越多的供應商投身于海上大型風電機組的研發競爭之中。

目前，單機容量大型化、可靠性高和維護量小是海上風電機組技術發展方向。海上風電機組結構復雜，安裝、調試、維護和檢修技術難度大，建設成本高，為降低海上風電開發成本，海上風電機組單機容量持續增大。目前，5-7MW功率等級的大型海上風電機組已經成功研發樣機，國內外正在開展10MW功率等級的超大型海上風電機組設計與研發。

對于10MW級超大型風機傳動鏈中的任何一個零部件都存在不同的困難，減小傳動鏈環節對降低風電機組研發難度與運維成本都具有很大意義。直驅式相對于帶齒箱的增速式技術存在一定的優勢，可以有效地減少由于齒輪箱問題而造成的機組故障，提高系統的運行可靠性和壽命，減少維護成本等。而傳統的永磁直驅風電機組或電勵磁同步風電機組，體積與重量太大。據美國超導預計，如果采用傳統技術制造的10兆瓦級的直驅式永磁發電機，其重量將達到300噸左右，其過大的電機體積與重量，必將極大的增加了機組設計難度與風電場建設難度。因此，提高風電機組的功率密度是海上風電機組大型化技術的必然選擇。

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組，使其提高風電機組發電機功率密度，減小發電機體積與重量，提高機組運行可靠性與經濟性，從而克服現有的風力發電機組的不足。

為解決上述技術問題，本發明一種直驅式風力發電機組，包括機架、主軸、輪轂以及發電機，所述的發電機的轉子勵磁線圈采用超導勵磁線圈。

作為本發明的一種改進，所述的發電機的轉子上安裝有冷卻裝置。

所述的冷卻裝置通過冷卻液管道以及安裝在主軸上的冷卻器交換模塊，與固定在機架上的冷卻源連接。

所述的發電機的定子通過定子支架與機架固定連接，發電機的轉子通過轉子支架與輪轂固定連接并同速旋轉，轉子支架通過軸承可轉動的支撐在主軸上。

所述的轉子支架與主軸之間安裝有前后兩個軸承。

所述的輪轂內安裝有變槳傳動系統和變槳控制柜，所述變槳控制柜的輸入電源線和輸入輸出信號線通過安裝在主軸上的滑環，與外部電源線、信號線以及主控柜連接。

所述的發電機的定子上安裝有三相交流繞組，該三相交流繞組通過引線與全功率變流器連接。

采用這樣的設計后，本發明具有以下有益效果：

1、采用直驅式結構與高溫超導發電機，超導電機采用超導勵磁繞組，與常規勵磁繞組相比，可以獲得更高的磁場密度，減小繞組的安匝數甚至可以省略鐵心，從而大幅度降低電機的重量、體積與機艙重量，減小了機組塔架與基礎的載荷，提高系統運行的經濟性與可靠性；

2、機組主軸采用雙軸承布局形式，可以讓載荷作用點位于兩個主軸軸承之間，力臂較短，使得主軸軸承上的彎矩較小。

附圖說明

上述僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，以下結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步的詳細說明。?

圖1是本發明一種直驅式風力發電機組的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。

請參閱圖1所示，本發明一種直驅式風力發電機組，包括機架20、主軸3、輪轂5以及發電機21，其中，發電機21采用高溫超導發電機，即其轉子2采用超導勵磁線圈16進行電機勵磁。

本發明的發電機21的轉子2可通過轉子支架6與輪轂5固定連接，轉子支架6可轉動的支撐在主軸3上，使得轉子2與輪轂5可圍繞主軸3同速旋轉。較佳的，本發明采用前后兩個軸承4、12的雙軸承布局形式。