[實用新型]一種雙氣隙超導直驅風力發電機組

有效

• 申請號: 201320188630.7
• 申請日: 2013-04-15
• 公開（公告）號: CN203239502U
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 肖珊彩;孔凡兵;潘磊
• 申請（專利權）人: 國電聯合動力技術有限公司
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D11/00;H02K16/00;H02K55/00
• 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

本實用新型涉及風力發電機領域，特別是涉及一種雙氣隙超導直驅風力發電機組。

背景技術

在直驅風力發電技術領域，直驅發電機的容量越來越大，體積與重量也就越來越大，尤其在兆瓦級大功率直驅風力發電領域。傳統的直驅永磁發電機及直驅電勵磁發電機，其重量與體積越來越成了風力發電機單機容量往大發展的制約因素。

采用直驅超導同步發電機后，轉子繞組采用以液氦或液氮做冷卻介質的超導導線構成，發電機的體積和重量大大降低；同時，由于超導發電機損耗小，效率高，大大提高了風機機組整機的效率。既簡化了機組結構，降低了運輸成本，又提高了整機效率及整機可靠性。

目前，超導發電機尚處于不斷研發完善階段，其中，如何進一步提高轉矩密度就是當前超導直驅風力發電機組的重要改進目標之一。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種雙氣隙超導直驅風力發電機組，使其轉矩密度更高、體積更小，從而克服現有的發電機體積過大、運輸困難的不足。

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種雙氣隙超導直驅風力發電機組，包括機架、固定在機架上的發電機外殼、與機架固定連接的主軸、可轉動的支撐在主軸上的輪轂、固定安裝的外定子和內定子、以及位于內、外定子之間并與輪轂聯動的超導轉子。

作為本實用新型的一種改進，本實用新型還可通過下述方案實現：

所述的主軸為空心固定軸。

所述的主軸上安裝有前、軸承，并在前、后軸承的外環上套裝空心轉動軸，所述的轉子通過空心轉動軸與輪轂聯動。

所述的外定子安裝在發電機外殼內壁上，內定子通過內定子支架和后法蘭固定安裝；所述的轉子一端通過轉子轉盤與空心轉動軸固定連接，另一端通過定心軸承可轉動的支撐在內定子支架上。

所述的前軸承與后軸承為調心軸承。

所述的外定子、內定子的繞組均由圓銅線或扁銅線繞制而成。

所述的轉子包括轉子外超導勵磁線圈、轉子內超導勵磁線圈和轉子超導勵磁線圈支撐，轉子外超導勵磁線圈和轉子內超導勵磁線圈分別固定安裝于轉子超導勵磁線圈支撐的外側和內側。

所述的轉子外超導勵磁線圈和轉子內超導勵磁線圈由高溫超導線材或低溫超導線材繞制而成。

所述的轉子超導勵磁線圈支撐為凹槽式結構，同一凹槽內的轉子外超導勵磁線圈、轉子內超導勵磁線圈均由線圈壓板、線圈壓緊螺桿和線圈壓緊螺母切向固定。

所述的轉子超導勵磁線圈支撐、線圈壓板線圈壓緊螺桿、壓緊螺母由耐低溫的材料制成。

所述內、外轉子超導勵磁線圈壓板沿轉子超導勵磁線圈支撐軸向方向是整長的或分段的。

在外定子與轉子形成的第一氣隙以及轉子與內定子形成的第二氣隙內，分別設有隔熱套筒、低溫容器Ⅰ、低溫容器Ⅱ、三層前端板及三層后端板；隔熱套筒分別通過安裝止口與對應的前端板及后端板固定，形成真空層Ⅰ；低溫容器Ⅰ分別通過安裝止口與對應的前端板、后端板固定，形成真空層Ⅱ；低溫容器Ⅱ分別通過安裝止口與對應的前端板、后端板固定，形成內冷卻通道。

所述的外低溫容器、內低溫容器、內層前端板及內層后端板由耐低溫的材料制成。

采用這樣的設計后，本實用新型至少具有以下優點：

1、本實用新型在傳動中采用了固定軸支撐的結構方式，這樣可以不必使用價格昂貴的雙列圓錐滾子軸承（鸚鵡螺軸承），而可采用風電機組中常用的調心軸承。因此，本實用新型方案的軸承成本有較大幅度的節省。

2、本實用新型未采用重型鍛造主軸，而是采用了空心固定軸來承受和傳遞輪轂的載荷，這樣的結構大幅減小了主軸的重量和成本。

3、本實用新型中的轉子后端的轉子定心軸承系統，可靠地保證了電機在運行過程中，定子與轉子間的始終同心，保證了發電機在運行過程中的安全性。

4、本實用新型中的直驅發電機的轉子勵磁線圈支撐結構及轉子勵磁線圈壓緊裝置，可靠地保護了轉子超導線圈不會因為應力與應變的作用或者瞬間短路故障的沖擊，而產生的裂開、疲勞或斷裂。

5、雙氣隙超導直驅同步發電機組，進一步提高了直驅超導發電機的轉矩密度，減小了直驅超導發電機的重量與體積，降低了直驅風電機組整機的運輸成本，提高了直驅風電機組的效率及可靠性。

6、本實用新型中的轉子結構可靠地保證了轉子超導勵磁線圈有效冷卻到臨界溫度或以下以實現和維持其超導性。

附圖說明

上述僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手段，以下結合附圖與具體實施方式對本實用新型作進一步的詳細說明。