[實用新型]一種抗定子變形的水平軸大型風力發(fā)電機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320889457.3
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN203660716U
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曲榮海;吳震宇;李健;付贊松;徐偉;馬雯旻
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02K5/04
• 分類號: H02K5/04;H02K1/12
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于風力發(fā)電機設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種抗定子變形的水平軸大型風力發(fā)電機。

背景技術(shù)

風力發(fā)電機是將風能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，主要由葉片、發(fā)電機組、機械部件和電氣部件等組成。根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸的不同，風力發(fā)電機可分成水平軸風力發(fā)電機和垂直軸風力發(fā)電機，目前市場上占主流位置的為水平軸風力發(fā)電機。例如，對于可并網(wǎng)運行的水平軸大型風力發(fā)電機而言，如圖2中示范性所示，包括了左右對置的輪轂11和機艙12，輪轂11的周向上設(shè)置有多個旋轉(zhuǎn)軸與葉片垂直的葉片（圖中未顯示），并通過風輪軸與發(fā)電機軸相連，機艙12通過法蘭與發(fā)電機組的端蓋相連；發(fā)電機組則由轉(zhuǎn)動部分13（如電機轉(zhuǎn)子）和固定部分14（如發(fā)電機機殼、定子機座、定子鐵芯、定子繞組和端蓋等）共同組成。

對于上述的發(fā)電機組固定部分，定子機座主要是用來固定鐵芯，承受和傳遞扭矩，支撐端蓋和氣體冷卻等部件，因此要求機座應具有足夠的剛度和強度，使其在加工、運輸、起吊、分瓣放置和運行中能承受各種機械作用力、電磁力而不致產(chǎn)生有害的變形。此外對于水平軸大型風力發(fā)電機而言，考慮到電機的電磁性能，定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙一般只有幾毫米左右，一旦氣隙發(fā)生變化，將嚴重影響電機的整體性能。影響氣隙變化的因素，除了定子鐵芯在電磁力的作用下會產(chǎn)生變形以外，另一個改變氣隙的重要原因是由于固定定子鐵心的機座強度不夠，因此在受到強大電磁力的作用下會使機座產(chǎn)生變形，進而改變氣隙的長度，所以必須采取有效的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計方案來提高定子機座的強度，尤其是提高機座的抗拉強度。

現(xiàn)有技術(shù)中對于水平軸大型風力發(fā)電機，提高機座強度的解決方式主要包括兩種：一種是增加機座板材的厚度；另外一種是在機座的外表面通過焊接相當數(shù)量的加強筋的方式來提高機座的強度。然而，進一步的研究表明，上述現(xiàn)有方式雖然在一定程度上可提高機座的強度，防止其產(chǎn)生嚴重變形，但是同時也會顯著增加整機的體積和重量，并產(chǎn)生制造成本提高和使用不便等問題；尤其是，它們并未考慮到發(fā)電過程中電磁力對機座及定子產(chǎn)生的不利影響，因此在實際應用中對機座的抗拉強度改善有限。相應地，在本領(lǐng)域中亟需尋找更為完善的解決方案，以便在克服現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷的同時，更大程度地提高定子機座的強度以滿足各類復雜應用需求。

實用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種抗定子變形的水平軸大型風力發(fā)電機，其中通過結(jié)合發(fā)電機組固定部分自身的結(jié)構(gòu)及裝配特點并對其受力狀態(tài)進行分析，相應在特定部位來設(shè)置抗變形部件并對其具體規(guī)格進行設(shè)計，實際測試表明，能夠在解決現(xiàn)有風力發(fā)電機定子機座體積龐大、結(jié)構(gòu)笨重等問題的同時，顯著提高定子機座的抗拉強度，并有效防止機座在各類發(fā)電場合下產(chǎn)生變形。

為實現(xiàn)上述目的，按照本實用新型，提供了一種抗定子變形的水平軸大型風力發(fā)電機，該風力發(fā)電機的發(fā)電機組固定部分包括機殼、定子機座、定子鐵芯、定子繞組和端蓋，其特征在于：

所述機殼和定子機座的上下兩端均分別設(shè)置有法蘭面，并通過貫穿法蘭面的多個連接螺栓分別將機殼和定子機座的上下兩端相聯(lián)接；所述定子鐵芯沿其周向方向設(shè)置有多個榫槽，并通過這些榫槽與定子機座上所對應設(shè)置的榫頭配合嚙合；

此外，在機殼與定子機座兩者處于上下兩端的中間區(qū)域，還沿著機殼的圓周方向均勻設(shè)置有多個雙頭螺柱，各個雙頭螺柱的一端沿著機殼的徑向方向貫穿機殼且通過螺紋結(jié)構(gòu)擰緊在定子機座上，另外一端通過螺母及墊圈鎖緊在機殼的外表面上。

作為進一步優(yōu)選地，所述連接螺栓沿著法蘭面的圓周方向上均勻分布且上下對稱。

作為進一步優(yōu)選地，所述雙頭螺柱除了沿著機殼的圓周方向?qū)ΨQ設(shè)置之外，還以相等的間距在機殼的高度方向上予以分布。

作為進一步優(yōu)選地，所述連接螺栓的總數(shù)量為108個且采用M20規(guī)格，所述雙頭螺柱的總數(shù)量為324個且采用M42規(guī)格。

作為進一步優(yōu)選地，所述水平軸大型風力發(fā)電機為內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式風力發(fā)電機。

總體而言，通過本實用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于對發(fā)電機組固定部分的結(jié)構(gòu)、相互裝配及其受力狀態(tài)進行研究分析，尤其是通過在機殼與定子機座之間采用抗變形件來抵消發(fā)電過程中一部分電磁力的徑向分力，同時抵消發(fā)電機自身重力在徑向方向上的分力，相應能夠顯著提高機座在徑向方向上的抗拉強度，減小機座在徑向方向上的變形，從而與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以有效克服定子徑向變形這一關(guān)鍵因素對風力發(fā)電機電磁性能的不利影響。

附圖說明

圖1是按照本實用新型優(yōu)選實施例的具備抗定子變形功能的發(fā)電機組主要機械結(jié)構(gòu)示意圖；