[發(fā)明專利]軸向磁場滑差同步式雙直風力發(fā)電機

有效

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• 申請日: 2015-03-06
• 公開（公告）號: CN104682621B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發(fā)明（設計）人: 上官璇峰;杜寶玉;上官英哲;許孝卓;李毅博;楊帥
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: H02K7/18
• 分類號: H02K7/18;F03D9/25
• 代理公司: 鄭州科維專利代理有限公司41102
• 代理人: 亢志民,張欣棠

技術領域

本發(fā)明涉及電工、電機領域，特別涉及一種直驅(qū)直接聯(lián)網(wǎng)發(fā)電機，具體涉及一種軸向磁場滑差同步式雙直風力發(fā)電機。

背景技術

目前，在風力發(fā)電領域，風力發(fā)電機為了適應風速變化，保證輸出恒定頻率的上網(wǎng)電能，人們采用了多種技術來實現(xiàn)這一目標。雙饋式異步發(fā)電機和永磁同步發(fā)電機是兩種主要的聯(lián)網(wǎng)發(fā)電機。雙饋異步發(fā)電機的定子繞組與電網(wǎng)相連，繞線式轉子的繞組通過滑環(huán)和固定側的電刷滑動接觸，與電能變換器相連，當風速變化時，電能變換器能自動補償轉子頻率變化，輸出頻率穩(wěn)定的電能，該電能變換器容量為發(fā)電機容量的30%左右，大大降低了變換器的體積和重量，但雙饋異步發(fā)電機通過多級齒輪箱驅(qū)動，存在滑環(huán)和電刷,?不可避免地帶來摩擦損耗,?增大了維護量及噪聲等。傳統(tǒng)的鼠籠式異步電機作為發(fā)電機，可簡化系統(tǒng)結構，但電機的效率和功率因數(shù)較低。永磁同步發(fā)電機用于風力發(fā)電，可采用直驅(qū)方式，即轉子與扇葉直接相連，定子三相繞組通過上網(wǎng)電能變換器與電網(wǎng)相連，當風速變化時，電能變換器能自動輸出頻率穩(wěn)定的電能，但所采用的上網(wǎng)電能變換器為全額容量，對電能變換器要求較高，成本高，技術復雜。另外，還有一些風力發(fā)電機利用液壓機構根據(jù)風速變化自動調(diào)節(jié)扇葉張角，即通過機械穩(wěn)速裝置來保證扇葉恒速，進而不需要電能變換器直接聯(lián)網(wǎng)輸出恒定頻率的電能。以上這些風力發(fā)電系統(tǒng)均需要通過電能變換器或機械穩(wěn)速裝置來輸出穩(wěn)定的電壓和頻率，系統(tǒng)成本高、技術復雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術中存在的不足提供一種直接驅(qū)動和直接聯(lián)網(wǎng)的軸向磁場滑差同步式雙直風力發(fā)電機。

本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：一種軸向磁場滑差同步式雙直風力發(fā)電機，它包括轉子軸、扇葉、同步發(fā)電機定子、主動感應轉子及從動差速轉子；

所述同步發(fā)電機定子主要由盤形的左端蓋、盤形的右端蓋、環(huán)形柱狀的定子外殼及與定子外殼內(nèi)柱面正交的定子電樞組成；

所述定子電樞為盤式環(huán)形狀，其通過螺栓同軸固定在外殼的內(nèi)部，由多組關于軸心成環(huán)狀均勻排列的梯形的電樞繞組線圈經(jīng)過絕緣樹脂封裝硬化而成，所述的電樞繞組線圈的線圈平面與所述定子電樞的盤面方向一致，均與軸垂直；

所述定子電樞、主動感應轉子及從動差速轉子均為同軸、盤面相互平行的盤形結構，磁場均沿軸向方向；

所述主動感應轉子通過第一軸承與同步發(fā)電機定子保持相對自由轉動；

所述從動差速轉子通過第二軸承、第三軸承與同步發(fā)電機定子保持相對自由轉動；

所述主動感應轉子與扇葉同軸連接在轉子軸的兩端，所述主動感應轉子主要由主動轉子鐵軛和鋪設在主動轉子鐵軛的雙邊盤面上同軸的環(huán)形導電盤組成，所述的環(huán)形導電盤由銅材、銀材或者其他良性導電材料制成；

所述從動差速轉子為同軸平行雙盤結構，主要由軸向平行的兩個形狀完全相同的第一盤式軛鐵和第二盤式軛鐵經(jīng)過支撐柱固結成一體而組成，軸向平行的所述第一盤式軛鐵和所述第二盤式軛鐵的兩個相對盤面上沿徑向盤面外側對稱平行放置環(huán)形外圈磁體陣列，沿徑向盤面內(nèi)側對稱平行放置兩組環(huán)形內(nèi)圈磁體陣列；

所述內(nèi)圈磁體陣列由等間隔環(huán)形同心排列的偶數(shù)個第一磁體構成，所述第一磁體均沿軸向充磁，相鄰磁體的充磁方向相反；

所述外圈磁體陣列由等間隔環(huán)形同心排列的偶數(shù)個第二磁體構成，所述第二磁體均沿軸向充磁，相鄰磁體的充磁方向相反；

所述內(nèi)圈磁體陣列與外圈磁體陣列的磁體數(shù)量相等，且同一機械角度范圍內(nèi)的磁體極性一致；

所述同步發(fā)電機定子的定子電樞及所述主動感應轉子為由外向內(nèi)徑向布置；

所述主動感應轉子位于所述從動差速轉子上的第一盤式軛鐵和第二盤式軛鐵形成的雙盤內(nèi)腔之中，從動差速轉子的內(nèi)圈磁體陣列與主動感應轉子的盤式環(huán)形導電盤正對，二者之間設置有第一氣隙；

所述同步發(fā)電機定子的定子電樞位于從動差速轉子上的第一盤式軛鐵和第二盤式軛鐵形成的雙盤內(nèi)腔之中，與從動差速轉子的外圈磁體陣列正對，二者之間設置有第二氣隙。

所述第一磁體和第二磁體為永磁體、超導磁體或者直流勵磁磁體。

所述內(nèi)圈磁體陣列的內(nèi)外半徑與環(huán)形導電盤的內(nèi)外半徑一致；所述外圈磁體陣列的內(nèi)外半徑與定子電樞的內(nèi)外半徑一致。

一種軸向磁場滑差同步式雙直風力發(fā)電機，它包括轉子軸、由左到右排列的同軸的扇葉、同步發(fā)電機定子、從動差速轉子及主動感應轉子；