[發明專利]一種無葉片大功率雙饋型風力發電機組

在審

• 申請號: 202210476959.7
• 申請日: 2022-05-01
• 公開（公告）號: CN114876733A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 蔡彬;陳玉慶;秦清海;劉瑩;張維鈺
• 申請（專利權）人: 曲阜師范大學
• 主分類號: F03D9/11
• 分類號: F03D9/11;F03D3/04;F03D3/06;F03D7/06;F03D15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種無葉片大功率雙饋型風力發電機組，屬于風電領域。該風電機組包括風力氣輪機、磁齒輪箱、雙饋型風力發電機及其變流器系統等；風力氣輪機包括氣流增速器、導氣部件、工作部件、排氣管和偏航部件；磁齒輪箱包括低速級、中速級和高速級磁齒輪、輸入軸、輸出軸等，磁齒輪為同軸磁齒輪；雙饋型風力發電機的變流器系統包括網側變流器、轉子側變流器、雙向直流變流器、儲能設備。本發明無需葉片、無需潤滑、無需解纜，安裝簡便，可大大降低運輸、安裝、運維成本，實現風電機組輕量化、小型化、低成本、高效益，消除了超大功率風電機組的發展瓶頸。

技術領域

本發明涉及一種風力發電機組，尤其是一種無葉片大功率雙饋型風力發電機組，屬于風力發電技術領域。

背景技術

目前幾乎所有水平軸、垂直軸風電機組，一方面均需葉片實現風能轉化為機械能，另一方面均需通過變流器系統實現并網運行。這兩個因素使得現有風電機組存在如下固有缺陷：

第一，以水平軸風電機組為例，每臺風機一般均采用3只葉片，每只葉片長而重，長達數十米至百米，重達數噸至十幾噸，運輸困難、安裝不便，尤其是超大功率風電機組，葉片更長更重，運輸、安裝、運維難度大、成本高，嚴重制約了風電機組向超大功率的發展。

第二，在切入風速和額定風速之間，為了實現最大功率點跟蹤(MPPT)，必須根據風速調節風輪轉速，使其工作在最佳工作點上，控制復雜，同時使風電機組的旋轉部件在實現MPPT過程中承受很高的機械應力，導致其壽命縮短。

第三，雙饋型風力發電機是高速電機，必須采用齒輪箱實現增速。而現有風電齒輪箱為機械嚙合式，需要復雜笨重的潤滑注油冷卻系統，故障率高、運行維護費用高，嚴重制約雙饋型風力發電機組健康發展，尤其是向更大功率發展。

發明內容

本發明的主要目的在于：針對現有技術的不足和空白，本發明提供一種無需葉片、無需復雜的注油潤滑冷卻系統，無需進行最大功率點跟蹤，無需解纜的大功率雙饋型風力發電機組，因而可實現風電機組輕量化、小型化、低成本、高效率，提高系統運行性能和可靠性。

為了達到以上目的，本發明一種無葉片大功率雙饋型風力發電機組，包括：風力氣輪機、磁齒輪箱、雙饋型風力發電機及其變流器系統、塔架。

所述風力氣輪機包括：氣流增速器、導氣部件、工作部件、排氣管和偏航部件。

所述氣流增速器是一種喇叭狀管道，其大端口為引氣口，風從大端口吹入，其小端口與所述導氣部件固定。

所述導氣部件包括導氣圓管、導氣機構、噴嘴；所述導氣機構包括導葉和轉軸機構，所述轉軸機構用于調節所述導葉的導向角以改變氣流的大小；所述導葉、轉軸機構、噴嘴安裝在所述導氣圓管內，所述導氣圓管的入口端與所述氣流增速器的小端口固定。

所述工作部件包括轉輪、主軸、主軸軸承、工作圓管；所述轉輪安裝在所述工作圓管的中部；所述主軸與所述轉輪固定，所述主軸的另一端通過發電機聯軸器與雙饋型風力發電機的轉軸固定；所述主軸軸承套裝在主軸外側，安裝在所述工作圓管與所述塔架的結合處，承擔轉輪重力及徑向推力；所述轉輪、主軸、主軸軸承、發電機聯軸器、雙饋型風力發電機轉軸均保持同心；所述工作圓管的一端與所述導氣圓管固定，另一端與所述排氣管固定。

所述排氣管為開口的喇叭狀排氣管道，其小端口與所述工作部件的工作圓管固定，其大端口為排氣口；

所述偏航部件包括：尾舵、偏航軸承；所述尾舵安裝固定在所述排氣管的后端，所述偏航軸承安裝在所述工作圓管與所述塔架的結合處，其外圈與所述塔架固定，其內圈套裝在所述主軸軸承的外側，并與所述工作圓管固定。