Mw級直接驅動永磁外轉子同步發電機的製作方法
2023-09-23 04:32:35
專利名稱：Mw級直接驅動永磁外轉子同步發電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種MW級直接驅動永磁外轉子同步發電機，屬於風力發電技術領域。
背景技術：
現有的風力發電機主要有異步感應發電機、電勵磁同步發電機、永磁同步發電機。這三種發電機都存在不同的缺陷，異步感應發電機要從電網吸收無功功率，功率等級不易做的過大；電勵磁同步發電機有勵磁繞組，需要提供一套單獨的勵磁電源，結構複雜，體積較大；永磁同步發電機功率較小。這三種發電機的轉速都很高，需增速齒輪箱配套使用；這將帶來諸如潤滑、噪聲、維護等一系列問題；前兩種類型的電機要做成同等大功率等級的發電機，其體積重量將達到非常大，不利於安裝及運輸。
發明內容
本發明的任務在於提供一種克服上述之不足的大容量低轉速的直接驅動永磁外轉子同步發電機，該發電機包括固定軸、轉動軸、線圈繞組、永磁磁鋼、鐵芯、定子和外轉子，其中轉動軸通過軸承安裝於固定軸上，定子通過定子支架安裝於固定軸上，外轉子通過轉子支架安裝於轉動軸上。
上述的外轉子既是發電機最外層的防護體(定子的部件包在內部，只有軸從兩端伸出)，又是永磁磁鋼安裝的基體，還是外轉子的磁軛組成磁路的一部分。
上述的固定軸可以呈中空狀。
上述的發電機，在繞組線圈和定子支架之間可以設有軸向的冷卻通風道；在外轉子和定子之間的迎風面設有保護罩。
上述的轉子支架由過渡支撐、進風道、支撐輻板、連接件組成。
上述的發電機的每個磁極由多塊較小的永磁磁鋼拼貼組成。
上述的發電機，其容量在0.8MW以上，外徑尺寸在2--6m之間，轉速在40rpm以下。
本發明方案設計的大容量同步發電機，採用了多極外轉子結構，由於極數多，其轉速很低，因而不需要增速齒輪箱配套，可以直接驅動發電。增加了機組的可靠性和壽命，減少了運行和維護費用。外轉子作為機殼既是發電機最外層的防護殼體，又是永磁磁鋼安裝的基體，在內表面上貼裝了由多塊較小的永磁磁鋼組成的永磁磁極，並將定子的部件包在內部，只有軸從兩端伸出，這種結構減小了發電機的外徑尺寸，只比電機氣隙直徑大少許。與外轉子結構比較在相同的功率等級情況下，體積大大減小，質量減輕。由於較好的利用了永磁磁鋼，有效的增大了氣隙磁密。本發明中定子鐵心緊固在定子支架上，然後定子支架固定在定軸上，鐵心上有槽，裡面嵌上線圈組成，在於定子鐵心與定子支架上有軸向的通風道，且靠近線圈部位，構成空氣冷卻系統。電機無自帶冷卻風扇或外裝冷卻系統，減少損耗，結構簡單。定子繞組被空氣冷卻系統密封，從而不會對繞組造成侵蝕。由於轉子支架採用斜向加強支撐結構，使得轉子支撐結構隱含在定子下，從而大大縮短了發電機的軸向尺寸。並在提高支撐強度的同時有效的簡化了結構。
圖1為本發明實施例的結構示意圖；圖2為本發明實施例轉子支架的側視圖；圖3為本發明實施例轉子支架的正視圖。
參照圖1，本發明實施例中發電機外轉子由機殼(1)、轉子支架(2)、轉動軸(3)、永磁體(4)、保護罩(5)組成，機殼(1)既作為發電機最外層的防護體，又是永磁體(4)安裝的基體，還是外轉子的磁軛組成磁路的一部分。機殼(1)緊固在轉子支架(2)上，轉子支架(2)在與轉動軸(3)連接，保護罩(5)安裝於轉子支架(2)上。發電機定子由鐵心(6)、線圈(7)、定子支架(8)、固定軸(9)、冷卻風道(11)組成，外轉子與定子通過固定軸(9)與轉動軸(3)用軸承(10)連接。定子繞組(7)被保護罩(5)密封保護。參照圖2，圖3，本發明實施例中，轉子支架由過渡支撐(12)、進風道(13)、支撐輻板(14)、連接件(15)組成。轉子支撐採用單側斜向加強支撐結構，縮短了發電機的軸向尺寸。
權利要求
1.一種MW級直接驅動永磁外轉子風力發電機，包括固定軸、轉動軸、線圈繞組、永磁磁鋼、鐵芯、定子和外轉子，其特徵在於(1)轉動軸通過軸承安裝於固定軸上；(2)定子通過定子支架安裝於固定軸上；(3)外轉子通過轉子支架安裝於轉動軸上。
2.如權利要求1所述的MW級直接驅動永磁外轉子風力發電機，其特徵在於外轉子既是發電機最外層的防護體，又是永磁磁鋼安裝的基體。
3.如權利要求1或2所述的MW級直接驅動永磁外轉子風力發電機，其特徵在於在繞組線圈和定子支架之間設有軸向的冷卻通風道。
4.如權利要求3所述的MW級直接驅動永磁外轉子風力發電機，其特徵在於固定軸呈中空狀。
5.如權利要求4所述的MW級直接驅動永磁外轉子風力發電機，其特徵在於轉子支架由過渡支撐、進風道、支撐輻板、連接件組成。
6.如權利要求5所述的MW級直接驅動永磁外轉子風力發電機，其特徵在於在外轉子和定子之間的迎風面設有保護罩。
7.如權利要求6所述的MW級直接驅動永磁外轉子風力發電機，其特徵在於每個磁極由多塊較小的永磁磁鋼拼貼組成。
8.如權利要求7所述的MW級直接驅動永磁外轉子風力發電機，其特徵在於發電機容量在0.8MW以上，外徑尺寸在2-6m之間，轉速在40rpm以下。
全文摘要
一種MW級直接驅動永磁外轉子同步風力發電機，採用了多極外轉子結構。該發電機包括固定軸、轉動軸、線圈繞組、永磁磁鋼、鐵芯、定子和外轉子，其中轉動軸通過軸承安裝於固定軸上，定子通過定子支架安裝於固定軸上，外轉子通過轉子支架安裝於轉動軸上，在繞組線圈和定子支架之間可以設有軸向的冷卻通風道；在外轉子和定子之間的迎風面設有保護罩。由於極數多，其轉速很低，因而不需要增速齒輪箱配套，可以直接驅動發電；發電機無自帶冷卻風扇或外裝冷卻系統。該發電機結構簡單，損耗小，提高整機組的可靠性和壽命，減少了運行和維護費用。
文檔編號H02K7/08GK1649239SQ200410003089
公開日2005年8月3日 申請日期2004年1月19日 優先權日2004年1月19日
發明者武鋼, 朱川江, 馬鴻兵 申請人:新疆金風科技股份有限公司