一種直驅式風力發電機組的製作方法
2023-05-31 12:18:41 1
專利名稱：一種直驅式風力發電機組的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於風力發電技術應用領域，涉及一種風力發電機組，特別是涉及一種應用高溫超導發電機的直驅式風力發電機組。
背景技術：
眾所周知，目前陸上風電技術已經非常成熟，但陸地風能利用受到了地理條件、可開發容量等方面的限制。而相比之下，海上風電具有資源豐富、風速高、紊流小、發電利用小時高、不佔用土地和適宜大規模開發的特點，是全球風電發展的最新前沿。因此，近幾年，歐美國家開始把風電開發的重點轉向海上風電。截止2011年，歐洲有15個海上風電場，發電能力超過100兆瓦。我國於2010年6月建成上海東海大橋10萬千瓦海上示範風電場，這 是歐洲之外唯一建成投產的海上風電場。隨著海上風電在全球範圍內得到進一步的關注，越來越多的供應商投身於海上大型風電機組的研發競爭之中。目前，單機容量大型化、可靠性高和維護量小是海上風電機組技術發展方向。海上風電機組結構複雜，安裝、調試、維護和檢修技術難度大，建設成本高，為降低海上風電開發成本，海上風電機組單機容量持續增大。目前，5-7MW功率等級的大型海上風電機組已經成功研發樣機，國內外正在開展IOMW功率等級的超大型海上風電機組設計與研發。對於10麗級超大型風機傳動鏈中的任何一個零部件都存在不同的困難，減小傳動鏈環節對降低風電機組研發難度與運維成本都具有很大意義。直驅式相對於帶齒箱的增速式技術存在一定的優勢，可以有效地減少由於齒輪箱問題而造成的機組故障，提高系統的運行可靠性和壽命，減少維護成本等。而傳統的永磁直驅風電機組或電勵磁同步風電機組，體積與重量太大。據美國超導預計，如果採用傳統技術製造的10兆瓦級的直驅式永磁發電機，其重量將達到300噸左右，其過大的電機體積與重量，必將極大的增加了機組設計難度與風電場建設難度。因此，提高風電機組的功率密度是海上風電機組大型化技術的必然選擇。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種直驅式風力發電機組，使其提高風電機組發電機功率密度，減小發電機體積與重量，提高機組運行可靠性與經濟性，從而克服現有的風力發電機組的不足。為解決上述技術問題，本實用新型一種直驅式風力發電機組，包括機架、主軸、輪轂以及發電機，所述的發電機的轉子勵磁線圈採用超導勵磁線圈。作為本實用新型的一種改進，所述的發電機的轉子上安裝有冷卻裝置。所述的冷卻裝置通過冷卻液管道以及安裝在主軸上的冷卻器交換模塊，與固定在機架上的冷卻源連接。所述的發電機的定子通過定子支架與機架固定連接，發電機的轉子通過轉子支架與輪轂固定連接並同速旋轉，轉子支架通過軸承可轉動的支撐在主軸上。[0010]所述的轉子支架與主軸之間安裝有前後兩個軸承。所述的輪轂內安裝有變槳傳動系統和變槳控制櫃，所述變槳控制櫃的輸入電源線和輸入輸出信號線通過安裝在主軸上的滑環，與外部電源線、信號線以及主控櫃連接。所述的發電機的定子上安裝有三相交流繞組，該三相交流繞組通過引線與全功率變流器連接。採用這樣的設計後，本實用新型具有以下有益效果I、採用直驅式結構與高溫超導發電機，超導電機採用超導勵磁繞組，與常規勵磁繞組相比，可以獲得更高的磁場密度，減小繞組的安匝數甚至可以省略鐵心，從而大幅度降低電機的重量、體積與機艙重量，減小了機組塔架與基礎的載荷，提高系統運行的經濟性與可靠性；2、機組主軸採用雙軸承布局形式，可以讓載荷作用點位於兩個主軸軸承之間，力·臂較短，使得主軸軸承上的彎矩較小。
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。圖I是本實用新型一種直驅式風力發電機組的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用於說明和解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。請參閱圖I所示，本實用新型一種直驅式風力發電機組，包括機架20、主軸3、輪轂5以及發電機21，其中，發電機21採用高溫超導發電機，即其轉子2採用超導勵磁線圈16進行電機勵磁。本實用新型的發電機21的轉子2可通過轉子支架6與輪轂5固定連接，轉子支架6可轉動的支撐在主軸3上，使得轉子2與輪轂5可圍繞主軸3同速旋轉。較佳的，本實用新型採用前後兩個軸承4、12的雙軸承布局形式。此外，轉子2上還可安裝有冷卻裝置15，該冷卻裝置15通過冷卻液管道以及安裝在主軸3上的冷卻器交換模塊11，與固定在機架20上的冷卻源19連接。冷卻源19的冷卻液通過冷卻液管道13、冷卻器交換模塊11、冷卻液管道14流到電機轉子2的冷卻裝置15，用於電機轉子超導勵磁線圈的冷卻，保證電機轉子的低溫環境和超導線圈的超導性。發電機21的定子I上安裝有三相交流繞組22，通過定子支架7與機架20固定連接，該三相交流繞組22通過引線與全功率變流器連接。輪轂5內可安裝有變槳傳動系統18和變槳控制櫃17，該變槳控制櫃17的輸入電源線和輸入輸出信號線9通過安裝在主軸3上的滑環8引接到外部電源線與信號線10上，外部電源線與信號線10與機艙主控櫃相連接。本實用新型風電機組的高溫超導電機21僅是電機轉子2勵磁繞組採用超導線圈，電機定子I的三相交流線圈22採用常規導線，而採用直驅式結構、高溫超導發電機與主軸雙軸承布局形式，可以大幅度降低電機的重量、體積與機艙重量，減小了機組塔架與基礎的載荷，減小主軸軸承彎矩，提高系統運行的經濟性與可靠性。最後應說明的是以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應 包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種直驅式風力發電機組，包括機架、主軸、輪轂以及發電機，其特徵在於所述的發電機的轉子勵磁線圈採用超導勵磁線圈。
2.根據權利要求I所述的一種直驅式風力發電機組，其特徵在於所述的發電機的轉子上安裝有冷卻裝置。
3.根據權利要求2所述的一種直驅式風力發電機組，其特徵在於所述的冷卻裝置通過冷卻液管道以及安裝在主軸上的冷卻器交換模塊，與固定在機架上的冷卻源連接。
4.根據權利要求I所述的一種直驅式風力發電機組，其特徵在於所述的發電機的定子通過定子支架與機架固定連接，發電機的轉子通過轉子支架與輪轂固定連接並同速旋轉，轉子支架通過軸承可轉動的支撐在主軸上。
5.根據權利要求4所述的一種直驅式風力發電機組，其特徵在於所述的轉子支架與主軸之間安裝有前後兩個軸承。
6.根據權利要求I所述的一種直驅式風力發電機組，其特徵在於所述的輪轂內安裝有變槳傳動系統和變槳控制櫃，所述變槳控制櫃的輸入電源線和輸入輸出信號線通過安裝在主軸上的滑環，與外部電源線、信號線以及主控櫃連接。
7.根據權利要求I所述的一種直驅式風力發電機組，其特徵在於所述的發電機的定子上安裝有三相交流繞組，該三相交流繞組通過引線與全功率變流器連接。
專利摘要本實用新型是有關於一種直驅式風力發電機組，包括機架、主軸、輪轂以及發電機，所述的發電機的轉子勵磁線圈採用超導勵磁線圈。本實用新型採用直驅式結構、高溫超導發電機與主軸雙軸承布局形式，可以大幅度降低電機的重量、體積與機艙重量，減小了機組塔架與基礎的載荷，減小主軸軸承彎矩，提高系統運行的經濟性與可靠性。
文檔編號H02K1/32GK202602521SQ20122023108
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月22日 優先權日2012年5月22日
發明者王文亮, 秦明, 代海濤, 周志超, 許偉 申請人:國電聯合動力技術有限公司