變速恆頻永磁調速風力發電機的製作方法
2023-12-09 05:05:26
專利名稱：變速恆頻永磁調速風力發電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種風力發電機，尤其是涉及一種變速恆頻永磁調速風力發電機。
背景技術：
現在，世界上大中型風力發電機組主要有兩種型式。 一類是定槳距失速調節型，屬 於恆速機型，一般使用同步電機或者鼠籠式異步電機作為發電機，通過定槳距失速控制的 風輪機使發電機的轉速保持在恆定的數值，繼而使風電機組併網後定子磁場旋轉頻率等於 電網頻率，轉子、葉輪的變化範圍小，捕獲風能的效率低。另一類是變速變距型，一般採用雙 饋電機或者永磁同步電機，通過調速器和變槳距控制相結合的方法使葉輪轉速可以跟隨風 速的改變在很寬的範圍內變化，保持最佳葉尖速比運行，從而使風能利用係數在很大的風 速變化範圍內均能保持最大值，能量捕獲效率最大。發電機發出的電能通過變流器調節，變 成與電網同頻、同相、同幅的電能輸送到電網。相比之下，變速型風力發電機具有不可比擬 的優勢。 目前流行的變速變槳風力發電機組的動力驅動系統主要兩種方案一種是升速齒 輪箱+繞線式異步電動機+雙饋變頻器；另一種是無齒輪箱的直接驅動低速永磁發電機+ 全功率變頻器。兩種方案各有優缺點前者採用高速電機，體積小重量輕，雙饋變頻器的容 量僅與電機的轉差容量相關，效率高、價格低廉，缺點是升速齒輪箱價格貴，噪音大、易疲勞 損壞；後者無齒輪箱，可靠性高，但採用低速永磁電機，體積大，造價高，變頻器需要全功率， 成本提高。 綜上所述，目前的變速變槳風力發電機的綜合性能還不是十分完善。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種變速恆頻永磁調速風力發電機。該風力發電 機能極大的降低了整機成本，可減少風機所用的部件，體積小，重量輕，效率高，同時可靠性 高，可維護性好。
為解決上述技術問題，本發明採用如下的技術方案它包括風輪、傳動軸、發電機 和變頻器；它還包括永磁調速器，該永磁調速器設置在風輪和發電機之間的傳動軸上。
進一步改進的技術方案，所述永磁調速器與風輪之間設有升速齒輪箱。
進一步改進的技術方案，所述永磁調速器包括銅盤轉子和與銅盤轉子匹配大小的 磁碟轉子；所述銅盤轉子和磁碟轉子在同心軸向上相面對，且其間的氣隙間隙是可調整的。
本發明具有如下優點 1)通過永磁調速器調整氣隙間隙使風輪(齒輪箱)輸出到發電機轉速可無級調 速，可以使發電機轉速相對恆定，實現風力發電機高效優質的發電。 2)實現軟啟動，在風機的任何轉速下發電機可以隨時切入切出，可以增加風力發 電機的發電時間。 3)消除系統震動，延長系統設備壽命，提高可靠性。
4)適應於各種嚴酷工作環境。 5)減少整機部件，降低造價及後期使用和維護費用。 6)不怕堵轉，不怕脈衝。(保護電機，機械密封好.) 7)容忍對心誤差。 8)延長設備壽命，增長故障周期。 9)無電磁波幹擾。 10)降低總成本。
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細的說明 圖1為本發明的結構示意圖； 圖2為本發明的永磁調速器結構示意圖； 圖3為本發明的永磁調速器工作原理圖。
具體實施例方式
參見圖1、圖2所示，本發明它包括風輪1、傳動軸2、升速齒輪箱3、永磁調速器4、
發電機5和變頻器6 ;所述永磁調速器4設置在變速齒輪箱3和發電機之5間的傳動軸2
上；所述永磁調速器4包括銅盤轉子41和與銅盤轉子41匹配大小的磁碟轉子42，所述銅
盤轉子41和磁碟轉子42在同心軸向上相面對，且銅盤轉子41和磁碟轉子42之間的氣隙
間隙是可調整的，現有技術使用電動執行器(圖中未示出)來執行調整工作。本發明的風
力發電機設置在塔架7上。 本發明的工作原理如下 參見附圖3所示，磁力線N S銅導體由於風輪1旋轉時，帶動銅盤轉子41在磁碟 轉子42所產生的強磁場中切割磁力線，因而在銅盤轉子41中產生渦流電流，該渦流電流反 過來在銅盤轉子41周圍產生反感磁場，阻止銅盤轉子41與磁碟轉子42的相對運動，從而 實現了風輪1與發電機5之間的扭矩傳輸。風輪1與發電機5之間的扭矩傳輸，不同於常 規的機械連接方式，是通過氣隙連接的，也就是通過調整銅盤轉子41和磁碟轉子42之間的 氣隙間距實現轉速調整，其它調速方式不具備該特點。 當磁力線通過銅導體，靜止時不會有作用；當兩者有相對運動，磁力線在導體中移 動產生感應渦電流，進而在銅導體上產生感應磁場，而產生扭距；越靠近時磁力線密度越密 集，產生效應越強，扭距越大；相對運動越快，效應越強，產生扭距越大(轉差越大，扭距越 大)；相對運動越大，兩者感應同極磁場越強，產生互相排斥的力量從而達到調速的目的。
顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對 本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可 以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬於本發 明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之列。
權利要求
變速恆頻永磁調速風力發電機，它包括風輪、傳動軸、發電機和變頻器；其特徵在於，它還包括永磁調速器，該永磁調速器設置在風輪和發電機之間的傳動軸上。
2. 根據權利要求1所述的變速恆頻永磁調速風力發電機，其特徵在於所述永磁調速 器與風輪之間設有升速齒輪箱。
3. 根據權利要求1或2所述的變速恆頻永磁調速風力發電機，其特徵在於所述永磁 調速器包括銅盤轉子和與銅盤轉子匹配大小的磁碟轉子，所述銅盤轉子和磁碟轉子在同心 軸向上相面對，且銅盤轉子和磁碟轉子之間的氣隙間隙是可調整的。
全文摘要
變速恆頻永磁調速風力發電機，它包括風輪、傳動軸、升速齒輪箱、發電機和變頻器；它還包括永磁調速器，該永磁調速器設置在變速齒輪箱和發電機之間的傳動軸上。本發明有如下優點1)通過永磁調速器調整氣隙間隙使風輪或齒輪箱輸出到發電機轉速可無級調速，可以使發電機轉速相對恆定；2)實現軟啟動，在風機的任何轉速下發電機可以隨時切入切出，可以增加風力發電機的發電時間；3)消除系統震動，延長系統設備壽命，提高可靠性；4)適應於各種嚴酷工作環境；5)減少整機部件，降低造價及後期使用和維護費用；6)不怕堵轉，不怕脈衝；7)容忍對心誤差；8)延長設備壽命，增長故障周期；9)無電磁波幹擾；10)降低總成本。
文檔編號F03D9/00GK101725476SQ200810172030
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月28日 優先權日2008年10月28日
發明者馬傑 申請人:馬傑