一種風力發電的製造方法
2023-10-08 20:27:09 2
一種風力發電的製造方法
【專利摘要】本發明涉及風力發電機，通過在機艙內對應設置所述定子的位置，朝向所述機艙軸心周向延伸設置有凸起環，在所述凸起環的內緣上設置有奇數個支撐件，在每個所述支撐件上設置有適於所述凸起環的內緣插入並卡定的卡槽；在所述支撐件上，卡槽上方設置有楔形支撐頭；在所述定子外緣上設置有與所述的凹處相適配的延伸凸起，以及與所述楔形支撐頭相適配的卡頭。本發明通過上述設置使得轉子的葉片在轉動時由於巨大的風速擾動而導致定子的振動通過上述結構設置而分散開，提高了定子的穩定嵌套。此外，本發明所述的風力發電機通過設置夾層以及內壁的冷卻液循環管形成了足以使得轉子、齒輪箱和發電機散熱良好的環境，提高了設備的工作穩定性。
【專利說明】—種風力發電機
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種風力發電機，屬於風力發電【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著經濟和人口的增長，電力資源問題成為越來越受關注的社會問題。隨著煤炭資源開採的逐漸加深，煤炭資源日趨匱乏，與此同時燃煤發電所帶來的霧霾問題，啟發了整個社會去考慮能源合理利用來解決電力資源問題。
[0003]風力逐漸走入人們的視野，風力所蘊藏的能量之大，如果可以合理、有效利用，那麼將有效地解決燃煤發電目前所存在的資源匱乏、環境汙染的問題。根據數據計算，如果可以有效利用風力，那麼全世界每年燃燒煤所獲得的電能，只有風力在一年內所提供電能的三分之一。
[0004]目前，風力發電已經成為一種無需燃料、清潔、有效的發電方式，其充分利用了風能潛能大、可再生、無汙染的特性，通過將風的動能轉變成機械動能、再把機械能轉化為電力動能從而發電。在發電時，所需裝置稱為風力發電機組，一般由風輪(小型裝置還包括尾舵〉、風力發電機和鐵塔三部分組成。其中，風輪是將風的動能轉變為機械能的重要結構件，由強度大、重量輕的螺旋槳葉輪組成。風力發電機則將由風輪得到的恆定轉速通過升速傳遞把機械能轉變為電能。鐵塔是支承風輪(和尾舵)和發電機的結構件，為了獲得較大、較均勻、具有足夠強度的風力，鐵塔的建造高度需要根據地面障礙物對風速的影響來確定。工作時，當風吹向葉輪時，葉輪上產生氣動力驅動風輪轉動，由於風輪的轉速比較低，而且風力的大小和方向處於不斷變化的狀態，這就導致葉輪轉速不穩定，無法滿足風力發電機的額定轉速要求，所以在利用風輪帶動發電機之前，還必須附加一個把轉速提高到發電機額定轉速的齒輪變速箱，再加一個調速機構使轉速保持穩定，然後再聯接到發電機上。
[0005]作為風力發電機組中的重要部件，風力發電機的品質決定著風力發電的成敗。從結構上來講，風力發電機包括機艙、轉子、定子、轉子葉片、軸心、低速軸、齒輪箱、發電機等。安裝時，都是將定子緊密嵌套於機艙內部來設置，但是由於定子和機艙緊密嵌套，而定子和轉子是相互配合設置的，轉子轉動時會由於巨大的風速擾動而導致定子在一定程度上產生振動，從而不利於定子在機艙內部的緊密嵌套設置。此外，風力發電機在設置時，由於內部轉子的轉動等會產生較大的熱量，為了實現機艙內部溫度保持在一定的水平，一般都需要設置風扇進行降溫，而風扇的設置位置一般選擇在機艙的端蓋處，位於端蓋處的風扇僅能在一定程度上對於轉子處的散熱具有一定的溫度，但是對於距離端蓋處較遠的齒輪箱以及發電機的散熱則無法有效控制。
[0006]此外，現有的風力發電機外殼主要考慮其剛度等性能，但是對於其散熱的功能沒有太多的考慮，即便設置了散熱部件諸如風扇等，對於風力發電機本身工作散熱作用並不大。
【發明內容】
[0007]本發明提供了一種有效解決因轉子轉動而引起的定子振動導致定子嵌套不穩定問題的風力發電機，同時該風力發電機還可以有效解決轉子轉動的散熱以及發電機工作的散熱。
[0008]本發明所解決的另一個技術問題是提供一種可有效實現自身散熱的風力發電機。
[0009]為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的:
[0010]一種風力發電機,其包括外殼；
[0011 ] 設置在所述外殼內部的機艙；
[0012]設置在所述機艙內的定子和轉子；
[0013]在所述機艙的橫向軸心線設置有低速軸，所述轉子嵌套設置在所述低速軸上，在所述轉子上設置有轉子葉片；
[0014]所述風力發電機還設置有齒輪箱和發電機；
[0015]在所述機艙內部對應設置所述定子的位置，朝向所述機艙軸心周向延伸設置有凸起環，在所述凸起環的內緣上設置有奇數個支撐件，在每個所述支撐件上設置有適於所述凸起環的內緣插入並卡定的卡槽；在所述支撐件上，卡槽上方設置有楔形支撐頭，所述支撐頭朝向所述機艙內壁傾斜且傾斜角a為30-50° ;在所述凸起環的內緣上還設置有多個凹處；
[0016]在所述定子外緣上設置有與所述的凹處相適配的延伸凸起，以及與所述楔形支撐頭相適配的卡頭；
[0017]所述外殼為夾層結構，在所述夾層內從對應所述外殼的一端到另一端螺旋設置有冷卻液循環管，所述冷卻液循環管的一端為冷卻液加入口，所述冷卻液加入口設置在所述外殼外壁上，所述冷卻液循環管的另一端延伸到所述機艙內壁；
[0018]在所述機艙內，避開所述定子設置的位置套設有散熱套管，所述散熱套管與所述機艙內壁之間具有間隙，所述間隙適於容納冷卻液循環管，所述散熱套管上設置有多個均勻分布的通孔；在所述散熱套管與所述機艙內壁之間的間隙內對應所述散熱套管從一端到另一端周向設置有冷卻液循環管，所述散熱套管內的冷卻液循環管與夾層內的冷卻液循環管連接；
[0019]所述低速軸與所述齒輪箱連接，齒輪箱通過高速軸與發電機連接；
[0020]所述風力發電機的外殼由如下重量份的原料熔鑄而成:
[0021]鐵35-50，銅 3-4，錳 10-15，鉻 0.5-0.8，鎳 1.0-3.0，鈦 1.5-2.3，鋁 900-930，改性石墨7-9 ；
[0022]所述石墨經改性劑浸潰至少1.5h後、於300-50(TC焙燒後粉碎得到，所述改性劑由如下組分組成:
[0023]十二烷基苯磺酸鈉重量份為50-100，聚乙二醇6000的重量份為30-60，水的重量份為200-300 ;石墨和改性劑的質量比為1: 2-1: 3。
[0024]在所述凸起環上開設有環形緩衝槽，所述環形緩衝槽以所述凸起環的中心為中心周向設置一周。
[0025]所述支撐件沿周向均勻分布。
[0026]本發明的上述技術方案相比現有技術具有以下優點:
[0027]本發明所述的風力發電機，通過在所述機艙內部對應設置所述定子的位置，朝向所述機艙軸心周向延伸設置有凸起環，在所述凸起環的內緣上設置有奇數個支撐件，在每個所述支撐件上設置有適於所述凸起環的內緣插入並卡定的卡槽；在所述支撐件上，卡槽上方設置有楔形支撐頭，所述支撐頭朝向所述機艙內壁傾斜且傾斜角3為30-50。；在所述凸起環的內緣上還設置有多個凹處；在所述定子外緣上設置有與所述的凹處相適配的延伸凸起，以及與所述楔形支撐頭相適配的卡頭。
[0028]通過設置凸起環並在凸起環的內緣上設置支撐件，支撐件採用非固定焊接方式通過凸起環和機艙內壁連接，並通過楔形支撐頭和定子的接觸支撐，使得轉子的葉片在轉動時由於巨大的風速擾動而導致定子的振動通過上述結構設置而分散開，提高了定子的穩定嵌套。此外，本發明所述的風力發電機通過設置所述外殼為夾層結構，在所述夾層內從對應所述外殼的一端到另一端螺旋設置有冷卻液循環管，所述冷卻液循環管的一端為冷卻液加入口，所述冷卻液加入口設置在所述外殼外壁上，所述冷卻液循環管的另一端延伸到所述機艙內壁，並且從所述機艙的一端到另一端避開所述定子設置的位置周向設置有冷卻液循環管，機艙內的冷卻液循環管與所述夾層內的冷卻液循環管連接，使得機艙內部通過夾層以及內壁的冷卻液循環管形成了足以使得轉子、齒輪箱和發電機散熱良好的環境，提高了設備的工作穩定性。
[0029]本發明所述的風力發電機，通過在所述凸起環上開設有環形緩衝槽，所述環形緩衝槽以所述凸起環的中心為中心周向設置一周，從而更好地實現了對轉子風速擾動的進一步緩衝釋放，更加提高了定子的穩定嵌套以及設備整體的穩定性。
[0030]此外，本發明所述的風力發電機，通過設置特殊的發電機外殼材料，有效地利用各材料組分鐵、銅、錳、鉻、鎳、鈦、鋁、改性石墨之間的配合關係，同時利用改性劑對石墨改性，提高了石墨的導熱、散熱性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]為了使本發明的內容更容易被清楚的理解，下面根據本發明的具體實施例並結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中
[0032]圖1是本發明所述風力發電機沿低速軸的縱剖圖；
[0033]圖2是本發明所述風力發電機的定子結構圖以及與所述定子對應設置的側剖圖以及與所述定子配套設置的凸起環、支撐件和楔形支撐頭的結構示意圖；
[0034]圖3是本發明所述支撐件的結構示意圖。
[0035]圖中附圖標記表不為:1-外殼，2-機艙，3-定子，4-轉子，6-齒輪箱，7-發電機，8-高速軸，9-低速軸，10-凸起環，11-支撐件，12-楔形支撐頭，13-凹處，14-冷卻液循環管，15-延伸凸起，16-卡頭，17-卡槽。
【具體實施方式】
[0036]本發明所述的風力發電機，如圖1所示，其包括外殼1 ；在所述外殼1內部設置機艙2 ；在所述機艙2內還設置有定子3、轉子4、齒輪箱6和發電機7，在所述轉子4上設置有轉子4葉片。在所述機艙2的橫向軸心線設置有低速軸9，所述轉子4嵌套設置在所述低速軸9上。在所述機艙2內部對應設置所述定子3的位置，朝向所述機艙2軸心周向延伸設置有凸起環10，對於所述凸起環10的設置優選設置為連續的周向凸起環10。在本實施例中，所述機艙2呈圓柱形，所述凸起環10為圓環形。在所述凸起環10的內緣上設置有奇數個支撐件11，見圖2中的上圖所述支撐件11可以根據實際風力發電機7的功率設計確定支撐件11的個數以更好地釋放風力擾動所帶來的對定子3卡定狀態的影響。對於所述支撐件11的結構，見圖3所示，其要求在每個所述支撐件11上設置有適於所述凸起環10的內緣插入並卡定的卡槽17 ;在所述支撐件11上，卡槽17上方設置有楔形支撐頭12，所述支撐頭朝向所述機艙2內壁傾斜且傾斜角a為30-50° ;在所述凸起環10的內緣上還設置有多個凹處13。
[0037]對應的，在所述定子3外緣上設置有與所述的凹處13相適配的延伸凸起15，以及與所述楔形支撐頭12相適配的卡頭16，見圖2中的下圖所示；使用時，首先保證楔形支撐頭12對定子3進行卡定，然後再通過定子3外緣上的凸起和凸起環10上的凹處13配合實現進一步的固定。
[0038]此外，本發明所述的風力發電機7的外殼I為夾層結構，在所述夾層內從對應所述外殼I的一端到另一端螺旋設置有冷卻液循環管14，所述冷卻液循環管14的一端為冷卻液加入口，所述冷卻液加入口設置在所述外殼I外壁上，所述冷卻液循環管14的另一端延伸到所述機艙2內壁；
[0039]在所述機艙2內，避開所述定子3設置的位置套設有散熱套管，所述散熱套管與所述機艙2內壁之間具有間隙，所述間隙適於容納冷卻液循環管14，所述散熱套管上設置有多個均勻分布的通孔；在所述散熱套管與所述機艙2內壁之間的間隙內對應所述散熱套管從一端到另一端周向設置有冷卻液循環管14，所述散熱套管內的冷卻液循環管14與夾層內的冷卻液循環管14連接；
[0040]所述低速軸9與所述齒輪箱6連接，齒輪箱6通過高速軸8與發電機7連接。
[0041]此外，在所述凸起環10上還開設有環形緩衝槽，所述環形緩衝槽以所述凸起環10的中心為中心周向設置一周。所述支撐件11沿周向均勻分布。
[0042]本發明所述的風力發電機，外殼採用新的材料，具體內容詳細闡述如下:
[0043]實施例1
[0044]取十二燒基苯磺酸鈉50kg,聚乙二醇600取60kg,混合後向其中加入水200kg,配製得到石墨改性劑溶液。
[0045]將石墨改性劑溶液質量1/2的石墨加入到該改性劑溶液中，浸潰1.5h，之後將石墨取出於300°C焙燒，對經焙燒後的石墨進行粉碎至粒徑為納米級，本實施例中選擇粒徑為10_15nmo
[0046]取上述粉碎後的改性石墨7kg，和35kg鐵、4kg銅、15kg錳、0.5kg鉻、1.6kg鎳、2.0kg鈦、900kg鋁混合，熔鑄製備得到本發明所述的發電機外殼材料。經測試，該材料的導熱係數在常溫下為435W/mK。
[0047]實施例2
[0048]取十二燒基苯磺酸鈉100kg,聚乙二醇600取30kg,混合後向其中加入水250kg,配製得到石墨改性劑溶液。
[0049]將石墨改性劑溶液質量1/3的石墨加入到該改性劑溶液中，浸潰5h，之後將石墨取出於450°C焙燒，對經焙燒後的石墨進行粉碎至粒徑為納米級，本實施例中選擇粒徑為10_15nmo
[0050]取上述粉碎後的改性石墨8kg，和50kg鐵、3kg銅、1kg錳、0.8kg鉻、1.0kg鎳、
1.5kg鈦、930kg鋁混合，熔鑄製備得到本發明所述的發電機外殼材料。經測試，該材料的導熱係數在常溫下為430W/mK。
[0051]實施例3
[0052]取十二燒基苯磺酸鈉68kg,聚乙二醇600取45kg,混合後向其中加入水300kg,配製得到石墨改性劑溶液。
[0053]將石墨改性劑溶液質量1/3的石墨加入到該改性劑溶液中，浸潰4h，之後將石墨取出於500°C焙燒，對經焙燒後的石墨進行粉碎至粒徑為納米級，本實施例中選擇粒徑為60_65nmo
[0054]取上述粉碎後的改性石墨9kg，和45kg鐵、3kg銅、13kg猛、0.6kg絡、3.0kg鎳、
2.3kg鈦、910kg鋁混合，熔鑄製備得到本發明所述的發電機外殼材料。經測試，該材料的導熱係數在常溫下為451W/mK。
[0055]對比例
[0056]取粉碎粒徑為60_65nm的石墨9kg,和45kg鐵、3kg銅、13kg猛、0.6kg鉻、3.0kg鎳、2.3kg鈦、910kg鋁混合，熔鑄製備得到本發明所述的發電機外殼材料。經測試，該材料的導熱係數在常溫下為401W/mK。
[0057]採用實施例1-3中的材料製得的風力發電機外殼在正常使用狀態下，連續使用一周，測試機艙內溫度上升幅度在:TC範圍內。而使用對比例正宗的材料製得的風力發電機外殼，在正常使用狀態下，連續使用一周，測試機艙內溫度上升幅度在15-20°c範圍內。
[0058]雖然本發明已經通過上述具體實施例對其進行了詳細闡述，但是，本專業普通技術人員應該明白，在此基礎上所做出的未超出權利要求保護範圍的任何形式和細節的變化，均屬於本發明所要保護的範圍。
【權利要求】
1.一種風力發電機,其包括外殼； 設置在所述外殼內部的機艙； 設置在所述機艙內的定子和轉子； 在所述機艙的橫向軸心線設置有低速軸，所述轉子嵌套設置在所述低速軸上，在所述轉子上設置有轉子葉片； 所述風力發電機還設置有齒輪箱和發電機； 其特徵在於:在所述機艙內部對應設置所述定子的位置，朝向所述機艙軸心周向延伸設置有凸起環，在所述凸起環的內緣上設置有奇數個支撐件，在每個所述支撐件上設置有適於所述凸起環的內緣插入並卡定的卡槽；在所述支撐件上，卡槽上方設置有楔形支撐頭，所述支撐頭朝向所述機艙內壁傾斜且傾斜角a為30-50° ;在所述凸起環的內緣上還設置有多個凹處； 在所述定子外緣上設置有與所述的凹處相適配的延伸凸起，以及與所述楔形支撐頭相適配的卡頭； 所述外殼為夾層結構，在所述夾層內從對應所述外殼的一端到另一端螺旋設置有冷卻液循環管，所述冷卻液循環管的一端為冷卻液加入口，所述冷卻液加入口設置在所述外殼外壁上，所述冷卻液循環管的另一端延伸到所述機艙內壁； 在所述機艙內，避開所述定子設置的位置套設有散熱套管，所述散熱套管與所述機艙內壁之間具有間隙，所述間隙適於容納冷卻液循環管，所述散熱套管上設置有多個均勻分布的通孔；在所述散熱套管與所述機艙內壁之間的間隙內對應所述散熱套管從一端到另一端周向設置有冷卻液循環管，所述散熱套管內的冷卻液循環管與夾層內的冷卻液循環管連接； 所述低速軸與所述齒輪箱連接，齒輪箱通過高速軸與發電機連接； 所述風力發電機的外殼由如下重量份的原料熔鑄而成:
鐵 35-50，銅 3-4，錳 10-15，鉻 0.5-0.8，鎳 1.0-3.0，鈦 1.5-2.3，鋁 900-930，改性石墨7-9 ； 所述石墨經改性劑浸潰至少1.5h後、於300-50(TC焙燒後粉碎得到，所述改性劑由如下組分組成: 十二烷基苯磺酸鈉重量份為50-100，聚乙二醇6000的重量份為30-60，水的重量份為200-300 ； 石墨和改性劑的質量比為1: 2-1: 3。
2.根據權利要求1所述的風力發電機，其特徵在於，在所述凸起環上開設有環形緩衝槽，所述環形緩衝槽以所述凸起環的中心為中心周向設置一周。
3.根據權利要求1所述的風力發電機，其特徵在於，所述支撐件沿周向均勻分布。
【文檔編號】F03D9/00GK104454356SQ201410550695
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月17日 優先權日:2014年10月17日
【發明者】賀志勇 申請人:交城新華機械有限公司