專利名稱：兆瓦級直驅(qū)低速永磁風(fēng)力發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機，尤其為一種兆瓦級直驅(qū)低速永磁風(fēng)力發(fā)電機。
背景技術(shù)：
由于能源的短缺和枯竭，風(fēng)能已經(jīng)成為一種新的替代能源。但當(dāng)前，大多數(shù)風(fēng)力發(fā)電機采用雙饋式風(fēng)力發(fā)電機機型，由于需要提高發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，雙饋式發(fā)電機需要一個變速箱，這使得整個風(fēng)力發(fā)電機的體積、重量和成本都大大提高，增加了功率的損耗，并且增加了設(shè)計難度和風(fēng)力發(fā)電普及的難度，不利于風(fēng)電事業(yè)的發(fā)展。因此目前需要一種無變速箱，效率更高、結(jié)構(gòu)更簡單的兆瓦級低速永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機。另外，目前的風(fēng)力發(fā)電機的定軸與轉(zhuǎn)軸均為圓柱形，由于軸承之間存在空隙，因此在葉輪轉(zhuǎn)動時，會產(chǎn)生軸向及徑向的晃動，從而造成葉輪轉(zhuǎn)動不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種兆瓦級低速永磁風(fēng)力發(fā)電機，其包括塔筒回轉(zhuǎn)支撐、 風(fēng)輪輪轂、定子機殼、定子繞組、永磁磁極、后端蓋、后軸承、前軸承、定主軸、轉(zhuǎn)子軸和轉(zhuǎn)子支架，所述轉(zhuǎn)子軸通過所述前軸承與后軸承安裝在所述定主軸上，所述定主軸固定在所述塔筒回轉(zhuǎn)支撐上且與所述后端蓋直接連接，所述后端蓋和前端蓋與所述定子機殼相連接。 另外，本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機的轉(zhuǎn)子為內(nèi)轉(zhuǎn)子，所述風(fēng)輪輪轂與所述轉(zhuǎn)子軸連接從而直接驅(qū)動轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)，所述永磁磁極通過所述轉(zhuǎn)子支架固定在所述轉(zhuǎn)子軸上，所述定子繞組安裝在所述定子機殼上，所述永磁磁極的數(shù)目為70-80并在轉(zhuǎn)子圓周方向均勻排列，所述定子繞組的數(shù)目為300-350組。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子軸和定主軸均是均是錐度為0. 35-0. 40的錐形空心軸。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子軸和定主軸的中心線在連接輪轂的一端相對于水平線向上偏離 2-7°。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子支架內(nèi)部的加強筋板中央部位具有環(huán)形通孔。優(yōu)選地，所述定子機殼上裝有散熱片。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子軸上安裝有剎車盤，所述后端蓋上安裝有手動剎車機構(gòu)及連接在所述剎車盤(10)上的液壓主動閘。優(yōu)選地，所述定主軸上安裝有防雷碳刷。優(yōu)選地，在所述前端蓋上裝有兩環(huán)防雨槽內(nèi)防雨槽和外防雨槽。優(yōu)選地，所述前軸承是調(diào)心圓柱滾子軸承，所述后軸承是單列圓柱滾子軸承。本發(fā)明的有益效果如下。本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機的轉(zhuǎn)子為內(nèi)轉(zhuǎn)子，S卩，所述風(fēng)輪輪轂與所述轉(zhuǎn)子軸連接從而直接驅(qū)動轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)，所述永磁磁極固定在所述轉(zhuǎn)子軸上，所述定子繞組安裝在所述定子機殼上。葉輪輪轂驅(qū)動轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動則帶動永磁磁極在定子繞組中作圓周運動， 經(jīng)過轉(zhuǎn)子周圍的線圈時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，使線圈形成切割磁感線運動，從而在線圈內(nèi)生成感應(yīng)電流實現(xiàn)發(fā)電。采用本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機的機械結(jié)構(gòu)，省去變速箱及聯(lián)軸器等機構(gòu)，大大降低了生產(chǎn)成本，減少了功率損耗，減輕了發(fā)電機的重量，降低了設(shè)計難度，減少了機組故障，提高了年運行時間，增加了發(fā)電量。另外，本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機省去了電勵磁控制系統(tǒng)，為風(fēng)力發(fā)電機提供永久性磁場，節(jié)省了能源。進一步，為實現(xiàn)永磁風(fēng)力發(fā)電機在低速運行時可產(chǎn)生足夠的電能，可以采用增加永磁磁極數(shù)與定子繞組線圈數(shù)的方法。本發(fā)明的發(fā)電機安裝有70-80個永磁磁極，在轉(zhuǎn)子圓周方向均勻排列，對應(yīng)的定子上安裝300-350組線圈。這樣，只要風(fēng)速只要達到3. 5米每秒便能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電。所述轉(zhuǎn)子軸和定主軸均是錐度為0. 35-0. 40的錐形空心軸。錐形軸能夠使葉輪轉(zhuǎn)動穩(wěn)定。但是，如果錐度過大，前軸承在靜態(tài)下受力過大，導(dǎo)致其壽命縮短；如果錐度過小， 則達不到穩(wěn)定轉(zhuǎn)動的作用。因此，通過計算及實踐中的反復(fù)試驗，使錐形空心軸的錐度設(shè)定為0. 35-0. 40之間。這樣，既避免前軸承受力過大，又能夠是葉輪穩(wěn)定地轉(zhuǎn)動。更進一步，所述轉(zhuǎn)子軸和定主軸的中心線在連接輪轂的一端相對于水平線向上偏離2-7°，通過這樣的向上微仰起的設(shè)置，能夠使轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動更穩(wěn)定。轉(zhuǎn)子支架內(nèi)部的加強筋板中央部位有環(huán)形通孔，以最大程度減輕發(fā)電機的重量， 降低成本。定子機殼上裝有散熱片，以保重發(fā)電機運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的熱量能夠充分地散發(fā)出去， 保證發(fā)電機始終處于正常的環(huán)境溫度，不需要增加傳統(tǒng)的強制風(fēng)冷措施。所述轉(zhuǎn)子軸上安裝有剎車盤，所述后端蓋上安裝有手動剎車機構(gòu)及液壓主動閘。 電機運轉(zhuǎn)過程中，如想停車檢查或維修等可以使用液壓主動間先使電機停機，再通過手動剎車機構(gòu)實現(xiàn)機械剎車，使電機停轉(zhuǎn)。采用液壓主動閘和手動剎車機構(gòu)配合的剎車方式，安全穩(wěn)定，減小人工檢修時操作者出現(xiàn)危險的可能。所述定主軸上安裝有防雷碳刷，定主軸前端通過螺栓緊固安裝了防雷碳刷，利用定主軸中空將雷電傳入塔筒，有效防雷，不論輪轂如何轉(zhuǎn)動均能有效導(dǎo)電，保證發(fā)電機的安全工作。在所述前端蓋上裝有兩環(huán)防雨槽內(nèi)防雨槽和外防雨槽。采用內(nèi)、外防雨槽進行防雨，有效的阻止雨水風(fēng)沙等進入發(fā)電機內(nèi)部。


圖1為本發(fā)明的兆瓦級直驅(qū)低速永磁風(fēng)力發(fā)電機的剖視圖。1定子機殼、2散熱片、3定子繞組、4永磁磁極、5前端蓋、6防雷碳刷、7前軸承內(nèi)壓環(huán)、8前軸承外壓環(huán)、9后端蓋、10剎車盤、11手動剎車機構(gòu)、12后軸承、13前軸承、14定主軸、15轉(zhuǎn)子軸、16液壓主動閘。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖1對本發(fā)明的兆瓦級低速永磁風(fēng)力發(fā)電機進行說明，其包括定子機殼(1)、散熱片O)、定子繞組(3)、永磁磁極0)、前端蓋(5)、防雷碳刷(6)、前軸承內(nèi)壓環(huán)(7)、前軸承外壓環(huán)(8)、后端蓋(9)、剎車盤(10)、手動剎車機構(gòu)(11)、后軸承(12)、前軸承(13)、定主軸(14)、轉(zhuǎn)子軸(15)、液壓主動閘(16)。其中，定主軸(14)通過螺栓和后端蓋(9)固定，轉(zhuǎn)子軸(1 和定主軸(14)之間通過前軸承(1 和后軸承(1 安裝固定，轉(zhuǎn)子軸(15)和定主軸(14)的中心線在連接輪轂的一端相對于水平線向上偏離5°。其中前軸承(1 是調(diào)心圓柱滾子軸承，所述后軸承(1 是單列圓柱滾子軸承。轉(zhuǎn)子軸(1 后端通過螺栓和剎車盤(10)連接，轉(zhuǎn)子支架架在轉(zhuǎn)子軸(1 的外部錐面上。在轉(zhuǎn)子支架的外圓柱面上固定76個永磁磁極0)，定子機殼(1)與后端蓋(9)通過螺栓緊固，定子機殼(1)上通過鴿尾筋固定有320個定子繞組(3)。定子機殼(1)上裝有散熱片O)，定主軸(14)上安裝有防雷碳刷(6)。前端蓋(5) 與定子機殼(1)采用螺栓連接固定，前端蓋(5)外表面加內(nèi)防雨槽和外防雨槽。剎車盤(10) 通過螺栓固定在轉(zhuǎn)子軸(1 后端面上，液壓間(16)通過螺栓固定在后端蓋(9)上，手動剎車機構(gòu)(11)通過栓固定在后端蓋(9)上的上部位置。后軸承的密封是通過剎車盤(10) 與定主軸(14)之間的工業(yè)毛氈來實現(xiàn)的，電機前端加蓋前軸承外壓環(huán)(8)和前軸承內(nèi)壓環(huán)
(7)，前軸承內(nèi)壓環(huán)(7)通過螺栓緊固在定主軸(14)前端面上，前軸承內(nèi)壓環(huán)(7)與外壓環(huán)
(8)之間加封工業(yè)毛氈。
權(quán)利要求
1.一種兆瓦級直驅(qū)低速永磁風(fēng)力發(fā)電機，包括塔筒回轉(zhuǎn)支撐、風(fēng)輪輪轂、定子機殼 (1)、定子繞組(3)、永磁磁極(4)、后端蓋(9)、后軸承(12)、前軸承(13)、定主軸(14)、轉(zhuǎn)子軸(1 和轉(zhuǎn)子支架，所述轉(zhuǎn)子軸(1 通過所述前軸承(1 與后軸承(1 安裝在所述定主軸(14)上，所述定主軸(14)固定在所述塔筒回轉(zhuǎn)支撐上且與所述后端蓋(9)直接連接， 所述后端蓋(9)和前端蓋( 與所述定子機殼(1)相連接，其特征在于，所述風(fēng)輪輪轂與所述轉(zhuǎn)子軸(1 連接，所述永磁磁極(4)通過所述轉(zhuǎn)子支架固定在所述轉(zhuǎn)子軸(1 上，所述定子繞組C3)安裝在所述定子機殼(1)上，所述永磁磁極的數(shù)目為70-80，所述定子繞組的數(shù)目為300-350組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級直驅(qū)低速永磁風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子軸 (15)和定主軸(14)均是錐形空心軸，所述錐形空心軸的錐度為0. 35-0.40。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兆瓦級直驅(qū)低速永磁風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子軸 (15)和定主軸(14)的中心線在連接輪轂的一端相對于水平線向上偏離2-7°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級直驅(qū)低速永磁風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子支架內(nèi)部的加強筋板中央部位具有環(huán)形通孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級直驅(qū)低速永磁風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于，所述定子機殼⑴上裝有散熱片⑵。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級直驅(qū)低速永磁風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子軸 (15)上安裝有剎車盤(10)，所述后端蓋(9)上安裝有手動剎車機構(gòu)(11)及連接在所述剎車盤(10)上的液壓主動閘(16)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級直驅(qū)低速永磁風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于，所述定主軸 (14)上安裝有防雷碳刷(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級直驅(qū)低速永磁風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于，在所述前端蓋(5)上裝有兩環(huán)防雨槽內(nèi)防雨槽和外防雨槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級直驅(qū)低速永磁風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于，所述前軸承 (13)是調(diào)心圓柱滾子軸承，所述后軸承(1 是單列圓柱滾子軸承。
全文摘要
本發(fā)明設(shè)計一種兆瓦級低速永磁風(fēng)力發(fā)電機，包括塔筒回轉(zhuǎn)支撐、風(fēng)輪輪轂、定子機殼(1)、定子繞組(3)、永磁磁極(4)、后端蓋(9)、后軸承(12)、前軸承(13)、定主軸(14)，轉(zhuǎn)子軸(15)，所述轉(zhuǎn)子軸(15)通過所述前軸承(13)與后軸承(12)安裝在所述定主軸(14)上，所述定主軸(14)固定在所述塔筒回轉(zhuǎn)支撐上且與所述后端蓋(9)直接連接，所述后端蓋(9)和前端蓋(5)與所述定子機殼(1)相連接，所述風(fēng)輪輪轂與所述轉(zhuǎn)子軸(15)連接，所述永磁磁極(4)固定在所述轉(zhuǎn)子軸(15)上，所述定子繞組(3)安裝在所述定子機殼(1)上，所述永磁磁極(4)的數(shù)目為70-80，所述定子繞組的數(shù)目為300-350組。采用本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機的機械結(jié)構(gòu)，省去變速箱及聯(lián)軸器等機構(gòu)，大大降低了生產(chǎn)成本，減少了功率損耗，減輕了發(fā)電機的重量，降低了設(shè)計難度，減少了機組故障，提高了年運行時間，增加了發(fā)電量。
文檔編號H02K7/18GK102270900SQ20101019092
公開日2011年12月7日 申請日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者丁源, 盧志勇, 秦源, 許明, 魏冰 申請人:北京天道新源風(fēng)電科技股份有限公司