專利名稱：無刷勵磁多相水冷同步風(fēng)力發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種風(fēng)力發(fā)電機機組用的無刷勵磁、多 相、水冷同步發(fā)電機，尤其是一種帶有全功率變頻器的兆瓦級變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機組。
背景技術(shù)近年來，風(fēng)能作為清潔能源已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，其中一種有效的利用方式就 是風(fēng)力發(fā)電?，F(xiàn)有機組所用的發(fā)電機包括異步發(fā)電機、雙饋發(fā)電機、電勵磁同步發(fā)電機、永 磁發(fā)電機，電勵磁同步發(fā)電機也是風(fēng)力發(fā)電機機組應(yīng)用的一種重要機型。對于傳統(tǒng)的電勵 磁同步發(fā)電機，需要滑環(huán)和碳刷裝置，存在碳刷磨損和碳刷粉末的問題。在機艙內(nèi)部密閉的 空間里，碳刷粉末對于其他部件存在污染。現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機組多采用低壓大容量系統(tǒng)，對于 三相發(fā)電機，存在嚴(yán)重的發(fā)熱問題；對于變流器，要實現(xiàn)低壓大功率系統(tǒng)，系統(tǒng)電流比較大， 需要多個功率器件并聯(lián)實現(xiàn)，存在功率器件間的均流問題，存在安全可靠性問題
實用新型內(nèi)容
為解決滑環(huán)和碳刷裝置存在的磨損和可靠性問題，采用了無刷勵磁結(jié)構(gòu)，增加了 勵磁機和旋轉(zhuǎn)整流器12。采用無刷勵磁方式，取消了傳統(tǒng)的滑動接觸部件，因而具有可靠性 高、體積小、重量輕及電氣性能好、可長期連續(xù)運行而不需要維護(hù)等優(yōu)點，特別適合于風(fēng)力 發(fā)電的場合。本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種無刷勵磁多相水冷同 步風(fēng)力發(fā)電機，包括轉(zhuǎn)軸7、空水冷機座1、端蓋9、主發(fā)電機、交流勵磁機、旋轉(zhuǎn)整流器12和 內(nèi)部風(fēng)扇13 ；所述轉(zhuǎn)軸7中間固定安裝有主發(fā)電機，主發(fā)電機外側(cè)設(shè)置有空水冷機座1，空 水冷機座1兩端固定有端蓋9，端蓋9通過軸承8與轉(zhuǎn)軸7活動連接；所述空水冷機座1外 的轉(zhuǎn)軸7 —端固定安裝有交流勵磁機，交流勵磁機連接有旋轉(zhuǎn)整流器12 ；所述空水冷機座1 內(nèi)的轉(zhuǎn)軸7 —端固定安裝有內(nèi)部風(fēng)扇13。所述主發(fā)電機由固定在轉(zhuǎn)軸7上的主發(fā)電機轉(zhuǎn)子6和主發(fā)電機定子4構(gòu)成，主發(fā) 電機定子4設(shè)置在主發(fā)電機轉(zhuǎn)子6外側(cè)。所述交流勵磁機由固定在轉(zhuǎn)軸7上的勵磁機轉(zhuǎn)子 11和勵磁機定子10構(gòu)成，勵磁機定子10設(shè)置在勵磁機轉(zhuǎn)子11外側(cè)。所述空水冷機座1中 由外向內(nèi)依次設(shè)置有機座風(fēng)道2和機座水道3。所述空水冷機座1外設(shè)置有出線盒5。本實用新型的無刷勵磁多相水冷同步風(fēng)力發(fā)電機采用了無刷勵磁結(jié)構(gòu)，增加了勵 磁機和旋轉(zhuǎn)整流器12。采用無刷勵磁方式，取消了傳統(tǒng)的滑動接觸部件，因而具有可靠性 高、體積小、重量輕及電氣性能好、可長期連續(xù)運行而不需要維護(hù)等優(yōu)點，特別適合于風(fēng)力 發(fā)電的場合。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；其中1為空水冷機座；2為機座風(fēng)道；3為機座水道；4為主發(fā)電機定子；5為出線盒；6為主發(fā)電機轉(zhuǎn)子；7為轉(zhuǎn)軸；8為軸承；9為端蓋；10為勵磁機定子；11為勵磁機轉(zhuǎn)子； 12為旋轉(zhuǎn)整流器；13為內(nèi)部風(fēng)扇。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述參見圖1、2，一種無刷勵磁多相水冷同步風(fēng)力發(fā)電機，包括轉(zhuǎn)軸7、空水冷機座1、 端蓋9、主發(fā)電機、交流勵磁機、旋轉(zhuǎn)整流器12和內(nèi)部風(fēng)扇13 ；所述轉(zhuǎn)軸7中間固定安裝有 主發(fā)電機，主發(fā)電機外側(cè)設(shè)置有空水冷機座1，空水冷機座1兩端固定有端蓋9，端蓋9通過 軸承8與轉(zhuǎn)軸7活動連接；所述空水冷機座1外的轉(zhuǎn)軸7 —端固定安裝有交流勵磁機，交流 勵磁機連接有旋轉(zhuǎn)整流器12 ；所述空水冷機座1內(nèi)的轉(zhuǎn)軸7—端固定安裝有內(nèi)部風(fēng)扇13。所述主發(fā)電機由固定在轉(zhuǎn)軸7上的主發(fā)電機轉(zhuǎn)子6和主發(fā)電機定子4構(gòu)成，主發(fā) 電機定子4設(shè)置在主發(fā)電機轉(zhuǎn)子6外側(cè)。所述交流勵磁機由固定在轉(zhuǎn)軸7上的勵磁機轉(zhuǎn)子 11和勵磁機定子10構(gòu)成，勵磁機定子10設(shè)置在勵磁機轉(zhuǎn)子11外側(cè)。所述空水冷機座1中 由外向內(nèi)依次設(shè)置有機座風(fēng)道2和機座水道3。所述空水冷機座1外設(shè)置有出線盒5。無刷同步發(fā)電機由主發(fā)電機(轉(zhuǎn)場式)、交流勵磁機(轉(zhuǎn)樞式)、旋轉(zhuǎn)整流器12等 主要部分組成，主發(fā)電機轉(zhuǎn)子6、勵磁機電樞和旋轉(zhuǎn)整流器12都裝在同一軸上一起旋轉(zhuǎn)，勵 磁機磁極固定在定子內(nèi)側(cè)。本發(fā)明包括空水冷機座1、出線盒5、端蓋9、軸承8、軸、主發(fā)電機定轉(zhuǎn)子、內(nèi)部風(fēng) 扇13、勵磁機定子10轉(zhuǎn)子、旋轉(zhuǎn)整流器12等部分，如圖1所示。本發(fā)明的無刷勵磁同步發(fā)電機原理圖如圖2所示，本例中采用了六相繞組，同樣 適合于多相電機。無刷勵磁同步發(fā)電機的工作原理當(dāng)風(fēng)輪機拖動主發(fā)電機旋轉(zhuǎn)時，勵磁機定子10 勵磁繞組由外部供給直流電，產(chǎn)生勵磁機需要的勵磁磁場，勵磁機三相電樞繞組旋轉(zhuǎn)切割 勵磁磁場產(chǎn)生電勢，輸出三相電壓；輸出三相電壓通過裝在軸上的旋轉(zhuǎn)整流器12整流后得 到直流電，旋轉(zhuǎn)整流器12的輸出通過軸孔與主發(fā)電機的轉(zhuǎn)子勵磁繞組相連接為其提供勵 磁電流，從而產(chǎn)生主發(fā)電機的需要的勵磁磁場，主發(fā)電機勵磁磁場旋轉(zhuǎn)切割定子電樞繞組 產(chǎn)生電勢，輸出多相電壓。為解決滑環(huán)和碳刷裝置存在的磨損和可靠性問題，采用了無刷勵磁結(jié)構(gòu)，增加了 勵磁機和旋轉(zhuǎn)整流器12。采用無刷勵磁方式，取消了傳統(tǒng)的滑動接觸部件，因而具有可靠性 高、體積小、重量輕及電氣性能好、可長期連續(xù)運行而不需要維護(hù)等優(yōu)點，特別適合于風(fēng)力 發(fā)電的場合。眾所周知，在相同的電機額定容量下，六相電機每相的容量為三相電機每相容量 的一半，在保持相電壓不變的情況下，則和三相電機相比，相電流可以降低一半。通常三相 電機是通過增加繞組的每相串聯(lián)匝數(shù)，實現(xiàn)高壓大容量；多相電機則是通過增加電機相數(shù)， 實現(xiàn)低壓大容量，同時配備多相低壓變流器，避免了功率器件的并聯(lián)使用所產(chǎn)生的均流問 題，特別適合低壓但又需要輸出大功率的風(fēng)力發(fā)電機場合。眾所周知，多相電機相比于三 相電機有如下優(yōu)點(1)降低了相電流；(2)轉(zhuǎn)子表面損耗顯著減小從而提高電機效率；(3) 允許采用較小的氣隙從而減少轉(zhuǎn)子上的總損耗；(4)提高了繞組系數(shù)從而提高了電機的有 效材料利用率。[0018]為了減輕大功率發(fā)電機重量、降低其溫升，采用空水冷機座1實現(xiàn)發(fā)電機的冷卻。本發(fā)明中機座采用空水混合冷卻結(jié)構(gòu)，定子采用直接水冷，定子產(chǎn)生的熱量經(jīng)鐵芯與機座 的熱傳導(dǎo)，由機座水夾層中的冷卻水帶走，冷卻效果好。通過內(nèi)部風(fēng)扇13的攪動，內(nèi)部風(fēng)通 過軸向風(fēng)道循環(huán)，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱量需經(jīng)由極間通風(fēng)道由空氣帶走。因此轉(zhuǎn)子采用軸向循環(huán) 的冷卻風(fēng)冷卻，空氣的熱量最終由水冷機座中的冷卻水帶走。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實施方式
僅限于此，對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫 離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所 提交的權(quán)利要求書確定專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求無刷勵磁多相水冷同步風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于包括轉(zhuǎn)軸(7)、空水冷機座(1)、端蓋(9)、主發(fā)電機、交流勵磁機、旋轉(zhuǎn)整流器(12)和內(nèi)部風(fēng)扇(13)；所述轉(zhuǎn)軸(7)中間固定安裝有主發(fā)電機，主發(fā)電機外側(cè)設(shè)置有空水冷機座(1)，空水冷機座(1)兩端固定有端蓋(9)，端蓋(9)通過軸承(8)與轉(zhuǎn)軸(7)活動連接；所述空水冷機座(1)外的轉(zhuǎn)軸(7)一端固定安裝有交流勵磁機，交流勵磁機連接有旋轉(zhuǎn)整流器(12)；所述空水冷機座(1)內(nèi)的轉(zhuǎn)軸(7)一端固定安裝有內(nèi)部風(fēng)扇(13)。
2.如權(quán)利要求1所述無刷勵磁多相水冷同步風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于所述主發(fā)電機 由固定在轉(zhuǎn)軸(7)上的主發(fā)電機轉(zhuǎn)子(6)和主發(fā)電機定子(4)構(gòu)成，主發(fā)電機定子(4)設(shè) 置在主發(fā)電機轉(zhuǎn)子(6)外側(cè)。
3.如權(quán)利要求1所述無刷勵磁多相水冷同步風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于所述交流勵磁 機由固定在轉(zhuǎn)軸(7)上的勵磁機轉(zhuǎn)子(11)和勵磁機定子(10)構(gòu)成，勵磁機定子(10)設(shè)置 在勵磁機轉(zhuǎn)子(11)外側(cè)。
4.如權(quán)利要求1所述無刷勵磁多相水冷同步風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于所述空水冷機 座(1)中由外向內(nèi)依次設(shè)置有機座風(fēng)道⑵和機座水道(3)。
5.如權(quán)利要求1所述無刷勵磁多相水冷同步風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于所述空水冷機 座⑴外設(shè)置有出線盒(5)。
專利摘要本實用新型公開了一種無刷勵磁多相水冷同步風(fēng)力發(fā)電機，包括轉(zhuǎn)軸、空水冷機座、端蓋、主發(fā)電機、交流勵磁機、旋轉(zhuǎn)整流器和內(nèi)部風(fēng)扇；所述轉(zhuǎn)軸中間固定安裝有主發(fā)電機，主發(fā)電機外側(cè)設(shè)置有空水冷機座，空水冷機座兩端固定有端蓋，端蓋通過軸承與轉(zhuǎn)軸活動連接；所述空水冷機座外的轉(zhuǎn)軸一端固定安裝有交流勵磁機，交流勵磁機連接有旋轉(zhuǎn)整流器；所述空水冷機座內(nèi)的轉(zhuǎn)軸一端固定安裝有內(nèi)部風(fēng)扇。本實用新型的無刷勵磁多相水冷同步風(fēng)力發(fā)電機采用了無刷勵磁結(jié)構(gòu)，增加了勵磁機和旋轉(zhuǎn)整流器。采用無刷勵磁方式，取消了傳統(tǒng)的滑動接觸部件，因而具有可靠性高、體積小、重量輕及電氣性能好、可長期連續(xù)運行而不需要維護(hù)等優(yōu)點，特別適合于風(fēng)力發(fā)電的場合。
文檔編號H02K9/04GK201742269SQ20102012246
公開日2011年2月9日 申請日期2010年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月3日
發(fā)明者周會軍, 王成, 王裕峰 申請人:西安久和能源科技有限公司