專利名稱：一種直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，特別是涉及一種應(yīng)用高溫超導(dǎo)發(fā)電機(jī)的直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
背景技術(shù)：
眾所周知，目前陸上風(fēng)電技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但陸地風(fēng)能利用受到了地理?xiàng)l件、可開發(fā)容量等方面的限制。而相比之下，海上風(fēng)電具有資源豐富、風(fēng)速高、紊流小、發(fā)電利用小時(shí)高、不占用土地和適宜大規(guī)模開發(fā)的特點(diǎn)，是全球風(fēng)電發(fā)展的最新前沿。因此，近幾年，歐美國(guó)家開始把風(fēng)電開發(fā)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向海上風(fēng)電。截止2011年，歐洲有15個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)，發(fā)電能力超過100兆瓦。我國(guó)于2010年6月建成上海東海大橋10萬千瓦海上示范風(fēng)電場(chǎng)，這 是歐洲之外唯一建成投產(chǎn)的海上風(fēng)電場(chǎng)。隨著海上風(fēng)電在全球范圍內(nèi)得到進(jìn)一步的關(guān)注，越來越多的供應(yīng)商投身于海上大型風(fēng)電機(jī)組的研發(fā)競(jìng)爭(zhēng)之中。目前，單機(jī)容量大型化、可靠性高和維護(hù)量小是海上風(fēng)電機(jī)組技術(shù)發(fā)展方向。海上風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝、調(diào)試、維護(hù)和檢修技術(shù)難度大，建設(shè)成本高，為降低海上風(fēng)電開發(fā)成本，海上風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量持續(xù)增大。目前，5-7MW功率等級(jí)的大型海上風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)成功研發(fā)樣機(jī)，國(guó)內(nèi)外正在開展IOMW功率等級(jí)的超大型海上風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)與研發(fā)。對(duì)于10麗級(jí)超大型風(fēng)機(jī)傳動(dòng)鏈中的任何一個(gè)零部件都存在不同的困難，減小傳動(dòng)鏈環(huán)節(jié)對(duì)降低風(fēng)電機(jī)組研發(fā)難度與運(yùn)維成本都具有很大意義。直驅(qū)式相對(duì)于帶齒箱的增速式技術(shù)存在一定的優(yōu)勢(shì)，可以有效地減少由于齒輪箱問題而造成的機(jī)組故障，提高系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和壽命，減少維護(hù)成本等。而傳統(tǒng)的永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組或電勵(lì)磁同步風(fēng)電機(jī)組，體積與重量太大。據(jù)美國(guó)超導(dǎo)預(yù)計(jì)，如果采用傳統(tǒng)技術(shù)制造的10兆瓦級(jí)的直驅(qū)式永磁發(fā)電機(jī)，其重量將達(dá)到300噸左右，其過大的電機(jī)體積與重量，必將極大的增加了機(jī)組設(shè)計(jì)難度與風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)難度。因此，提高風(fēng)電機(jī)組的功率密度是海上風(fēng)電機(jī)組大型化技術(shù)的必然選擇。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，使其提高風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)功率密度，減小發(fā)電機(jī)體積與重量，提高機(jī)組運(yùn)行可靠性與經(jīng)濟(jì)性，從而克服現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的不足。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型一種直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括機(jī)架、主軸、輪轂以及發(fā)電機(jī)，所述的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈采用超導(dǎo)勵(lì)磁線圈。作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)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(jī)架上的冷卻源連接。所述的發(fā)電機(jī)的定子通過定子支架與機(jī)架固定連接，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子支架與輪轂固定連接并同速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子支架通過軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐在主軸上。[0010]所述的轉(zhuǎn)子支架與主軸之間安裝有前后兩個(gè)軸承。所述的輪轂內(nèi)安裝有變槳傳動(dòng)系統(tǒng)和變槳控制柜，所述變槳控制柜的輸入電源線和輸入輸出信號(hào)線通過安裝在主軸上的滑環(huán)，與外部電源線、信號(hào)線以及主控柜連接。所述的發(fā)電機(jī)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。采用這樣的設(shè)計(jì)后，本實(shí)用新型具有以下有益效果I、采用直驅(qū)式結(jié)構(gòu)與高溫超導(dǎo)發(fā)電機(jī)，超導(dǎo)電機(jī)采用超導(dǎo)勵(lì)磁繞組，與常規(guī)勵(lì)磁繞組相比，可以獲得更高的磁場(chǎng)密度，減小繞組的安匝數(shù)甚至可以省略鐵心，從而大幅度降低電機(jī)的重量、體積與機(jī)艙重量，減小了機(jī)組塔架與基礎(chǔ)的載荷，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與可靠性；2、機(jī)組主軸采用雙軸承布局形式，可以讓載荷作用點(diǎn)位于兩個(gè)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(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。圖I是本實(shí)用新型一種直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。請(qǐng)參閱圖I所示，本實(shí)用新型一種直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括機(jī)架20、主軸3、輪轂5以及發(fā)電機(jī)21，其中，發(fā)電機(jī)21采用高溫超導(dǎo)發(fā)電機(jī)，即其轉(zhuǎn)子2采用超導(dǎo)勵(lì)磁線圈16進(jìn)行電機(jī)勵(lì)磁。本實(shí)用新型的發(fā)電機(jī)21的轉(zhuǎn)子2可通過轉(zhuǎn)子支架6與輪轂5固定連接，轉(zhuǎn)子支架6可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐在主軸3上，使得轉(zhuǎn)子2與輪轂5可圍繞主軸3同速旋轉(zhuǎn)。較佳的，本實(shí)用新型采用前后兩個(gè)軸承4、12的雙軸承布局形式。此外，轉(zhuǎn)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(jī)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(jī)轉(zhuǎn)子2的冷卻裝置15，用于電機(jī)轉(zhuǎn)子超導(dǎo)勵(lì)磁線圈的冷卻，保證電機(jī)轉(zhuǎn)子的低溫環(huán)境和超導(dǎo)線圈的超導(dǎo)性。發(fā)電機(jī)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(jī)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(nèi)可安裝有變槳傳動(dòng)系統(tǒng)18和變槳控制柜17，該變槳控制柜17的輸入電源線和輸入輸出信號(hào)線9通過安裝在主軸3上的滑環(huán)8引接到外部電源線與信號(hào)線10上，外部電源線與信號(hào)線10與機(jī)艙主控柜相連接。本實(shí)用新型風(fēng)電機(jī)組的高溫超導(dǎo)電機(jī)21僅是電機(jī)轉(zhuǎn)子2勵(lì)磁繞組采用超導(dǎo)線圈，電機(jī)定子I的三相交流線圈22采用常規(guī)導(dǎo)線，而采用直驅(qū)式結(jié)構(gòu)、高溫超導(dǎo)發(fā)電機(jī)與主軸雙軸承布局形式，可以大幅度降低電機(jī)的重量、體積與機(jī)艙重量，減小了機(jī)組塔架與基礎(chǔ)的載荷，減小主軸軸承彎矩，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與可靠性。最后應(yīng)說明的是以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng) 包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括機(jī)架、主軸、輪轂以及發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈采用超導(dǎo)勵(lì)磁線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于所述的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上安裝有冷卻裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于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(jī)架上的冷卻源連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于所述的發(fā)電機(jī)的定子通過定子支架與機(jī)架固定連接，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子支架與輪轂固定連接并同速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子支架通過軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐在主軸上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子支架與主軸之間安裝有前后兩個(gè)軸承。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于所述的輪轂內(nèi)安裝有變槳傳動(dòng)系統(tǒng)和變槳控制柜，所述變槳控制柜的輸入電源線和輸入輸出信號(hào)線通過安裝在主軸上的滑環(huán)，與外部電源線、信號(hào)線以及主控柜連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于所述的發(fā)電機(jī)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(shí)用新型是有關(guān)于一種直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括機(jī)架、主軸、輪轂以及發(fā)電機(jī)，所述的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈采用超導(dǎo)勵(lì)磁線圈。本實(shí)用新型采用直驅(qū)式結(jié)構(gòu)、高溫超導(dǎo)發(fā)電機(jī)與主軸雙軸承布局形式，可以大幅度降低電機(jī)的重量、體積與機(jī)艙重量，減小了機(jī)組塔架與基礎(chǔ)的載荷，減小主軸軸承彎矩，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與可靠性。
文檔編號(hào)H02K1/32GK202602521SQ20122023108
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者王文亮, 秦明, 代海濤, 周志超, 許偉 申請(qǐng)人:國(guó)電聯(lián)合動(dòng)力技術(shù)有限公司