[实用新型]兆瓦级直驱永磁风力发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种兆瓦级直驱永磁风力发电机，属于风力发电设备中的内转子永磁发电机技术领域。

背景技术

公知的直驱永磁风力发电机主要有内转子永磁发电机和外转子永磁发电机两种形式，单就内转子永磁发电机来说，目前国内外生产的这类发电机的散热方式主要是自然风冷散热，散热效率低，造成永磁发电机结构体积大、功率密度小，进而，必然造成永磁发电机选择电流密度、热负载、线负载等参数都趋于保守，造成发电机单位千瓦重量比较大。同时，对于自重比较大的发电机，承载该发电机的塔架必然要有足够的刚度，既浪费了发电机制造的原材料，又增加了风力发电机组机座、塔筒等附件的制造成本。

散热是风力发电机需要考虑的重要因素，因此，本领域的技术人员对此做出了很多有益的探索，目前所采用的技术手段主要是增加强制风冷装置，例如借鉴其他类型的发电机设置与发电机主轴同轴的散热风扇，但风力发电机的主轴转速很低，一般在20r/min左右，很难获得散热所需的高转速。如果想获得较高的转速，必然需要增加传动机构，比如传动比比较大的齿轮组或者涡轮蜗杆机构，但这又会带来系统的复杂性和后期的维护成本较高的问题。

再一种提高风力发电机散热的技术手段是改造发电机本身的结构，比如中国第2007101656018号名称为“低速直驱式风力发电机主轴”的发明专利申请，所说的主轴为空心圆柱体，其截面为圆环形，该圆柱体的柱体部分为蜂窝格状空腔柱体同向规则排列构成以利于散热。不过风力发电机主要的发热部位在定子铁芯和绕组上，显然上述散热方式不能够直接对该部位进行散热。

而中国第2007103034264号发明专利申请则是一种典型的自然风冷散热的风力发电机，其机座外侧圆周上设有散热筋，正如上面所述，这种散热方式比较简单，受周围环境影响比较大，很难获得较好的散热效果。并且该风力发电机采用了定子和转子由两个同心圆筒构成的结构形式，两者间仅在前端盖处设置了一个轴承，平衡性差，且该轴承不仅要承载比较大的径向负荷，还要承载转子的翻转力矩，轴承磨损严重，又会形成较大的热源。

发明内容

因此，本实用新型为了克服现在的直驱永磁风力发电机散热不良的问题，以至于风力发电系统结构庞大的缺陷，提供了一种结构紧凑，散热效果好的兆瓦级直驱永磁风力发电机。

本实用新型采用以下技术方案：

该实用新型兆瓦级直驱永磁风力发电机，包括：

定子，具有所述发电机的定子铁芯，并固定设置；

转子，同轴地设置于所述定子内部，由风车驱动做旋转运动，并与定子间留有气隙；

电机机壳，用于容纳所述定子和转子，并作为所述定子的固定基体；

端盖，与所述电机机壳的前后端面配合，且与所述定子和转子间留有间隙；

制冷装置，用于送出洁净的冷空气，其排气管连通于一侧端盖上形成的开口位于端盖内侧的环形的冷气通道，该冷气通道通过所述气隙形成的第一通道与另一侧的所述间隙连通，并在该侧端盖上设有出风口。

基于本实用新型技术方案的兆瓦级制取永磁风力发电机采用了一种强制冷却方式，且该强制冷却设备不受发电机自身工作参数的限制，可以灵活调整，且不受周围环境因素的影响。并且该制冷装置采用了直接送出冷风的方案，较普通的风冷具有更有效的冷却效果。

此外，本方案所依赖的结构大多是制造风力发电机所必然存在的，所增加的成本仅在于制冷装置本身，所增加的费用有限。但这种依靠流动的冷空气制冷可以提高发电机散热效率，就实际使用来看，在常温下，基于本方案的风力发电机的电流密度是常规通过散热肋散热的风力发电机的两倍，大大减小了发电机单位千瓦重量比，使风力发电机的结构更加紧凑，也节约了这方面的制造设计成本。

此外，所述冷气通道不是直接采用端盖与定子和转子间的间隙，而采用了在端盖上设置的冷气通道，不至于使冷气压力因流阻损耗过大，从而在定子电枢和转子磁钢部位形成射流，冷却效果相对比较好。

上述兆瓦级直驱永磁风力发电机，所述转子包括作为磁钢安装基体的圆筒、与转子轴承配合的动轴和固定于动轴上的转子基座，以及连接于该转子基座与所述圆筒间的一组具有涡轮叶片形状的转子支撑散热板，转子支撑散热板间形成连通所述冷气通道与相对侧的所述间隙的第二通道。

上述兆瓦级直驱永磁风力发电机，所述动轴中部为前小后大的圆锥台部，且动轴从前端盖处延伸至定子轴向中部，相应地，动轴的轴承包括位于前端盖处前轴承和支撑动轴后端的后轴承。