[实用新型]双电机直驱式风力发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及发电机领域，具体讲是一种适用于大功率的双电机直驱式风力发电机。

背景技术

现有技术的兆瓦级电力发电机中的80%左右是采用双馈发电机，即风轮通过一个多级增速机驱动风力发电机发电。在风力发电机运行的过程中，增速机的故障相对较高，一般在70%左右。近年来，为解决这一问题，推出了不需增速机的永磁直驱式风力发电机。但永磁直驱式风力发电机，由于其运行速度低（通常低于20r/min），因此其发电机的体积庞大，如2MW的直驱式风力发电机有的直径已经做到了5m。而我国沿海风力资源丰富，为了充分利用海上风力资源和降低单位KW的风电设备投资，希望风力发电机做得更大，如5MW或更大。对于这样的风力发电机，若做成直驱式，其直径和轴向长度将有很大的增加，重量也会有显著的增加，这样，会使运输及现场安装成为不可能。因此，目前对于3MW的风力发电机往往采用有增速机的非直驱方案。而如上述，增速机是一个高故障率的装置，而风力发电机设备又需要一个能长期高可靠性运行的增速机。

在中国专利网站上公开了申请号为200710020545.9的专利申请，它采用了一种复合磁场，双轴承支撑的双电机结构，即它由内外定子、内定子支架、杯形转子、电励磁绕组和励磁绕组支架；其中，外定子固定于电机外壳内，内定子固定于内定子支架上，内定子支架固定在电机端盖上，极性相异的外永磁体交错排列分布在杯形转子的外壁，极性相异的内永磁体交错排列分布在杯形转子的内壁，并位于内定子和外定子之间，外永磁体和内永磁体互相串联，杯形转子固定于转轴上，电励磁绕组套在电励磁绕组支架中，电励磁绕组支架固定于端盖上。但是，这种结构的双电机直驱式发电机存在以下的缺点：

1）由于该结构是采用双轴承支撑，即转轴的两端由电机的外壳支撑，结构相对复杂，其轴向尺寸较大；

2）复合磁场中的电励磁，转轴需采用非导磁钢，例如不锈钢，而不锈钢的强度较低，价格昂贵，如要满足所需强度，势必增加转轴的截面尺寸，因此，将大幅度增加其制造成本； 

3）另外，为提高风能的利用率，采用电励磁的方法，但是电励磁要耗电，因此，会降低发电机的风能利用率；而且，电励磁只对外定子电机起作用，因此，调节的也只是外定子的输出，而不能调节内定子的输出，因此难以获得最佳风能利用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能充分地利用有限的空间，在不增加体积的情况下能使发电机功率更大、制造成本更低，同时也能提高风能利用率的双电机直驱式风力发电机。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的双电机直驱式风力发电机，包括机舱、机座、叶轮、主轴、双定子和双转子，所述的机座的一端与机舱连接，所述的双定子和双转子均位于机座内，所述的双定子和双转子从外到内的排列顺序依次为外定子、内转子、外转子和内定子；所述的主轴的一端与靠近机舱一侧的机座固定连接，叶轮与主轴的另一端转动连接；该发电机还包括转子支撑架，所述的转子支撑架与叶轮固定连接，所述的内转子和外转子的磁极均安装在转子支撑架上；所述的外定子与机座紧配，所述的内定子与主轴紧配。

所述的主轴包括一端连为一体的外圈和内圈，所述的外圈为大圆柱形的筒状，所述的内圈由连为一体的锥形筒和小圆柱筒组成，所述的锥形筒与外圈之间呈辐射状连接有多个加强筋。

所述的叶轮与主轴的另一端转动连接是指，该连接处包括轴承、轴承压圈和轴承座，所述的轴承的内圈紧配在主轴内圈的小圆柱筒上，并由轴承压圈限位，所述的轴承压圈通过螺栓与主轴内圈的小圆柱筒连接；所述的轴承的外圈紧配在轴承座内，并通过螺栓从左至右依次连接转子支撑架、轴承的外圈、轴承座和叶轮。

所述的轴承为双列圆锥滚子轴承。

所述的外定子紧配在机座的内圆周面上，相应的内转子磁极沿圆周方向均匀嵌入在转子支撑架的外圆周面上，相邻两个内转子磁极的极性相反；所述的内定子紧配在主轴的外圈的外圆周面上，相应的外转子磁极沿圆周方向均匀嵌入在转子支撑架的内圆周面上，相邻两个外转子磁极的极性相反。

所述的在圆周方向上相邻的两块内转子磁极之间嵌有内转子菱形压块，所述的在圆周方向上相邻的两块外转子磁极之间嵌有与内转子菱形压块一一对应的外转子菱形压块，每对内转子菱形压块和外转子菱形压块同时通过同一个螺钉固定在转子支撑架上。

所述的沿圆周方向的内转子磁极和外转子磁极在轴向上呈多圈平行排列，相邻两圈内转子磁极相吸，相邻两圈外转子磁极相吸。

采用以上结构后，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点：