[发明专利]一种双转子永磁双馈风力发电机以及发电系统

说明书

本发明提供一种双转子永磁双馈风力发电机以及发电系统，永磁体外转子采用导磁材料内外表面粘贴永磁体结构，内外表面永磁体位置相互对应。该磁体结构可以提高电机气隙的气隙磁密。电机的转矩密度与电机气隙表面积、气隙磁密值成正比，本发明的双转子永磁双馈风力发电机，增大了气隙表面积，而且增加的外转子磁体都采用特殊的磁体结构而增大了气隙磁密，从而提高了电机的转矩密度。双转子永磁双馈风力发电机采用的内外转子结构，不但使内、外转子气隙磁密提高、使内外转子扼部磁密降低，从而提高电机的运行效率和转矩密度，而且使内外转子气隙磁密呈正弦分布，能够保证绕组电势呈正弦分布。

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，尤其涉及一种双转子永磁双馈风力发电机以及发电系统。

背景技术

洁净的风能是一种最具活力的可再生能源之一，面对能源危机与地球环境恶化的双重压力，风能的开发和利用倍受全球的关注。传统风力发电机通常采用永磁同步发电机或者普通感应发电机，但是以上两种发电机不能实现变速恒频运行，风能的转化效率低。近些年，能够实现变速恒频高效发电的双馈发电机成为风力发电的研究热点，但普通双馈风力发电机也存在突出的问题，如低电压穿越能力弱、励磁容量大等。

为了能够进一步提高双馈风力发电机的运行性能，国内外对双馈发电机的研究主要集中在两个方面，一方面研究双馈电机的并网运行控制策略来改善并网稳定性，另一个方面就是研究双馈发电机本体的结构来提高发电机的功率密度。随着稀土永磁材料性能的不断提高，将永磁体用于电机的设计来提高电机的性能的研究不断出现，目前永磁电机用于风力发电仍然存在发电系统功率变换器复杂，控制成本高等缺点。

发明内容

针对现有风力发电机技术中存在的上述不足，本发明提供一种具有双转子永磁结构、采用背靠背变换器、适用于直驱或半直驱场合的双转子永磁双馈风力发电机，与传统的永磁同步风力发电机相比，相同容量下体积重量更小、成本更低，且更能利用低风速下的风能。与传统的双馈发电机相比，励磁容量将减小。

为实现上述目的，本发明提供一种双转子永磁双馈风力发电机，包括：机壳，机壳设有第一侧面和第二侧面；第一侧面设有第一固定孔，第二侧面设有第二固定孔；第一固定孔的孔壁内套设有第一轴承，第二固定孔的孔壁内套设有定子轴承；

机壳内部设有绕线内转子，绕线内转子外部包裹有永磁体外转子，永磁体外转子外部包裹有定子；

定子固设在机壳的内壁；

永磁体外转子设有第一圆柱体框架和第二圆柱体框架；

第一圆柱体框架的第一圆周面与第二圆柱体框架的第二圆周面连接；第一圆柱体框架的柱形架上设有永磁体；

第一圆柱体框架第二圆周面上设有第三轴承；第一圆柱体框架第二圆周面的位置靠近第二侧面设置；

第二圆柱体框架的第一圆周面延伸至机壳的第一侧面；第二圆柱体框架设有与第一轴承相配合的第二圆柱体框架配合部，第一轴承套设在第二圆柱体框架配合部的外部，第二圆柱体框架配合部的内侧套设有第三轴承，第二圆柱体框架配合部在第一轴承与第三轴承之间自由转动；

绕线内转子设有三相转子绕组，绕线内转子的中心设置有转轴；转轴第一端与第三轴承内壁过盈配合，转轴第一端与第三轴承自由转动；转轴第二端依次穿过第三轴承内孔和定子轴承内孔，延伸至第二侧面外部，转轴第二端在第二侧面一侧自由转动。

优选地，定子的中心线，永磁体外转子的第一圆柱体框架中心线和第二圆柱体框架中心线以及绕线内转子的中心线在同一条直线上。

优选地，转轴第二端设有内转轮轴套，内转轮轴套上套设有风轮。

优选地，三相转子绕组依次连接有电刷和滑环，三相转子绕组依次通过电刷和滑环连接转子双侧PWM变换器，由转子双侧PWM变换器提供三相励磁电源；