[发明专利]直驱式风力发电机组的定转子机构

说明书

技术领域

本发明属于风力发电机技术领域，具体涉及一种直驱式风力发电机组的定转子机构。 

背景技术

风力资源是取之不尽用之不竭的自然资源，利用风力发电可以减少对环境的污染和节约不可再生的诸如煤碳和石油等资源。风力发电技术可以灵活运用，即：既可以并网运行，也可以离网独立运行，还可以与其它能源如太阳能相结合构成风力发电与太阳能发电相兼备的发电装置(对此可参见中国发明专利授权公告号CN1313730C公告的大功率储能风力发电机组)。 

风能是最清洁和无污染的可再生能源，全球可利用的风能资源约为200亿千瓦，为可利用水资源的10倍。因此，如果利用1％的风能能量，可产生全世界现有发电总量的8-9％的电量。我国可利用风能资源约为16亿千瓦，其中有很好利用价值的约为2.53亿千瓦。 

目前，风能利用较好、发展较快以及技术比较先进的是美国，美国风力发电容量占世界风力发电容量的50％左右，其次，巴西、丹麦、荷兰、德国和英国等国家的风力发电的发展也很迅速。我国利用风力发电是从上世纪50年代开始的，到80年代，微型风力发电技术趋于成熟和稳定。截止1994年底，我国在内蒙古、新疆及沿海等地广泛推广小型风力发电机，并且已建成13.5万座。 

近几年来，我国对风力发电极为重视，已选定广东、海南、福建、山东、内蒙和新疆等地区大力发展风电，并且正在制定长远的风力发电规划，尤其是，国家新能源政策的重点也是大力发展和加快开发风力发电。 

直驱式风力发电机组是目前世界公认的一种传动结构简单和维护运行成本低的机种，近年来在我国也趋于应用，例如中国新疆金凤科技股份有限公司已设计制造出了1.5MW(兆瓦)的直驱式风力发电机组。 

风力发电机是将定子及转子装配于中心轴上，再通过机箱安装于塔基上，当风力驱动转子(通过安装于转子上的叶片)作相对定子转动时，实现将风能转换为机械能，进而由机械能转换成电能而发电。毋容置疑，定子、转子(简称定转子)结构是风力发电机组的核心部件，对于定转子的结构及装配要求通常较为严苛，因为定子与转子之间的气隙的 均匀性(也称一致性)以及转子相对于定子运转的平稳性都会对风力发电机组的整体功能的发挥产生影响。 

已有技术中被广为使用的直驱式风力发电机组的定转子机构的结构如图3所示，包括中心轴1(也称固定轴或支撑轴)、定子2和转子3，在中心轴1上延设有一道与中心轴1构成为一体的定子固定法兰圈11，定子2通过定子辐板21并且借助于一组螺栓与所述的定子固定法兰圈11固定，而转子通过转子与辐板31并且借助于一组紧固螺栓与具有风叶配接座3111的转子轴套311固定，转子轴套311通过转子轴套前、后轴承3112、3113设置于所述的中心轴1上，其中，所述的定子2与所述的转子3实现气隙配合。 

由图3所示的上述结构存在以下技术问题：一是定子2与中心轴1的联结可靠性差，因为定子2是靠开设在定子2的定子辐板21上的定子固定中心孔与开设在中心轴1的定子固定法兰圈11上的孔通过一组数量为数十个的螺栓实现法兰圆柱面配合定位的，所以定子固定中心孔与定子固定法兰圈11的法兰圆柱面之间必然存在配合间隙，装配时无法保证定子2的外圆和端面相对于中心轴1的位置的一致性要求，即安装时的同心度差；二是转子3的转子辐板31与转子轴套311的固定联接同样是柱面配合，即在转子轴套311上构成有一用于供转子3固定的转子固定法兰圈3114，通过一组数量为数十个的紧固螺栓实现与转子固定法兰圈3114圆柱面配合定位，所以开设在转子辐板31上的转子固定中心孔与转子固定法兰圈3114的法兰柱面之间同样地必然存在配合间隙，装配时无法保障转子3的外圆和端面相对于中心轴1的位置的一致性要求，即安装时的同心度差，从而影响定子2与转子3之间的气隙的均匀性；三是由于转子3的结构尺寸庞大，导致与转子轴套311相联结的刚性差，从而影响转子3运转的平稳性；四是由于定子2通过定子固定法兰圈11而设置于中心轴1的单一截面内，以及转子3通过转子轴套311的转子固定法兰圈3114而设置于中心轴1的单一截面内，加上转子轴前、后轴承3112、3113承受载荷分布不均，于是在定、转子2、3自重的作用下，中心轴1会受到较大的弯矩而变形，进一步地加剧转子3的运转的平稳性和影响定、转子2、3之间的气隙的均匀性；五是中心轴1的加工难度大，因为需要在轴体上加工出定子固定法兰圈11，又，转子轴套311的加工难度大，因为需要加工出转子固定法兰圈3114。