[发明专利]一体化双转子发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电装置，尤其是一种机电一体化的双转子发电机。

背景技术

在快速发展的今天，各行业的迅猛发展，引起了能源消耗的急剧增加， 能源的开发和利用成为了人们关注的焦点。在新能源的利用中，以风能为 例，风能的利用最为实用可行。但是风力的不稳定与电网要求的频率稳定 形成了突出的矛盾。在众多的解决方案中，变速恒频是其中最为常用的发 电方式。

在现今的变速恒频风力发电方式中：双馈风力发电系统和直驱式风力 发电系统成为了人们采纳的两种主要方式。

双馈发电系统是基于绕线式异步电机(双馈电机)，将其定子绕组接入 工频电网，转子绕组由变频器提供频率、相位、幅值可变的电源，实现电 机的交流励磁，此时的发电系统可以根据风力机的转速变化调节励磁电流 的频率，实现恒频输出，同时利用了定子磁场的的定向矢量控制实现了功 率因数调节。该系统中的双馈电机定子固定，依靠转子高速旋转励磁发电， 而风力机输出转速较低，需要通过升速齿轮箱来实现升速。但是由于升速 齿轮箱的速比较大，增加了齿轮箱的级数、齿套数和自重，使系统成本增 加，影响了齿轮箱及系统的可靠性。

直驱式发电系统是基于低速永磁同步发电机，将原动机直接与发电机 的转子连接，将定子绕组输出的频率随转速变化的交流电整流成直流，再 逆变成与电网同频率的交流电输出。该系统由于是全功率转变，需要外加 一个大容量的变频器，投资大，谐波含量高。另外永磁发电机的转速慢， 导致发电机体积过大，系统成本过高。虽然其理论上效率高，工作可靠， 但实际应用于大功率机组有一定的局限性。

无论是双馈发电系统，还是直驱式发电系统，一般都采用独立的变速 箱和发电机在使用现场安装组合。这种使用方式，安装中要求变速箱的输 出轴与发电机的主轴(输入轴)有较高的同心度，否则直接会影响到轴承 的使用寿命。将变速箱与发电机一体化设计，尤其是变速箱的输出轴与发 电机的输入轴采用同轴，以及在风力发电机中采用双转子方式提高电枢和 磁场相对运动速度的工作模式，均未见报道。

发明内容

本发明的目的在于：针对传统的双馈发电系统和直驱式发电系统存在 的问题，提供一种机电一体化的双转子发电机。

本发明的目的是这样实现的：一种一体化双转子发电机，其特征在于： 它由变速和发电两部分组成，变速和发电两部分的结合部设有油封，它们 安装在同一箱体中，其中：

a)输入轴、电机主轴、反向齿圈以及内转子、外转子同轴心设置；外 转子上设有电枢，内转子上设有磁极；电枢中产生的电能通过滑环和电刷 输出；

b)输入轴周围至少均匀分布两个结构一致的分流传动齿轮轴，各分 流传动齿轮轴与反向齿圈之间设有转向轴，分流传动齿轮轴、转向轴均与 输入轴平行；

c)输入轴上设有一级大齿轮；分流传动齿轮轴一端为一级小齿轮， 另一端为转向驱动小齿轮，分流传动齿轮轴上设有二级大齿轮；电机主轴 上设有二级小齿轮，转向轴上设有转向齿轮，电机主轴上还固定设置有内 转子；

d)输入轴上的一级大齿轮与分流传动齿轮轴中一端的一级小齿轮啮 合，分流传动齿轮轴上的二级大齿轮与电机主轴的二级小齿轮啮合，分流 传动齿轮轴上另一端的转向驱动小齿轮与转向轴上的转向齿轮啮合，转向 轴上的转向齿轮与反向齿圈啮合，反向齿圈与发电机的外转子连接；

e)输入轴、分流传动齿轮轴、反向齿圈、转向轴以及外转子均通过轴 承支撑于箱体，电机主轴一端通过轴承支撑于箱体，另一端通过位于内转 子前后的轴承支撑于外转子中。

在本发明中：输入轴周围均匀分布2～6个分流传动齿轮轴。

在本发明中：反向齿圈与外转子之间通过膜片联轴器连接

在本发明中：内转子为空心筒体，内转子通过筋支撑固定在电机主轴 上，位于内转子空心筒体中的电机主轴上还固定设置有排风叶片，电机侧 端部的箱体上设有散热孔。

在本发明中：外转子外表面均匀分布有前后贯通的散热槽，各散热槽 相互平行，每个散热槽的进风口设有一个导风叶片。

在本发明中：散热槽与外转子外表面的纵切面的夹角α为2～45度， 按照外转子转动方向，散热槽的出风口滞后于进风口。