[发明专利]大型双转子直驱永磁风力发电机及其组成的发电机组

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型直驱永磁风力发电机，特别是涉及一种大型双转子直驱永磁风力发电机及其组成的发电机组。

背景技术

随着风电产业的不断发展，风电技术也在不断地升级、换代，主要表现为：提高单机容量、发展新技术改善风电机组性能、提高风能利用率、降低风电成本，更加重视风电机组安全性和系统可靠性控制。直驱全功率变换型风力发电机组通过变频器并网，对电网故障的穿越能力较强，有一定的支撑电网能力，避免了大功率齿轮箱的维护工作量，可靠性有所提高，系统效率高，在风电市场中的占有风份额越来越高。但由于其转速很低，随着功率的增大，多极数永磁同步发电机的制造工艺复杂，技术难度大，电机体积大，造价高，运输困难。同时随着机组容量的不断增大，大功率变频器价格昂贵增加了其使用成本。

由此可见，上述现有的大型直驱永磁风力发电机在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种体积小、重量轻、成本低且便于运输的新的大型双转子直驱永磁风力发电机及其组成的发电机组，是当前的重要研发课题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种大型双转子直驱永磁风力发电机及其组成的发电机组，使其可采用双转子环型绕组结构，极大地提高电机转矩功率密度，充分利用电机的内部空间，从而减小电机体积和重量，既降低生产成本，又方便运输，从而克服现有的大型直驱永磁风力发电机及其组成的发电机组系统的不足。

为解决上述技术问题，本发明一种大型双转子直驱永磁风力发电机，包括定子与转子，所述的转子为包括外转子和内转子的双转子结构；所述的定子主要由定子铁芯、外环绕组和内环绕组组成，内、外环绕组对应同相绕组反相串联；定子位于外转子与内转子之间，外转子与定子形成第一工作气隙，内转子与定子形成第二工作气隙，第一工作气隙与第二工作气隙磁路串联。

作为本发明的一种改进，所述的定子内、外环绕组均采用分数槽单节距集中绕组形式。

所述的外转子、内转子均由转子铁芯和永磁体组成。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种上述大型双转子直驱永磁风力发电机组成的发电机组，还包括轮毂、主轴、转子转盘、外壳和机架，其中：定子固定在外壳内部；内、外转子通过转子转盘与主轴、轮毂连接并同步。

作为本发明的一种改进，所述的外壳一侧通过后法兰与机架固定连接，另一侧通过前法兰与轴承支撑在主轴上。

所述的轴承安装在主轴与转子转盘之间。

所述的定子与后法兰内侧固定连接。

所述的轴承为双列滚子轴承。

所述的主轴采用空心短主轴。

采用这样的设计后，本发明具有以下优点：

1、本发明传动方式采用单轴承直接驱动方式，大为简化了传动结构，同时大幅减小了整机重量；

2、本发明的电机采用双转子环型绕组永磁同步发电机，使电机的功率/转矩密度极大提高，从而减小电机体积和重量，既降低了成本，又方便了运输；

3、本发明定子上的内、外环两套绕组均采用分数槽单节距绕组形式，这种绕组形式容易实现机器自动化下线，减低绕组嵌线的难度；这种绕组形式可以减小绕组的端部长度，使得电机的整体长度减小，体积减小，重量减轻；绕组端部短，减小了用铜量，减低了绕组损耗，使得电机的成本降低效率提高；采用分数槽单节距绕组形式，可削弱由非正弦波分布的磁场感应电势中的谐波分量和齿谐波分量，并且可以大幅度减小由齿槽效应引起的齿槽定位转矩，这也是低速直驱永磁发电机运行中的一个重要指标；

4、定子内、外环绕组采用串联连接方式，内外环绕组串联连接后，接一个全功率变换器，减小了定子出线，简化了控制系统。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明大型双转子直驱永磁风力发电机的横截面结构示意图。

图2是本发明大型双转子直驱永磁风力发电机的内、外环绕组接线示意图。

图3是本发明大型双转子直驱永磁风力发电机组的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明大型双转子直驱永磁风力发电机，采用外转子和内转子组成的双转子结构，定子位于外转子与内转子之间。外转子与定子形成第一工作气隙，内转子与定子形成第二工作气隙，第一工作气隙与第二工作气隙磁路串联。

其中，定子主要由定子铁芯10、外环绕组13和内环绕组14组成，内、外环绕组均采用分数槽单节距集中绕组形式。