[实用新型]一种双轴承支撑的大型直驱双定子开关磁阻风力发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种大型直驱双定子开关磁阻风力发电机组，特别是涉及一种双轴承支撑的大型直驱双定子开关磁阻风力发电机。 

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等方面，风电场运行控制、预测调度技术也在不断完善。同时，利用海上风能资源，发展海上风电场建设技术、研制大型海上风电机组成为技术发展重点。 

目前功率在兆瓦级及以上的大型风电机组主要以双馈型风力发电机组和直驱全功率变换型风力发电机组为主。双馈型风力发电机组有最好的性价比，但对电网故障的穿越能力和支撑能力较弱。双馈型风力发电机组的传动链必须要有大功率齿轮箱，这对机组的可靠性和可维护性提出了更苛刻的要求。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，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，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。 

开关磁阻式风力发电系统是以开关磁阻发电机为机电能量转换核心的，开关磁阻发电机为双凸极电机，定子、转子均为凸极齿槽结构，定子上设有集中绕组，转子上既无绕组也无永磁体，由此带来变频器及控制、驱动的简洁性。开关磁阻发电机本身具有可控参数多、非线性、缺少明确的数学模型的特点，与传统的有刷直流发电机及旋转整流无刷同步发电机相比，开关磁阻发电机具有明显的容错能力强、组合起动与发电容易、适合高温环境运行和大容量、高效率及高功率密度运行等优点。该发电机气隙磁场和相磁链随转子位置和绕组相电流而持续、周期性变化，没有传统电机的稳定磁路工作点，而是一个动态三维磁空间。开关磁阻发电机没有独立的励磁绕组，而是与集中嵌放的定子电枢合二为一，并通过控制器分时控制实现励磁与发电，因而简化了结构，提高了可靠性。同时，该发电机相绕组间无电藕合，其容错能力大大增强。另外，开关磁阻发电机机械结构简单、坚固可靠。 

随着大功率电力电子器件性价比的提高以及控制策略的发展，开关磁阻风力发电系统的优势将会逐渐得以体现。但是，随着电机功率的增大，电机的体积将会越来越大，特别对于低速电机，例如开关磁阻风力发电机，当功率大于兆瓦或数兆瓦以上时，其体积将会变得相当庞大，以至于会对运输带来极大困难。如何能创设一种能大幅降低兆瓦级及以上的直驱开关磁阻风力发电机的成本，且体积小、重量轻、便于运输的新的双轴承支撑的大型直驱双定子开关磁阻风力发电机，实属当前本领域的重要研究课题之一。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种双轴承支撑的大型直驱双定子开关磁阻风力发电机，使其能大幅降低兆瓦级及以上的直驱开关磁阻风力发电机的成本，且体积小、重量轻、便于运输，从而克服现有的开关磁阻式风力发电机的不足。 

为解决上述技术问题，本实用新型一种双轴承支撑的大型直驱双定子开关磁阻风力发电机，主要包括轮毂、主轴、机壳、机架、定子、转子，所述的定子包括内定子和外定子，内定子和外定子均由定子铁芯和定子绕组组成；转子位于内定子和外定子之间，外定子与转子之间形成第一工作气隙，内定子与转子之间形成第二工作气隙；外定子绕组与内定子绕组对应同相绕组反相串联，第一工作气隙与第二工作气隙磁路串联。 

作为本实用新型的一种改进，所述的转子采用双凸极结构。 

所述的转子通过固定在转子前端的转子转盘、转子支架与主轴、轮毂同步连接，外定子安装在机壳内壁，内定子通过内定子支架固定在机壳内部。 

所述的转子后端连接有转子后支架，转子后支架连接有转子定心轴承，转子定心轴承还与内定子支架连接。 

所述的转子支架上套有锁紧套。 

所述的机壳与主轴之间固定有前、后轴承。 

所述的前、后轴承采用调心轴承，转子定心轴承采用深沟球轴承。 

所述的前、后轴承的内外侧均设置有轴套，轴套上均设有端盖，机壳上设置有前、后法兰，前、后法兰分别位于前、后轴承的内、外 侧端盖之间，并分别与前、后轴承的端盖紧固连接。 

所述的后法兰还与机架固定连接，且转子后支架与转子定心轴承通过后法兰固定安装于后法兰内侧。 

所述的主轴上还设有转子轴向调节螺母。 

采用这样的设计后，本实用新型至少具有以下优点：