[发明专利]轴向磁场滑差同步式双直风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及电工、电机领域，特别涉及一种直驱直接联网发电机，具体涉及一种轴向磁场滑差同步式双直风力发电机。

背景技术

目前，在风力发电领域，风力发电机为了适应风速变化，保证输出恒定频率的上网电能，人们采用了多种技术来实现这一目标。双馈式异步发电机和永磁同步发电机是两种主要的联网发电机。双馈异步发电机的定子绕组与电网相连，绕线式转子的绕组通过滑环和固定侧的电刷滑动接触，与电能变换器相连，当风速变化时，电能变换器能自动补偿转子频率变化，输出频率稳定的电能，该电能变换器容量为发电机容量的30%左右，大大降低了变换器的体积和重量，但双馈异步发电机通过多级齿轮箱驱动，存在滑环和电刷, 不可避免地带来摩擦损耗, 增大了维护量及噪声等。传统的鼠笼式异步电机作为发电机，可简化系统结构，但电机的效率和功率因数较低。永磁同步发电机用于风力发电，可采用直驱方式，即转子与扇叶直接相连，定子三相绕组通过上网电能变换器与电网相连，当风速变化时，电能变换器能自动输出频率稳定的电能，但所采用的上网电能变换器为全额容量，对电能变换器要求较高，成本高，技术复杂。另外，还有一些风力发电机利用液压机构根据风速变化自动调节扇叶张角，即通过机械稳速装置来保证扇叶恒速，进而不需要电能变换器直接联网输出恒定频率的电能。以上这些风力发电系统均需要通过电能变换器或机械稳速装置来输出稳定的电压和频率，系统成本高、技术复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足提供一种直接驱动和直接联网的轴向磁场滑差同步式双直风力发电机。

本发明的技术方案是这样实现的：一种轴向磁场滑差同步式双直风力发电机，它包括转子轴、扇叶、同步发电机定子、主动感应转子及从动差速转子；

所述同步发电机定子主要由盘形的左端盖、盘形的右端盖、环形柱状的定子外壳及与定子外壳内柱面正交的定子电枢组成；

所述定子电枢为盘式环形状，其通过螺栓同轴固定在外壳的内部，由多组关于轴心成环状均匀排列的梯形的电枢绕组线圈经过绝缘树脂封装硬化而成，所述的电枢绕组线圈的线圈平面与所述定子电枢的盘面方向一致，均与轴垂直；

所述定子电枢、主动感应转子及从动差速转子均为同轴、盘面相互平行的盘形结构，磁场均沿轴向方向；

所述主动感应转子通过第一轴承与同步发电机定子保持相对自由转动；

所述从动差速转子通过第二轴承、第三轴承与同步发电机定子保持相对自由转动；

所述主动感应转子与扇叶同轴连接在转子轴的两端，所述主动感应转子主要由主动转子铁轭和铺设在主动转子铁轭的双边盘面上同轴的环形导电盘组成，所述的环形导电盘由铜材、银材或者其他良性导电材料制成；

所述从动差速转子为同轴平行双盘结构，主要由轴向平行的两个形状完全相同的第一盘式轭铁和第二盘式轭铁经过支撑柱固结成一体而组成，轴向平行的所述第一盘式轭铁和所述第二盘式轭铁的两个相对盘面上沿径向盘面外侧对称平行放置环形外圈磁体阵列，沿径向盘面内侧对称平行放置两组环形内圈磁体阵列；

所述内圈磁体阵列由等间隔环形同心排列的偶数个第一磁体构成，所述第一磁体均沿轴向充磁，相邻磁体的充磁方向相反；

所述外圈磁体阵列由等间隔环形同心排列的偶数个第二磁体构成，所述第二磁体均沿轴向充磁，相邻磁体的充磁方向相反；

所述内圈磁体阵列与外圈磁体阵列的磁体数量相等，且同一机械角度范围内的磁体极性一致；

所述同步发电机定子的定子电枢及所述主动感应转子为由外向内径向布置；

所述主动感应转子位于所述从动差速转子上的第一盘式轭铁和第二盘式轭铁形成的双盘内腔之中，从动差速转子的内圈磁体阵列与主动感应转子的盘式环形导电盘正对，二者之间设置有第一气隙；

所述同步发电机定子的定子电枢位于从动差速转子上的第一盘式轭铁和第二盘式轭铁形成的双盘内腔之中，与从动差速转子的外圈磁体阵列正对，二者之间设置有第二气隙。

所述第一磁体和第二磁体为永磁体、超导磁体或者直流励磁磁体。

所述内圈磁体阵列的内外半径与环形导电盘的内外半径一致；所述外圈磁体阵列的内外半径与定子电枢的内外半径一致。

一种轴向磁场滑差同步式双直风力发电机，它包括转子轴、由左到右排列的同轴的扇叶、同步发电机定子、从动差速转子及主动感应转子；