[发明专利]双层直驱型风力发电机

说明书

本发明涉及风力发电技术领域，公开了一种双层直驱型风力发电机。该发电机包括内层发电机结构、外层发电机结构、内层磁悬浮轴承、外层磁悬浮轴承和机械轴承，内层发电机结构包括内定子和外转子，外层发电机结构包括外定子和内转子，内层磁悬浮轴承包括内层电磁铁和内层衔铁，外层磁悬浮轴承包括外层电磁铁和外层衔铁，内层磁悬浮轴承和外层磁悬浮轴承均与机械轴承耦合以共同支撑发电机主轴，内层电磁铁和内层衔铁配合形成轴承磁回路并产生电磁力，外层电磁铁和外层衔铁配合形成轴承磁回路并产生电磁力。由此，可以提高发电机的发电能力，同时能够抵消不平衡磁拉力，解决双层发电机动轴和定轴在远离固定约束端的径向偏移较大的问题。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种双层直驱型风力发电机。

背景技术

风力发电机是将风能转换为机械功并带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机可以分为双馈型和直驱型两种类型。相比于双馈型风力发电机，直驱型风力发电机将电机与叶轮直接连接进行驱动，省去了齿轮箱等传统部件。直驱型风力发电机使用直接驱动能量的优势省略了双馈型风力发电机系统中的变速箱结构，减少了发电机传动部件的数量，降低了磨损速度。由于齿轮箱是兆瓦级风力发电机中易过载和过早损坏的部件，因此没有齿轮箱的直驱式风力发动机在低风速时具备高效率、低噪音、高寿命、机组体积小、运行维护成本低等诸多优点。

传统直驱型风力发电机为单层结构，分为动轴和定轴两部分。动轴呈“杯”形结构，发电机的永磁体固定安装在动轴内侧面，定子线圈固定在定轴上。

然而，发电机的动轴仅一侧通过机械轴承与定轴相连接，而另一侧为悬臂结构。这种结构设计存在发电机转子远离支撑端刚度较小的问题。由于发电机定转子加工和装配误差、转子主轴弯曲、轴承磨损或者转子不平衡时，可能会出现气隙偏心现象。当发电机运行时，由于发电机不平衡磁拉力的作用，发电机动轴的偏心故障会加剧，引起发电机的动轴发生形变，导致发电机组的噪声和振动，加快轴承磨损，并减少发电机的使用寿命。

发明内容

本发明提供了一种双层直驱型风力发电机，能够解决现有技术中发电机定转子之间气隙偏心大、发电机使用寿命短的技术问题。

本发明提供了一种双层直驱型风力发电机，其中，该发电机包括内层发电机结构、外层发电机结构、内层磁悬浮轴承、外层磁悬浮轴承和机械轴承，所述内层发电机结构包括设置在定轴的内侧分支上的内定子和设置在动轴的外侧分支上与所述内定子对应的外转子，所述外层发电机结构包括设置在所述定轴的外侧分支上的外定子和设置在所述动轴的外侧分支上与所述外定子对应的内转子，所述内层磁悬浮轴承包括设置在所述定轴的内侧分支上的内层电磁铁和设置在所述动轴的外侧分支上与内层电磁铁对应的内层衔铁，所述外层磁悬浮轴承包括设置在所述定轴的外侧分支上的外层电磁铁和设置在所述动轴的外侧分支上与外层电磁铁对应的外层衔铁，所述内层磁悬浮轴承和所述外层磁悬浮轴承均与所述机械轴承耦合以共同支撑发电机主轴，所述内层电磁铁和所述内层衔铁配合形成轴承磁回路并产生电磁力，所述外层电磁铁和所述外层衔铁配合形成轴承磁回路并产生电磁力。

优选地，所述内层磁悬浮轴承设置在所述内层发电机结构的远离固定端位置处，所述外层磁悬浮轴承设置在所述外层发电机结构的远离固定端位置处。

优选地，所述内层电磁铁和所述外层电磁铁上分别设置有电磁线圈。

优选地，所述机械轴承的内圈固定在所述动轴的内侧分支上，所述机械轴承的外圈固定在所述定轴的内侧分支上，所述动轴与风机叶片连接，所述定轴与塔筒连接。

优选地，所述机械轴承为滚动轴承。

优选地，该双层直驱型风力发电机还包括检测装置、控制器和功率放大器，其中，所述检测装置检测发电机转子的位置并将位置信号输出至所述控制器，所述控制器根据所述位置信号计算对应电磁铁的电流值并输出至所述功率放大器，所述功率放大器根据所述电流值输出对应电流至对应电磁铁的电磁线圈，以调节对应电磁铁的电磁力大小。