CN110578656A - 永磁风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种永磁风力发电机，包括风机主轴、风机叶片以及风机的电机部分，其特征在于：所述电机部分包括壳体、发电机定子、发电机转子，发电机定子固定安装在壳体中，风机主轴的下端伸入壳体中，并在风机主轴的下端安装发电机转子，发电机转子随风机主轴转动，风机主轴与壳体转动配合。本发明能够提升风机组装工作效率，同时风力发电机整体安全性能得到有效保证。

Description

永磁风力发电机
技术领域
本发明属于小型风力发电机技术领域，具体涉及一种永磁风力发电机。
背景技术
常规风力发电机(如螺旋型风力发电机)整体生产、组装工艺复杂，电机转子、端盖、主轴都为单独的个体，在电机整体组装完成后仅依赖4颗螺栓固定，无定位装置。这样造成的缺陷和后果为：(1)组装的时候会存在极个别螺栓未按旋紧扭矩组装导致松动；(2)客户长期使用过程中，螺栓出现松动迹象。上述两种情况会导致风机具有极大的安全隐患，在大风情况下(如强台风时)，风机轴向力变大，抖动、串动加剧，无法正常运行，极端情况下会造成风机损坏，给客户造成经济损失。
另外，常规风力发电机(如螺旋型风力发电机)中间主轴加工组装简陋，缺乏安全保障。存在以下缺陷：(1)常规主轴加工后直接插入风机上端盖并焊接，无法保证风机的同心度；(2)由于主轴是空心钢管加工而成，在与端盖的连接面无法保证强度要求；(3)电机主体及主轴组装麻烦，且无法保证各部件的同轴度要求，组装完成后的风机质量存疑；(3)风机的电机内部只有一个单一轴承，由于加工精度问题及长期运行磨损，会导致风机转子轴前后串动，此现象一旦产生，对之后风机的运行存在安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种永磁风力发电机，提升风机组装工作效率，同时风力发电机整体安全性能得到有效保证。
为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案是：所述永磁风力发电机，包括风机主轴、风机叶片以及风机的电机部分，其特征在于：所述电机部分包括壳体、发电机定子、发电机转子，发电机定子固定安装在壳体中，风机主轴的下端伸入壳体中，并在风机主轴的下端安装发电机转子，发电机转子随风机主轴转动，风机主轴与壳体转动配合。
进一步地，所述壳体由电机上端盖和电机下端盖通过端盖固定件固定连接而成。
进一步地，所述风机主轴与电机上端盖和电机下端盖分别通过上轴承和下轴承转动配合；所述上轴承和下轴承分别压入电机上端盖和电机下端盖的中心孔中。
进一步地，所述风机主轴采用钢材整体加工成空心轴体。
进一步地，所述发电机定子安装在电机上端盖和电机下端盖的定位台阶上。
进一步地，在所述上轴承的上端设置第一轴承挡圈，上轴承的下端与发电机转子之间设置第一衬套，下轴承的下端设置第二轴承挡圈，下轴承的上端与发电机转子之间设置第二衬套。
进一步地，所述风机主轴伸出壳体的下端部安装锁紧螺母。
进一步地，所述锁紧螺母采用盖型螺母。
进一步地，所述电机部分的底部安装法兰底座。
进一步地，在所述电机上端盖和电机下端盖之间设置了同心度限位结构；所述同心度限位结构包括设置在电机上端盖下端部的上限位件和设置在电机下端盖上端部的下限位件；所述上限位件和下限位件相互配合在径向上形成相互贴合，能够限定所述电机上端盖和电机下端盖同心度的径向限位面。
进一步地，所述径向限位面为沿壳体周面的圆形面，或者为沿壳体均匀布置的多段圆弧面。
本发明具有以下优点：
(1)本发明极大提升了组装时的工作效率。整体组装相比传统的风力发电机(尤其螺旋型风力发电机)更加方便快捷，经有效数据统计，组装效率可提高30％，可以满足客户短时间内大批量风机的采购订单。
(2)本发明所述风力发电机整体安全性能得到了有效保证，彻底规避了传统风力发电机(尤其螺旋型风力发电机)零部件多，组装时无法严格保证各部件同心度的技术要求。由于本发明采用关键零部件组装一体化，同心度得到保障，在风机运行时，保证各关键部位在同轴线上稳定运转，解决风机长期运行后的抖动问题。
(3)本发明采用上、下双轴承布置替代传统的单一轴承，此布置形式经长期测试，可以避免避免风机串动的现象发生，进一步保障了风机的运行安全和使用寿命。
(4)本发明中上、下端盖采用了台阶凹凸槽设计，组装时受力更均衡，受力点由点及面的转化使风机在恶劣环境下也能平稳运行。
附图说明
图1为本发明所述永磁风力发电机的分解状态示意图。
图2为实施例三中壳体的结构示意图。
附图标记说明：1-风机主轴、2-风机叶片、3-电机部分、4-风叶安装杆、5-法兰底座、301-电机上端盖、302-电机下端盖、303-发电机定子、304-发电机转子、305-上轴承、306-下轴承、307-第一衬套、308-第二衬套、309-第一轴承挡圈、310-第二轴承挡圈、311-锁紧螺母、312-端盖固定件、601-上台阶面、602-下台阶面。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
实施例一：
如图1所示：本实施例以螺旋型风力发电机为例，阐述永磁风力发电机的结构，包括风机主轴1、风机叶片2以及风机的电机部分3，风机叶片2为螺旋型叶片，螺旋型叶片通过风叶安装杆4安装在风机主轴1上，风机主轴1采用45#钢材整体加工成空心轴体，代替现有的空心钢管，可以加大整体强度，提高极端天气下的风机稳定性；所述电机部分3包括电机上端盖301、电机下端盖302、发电机定子303、发电机转子304、上轴承305、下轴承306、第一衬套307、第二衬套308、第一轴承挡圈309、第二轴承挡圈310和锁紧螺母311；其中，所述电机上端盖301和电机下端盖302通过四组端盖固定件312连接形成用于安装发电机定子303和发电机转子304的壳体，在本实施例中端盖固定件312采用螺栓螺母件；所述发电机定子303安装在电机上端盖301和电机下端盖302的定位台阶上，发电机定子303与电机上端盖301和电机下端盖302组成的壳体相对固定；所述风机主轴1的下端插入壳体中，在风机主轴1下端的台阶上安装发电机转子304，发电机转子304与风机主轴1相对固定随风机主轴1转动；所述风机主轴1与电机上端盖301和电机下端盖302分别通过上轴承305和下轴承306转动配合；所述上轴承305和下轴承306压入电机上端盖301和电机下端盖302的中心孔中，上轴承305的上端设置第一轴承挡圈309，上轴承305的下端与发电机转子304之间设置第一衬套307，下轴承306的下端设置第二轴承挡圈310，下轴承306的上端与发电机转子304之间设置第二衬套308；所述风机主轴1伸出壳体的下端部安装锁紧螺母311，在本实施例中锁紧螺母311可以采用盖型螺母等。
所述电机部分3的底部安装法兰底座5。
本实施例所述永磁风力发电机的工作原理：风机主轴1与发电机转子304相对固定，风机主轴1上的风机叶片2承受风力转动时，同时带动发电机转子304转动，风机主轴1与电机上端盖301和电机下端盖302组成的壳体相对转动设置，从而在发电机转子304转动过程中，壳体保持不动。在传统风力发电机结构中，风机主轴仅供风机叶片安装，壳体会随风机主轴转动。本实施例中，风机主轴1和发电机转子304通过结构形成一体化组装结构，能够保证风机主轴1、发电机转子304、上轴承305和下轴承306的中心处在同一轴线，有效解决风机同心度不合格造成的风机抖动、风叶散架的情况。同时，由于本实施例中采用了上、下双轴承的结构布置，增加了风机整体强度的同时避免风机主轴的窜动。
实施例二：
本实施例中所述风力发电机可以采用除螺旋型风力发电机以外的型式，如H型风力发电机、笼式风力发电机等。
实施例三：
本实施例在实施例一或实施例二的基础上，在所述电机上端盖301和电机下端盖302之间设置了同心度限位结构；所述同心度限位结构包括设置在电机上端盖301下端部的上台阶面601和设置在电机下端盖302上端部的下台阶面602，在电机上端盖301和电机下端盖302组装在一起后，上台阶面601和下台阶面602在径向上具有相互贴合的面形成径向限位面，该相互贴合的限位面可以使电机上端盖301和电机下端盖302安装时受力点由以前的四个点转换为一个面，由点及面的转化保障了风机同心度的要求，同时也方便安装。
在本实施例中，所述上台阶面601为沿电机上端盖301周向布置的圆形台阶面，下台阶面602为沿电机下端盖302周向布置的圆形台阶面；所述上台阶面601和下台阶面602相互配合后在径向上形成的相互贴合的面也为沿周向的圆形面。
实施例四：
本实施例在实施例三的基础上，将所述上台阶面601设置为多个(一般不少于四个)沿电机上端盖301周向均匀布置的弧形台阶面，下台阶面602设置为多个沿电机下端盖302周向均匀布置的弧形台阶面；在电机上端盖301和电机下端盖302相互安装后，所述下台阶面602和上台阶面601一一对应，并相互贴合，在壳体周向形成多个间断式分布的圆弧形贴合面，同样能够起到保障风机同心度的要求。
实施例五：
本实施例在实施例一或实施例二的基础上，在所述电机上端盖301和电机下端盖302之间设置了同心度限位结构；所述同心度限位结构包括设置在电机上端盖301下端部的上凹槽和设置在电机下端盖302上端部的下凸起，在电机上端盖301和电机下端盖302组装在一起后，上凹槽和下凸起相互配合形成径向限位面。

Claims (11)

1.一种永磁风力发电机，包括风机主轴(1)、风机叶片(2)以及风机的电机部分(3)，其特征在于：所述电机部分(3)包括壳体、发电机定子(303)、发电机转子(304)，发电机定子(303)固定安装在壳体中，风机主轴(1)的下端伸入壳体中，并在风机主轴(1)的下端安装发电机转子(304)，发电机转子(304)随风机主轴(1)转动，风机主轴(1)与壳体转动配合。
2.如权利要求1所述的永磁风力发电机，其特征是：所述壳体由电机上端盖(301)和电机下端盖(302)通过端盖固定件(312)固定连接而成。
3.如权利要求2所述的永磁风力发电机，其特征是：所述风机主轴(1)与电机上端盖(301)和电机下端盖(302)分别通过上轴承(304)和下轴承(306)转动配合；所述上轴承(305)和下轴承(306)分别压入电机上端盖(301)和电机下端盖(302)的中心孔中。
4.如权利要求1、2或3所述的永磁风力发电机，其特征是：所述风机主轴(1)采用钢材整体加工成空心轴体。
5.如权利要求2所述的永磁风力发电机，其特征是：所述发电机定子(303)安装在电机上端盖(301)和电机下端盖(302)的定位台阶上。
6.如权利要求3所述的永磁风力发电机，其特征是：在所述上轴承(305)的上端设置第一轴承挡圈(309)，上轴承(305)的下端与发电机转子(304)之间设置第一衬套(307)，下轴承(306)的下端设置第二轴承挡圈(310)，下轴承(306)的上端与发电机转子(304)之间设置第二衬套(308)。
7.如权利要求1所述的永磁风力发电机，其特征是：所述风机主轴(1)伸出壳体的下端部安装锁紧螺母(311)。
8.如权利要求7所述的永磁风力发电机，其特征是：所述锁紧螺母(311)采用盖型螺母。
9.如权利要求1、2或3所述的永磁风力发电机，其特征是：所述电机部分(3)的底部安装法兰底座(5)。
10.如权利要求2或3所述的永磁风力发电机，其特征是：在所述电机上端盖(301)和电机下端盖(302)之间设置了同心度限位结构；所述同心度限位结构包括设置在电机上端盖(301)下端部的上限位件和设置在电机下端盖(302)上端部的下限位件；所述上限位件和下限位件相互配合在径向上形成相互贴合，能够限定所述电机上端盖(301)和电机下端盖(302)同心度的径向限位面。
11.如权利要求10所述的永磁风力发电机，其特征是：所述径向限位面为沿壳体周面的圆形面，或者为沿壳体均匀布置的多段圆弧面。
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