CN201113627Y - 一种大功率风力发电稀土永磁发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大功率风力发电稀土永磁发电机，包括电机外壳、定子、转子，所述的定子、转子固定于电机外壳内，所述的电机外壳的外壁上均匀设有散热槽。与现有技术相比，本实用新型无需增速齿轮箱，可大大提高可靠性，提高效率，提高供电质量，减少维修量，延长使用寿命，增加年发电量。从而实现并网型风力发电系统的技术进步和更新换代。

Description

一种大功率风力发电稀土永磁发电机

技术领域

本实用新型涉及永磁发电机，特别是涉及一种大功率风力发电稀土永磁发电机。

背景技术

到2006年底，我国并网型风力发电机总装机容量为259.9万kW，总装机数3311台，其中100％是国外设计的，75％以上是进口风力发电机组，只有少量国产风力发电机组。1996年以前制造的以150kW～300kW居多；1996年以后则以600kW～750kW占主导地位，现功率最大的单机容量已达兆瓦级为1500kW。这三千余台大型并网风力发电机的基本型式是异步发电机，风轮和发电机之间装有增速齿轮箱，也有少量三相异步双馈发电机，风轮和发电机之间装有增速齿轮箱，是非直驱式，没有国产化直驱式永磁低速风力发电机组。

此种型式的风力发电机组的增速齿轮箱维护要求高，故障率高，寿命是风力机的一半，成为并网型风力发电机组使用中的“世界性难题”；而且异步电机功率因数低，无功功率大，影响电网质量；此种风力机的叶尖速比最佳值范围窄，因不能最大限度的利用风能，效率低，可靠性差。以上并网型异步风力发电机组的弊病，是电励磁异步机所固有的，是无法通过改良来克服的。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种效率高、可靠性强的大功率风力发电稀土永磁发电机。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种大功率风力发电稀土永磁发电机，包括电机外壳、定子、转子，所述的定子、转子固定于电机外壳内，其特征在于，所述的电机外壳的外壁上均匀设有散热槽。

本实用新型还包括用于安装风力发电机变矩、调速、调向和刹车等零部件的后机仓，该后机仓与电机外壳的后端连接。

所述的定子包括由数片冲片叠合而成的铁芯、电枢导线，所述的冲片上均匀开设有分数槽，所述的电枢导线均匀绕设于分数槽内。

所述的分数槽为315个。

所述的转子包括发电机旋转主轴、环状支架、永磁磁极，所述的环状支架固定于发电机旋转主轴上，所述的永磁磁极均匀固定于环状支架的外壁上。

所述的永磁磁极104个。

所述的永磁磁极为42SH钕硼永磁磁极。

与现有技术相比，本实用新型无需增速齿轮箱，可大大提高可靠性，提高效率，提高供电质量，减少维修量，延长使用寿命，增加年发电量。从而实现并网型风力发电系统的技术进步和更新换代。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的B-B剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1～3所示，一种大功率风力发电稀土永磁发电机，包括电机外壳1、定子2、转子3，所述的定子2、转子3固定于电机外壳1内，所述的电机外壳1的外壁上均匀设有散热槽4。

本实用新型还包括用于安装风力发电机变矩、调速、调向和刹车等零部件的后机仓5，该后机仓5与电机外壳1的后端连接；所述的定子2包括由数片冲片叠合而成的铁芯、电枢导线，所述的冲片上均匀开设有分数槽，所述的电枢导线均匀绕设于分数槽内；所述的分数槽为315个；所述的转子3包括发电机旋转主轴6、环状支架7、永磁磁极8，所述的环状支架7固定于发电机旋转主轴6上，所述的永磁磁极8均匀固定于环状支架7的外壁上；所述的永磁磁极104个；所述的永磁磁极为42SH钕硼永磁磁极。

本实施例为1.25MW风力发电稀土永磁发电机共由六大部分组成：

第一部分：电机壳

电机壳是固定发电机定子和转子的平台，同时起到对内部零件的保护作用和散热作用。

本发电机外壳还成为风力机的前机仓。与其他电机不同的是，本电机壳直接与后机仓连成一体，直接外露。而其他风力发电机的电机一般放在仓中，不外露。

第二部分：电机定子

电机定子则主要由铁芯冲片和电枢导线等组成，是发电机产生电流的主要组成部分。

第三部分：转子

转子本身是旋转体，是风能转化为电能的载体。它由转子壳体(序号①)和永磁材料——多极钕铁硼磁钢构成。

由于风轮带动本转子，使永磁体产生旋转磁场，因而在定子电枢中产生电流，使发电机发电。

第四部分：轴承

轴承是转子转动时的支撑体，也使转子固定在电机壳上。

第五部分：螺栓、压盖等联接件；

要使定子、转子与电机壳成为一个完全可靠的整体，就必须有紧固件，即螺栓、螺母、压盖等联接件。

第六部分：后机仓

本后机仓是用来安装风力发电机变矩、调速、调向、刹车等零部件的载体。它本不是发电机的部件，但本设计把它与发电机联为一体，达到造型美观、使用方便。

本实施例的特点：

特点一：本1.25MW定子槽数与磁级数的比值为分数，气隙5mm。

本发电机的磁极极数104；槽数315；每相每槽1匝；每相串联匝数105，气隙5mm；磁极极弧系数0.82极矩。

由于定子槽数为315槽，而磁极数为104极，而 $\frac{315}{104}=3\frac{3}{104}$ 是分数，所以本1.25MW定子为分数槽。可减小感应电动势的高次谐波，且能使起动阻力矩降低。

永磁同步发电机定子为分数槽的优点：

电励磁电机是通过励磁电流产生磁场，因而磁场是可以通过励磁电流来进行外部调控的，所以异步风力发电机起动时磁场强度可以很小，减小起动阻力矩，易于起动。但永磁风力发电机的磁极是由永磁材料制作的，其磁场强度是无法进行调节的，所以应从其他技术上使起动阻力矩尽量小，以便低风速起动和建压供电，即只要采取合适的分数槽绕组，结合适当的极弧系数，就可以大大降低起动阻力矩。即要使每个磁极下每相占有槽数为分数，而不是整数。再配合选择适当的气隙的大小就可以实现低风速起动和低风速切入。

实测1.25MW永磁风力发电机组起动风速小于4m/s，切入风速为3.5m/s。实现了低风速起动和低风速切入。

特点二：使用用42SH钕硼永磁材料制做磁极

稀土永磁材料的出现使磁级可以做到体积很小而磁能级很大。钕硼磁体是当前最好的中国特产稀土永磁材料之一，已大量生产，价格适当，质量可靠。

特点三：本发电机壳还是风力机的前机仓，直接与后机仓连成一体，直接外露。

本后机仓是用来安装风力发电机变矩、调速、调向、刹车等零部件的载体。它本不是发电机的部件，但本设计把它与发电机联为一体，达到造型美观、使用方便。

Claims (7)

1.一种大功率风力发电稀土永磁发电机，包括电机外壳、定子、转子，所述的定子、转子固定于电机外壳内，其特征在于，所述的电机外壳的外壁上均匀设有散热槽。

2.根据权利要求1所述的一种大功率风力发电稀土永磁发电机，其特征在于，还包括用于安装风力发电机变矩、调速、调向和刹车等零部件的后机仓，该后机仓与电机外壳的后端连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种大功率风力发电稀土永磁发电机，其特征在于，所述的定子包括由数片冲片叠合而成的铁芯、电枢导线，所述的冲片上均匀开设有分数槽，所述的电枢导线均匀绕设于分数槽内。

4.根据权利要求3所述的一种大功率风力发电稀土永磁发电机，其特征在于，所述的分数槽为315个。

5.根据权利要求3所述的一种大功率风力发电稀土永磁发电机，其特征在于，所述的转子包括发电机旋转主轴、环状支架、永磁磁极，所述的环状支架固定于发电机旋转主轴上，所述的永磁磁极均匀固定于环状支架的外壁上。

6.根据权利要求5所述的一种大功率风力发电稀土永磁发电机，其特征在于，所述的永磁磁极104个。

7.根据权利要求5或6所述的一种大功率风力发电稀土永磁发电机，其特征在于，所述的永磁磁极为42SH钕硼永磁磁极。

Images