CN205714588U - 一种永磁直驱型风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种永磁直驱型风力发电机，包括：导流管组件、发电机定子组件、发电机转子组件、自动变桨机构组件、导流罩组件；发电机定子组件包括定子铁芯和定子绕组；自动变桨机构组件包括扭簧、变桨轴承座、轴承、调整块、限位销钉、同步变桨连接杆和连接螺钉；发电机转子组件包括空心转轴和钕铁硼永磁体；导流罩组件包括内外锥形管、筋板、连接板以及内气流方向控制板。所述永磁直驱型风力发电机对风能的利用率大幅提升；发电机采用永磁直驱机型，发电机转子设计成空心结构，孔内焊接有叶片，形成内外两个气流通道，即有效利用了空间，又减轻了重量，确保风力发电机在各种工况下所需的旋转扭矩，制造成本和安装维护费用也相应降低。

Description

一种永磁直驱型风力发电机

技术领域

本实用新型涉及一种永磁直驱型风力发电机。

背景技术

风力发电机是一种利用风力驱动风轮桨叶旋转，将风能转换为机械能，再将机械能转换为电能的机电装置，而风力发电机一般是由风力机系统、发电机系统和电力转换控制系统三大核心系统组成。发电机系统和电力转换控制系统有比较成熟的标准化技术，工作效率提升的空间有限，而风力机系统是提升发电机工作效率的最主要因素，想方设法提高风能的转化量，关键是提高进入空气的密度和桨叶扫过的有效迎风面积。目前市场上安装使用的风力发电机中，随着发电功率的不断提高，为了桨叶能够连续不断旋转所需的旋转力矩，只是一味的把桨叶长度不断延伸，虽然看似风机整体回转直径较大，但是，该风机在单位迎风面积内风能的有效利用效率却较低，基本都是完全依赖自然的风速和风量，这种空气流量分散，空气密度小的粗放型利用模式，必然会造成风能的利用率低下。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种永磁直驱型风力发电机。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种永磁直驱型风力发电机，包括：导流管组件；所述导流管组件包括外直管、外锥管、中间直管、定子外壳、外层筋板和连接板；所述外层筋板焊接在中间直管与外直管、外锥管之间；所述连接板均布焊接在中间直管与定子外壳之间；发电机定子组件包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯镶嵌安装在定子外壳的孔内，三相定子绕组相互围绕互成120度，并且嵌装在相互绝缘的定子铁芯的槽里，构成电力输出部件；自动变桨机构组件包括扭簧、变桨轴承座、轴承、调整块、限位销钉、同步变桨连接杆和连接螺钉；桨叶旋转轴安装在自动变桨机构组件的轴承座上，每套自动变桨机构组件均布安装在桨毂的外圆周面上，经动平衡反复效验后，把桨毂安装在发电机空心转轴一端外圆柱面上，桨叶安装在桨叶旋转轴上；发电机转子组件包括空心转轴和钕铁硼永磁体，钕铁硼永磁体均布嵌装在空心转轴外圆周面上，并在其孔内圆周上焊接有转子叶片和转子心部锥管；整体安装在发电机定子组件的孔内，经动平衡反复效验后，两端用轴承进行旋转支承，在两端轴承外端面安装端盖；导流罩组件包括内外锥形管、筋板、连接板以及内气流方向控制板。

所述永磁直驱型风力发电机还包括电风扇组件；所述电风扇组件包括行星减速机、电机和风扇叶片，通过连接杆，固定连接在导流管上；根据风力风向传感器收集的动态风向信息，通过控制器发出的指令，启动或关停电机，所述电风扇组件用于改善低风速风电效率问题，当风速较低时启动该电风扇组件，可在内外气流通道口形成旋风，使其能够向外收集更多的风量。

所述永磁直驱型风力发电机还包括刹车组件和偏航减速机组件；所述刹车组件包括刹车盘和制动钳，所述刹车盘固定在桨毂与端盖之间的发电机转轴上，制动钳固定在端盖上，所述刹车组件用于在发电机出现故障时，刹车检修所用；所述偏航减速机组件包括行星减速机、电机、减速机输出齿轮，根据风力风向传感器收集的动态风向信息，通过控制器发出的指令，启动或关停电机，控制回转支承的旋转动作，使导流管的喇叭口始终迎着风向。

所述导流管组件安装在机架上，机架上平面对称安装有两台行星减速机组件，机架的下平面安装有回转支承，在塔筒的上法兰面与回转支承的下平面进行螺栓连接，安装支撑整台风力发电机。

本实用新型的有益效果是所述永磁直驱型风力发电机在桨叶外围增加了导流管，引导空气通过桨叶，使通过的风量得到集聚，起到增压增密的效果：并且桨叶结构实用，提高了桨叶有效单位面积对风能的转化量，两者有效配合使用，使其对风能的利用率大幅提升；另外，导流管进气孔口增设了电风扇组件，改善了低风速风电效率的问题，同时也为风力发电机的推广扩展了地域空间；所述风力发电机是永磁直驱机型，不断把发电机转子设计成空心结构，而且在孔内焊接上叶片，形成内外两个气流通道，并使其内外迎风叶片共同配合受力，即有效利用了空间，又减轻了重量，确保风力发电机在各种工况下所需的旋转扭矩，且单台重量减轻，制造成本和安装维护费用也相应降低。

附图说明

图1是本实用新型所述永磁直驱型风力发电机的侧视图；

图2是本实用新型所述永磁直驱型风力发电机的主视图；

图中：1、桨叶；2、导流管组件；3、桨叶旋转轴；4、自动变桨机构组件；5、桨毂；6、刹车组件；7、发电机定子组件；8、发电机转子组件；9、风力风向传感器；10、连接板；11、轴承；12、端盖；13、导流罩组件；14、转子叶片；15、转子心部锥管；16、内气流方向控制板；17、电风扇组件；18、风扇叶片；19、连接杆；20、机架；21、偏航减速机组件；22、回转支承；23、塔筒。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图所示，本实用新型公开一种永磁直驱型风力发电机，包括：导流管组件2；所述导流管组件2包括外直管、外锥管、中间直管、定子外壳、外层筋板和连接板10；所述外层筋板焊接在中间直管与外直管、外锥管之间；所述连接板10与中心线倾斜一定角度，分别均布焊接在中间直管与定子外壳之间；发电机定子组件7包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯镶嵌安装在定子外壳的孔内，三相定子绕组相互围绕互成120度并且绝缘嵌装在定子铁芯的槽里，构成电力输出部件；自动变桨机构组件4包括扭簧、变桨轴承座、轴承11、调整块、限位销钉、同步变桨连接杆19和连接螺钉；桨叶旋转轴3安装在自动变桨机构组件4的轴承座上，每套自动变桨机构组件4均布安装在桨毂5的外圆周面上，经动平衡反复效验后，把桨毂又安装在发电机空心转轴一端外圆柱面上，桨叶1安装在桨叶旋转轴3上；桨叶1叶面与转子的旋转轴线限定角度为9-50度；发电机转子组件8包括空心转轴和钕铁硼永磁体，钕铁硼永磁体均布嵌装在空心转轴外圆周面上，并在其孔内圆周上焊接有转子叶片14和转子心部锥管15；整体安装在发电机转子组件8的孔内，经动平衡反复效验后，两端用轴承11进行旋转支承，在两端轴承11外端面安装端盖12，既满足同心度要求，又起到密封效果；导流罩组件13包括内外锥形管、筋板、连接板10以及内气流方向控制板16。

本实用新型所述的永磁直驱型风力发电机，还包括刹车组件6和偏航减速机组件21；所述刹车组件6包括刹车盘和制动钳，所述刹车盘固定在桨毂5与端盖12之间的发电机转轴上，制动钳固定在端盖12上，所述刹车组件6用于在发电机出现故障时，刹车检修所用；电风扇组件17包括行星减速机、电机和风扇叶片18，通过连接杆19，固定连接在导流管上。当风速低于5m/s时启动该电风扇组件17，在内外气流通道口形成旋风，使其能够向外收集更多的风量，通过连接板10给桨叶1增加风压；当风速超过5m/s时，根据风力风向传感器9收集的动态风向信息，通过控制器发出的指令，关闭该电风扇组件17，让自然风速驱动发电机转子旋转；所述偏航减速机组件21包括行星减速机、电机、减速机输出齿轮，根据风力风向传感器9收集的动态风向信息，通过控制器发出的指令，启动或关停电机，控制回转支承22的旋转动作，使其导流管的喇叭口始终迎着风向。所述导流管组件2安装在机架20上，机架20上平面对称安装有两台行星减速机组件21，机架20的下平面安装有回转支承22，在塔筒23的上法兰面与偏航回转支承的下平面进行螺栓连接，安装支撑整台风力发电机。

国内目前同功率机型：桨叶长约30多米，桨叶的回转直径约70米左右，三片桨叶，塔筒离地面高约45米以上，依靠增大单台体型和回转直径来提高输出功率。本技术方案：桨叶长约2米以下，桨叶的回转直径约6米左右，6-12片桨叶，塔筒离地面高约35米高左右，依靠增加安装台数来提高输出功率(每个塔筒上安装1-3台)。本实用新型的永磁直驱型风力发电机在桨叶外围增加了导流管，引导空气通过桨叶，使通过的风量得到集聚，起到增压增密的效果：并且桨叶结构实用，提高了桨叶有效单位面积对风能的转化量，两者有效配合使用，使其对风能的利用率大幅提升；另外，导流管进气孔口增设了电风扇组件，改善低风速风电效率的问题，同时也为风力发电机的推广扩展了地域空间；所述风力发电机是永磁直驱机型，不仅把发电机转子设计成空心结构，而且在孔内焊接上叶片，形成内外两个气流通道，并使其内外迎风叶片共同配合受力，即有效利用了空间，又减轻了重量，确保风力发电机在各种工况下所需的旋转扭矩，且单台重量减轻，制造成本和安装维护费用也相应降低。

尽管本实用新型的实施方案已如上公开，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和体系之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (4)

1.一种永磁直驱型风力发电机，其特征在于，包括：导流管组件；所述导流管组件包括外直管、外锥管、中间直管、定子外壳、外层筋板和连接板；所述外层筋板焊接在中间直管与外直管、外锥管之间；所述连接板均布焊接在中间直管与定子外壳之间；发电机定子组件包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯镶嵌安装在定子外壳的孔内，三相定子绕组相互围绕互成120度，并且嵌装在相互绝缘的定子铁芯的槽里，构成电力输出部件；自动变桨机构组件包括扭簧、变桨轴承座、轴承、调整块、限位销钉、同步变桨连接杆和连接螺钉；桨叶旋转轴安装在自动变桨机构组件的轴承座上，每套自动变桨机构组件均布安装在桨毂的外圆周面上，经动平衡反复效验后，把桨毂安装在发电机空心转轴一端外圆柱面上，桨叶安装在桨叶旋转轴上；发电机转子组件包括空心转轴和钕铁硼永磁体，钕铁硼永磁体均布嵌装在空心转轴外圆周面上，并在其孔内圆周上焊接有转子叶片和转子心部锥管；整体安装在发电机定子组件的孔内，经动平衡反复效验后，两端用轴承进行旋转支承，在两端轴承外端面安装端盖；导流罩组件包括内外锥形管、筋板、连接板以及内气流方向控制板。

2.根据权利要求1所述的一种永磁直驱型风力发电机，其特征在于：还包括电风扇组件；所述电风扇组件包括行星减速机、电机和风扇叶片，通过连接杆固定连接在导流管上；根据风力风向传感器收集的动态风向信息，通过控制器发出的指令启动或关停电机。

3.根据权利要求1所述的一种永磁直驱型风力发电机，其特征在于：还包括刹车组件和偏航减速机组件；所述刹车组件包括刹车盘和制动钳，所述刹车盘固定在桨毂与端盖之间的发电机转轴上，制动钳固定在端盖上，所述刹车组件用于在发电机出现故障时，刹车检修所用；所述偏航减速机组件包括行星减速机、电机、减速机输出齿轮，根据风力风向传感器收集的动态风向信息，通过控制器发出的指令，启动或关停电机，控制回转支承的旋转动作，使导流管的喇叭口始终迎着风向。

4.根据权利要求1所述的一种永磁直驱型风力发电机，其特征在于：所述导流管组件安装在机架上，机架上平面对称安装有两台偏航减速机组件，机架的下平面安装有回转支承，在塔筒的上法兰面与回转支承的下平面进行螺栓连接，安装支撑整台风力发电机。