CN206246286U - 一种轮毂与发电机外转子复合的并联式直驱风力发电机 - Google Patents

一种轮毂与发电机外转子复合的并联式直驱风力发电机 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种轮毂与发电机外转子复合的并联式直驱风力发电机，在机舱总成上安装有轮毂与发电机转子复合总成，在安装腔室内设有并联式直驱发电机总成，每组发电机总成均具有安装在轮毂式外转子上的发电机永磁体和发电机转子铁芯，一一对应于发电机永磁体的位置、在所述安装腔室内设有定子绕组和定子铁芯，且每组发电机总成中的定子绕组和定子铁芯均安装在单独的定子支架上，每组发电机总成之间并联设置。本实用新型大幅缩减了整个总成的体积，降低了机舱和塔筒的悬臂力，同时为了进一步配合结构体积的缩减，采用特殊结构设置的并联式直驱发电机总成，能够在不影响整体功率的基础上大幅降低制造和安装的成本。

Description

一种轮毂与发电机外转子复合的并联式直驱风力发电机
技术领域
本实用新型涉及风力发电机的技术领域，尤其是一种轮毂与发电机外转子复合的并联式直驱风力发电机。
背景技术
在公知的技术领域，风力发电机组分为内转子和外转子两种形式的结构，不论是内转子还是外转子，都是由风轮桨叶捕获风的动能，由发电机一端输入转动力转矩，即风轮轮毂一端与发电机的输入端之间联接。
目前国内外设计生产的这类直驱风力发电机普遍存在功率越大，风轮的直径越大，转速越慢，转矩越大，导致整个直驱发电机组的结构臃肿，给制造、运输、安装带来了不可逾越的困难。例如目前国外西门子公司生产的直径6m的风力发电机组，发电机转子的直径在7m左右，而国内公司则需要达到7.5m以上，发电机直径过大，只制约风力发电机组发展的瓶颈。
公知的直驱型风力发电机组都是由风轮、发电机、机舱、塔筒等四大总成结构组成的。一般上述四大总成呈并排式的分布，由于风轮总成是单独的一体式结构，同时设置在发电机的输入端，即前端，所以风轮的重心点到塔筒的重心点之间的距离会随着发电机功率的增加而增加。由于兆瓦级别以上的风轮重量一般在几十吨到上百吨重，故传统结构的风力发电机如果增加功率，其风轮的重心点到塔筒的重心点之间的距离会呈几何倍数的增加，故而间接增加了机舱和塔筒的悬臂力。从而导致塔筒结构加重加厚，安装风电机组的基础总成也需要相应的增加建设的成本。从上述可以总结得出，直驱式风力发电机组整体结构臃肿很难得到解决主要是由于两个问题，一是风轮的重心点到塔筒的重心点之间的距离较长，功率越大，其距离越长，所以在整体布局上需要重新进行考虑，显而易见的，另外一个问题是发电机组最核心的发电机的结构形式需要做出改变，一般的风力发电机的结构为如专利名称为：风力发电机组(公开号为：CN105673327A)中所披露“轮毂，所述轮毂设有连接端，所述连接端与齿轮箱的输入端连接，所述齿轮箱的输出端与发电机连接；轴承，所述轴承的内圈与所述连接端连接，所述轴承的外圈与主机架连接”，一般的直驱式风力发电机均大致如此，其部分结构均为一字排开，故导致整体的体积很难缩减。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：克服上述问题，提供一种轮毂与发电机外转子复合的并联式直驱风力发电机，能够显著缩短风轮的重心点到塔筒的重心点之间的距离，精简结构体积，同时通过改变传统的直驱式风力发电机的布局，缩减发电机总成部分的体积，进一步在有限的空间内提升发电机组的总功率。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种轮毂与发电机外转子复合的并联式直驱风力发电机，包括塔筒总成，在所述塔筒总成的顶端通过偏航轴承总成安装有机舱总成，在所述机舱总成上安装有轮毂与发电机转子复合总成，所述轮毂与发电机转子复合总成具有由发电机后端盖、发电机前端盖构成的安装腔室，在所述安装腔室内设有并联式直驱发电机总成，所述并联式直驱发电机总成具有位于安装腔室前端且呈扁平体状的轮毂式外转子，
在所述轮毂式外转子背离安装腔室的一侧表面固定连接有风机桨叶联接轴，在所述风机桨叶联接轴上通过变桨轴承组安装有桨叶，
在所述轮毂式外转子的另一侧表面设有至少两组发电机总成，每组发电机总成均具有安装在轮毂式外转子上的发电机永磁体和发电机转子铁芯，一一对应于发电机永磁体的位置、在所述安装腔室内设有定子绕组和定子铁芯，且每组发电机总成中的定子绕组和定子铁芯均安装在单独的定子支架上，每组发电机总成之间并联设置。
所述并联式直驱发电机总成还具有位于安装腔室后端的发电机转轴，所述定子支架均安装在发电机转轴上，且所述定子支架以发电机转轴的中心轴线为中心呈旋转分布状，在所述发电机转轴与安装腔室的后端之间分别设有发电机前轴承、发电机后轴承。
进一步的，所述变桨轴承组位于风机桨叶联接轴的外端部上。
进一步的，所述风力发电机具有两组发电机总成。
进一步的，所述发电机前轴承位于发电机前端盖一侧，且在所述发电机前端盖与发电机前轴承之间设有发电机前轴承助力板。
进一步的，所述发电机转轴为平行轴或锥形轴中任一一种。
本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单紧凑，通过风机桨叶联接轴与变桨轴承组安装桨叶，同时将风机桨叶联接轴与轮毂式外转子直接联接，改变传统的分体式设计的方案，能够降低机舱和塔筒的悬臂力，大幅缩减了整个总成的体积，为了进一步配合结构体积的缩减，采用特殊结构设置的并联式直驱发电机总成，能够在局部降低了发电机总成的体积，在不影响整体功率的基础上大幅降低制造和安装的成本，极具市场竞争力。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的局部结构示意图；
图2是本实用新型的中轮毂与发电机转子复合总成处的局部结构示意图；
图中：1.轮毂式外转子，2.发电机永磁体，3.变桨轴承组，4.风机桨叶联接轴，5.定子绕组，6.定子铁芯，7.定子支架，8.发电机转轴，9.发电机前轴承，10.发电机后轴承，11.发电机后端盖，12.发电机前端盖，13.发电机前轴承助力板，14.发电机转子铁芯，15.桨叶，16.轮毂与发电机转子复合总成，17.机舱总成，18.偏航轴承总成，19.塔筒总成。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
如图1和图2所示的本实用新型一种轮毂与发电机外转子复合的并联式直驱风力发电机的优选实施例，包括塔筒总成19，在塔筒总成19的顶端通过偏航轴承总成18安装有机舱总成17，在机舱总成17上安装有轮毂与发电机转子复合总成16，所述轮毂与发电机转子复合总成16具有由发电机后端盖11、发电机前端盖12构成的安装腔室，在安装腔室内设有并联式直驱发电机总成，所述并联式直驱发电机总成具有位于安装腔室前端且呈扁平体状的轮毂式外转子1，
在轮毂式外转子1背离安装腔室的一侧表面固定连接有风机桨叶联接轴4，在风机桨叶联接轴4上通过变桨轴承组3安装有桨叶15，且所述变桨轴承组3位于风机桨叶联接轴4的外端部上，
在轮毂式外转子1的另一侧表面设有至少两组发电机总成，一般为2组。每组发电机总成均具有安装在轮毂式外转子1上的发电机永磁体2和发电机转子铁芯14，一一对应于发电机永磁体2的位置、在所述安装腔室内设有定子绕组5和定子铁芯6，且每组发电机总成中的定子绕组5和定子铁芯6均安装在单独的定子支架7上，每组发电机总成之间并联设置。所述并联式直驱发电机总成还具有位于安装腔室后端的发电机转轴8，所述发电机转轴8为平行轴或锥形轴中任一一种，所述定子支架7均安装在发电机转轴8上，且定子支架7以发电机转轴8的中心轴线为中心呈旋转分布状，在发电机转轴8与安装腔室的后端之间分别设有发电机前轴承9、发电机后轴承10。所述发电机前轴承9位于发电机前端盖12一侧，且在发电机前端盖12与发电机前轴承9之间设有发电机前轴承助力板13。
上述实施例中，由风轮传递来的风动能，可以直接作用在轮毂式外转子1上，带动两组转子总成转动，从而产生电能，该种呈旋转状的结构设置，能够极大的精简发电机的体积，在单位体积内的装机量也更大。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种轮毂与发电机外转子复合的并联式直驱风力发电机，包括塔筒总成(19)，在所述塔筒总成(19)的顶端通过偏航轴承总成(18)安装有机舱总成(17)，其特征在于：在所述机舱总成(17)上安装有轮毂与发电机转子复合总成(16)，所述轮毂与发电机转子复合总成(16)具有由发电机后端盖(11)、发电机前端盖(12)构成的安装腔室，在所述安装腔室内设有并联式直驱发电机总成，所述并联式直驱发电机总成具有位于安装腔室前端且呈扁平体状的轮毂式外转子(1)，
在所述轮毂式外转子(1)背离安装腔室的一侧表面固定连接有风机桨叶联接轴(4)，在所述风机桨叶联接轴(4)上通过变桨轴承组(3)安装有桨叶(15)，
在所述轮毂式外转子(1)的另一侧表面设有至少两组发电机总成，每组发电机总成均具有安装在轮毂式外转子(1)上的发电机永磁体(2)和发电机转子铁芯(14)，一一对应于发电机永磁体(2)的位置、在所述安装腔室内设有定子绕组(5)和定子铁芯(6)，且每组发电机总成中的定子绕组(5)和定子铁芯(6)均安装在单独的定子支架(7)上，每组发电机总成之间并联设置，
所述并联式直驱发电机总成还具有位于安装腔室后端的发电机转轴(8)，所述定子支架(7)均安装在发电机转轴(8)上，且所述定子支架(7)以发电机转轴(8)的中心轴线为中心呈旋转分布状，在所述发电机转轴(8)与安装腔室的后端之间分别设有发电机前轴承(9)、发电机后轴承(10)。
2.如权利要求1所述的一种轮毂与发电机外转子复合的并联式直驱风力发电机，其特征在于：所述变桨轴承组(3)位于风机桨叶联接轴(4)的外端部上。
3.如权利要求1所述的一种轮毂与发电机外转子复合的并联式直驱风力发电机，其特征在于：所述风力发电机具有两组发电机总成。
4.如权利要求1所述的一种轮毂与发电机外转子复合的并联式直驱风力发电机，其特征在于：所述发电机前轴承(9)位于发电机前端盖(12)一侧，且在所述发电机前端盖(12)与发电机前轴承(9)之间设有发电机前轴承助力板(13)。
5.如权利要求1所述的一种轮毂与发电机外转子复合的并联式直驱风力发电机，其特征在于：所述发电机转轴(8)为平行轴或锥形轴中任一一种。
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