CN220815907U - 一种集成式风力发电机的风罩构件 - Google Patents

Abstract

一种集成式风力发电机的风罩构件，包括风力发电机、调速电机。风力发电机和调速电机集成在同一风罩内，所述风力发电机包括风罩、前螺母、风叶一、前端盖、轴承一、转子总成一、定子总成一、轴承二；所述风罩前后端均为喇叭口，风罩内设计有薄壁壳体，薄壁壳体内腔设计有两个轴承室，左侧轴承室用于安装风力发电机的轴承二，右侧轴承室用于安装调速电机的轴承三。本实用新型无需提高现有风力发电机的构件的材质、性能，将风力发电机和调速电机集成在同一风罩内，可主动调节风力发电机的转速，适应的风速变化范围大。

Description

一种集成式风力发电机的风罩构件

技术领域

本实用新型属于涵道式风力发电机技术领域，具体涉及一种风力发电机的风罩构件。

背景技术

涵道式风力发电机利用的是外部流入涵道的空气来发电的设备，在某些特殊应用场所，因空气来流速度极高、同时变化范围较大，且安装空间受限，因此适宜采用高速微型涵道式风力发电机，由于微型涵道直径很小，不能设计变桨机构，为满足低速时的发电功率需求，涵道式风力发电机的叶片升力特性设计的很高，并且低速时工作点会设计在最大功率转速附近，这就导致高速时，风叶和电机的转速有更高的变化（风叶转速近似正比于来流速度，但高速时的工作点转速比低速时有极大提高，比如8倍以上），这对发电机轴承、转子强度、叶片材料、电机和配套控制器的功率元件耐压都提出了很高的要求。

发明内容

本实用新型的目的是解决现有技术的上述不足，而提供一种集成式风力发电机的风罩构件，通过加强筋设计将薄壁壳体连于风罩内，保证强度的同时减轻整体风罩的重量，实现风力发电机和调速电机集成在同一风罩内。

本实用新型的技术方案是：包括风力发电机、调速电机，风力发电机和调速电机集成在同一风罩内，所述风力发电机包括风罩、前螺母、风叶一、前端盖、轴承一、转子总成一、定子总成一、轴承二；所述风罩前后端均为喇叭口，风罩内设计有薄壁壳体，薄壁壳体内腔设计有两个轴承室，左侧轴承室用于安装风力发电机的轴承二，右侧轴承室用于安装调速电机的轴承三；在薄壁壳体外圆上圆周均布六根加强筋；所述前螺母通过螺纹孔将风叶一固定在转子总成一的电机轴一上；所述前端盖外圆部分通过螺纹孔一固定在风罩上，前端盖轴承室通过过盈配合与轴承一相连；所述转子总成一的电机轴一一端固定在轴承一上，另外一端固定在轴承二上；所述定子总成一与风罩薄壁壳体相连；所述风罩的左侧轴承室与轴承二相连；所述调速电机包括轴承三、转子总成二、定子总成二、后端盖、轴承四、风叶二、后螺母；所述轴承三与风罩的右侧轴承室相连；所述转子总成二的一端固定在轴承三上，另一端固定在轴承四上；

所述定子总成二与风罩薄壁壳体相连；所述后端盖外圆通过螺纹孔二与风罩相连，后端盖轴承室与轴承四相连；所述风叶二通过后螺母固定在转子总成二上。

风力发电机的电机轴一和调速电机的电机轴独立安装，互不相连。

所述定子总成一包括定子铁芯一和定子绕组一。

所述风叶一和风叶二均包括N个圆周均布的叶片，例N=12。

风力发电机和调速电机各采用两个轴承面对面安装，以承受径向载荷和两个方向的轴向载荷，提高轴承的承载能力。

所述前螺母和后螺母均为子弹头螺母，流线型子弹头螺母的形式，减小空气阻力。

所述风罩外圆设计有1个用于将风力发电机和调速电机的三相线引出的引出线孔。

一种集成式风力发电机的风罩，包括风罩本体，所述风罩本体前后端均为喇叭口，风罩本体内设计有薄壁壳体，薄壁壳体内腔设计有两个轴承室，左侧轴承室用于安装风力发电机的轴承二，右侧轴承室用于安装调速电机的轴承三；在薄壁壳体外圆上圆周均布加强筋；薄壁壳体经加强筋与风罩本体空腔连接为一体。

薄壁壳体前部外圆上圆周均布加强筋。加强筋设计于靠近进风口处，防止加强筋被风吹变型，使加强筋的受力更稳定。

本实用新型中通过加强筋设计将薄壁壳体连于风罩内，保证强度的同时减轻整体风罩的重量，无需提高现有风力发电机的构件的材质、性能，将风力发电机和调速电机集成在同一风罩内，可调节风力发电机的转速，适应的风速变化范围大。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为风罩的结构示意图；

图3为图2的右视图；

图4为图3的剖视图；

图5为前螺母的剖视图；

图6为风叶一结构示意图；

图7为前端盖侧视图；

图8为前端盖主视图；

图9为前端盖剖视图；

图10为转子总成一剖视图；

图11为转子总成一结构示意图；

图12为定子总成一侧视图；

图13为定子总成一主视图；

图14为后端盖侧视图；

图15为后端盖主视图；

图16为后端盖剖视图；

图17为风叶二结构示意图；

图中：1、风力发电机，2、调速电机，3、风罩，4、子弹头螺母，5、风叶一，6、前端盖，7、轴承一，8、转子总成一，9、定子总成一，10、轴承二，11、轴承三，12、转子总成二，13、定子总成二，14、后端盖，15、轴承四，16、风叶二，17、后螺母；

301、风罩加强筋，302、引线孔，303、左侧轴承室，304、右侧轴承室，305、薄壁壳体；

401、螺纹孔；

501、叶片一；

601、前端盖螺纹孔，602、前端盖轴承室；

801、轴，802、端环，803、U型槽；

901、定子铁芯，902、绕组，903、T型磁极；

1401、螺纹孔二，1402、后端盖轴承室；

1601、叶片二。

具体实施方式

如图1-17所示，本实用新型包括风力发电机1、调速电机2。风力发电机1包括风罩3、前螺母4、风叶一5、前端盖6、轴承一7、转子总成一8、定子总成一9、轴承二10。

风罩3前后端均为喇叭口，前端可增大进风量，后端可安装较大功率的电动机风扇，用于泄放能量调速，风罩3内设计有一直径略小的薄壁壳体305，薄壁壳体305主要与定子总成配合，起到固定定子总成的作用；在薄壁壳体305外圆上圆周均布六根加强筋301，加强筋301的另外一端与风罩3的内腔连接，加强筋301的设计在保证强度的同时减轻整体风罩3的重量，将小直径的薄壁壳体305与大直径的风罩3空腔连接为一体，加强筋301之间的间隙可作为风叶一5出风的通道，风叶一5吹出的风同时带走薄壁壳体305表面的热量用于散热，薄壁壳体305内腔设计有两个轴承室，左侧轴承室303用于安装风力发电机1的轴承二10，右侧轴承室304用于安装调速电机2的轴承三11；风罩外圆设计有1个引出线孔302，用于将风力发电机1和调速电机2的三相线引出与外部控制器相连。

风叶一5，含N个圆周均布的叶片一501，用于在风力的吹动下进行旋转发电；内孔与转子总成一8的电机轴一801同心，减小机械损耗，前螺母4通过螺纹孔401将风叶一5固定在转子总成一8的电机轴一801上。

前端盖6外圆与风罩3内的薄壁壳体305通过圆周均布的六个螺纹孔一601处的六个螺钉固定连接，前端盖6右侧设计有前端盖轴承室602，用于与轴承一7固定安装。

轴承一7与前端盖轴承室602为过盈配合，与轴承二10面对面安装，可以承受径向载荷和两个方向的轴向载荷，提高轴承的承载能力。

转子总成一8的电机轴一801一端固定在轴承一7上，另外一端固定在轴承二10上；定子总成一9与风罩薄壁壳体305相连。

转子总成一8由电机轴一801、转子铁芯、磁钢、端环组成，转子铁芯内孔与电机轴一801为过盈配合设计，嵌套在电机轴一801上，转子铁芯外圆上设计有六个U型槽803用于安装磁钢，通过专用磁钢胶和这种外窄内宽U型槽设计，可以保证磁钢牢牢固定在转子铁芯上，两个端环802固定安装在转子铁芯的两侧，其与电机轴之间也是过盈配合设计。

定子总成一9由定子铁芯901和定子绕组902组成，定子绕组采用星型绕法，定子铁芯901上设计有T型磁极903，用于固定安装定子绕组。

调速电机包括轴承三11、转子总成二12、定子总成二13、后端盖14、轴承四15、风叶二16、后螺母17。轴承三11与风罩3的右侧轴承室304相连，为过盈配合设计；转子总成二12的一端固定在轴承三11上，另一端固定在轴承四15上；定子总成二13与风罩薄壁壳体305相连。后端盖14左侧设计有后端盖轴承室1402，后端盖轴承室1402与轴承四15相连。后端盖14外圆通过六个螺纹孔二1401处的螺钉与风罩3相连，用于与轴承四固定安装。风叶二16通过后螺母17固定在转子总成二12上。

转子总成二12由泄放电机轴、转子铁芯二、磁钢二、端环二组成，转子铁芯二内孔与泄放电机轴为过盈配合设计，嵌套在泄放电机轴上，转子铁芯二外圆上设计有六个外窄内宽U型槽用于安装磁钢二，通过专用磁钢胶和这种外窄内宽U型槽设计，可以保证磁钢二牢牢固定在转子铁芯上，两个端环二固定安装在转子铁芯二的两侧，其与泄放电机轴之间也是过盈配合设计。

定子总成二由泄放电机定子铁芯和定子绕组二组成，定子绕组二采用星型绕法，定子铁芯二上设计有T型磁极，用于固定安装绕组。

风叶二16含N个圆周均布的叶片二1601，用于在发电电压比较高时起动旋转泄放能量，其内孔设计为与调速电机配合的圆形孔与泄放电机轴同心，通过螺母固定在转子总成二的泄放电机轴上。

工作时，风力发电机通过风叶一将风能转化为电能，调速电机通过安装于其轴上的风叶二旋转：当风力发电机处于低速状态时，调速电机处于发电状态，由风叶二带动调速电机与风力发电机同向旋转进行发电，当风力发电机处于高速状态时，调速电机处于电动状态，消耗风力发电机发出的电能，产生与风力发电机反向旋转动力，以调节风力发电机的转速。因有调速电机通过风叶二进行能量泄放来调节风力发电机的转速，风力发电机的转速可以得到有效控制，发电机绝缘设计方面要求无需改变，配套控制器元器件耐压也不会太高，可以大大降低发电机和配套控制器的体积和成本。

Claims (9)

1.一种集成式风力发电机的风罩构件，其特征在于：包括风力发电机（1）、调速电机（2），风力发电机（1）和调速电机（2）集成在同一风罩内；

所述风力发电机（1）包括风罩（3）、前螺母（4）、风叶一（5）、前端盖（6）、轴承一（7）、转子总成一（8）、定子总成一（9）、轴承二（10）；

所述风罩（3）前后端均为喇叭口，风罩（3）内设计有薄壁壳体（305），薄壁壳体（305）内腔设计有两个轴承室，左侧轴承室（303）用于安装风力发电机的轴承二（10），右侧轴承室（304）用于安装调速电机（2）的轴承三（11）；在薄壁壳体（305）外圆上圆周均布加强筋（301）；

所述前螺母（4）通过螺纹孔（401）将风叶一（5）固定在转子总成一（8）的电机轴一（801）上；

所述前端盖外圆部分通过螺纹孔一（601）固定在风罩上，前端盖轴承室（602）通过过盈配合与轴承一（7）相连；

所述转子总成一（8）的电机轴一（801）一端固定在轴承一（7）上，另外一端固定在轴承二（10）上；

所述定子总成一（9）与薄壁壳体（305）相连；

所述风罩（3）的左侧轴承室（303）与轴承二（10）相连；

所述调速电机包括轴承三（11）、转子总成二（12）、定子总成二（13）、后端盖（14）、轴承四（15）、风叶二（16）、后螺母（17）；

所述轴承三（11）与风罩（3）的右侧轴承室（304）相连；

所述转子总成二（12）的一端固定在轴承三（11）上，另一端固定在轴承四（15）上；

所述定子总成二（13）与风罩薄壁壳体（305）相连；

所述后端盖（14）外圆通过螺纹孔二（1401）与风罩（3）相连，后端盖轴承室（1402）与轴承四（15）相连；

所述风叶二（16）通过后螺母（17）固定在转子总成二（12）上。

2.根据权利要求1所述的集成式风力发电机的风罩构件，其特征在于：风力发电机（1）的电机轴一（801）和调速电机（2）的电机轴独立安装，互不相连。

3.根据权利要求1所述的集成式风力发电机的风罩构件，其特征在于：所述定子总成一（9）包括定子铁芯一（901）和定子绕组一（902）。

4.根据权利要求1所述的集成式风力发电机的风罩构件，其特征在于：所述风叶一（5）和风叶二（16）均包括N个圆周均布的叶片。

5.根据权利要求1所述的集成式风力发电机的风罩构件，其特征在于：风力发电机（1）和调速电机（2）各采用两个轴承面对面安装，以承受径向载荷和两个方向的轴向载荷，提高轴承的承载能力。

6.根据权利要求1所述的集成式风力发电机的风罩构件，其特征在于：所述前螺母（4）和后螺母（17）均为子弹头螺母，流线型子弹头螺母的形式，减小空气阻力。

7.根据权利要求1所述的集成式风力发电机的风罩构件，其特征在于：所述风罩外圆设计有1个用于将风力发电机（1）和调速电机（2）的三相线引出的引出线孔（302）。

8.一种集成式风力发电机的风罩，其特征在于：包括风罩本体，所述风罩本体前后端均为喇叭口，风罩本体内设计有薄壁壳体（305），薄壁壳体（305）内腔设计有两个轴承室，左侧轴承室（303）用于安装风力发电机的轴承二（10），右侧轴承室（304）用于安装调速电机（2）的轴承三（11）；在薄壁壳体（305）外圆上圆周均布加强筋（301）；薄壁壳体（305）经加强筋（301）与风罩本体空腔连接为一体。

9.根据权利要求8所述的集成式风力发电机的风罩，其特征在于：薄壁壳体（305）前部外圆上圆周均布加强筋（301）。