WO2013003985A1 - 一种大型盘式多定子永磁直驱风力发电机组 - Google Patents

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Abstract

一种盘式多定子永磁直驱风力发电机组，主要由轮毂（1）、转子轴（5）、固定轴（11）、机架（16）以及多个发电单元组成，其中固定轴（11）固定在机架（16）上；转子轴（5）与轮毂（1）连接，并可转动地安装在固定轴（11）上；每个发电单元包括一个盘式线圈（10），以及位于盘式线圈（10）两侧的永磁体（6）；各发电单元的盘式线圈（10）与壳体（8）固定联接，盘式线圈（10）上有多个呈矩形螺旋线状的线圈，这些线圈绕组之间串联连接，串联后的线圈绕组端头由导线引至壳体外部再与其它盘式线圈串联或并联；永磁体（9）通过转子转盘（7）与转子轴（5）连接。这种盘式多定子结构充分利用了转子内部空间，提高了发电机的功率密度，减少了风电机组的径向和轴向尺寸，大幅降低发电机组的重量和成本。

Description

一种大型盘式多定子永磁直驱风力发电机组
技术领域
本发明涉及一种盘式风力发电机组， 特别是涉及一种大型盘式多定子 永磁直驱风力发电机组。
背景技术
随着全球对风电能源日益增长的需求， 对风力发电机组的技术先进性 和生产成本带来越来越大的挑战。 目前功率在兆瓦级及以上的大型永磁直 驱风电机组的尺寸都很大， 因此其重量和成本都很高。 为此， 如何减小大 型永磁直驱风电机组的尺寸， 并降低其重量和成本， 是在本领域中的一个 很有意义的课题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种大型盘式多定子永磁直驱风力发 电机组， 使其尺寸减小， 重量和成本降低， 从而克服现有的大型永磁直驱 风力发电机组尺寸大、 重量重、 成本高等不足。
为解决上述技术问题， 本发明一种大型盘式多定子永磁直驱风力发电 机组， 主要由轮毂、 转子轴、 固定轴、 机架、 壳体以及多个前后叠装的发 电单元组成， 其中： 固定轴固定在机架上； 转子轴与轮毂连接， 并通过轴 承可转动地安装在固定轴上； 每个发电单元包括一个盘式线圈， 以及位于 盘式线圏两側的永磁体； 各发电单元的盘式线圈与壳体固定连接， 每个盘 式线圈上具有多个呈矩形螺旋线状的线圈， 这些线圏绕组之间串联连接， 串联后的线圏绕组端头由导线引至壳体外部再与其它盘式线圏串联或并 联； 多个发电单元组成整个机组的发电部分。 永磁体通过转子转盘与转子 轴连接。
本发明中所述的盘式线圏、 转子转盘和壳体均由两个半圆结构组成。 所述的盘式线圏包括多个由印刷电路板制成的或镶嵌在线圈盘上的矩 形螺旋线圏。
所述的永磁体呈辐射状布置在转子转盘上。 所述的转子轴通过前、 后轴承安装在固定轴上。 所述的固定轴和前、 后轴承之间还设置有轴套。 所述的转子转盘通过螺栓、 锁紧螺母和定位销与转子轴装配在一起。 所述的轮毂通过螺栓紧固在转子轴前端。 所述的壳体内表面设有线圈安装槽， 每个线圏安装槽内均设有线圈锁 紧环、 顶紧螺栓和线圈压块， 这些零件将盘式线圏固定在壳体的安装槽内。 釆用这样的设计后， 本发明一种大型盘式多定子永磁直驱风力发电机 分利用了传统直驱风力发电机基本闲置的转子内部空间， 大大提高了发电 机的功率密度， 从而减小了大型永磁直驱风电机组的径向和轴向尺寸， 并 为大幅降低发电机组的重量和成本提供了一条有效途径。
附图说明 上述仅是本发明技术方案的概述， 为了能够更清楚了解本发明的技术 手段， 以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。 图 1是本发明大型盘式多定子永磁直驱风力发电机组的结构示意图。 图 2 是本发明大型盘式多定子永磁直驱风力发电机組的线圏固定组件 的结构示意图。
图 3是图 2的 B- B向示意图。 图 4 是本发明大型盘式多定子永磁直驱风力发电机组的转盘固定组件 的结构示意图。
图 5是图 4的 A向示意图。
具体实施方式 请参阅图 1所示， 本发明一种大型盘式多定子永磁直驱风力发电机组， 主要由轮毂 1、 转子轴 5、 固定轴 11、 机架 16、 壳体 8以及多个前后叠装 的发电单元组成。
其中， 固定轴 11通过轴螺母 15固定在机架 16上， 轮毂 1通过螺栓紧 固在转子轴 5的前端， 转子轴 5前端内侧装有前端盖 4对轴承起密封作用。 转子轴 5通过前轴承 3、后轴承 13可转动地安装在固定轴 11上， 固定 轴与两轴承内环之间装有轴套 12。 轮毂上的轴向推力经转子轴 5、 后轴承 13和轴螺母 15传至固定轴 11和机架 16上。 每个发电单元包括一个盘式线圈 10 ,以及位于盘式线圈 10两侧的永磁 体 6。 多个发电单元组成整个机组的发电部分。 盘式线圈 10的结构形式可以是印刷电路板结构形式， 也可是镶嵌式结 构形式， 每个盘式线圏包括多个矩形螺旋线圈。 盘式线圏 10通过线圈固定 组件 9安装在壳体 8的槽内。 同一个盘上的多个螺旋线状的线圏在盘上串 联连接， 串联后的绕组端头可由导线引至壳体 8 外部再与其它盘引出的导 线进行串联或并联。
永磁体 6呈辐射状布置在转子转盘 7上， 转子转盘 7通过转盘固定组 件 14固定在转子轴 5上。 上述盘式线圏 10、 转子转盘 7和壳体 8均由两个半圆结构组成， 半圓 盘式线圏 1 0经线圏固定组件 9与半圆壳体 8分别组装成两个半圆装配体， 最后与转子转盘 7合装在一起， 从而可使安装更为简便。 其中， 每个半圓 盘式线圈上至少有两个端头被引至壳体外部， 以与其它盘式线圈连接。
请配合参阅图 2、 图 3所示， 线圈固定组件 9包括线圈压块 21、 顶紧 螺栓 22和线圈锁紧环 23。 先将半圓盘式线圏 1 0安装在壳体 8的槽内， 然 后可安装呈半环状的线圈锁紧环 23， 每个半环有数个呈圆周布置的顶紧螺 栓 22将盘式线圏 10在轴向固定。 在上、 下壳体的中分面内侧加工有轴向 槽。 利用螺钉 25将线圏压块 21安装在轴向槽内， 将盘状线圏 10在径向压 紧固定。 线圈压块 21的数量是上、 下半各两个， 共 4个。 上壳体和下壳体 通过螺柱、 螺母和定位销合装在一起。
请配合参阅图 4、 图 5所示， 转盘固定组件 14包括螺栓 31、 锁紧螺母 32和定位销 33。 每个半圓转子转盘 7用数个螺栓 31和锁紧螺母 32固定在 转子轴 5的凸缘上， 并用定位销 33将其锁死。 图中的一些短小的中心线表示各种不同规格的螺栓、 螺母紧固件。 在 本发明中， 轮毂 1上的各种载荷经转子轴 5、 前轴承 3、 后轴承 1 3、 轴螺母 15和固定轴 1 1传至机架 16上 一个盘式线圈 1 0与其两侧的永磁体 6转子 构成独立的磁路穿过被其包围的线圈， 组成一个发电单元， 将多个相同的 发电单元叠装在发动机壳体内， 并根据设计要求将绕组串联或并联在一起， 即组成整个发电机的发电部分。 由于本发明充分利用了壳体 8 内部的空间， 所以与常规直驱风电机组 相比， 其尺寸、 重量和成本将有大幅降低。 以上所述， 仅是本发明的较佳实施例而已， 并非对本发明作任何形式 上的限制， 本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、 等同变化或修饰， 均落在本发明的保护范围内。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种大型盘式多定子永磁直驱风力发电机组， 其特征在于主要由轮 毂、 转子轴、 固定轴、 机架、 壳体以及多个前后叠装的发电单元组成， 其 中：
固定轴固定在机架上；
转子轴与轮毂连接， 并可转动地安装在固定轴上； 每个发电单元包括一个盘式线圈， 以及位于盘式线圈两側的永磁体； 各发电单元的盘式线圈与壳体固定， 每个盘式线圈上具有多个呈矩形 螺旋线状的的线圏， 这些线圏绕组之间串联连接， 连接后的线圈绕组端头 由导线引至壳体外部再与其它盘式线圈串联或并联； 多个发电单元组成整 个机组的发电部分。
永磁体通过转子转盘与转子轴连接。
2、根据权利要求 1所述的一种大型盘式多定子永磁直驱风力发电机组， 其特征在于所述的盘式线圈、 转子转盘和壳体均由两个半圆结构组成。
3、根据权利要求 1所述的一种大型盘式多定子永磁直驱风力发电机组， 其特征在于所述的盘式线圏包括多个由印刷电路板制成的或镶嵌在线圈盘 上的矩形螺旋线圈。
4、根据权利要求 1所述的一种大型盘式多定子永磁直驱风力发电机组， 其特征在于所述的永磁体呈辐射状布置在转子转盘上。
5、根据权利要求 1所述的一种大型盘式多定子永磁直驱风力发电机组， 其特征在于所述的转子轴通过前、 后轴承安装在固定轴上。
6、根据权利要求 5所述的一种大型盘式多定子永磁直驱风力发电机组， 其特征在于所述的固定轴和前、 轴承之间还设置有轴套。
7、根据权利要求 1所述的一种大型盘式多定子永磁直驱风力发电机组， 其特征在于所述的转子转盘通过螺栓、 锁紧螺母和定位销与转子轴装配在 一起。
8、根据权利要求 1所述的一种大型盘式多定子永磁直驱风力发电机组， 其特征在于所述的轮毂通过螺栓紧固在转子轴前端。
9、根据权利要求 1-8中任一项所述的一种大型盘式多定子永磁直驱风 力发电机组， 其特征在于所述的壳体内表面设有线圈安装槽， 每个线圈安 装槽内均设有线圈锁紧环、 顶紧螺栓和线圈压块， 并用这些零件将盘式线 圏固定在壳体的安装槽内。
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