专利名称：一种双定子永磁直驱发电机及其装配方法
技术领域：
本发明涉及永磁直驱发电机领域，特别是涉及一种双定子永磁直驱发电机及其装 配方法。
背景技术：
风电技术的不断升级成了现在国内风电产业的主题，主要表现在单机容量的增 加、新技术的风力发电机组、提高风能利用率等方面，同时更加重视机组的安全性和系统的 可靠性控制。国家大力支持海上风能的开发，发展海上风电场、研制适于海上的大型风力发 电机组将成为重点技术。
目前，内陆风电场安装的机组主要有双馈式机组和永磁直驱风力发电机组，由于 双馈发电机组的额定转速较高，需要专用的风电齿轮箱，而由于机组运行的环境极为恶劣， 齿轮箱损坏的问题成了双馈式机组致命的缺点。国内的一些厂家采用永磁直驱风电机组取 代双馈式机组，省去了笨重的主轴、轴承座、齿轮箱和联轴器等传动链，避免了机械设备因 不同心而产生的跳动和振动，提高机组转换效率，提高风电机组的可靠性。
但是现有的永磁直驱发电机，在实际使用时却发现其结构中还存在有若干缺点， 因而未能达到最佳的使用效果，其缺点可归纳如下
1、当永磁直驱风力发电机的功率达到数兆瓦时，其体积变得相当庞大，给运输带 来极大的困难。
2、风力发电机单位体积的输出功率小，大型发电机的装配工艺难度大、成本高。
由此可见，上述现有的永磁直驱发电机及其装配方法在结构、装配与使用上，显然 仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种单位体积的输出功率大、电 机体积和重量小且成本低的新的永磁直驱发电机及其装配方法，成为当前业界极需改进 的目标。发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种双定子永磁直驱发电机及其装配方法，使其 单位体积的输出功率大、电机体积和重量小，从而克服现有的大型发电机体积大、装配工艺 难度大的不足。
为解决上述技术问题，本发明提供一种双定子永磁直驱发电机，包括前轴承组件、 转子、内定子装配、外定子装配及后轴承组件，所述的前轴承组件包括主轴、前轴承和转子 转盘；所述的内定子装配包括内定子支架和内定子；所述的外定子装配包括发电机外壳以 及安装在发电机外壳内的外定子，发电机外壳上设有安装孔；所述的后轴承组件包括后法 兰、与后法兰固定连接的后轴承支撑、安装在后轴承支撑上的后轴承以及安装在后轴承上 的转子后支撑，后法兰外圆周以及转子后支撑的外圆周和中部均设有沿圆周布置的安装 孔；所述的转子前端与转子转盘固定连接，后端与转子后支撑固定连接；所述的内定子支 架的后侧与后轴承支撑固定连接；所述的发电机外壳前端通过前法兰与前轴承组件连接，后端与后法兰固定连接。
作为本发明的一种改进，本发明还可通过以下方案实现
一种双定子永磁直驱发电机，其中，所述的后轴承为滚动轴承。
一种双定子永磁直驱发电机，其中，所述的前轴承为双列圆锥滚子轴承。
一种双定子永磁直驱发电机，其中，所述的前、后轴承均配有润滑设备。
一种双定子永磁直驱发电机，其中，所述的内定子支架为一个水平支架及两个垂 直支架构成的杯型结构。
一种双定子永磁直驱发电机，其中，所述的后轴承支撑包括一环面以及与该环面 垂直的圆柱面，其环面与后法兰固定连接，后轴承安装在后轴承支撑的圆柱面上。
一种双定子永磁直驱发电机，其中，所述的内定子支架内侧装有刹车设备和转子 锁定设备。
一种双定子永磁直驱发电机，其中，所述的后轴承支撑和后法兰上均设有减重孔。
此外，本发明还提供了一种双定子永磁直驱发电机的装配方法，使其装配工艺简 单、成本低，从而克服现有的大型发电机体积大、装配工艺难度大的不足。
为解决上述技术问题，本发明提供一种上述双定子永磁直驱发电机的装配方法， 包括以下步骤
A、先将后轴承组件、转子、内定子装配、外定子装配、前轴承组件分别组装好；
B、在转子后支撑的顶端外圆周安装孔内插入转子安装导杆，将转子沿转子安装导 杆导入，并与转子后支撑固定连接；
C、在转子后支撑的中部安装孔内插入内定子安装导杆，将内定子装配沿内定子安 装导杆装入，在内定子与转子之间插入气隙隔磁工装，装好后将内定子支架与后轴承支撑 固定连接，拆掉内定子安装导杆；
D、在发电机外壳的安装孔中插入外定子安装导杆，并将该外定子安装导杆穿过后 法兰的安装孔，将外定子装配沿着外定子安装导杆装入，并在外定子与转子之间插入气隙 隔磁工装，装配好后将发电机外壳的后端与后法兰固定连接；
E、装入前轴承组件，装入过程中取出内定子与转子之间的气隙隔磁工装，装配到 位后，将转子转盘与转子前端固定连接；
F、将前法兰的一端与发电机外壳的前端固定连接，另一端与前轴承组件固定连 接。
作为进一步改进，本发明还可通过以下方法实现
—种双定子永磁直驱发电机的装配方法，其中，所述的步骤C中，在装入内定子之 前，先在转子前端安装滚轮，并在所述的步骤D完成后拆除该滚轮。
采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点
1、风力发电机功率增大到数兆瓦时，体积较小，运输方便。
2、风力发电机单位体积的输出功率大，大型发电机的装配工艺难度降低、成本减 低。
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是本发明一种双定子永磁直驱发电机的结构示意图。图2是本发明一种双定子永磁直驱发电机的内定子装配结构示意图。图3是本发明一种双定子永磁直驱发电机的后轴承组件结构示意图。图4是本发明安装内定子装配的状态示意图。图5是本发明安装外定子装配的状态示意图。图6是本发明安装前轴承组件的状态示意图。
具体实施例方式本发明要解决的技术问题是提供一种能大幅降低兆瓦级及以上永磁直驱风力发 电机体积功率比和成本的双定子永磁直驱风力发电机及其装配工艺方法。请参阅图1所示，本发明双定子永磁直驱发电机，包括前轴承组件、转子2、内定子 装配3、外定子装配、后轴承组件及连接螺栓。其中，前轴承组件包括与轮毂101通过螺栓固定连接的主轴51，套装在主轴51上 的前轴承52，以及通过六角头螺栓56与主轴51紧固连接的转子转盘55。其中，前轴承52 优选为双列圆锥滚子轴承，可设置有前轴承后端盖53和前轴承密封组件54，并配有润滑设备。请配合参阅图2所示，内定子装配3包括内定子支架32和内定子31。内定子支架 32可采用如图所示一个水平支架及两个垂直支架构成的杯型结构，并在内定子支架32的 内侧装有刹车设备95和转子锁定设备34，转子锁定设备34与内定子支架32通过六角头螺 栓组合35连接。内定子31通过其铁芯安装在内定子支架32上，并装配有冷却水管33，接 有内定子外接线36。外定子装配包括发电机外壳42、安装在发电机外壳42内的外定子41及其外接电 缆43，并在发电机外壳上设有安装孔。后轴承组件包括后法兰11、与后法兰11固定连接的后轴承支撑16、安装在后轴承 支撑16上的后轴承17以及安装在后轴承17上的转子后支撑19。其中，后法兰11的外圆 周以及转子后支撑19的外圆周和中部均设有沿圆周布置的安装孔。后轴承17可采用滚动 轴承，并可配有润滑设备。后轴承支撑16可如图所示包括一环面以及与该环面垂直的圆柱面，其环面一侧 与后法兰11通过铰制孔螺栓12进行连接，并在后轴承支撑16的圆柱面压装有轴套15，轴 套15连接有后轴承密封组件14，后轴承密封组件14的另一端通过六角头螺栓13与转子后 支撑19连接。后轴承17即安装在后轴承支撑16的圆柱面上，并通过锁紧螺母18进行锁 紧。此外，还可在后轴承支撑16和后法兰11上设置减重孔。转子2的前端与转子转盘55固定连接，后端与转子后支撑19固定连接；所述的内 定子支架的后侧与后轴承支撑固定连接；发电机外壳42前端通过前法兰91与前轴承组件 连接，后端与后法兰11固定连接。由于本结构的结构形式比较复杂，装配比较困难，因此，安装时，先将此结构的各 部分组件分步装配再进行总装配。第一步到第五步均为预组装流程，第六步及以后为总装 配流程。
第一步，后轴承组件的预组装，参见图3所示，首先将轴套15压装到后轴承支撑16 上，将右端后轴承密封组件14套装到轴套15上；再将后轴承17加热安装到后轴承支撑16 上，使用锁紧螺母18对后轴承17进行锁紧；再者，将后法兰11与后轴承支撑16安装，使用 铰制孔螺栓12进行连接；将左端后轴承密封组件14安装到转子后支撑19上，通过六角头 螺栓13连接，然后将此部件与后轴承17装配，使用六角头螺栓13将右端后轴承密封组件 14与转子后支撑19连接。
第二步，转子的预组装，将磁钢及转子压环等附属零件进行装配形成转子2。
第三步，内定子装配3的预组装，参照图2所示。首先，在内定子支架32上进行内 定子铁芯的组装，并在叠片与压紧等工作完成后进行嵌线形成内定子31，再接内定子外接 线36，然后将冷却水管33装入内定子31，并进行相应的焊接工序，最后将转子锁定设备34 装入内定子支架32，使用六角头螺栓组合35固定。
第四步，外定子装配的预组装。在发电机外壳42上进行外定子铁芯的组装，并在 叠片与压紧等工作完成后进行嵌线形成外定子41，在外定子41上接入接外接电缆43，即形 成外定子装配。
第五步，前轴承组件的预组装。首先，将前轴承密封组件54与前轴承后端盖53装 配，形成前轴承后端盖组件；其次，将前轴承52加热装配到主轴51上，再将组装好的前轴承 后端盖组件暂时放置于前轴承52上；最后在前轴承52冷却之前,将转子转盘55与主轴51 进行装配，并使用六角头螺栓56进行力矩压紧。
第六步，后轴承组件与转子2的组装。在转子后支撑19的外圆周安装孔内通过螺 纹旋入转子安装导杆，将转子沿转子安装导杆导入到后轴承组件的合理位置，使用螺栓61 进行连接。
第七步，内定子装配3与上一步中装配完成的组件进行装配，参照图4所示。首先 将内定子安装导杆62安装到后轴承组件中的转子后支撑19的中部安装孔上，再将滚轮63 安装到转子2的前端，此时将内定子装配3沿内定子安装导杆缓缓装入，滚轮63可以保证 内定子装配3与转子2之间的气隙。待滚轮即将脱离内定子31时，使用数个气隙隔磁工装 64均匀地插入内定子31与转子2之间的气隙，以保证滚轮63脱离内定子装配3后气隙值 保证不变。内定子装配3与后轴承支撑16完全配合好后使用铰制孔螺栓65进行连接，最 后拆掉内定子安装导杆62。滚轮63和气隙隔磁工装64暂不拆除，等后续步骤完成后允许 拆除的时候再做处理。
第八步，将外定子装配与上一步完成的装配组件进行装配，参照图5所示。首先将 数根外定子安装导杆71均匀地安装到外发电机外壳42的安装孔中，使外定子安装导杆71 穿过后法兰11的安装孔中，外定子装配沿着外定子安装导杆71缓缓地靠近后法兰11的配 合面，在滚轮63即将脱离外定子41时，使用数个气隙隔磁工装64均匀地插入外定子41与 转子2之间的气隙，以保证滚轮63脱离外定子装配后气隙值保证不变；等到外定子装配与 后法兰11完全配合好后使用内六角螺钉72进行连接，最后拆掉外定子安装导杆71和滚轮 63。气隙隔磁工装64依然使用，等后续步骤完成后允许拆除的时候再做处理。
第九步，将前轴承组件与上一步完成的装配组件进行装配，参照图6所示，通常在 在附属部件例如刹车设备的安装板上设有工装孔，首先将前轴承安装导杆81安装在该工 装孔内，然后将前轴承组件中转子转盘55的安装孔套入前轴承安装导杆81，并沿着前轴承安装导杆缓缓安装，在转子转盘55与转子2有足够空间时，取出内定子装配3和转子2之 间的气隙隔磁工装64，继续将前轴承组件装入，直至与转子2配合面接触，然后使用螺栓82 将两者连接。外定子41和转子2之间的气隙隔磁工装64暂不拆除，等安装前法兰91时再 做拆除。
第十步，前法兰91安装及其余零部件的装配。首先，将前轴承密封组件54安装在 前法兰91上，然后，将前法兰91通过外定子安装导杆71与上一步完成的装配组件装配，等 前法兰91与发电机外壳42的安装面接触后安装六角头螺栓92，并打紧力矩；此时也对轴 承螺栓98进行安装，并打紧相应力矩。再对刹车设备95进行安装，并使用自带螺栓连接并 打紧力矩。再次连接所有冷却水管33，将接线盒96焊接在后法兰的合适位置，并进行每一 极的接线工作，最后安装密封盖组件97。
在这个过程中使用的各种导杆工装，如果可以尽可能的重复使用。
在第三步中，转子锁定设备34的安装可以根据难易程度调整到第十步。
需要整机试验时可在轮毂101上安装润滑设备94和滑环设备93。
如需整机安装机架102，需要安装六角头螺栓103。
此装配流的图示方向可以根据实际需要进行转动调整，所有图示均关于中心线对 称。
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。
权利要求
1.一种双定子永磁直驱发电机，包括前轴承组件、转子、内定子装配、外定子装配及后轴承组件，其特征在于所述的前轴承组件包括主轴、前轴承和转子转盘；所述的内定子装配包括内定子支架和内定子；所述的外定子装配包括发电机外壳以及安装在发电机外壳内的外定子，发电机外壳上设有安装孔；所述的后轴承组件包括后法兰、与后法兰固定连接的后轴承支撑、安装在后轴承支撑上的后轴承以及安装在后轴承上的转子后支撑，后法兰外圆周以及转子后支撑的外圆周和中部均设有沿圆周布置的安装孔；所述的转子前端与转子转盘固定连接，后端与转子后支撑固定连接；所述的内定子支架的后侧与后轴承支撑固定连接；所述的发电机外壳前端通过前法兰与前轴承组件连接，后端与后法兰固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种双定子永磁直驱发电机，其特征在于所述的后轴承为滚动轴承。
3.根据权利要求1所述的一种双定子永磁直驱发电机，其特征在于所述的前轴承为双列圆锥滚子轴承。
4.根据权利要求1所述的一种双定子永磁直驱发电机，其特征在于所述的前、后轴承均配有润滑设备。
5.根据权利要求1所述的一种双定子永磁直驱发电机，其特征在于所述的内定子支架为一个水平支架及两个垂直支架构成的杯型结构。
6.根据权利要求1所述的一种双定子永磁直驱发电机，其特征在于所述的后轴承支撑包括一环面以及与该环面垂直的圆柱面，其环面与后法兰固定连接，后轴承安装在后轴承支撑的圆柱面上。
7.根据权利要求1所述的一种双定子永磁直驱发电机，其特征在于所述的内定子支架内侧装有刹车设备和转子锁定设 备。
8.根据权利要求1所述的一种双定子永磁直驱发电机，其特征在于所述的后轴承支撑和后法兰上均设有减重孔。
9.一种权利要求1-8中任一项所述双定子永磁直驱发电机的装配方法，其特征在于包括以下步骤A、先将后轴承组件、转子、内定子装配、外定子装配、前轴承组件分别组装好；B、在转子后支撑的顶端外圆周安装孔内插入转子安装导杆，将转子沿转子安装导杆导入，并与转子后支撑固定连接；C、在转子后支撑的中部安装孔内插入内定子安装导杆,将内定子装配沿内定子安装导杆装入，在内定子与转子之间插入气隙隔磁工装，装好后将内定子支架与后轴承支撑固定连接，拆掉内定子安装导杆；D、在发电机外壳的安装孔中插入外定子安装导杆，并将该外定子安装导杆穿过后法兰的安装孔，将外定子装配沿着外定子安装导杆装入，并在外定子与转子之间插入气隙隔磁工装，装配好后将发电机外壳的后端与后法兰固定连接；E、装入前轴承组件，装入过程中取出内定子与转子之间的气隙隔磁工装，装配到位后，将转子转盘与转子前端固定连接；F、将前法兰的一端与发电机外壳的前端固定连接，另一端与前轴承组件固定连接。
10.根据权利要求9所述的一种双定子永磁直驱发电机的装配方法，其特征在于所述的步骤C中，在装入内定子之前，先在转子前端安装滚轮，并在所述的步骤D完成后拆除该滚轮。
全文摘要
本发明是有关于一种双定子永磁直驱发电机及其装配方法，该发电机包括前轴承组件、转子、内定子装配、外定子装配及后轴承组件。该装配方法包括在转子后支撑的顶端安装孔内插入导杆，将转子导入并固定连接；在转子后支撑的中部安装孔内插入导杆，将内定子装配装入；在发电机外壳的安装孔中插入导杆，并将该导杆穿过后法兰的安装孔，将外定子装配装入；装入前轴承组件，将转子转盘与转子前端固定连接；将前法兰的一端与发电机外壳的前端固定连接，另一端与前轴承组件固定连接。本发明提供的风力发电机单位体积的输出功率大，大型发电机的装配工艺难度降低、成本减低。
文档编号H02K15/00GK103051127SQ20131002263
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月21日 优先权日2013年1月21日
发明者张莹博, 武春晓, 肖珊彩, 施文江, 孔凡兵, 潘磊 申请人:国电联合动力技术有限公司