一种双定子分瓣式结构的直驱永磁风力发电的制造方法
【专利摘要】一种双定子分瓣式结构的直驱永磁风力发电机，包括转轴、永磁体、转子、分瓣式转子、转子支架、外转子支架、内定子、外定子、分瓣式定子、外定子支架、轴承，内定子和外定子都采用分瓣式结构，且每个分瓣式定子都布置有完整的U、V、W三相线圈，且每个分瓣式定子和分瓣式转子都可以单独的进行安装和拆卸。本实用新型缩小了整个发电机的体积、减轻了发电机的重量，降低了维修的难度和发电机的故障脱网时间。
【专利说明】一种双定子分瓣式结构的直驱永磁风力发电机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及直驱永磁风力发电机的改进，具体涉及一种双定子和单转子分瓣式结构的发电机结构，属于新能源【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，转子为永磁体结构，定子主要采用分步式绕组。但是，随着风力发电机单机功率的不断增大，发电机的定、转子体积和重量也相应的增加，使得大功率风力发电机普遍存在体积大、质量重、运输难和不易维护的缺点。尤其在海上风力发电机领域，出于成本考虑，常常选用5丽、7丽及以上功率等级的直驱式永磁风力发电机，但是其大体积和大质量使得风力发电机的长途运输和基础设施建设变得非常困难。在后期的运营维护也存在很大的风险，因为现有的发电机结构，定子都为单套或双套绕组，一旦发生定子绕组故障或者转子永磁体脱落，发电机将无法继续使用，只能下塔维修，这些缺陷严重威胁着大功率直驱永磁风力发电机的安全使用。
[0003]通过国内检索发现以下专利与本实用新型有相似之处:
[0004]申请号为201210084738.1，名称为“多相永磁高压风力发电机及其系统”的发明，此发明公开了一种多相永磁高压风力发电机，包括定子和转子，定子由定子轭、定子齿、铜线和绝缘组成，转子由转轴、永磁体、减重孔和转子铁心组成，所述定子分瓣，每瓣为一个单元电机，定子绕组为多相绕组结构；还公开了一种多相永磁高压风力发电机系统，包括风机、如权利要求1至8之一的多相发电机、PWM整流器和级联式并网逆变器，风机和多相发电机相连，每相发电机和PWM整流器相连实现单元稳压，然后通过H桥单元级联式并网逆变器实现与6kV-10kV高压电网并网发电。此发明可用于风力发电。电机相数增加，每相电流值降低，降低了对功率开关器件容量的要求；同时可使系统的可靠性提高，便于维修。
[0005]申请号为201110099369.9的发明中定子只有一个，且未提及转子是否进行了分瓣，更重要的是其为多相发电机，与本实用新型中的双定子分瓣的三相发电机有本质的不同。
[0006]申请号为201210084738.1，名称为“一种5MW双转子、双定子、双气隙直驱永磁风力发电机”的发明，此发明提供一种5MW双转子、双定子、双气隙直驱永磁风力发电机，包括主轴、机座，设置在机座内的内转子电机定子，其特征在于:在所述内转子电机定子内设置有外转子电机定子，内转子电机定子和外转子电机定子之间设置有同步转动的内转子电机转子和外转子电机转子，内转子电机转子朝向内转子电机定子的一侧设置有内转子电机磁极，外转子电机转子朝向外转子电机定子的一侧设置有外转子电机磁极。此发明是专为大型直驱式风力发电机组进行特殊设计、特殊制造、专业化配套的发电机，尤其适合海上大型风力发电机组的开发应用。
实用新型内容
[0007]本实用新型要解决的技术问题是:
[0008]1.缩小整个发电机的体积、减轻发电机的重量，方便运输；
[0009]2.降低生产难度和生产的成本；
[0010]3.降低维修的难度，减少运营成本；
[0011]4.降低发电机的故障脱网时间，延长风力发电机的使用寿命。
[0012]针以上述问题，本实用新型提出的技术方案是:
[0013]一种双定子分瓣式结构的直驱永磁风力发电机，包括转轴、永磁体、转子、分瓣式转子、转子支架、外转子支架、内定子、外定子、分瓣式定子、外定子支架、轴承，并且内定子和外定子都采用分瓣式结构，且每个分瓣式定子都布置有完整的U、V、W三相线圈。
[0014]进一步地，发电机的转子只有一个，转子的内圈和外圈表面均贴有永磁体。
[0015]进一步地，定子分为内定子和外定子，内定子与转子内圈的永磁体相对应，外定子与转子外圈的永磁体相对应，内定子和外定子与转子间的气隙距离相等。
[0016]进一步地，转子安装在转子支架上，转子支架与外转子支架相连接，所述外转子支架通过轴承与转轴连接。
[0017]进一步地，轴承采用单轴承结构或者双轴承结构，具体地说，轴承采用在非传动端设置悬臂梁式的单轴承结构或者采用传动端和非传动端各放置一个轴承的双轴承结构。
[0018]进一步地，内定子直接与转轴连接，外定子通过外定子支架与转轴连接。
[0019]进一步地，内定子和外定子都采用分瓣式结构，每个分瓣式定子都布置有完整的U、V、W三相线圈，且每个分瓣式定子都可以单独的进行安装和拆卸。
[0020]进一步地，转子采用分瓣式结构，分瓣式转子沿圆周方向等分，且每个分瓣式转子都可以单独的进行安装和拆卸。
[0021]本实用新型的优点是:
[0022]1.双定子结构缩小了整个发电机的体积、减轻了发电机的重量，使得运输变得方便，降代了运输的成本，同时也对风力发电机整机的塔架和底座要求相应降低；
[0023]2.将大的整个定子和转子分瓣成多个相对较小的定子和转子能降低生产的难度和生产的成本；
[0024]3.采用分瓣式转子结构使得一旦发电机转子出现永磁体脱落、失磁等故障时，无需整个发电机下塔维修，只需更换单个分瓣转子就可以继续运行，降低了维修的难度；
[0025]4.每个分瓣式定子都设有完整的U、V、W三相线圈，每个分瓣式定子都可以单独的进行安装和拆卸，使得当某个分瓣定子出现故障后，发电机不需停机，可以继续工作，只需在适当的时候对故障定子块进行更换即可，从而有效降低了维修的难度，降低了发电机的故障脱网时间，延长了风力发电机的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本实用新型的单轴承结构示意图；
[0027]图2为本实用新型的双轴承结构示意图；
[0028]图3为本实用新型的一个分瓣式定子的结构示意图；
[0029]图中:I转轴、2永磁体、3外定子、4转子支架、5内定子、6轴承、7外转子支架、8外定子支架、9线圈、10分辧式定子。
【具体实施方式】
[0030]下面结合实施例和附图对本实用新型做一步的描述:
[0031]实施例一
[0032]如图1所示，转子安装在转子支架4上，转子支架4与外转子支架7相连接，而外转子支架7通过轴承6与转轴I连接。转子的内圈和外圈表面均贴有永磁体2。内定子5与转子内圈的永磁体2相对应，外定子3与转子外圈的永磁体2相对应，内定子5和外定子3与转子间的气隙距离相等。转子沿圆周方向均匀的分成多个分瓣转子，转子分瓣的个数取决于单个分瓣转子的重量和拆装分瓣转子的操作空间。转子分瓣后，一旦发电机转子出现永磁体2脱落、失磁等故障时，无需整个发电机下塔，只需在风力发电机机舱内更换单个或几个分瓣转子就可以继续运行。
[0033]为了缩小发电机的体积减小发电机的重量将发电机设计成双定子结构；为了降低维修的难度将发电机的内定子5，外定子3和转子都设计成分瓣式的结构；为了降低发电机的故障脱网时间将每个分瓣式定子10都设有完整的U、V、W三相线圈9，每个分瓣式定子10都可以单独的进行安装和拆卸，且当某个分瓣式定子10出现故障后，由于分瓣式定子10都有完整的U、V、W三相线圈9，能互不依赖的独立的工作，所以发电机不需要停机，而是能继续工作，只要在适当的时候对有故障分瓣式定子10进行更换就可以了。发电机的内定子5是直接用螺栓与转轴I连接，而外定子3则是通过外定子支架8与转轴I连接。
[0034]如图1所示，本实施例采用的是在非传动端设置单轴承6的悬臂梁式结构，对于体积较大的大功率直驱式永磁风力发电机，悬臂梁式结构更有利于发电机的安装和后期维护。特别是对于采用分瓣式双定子的发电机，如果是两端都有轴承6的密封结构，分瓣式定子10的拆装维护不容易实现。
[0035]实施例二
[0036]发电机的传动结构与转子支架4固定，通过桨叶的转动带动发电机转子运行。如图2所示，本实施例中采用的是在传动端和非传动端各放置一个轴承6的双轴承6结构，发电机的转子支架4与转轴I有两个接触点，而单轴承6结构，转子支架4与转轴I只有一个接触点。双轴承6结构与单轴承6结构相比，双轴承6结构更加稳固，但不利于分瓣式定子10的拆装维护，可根据具体的工况需要来选择采用双轴承6结构或单轴承6结构。
[0037]很显然，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，作出的若干改进或修饰都应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种双定子分瓣式结构的直驱永磁风力发电机，包括转轴、永磁体、转子、分瓣式转子、转子支架、外转子支架、内定子、外定子、分瓣式定子、外定子支架、轴承，其特征在于，内定子和外定子都采用分瓣式结构，且每个分瓣式定子都布置有完整的U、V、W三相线圈。
2.根据权利要求1所述的双定子分瓣式结构的直驱永磁风力发电机，其特征在于，发电机的转子只有一个，转子的内圈和外圈表面均贴有永磁体。
3.根据权利要求1所述的双定子分瓣式结构的直驱永磁风力发电机，其特征在于，定子分为内定子和外定子，内定子与转子内圈的永磁体相对应，外定子与转子外圈的永磁体相对应，内定子和外定子与转子间的气隙距离相等。
4.根据权利要求1所述的双定子分瓣式结构的直驱永磁风力发电机，其特征在于，转子安装在转子支架上，转子支架与外转子支架相连接，所述外转子支架通过轴承与转轴连接。
5.根据权利要求1或4所述的双定子分瓣式结构的直驱永磁风力发电机，其特征在于，所述轴承采用单轴承结构或者双轴承结构。
6.根据权利要求1所述的双定子分瓣式结构的直驱永磁风力发电机，其特征在于，内定子直接与转轴连接，外定子通过外定子支架与转轴连接。
7.根据权利要求1所述的双定子分瓣式结构的直驱永磁风力发电机，其特征在于，内定子和外定子都采用分瓣式结构，每个分瓣式定子都布置有完整的U、V、W三相线圈，且每个分瓣式定子都可以单独的进行安装和拆卸。
8.根据权利要求1所述的双定子分瓣式结构的直驱永磁风力发电机，其特征在于，转子采用分瓣式结构，分瓣式转子沿圆周方向等分，且每个分瓣式转子都可以单独的进行安装和拆卸。
【文档编号】H02K16/04GK204156697SQ201420672300
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月12日
【发明者】李志鹏, 陈国旗, 龚天明, 李进泽, 赵震 申请人:南车株洲电机有限公司