一种10MW半直驱永磁同步风力发电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种10MW半直驱永磁同步风力发电机，包括发电机本体，发电机本体的定子采用双绕组设计，即定子绕组中包含两套相互独立、互不干扰的三相绕组；发电机本体的转子整体结构设计为单悬臂支撑，并采用嵌入式转子磁轭设计，使用高强度钕铁硼永磁体嵌入转子磁轭；发电机本体的轴承单元采用单悬臂结构，并使用一球一柱的双轴承结构设计，其中球轴承主要承担转子产生的轴向力，柱轴承主要承担整个转子的载荷；发电机本体的冷却系统设计有两套，分别为定子冷却系统与转子冷却系统，所述定子冷却系统采用的是水套冷却的方式，所述转子冷却系统采用的是空水冷却的方式。本实用新型专利技术具有结构紧凑可靠、容量大、重量轻、发电量高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种10MW半直驱永磁同步风力发电机
本技术涉及大型半直驱永磁同步发电机的
，尤其是指一种10MW半直驱永磁同步风力发电机。
技术介绍
目前，国内的海上风电市场取得了蓬勃的发展，为响应国家的可再生能源发展计划，各整机厂均大力的开发大型风力发电机组，5MW、7MW、8MW等机型如雨后春笋般的不断涌现，而国内的风电企业研发的大型发电机机组多数为直驱机型，直驱机型由于风轮与永磁同步发电机直接连接，无需升速齿轮箱，很大程度上降低了机组的故障率。但是，多极低速发电机体积庞大、过于沉重，导致安装和维护都更加困难，受这些因素的影响，发电机的容量也受到也限制，最大容量仅做到了8MW。
技术实现思路
本技术的目的在于解决直驱机型发电机体积庞大、笨重导致的运输和装配困难及容量限制等问题，提出了一种结构紧凑可靠、容量大、重量轻的10MW半直驱永磁同步风力发电机，该机型发电机在容量比8MW(直驱机型)增加2MW的情况下，体积、重量均小于8MW机型，不仅提高了材料的利用率，并且为风场的基础建设降低了大量成本。为实现上述目的，本技术所提供的技术方案为：一种10MW半直驱永磁同步风力发电机，包括发电机本体，所述发电机本体的定子采用双绕组设计，即定子绕组中包含两套相互独立、互不干扰的三相绕组；所述发电机本体的转子整体结构设计为单悬臂支撑，并采用嵌入式转子磁轭设计，使用高强度钕铁硼永磁体嵌入转子磁轭；所述发电机本体的轴承单元采用单悬臂结构，并使用一球一柱的双轴承结构设计，其中球轴承主要承担转子产生的轴向力，柱轴承主要承担整个转子的载荷；所述发电机本体的冷却系统设计有两套，分别为定子冷却系统与转子冷却系统，所述定子冷却系统采用的是水套冷却的方式，所述转子冷却系统采用的是空水冷却的方式，通过冷却器对转子进行循环冷却，使转子磁极始终低于某一温度定值，以确保转子的温度不会影响到永磁体性能。进一步，所述发电机本体的外壳采用大型一体化铸造设计，且该外壳在保护发电机的同时还作为支承齿轮箱、叶轮的重要结构件。进一步，所述定子的两套绕组中每套绕组设计的输出功率为5.5MW。进一步，所述轴承单元的润滑系统设计为喷油润滑。本技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：首先是机组容量，作为半直驱机型设计，10MW半直驱发电机比目前功率最大的8MW直驱发电机多了2MW功率，相当于多了一台2MW的双馈风力发电机。其次是发电机的重量与体积，8MW直驱发电机最大直径7.5m，重量将近160t，而本技术设计的10MW半直驱发电机，最大直径仅4.2m，重量小于75t，远小于8MW直驱发电机。接着是运输、吊装方面，由于体积小，重量轻，机组的基础建设成本、运输、吊装成本均远低于8MW直驱机型。最后是发电量方面，由于单机组容量远大于其它机型，以对比8MW直驱发电机组为例，10MW半直驱机组的发电量约提高20％，单机组保守计算其年收益率将直接提高15％以上。附图说明图1为10MW半直驱永磁同步风力发电机的剖视图。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术作进一步说明。参见图1所示，本实施例所提供的10MW半直驱永磁同步风力发电机，其结构改造具体如下：发电机的定子1采用比较特殊的双绕组设计，即定子绕组中包含两套相互独立的三相绕组，使用这种设计方案需要解决两套三相绕组相互干扰的问题，确保两套三相绕组均能稳定运行，两套三相绕组中每套绕组设计的输出功率为5.5MW，这种设计有一个特别显著的优势，那就是在发电机功率、电压不变的情况下，大大降低发电机的绕组中电流，使定子铜耗有所降低。发电机的转子2采用的是嵌入式转子磁轭设计，使用高强度钕铁硼永磁体嵌入转子磁轭，并采用特殊的封装工艺，保证永磁体可靠固定的同时不影响其散热。转子2的整体结构设计为单悬臂支撑，在保证转子可靠固定的同时还保证其安装工艺简单方便操作。发电机的轴承单元3采用的是单悬臂结构，用这种方式从最大程度上减轻轴电流对轴承的影响，在轴承的选用上，使用的是一球一柱的双轴承结构设计，球轴承31主要承担转子产生的轴向力，而柱轴承32主要承担了整个转子2的载荷，另外，为保证轴承的良好润滑效果，轴承的润滑系统设计为喷油润滑，确保轴承单元3可以取得更高的可靠运行寿命。作为超大型的风力发电机，为妥善的解决发电机散热问题，在设计技术方案时，充分考虑到绕组与磁极的散热需求，特别设计了两套冷却系统，分别为定子冷却系统41与转子冷却系统42；其中，定子冷却系统41采用的是水套冷却的方式，这是首次在10MW级别的风力发电机中运用这种冷却方式，与常规的水管冷却相比，水套冷却技术极大地提高定子铁芯的制造工艺性，降低了发电机的定子铁芯制造难度。而转子冷却系统42采用的是空水冷却的方式，通过冷却器对转子2进行循环冷却，使转子磁极始终低于某一温度定值，确保转子2的温度不会影响到永磁体的性能。发电机的外壳5采用大型一体化铸造设计，并使外壳5在保护发电机的同时还作为支承齿轮箱、叶轮等部件的重要结构件。以上所述实施例只为本技术之较佳实施例，并非以此限制本技术的实施范围，故凡依本技术之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种10MW半直驱永磁同步风力发电机，包括发电机本体，其特征在于：所述发电机本体的定子采用双绕组设计，即定子绕组中包含两套相互独立、互不干扰的三相绕组；所述发电机本体的转子整体结构设计为单悬臂支撑，并采用嵌入式转子磁轭设计，使用高强度钕铁硼永磁体嵌入转子磁轭；所述发电机本体的轴承单元采用单悬臂结构，并使用一球一柱的双轴承结构设计，其中球轴承主要承担转子产生的轴向力，柱轴承主要承担整个转子的载荷；所述发电机本体的冷却系统设计有两套，分别为定子冷却系统与转子冷却系统，所述定子冷却系统采用的是水套冷却的方式，所述转子冷却系统采用的是空水冷却的方式，通过冷却器对转子进行循环冷却，使转子磁极始终低于某一温度定值，以确保转子的温度不会影响到永磁体性能。/n

【技术特征摘要】
1.一种10MW半直驱永磁同步风力发电机，包括发电机本体，其特征在于：所述发电机本体的定子采用双绕组设计，即定子绕组中包含两套相互独立、互不干扰的三相绕组；所述发电机本体的转子整体结构设计为单悬臂支撑，并采用嵌入式转子磁轭设计，使用高强度钕铁硼永磁体嵌入转子磁轭；所述发电机本体的轴承单元采用单悬臂结构，并使用一球一柱的双轴承结构设计，其中球轴承主要承担转子产生的轴向力，柱轴承主要承担整个转子的载荷；所述发电机本体的冷却系统设计有两套，分别为定子冷却系统与转子冷却系统，所述定子冷却系统采用的是水套冷却的方式，所述转子冷却系统采用的是空水冷却的方式，通过冷却器对转子进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨云，罗荣锋，章政华，
申请(专利权)人：明阳智慧能源集团股份公司，
类型：新型
国别省市：广东;44