本发明专利技术是有关于一种双轴承支撑双定子开关磁阻风力发电机及其机组系统，该风力发电机的转子包括非导磁材料层，以及设置在非导磁材料层两侧的外转子磁极和内转子磁极，转子的浮动端通过转子定心轴承支撑在发电机外壳内，另一端通过转子转盘、转子体与主轴固定连接。该系统包括上述的双轴承支撑双定子开关磁阻风力发电机，以及功率变换器、控制系统、逆变器和负载，其中：双轴承支撑双定子开关磁阻风力发电机与功率变换器连接，功率变换器分别与控制系统、逆变器和负载连接。本发明专利技术相对于单定子开关磁阻发电机而言，电机单位体积的输出功率增大，从而减小了电机体积和重量，既降低了成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风电
，特别是涉及一种双轴承支撑双定子开关磁阻风力发电机及其机组系统。
技术介绍
随着风电产业的不断发展，风电技术不断地升级、换代，主要表现为单机容量提高、风电机组性能改善、风能利用率提高、风电成本降低、风电机组安全性和系统可靠性提高等，同时，电场运行控制、预测调度技术也在不断完善。利用海上风能资源，发展海上风电场建设技术、研制大型海上风电机组成为技术发展的重点。开关磁阻发电机应用于风电系统，是开关磁阻电机在新能源领域应用的一项重大突破。开关磁阻发电机结构简单，转子上无刷、无绕组、无永久磁体，运行时相当于一个电流源，这样在一定转速范围内，输出端电压不会随着转速的变化而变化，显然，开关磁阻发电机这样的变速发电机可以提高风能的利用效率。由于开关磁阻发电机具有以上特性，可以在风力直接驱动下实现较高的发电效率，从而省去了齿轮箱，使整个发电系统结构更加简洁、可靠，这也正是风力发电系统的发展趋势。开关磁阻发电机运行过程中，可控参数多，如开通角、关断角等，可方便的实现比较复杂的控制策略，灵活的控制输出直流电压和电流。从风力发电的特点考虑，风力发电系统首先要将不断变化的风能转换为频率、电压恒定的交流电或电压恒定的直流电，而且要高效率的实现上述能量转换，以降低成本。以此来看，开关磁阻电机风力发电系统在风力发电方面是非常有应用前景的。然而，随着电机功率的增大，开关磁阻电机与永磁电机相比，还存在着系统的效率低和材料的有效利用率低、振动与噪声大、功率因数较低等问题，在一定程度上影响了其在直驱风力发电领域的使用推广。由此可见，传统开关磁阻发电机在结构、使用上还存在明显的不足与缺陷，亟待进一步改进，因此如何创设一种提高电机功率密度及有效材料利用率，提高电机的功率因数，降低电机的重量与成本，降低振动与噪声的双轴承支撑双定子开关磁阻风力发电机及其机组系统，实属当前研发的重要课题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种双轴承支撑双定子开关磁阻风力发电机及其机组系统，使其能够提高电机功率密度，提高电机的功率因数，降低电机的重量与成本，降低振动与噪音，从而克服现有技术的不足。为解决上述技术问题，本专利技术一种双轴承支撑双定子开关磁阻风力发电机，包括轮毂、主轴、发电机外壳、夕卜定子、转子、转子转盘、转子体、内定子和转子定心轴承，其中转子包括非导磁材料层，以及设置在非导磁材料层两侧的外转子磁极和内转子磁极，转子的浮动端通过转子定心轴承支撑在发电机外壳内，另一端通过转子转盘、转子体与主轴固定连接。作为本专利技术的进一步改进，还包括前法兰、前轴承、内定子支架、后法兰和后轴承，其中前轴承和后轴承的内环套在主轴上，并与转子体固定连接；主轴的前端与轮毂固定连接；前法兰的外侧与发电机外壳前端固定连接，内侧与前轴承的外环固定连接；后法兰的外侧与发电机外壳的后端固定连接，内侧与后轴承的外环固定连接；外定子与发电机外壳内侧固定连接，内定子通过内定子支架与后法兰固定连接；转子设置在外定子和内定子径向间，转子定心轴承安装在后法兰上，并通过转子后支撑支撑转子的浮动端。所述的前轴承和后轴承均采用调心轴承。所述的转子定心轴承采用深沟球轴承。所述的内定子和外定子均包括定子铁芯和定子绕组；所述的内、外定子的定子铁芯为凸极结构；所述的内、外定子的定子绕组均为整矩绕组。所述的内、外定子的定子铁芯设置在同一槽内，为一相绕组。所述的非导磁材料层为铸铝结构。此外，本专利技术还提供一种风力发电机组系统，包括上述的双轴承支撑双定子开关磁阻风力发电机，以及功率变换器、控制系统、逆变器和负载，其中双轴承支撑双定子开关磁阻风力发电机与功率变换器连接，功率变换器分别与控制系统、逆变器和负载连接。作为本专利技术的进一步改进，所述的控制系统包括驱动电路、过压过流保护电路、电压电流检测电路、转子位置检测电路和单片机。所述的功率变换器与逆变器和负载之间还并联有直流电池，所述的控制系统还连接有辅助电源和直流电池。采用以上设计后，本专利技术与现有技术比较有以下有益效果1、本专利技术双轴承支撑双定子开关磁阻风力发电机相对于单定子开关磁阻发电机而言，电机单位体积的输出功率增大，从而减小了电机体积和重量，既降低了成本，又方便了运输；2、本专利技术双轴承支撑双定子开关磁阻风力发电机采用铸铝转子结构，提高了双定子开关磁阻电机的功率输出密度及有效材料利用率，提高了双定子开关磁阻电机的功率因数，由于采用了与异步鼠笼电机类似的铸铝转子，极大地降低了电机的重量与成本，并降低了开关磁阻发电机的振动与噪声；3、本专利技术的传动链设计采用双轴承支撑的传动方式，大为简化了传动结构，同时大幅减小了整机重量；4、本专利技术在发电机转子后端加设了一个常规深沟球轴承，该轴承可以保证发电机在任何运行状态下转子与定子的同心。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明上述仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术，以下结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。图1是本专利技术双轴承支撑双定子开关磁阻风力发电机结构示意图。图2是本专利技术双轴承支撑双定子开关磁阻风力发电机的定子、转子的截面结构示意图。图3是本专利技术双轴承支撑双定子开关磁阻风力发电机机组系统的组成示意图。具体实施例方式请参阅图1所示，本专利技术一种双轴承支撑双定子开关磁阻风力发电机，主要包括轮毂1、主轴2、外定子7、转子8、内定子9、发电机外壳10、转子转盘15、和转子定心轴承24。进一步的，上述部件通过前法兰5、前轴承4、内定子支架16、锁紧套18、转子压板22、后法兰11、后轴承25、前轴承外端盖3、前轴承内端盖6、机架12、前轴承外轴套13、前轴承内轴套14、后轴承内轴套19、后轴承内轴承端盖20、后轴承外轴套21、转子后支撑23、后轴承外轴承端盖26、锁紧螺母27、滑环28等组装在一起。现以本专利技术双轴承支撑双定子开关磁阻风力发电机轮毂设置位置为发电机的前端，发电机的另一端为后端，对本专利技术进行说明。轮毂I与主轴2的前端通过螺栓固定连接。外定子7通过键套安装于发电机外壳10的内圈；内定子9套装于内定子支架16的外圈；转子8设置在外定子7与内定子9的径向间，转子8两端通过螺栓固定连接转子压板22后，整体通过螺栓固定连接方式安装于转子转盘15与转子后支撑23的止口槽内。转子转盘15通过螺栓固定套装于转子体17上，转子体17与主轴2固定连接。转子8通过转子转盘15、转子体17与主轴2、轮毂I同步转动。转子后支撑23套装于转子定心轴承24上，转子定心轴承24套装于后法兰11的伸出段上，转子后支撑23与转子定心轴承24套装后，设置在内定子支架16与后法兰11中间。转子定心轴承24用于保证转子8后端与内、外定子同心，其优选采用常规的深沟球轴承。内定子支架16与后法兰11的伸出段通过螺栓固定连接。进一步地，转子体17上还固定套装锁紧套18，其设置在后轴承内轴套19的内侧，用于轴向调节。前法兰5套装于前轴承4上,前轴承外端盖13与前轴承内端盖14与前法兰5通过螺栓固定连接。前法兰5同时与发电机外壳10通过螺栓固定连接。后法兰11与发电机外壳10及机架12通过螺栓固定连接。前轴承外轴套13与前轴承内轴套14位于前轴承4的两侧，前轴承4的内环通过前轴承外轴套13、前轴承内轴套本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种双轴承支撑双定子开关磁阻风力发电机，其特征在于包括轮毂、主轴、发电机外壳、外定子、转子、转子转盘、转子体、内定子和转子定心轴承，其中：转子包括非导磁材料层，以及设置在非导磁材料层两侧的外转子磁极和内转子磁极，转子的浮动端通过转子定心轴承支撑在发电机外壳内，另一端通过转子转盘、转子体与主轴固定连接。
【技术特征摘要】
1.一种双轴承支撑双定子开关磁阻风力发电机，其特征在于包括轮毂、主轴、发电机外壳、外定子、转子、转子转盘、转子体、内定子和转子定心轴承，其中转子包括非导磁材料层，以及设置在非导磁材料层两侧的外转子磁极和内转子磁极， 转子的浮动端通过转子定心轴承支撑在发电机外壳内，另一端通过转子转盘、转子体与主轴固定连接。2.根据权利要求1所述的双轴承支撑双定子开关磁阻风力发电机，其特征在于还包括前法兰、前轴承、内定子支架、后法兰和后轴承,其中前轴承和后轴承的内环套在主轴上，并与转子体固定连接；主轴的前端与轮毂固定连接；前法兰的外侧与发电机外壳前端固定连接，内侧与前轴承的外环固定连接；后法兰的外侧与发电机外壳的后端固定连接，内侧与后轴承的外环固定连接；外定子与发电机外壳内侧固定连接，内定子通过内定子支架与后法兰固定连接； 转子设置在外定子和内定子径向间，转子定心轴承安装在后法兰上，并通过转子后支撑支撑转子的浮动端。3.根据权利要求2所述的双轴承支撑双定子开关磁阻风力发电机，其特征在于 所述的前轴承和后轴承均采用调心轴承。4.根据权利要求1所述的双轴承支撑双定子开关磁阻风力发电机，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖珊彩，秦明，
申请(专利权)人：国电联合动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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