一种内转子电励磁直驱风电机组制造技术

一种内转子电励磁直驱风电机组，叶片通过变桨轴承与轮毂连接，轮毂通过主轴承的外环和上述发电机的转子连接。主轴承的内环与上述发电机的锥形支撑结构连接；机舱的一侧连接发电机的定子和锥形支撑结构，另一侧通过偏航轴承连接塔筒；塔筒固定在地基上；发电机为内转子旋转型式发电机，发电机的转子励磁方式采用电励磁。本实用新型专利技术采用直驱内转子电励磁结构，由于没有齿轮箱整机传动链简单紧凑，风机的故障率低；由于转子采用了电励磁结构，相对永磁风机有效地降低了风电机组的成本，有着更加广阔的市场利用价值。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

An inner rotor electric excitation D-PMSG

An inner rotor electric excitation direct driven wind turbine blades, through the pitch connected with the wheel hub bearing, wheel hub connected by a rotor outer ring main bearing and the generator. The supporting structure is connected with a tapered inner main bearing and the generator; the generator stator is connected to one side of the cabin and the conical support structure, the other side is connected with the tower by the yaw bearing; the tower is fixed on the foundation; for the rotation of the rotor in generator type generator, the rotor excitation generator with excitation. The utility model adopts direct drive rotor excitation structure, due to the absence of the transmission chain gear box is simple and compact, the fan failure rate is low; the rotor adopts electric excitation structure, relatively permanent magnet wind turbine can effectively reduce the cost of wind turbines, has a more broad market by value.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及风力发电技术与设备
，尤其是涉及一种内转子电励磁直驱风电机组。
技术介绍
随着化石能源的消耗，风力发电作为一种清洁的可再生能源，目前越来越受到全世界的关注。风电机组发展一个多世纪以来，主要形成了两大结构型式，即水平轴和垂直轴风电机组。目前市场上的风电机组以水平轴居多，水平轴风电机组又细分成直驱和双馈风电机组两类。双馈风电机组采用齿轮箱增速结构，发电机的尺寸相对直驱风电机组可以做的很小，但齿轮箱漏油和齿轮箱频繁故障问题是其无法避免的问题。直驱风电机组由于没有齿轮箱的存在，有效的降低了机组的故障率，直驱风电机组还有个优点是采用全功率变频，发电机变速范围大，风机在额定风速以下时可以长期运行在最佳Cp (风机的风能利用系数)点。目前，直驱风电机组发电机多数采用稀土永磁材料作为发电机的励磁结构，但随着稀土永磁体价格的上涨和风机度电成本的下降，永磁直驱风电机组的竞争力明显下降。
技术实现思路
本技术的目的在于设计一种新型的内转子电励磁直驱风电机组，解决上述问题。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下:一种内转子电励磁直驱风电机组，包括捕获风能的叶片，与所述叶片组成风轮用来捕获风能的轮毂，根据风速调节所述风轮输入功率的变桨系统，把机械能转化成电能的发电机，连接所述风轮和所述发电机转子的主轴承，支撑所述发电机和所述风轮的机舱，保持所述风轮始终正对风的偏航系统，负责把所述发电机发出来的电与电网连接的全功率的变频器，整机的控制系统，塔筒和地基；所述叶片通过变桨轴承与所述轮毂连接，所述轮毂通过所述主轴承的外环和上述发电机的转子连接；所述主轴承的内环与上述发电机的锥形支撑结构连接；所述机舱的一侧连接所述发电机的定子和所述锥形支撑结构，另一侧通过偏航轴承连接所述塔筒；所述塔筒固定在所述地基上；所述发电机为内转子旋转型式发电机，所述发电机的转子励磁方式采用电励磁。所述叶片的材料主要由玻璃纤维，或者碳纤维加增强环氧树脂组成；所述风轮为单叶片、双叶片或三叶片。所述内转子电励磁直驱风电机组为变速变桨控制的风电机组。所述轮毂材料为球墨铸铁或者钢材。所述轮毂和所述叶片通过变桨轴承连接，连接方式是螺栓连接。还包括变桨驱动，每个所述叶片都有独立的所述变桨驱动，所述变桨系统驱动为电动形式或液压驱动形式。所述主轴承为双列圆锥滚子轴承，为单主轴承支撑结构，为内圈旋转形式或者外圈旋转形式。所述发电机的冷却形式为空冷、空空冷或空水冷。所述机舱为球墨铸铁结构或者焊接钢结构。所述偏航系统包括偏航驱动和偏航轴承，所述偏航驱动为电驱动形式或液压驱动形式；所述塔筒为圆柱薄壁钢结构，或桁架式结构，或者钢筋混凝土与圆柱薄壁钢筒混合结构，所述塔筒分段设计而成。本技术中的所述内转子电励磁直驱风电机组为变速变桨控制的风电机组，风电机组在额定风速以下变转速追求最佳利用系数，在额定风速以上变桨实现额定功率不变，降低风机受载。 本技术目的在于提供一种直驱风电机组，该风电机组发电机采用内转子电励磁结构，电励磁发电机相对永磁电机可以有效的降低发电机的成本。轮毂和机舱米用铸造结构，塔筒采用圆柱薄壁钢结构。并网采用全功率变频器，因此风电机组变速范围大，可长期运行在最佳Cp(风电机组风能利用系数)点，有效的提高了风电机组的年发电量。本技术公开了一种直驱电励磁内转子风力发电机组，包括:捕获风能的叶片；与叶片组成风轮用来捕获风能的轮毂；根据风速调节风轮输入的变桨系统；连接风轮和发电机转子的主轴承；把机械能转化成电能的发电机；支撑发电机和风轮的机舱；负责使风轮始终正对风的偏航系统；支撑整个风电机组的塔筒和地基；全功率的变频器，负责把发电机发出来的电通过交流变直流在变交流与电网连接；还有整机的控制系统。所述的叶片的主要作用是捕获空气的动能转化成风轮的机械能，叶片的材料主要由玻璃纤维或者碳纤维加增强环氧树脂组成。所述的轮毂材料为球墨铸铁，轮毂和叶片通过变桨轴承连接在一起，轮毂和叶片一起组成风轮，风轮里面安装有变桨控制系统和执行机构。所述的变桨系统，每个叶片都有独立的变桨驱动，变桨系统驱动可以采用电动和液压驱动两种形式，变桨系统的主要作用是根据风速的大小调节叶片的桨距角，保证风机高效安全的运行。所述的主轴承采用双排圆锥滚子轴承，主轴承的外环连接风轮和发电机组的转子，负责把风轮的机械能传递给发电机。内环安装在发电机的锥形支撑结构上，负责支撑整个风轮和传递风轮上的载荷给机舱。所述的发电机，发电机有锥形支撑结构、发电机定子、发电机转子组成，本专利技术的发电机采用独特的内转子电励磁结构，发电机转子励磁用电励磁代替了永磁体，有效的降低发电机的制造成本。内转子结构，增大了发电机定子线圈的直径，同功率比外转子励磁发电机的直径小成本低。发电机冷却可以采用空冷、空空冷、空水冷等多种型式。所述的机舱采用球墨铸铁结构或者焊接结构，机舱的主要作用是支撑发电机和风轮，把风轮上的载荷传递给塔筒。所述的偏航系统，偏航系统由偏航减速机、偏航电机、偏航轴承等组成，主要作用是保证风轮始终正对风向。所述的塔筒可以采用圆柱薄壁钢结构，也可以采用桁架式结构或者钢筋混凝土与圆柱薄壁钢筒混合结构。塔筒采用分段设计，塔筒的主要作用是支撑整个风电机组，负责把机舱传递过来的载荷传递给地基。所述的全功率变频器一侧和发电机相连接，一侧与电网连接。负责把发电机发出来的交流电转成直流再变交流，保证上网电能的频率50Hz不变，全功率变频器不仅能提高电能质量还具有低电压穿越等功能。所述的整机控制系统，主要作用是控制风机安全可靠的运行。在额定风速以下控制风轮转速追求最佳风能利用系数Cp，在额定风速以上调节风轮的输入功率降低风机的载荷。本技术的有益效果可以总结如下:1，本技术采用直驱内转子电励磁结构，由于没有齿轮箱整机传动链简单紧凑，风机的故障率低。2，本技术由于转子采用了电励磁结构，相对永磁风机有效地降低了风电机组的成本，有着更加广阔的市场利用价值。3，本技术采用全功率变频器并网发电，风电机组发出来的电能质量高，且变频器具备低电压穿越的能力，是电网友好型机组。附图说明图1为本技术专利技术的风电机组结构型式。图中:1-叶片，2-轮毂，3-主轴承，4-转子，5-定子，6-锥形支撑结构，7_机舱，8-塔筒。具体实施方式为了使本技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图1所示的一种内转子电励磁直驱风电机组，包括捕获风能的叶片1，与所述叶片I组成风轮用来捕获风能的轮毂2，根据风速调节所述风轮输入的变桨系统，把机械能转化成电能的发电机，连接所述风轮和所述发电机的转子4的主轴承3，支撑所述发电机和所述风轮的机舱7，保持所述风轮始终正对风的偏航系统，负责把所述发电机发出来的电与电网连接的全功率的变频器，整机的控制系统，塔筒8和地基；所述叶片I通过变桨轴承与所述轮毂2连接，所述轮毂2通过所述主轴承3的外环和上述发电机的转子4连接。所述主轴承3的内环与上述发电机的锥形支撑结构6连接；所述机舱7的一侧连接所述发电机的定子5和所述锥形支撑结构6，另一侧通过偏航轴承连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内转子电励磁直驱风电机组，其特征在于，包括捕获风能的叶片，与所述叶片组成风轮用来捕获风能的轮毂，根据风速调节所述风轮输入功率的变桨系统，把机械能转化成电能的发电机，连接所述风轮和所述发电机转子的主轴承，支撑所述发电机和所述风轮的机舱，保持所述风轮始终正对风的偏航系统，负责把所述发电机发出来的电与电网连接的全功率的变频器，整机的控制系统，塔筒和地基；?所述叶片通过变桨轴承与所述轮毂连接，所述轮毂通过所述主轴承的外环和上述发电机的转子连接；所述主轴承的内环与上述发电机的锥形支撑结构连接；所述机舱的一侧连接所述发电机的定子和所述锥形支撑结构，另一侧通过偏航轴承连接所述塔筒；所述塔筒固定在所述地基上；所述发电机为内转子旋转型式发电机，所述发电机的转子励磁方式采用电励磁。

【技术特征摘要】
1.一种内转子电励磁直驱风电机组，其特征在于，包括捕获风能的叶片，与所述叶片组成风轮用来捕获风能的轮毂，根据风速调节所述风轮输入功率的变桨系统，把机械能转化成电能的发电机，连接所述风轮和所述发电机转子的主轴承，支撑所述发电机和所述风轮的机舱，保持所述风轮始终正对风的偏航系统，负责把所述发电机发出来的电与电网连接的全功率的变频器，整机的控制系统，塔筒和地基； 所述叶片通过变桨轴承与所述轮毂连接，所述轮毂通过所述主轴承的外环和上述发电机的转子连接；所述主轴承的内环与上述发电机的锥形支撑结构连接；所述机舱的一侧连接所述发电机的定子和所述锥形支撑结构，另一侧通过偏航轴承连接所述塔筒；所述塔筒固定在所述地基上；所述发电机为内转子旋转型式发电机，所述发电机的转子励磁方式采用电励磁。2.根据权利要求1所述的内转子电励磁直驱风电机组，其特征在于:所述叶片的材料主要由玻璃纤维，或者碳纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢园奇，严晓林，杨春中，桑鹏飞，韩冰，
申请(专利权)人：北京万源工业有限公司，
类型：实用新型
国别省市：