一種雙轉(zhuǎn)子水平軸風力發(fā)電機的永磁調(diào)速機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及風力發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種雙轉(zhuǎn)子水平軸風力發(fā)電機的永磁調(diào)速機構(gòu)，包括大風輪、小風輪、發(fā)電機和機架，其特征是，大風輪依次經(jīng)大風側(cè)主軸、大風側(cè)聯(lián)軸節(jié)與大風側(cè)變速齒輪箱的輸入側(cè)相連，大風側(cè)變速齒輪箱的輸出側(cè)依次經(jīng)大風側(cè)制動器、大風側(cè)永磁調(diào)速驅(qū)動裝置與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子相連；小風輪依次經(jīng)小風側(cè)主軸、小風側(cè)聯(lián)軸節(jié)與小風側(cè)變速齒輪箱的輸入側(cè)相連，小風側(cè)變速齒輪箱的輸出側(cè)依次經(jīng)小風側(cè)制動器、小風側(cè)永磁調(diào)速驅(qū)動裝置與發(fā)電機的定子相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點是：1）填補了永磁調(diào)速驅(qū)動在風力發(fā)電機中應用的空白；2）實現(xiàn)了柔性啟動，杜絕了發(fā)電機轉(zhuǎn)子慣性對風輪升速的影響，提高了發(fā)電機獲得功率的效率。
【專利說明】一種雙轉(zhuǎn)子水平軸風力發(fā)電機的永磁調(diào)速機構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及風力發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種雙轉(zhuǎn)子水平軸風力發(fā)電機的永磁調(diào)速機構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]風能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視，全球的風能約為
2.74X 19麗，其中可利用的風能為2X107 MW,比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。
[0003]風力發(fā)電機主要由風輪、發(fā)電機、調(diào)速機構(gòu)、制動器和電氣部件組成，根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸的不同，主要分為水平軸風力發(fā)電機和垂直軸風力發(fā)電機兩類，目前市場上水平軸風力發(fā)電機占主流位置。水平軸風力發(fā)電機上多為設(shè)置一組風輪的單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，也有前后設(shè)置兩組風輪的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式。由于風輪的轉(zhuǎn)速較低，而且風力的大小和方向經(jīng)常變化，所以，在風輪與發(fā)電機之間，要設(shè)置一個增速的齒輪變速箱和一個調(diào)速機構(gòu)，才能使發(fā)電機的轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定，在風速過大時，制動器限制風輪轉(zhuǎn)速和發(fā)電機的輸出功率，保證風力發(fā)電機安全運行，提高風力發(fā)電機的壽命。
[0004]申請?zhí)枮?00520078284.2專利申請公開了一種雙轉(zhuǎn)子風力發(fā)電機，它由內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子、固定軸及風輪組成，其中內(nèi)外轉(zhuǎn)子分別置于固定軸上；內(nèi)轉(zhuǎn)子的多級繞組置于內(nèi)轉(zhuǎn)子托架的外側(cè)，外轉(zhuǎn)子的永磁環(huán)置于外轉(zhuǎn)子托架的內(nèi)側(cè)；內(nèi)外轉(zhuǎn)子的托架上分別裝置有大風輪和小風輪。固定軸由兩部分構(gòu)成，一部分是實心軸，另一部分是由軸芯、軸芯外套及二者之間有絕緣層相隔構(gòu)成。多級繞組上的抽頭輸出端分別通過軸承與實心軸、軸芯外套連通，輸出電壓正負極。所述雙轉(zhuǎn)子風力發(fā)電機，由于內(nèi)外轉(zhuǎn)子同時相互反方向的旋轉(zhuǎn)，其繞組切割磁力線的速度提高了一倍，其不足之處是內(nèi)外轉(zhuǎn)子各自直接與風輪相連，在某些需要某個轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)的情況下，無法實現(xiàn)單個轉(zhuǎn)子的控制，不利于提高發(fā)電機的發(fā)電效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是提供一種雙轉(zhuǎn)子水平軸風力發(fā)電機的永磁調(diào)速機構(gòu)，采用永磁調(diào)速驅(qū)動裝置作為調(diào)速機構(gòu)，使發(fā)電機的轉(zhuǎn)子和定子傳動機構(gòu)各自獨立，在發(fā)電運行過程中，靈活控制大風輪或小風輪的某一個單獨開啟，或者以小風輪代替發(fā)動機驅(qū)動加速大風輪，提高發(fā)電機的發(fā)電效率以及控制水平。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是這樣的:
[0007]一種雙轉(zhuǎn)子水平軸風力發(fā)電機的永磁調(diào)速機構(gòu)，包括大風輪、小風輪、發(fā)電機和機架，機架設(shè)于塔座的頂端，大風輪依次經(jīng)大風側(cè)主軸、大風側(cè)聯(lián)軸節(jié)與大風側(cè)變速齒輪箱的輸入側(cè)相連，大風側(cè)變速齒輪箱的輸出側(cè)依次經(jīng)大風側(cè)制動器、大風側(cè)永磁調(diào)速驅(qū)動裝置與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子相連，大風側(cè)主軸上設(shè)有大風側(cè)軸承座與機架相連；
[0008]小風輪依次經(jīng)小風側(cè)主軸、小風側(cè)聯(lián)軸節(jié)與小風側(cè)變速齒輪箱的輸入側(cè)相連，小風側(cè)變速齒輪箱的輸出側(cè)依次經(jīng)小風側(cè)制動器、小風側(cè)永磁調(diào)速驅(qū)動裝置與發(fā)電機的定子相連，小風側(cè)主軸上設(shè)有小風側(cè)軸承座與機架相連。
[0009]所述大風側(cè)永磁調(diào)速驅(qū)動裝置的執(zhí)行機構(gòu)以及小風側(cè)永磁調(diào)速驅(qū)動裝置的執(zhí)行機構(gòu)分別經(jīng)各自控制回路與控制器相連。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0011]I)創(chuàng)造性地將永磁調(diào)速驅(qū)動裝置應用到雙轉(zhuǎn)子風力發(fā)電機的動力傳遞系統(tǒng)中，填補了永磁調(diào)速驅(qū)動裝置在風力發(fā)電機中應用的空白；
[0012]2)永磁調(diào)速驅(qū)動裝置能在風力發(fā)電機的啟動切入時，將齒輪變速箱與發(fā)電機的連接分離開來，使風輪在較低的負載下快速啟動，從而使發(fā)電機獲得比原調(diào)速機構(gòu)更快的上升速率，提高了能源效率，實現(xiàn)了發(fā)電機的柔性啟動，并杜絕了發(fā)電機自身轉(zhuǎn)子慣性對風輪升速的影響，提聞了發(fā)電機獲得功率的效率；
[0013]3)永磁調(diào)速驅(qū)動裝置是由磁性耦合實現(xiàn)扭矩的傳遞的，不會因輸入側(cè)與負載側(cè)之間的軸線不同軸或軸心偏移造成振動，能適應一定量的徑向、軸向和一定角度的偏移，并能最大限度地減輕磨損和振動，延長發(fā)電機和齒輪變速箱的壽命；
[0014]4)能在風速超過發(fā)電機的額定轉(zhuǎn)速時，通過調(diào)整永磁調(diào)速驅(qū)動裝置，使發(fā)電機轉(zhuǎn)子(或定子)轉(zhuǎn)速降到額定范圍內(nèi)，避免發(fā)電機的發(fā)熱，并能保證風力發(fā)電機在更寬的風速范圍內(nèi)保持高效、安全運行；
[0015]5)永磁調(diào)速驅(qū)動裝置尤其適用于大風時風力發(fā)電機的動力傳動系統(tǒng)的彎曲變形，具有很好的吸收阻尼和震動的特性，狂風來時起到減震器的作用，緩沖陣風的沖擊，可有效地避免軸心失準導致的齒輪變速箱和發(fā)電機組件的增壓，同時還有利于減輕停機時制動器的磨損。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型雙轉(zhuǎn)子水平軸風力發(fā)電機實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:1-塔座2-機架3-大風輪4-大風側(cè)主軸5-大風側(cè)聯(lián)軸節(jié)6_大風側(cè)變速齒輪箱 7-大風側(cè)制動器 8-大風側(cè)永磁調(diào)速驅(qū)動裝置 9-發(fā)電機 10-大風側(cè)軸承座11-小風輪12-小風側(cè)主軸13-小風側(cè)聯(lián)軸節(jié)14-小風側(cè)變速齒輪箱15-小風側(cè)制動器16-小風側(cè)永磁調(diào)速驅(qū)動裝置17-小風側(cè)軸承座。

【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步說明:
[0019]見圖1，是本實用新型一種雙轉(zhuǎn)子水平軸風力發(fā)電機的永磁調(diào)速機構(gòu)實施例結(jié)構(gòu)示意圖，大風輪3依次經(jīng)大風側(cè)主軸4、大風側(cè)聯(lián)軸節(jié)5與大風側(cè)變速齒輪箱6的輸入側(cè)相連，大風側(cè)變速齒輪箱6的輸出側(cè)依次經(jīng)大風側(cè)制動器7、大風側(cè)永磁調(diào)速驅(qū)動裝置8與發(fā)電機9的轉(zhuǎn)子相連，大風側(cè)主軸4上設(shè)有大風側(cè)軸承座10與機架2相連，機架2設(shè)于塔座I的頂端；
[0020]小風輪11依次經(jīng)小風側(cè)主軸12、小風側(cè)聯(lián)軸節(jié)13與小風側(cè)變速齒輪箱14的輸入側(cè)相連，小風側(cè)變速齒輪箱14的輸出側(cè)依次經(jīng)小風側(cè)制動器15、小風側(cè)永磁調(diào)速驅(qū)動裝置16與發(fā)電機9的定子相連，小風側(cè)主軸12上設(shè)有小風側(cè)軸承座17與機架2相連。
[0021]大風側(cè)永磁調(diào)速驅(qū)動裝置8的執(zhí)行機構(gòu)以及小風側(cè)永磁調(diào)速驅(qū)動裝置16的執(zhí)行機構(gòu)分別經(jīng)各自控制回路與控制器相連，以實現(xiàn)分別控制。
[0022]雙轉(zhuǎn)子水平軸風力發(fā)電機的兩組風輪，一組風輪帶動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子，另一組風輪帶動發(fā)電機的定子，兩轉(zhuǎn)子做相反方向旋轉(zhuǎn)，使同等風力條件下的旋轉(zhuǎn)磁場切割磁力線的速度提高一倍，同時發(fā)電效率也相應提高到單轉(zhuǎn)子發(fā)電機的1.5倍。
[0023]發(fā)電時，根據(jù)風速對發(fā)電機9進行控制，使發(fā)電機保持在安全的最佳效率狀態(tài)，因為永磁調(diào)速驅(qū)動裝置是磁力耦合，變速齒輪箱與發(fā)電機之間沒有物理連接，當風速較小時，大風輪不易啟動，可先使小風輪單獨開啟，代替發(fā)動機驅(qū)動加速大風輪，或者在某些需要一個風輪轉(zhuǎn)動的情況，單獨使小風輪或大風輪中的一個停止轉(zhuǎn)動，而另一個風輪按正常發(fā)電程序運行，提聞發(fā)電效率。
【權(quán)利要求】
1.一種雙轉(zhuǎn)子水平軸風力發(fā)電機的永磁調(diào)速機構(gòu)，包括大風輪、小風輪、發(fā)電機和機架，機架設(shè)于塔座的頂端，其特征在于: 大風輪依次經(jīng)大風側(cè)主軸、大風側(cè)聯(lián)軸節(jié)與大風側(cè)變速齒輪箱的輸入側(cè)相連，大風側(cè)變速齒輪箱的輸出側(cè)依次經(jīng)大風側(cè)制動器、大風側(cè)永磁調(diào)速驅(qū)動裝置與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子相連，大風側(cè)主軸上設(shè)有大風側(cè)軸承座與機架相連； 小風輪依次經(jīng)小風側(cè)主軸、小風側(cè)聯(lián)軸節(jié)與小風側(cè)變速齒輪箱的輸入側(cè)相連，小風側(cè)變速齒輪箱的輸出側(cè)依次經(jīng)小風側(cè)制動器、小風側(cè)永磁調(diào)速驅(qū)動裝置與發(fā)電機的定子相連，小風側(cè)主軸上設(shè)有小風側(cè)軸承座與機架相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙轉(zhuǎn)子水平軸風力發(fā)電機的永磁調(diào)速機構(gòu)，其特征在于:所述大風側(cè)永磁調(diào)速驅(qū)動裝置的執(zhí)行機構(gòu)以及小風側(cè)永磁調(diào)速驅(qū)動裝置的執(zhí)行機構(gòu)分別經(jīng)各自控制回路與控制器相連。
【文檔編號】F03D1/02GK203962295SQ201420357953
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】馬忠威, 徐會, 胡曉光, 迮曉晨 申請人:鞍山欽元節(jié)能設(shè)備制造有限公司