[发明专利]兆瓦级空水冷高速永磁发电机

说明书

技术领域：

本发明属于发电机领域，涉及一种永磁同步风力发电机，尤其是一种大功率空水冷高速永磁同步发电机，适合于带有全功率变频器的兆瓦级变速恒频风力发电机组。 

背景技术：

近年来，风能作为清洁能源已经得到了广泛的应用，其中一种有效的利用方式就是风力发电。现有机组所用的发电机包括：异步发电机、双馈发电机、电励磁同步发电机、永磁发电机。对于传统的电励磁同步发电机，需要滑环和碳刷装置，存在碳刷磨损和碳刷粉末的问题。对于在机舱内部密闭的空间里，碳刷粉末对于其他部件存在污染。直驱风力发电机组，虽然取消了齿轮箱，但是使得发电机体积和重量增大，给机组安装和运输带来了极大的不便。 

为了解决双馈发电机、电励磁同步发电机存在滑环和碳刷的问题，和直驱发电机体积和重量大造成的安装和运输问题，提出了采用高速永磁发电机。其额定转速与双馈发电机、电励磁同步发电机相当，相对于直驱发电机的低转速，因此称为高速发电机；但其转速范围要宽，可以使机组在较低风速下起动，提高了机组的发电量；由于永磁发电机转子采用永磁体，转子没有励磁绕组损耗，使得永磁发电机的效率比相应的传统电机效率高，特别是低速时效率优势更明显，从而提高了机组的发电量。 

发明内容：

本发明的兆瓦级空水冷高速永磁发电机解决了双馈发电机、电励磁同步发电机存在滑环和碳刷的问题，解决了直驱发电机体积和重量大造成的安装盒运输问题，提供一种兆瓦级空水冷高速永磁发电机，该风力发电机包括机座、回转轴、水冷器和端盖；所述发电机机座内部设置有定子和回转轴，回转轴上设置有转子；所述机座上方固定有水冷器；所述水冷器顶部设置有顶置风机，水冷器侧面设置有进水口和出水口。 

所述机座侧面设置有主出线盒、辅助出线盒和自动润滑装置，机座端面设置有端盖。 

所述水冷器由壳体和设置在壳体内部的水管构成；所述水管一端与进水口连通，另一端与出水口连通。 

所述转子是由不锈钢套筒、转子铁心、永磁体、固定块和固定螺栓构成；所述转子铁心的内壁横截面为圆形、转子铁心的外壁由6个平面构成，相邻平面构成的棱边上设置有横截面为梯形的固定块；所述固定块外表面设置有不锈钢套筒。 

所述棱边设置成与固定块吻合的梯形，固定块通过固定螺栓固定在转子铁心表面。 

水冷器的作用是将发电机内部的产生的热量经过合理的风路散掉，避免电机内部过热。本发明冷却原理：冷却水由进水口进入水管，在冷却器内部经过合理的路径循环后由出水口流出，由冷却水带走发电机内部的热量；发电机内部的风路循环路径，由顶置风机来搅动使得发电机内部的风循环起来，将电机内部产生的热量经由水管传导至冷却水，由其将热量带走。通过合理的水路和风路设计，使得发电机的温升保持在要求的范围内，具有良好的温升性能。 

本发明的特点：(1)转子采用了永磁体转子结构，使得转子上没有励磁绕组损耗，提高了发电机的效率，特别是提高了低转速时的效率；(2)发电机效率的提高，使得机组的发电量提高；(3)永磁电机以在较低的转速运行，从而使得机组在较低的风速时可以切入，提高机组的发电量；(4)冷却器采用了空水冷方式，可以有效减小电机体积和重量，起到更好的散热效果。 

附图说明：

图1为本发明的兆瓦级空水冷高速永磁发电机结构示意图； 

图2为本发明的转子磁路结构切向示意图； 

图3为本发明的水冷器的结构示意图； 

其中：1为回转轴；2为机座；3为自动润滑装置；4为水冷器；5为进水口；6为顶置风机；7为出水口；8为主出线盒；9为辅助出线盒；10为端盖；11为固定块；12为永磁体；13为转子铁心；14为固定螺栓；15为不锈钢套筒；16为壳体；17为水管。 

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步详细描述： 

参见图1、2，一种兆瓦级空水冷高速永磁发电机，该风力发电机包括机座、回转轴、水冷器和端盖；所述发电机机座内部设置有定子和回转轴，回转轴上设置有转子；所述机座上方固定有水冷器；所述水冷器顶部设置有顶置风机，水冷器侧面设置有进水口和出水口。 

所述机座侧面设置有主出线盒、辅助出线盒和自动润滑装置，机座端面设置有端盖。 

所述水冷器由壳体和设置在壳体内部的水管构成；所述水管一端与进水口连通，另一端与出水口连通。