[实用新型]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

说明书

技术领域

本实用新型涉及风电技术领域，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。

背景技术

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。

实用新型内容

本实用新型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，本实用新型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、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。

作为本实用新型的进一步改进，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，本实用新型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。

作为本实用新型的进一步改进，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，本实用新型与现有技术比较有以下有益效果：

1、本实用新型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;