專利名稱：一種內(nèi)置式大型超導直驅(qū)風力發(fā)電機組的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及直驅(qū)風力發(fā)電機領域，特別是涉及一種內(nèi)置式大型超導直驅(qū)風力發(fā)電機組。
背景技術：
在直驅(qū)風力發(fā)電隨技術領域，直驅(qū)發(fā)電機的容量越來越大，體積與重量隨之增大；傳統(tǒng)的直驅(qū)發(fā)電機如直驅(qū)永磁發(fā)電機與直驅(qū)電勵磁發(fā)電機，已經(jīng)不能滿足大型直驅(qū)風力發(fā)電機組特別是超大型直驅(qū)風力發(fā)電機組技術需求。在大型直驅(qū)風力發(fā)電機組中，采用直驅(qū)超導發(fā)電機，發(fā)電機的體積與重量大大減低，如何能創(chuàng)設一種體積更小、重量更輕的新的內(nèi)置式超導直驅(qū)風力發(fā)電機組，實屬當前重要研發(fā)課題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種內(nèi)置式大型超導直驅(qū)風力發(fā)電機組，可降低風機整機的重量，從而克服現(xiàn)有的風力發(fā)電機重量過大的不足。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種內(nèi)置式大型超導直驅(qū)風力發(fā)電機組，包括輪轂、主軸、定子和轉(zhuǎn)子，所述的輪轂采用垂直中分面對分的結(jié)構(gòu)，包括固定連接的輪轂前半與輪轂后半；所述的主軸可相對轉(zhuǎn)動的安裝在輪轂內(nèi)；所述的定子固定安裝在所述輪轂前半內(nèi)，并隨之聯(lián)動；所述的轉(zhuǎn)子固定安裝在所述的主軸上。作為本發(fā)明的一種改進，本發(fā)明還可通過下述方案實現(xiàn):所述的主軸為空心固定軸。所述的空心固定軸上設有多個孔。所述的定子安裝于發(fā)電機外殼內(nèi)，發(fā)電機外殼安裝于所述的輪轂前半內(nèi)；所述的轉(zhuǎn)子通過止口法蘭與緊固螺栓分別與轉(zhuǎn)子前支架、轉(zhuǎn)子后支架緊固連接，轉(zhuǎn)子前支架和轉(zhuǎn)子后支架分別通過止口法蘭、緊固螺栓與所述的主軸緊固連接；在轉(zhuǎn)子后支架外側(cè)，設置有定子繞組滑環(huán)系統(tǒng)，定子繞組滑環(huán)系統(tǒng)套裝于空心固定軸上，定子繞組引出線通過碳刷滑環(huán)固定聯(lián)接在定子繞組滑環(huán)系統(tǒng)上。所述的主軸通過前、后軸承安裝在輪轂內(nèi)。所述前、后軸承均設有軸套和軸承端蓋,并通過軸套套裝在主軸上，輪轂前半、輪轂后半分別套裝在前、后軸承的外環(huán)上并與軸承端蓋固定連接，主軸兩端分別設有鎖緊前、后軸承軸向位置的鎖緊螺母。所述的轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈支撐、轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈和壓緊裝置，轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈套裝于轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈支撐的外側(cè)，每兩個相對的轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈之間用壓緊裝置固定。所述的轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈支撐設有若干凸出結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈裝于所述的凸出結(jié)構(gòu)上。
所述的壓緊裝置包括超導勵磁線圈壓板、超導勵磁線圈壓緊螺桿及超導勵磁線圈壓緊螺母。在所述的轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈支撐的內(nèi)外兩側(cè)分別設有隔熱套筒、低溫容器I及低溫容器II ;所述的轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈支撐的前端設有前端板，后端設有后端板；所述的隔熱套筒分別與對應的前端板、后端板形成真空層I ;所述的低溫容器分別與對應的前端板、后端板形成真空層II及冷卻通道。所述的轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈支撐、超導勵磁線圈壓板、超導勵磁線圈壓緊螺桿、超導勵磁線圈壓緊螺母、低溫容器、內(nèi)層前端板及內(nèi)層后端板由耐低溫的材料制成。采用這樣的設計后，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點:1、超導直驅(qū)發(fā)電機安置于風電機組的輪轂內(nèi)部，因而大大降低了風機整機的重量，同時大大降低了風機整機的成本。2、雙氣隙超導同步發(fā)電機，進一步提高了超導同步電機的轉(zhuǎn)矩密度，減小了超導同步電機的重量與體積，降低了風電機組整機的運輸成本，提高了直驅(qū)風電機組的效率及
可靠性。


上述僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，以下結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明。圖1是本發(fā)明一種內(nèi)置式大型超導直驅(qū)風力發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中的I處局部放大圖。圖3是本發(fā)明一種內(nèi)置式大型超導直驅(qū)發(fā)電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖。圖4是本發(fā)明一種內(nèi)置式大型超導直驅(qū)發(fā)電機的轉(zhuǎn)子剖面圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實例的附圖對本發(fā)明進行詳細的描述。請參閱圖1、圖2所示，圖中一些短小的中心線表示各種規(guī)格的螺栓和螺母。本發(fā)明提供一種內(nèi)置式大型超導直驅(qū)風力發(fā)電機組，包括:滑環(huán)系統(tǒng)1、滑環(huán)支架2、接地碳刷3、空心固定軸4、前軸承鎖緊螺母5、前軸套6、前軸承端蓋7、前軸承8、輪轂前半9、前機艙罩
10、變槳軸承11、風機葉片12、轉(zhuǎn)子前支架13、發(fā)電機外殼14、轉(zhuǎn)子15、定子鐵芯16、轉(zhuǎn)子后支架17、定子繞組18、制冷裝置19、真空系統(tǒng)20、定子繞組滑環(huán)系統(tǒng)21、后軸承鎖緊螺母22、后軸套23、后軸承端蓋24、后軸承25、輪轂后半26、制動裝置27、剎車盤28、鎖緊裝置29、機架30、偏航軸承系統(tǒng)31、后機艙罩32。輪轂采用垂直中分面對分的結(jié)構(gòu)，分為輪轂前半9與輪轂后半26，兩半間用止口和螺栓連接，并通過前軸承8及后軸承25支撐在空心固定軸4上。前軸承8與后軸承25套裝于空心固定軸4上。在前軸承8的兩側(cè)設置有前軸套6和前軸承端蓋7,前軸套6套裝于空心固定軸4上，前軸承端蓋7套裝于前軸套6上。輪轂前半9套裝于前軸承8的外環(huán)上,前軸承8兩側(cè)的前軸承端蓋7和輪轂前半9通過緊固螺栓連接在一起?？招墓潭ㄝS4的前端設置有前軸承鎖緊螺母5，用于前軸承8的軸向固定。
在后軸承25的兩側(cè)設置有后軸套23及后軸承端蓋24,后軸套套裝于空心固定軸4上,后軸承端蓋24套裝于后軸套上。輪轂后半26套裝于后軸承25的外環(huán)上,后軸承兩側(cè)的后軸承端蓋24和輪轂后半26通過緊固螺栓固定連接在一起。后軸承鎖緊螺母22套裝于空心主軸4上,設置于后軸套23的外側(cè),用于后軸承25的軸向固定。定子包括定子鐵芯16和定子繞組18，定子繞組18嵌于定子鐵芯16的成形槽內(nèi)；定子安裝于發(fā)電機外殼14內(nèi)，發(fā)電機外殼14安裝于輪轂前半9內(nèi)。轉(zhuǎn)子15通過止口法蘭與緊固螺栓分別與轉(zhuǎn)子前支架13、轉(zhuǎn)子后支架17緊固連接在一起。轉(zhuǎn)子前支架13、轉(zhuǎn)子后支架17分別通過止口法蘭、緊固螺栓與空心固定軸4緊固連接。在轉(zhuǎn)子后支架17側(cè)，設置有定子繞組滑環(huán)系統(tǒng)21，定子繞組滑環(huán)系統(tǒng)21套裝于空心固定軸4上，旋轉(zhuǎn)的定子繞組引出線通過碳刷滑環(huán)固定聯(lián)接在定子繞組滑環(huán)系統(tǒng)21上。制冷裝置19與真空系統(tǒng)20分別固定在轉(zhuǎn)子后支架17上?？招墓潭ㄝS4與機架30通過止口法蘭、緊固螺栓緊固連接。滑環(huán)支架2安裝于空心固定軸4的前端內(nèi)，滑環(huán)系統(tǒng)I緊固連接在滑環(huán)支架2上；接地碳刷3與前軸承端蓋7、滑環(huán)支架2固定連接。剎車盤28與輪轂后半26緊固連接。鎖緊裝置29安裝固定在機架30上，制動裝置27通過安裝支架與機架30連接在一起，偏航軸承系統(tǒng)31安裝于機架30上。變槳軸承11與輪轂連接，葉片12與變槳軸承11連接。在輪轂前半9的外側(cè)設置有前機艙罩10，在輪轂后半26還設置有后機艙罩32。定子通過外發(fā)電機外殼14與輪轂前半9緊固連接，與葉片12及輪轂聯(lián)動。轉(zhuǎn)子15通過轉(zhuǎn)子前支架13、轉(zhuǎn)子后支架17與空心固定軸4緊固連接，不隨輪轂轉(zhuǎn)動。此外，空心固定軸4上的若干位置上設置有若干數(shù)量的孔，用于空心固定軸4的減重。本發(fā)明還提供一種內(nèi)置式大型直驅(qū)超導風力發(fā)電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，請參閱圖3、圖4所示，轉(zhuǎn)子主要包括:前端板1-1501、密封墊1502、前端板II 1503、前端板III 1504、外隔熱套筒1505、外低溫容器I 1506、外低溫容器II 1507、轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈壓板1508、轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈壓緊螺桿1509、轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈壓緊螺母1510、轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈支撐1511、外真空層I 1512、外真空層II 1513、外冷卻通道1514、轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈1515、后端板III 1516、后端板II 1517、后端板I 1518、內(nèi)隔熱套筒1519、內(nèi)低溫容器I 1520、內(nèi)低溫容器II 1521、內(nèi)真空層I 1522、內(nèi)真空層II 1523、內(nèi)冷卻通道1524。轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈支撐1511設有若干凸出結(jié)構(gòu)，若干個轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈1515嵌裝于轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈支撐1511的相同數(shù)量的凸出結(jié)構(gòu)上；轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈支撐1511的凸出結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成凹槽，用于轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈1515的切向定位。轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈支撐1511同一槽內(nèi)的轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈1515之間用若干組由轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈壓板1508、轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈壓緊螺桿1509、轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈壓緊螺母1510組成的壓緊裝置切向壓緊固定。
轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈壓板1508沿轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈支撐1511軸向方向可以是整長的，也可以是分段的。轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈支撐1511的外側(cè)，設有外隔熱套筒1505、外低溫容器I 1506、外低溫容器II 1507，轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈支撐1511的內(nèi)側(cè)，設有內(nèi)隔熱套筒1519、內(nèi)低溫容器I 1520、內(nèi)低溫容器II 1521。在轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈支撐1511的前端，設置有前端板I 1501、前端板II 1503及前端板III 1504，在轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈支撐1511的后端，設置有后端板III 1516、后端板II 1517及后端板I 1518。外隔熱套筒1505分別通過安裝止口與前端板I 1501、后端板I 1518固定在一起，外低溫容器I 1506分別通過安裝止口與前端板II 1503、后端板II 1517固定在一起，外低溫容器II 1507分別通過安裝止口與前端板III 1504、后端板II1-1518固定在一起。內(nèi)隔熱套筒1519分別通過安裝止口與前端板I 1501、后端板I 1518固定在一起，內(nèi)低溫容器I 1520分別通過安裝止口與前端板II 1503、后端板II 1517固定在一起，內(nèi)低溫容器II 1521分別通過安裝止口與前端板III 1504、后端板III 1516固定在一起。外隔熱套筒1505、內(nèi)隔熱套筒1519與前端板I 1501、后端板I 1518的連接處分別設置有密封墊1502。外低溫容器1-1506、內(nèi)低溫容器1-1520與前端板II 103、后端板II 1021的連接處分別設置密封墊1502。外低溫容器I1-1507、內(nèi)低溫容器II 1521與前端板III 1504、后端板III1516的連接處分別設置有密封墊1502。外真空層I 1512、外真空層II 1513、內(nèi)真空層I 1522、外真空層II 1523分別與真空系統(tǒng)20連接在一起。外冷卻通道1514、內(nèi)冷卻通道1524分別與制冷裝置19連接在一起。其中,轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈支撐1511、轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈1515及轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈之間的壓裝裝置處于低溫工作環(huán)境下。外真空層I 1512、外真空層II 1513、外冷卻通道1514具有一定的溫度梯度。內(nèi)真空層I 1522、內(nèi)真空層II 1523、內(nèi)冷卻通道1524具有一定的溫度梯度。轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈支撐1511由鋁、鉻鎳鐵合金或鈦合金或玻璃鋼等耐低溫的材料制成。轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈壓板1508、轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈壓緊螺桿1509、轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈壓緊螺母1510是由鋁、鉻鎳鐵合金或鈦合金或玻璃鋼等耐低溫的材料制成。外低溫容器I1-1507、內(nèi)低溫容器I1-1521、前端板II1-1504、后端板I II1-1516是由鋁、鉻鎳鐵合金或鈦合金或玻璃鋼等耐低溫的材料制成的。定子鐵芯16由常規(guī)硅鋼片疊壓而成。定子繞組18由圓銅線或扁銅線繞制而成。轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈1515由高溫超導線材或低溫超導線材繞制而成。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，本領域技術人員利用上述揭示的技術內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種內(nèi)置式大型超導直驅(qū)風力發(fā)電機組，包括輪轂、主軸、定子和轉(zhuǎn)子，其特征在于: 所述的輪轂采用垂直中分面對分的結(jié)構(gòu)，包括固定連接的輪轂前半與輪轂后半； 所述的主軸可相對轉(zhuǎn)動的安裝在輪轂內(nèi)； 所述的定子固定安裝在所述輪轂前半內(nèi)，并隨之聯(lián)動； 所述的轉(zhuǎn)子固定安裝在所述的主軸上。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種內(nèi)置式大型超導直驅(qū)風力發(fā)電機組，其特征在于:所述的主軸為空心固定軸。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種內(nèi)置式大型超導直驅(qū)風力發(fā)電機組，其特征在于:所述的空心固定軸上設有多個孔。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種內(nèi)置式大型超導直驅(qū)風力發(fā)電機組，其特征在于: 所述的定子安裝于發(fā)電機外殼內(nèi)，發(fā)電機外殼安裝于所述的輪轂前半內(nèi)； 所述的轉(zhuǎn)子通過止口法蘭與緊固螺栓分別與轉(zhuǎn)子前支架、轉(zhuǎn)子后支架緊固連接，轉(zhuǎn)子前支架和轉(zhuǎn)子后支架分別通過止口法蘭、緊固螺栓與所述的主軸緊固連接； 在轉(zhuǎn)子后支架外側(cè)，設置有定子繞組滑環(huán)系統(tǒng)，定子繞組滑環(huán)系統(tǒng)套裝于空心固定軸上，定子繞組弓I出線通過碳刷滑環(huán)固定聯(lián)接在定子繞組滑環(huán)系統(tǒng)上。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種內(nèi)置式大型超導直驅(qū)風力發(fā)電機組，其特征在于:所述的主軸通過前、后軸承安裝在輪轂內(nèi)。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種內(nèi)置式大型超導直驅(qū)風力發(fā)電機組，其特征在于:所述前、后軸承均設有軸套和軸承端蓋，并通過軸套套裝在主軸上，輪轂前半、輪轂后半分別套裝在前、后軸承的外環(huán)上并與軸承端蓋固定連接，主軸兩端分別設有鎖緊前、后軸承軸向位置的鎖緊螺母。
7.根據(jù)權利要求1-6中任一項所述一種內(nèi)置式大型超導直驅(qū)風力發(fā)電機組，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈支撐、轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈和壓緊裝置，轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈套裝于轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈支撐的外側(cè)，每兩個相對的轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈之間用壓緊裝置固定。
8.根據(jù)權利要求7所述一種內(nèi)置式大型超導直驅(qū)風力發(fā)電機組，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈支撐設有若干凸出結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈裝于所述的凸出結(jié)構(gòu)上。
9.根據(jù)權利要求7所述一種內(nèi)置式大型超導直驅(qū)風力發(fā)電機組，其特征在于:所述的壓緊裝置包括超導勵磁線圈壓板、超導勵磁線圈壓緊螺桿及超導勵磁線圈壓緊螺母。
10.根據(jù)權利要求7所述一種內(nèi)置式大型超導直驅(qū)風力發(fā)電機組，其特征在于:在所述的轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈支撐的內(nèi)外兩側(cè)分別設有隔熱套筒、低溫容器I及低溫容器II ； 所述的轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈支撐的前端設有前端板，后端設有后端板； 所述的隔熱套筒分別與對應的前端板、后端板形成真空層I ; 所述的低溫容器分別與對應的前端板、后端板形成真空層II及冷卻通道。
11.根據(jù)權利要求10所述一種內(nèi)置式大型超導直驅(qū)風力發(fā)電機組，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)子超導勵磁線圈支撐、超導勵磁線圈壓板、超導勵磁線圈壓緊螺桿、超導勵磁線圈壓緊螺母、低溫容器、內(nèi)層前端板及內(nèi)層后端板由耐低溫的材料制成。
全文摘要
本發(fā)明是有關于一種內(nèi)置式大型超導直驅(qū)風力發(fā)電機組，包括輪轂、主軸、定子和轉(zhuǎn)子，所述的輪轂采用垂直中分面對分的結(jié)構(gòu)，包括固定連接的輪轂前半與輪轂后半；所述的主軸可相對轉(zhuǎn)動的安裝在輪轂內(nèi)；所述的定子固定安裝在所述輪轂前半內(nèi)，并隨之聯(lián)動；所述的轉(zhuǎn)子固定安裝在所述的主軸上。本發(fā)明超導直驅(qū)發(fā)電機安置于風電機組的輪轂內(nèi)部，因而大大降低了風機整機的重量，同時大大降低了風機整機的成本。
文檔編號H02K55/00GK103161679SQ201310129928
公開日2013年6月19日 申請日期2013年4月15日 優(yōu)先權日2013年4月15日
發(fā)明者肖珊彩 申請人:國電聯(lián)合動力技術有限公司