专利名称：风力发电机组及其双馈异步发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工程机械领域，特别涉及一种用于风力发电的双馈异步发电机。本发明还涉及一种包括上述双馈异步发电机的风力发电机组。
背景技术：
随着我国经济建设的快速发展，电能对经济建设和人们生活的影响越来越大，而 风力发电作为多种发电方式中的一种也越来越受到人们的重视。风力发电就是把风的动能转变成机械能，再把机械能转化为电能的一种发电方 式。我们将风力发电所需要的装置称作风力发电机组，风力发电机组一般包括铁塔、风轮和 发电机三部分。铁塔是支承风轮和发电机的构架，为了获得较大的和较均勻的风力，铁塔一 般比较高，其高度一般根据地面障碍物对风速影响的情况，以及风轮直径的大小来确定。风 轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由两只(或多只)螺旋桨形的叶轮组成，当风 吹向浆叶时，桨叶上产生驱动力驱动风轮转动，将风能转化为机械能。发电机用于把由风轮 得到的机械能转变为电能。但是，一般情况下，风轮的转速比较低，而发电机的额定转速远高于风轮的转速， 因此在连接发电机的转轴之前，还必须附加一个变速箱，将风轮的低转速提高到发电机的 额定转速。现有技术中的风力发电机多为高速异步发电机，也就是发电机的额定转速比较 高，比如1800rpm，此时就需要使用传动比很高的变速箱经过齿轮传动将浆叶较低的转速 提高到发电机的额定转速，传动比很高就意味着参与传动的两齿轮的齿数差别很大，这严 重影响了变速箱的使用寿命，降低了风力发电机组的可靠性，造成了风力发电的成本的上 升，双馈发电机变流器同时容量为非全功率整流，降低了整机的成本。同时，由于高速异步发电机的转轴的额定转速较高，使发电机的振动很严重，产生 了较大的噪声。因此，如何降低风力发电机组中的变速箱的传动比，降低其发电机的振动和由此 产生的噪声是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种双馈异步发电机，该双馈异步发电机能够降低风力 发电机组中的变速箱的传动比，同时该发电机的振动和由此产生的噪声较小。本实用新型 的另一目的是提供一种包括上述双馈异步发电机的风力发电机组。为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于风力发电机组的双馈异步发电 机，包括固定于所述双馈异步发电机的机座的定子铁芯，所述定子铁芯上绕有定子线圈；所 述定子铁芯的内部设置有绕有转子线圈的转子铁芯，所述转子铁芯通过转子支架固定于所 述双馈异步发电机的转轴，其特征在于，所述定子线圈嵌入所述定子铁芯的定子槽形成12 极旋转磁场，所述转子线圈嵌入所述转子铁芯的转子槽形成12极旋转磁场。优选地，所述定子槽的槽数为144个，且所述定子线圈的绕组方式为叠绕组，形成12个并联支路；所述转子槽的槽数为180个，且所述转子线圈的绕组方式为波绕组，形成1 个并联支路。优选地，所述定子线圈之间设置有层间垫条。优选地，所述层间垫条为双马来酰亚胺玻纤布层压板。优选地，所述转轴的驱动端通过圆柱滚子轴承和深沟球轴承支撑，所述转轴的非 驱动端通过圆柱滚子轴承支撑，且各所述圆柱滚子轴承和所述深沟球轴承的轴承座设置有 测温元件。优选地，还包括安装于所述机座的自动注脂泵，所述自动注脂泵通过管路与设置 于所述机座上的注脂口连通，所述机座上设置有与所述注脂口相通且与各所述圆柱滚子轴 承和所述深沟球轴承相通的通道。优选地，还包括空间加热快，所述空间加热块安装于所述机座。优选地，还包括风冷却器，所述风冷却器安装于所述机座的上方。优选地，所述定子线圈内安装有测温元件。为解决上述技术问题，本实用新型还提供一种风力发电机组，包括如上述任一项 所述的双馈异步发电机。本实用新型所提供的双馈异步发电机，用于风力发电机组，包括固定于双馈异步 发电机的机座的定子铁芯，定子铁芯上绕有定子线圈；定子铁芯的内部设置有绕有转子线 圈的转子铁芯，转子铁芯通过转子支架固定于双馈异步发电机的转轴，定子线圈嵌入定子 铁芯的定子槽形成12极旋转磁场，转子线圈嵌入转子铁芯的转子槽形成12极旋转磁场。可 以看出，本实用新型所提供的双馈异步发电机的定子线圈绕于定子铁芯、转子线圈绕于转 子铁芯，分别形成12极旋转磁场，旋转磁场的极数的增加，降低了双馈异步发电机的同步 转速，进而降低了双馈异步发电机的工作转速，在风速一定的情况下，要得到双馈异步发电 机的工作转速所需要的齿轮变速箱的传动比下降，进而延长了变速箱的使用寿命，降低了 双馈异步发电机工作过程中的振动，降低了双馈异步发电机的工作噪声。在一种优选实施方式中，本实用新型所提供的双馈异步发电机的定子槽的槽数为 144个，且定子线圈的绕组方式为叠绕组，形成12个并联支路；转子槽的槽数为180个，且 转子线圈的绕组方式为波绕组，形成1个并联支路。这样的槽配合和绕组方式能够保证足 够的能量转换，降低杂散损耗，还可以减小谐波效应，降低谐波损耗。本实用新型所提供的风力发电机组的有益效果与双馈异步发电机的有益效果类 似，在此不再赘述。
图1为本实用新型一种具体实施方式
所提供的双馈异步发电机的结构示意图；图2为图1所示的A部位的放大示意图。
具体实施方式
本实用新型的核心是提供一种双馈异步发电机，该双馈异步发电机能够降低风力 发电机组中的变速箱的传动比，同时该发电机的振动和由此产生的噪声较小。本实用新型 的另一核心是提供一种包括上述双馈异步发电机的风力发电机组。[0024]为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型的方案，
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的详细说明。请参考图1和图2，图1为本实用新型一种具体实施方式
所提供的双馈异步发电机 的结构示意图；图2为图1所示的A部位的放大示意图。如图1所示，在一种具体实施方式
中，本实用新型所提供的双馈异步发电机包括 定子铁芯2，定子铁芯2固定在机座4上，且定子铁芯2上绕有定子线圈；定子铁芯2的内 部设置有转子铁芯3，转子铁芯3上绕有转子线圈，转子铁芯3通过转子支架固定于转轴，定 子线圈嵌入定子铁芯2的定子槽内形成12极旋转磁场，转子线圈嵌入转子铁芯3的转子槽 内形成12极旋转磁场。连线时，定子线圈按U、V、W相分组，在引线端同相线圈按并联支路数焊接成整体， 各相线圈整体按照定子接法(角接或星接)相互焊接并与并联环焊接(并联环为环形，放 置在支撑架上，分为U环、V环、W环、N环(角接没有))，并联环上焊接上电缆，电缆连接到 定子出线盒6内，与外部电力线相连；转子线圈按U、V、W相分组，并通过集电环5连接到转 子出线盒7(集电环5主要由滑环、碳刷支架、碳刷和绝缘材料组成。滑环由抗磨性强的材 质制成，设在发电机非驱动端的集电环罩内，电刷安设在顶罩内)，与外部电力线相连。工作过程中，风吹动安装于风力发电机组的铁塔上风轮旋转，风轮旋转带动变速 箱的输入轴转动，经过变速箱的变速作用，将动能经其输出轴传递至双馈异步发电机的转 轴，从而转轴转动，带动转子铁芯3以及嵌入其转子槽的转子线圈转动，切割定子线圈内的 电流所形成的旋转磁场的磁力线，产生电能。由于本实用新型所提供的双馈异步发电机的 线圈所形成的旋转磁场的极数较高，其同步转速较低，从而，转轴具有较低的转速时，就可 以使其转速超过双馈异步发电机的同步转速，达到使定子线圈和转子线圈同时输出电流的 转速，这样，降低了由风轮的转速转化为双馈异步发电机的转速的变速器的传动比。可以看出，本实用新型所提供的双馈异步发电机的定子线圈绕于定子铁芯2、转子 线圈绕于转子铁芯3，分别形成12极旋转磁场，旋转磁场的极数的增加，降低了双馈异步发 电机的同步转速，进而降低了双馈异步发电机的工作转速，在风速一定的情况下，要得到双 馈异步发电机的工作转速所需要的齿轮变速箱的传动比下降，进而延长了变速箱的使用寿 命，降低了双馈异步发电机工作过程中的振动，降低了双馈异步发电机的工作噪声。在一种具体实施方式
中，可以将本实用新型所提供的双馈异步发电机的定子槽的 槽数设置为144个，且定子线圈的绕组方式为叠绕组，形成12个并联支路；转子槽的槽数设 置为180个，且转子线圈的绕组方式为波绕组，形成1个并联支路。这样的槽配合和绕组方 式能够保证足够的能量转换，降低杂散损耗，还可以减小谐波效应，降低谐波损耗。由于定子线圈采用叠绕组的方式，为了防止各层线圈之间发生击穿，影响双馈异 步发电机的发电性能甚至其正常工作，在定子线圈之间设置层间垫条。具体地，层间垫条为 聚酰亚胺薄膜聚芳酰胺纤维纸复合箔垫条，聚酰亚胺薄膜聚芳酰胺纤维纸复合箔不仅具有 较好的绝缘性，而且具有较好的固定作用，方便了线圈的安装。如图2所示，本实用新型所提供的双馈异步发电机的转轴的驱动端通过圆柱滚子 轴承32和深沟球轴承33支撑，转轴的非驱动端通过圆柱滚子轴承32支撑，且各圆柱滚子 轴承32和深沟球轴承33的轴承座设置有测温元件，测温元件的引线接于测温出线盒8。这样，轴承可以同时承受转轴周向和径向的作用力，更好的支撑转子铁芯3以及安装于转子铁芯3的转子槽内的转子线圈，同时，还可以降低工作过程的振动，以及由于振 动引起的噪声；测温元件可以时刻检测轴承的温度，防止由于传动链意外导致的温度过高 烧坏轴承，延长各部件的使用寿命。在另一种具体实施方式
中，本实用新型所提供的双馈异步发电机还可以在机座4 上安装自动注脂泵，自动注脂泵通过管路与设置于机座4上的注脂口 31连通，机座4上设 置有与注脂口 31 相通且与各圆柱滚子轴承32和深沟球轴承33相通的通道。自动注脂泵可 以及时地为各轴承添加润滑油，加强轴承的润滑，延长其使用寿命，降低风力发电的成本。具体地，本实用新型所提供的双馈异步发电机还包括空间加热快9，空间加热块9 安装于机座4内，空间加热块9的引线设置于机座4内，以使发电机的外形美观，其端线接 于引线出线盒。空间加热块9可以防止双馈异步发电机受潮，影响其正常工作。双馈异步发电机采用风冷却器1进行冷却，风冷却器1安装于机座4的上方。双 馈异步发电机内的空气由安装于转轴上的离心式风扇旋转而形成压头，使气流经过气隙、 铁芯(包括转子铁芯3和定子铁芯2)、机座4进入安装于机座4顶部的空气冷却器1，经空 气冷却器1冷却气流又经定子绕组端部流回转子。这种冷却方式的压头大，风量分配均勻， 冷却效果好，保证了机组运行的安全可靠。为了防止定子线圈的工作温度过高，定子线圈内还可以安装测温元件，测温元件 的弓I线通过导电环接于双馈异步电动机的测温出线盒8。本实用新型所提供的风力发电机组的其他部分结构与现有技术结构相同，请参照 现有技术，这里不再赘述。以上对本实用新型所提供的风力发电机组及其双馈异步发电机进行了详细介绍。 本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只 是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰， 这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
权利要求一种用于风力发电机组的双馈异步发电机，包括固定于所述双馈异步发电机的机座(4)的定子铁芯(2)，所述定子铁芯(2)上绕有定子线圈；所述定子铁芯(2)的内部设置有绕有转子线圈的转子铁芯(3)，所述转子铁芯(3)通过转子支架固定于所述双馈异步发电机的转轴，其特征在于，所述定子线圈嵌入所述定子铁芯(2)的定子槽形成12极旋转磁场，所述转子线圈嵌入所述转子铁芯(3)的转子槽形成12极旋转磁场。
2.根据权利要求1所述的双馈异步发电机，其特征在于，所述定子槽的槽数为144个， 且所述定子线圈的绕组方式为叠绕组，形成12个并联支路；所述转子槽的槽数为180个，且 所述转子线圈的绕组方式为波绕组，形成1个并联支路。
3.根据权利要求2所述的双馈异步发电机，其特征在于，所述定子线圈之间设置有层 间垫条。
4.根据权利要求3所述的双馈异步发电机，其特征在于，所述层间垫条为聚酰亚胺薄 膜聚芳酰胺纤维纸复合箔垫条。
5.根据权利要求1所述的双馈异步发电机，其特征在于，所述转轴的驱动端通过圆柱 滚子轴承(32)和深沟球轴承(33)支撑，所述转轴的非驱动端通过圆柱滚子轴承(32)支 撑，且各所述圆柱滚子轴承(32)和所述深沟球轴承(33)的轴承座设置有测温元件。
6.根据权利要求5所述的双馈异步发电机，其特征在于，还包括安装于所述机座(4)的 自动注脂泵，所述自动注脂泵通过管路与设置于所述机座(4)上的注脂口(31)连通，所述 机座(4)上设置有与所述注脂口(31)相通且与各所述圆柱滚子轴承(32)和所述深沟球轴 承(33)相通的通道。
7.根据权利要求1至6任一项所述的双馈异步发电机，其特征在于，还包括空间加热块 (9)，所述空间加热块(9)安装于所述机座(4)。
8.根据权利要求1至6任一项所述的双馈异步发电机，其特征在于，还包括风冷却器 (1)，所述风冷却器(1)安装于所述机座(4)的上方。
9.根据权利要求1至6任一项所述的双馈异步发电机，其特征在于，所述定子线圈内安 装有测温元件。
10.一种风力发电机组，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的双馈异步发 电机。
专利摘要本实用新型公开了一种用于风力发电机组的双馈异步发电机，包括固定于双馈异步发电机的机座的定子铁芯，定子铁芯上绕有定子线圈；定子铁芯的内部设置有绕有转子线圈的转子铁芯，转子铁芯通过转子支架固定于双馈异步发电机的转轴，定子线圈嵌入定子铁芯的定子槽形成12极旋转磁场，转子线圈嵌入转子铁芯的转子槽形成12极旋转磁场。本实用新型还公开了一种包括上述双馈异步发电机的风力发电机组。本实用新型所提供的风力发电机组及其双馈异步发电机，可以降低风力发电机组中的变速箱的传动比，同时降低发电机的振动和由此产生的噪声。
文档编号H02K5/04GK201601584SQ20102004703
公开日2010年10月6日 申请日期2010年1月20日 优先权日2010年1月20日
发明者武金锋, 王少杰, 赵军, 马贤好 申请人:三一电气有限责任公司