专利名称：双转子双定子风力发电机及其组成的发电机组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风力发电机，特别是涉及一种双转子双定子风力发电机及其组成的发电机组。
背景技术：
风力发电机是利用空气动力装置，将空气运动转换成机械运动，再由发电机将机械运动转换成电能，发电机的发电量大约与风速的立方成比。现有的风力发电机主要有两大类一类是将齿轮箱引入到传动链中以提高机械运动的速率，风力带动叶片旋转，叶片通过主轴将转动传送至齿轮箱，从而与发电机连接并发电；另一种是直驱风力发电机，直接与风机叶片连接，无需齿轮箱进行传送，无齿轮传动可提高发电机性能、减少摩擦损失、减低噪音并提高风能利用率，因此较齿轮传动的风机更为先进。随着目前风力发电机组容量不断增大的发展趋势，如何进一步降低风力发电机的相对重量和制造成本，提高其额定功率和能量转换效率，是本领域需要不断研究的课题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种双转子双定子风力发电机及其组成的发电机组，使其相对于现有常用的单转子、单定子风力发电机效率更高，成本更低，额定功率更大，且相对重量更轻，从而更适于推广应用。为解决上述技术问题，本发明一种双转子双定子风力发电机，包括内定子、外定子、内转子和外转子，其中内转子和外转子具有独立的励磁材料层；内定子和外定子具有独立的线圈绕组；外定子位于外转子内侧，外转子的励磁材料层与外定子的线圈绕组之间形成第一工作气隙；内定子位于内转子内侧，内转子的励磁材料层与内定子的线圈绕组之间形成第二工作气隙；第一工作气隙与第二工作气隙磁路平行。作为本发明的一种改进，所述的内、外定子同心固定安装在定子座上；所述的内、外转子均与转子轴固定连接，可相对于内、外定子同轴、同步转动。所述的第一工作气隙与第二工作气隙同轴设置。所述的内、外定子均包括多个定子绕组，分别插入到内、外定子铁芯的齿间的多个插槽中。所述的内、外定子的铁芯处设有水冷却通道。所述的内、外转子的励磁材料层均由小磁铁块结合而成。本发明还提供了一种风力发电机组，包括轮毂、主机架以及上述双转子双定子风力发电机，其中发电子的内、外定子固定安装在主机架上；发电子的内、外转子与轮毂联动连接，并通过轴承可转动的安装在主机架上。
作为进一步改进,所述的轴承为单轴承。所述的轴承外圈通过定子座与发电机内、外定子以及主机架固定连接；发电机内、外转子通过转子轴安装在轴承内圈上。
采用这样的设计后，本发明具有以下优点I、本发明是径向式、直驱、永磁发电机，采用简单的模块化设计，结构非常简单，所用各种零部件少；2、采用双层发电系统，在外直径和轴长定义同样的总包线情况下，双层发电机比单层发电机的发电量要多得多，可产生双倍的发电量；3、在特定的额定功率下相对于单层发电机减轻了主机架的重量，和/或增加了发电机额定功率匹配特定的传动系统，或可具备更多的流线型设计；4、双转子每侧永久磁铁小角度移动，可显著减少影响装配和处理过程的净扭矩；5、特定的磁化方向使磁通量径向流通过内外磁铁之间的转子铁芯，从而气隙中产生平衡的电磁径向力，从而将减小因结构原因所需的转子铁芯厚度； 6、双层转子的具体实施使发电机转子双方两侧之间的磁通量路径共享，从而可减少材料需求量、转子磁轭重量以及成本；7、在两个同心气隙中的径向磁力反方向作用，可消除或至少大大减少在气隙周围每个圆周位置的径向磁力，不仅减少了转子的径向偏转，还减少了振动和噪音。
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。图I是双转子双定子风力发电机的结构示意图。图2是图I中A处的局部放大结构示意图。图3是本发明双转子双定子风力发电机组的结构示意图。
具体实施例方式请参阅图I、图2所示，本发明的双转子双定子风力发电机，包括内定子11、外定子12，内转子13和外转子14。其中，外定子12位于外转子14内侧，外转子14的励磁材料层141与外定子12的线圈绕组121之间形成第一工作气隙15。内定子11位于内转子13内侧，内转子13的励磁材料层131与内定子11的线圈绕组111之间形成第二工作气隙16。第一工作气隙15与第二工作气隙16的磁路平行。其中，内、外定子11、12具有各自独立的线圈绕组，同心固定安装在定子座18上。内定子线圈绕组111和外定子线圈绕组121均可由多个定子绕组组成，分别插入到内、外定子铁芯的齿间的多个插槽中，两定子的线圈缠绕方向不同且并联连接。内定子铁芯和外定子铁芯的长度不同，以适应内外定子不同的直径和转速。并设置由钢铁、铝合金等各种金属制成的水冷却通道17，用于冷却内、外定子的铁芯和线圈绕组。在运行过程中，定子输出功率由一个全面转换器馈电和控制。由于内外定子所包含的励磁材料其直径不同，其长度和数量也不同，但要达到相同的功率。内转子13与外转子14均与中空旋转的转子轴固定连接，可相对于内、外定子11、12同轴、同步转动，并使得第一工作气隙15与第二工作气隙16同轴设置。内转子13与外转子14分别有独立的永磁励磁材料层131、141，均可采用小磁铁块结合而成，永磁体安装在在靠近内、外定子铁芯的相应转子侧，由于内、外转子11、12的直径不同，其所含励磁材料的长度和数量也不同，但要达到相同的功率。双边转子每侧永久磁铁小角度移动，可显著减少影响装配和处理过程的净扭矩。这种磁化方向使磁通量径向流通过内外磁铁之间的转子铁芯,从而气隙中产生平衡的电磁径向力，可能减少因结构原因所需的转子铁芯厚度。请配合参阅图3所示，本发明风力发电机组主要包括风力发电机I、轮毂2和主机架3，其中，风力发电机I采用独特的双转子双定子设计，内定子11和外定子12通过定子座18固定安装在主机架3上，内转子13和外转子14通过转子轴与轮毂2联动连接，并通过轴承可转动的安装在主机架3上。较佳的，轴承优选单轴承4，其轴承外圈(轴承外固定件)与定子座18固定连接，并安装在主机架3上，轴承内圈(轴承内转动件)与转子轴固定连接，并同步转动。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种双转子双定子风力发电机，其特征在于包括内定子、外定子、内转子和外转子，其中 内转子和外转子具有独立的励磁材料层； 内定子和外定子具有独立的线圈绕组； 外定子位于外转子内侧，外转子的励磁材料层与外定子的线圈绕组之间形成第一工作气隙； 内定子位于内转子内侧，内转子的励磁材料层与内定子的线圈绕组之间形成第二工作气隙； 第一工作气隙与第二工作气隙磁路平行。
2.根据权利要求I所述的双转子双定子风力发电机，其特征在于 所述的内、外定子同心固定安装在定子座上； 所述的内、外转子均与转子轴固定连接，可相对于内、外定子同轴、同步转动。
3.根据权利要求I所述的双转子双定子风力发电机，其特征在于所述的第一工作气隙与第二工作气隙同轴设置。
4.根据权利要求I所述的双转子双定子风力发电机，其特征在于所述的内、外定子均包括多个定子绕组，分别插入到内、外定子铁芯的齿间的多个插槽中。
5.根据权利要求I所述的双转子双定子风力发电机，其特征在于所述的内、外定子的铁芯处设有水冷却通道。
6.根据权利要求I所述的双转子双定子风力发电机，其特征在于所述的内、外转子的励磁材料层均由小磁铁块结合而成。
7.一种风力发电机组，其特征在于包括轮毂、主机架以及权利要求1-6中任一项所述的双转子双定子风力发电机，其中 发电子的内、外定子固定安装在主机架上； 发电子的内、外转子与轮毂联动连接，并通过轴承可转动的安装在主机架上。
8.根据权利要求7所述的发电机组，其特征在于所述的轴承为单轴承。
9.根据权利要求7所述的发电机组，其特征在于 所述的轴承外圈通过定子座与发电机内、外定子以及主机架固定连接； 发电机内、外转子通过转子轴安装在轴承内圈上。
全文摘要
本发明是有关于一种双转子双定子风力发电机及其组成的发电机组，该风力发电机包括内定子、外定子、内转子和外转子，其中内、外转子具有独立的励磁材料层；内、外定子具有独立的线圈绕组；外定子位于外转子内侧，外转子的励磁材料层与外定子的线圈绕组之间形成第一工作气隙；内定子位于内转子内侧，内转子的励磁材料层与内定子的线圈绕组之间形成第二工作气隙；第一、二工作气隙磁路平行。该发电机组包括包括轮毂、主机架以及上述双转子双定子风力发电机，其中发电子的内、外定子固定安装在主机架上；发电子的内、外转子与轮毂联动连接，并通过轴承可转动的安装在主机架上。本发明效率更高，成本更低，额定功率更大，且相对重量更轻。
文档编号H02K16/00GK102664501SQ20121013947
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月8日 优先权日2012年5月8日
发明者睿礼贺 申请人:广西银河风力发电有限公司