一种伞形风力机用新型永磁同步发电机的制作方法

本发明涉及风力发电机领域，具体是一种伞形风力机用新型永磁同步发电机。

背景技术：

风力资源丰富的地区通常环境较为恶劣,并且自然风速的大小和方向随大气压、气温和湿度,以及风电场地形地貌等因素的影响,风力发电机所获得的风能是随机而复杂多变的,所以风力发电机常运行于低速、高速等各种复杂的工况下，不论是在输出功率波动还是在机组安全运行方面都造成了不容忽视的影响。

中小型风力发电机多用永磁同步发电机，其多采用表面式磁极结构，将永磁体贴敷在转子铁心表面，构成磁极，永磁体的磁化方向为径向，其优点是转子上没有励磁绕组，因此无励磁绕组的铜损耗，发电机的效率高；转子上无集电环，运行更为可靠；缺点是难以用调解磁场的方法控制输出电压和功率因数。在直驱型风力发电机组中，永磁发电机的磁极对数往往很多，质量也很大。

基于中小型风力发电机组所采用的永磁同步发电机的不足，以及现有永磁发电机与伞形风力机在配合方便的弊端，本技术提出了以下方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种伞形风力机用新型永磁同步发电机，它是三相永磁同步发电机在电气和机械上的复合，特别适用于具有伞形调节机构的风力发电机组。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种伞形风力机用新型永磁同步发电机，包括：

发电机主体，为低速永磁同步发电机，所述发电机主体的底部设置用于安装固定发电机主体的发电机底座，所述发电机主体延其轴向中心贯通贯穿的设有中空转轴，所述中空转轴为中空的管状轴，所述中空转轴的一端用于与风轮连接，且所述中空转轴内同轴连接有螺纹顶杆，所述螺纹顶杆是调整叶轮叶角的伞形调整机构中用于传动前后推力的杆件。

所述中空转轴的一端设有轴承安装槽，所述中空转轴的另一端设有端盖，所述轴承安装槽内安装有直线轴承，所述中空转轴通过直线轴承与贯穿其中空结构的螺纹顶杆实现同轴连接配合。

所述发电机本体的底部设有螺栓孔，所述螺栓孔用于贯穿螺栓并通过螺栓与发电机底座连接。

所述发电机本体采用多级分数槽设计。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

永磁同步风力发电的基本原理，就是利用风力带动风力机叶片旋转，拖动永磁同步发电机的转子旋转，实现发电。永磁同步风力发电系统和笼型变速恒频风力发电系统类似，只是所采用的发电机为永磁式发电机，转子为永磁式结构，不需外部提供励磁电源，提高了效率。它的变频恒速控制是在定子回路中实现的，把永磁同步发电机的变频的交流电通过变频器转变为电网同频的交流电，实现风力发电的并网，因此变频器的容量与系统的额定容量相同。中小型风力发电机组通常采用永磁同步发电机，永磁同步风力发电机由于机械损耗小、运行效率高、维护成本低等特点。

本技术通过对永磁同步发电机的研究使该新型低速永磁同步发电机能够实现以下的效果：

1)此设计可以使得伞形调节机构的螺纹顶杆直接穿过发电机中空转轴与撑杆连接，从而大大减小了机舱的体积。使得机舱结构简单化，以达到降低维护成本的目的。

2)永磁同步发电机系统不需要励磁装置，具有重量轻、效率高、功率因数高、可靠性好等优点；

3)变速运行范围宽，对多变性天气适应能力更强；

4)转子无励磁绕组，磁极结构简单，可以做成多极电机；

5)同步转速降低，使风轮机和永磁发电机可直接耦合，省去了风力发电系统中的齿轮增速箱，减小了发电机的维护工作并降低噪声；

6)在电力设施匮乏、交通不便、缺乏常规燃料，但风力资源丰富的地区，可以解决部分用电问题；

7)为农村、牧区、边防哨所、气象台站等偏远、负载较轻的用户，提供交流或直流电源。

附图说明

附图1是本发明发电机的整体结构示意图。

附图2是本发明的发电机主体的结构示意图。

附图3是本发明的附图2的局部放大图。

附图4是本发明的发电机的主视图。

附图5是本发明的发电机的侧视图。

附图6是本发明的发电机的俯视图。

附图7是本发明的发电机的仰视图。

附图8是本发明的发电机的立体图。

附图中所示标号：

1、发电机主体；2、中空转轴；3、发电机底座；4、轴承安装槽；5、端盖；6、螺纹顶杆。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所限定的范围。

实施例：一种伞形风力机用新型永磁同步发电机

其组成包括发电机主体1、发电机底座3、发电机中空转轴2，所述的发电机中空转轴2一端连接风轮，且轴内侧设有安装直线轴承的轴承安装槽4，另一端与端盖5连接；螺纹顶杆6穿过发电机中空转轴2通过滚珠轴承与中空转轴2啮合，螺纹顶杆6一端通过铰座与撑杆连接，另一端与伺服系统连接。如图1所示。

所述发电机主体1是新型的低速永磁同步发电机，其底部设有螺栓孔，通过螺栓与发电机机舱底座连接。所述的新型低速永磁同步发电机的转子为永磁体，没有转子绕组，因此无励磁绕组的铜损耗，进而提高了永磁同步发电机的效率；永磁发电机的转子极对数可以做的很多，从而使其同步转速降低，使其搭载的风力发电机组具备较低的切入风速，因此可以提高风能的利用率；采用多极分数槽设计原理，优化极槽配置，从而可以集中绕组，线圈端部长度短，铜损小，效率就高；绕组无重叠，相间绝缘好；线圈易机械下线，降低生产成本。同时缩短磁路及定子绕组节距，以减少涡流损耗，并降低齿槽效应所引起的阻力矩。提高永磁体的稳定性、耐腐蚀性，使低速永磁发电机过载能力显著提高。精确设计发电机定子绕组线径，优化磁场气隙，减小负载电压降，降低建压转速，提高低速永磁发电机的输出特性。提高永磁发电机的整体防护等级，使其更好地适应恶劣的运行环境，延长其使用寿命。

此种发电机具有特制的中空转轴2，其结构上的创新性改变满足了伞形功率调节机构的运行，同时在发电机的经济运行和稳定性方法上更进一步，且此种发电机在低转速下工作性能优于直流发电机，并且转子惯量小，具有良好的动静态品质，更适合风力发电的特点。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种伞形风力机用新型永磁同步发电机，主要涉及风力发电机领域。包括发电机主体，为低速永磁同步发电机，所述发电机主体的底部设置用于安装固定发电机主体的发电机底座，所述发电机主体延其轴向中心贯通贯穿的设有中空转轴，所述中空转轴为中空的管状轴，所述中空转轴的一端用于与风轮连接，且所述中空转轴内同轴连接有螺纹顶杆，所述螺纹顶杆是调整叶轮叶角的伞形调整机构中用于传动前后推力的杆件。本发明的有益效果在于：是三相永磁同步发电机在电气和机械上的复合，特别适用于具有伞形调节机构的风力发电机组。

技术研发人员：包道日娜;赵明智;刘嘉文;王帅龙;刘旭江
受保护的技术使用者：内蒙古工业大学
技术研发日：2019.06.28
技术公布日：2019.09.10