一种漂浮式风力发电机组半直驱永磁同步发电机结构的制作方法

1.本实用新型涉及大型漂浮式半直驱永磁同步发电机的技术领域，尤其是指一种漂浮式风力发电机组半直驱永磁同步发电机结构。


背景技术：

2.随着海上风电技术的发展，其成本正在逐步下降，这也使得海上风电从近海、浅海逐渐向远海、深海过渡。相较于陆上风电，较高的成本和复杂的安装对于海上风电的发展来说仍是一个相当大的挑战。而远海、深海海上风电开发已成为世界风电开发趋势，开发建在浮动平台结构上，由锚泊系统固定在海床上便于深海安装的大功率且可靠性高的海上风电机组应运而生，不仅能充分利用深远海优质风资源，助力风机捕获更多风能，由于相对建设成本低、经济性更好，有效降低风电机组成本，对深海、远海海上风场开发更具优势。但由于远海、深海漂浮式机组的基础是浮动的，发电机运行时存在加速度大、轴向载荷大等问题，因此需要针对性的研究开发漂浮式半直驱永磁同步发电机，从而满足深海漂浮式机组的运行环境要求。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于远海、深海的漂浮式风力发电机组半直驱永磁同步发电机结构，并具备结构紧凑、重量轻、体积小、成本低、效率高等优点。
4.为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种漂浮式风力发电机组半直驱永磁同步发电机结构，包括机座、后端盖、轴承单元、传动法兰、转子支架、发电机转子、发电机定子、固定块、定子侧水冷系统和转子侧冷却系统；所述后端盖装于机座的一侧，组成发电机的外壳；所述轴承单元设于发电机的外壳内部，其中，轴承单元的轴承座与发电机机座固定连接，轴承单元的空心轴通过两个圆锥轴承装于轴承座上，其端部通过后端盖上的通孔穿出发电机外部，用于与机组的齿轮箱连接，所述的两个圆锥轴承采用面对面的安装方式，能够承受径向载荷及轴向载荷，所述轴承单元的密封结构为三层迷宫结构，确保机组在摇摆状态下轴承单元不会渗油、漏油；所述传动法兰套装在空心轴上并与空心轴通过螺栓固定连接；所述转子支架设于传动法兰外部并与传动法兰通过螺栓固定连接，所述发电机转子采用强通风、易散热式凸极转子结构，并与转子支架通过燕尾槽和斜键固定连接，所述发电机定子配套设于发电机转子外部；所述定子侧水冷系统为水套冷却式，其水套机座通过过盈配合装于发电机定子上，并位于发电机定子和发电机机座之间，且该定子侧水冷系统与发电机机座之间通过沿水套机座周向布置的多个固定块固定连接，用于确保发电机在漂浮式环境下的安全运行，所述转子侧冷却系统为空水冷却式，设于发电机外壳的外侧，并与发电机后端盖固定连接，所述定子侧水冷系统和转子侧冷却系统分别通过水管与外部的冷却系统泵站和风扇连接，进而组成双水冷冷却系统。
5.进一步，所述发电机定子的绕组采用n套绕组冗余设计，其中n为2～6的整数。
6.进一步，所述转子支架采用球铁铸造而成。
7.进一步，所述轴承单元的润滑系统为喷油润滑式。
8.本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
9.1、本实用新型的半直驱永磁同步发电机结构针对其上的关键部件定制化设计，以满足深海、远海漂浮式机组的运行环境要求。
10.2、本实用新型的轴承单元采用两个圆锥轴承面对面安装，不仅具备径向承载能力，更重要的是具备比深沟球更强的轴向承载能力。轴承单元的密封结构采用三层迷宫结构，确保机组倾角在正负9度左右的摇摆下，轴承单元不会渗油、漏油。
11.3、本实用新型通过采用双水冷冷却系统提高了发电机冷却散热的效率，可以使发电机设计的更紧凑、单位功率耗材更低，发电机重量轻、体积小，同时其可靠性高，运行维护成本低，甚至可达到免维护。
12.4、本实用新型的定子侧水冷系统采用水套冷却结构，便于发电机的批量生产，同时大大降低了水冷系统漏水渗水的风险。
13.5、本实用新型采用强通风、易散热式凸极转子结构，保证在多运行工况中充分发挥永磁体高性能优势，可实现发电机全功率范围高效运行。
14.6、本实用新型的发电机与机组采用高匹配性设计，能够实现全功率范围效率最优，全部件轻量化成本最优，全生命周期利用率最优，全海域运行可靠性最优，性能指标远高于行业标准。
附图说明
15.图1为本实用新型的剖视图。
具体实施方式
16.下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。
17.如图1所示，本实施例所述的漂浮式风力发电机组半直驱永磁同步发电机结构，包括机座1、后端盖2、轴承单元、传动法兰4、转子支架5、发电机转子6、发电机定子7、固定块8、定子侧水冷系统9和转子侧冷却系统10；所述后端盖2装于机座1的一侧，组成发电机的外壳；所述轴承单元采用单悬臂结构设于发电机的外壳内部，其中，轴承单元的轴承座301与发电机机座1固定连接，轴承单元的空心轴302通过两个圆锥轴承303装于轴承座301上，其端部通过后端盖2上的通孔穿出发电机外部，用于与机组的齿轮箱连接，所述的两个圆锥轴承303采用面对面的安装方式，能够承受径向载荷及轴向载荷，所述轴承单元的密封结构304为三层迷宫结构，确保机组在摇摆状态下轴承单元不会渗油、漏油；所述传动法兰4套装在空心轴302上并与空心轴302通过螺栓固定连接；所述转子支架5设于传动法兰4外部并与传动法兰4通过螺栓固定连接，所述发电机转子6采用强通风、易散热式凸极转子结构，并与转子支架5通过燕尾槽和斜键固定连接，所述发电机定子7配套设于发电机转子6外部；所述定子侧水冷系统9为水套冷却式，其水套机座通过过盈配合装于发电机定子7上，并位于发电机定子7和发电机机座1之间，且该定子侧水冷系统9与发电机机座1之间通过沿水套机座周向布置的多个固定块8固定连接，发电机定子7的绕组采用固定绑扎也同步加强，以确保发电机在漂浮式环境下的安全运行，所述转子侧冷却系统10为空水冷却式，设于发电机外
壳的外侧，并与发电机后端盖2固定连接，所述定子侧水冷系统9和转子侧冷却系统10分别通过水管与外部的冷却系统泵站和风扇连接，进而组成双水冷冷却系统，解决漂浮式风力发电机组半直驱永磁同步发电机散热冷却的问题。
18.其中，所述发电机定子7的绕组采用n套绕组冗余设计，其中n为2～6的整数，即定子绕组中包含n套相互独立的三相绕组，采用这种设计方案可以确保n套绕组均能单独稳定运行。每套绕组设计的输出功率为整机的n分之一，该设计相比现有的绕组设计具有显著的优势，即在发电机功率、电压不变的情况下，单套绕组中的电流只有整机的n分之一，使定子引线电缆用量进一步降低。
19.转子支架5采用球铁铸造而成，无论在校动平衡还是机械加工中都要优于焊接转子支架5，同时更适应漂浮式机组的运行技术要求。发电机转子6的磁极盒可以采用燕尾槽嵌入式设计，采用高性能钕铁硼永磁体嵌入到转子磁极盒，并采用胶粘及真空浸漆等封装填充工艺，保证永磁体可靠固定的同时不影响其散热。
20.发电机轴承单元采用单悬臂结构，能够最大程度上减轻轴电流对轴承的影响，同时轴承单元所采用的面对面安装的两个圆锥轴承303，不仅具备径向承载能力，更重要的是具备比深沟球更强的轴向承载能力。同时为保证轴承良好润滑效果，轴承的润滑系统为喷油润滑，确保发电机轴承始终运行在最佳状态、可以使轴承可靠长期稳定运行。
21.另外本实施例发电机的所有电气接线装置均采用哈丁结构进行固定，以满足漂浮式机组的技术要求。
22.以上所述之实施例子只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。