同轴多转子超大风力发电设备

摘要

一种同轴多转子超大风力发电设备，包括永磁发电机的定子、转子和风轮，所述的风轮为张拉式三叶大风轮，三个叶片互间120℃，每一的叶片内端与风轮的轮毂连接，每一叶片由多节构成，每一节之间通过中轴座相互连接，每一该中轴座均通过两根张拉线分别与叶片两侧的轮毂和转子连接；三个叶片相邻并相互对应的中轴座之间连接有正三角形张拉线；所述的定子和转子均由沿轴向间隔布置的多节构成，每节转子的与定子相对的一侧设有沿圆周间隔均布的多个永磁体；在每节定子与每节转子的对应面设有对应的定子绕组。优点是强化大风轮较轻的质量、较高的转速；无齿轮箱，能在-20℃以下风能中运转。

权利要求

1.一种同轴多转子超大风力发电设备，包括永磁发电机的定子、转子和风轮，转子与风轮同轴固定连接，转子与定子同轴转动连接，定子与台架固定连接，其特征是：所述的风轮为张拉式三叶大风轮，三个叶片互间120o，每一的叶片内端与风轮的轮毂连接，每一叶片由多节构成，每一节之间通过中轴座相互连接，每一该中轴座均通过两根张拉线分别与叶片两侧的轮毂和转子连接；三个叶片相邻并相互对应的中轴座之间连接有张拉线；所述的转子是复合材料制成的筒体，在筒体的内圆柱面上，沿内圆周分别排列三圈条形永磁体，这三圈条形磁体的N极和S极顺转子的轴向布置，均匀、有间隔地粘接在转子内圆周上；各圈条形永磁体互相间绝磁，都独立形成各自的发电机转子；所述的定子的外圆柱面上，设置与转子的三圈磁体相对应的三圈定子槽，该定子槽内有绕组，各圈定子槽互相间绝缘。

2.根据权利要求1所述的同轴多转子超大风力发电设备，其特征是：所述的转子材料用轻量化和辐档制成风轮叶片的结构，能够辅助促进转子旋转。

3.根据权利要求1所述的同轴多转子超大风力发电设备，其特征是：与所述的风轮同轴毂的多节转子和与转子相对应的多节定子结构，构成一个大风轮与数台同轴发电机的风电机组。

说明书

本发明属于风电领域，一种同轴多转子超大风电设备，即在与超大三叶风轮同轴装有数个发电机转子和定子的风力发电设备。

目的：高效率、高经济效益、用材减量化。超大风电机组总设在海域或近海岸，噪声远离居住区；对黑夜或雾天航行船只可起避让警示作用。

本发明的技术方案是：包括永磁发电机的定子、转子和风轮，转子与风轮同轴固定连接，转子与定子同轴转动连接，定子与台架固定连接，其特征是：所述的风轮为张拉式三叶大风轮，三个叶片互间120℃，每一的叶片内端与风轮的轮毂连接，每一叶片由多节构成，每一节之间通过中轴座相互连接，每一该中轴座均通过两根张拉线分别与叶片两侧的轮毂和转子连接；三个叶片相邻并相互对应的中轴座之间连接有张拉线；所述的转子是复合材料制成的筒体，在筒体的内圆柱面上，沿内圆周分别排列三圈条形永磁体，这三圈条形磁体的N极和S极顺转子的轴向布置，均匀、有间隔地粘接在转子内圆周上；各圈条形永磁体互相间绝磁，都独立形成各自的发电机转子；所述的定子的外圆柱面上，设置与转子的三圈磁体相对应的三圈定子槽，该定子槽内有绕组，各圈定子槽互相间绝缘。

本发明的优点：①风轮直径大型化是提高风能效率、降低风电成本的途径；那末，张拉式风轮多节结构叶片是风轮超大型化的一种方法，也许可说本发明是提高效率、降低成本的途径；②利用低速、多极永磁发电机的庞大，使它的转子具有风轮叶片式的辐档来增加转动力；③省去齿轮箱和机舱，会更适合超大型化的风电机组，也适合在零下-20℃以下的风能中运转；④一机同轴多转子-多发电机，可能在高效率、高经济效益和用材减量化方面前进了一步：⑤质量较轻的张拉式风轮和发电机转子，主轴不转动，无传动系统会具有较高的转速。

附图说明

图1是同轴多转子超大风电的侧面图。
图2是同轴多转子的内定子的立体图。
图3是同轴多转子(内转子)外定子超大风电的侧面示意图。
参见图1，张拉式三叶风轮的每一叶片分A、B、C三节，中轴座D和E，张拉线j、k、L、m及在风轮的轴向视图中、互间120℃三个中轴座D之间的三条张拉线D1，和三个中轴座E之间的三条张拉线E1(D1和E1本图未标)。全部张拉线用密度小、高抗拉强度的复合材料制成、略呈流线型截面的带状光滑材料。
中轴座D和E略呈四角星型、变缘薄减少风阻，内有轴承使变桨距顺利。
锥管Z用法兰装在轮毂F前端；W表示风向。
轮毂F的毂耳F1设在轮毂的外柱面，三个互间120℃均布。发电机转子1的三辐档2、截面呈定桨距叶型，兼起到叶片推进转动作用，每一辐档2都用复合材料制成、粘接在毂耳F1上，并使转子1与轮毂F保持同轴度。转子1是复合材料制成的筒体，在筒体的内圆柱面上，沿内圆周分别排列三圈永磁体(例如钕铁硼)的条形体a、b、c(图1)，这三圈条形磁体a、b、c可以完全一种规格，它们的N极和S极顺转子1的轴向布置，均匀、有间隔地粘接在转子内圆周上，使a、b、c的各圈都独立形成各自的发电机转子(各圈互相间绝磁)。
定子20的外圆柱面上，设置a1、b1、c1三圈定子槽(槽内有绕组a1、b1、c1，各圈互相间绝缘)，与转子1的三圈磁体a、b、c相对应。
即：a与a1→发电机I；
b与b1→发电机II；
c与c1→发电机III；
这样，三台发电机同轴共一体，可以每台单独控制输出电力，也可三台串联成高压、多极、低速永磁发电机。
高压发电机可省去“一机一变”的、每一风电机的箱式变压器，把输出高压电源直接输送到风电场的总变电所。
定子20(图1和图2)假如在轴向视图看，它与转子1一样只有三辐档，Y形安装，上面二辐档是双档，竖直档在下、只用宽板型一辐档，并与台架h用螺栓组合为一体。定子的轴毂21用胀紧联接套22把定芯作用的主轴G紧固在一起。在转子上或定子上固定环形防护圈23、24，用来防护雨雪风沙。
在图1中，为了容易表示清晰，把互间120℃的剖切面，画成180℃的剖面。定子的辐档也尽可能减少风阻而带流线型；发电机可以省去常规的冷却风扇。
超大风轮方案：Φa＝126m，Φb＝242m，Φc＝308m，A＝63m，B＝58m，C＝33m。
参见图3，是同一种风电机组，只是转子1设置在内面，定子20设置在外面。标记与图1、图2一致。