專利名稱：帶有串聯(lián)式電磁耦合器的同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動鏈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，具體涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的傳動鏈，尤其是關(guān)于一種帶有串聯(lián)式電磁耦合器變頻調(diào)速前端的同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動鏈。
背景技術(shù)：
在風(fēng)力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換傳動鏈中，風(fēng)力機(jī)負(fù)責(zé)將捕獲的風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，發(fā)電機(jī)組負(fù)責(zé)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動鏈及其控制系統(tǒng)是能量轉(zhuǎn)換的核心，直接影響著整個系統(tǒng)的性能、效率和電能質(zhì)量。在傳動鏈采用不同的發(fā)電機(jī)，并匹配相應(yīng)的調(diào)速方式，就構(gòu)成了結(jié)構(gòu)形式不同的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動鏈中，以雙饋型和直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)為代表的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是一種能夠?qū)崿F(xiàn)最大程度上風(fēng)能捕獲、提高風(fēng)能利用率的新型發(fā)電技術(shù)。在新建的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，該類風(fēng)力發(fā)電機(jī)組占有絕對的統(tǒng)治地位。但這類發(fā)電機(jī)組在實際運行過程中應(yīng)對電網(wǎng)故障的能力明顯不足，表現(xiàn)于在電網(wǎng)電壓跌落情況下，雙饋型機(jī)組轉(zhuǎn)子電路中暫態(tài)過程會導(dǎo)致變流器直流側(cè)出現(xiàn)過流和過壓，迫使變流器退出運行。為應(yīng)對這一難題，雙饋機(jī)組可采用低電壓穿越轉(zhuǎn)子短路保護(hù)技術(shù)或采用合理的勵磁控制算法。但這些措施加大了雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)組的制造成本和控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度；而且保護(hù)電路在電網(wǎng)電壓跌落期間不但不能發(fā)出對電壓起支撐作用的無功功率，還會從電網(wǎng)吸收無功功率，進(jìn)一步阻礙電網(wǎng)電壓的恢復(fù)。嚴(yán)重時這一問題還可能導(dǎo)致電網(wǎng)電壓無法恢復(fù)，致使系統(tǒng)崩潰。 直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通過全功率變流器實現(xiàn)了發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間的隔離，但在電網(wǎng)發(fā)生電壓跌落等故障時，變流器直流側(cè)同樣也存在著過壓問題，如果不采取相應(yīng)的一些保護(hù)措施， 將會損壞直流側(cè)電容以及變流器。為從根本上解決風(fēng)電機(jī)組對電網(wǎng)故障的低電壓穿越能力問題，目前國內(nèi)外已開始研究帶有前端調(diào)速的新一代的電網(wǎng)友好型同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。例如中國專利(公開號 CNI01465592A)提出的應(yīng)用變頻調(diào)速電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器構(gòu)成帶有電磁耦合器調(diào)速前端、而在傳動鏈末端使用轉(zhuǎn)速固定的同步發(fā)電機(jī)的傳動鏈。但目前這一傳動鏈采用的分離式布局存在冗長、機(jī)構(gòu)復(fù)雜的問題。而且分離式的布局在實際操作時也容易造成安裝誤差，產(chǎn)生難以預(yù)測的附加載荷、造成振動或磨損等故障。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動鏈的不足，本實用新型提出了一種帶有串聯(lián)式電磁耦合器前端的同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動鏈。這種傳動鏈將電磁耦合器與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組串聯(lián)集成到一起，比現(xiàn)有的電磁耦合器和發(fā)電機(jī)分離的結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕；由于使用的軸間聯(lián)軸器和機(jī)械部件減少，機(jī)組的運行更加可靠，轉(zhuǎn)化效率也更高。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案一種帶有串聯(lián)式電磁耦合器的同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動鏈，包括風(fēng)機(jī)、齒輪箱及同步發(fā)電機(jī)，其特征在于在所述齒輪箱的末端齒輪軸上連接一電磁耦合器，所述電磁耦合器的轉(zhuǎn)子軸一端與所述齒輪軸相連，另一端連接鼠籠轉(zhuǎn)子，鼠籠轉(zhuǎn)子的里側(cè)對應(yīng)設(shè)置有定子鐵芯及繞組，所述定子鐵芯及繞組穿設(shè)在電磁耦合器的定子軸上，所述定子軸通過軸承支撐在鼠籠上，所述電磁耦合器的轉(zhuǎn)子軸與定子軸同軸線；在所述電磁耦合器的定子軸上同時固定有與電磁耦合器定子鐵芯及繞組并列的同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子及勵磁繞組，在所述同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子及勵磁繞組的外側(cè)對應(yīng)設(shè)置有所述同步發(fā)電機(jī)的定子鐵芯及繞組；在所述電磁耦合器的定子軸上同時安裝有滑環(huán)和勵磁機(jī)，所述滑環(huán)與變頻器連接；所述電磁耦合器的鼠籠轉(zhuǎn)子、定子鐵芯及繞組和所述同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子及勵磁繞組、定子鐵芯及繞組置于同一罩體內(nèi)。所述罩體安裝在一機(jī)座上，所述機(jī)座上沿軸向間隔設(shè)置有一些軸承。所述電磁耦合器的轉(zhuǎn)子軸通過所述機(jī)座上的軸承支撐。所述電磁耦合器的定子軸通過所述機(jī)座上的軸承支撐。所述同步發(fā)電機(jī)的定子鐵芯及繞組固定在所述罩體內(nèi)壁上。所述滑環(huán)和勵磁機(jī)并列設(shè)置，并且安裝在罩體外的一個獨立箱體內(nèi)。在所述電磁耦合器的轉(zhuǎn)子軸和定子軸上設(shè)置有風(fēng)扇，在所述罩體內(nèi)設(shè)置有冷卻
ο本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點本實用新型由于采用了共用的機(jī)座、外殼及冷卻器罩體，將電磁耦合器與同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組串聯(lián)起來組成傳動鏈，如此一體化設(shè)計的傳動鏈既節(jié)約了軸間聯(lián)軸器和部分機(jī)械部件，使得整個傳動鏈的結(jié)構(gòu)更為緊湊、重量更輕，也使得機(jī)組的運行更加可靠，轉(zhuǎn)化效率更高。

圖1是電磁耦合器和同步發(fā)電機(jī)同軸串聯(lián)連接的縱剖面構(gòu)造圖。圖中，1-電磁耦合器，2-同步發(fā)電機(jī)，3-罩體，4-機(jī)座，5-冷卻器，6-獨立箱體， 11-轉(zhuǎn)子軸，12、16、17、18-軸承，13-鼠籠轉(zhuǎn)子，14-電磁耦合器的定子鐵芯及繞組，15-電磁耦合器的定子軸上，19-滑環(huán)，20-風(fēng)扇，21-同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子及勵磁繞組，22-同步發(fā)電機(jī)的定子鐵芯及繞組，23-勵磁機(jī)。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本實用新型提出的一種帶有電磁耦合器前端的同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動鏈，包括傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)及齒輪箱，本實用新型是指在齒輪箱的傳動末端連接一電磁耦合器 1，電磁耦合器1再串聯(lián)連接同步發(fā)電機(jī)2，電磁耦合器1和同步發(fā)電機(jī)2置于同一罩體3 內(nèi)，罩體3安裝在機(jī)座4上，在罩體3內(nèi)設(shè)置有冷卻器5。電磁耦合器1的轉(zhuǎn)子軸11 一端直接與齒輪箱中的末端齒輪軸相連；另一端由機(jī)座上的軸承12支撐，穿入罩體3內(nèi)，并在末端連接有鼠籠轉(zhuǎn)子13。鼠籠轉(zhuǎn)子13的里側(cè)對應(yīng)設(shè)置定子鐵芯及繞組14，定子鐵芯及繞組 14固定在電磁耦合器的定子軸15上。定子軸15通過鼠籠上的軸承16以及機(jī)座上的軸承 17、18支撐，保持與轉(zhuǎn)子軸11同軸線。電磁耦合器的定子軸15同時也是作為同步發(fā)電機(jī)2的旋轉(zhuǎn)軸，或者電磁耦合器的定子軸15與同步發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸串聯(lián)，因此在電磁耦合器的定子軸上或同步發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上，與定子鐵芯及繞組14并列地固定有同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子及勵磁繞組21。同步發(fā)電機(jī)的定子鐵芯及繞組22對應(yīng)設(shè)置在轉(zhuǎn)子及勵磁繞組21的外側(cè)，并且固定在罩體3內(nèi)壁上。在定子軸15的末端設(shè)置有滑環(huán)19和勵磁機(jī)23，滑環(huán)19由變頻器控制，因此電磁耦合器定子軸是可變速的。電磁耦合器的定子軸15與同步發(fā)電機(jī)2的旋轉(zhuǎn)軸為一體或串聯(lián)，因此電磁耦合器定子鐵芯及繞組14和同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子及勵磁繞組21會同步轉(zhuǎn)動。勵磁機(jī)23與同步發(fā)電機(jī)2同軸，構(gòu)成無刷勵磁。優(yōu)選地，如圖1所示，滑環(huán)19和勵磁機(jī)23并列設(shè)置，并且安裝在罩體外的一個獨立箱體6內(nèi)，節(jié)省罩體空間，定子軸15伸入到此箱體內(nèi)。在轉(zhuǎn)子軸11和定子軸15上適當(dāng)位置設(shè)置有風(fēng)扇20，用于電磁耦合器和同步發(fā)電機(jī)的散熱。本實用新型是將電磁耦合器1和同步發(fā)電機(jī)2同軸串聯(lián)集成在同一機(jī)座、罩體上， 這種結(jié)構(gòu)大大節(jié)省了空間，也節(jié)省了連接部件。上述各實施例僅用于說明本實用新型，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本實用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本實用新型的權(quán)利要求所要求的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求1.一種帶有串聯(lián)式電磁耦合器的同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動鏈，包括風(fēng)機(jī)、齒輪箱及同步發(fā)電機(jī)，其特征在于在所述齒輪箱的末端齒輪軸上連接一電磁耦合器，所述電磁耦合器的轉(zhuǎn)子軸一端與所述齒輪軸相連，另一端連接鼠籠轉(zhuǎn)子，鼠籠轉(zhuǎn)子的里側(cè)對應(yīng)設(shè)置有定子鐵芯及繞組，所述定子鐵芯及繞組穿設(shè)在電磁耦合器的定子軸上，所述定子軸通過軸承支撐在鼠籠上，所述電磁耦合器的轉(zhuǎn)子軸與定子軸同軸線；在所述電磁耦合器的定子軸上同時固定有與電磁耦合器定子鐵芯及繞組并列的同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子及勵磁繞組，在所述同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子及勵磁繞組的外側(cè)對應(yīng)設(shè)置有所述同步發(fā)電機(jī)的定子鐵芯及繞組；在所述電磁耦合器的定子軸上同時安裝有滑環(huán)和勵磁機(jī)，所述滑環(huán)與變頻器連接；所述電磁耦合器的鼠籠轉(zhuǎn)子、定子鐵芯及繞組和所述同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子及勵磁繞組、 定子鐵芯及繞組置于同一罩體內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的帶有串聯(lián)式電磁耦合器的同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動鏈，其特征在于所述罩體安裝在一機(jī)座上，所述機(jī)座上沿軸向間隔設(shè)置有一些軸承。
3.如權(quán)利要求2所述的帶有串聯(lián)式電磁耦合器的同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動鏈，其特征在于所述電磁耦合器的轉(zhuǎn)子軸通過所述機(jī)座上的軸承支撐。
4.如權(quán)利要求2所述的帶有串聯(lián)式電磁耦合器的同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動鏈，其特征在于所述電磁耦合器的定子軸通過所述機(jī)座上的軸承支撐。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的帶有串聯(lián)式電磁耦合器的同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動鏈，其特征在于所述同步發(fā)電機(jī)的定子鐵芯及繞組固定在所述罩體內(nèi)壁上。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的帶有串聯(lián)式電磁耦合器的同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動鏈，其特征在于所述滑環(huán)和勵磁機(jī)并列設(shè)置，并且安裝在罩體外的一個獨立箱體內(nèi)。
7.如權(quán)利要求5所述的帶有串聯(lián)式電磁耦合器的同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動鏈，其特征在于所述滑環(huán)和勵磁機(jī)并列設(shè)置，并且安裝在罩體外的一個獨立箱體內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的帶有串聯(lián)式電磁耦合器的同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動鏈，其特征在于在所述電磁耦合器的轉(zhuǎn)子軸和定子軸上設(shè)置有風(fēng)扇，在所述罩體內(nèi)設(shè)置有冷卻器。
9.如權(quán)利要求5所述的帶有串聯(lián)式電磁耦合器的同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動鏈，其特征在于在所述電磁耦合器的轉(zhuǎn)子軸和定子軸上設(shè)置有風(fēng)扇，在所述罩體內(nèi)設(shè)置有冷卻器。
10.如權(quán)利要求6所述的帶有串聯(lián)式電磁耦合器的同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動鏈，其特征在于在所述電磁耦合器的轉(zhuǎn)子軸和定子軸上設(shè)置有風(fēng)扇，在所述罩體內(nèi)設(shè)置有冷卻器。
專利摘要本實用新型涉及一種帶有串聯(lián)式電磁耦合器的同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動鏈，是在齒輪箱的末端連接電磁耦合器的轉(zhuǎn)子軸，轉(zhuǎn)子軸另一端連接鼠籠轉(zhuǎn)子，鼠籠轉(zhuǎn)子的里側(cè)支撐有電磁耦合器定子軸，其上串聯(lián)設(shè)置有電磁耦合器定子鐵芯及繞組及同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子及勵磁繞組，在同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子及勵磁繞組的外側(cè)設(shè)置有定子鐵芯及繞組；在電磁耦合器的定子軸上同時安裝有滑環(huán)和勵磁機(jī)；電磁耦合器的鼠籠轉(zhuǎn)子、定子鐵芯及繞組和同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子及勵磁繞組、定子鐵芯及繞組置于同一罩體內(nèi)。由于將電磁耦合器與同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組串聯(lián)起來組成傳動鏈，采用了共用的機(jī)座、外殼及冷卻器罩體，使得結(jié)構(gòu)更為緊湊，也使得機(jī)組的運行更加可靠。
文檔編號H02K19/38GK202004606SQ20112007661
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者劉衛(wèi), 王文亮 申請人:國電聯(lián)合動力技術(shù)有限公司