CN101752968A - 内部风冷双转子发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种内部风冷双转子发电机，壳体中含有同轴心套装的外转子和内转子，其中：内转子为空心筒体，外转子上设有电枢，内转子上设有磁极；外转子通过轴承支撑于壳体，其两端伸出壳体，外转子的动力输入端与反向驱动对接，另一端设有电枢的输出滑环和电刷；内转子由筋支撑固定在输入轴上，输入轴通过轴承支撑于外转子中，输入轴与正向驱动对接；壳体两端设有散热孔，位于内转子空心筒体中的输入轴上固定设置有排风风扇叶片。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机，尤其是一种内部风冷双转子的发电机。
背景技术
在快速发展的今天，各行业的迅猛发展，引起了能源消耗的急剧增加，能源的开发和利用成为了人们关注的焦点。在新能源的利用中，风能的利用最为实用可行。但是风力的不稳定与电网要求的频率稳定形成了突出的矛盾。在众多的解决方案中，变速恒频是其中最为常用的发电方式。
在现今的变速恒频风力发电方式中：双馈风力发电系统和直驱式风力发电系统成为了人们采纳的两种主要方式。
风力双馈发电系统是基于绕线式异步电机(双馈电机)，将其定子绕组接入工频电网，转子绕组由变频器提供频率、相位、幅值可变的电源，实现电机的交流励磁，此时的发电系统可以根据风力机的转速变化调节励磁电流的频率，实现恒频输出，同时利用了定子磁场的的定向矢量控制实现了功率因数调节。该系统中的双馈电机定子固定在电机机座上，依靠转子高速旋转励磁发电，而风力机输出转速较低，需要通过升速齿轮箱来实现升速。但是一般升速齿轮箱的速比较大，较大的速比增加了齿轮箱的级数、齿套数和自重，使系统成本增加，影响了齿轮箱及系统的可靠性。
直驱式风力发电系统是基于低速永磁同步发电机，将原动机直接与发电机的转子连接，将定子绕组输出的频率随转速变化的交流电整流成直流，再逆变成与电网同频率的交流电输出。该系统由于是全功率转变，需要外加一个大容量的变频器，投资大，谐波含量高。另外永磁发电机的转速慢，导致发电机体积过大，系统成本过高。虽然其理论上效率高，工作可靠，但实际应用大功率机组有一定的局限性。
无论是双馈发电系统，还是直驱式发电系统，采用内部风冷，同时通过双转子方式提高电枢和磁场相对运动速度的工作模式，均未见报道。
发明内容
本发明的目的在于：针对传统的双馈发电系统和直驱式发电系统存在的问题，提出一种内部风冷双转子发电机。
本发明的目的是这样实现的：一种内部风冷双转子发电机，包括壳体、电枢、磁极，其特征在于：
a)壳体中含有同轴心套装的外转子和内转子，其中，内转子为空心筒体，外转子上设有电枢，内转子上设有磁极；
b)外转子通过轴承支撑于壳体，其两端伸出壳体，外转子的动力输入端与反向驱动对接，另一端设有电枢的输出滑环和电刷；内转子由筋支撑固定在输入轴上，输入轴通过轴承支撑于外转子中，输入轴与正向驱动对接；
c)壳体两端设有散热孔，位于内转子空心筒体中的输入轴上固定设置有排风风扇叶片。
在本发明中：外转子外表面均匀分布有前后贯通的散热槽，各散热槽相互平行，每个散热槽的进风口设有一个导风风扇叶片。
在本发明中：散热槽与外转子外表面的纵切面的夹角α为2～45度，按照外转子转动方向，散热槽的出风口滞后于进风口。
在本发明中：所述的发电机为风力发电机、或汽轮发电机、或水力发电机、或火力发电机，或核电站中的发电机。
本发明的优点在于：由于采用同轴逆向旋转的双转子结构，整机结构更加紧凑，体积更小，它可以使发电机的电枢和磁场按照不同的方向转动，大大提高了它们之间的相对运动速度，使发电机体积小很多；由于发电机的内转子采用空心筒体结构，其两端均设有散热孔，空心筒体中的输入轴上固定设置有排风叶片，工作中可以降低内转子的工作温度；由于外转子壳体表面均匀分布有前后贯通的散热槽，每个散热槽的进风口设有一个导风叶片，工作中可以降低外转子的工作温度。本发明与目前传统的双馈发电系统和直驱式发电系统相比，具有明显的技术优势。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明中外转子表面导风散热槽的排列方式；
图3是导风散热槽的进风口与导风叶片的组合方式示意图。
图中：1、输入轴，2、法兰盘，3、外转子，4、内转子，5、排风风扇叶片，6、滑环和电刷，7、壳体，8、散热槽，9、导风叶片，10、护圈，11、前散热孔，12、后散热孔。
具体实施方式
附图非限制性公开了本发明的具体实施例，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
由图1可见，本发明的壳体7中含有同轴心套装的外转子3和内转子4，其中，内转子4为空心筒体，外转子3上设有电枢，内转子4上设有磁极；外转子3通过轴承支撑于壳体7，其两端伸出壳体7，外转子3的一端通过法兰盘2与反向驱动对接，另一端设有电枢的输出滑环和电刷6；内转子4由筋支撑固定在输入轴1上，输入轴1通过轴承支撑于外转子3中，输入轴1与正向驱动对接；壳体7的两端分别设有前散热孔11、后散热孔12，位于内转子4空心筒体中的输入轴1上固定设置有排风风扇叶片5。
由图2和图3可见，外转子3外表面均匀分布有前后贯通的散热槽8，各散热槽8相互平行，每个散热槽8的进风口设有一个导风叶片9。具体实施时，散热槽8与外转子3外表面的纵切面的夹角α为2～45度，按照外转子转动方向，散热槽8的出风口滞后于进风口。
在本实施例中，外转子3外圈包裹有护圈10，所述护圈10覆盖于散热槽8沿口上。
具体实施时，所述的发电机为风力发电机、或汽轮发电机、或水力发电机、或火力发电机等等。
Claims (4)
1.一种内部风冷双转子发电机，包括壳体、电枢、磁极，其特征在于：
a)壳体中含有同轴心套装的外转子和内转子，其中，内转子为空心筒体，外转子上设有电枢，内转子上设有磁极；
b)外转子通过轴承支撑于壳体，其两端伸出壳体，外转子的动力输入端与反向驱动对接，另一端设有电枢的输出滑环和电刷；内转子由筋支撑固定在输入轴上，输入轴通过轴承支撑于外转子中，输入轴与正向驱动对接；
c)壳体两端设有散热孔，位于内转子空心筒体中的输入轴上固定设置有排风风扇叶片。
2.根据权利要求1所述的内部风冷双转子发电机，其特征在于：外转子外表面均匀分布有前后贯通的散热槽，各散热槽相互平行，每个散热槽的进风口设有一个导风叶片。
3.根据权利要求2所述的内部风冷双转子发电机，其特征在于：散热槽与外转子外表面的纵切面的夹角α为2～45度，按照外转子转动方向，散热槽的出风口滞后于进风口。
4.根据权利要求1～3之一所述的内部风冷双转子发电机，其特征在于：所述的发电机为风力发电机、或汽轮发电机、或水力发电机、或火力发电机，或核电站中的发电机。
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