定子勵磁風力發電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種新型風力發電機結構技術，特別涉及一種定子勵磁風力發電機。
【背景技術】
[0002]隨著社會對能源和環境問題的持續關注，可再生能源的開發利用正呈現出加速發展的趨勢。風能作為目前人類所掌握的開發應用技術最為成熟的可再生資源之一，憑借其可開發量、分布區域廣、安全環保等優點，在社會經濟可持續發展中發揮著重要的作用。
[0003]目前社會上已出現了各種結構的風力發電機，但是已有的風力發電機主要以雙饋式發電機和永磁直驅或半直驅發電機為主，電機結構相對復雜，勵磁電流調節不方便。其中，雙饋式發電系統中常采用的發電機為轉子交流勵磁雙饋發電機，其缺點是仍然包括有滑環和電刷結構，使得風力發電機在惡劣的運行環境中較易出現故障；永磁發電機的缺點是永磁材料成本高，導致整機成本相對較高，以及在使用過程中會出現勵磁調節困難及電機退磁的風險，其原因是永磁材料在高溫、震動和過電流情況下，有可能永久退磁，致使發電機整體報廢。另外，社會上出現的磁通切換發電機主要以永磁型以及混合勵磁型為主，其應用場合主要以小型發電機為主，在大型的風力發電場合還未見應用。
[0004]因此本領域迫切需要一種結構簡單、勵磁電流調節方便、可靠性高及能夠應用于大型的風力發電場合的風力發電機。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的實施例旨在克服以上技術問題，提出一種結構簡單、勵磁電流方便、電機電壓波形畸變率低、轉矩脈動低、可靠性高以及適合于在大型的風力發電場合使用的定子勵磁風力發電機。
[0006]為解決上述技術問題，根據本實用新型的第一方面，提供一種定子勵磁風力發電機，其中，包括定子和轉子，
[0007]所述轉子位于所述定子的內部，所述轉子能夠轉動，且所述定子和所述轉子之間設置有氣隙，所述定子和所述轉子均為凸極結構；
[0008]所述定子包括定子鐵芯、多個繞組和機座；
[0009]所述定子鐵芯包括定子軛、多個定子齒和多個定子槽，相鄰的所述定子齒之間為所述定子槽，每個所述定子槽中設置有所述繞組；
[0010]所述轉子包括轉軸、支架和轉子鐵芯；
[0011]所述轉子鐵芯包括轉子軛和多個轉子齒。
[0012]根據本實用新型的第二方面，提供一種定子勵磁風力發電機，其中，所述繞組包括勵磁繞組和電樞繞組，所述勵磁繞組和所述電樞繞組分別設置在不同的所述定子槽中。
[0013]根據本實用新型的第三方面，提供一種定子勵磁風力發電機，其中，所述勵磁繞組和所述電樞繞組分別設置在相鄰的所述定子槽中，所述繞組的節距為2。
[0014]根據本實用新型的第四方面，提供一種定子勵磁風力發電機，其中，每個所述定子槽中的所述繞組設置為上下雙層分布。
[0015]根據本實用新型的第五方面，提供一種定子勵磁風力發電機，其中，所述轉子和所述定子的軸向剖面為圓環形。
[0016]根據本實用新型的第六方面，提供一種定子勵磁風力發電機，其中，所述定子和所述轉子由導磁材料制成。
[0017]根據本實用新型的第七方面，提供一種定子勵磁風力發電機，其中，所述定子和所述轉子均由硅鋼片疊壓制成。
[0018]根據本實用新型的第八方面，提供一種定子勵磁風力發電機，其中，所述勵磁繞組的連接是每相鄰所述勵磁繞組線圈串聯。
[0019]根據本實用新型的第九方面，提供一種定子勵磁風力發電機，其中，所述勵磁繞組和所述電樞繞組均采用集中繞組。
[0020]本實用新型的定子勵磁風力發電機相比于現有技術具有如下優點:
[0021]1、該風力發電機的定子和轉子的磁路遵循磁阻最小原理，通過定子繞組的磁鏈是雙極性的，定子繞組感應的反應電動勢波形正弦性良好，電壓波形畸變率低，同時電機的轉矩脈動小；
[0022]2、該電機由于勵磁繞組和電樞繞組都安放于定子槽中，定子繞組的連接方式和普通電機相同，不需要在定子上額外開槽來安放勵磁繞組，電機結構簡單，同時電機在勵磁的控制方式上也得到了簡化；
[0023]3、和傳統的風力發電機相比由于勵磁繞組放在定子中不需要電刷和滑環等結構，同時由于沒有永磁體，避免了電機在實際運行時勵磁調節困難以及電機退磁的風險。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型的定子勵磁風力發電機的軸向剖面圖；
[0025]圖2為本實用新型的定子勵磁風力發電機的定子中電樞繞組的連接原理圖；
[0026]圖3為本實用新型的定子勵磁風力發電機的定子中勵磁繞組的連接原理圖；
[0027]圖4為本實用新型的定子勵磁風力發電機的電機原理說明圖，其中，
[0028]圖4a為風力發電機的轉子齒和定子齒相對的實施例一；
[0029]圖4b為風力發電機的轉子齒和定子齒相對的實施例二。
[0030]附圖標記說明:
[0031]1、定子1-1、定子軛1-2、定子齒
[0032]1-2-1、定子齒1-2-2、定子齒1-3、定子槽
[0033]2、轉子2-1、轉子齒2-2、轉子軛
[0034]3、繞組3-1、電樞繞組3-2、勵磁繞組
【具體實施方式】
[0035]為使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明了，下面結合【具體實施方式】并參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。應該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本實用新型的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結構及技術的描述，以避免不必要地混淆本實用新型的概念。
[0036]圖1為本實用新型的定子勵磁風力發電機的軸向剖面圖，如圖1所示，本實用新型的定子勵磁風力發電機包括定子I和轉子2，其中，轉子2能夠轉動，定子I固定不動，該定子I和轉子2均為凸極結構，這樣設置可以有效地降低定位力矩，減少轉矩脈動。另外，定子I和轉子2的軸向剖面為圓環形結構，如圖1所示，轉子2位于定子I的內部，并且在定子I和轉子2之間留有氣隙，從而使得本實用新型的定子勵磁風力發電機軸向尺寸較短，電機功率密度高，很適合應用于風力發電場合。由于轉子2中既不包括永磁體也不包括繞組，即轉子2上沒有設置永磁體和繞組3，使得本實用新型的定子勵磁風力發電機結構簡單，運行可靠，也提高了風電系統的穩定性。
[0037]如圖1所示，轉子2位于定子I的內部，定子I包括定子鐵芯、多個繞組3和機座，定子鐵芯包括定子軛1-1、多個定子齒1-2和多個定子槽1-3，轉子2包括轉軸、支架和轉子鐵芯，轉子鐵芯包括轉子軛2-2和多個轉子齒2-1。在圖1中，上述機座、轉軸和支架均未示出。其中，轉子支架的第一端連接在轉軸上，轉子支架的第二端連接在轉子鐵芯上，在本實用新型的定子勵磁風力發電機的使用過程中，轉子2中設置的轉軸可以通過轉子支架來帶動轉子2發生轉動。本實用新型的定子勵磁風力發電機中的機座主要是支撐和固定鐵芯、繞組3等部件，并且將定子1、轉子2連接組裝起來的結構件，同時起到方便設備安裝，適應不同的設備及安裝環境而調整安裝尺寸的作用。需要說明的是，相鄰的定子齒1-2之間為定子槽1-3，每個定子槽1-3中設置有繞組3，多個轉子齒2-1相互之間間隔設置在轉子軛
2-2 上。
[0038]在本實用新型的實施例中，上述定子I上設置的繞組3中既包括勵磁繞組3-2也包括電樞繞組3-1，并且勵磁繞組3-2和電樞繞組3-1分別設置在不同的定子槽1-3中，在本實用新型的實施例中，勵磁繞組3-2和電樞繞組3-1分別設置在相鄰的兩個定子槽1-3中，且繞組3節距設置為2，即同一個定子槽1-3中只有一種類型的繞組3，相鄰的定子槽
1-3中放置不同性質的繞組3。另外，每個定子槽1-3中的繞組3設置為上下雙層分布，由于在同一個定子槽1-3中只能放置一種性質的繞組3即勵磁繞組3-2或電樞繞組3-1，則在每個定子槽1-3的上層邊和下層邊均放置勵磁繞組3-2或電樞繞組3-1。
[0039]圖2為本實用新型的定子勵磁風力發電機的定子中電樞繞組的連接原理圖，如圖2所示，本實用新型的電樞繞組3-1的連接方式同普通的交流電機的電樞繞組3-1的連接方式相同，由于繞組3的節距為2，即對于一個線圈來說其上層邊和下層邊相隔一個定子槽
1-3。從圖中可以看出本實用新型的定子I上包括有A1' A2, A3, A4, B1' B2、B3、B4、C1' C2, C3,C