[0001] 本发明涉及风力发电机技术领域，尤其涉及一种35kV电网直连型双馈风力发电机。

[0002] 采用双馈发电机的风电机组由于具有可以方便的实现变速恒频、灵活地进行有功、无功的独立调节、较小的转子励磁容量等优点而成为当今主流的机型之一。该机组中双馈发电机定子直接与电网相连，转子通过变流器与电网相连，实现能量转换。现有双馈风力发电机系统结构框图如图1所示，现有双馈发电机结构如图2所示，双馈发电机定子接线箱结构如图3、4所示。

[0003] 具体地，如图1所示，该系统中采用是电压等级相对较低的双馈发电机，定子发出的电压一般为低压电，必须通过变压器将电压升高后接入电网，实现能量的传输；转子通过变流器控制发出的低压电能也需通过变压器升压后并入电网。

[0004] 如图2所示，现有双馈风力发电机，它由定子、转子、轴承单元、滑环刷架系统、冷却装置等部分组成。其中轴承单元包括传动端轴承单元和非传动端轴承单元，与定子机座连接对转子起到支撑作用；根据冷却介质的不同，冷却装置一般分为空空冷却器、空水冷却器等，冷却介质只有一种或两种。

[0005] 如图3‑4所示，现有双馈发电机定子接线箱，以8MW双馈发电机为例，由于目前定子发出的电压最高为10.5KW，电压相对较低，导致电流很大，可以看出定子三相电缆每相需要2 2
8根400mm的电缆，三相共需要24根400mm的电缆，电缆数量较多，电缆较粗，成本较高，使得整个风电机组成本相对较高。

[0006] 综上所述，目前该系统中双馈发电机定、转子发出来的低压电需要通过变压器升压后并入电网；而且，目前定子发出的电压最高为10.5KW，电压相对较低，导致电流很大，从发电机定子三相绕组接入变压器等设备使用的电缆数量很多，电缆很粗，成本较高，使得整个风电机组成本相对较高。

[0007] 有鉴于此，本发明提出一种35kV电网直连型双馈风力发电机，以克服现有技术的缺陷。

[0037] 下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。

[0038] 根据本发明的实施例，参照附图5所示的，本发明提供了一种35kV电网直连型双馈风力发电机，包括：定子、转子6、端盖单元、冷却装配、轴承单元3、滑环刷架系统4等。其中，冷却装配包括：上部设置有了冷却装置8，在所述定子绕组装配2的两端设置有多个冷却管道21。其中，定子包括定子机座5和定子绕组装配2，转子6包括转子绕组装配，转子绕组装配由转子铁心和转子线圈构成，在所述定子机座5上安装有转子6，通过设置于定子机座5两端的轴承单元3将转子6进行支撑固定，所述定子绕组装配2通过定子接线箱12与电网1直接连接。端盖单元包括轴承单元3和发电机端盖等。所述定子机座5的一侧与滑环刷架系统4连接。发电机定子输出电压直接为35kV，与电网1直接连接进行能量传输，取消了变压器，发电机定子发出的电压直接为35kV，与电网1直接相连，无需额外的变压器进行升压。另外，取消了变压器以后，减少了变压器的维护、保养成本。

[0039] 根据本发明的实施例，所述轴承单元3包括前后轴承单元与定子装配在一起，分别位于定子的两侧，对发动机的转子6起支撑作用。

[0040] 根据本发明的实施例，所述定子绕组装配2由定子线圈和定子铁心组成，所述定子铁心嵌入定子线圈后将定子绕组装配2的两端采用灌封胶进行整体灌封，目的是消除空气间隙，解决高压带来的电晕放电损伤绝缘问题，工艺可行。

[0041] 根据本发明的实施例，所述定子线圈采用绝缘材料制成，通过模压工艺形成框式定子线圈。由于高电压会带来绕组起晕放电等可靠性问题，对定子线圈及绕组绝缘结构提出非常高的要求，因此，需采用采用特殊的绝缘结构来提高高压带来的可靠性问题，本发明中采用的定子线圈绝缘层采用玻璃布补强的环氧多胶云母带+低阻带+中阻带+高阻带多级防电晕结构制成，采用特殊的绝缘材料能够保证定子线圈具有良好的绝缘性能。同时，随着发电机功率的不断增大，会带来发热量大、温升高等问题，因此，需采用高效冷却技术来降低绕组温升，提高发电机寿命。

[0042] 根据本发明的实施例，参照附图6所示的，本发明的冷却装置8采用空水冷却器，空水冷却器结构包括冷却风机和水冷芯体，本发明在定子绕组装配2的端部采用高效冷却工质冷却散热结构，即在定子绕组装配2端部布置密集的冷却管道，管道内通入高效冷却工质，将定子绕组装配2的端部产生的热量带走，起到端部冷却的作用。并且，本发明的发电机在使用过程中，采用多介质的冷却方式。发电机产生的热量通过空气、水、高效冷却工质三种冷却介质进行冷却，冷却效果高。多介质分区冷却范围划分，其中，包括左侧冷却区9，中部冷却区10以及右侧冷却区11。发电机内部产生热量在不同的区域采用不同的冷却介质进行冷却。如图6所示，在整个通风冷却回路中，位于左侧冷却区9和右侧冷却区11，发电机两侧的定子绕组装配2的端部产生的热量由冷却装置8产生的空气和布置在定子绕组装配2的端部布置密集的冷却管道21中的冷却介质进行冷却；位于中部冷却区10，发电机中部产生的热量通过通风管道7输送至上部的冷却装置8中，利用冷却装置8中空水冷却器中的冷却水对热风进行冷却。在所述冷却管道21内通入高效冷却工质，具体地，所述高效冷却工质为冷却氟化液。

[0043] 根据本发明的实施例，定子绕组端部沿定子线圈表面根据空间尺寸密集布置一层或多层的冷却管道21，相邻的冷却管道21之间的距离越小越好，可根据实际安装空间进行调整。且冷却管道21内通入高效冷却工质，将定子绕组装配2端部产生的热量带走，起到冷却端部的作用。

[0044] 根据本发明的实施例，参照附图7‑9所示的，所述定子接线箱12上的电缆122采用高压电缆T型连接器121连接。该结构可大大缩小接线箱尺寸，具体地，两个所述T型连接器121相连接后，其一端(如图8所示的横端)连接电网1，另一端(如图8所示的竖端)连接定子
2
绕组端2，可以看出35kV高压双馈风力发电机的定子三相电缆每相仅仅需要2根70mm的电
2
缆，三相共需要6根70mm的电缆，电缆数量较少，成本较原来大幅降低。

[0045] 本发明提供的一种35kV电网直连型双馈风力发电机，其定子发出的电压直接为35kV，定子侧取消了升压变压器；定子发出的35kV高压电直接并入电网1；定子线圈绝缘采用玻璃布补强的环氧多胶云母带对地绝缘材料+低中高多级防电晕材料结构，并通过模压工艺形成框式定子线圈；定子绕组装配2端部采用整体灌封的防电晕结构；定子绕组2端部沿定子线圈表面根据空间尺寸密集布置一层或多层冷却管道21，且冷却管道21内通入高效冷却工质，将定子绕组装配2端部产生的热量带走，起到冷却端部的作用；发电机产生的热量通过空气、水、高效冷却工质三种冷却介质，进行冷却，冷却效果好；发电机内部产生的热量在不同区域采用不同的冷却介质进行冷却。

[0046] 本发明提供了一种35kV的电网直连型双馈风力发电机，定子发出35kV的高压电直接与电网1连接，定子侧不再需要升压变压器，同时电压升高电流减小，同等功率的风力发电机组，电缆122数量及成本大幅降低，操作简单，工艺性强；其基本结构和现有双馈发电机基本相同，也主要包括定子、转子6、端盖单元、冷却装配、滑环刷架系统4等，工艺成熟，不再进行详细赘述。重点在于，电压升高后对绝缘可靠性的要求提高，定子线圈采用特殊的绝缘材料和模压工艺的定子框式定子线圈，保证绝缘性能；并且，在定子绕组装配2的端部进行灌封处理，消除空气间隙，防止起晕放电的问题，工艺可行。

[0047] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0048] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。