[发明专利]发电机及风力发电机组

说明书

技术领域

本发明涉及发电设备领域，尤其涉及一种发电机及风力发电机组。

背景技术

风力发电机组从结构上通常可分为两大类：在叶轮和发电机之间布置增速箱的双馈式机组以及无齿轮箱的直驱式发电机组。对于直驱式发电机组而言，不论是永磁式还是电励磁式机组，发电机定子和转子之间的空气间隙(以下简称气隙)都是一项重要的电磁参数。对于运行中的发电机而言，其气隙的均匀性将直接影响发电机的电气特性和机械性能的稳定。

如图1和图2所示，一般而言，直驱式风力发电机包括叶轮80、发电机70和机舱90三大部件，发电机70又由转子10和定子20组成。在转子10的内表面，通常布置有绕组，在定子20的外表面，通常布置有永磁或电励磁的磁极。叶轮80上的叶片将风能转化为驱动发电机转子10的转矩，利用定子20与转子10之间的旋转，切割磁力线，实现发电机的发电。

叶轮80和发电机转子10通过一组轴承安装在风力发电机组的固定部分上。用于安装的这组轴承需要承受多种载荷，主要包括发电机转子10的重量、悬臂部分的弯矩载荷、对称和不对称的风载(例如水平、剪切、偏转错位及自然紊流)等。在这些载荷的作用下，轴承的寿命会受到影响。此外，这些载荷作用会导致发电机的转子10或者定子20发生变形，转子10或者定子20的变形又会导致发电机气隙30的变化，气隙30的变化进而将会导致不平衡的偏心磁拉力，该拉力随着气隙30的不均匀性的增大而增大，还会进一步影响发电机的性能，降低包括定子20、转子10和轴承等零部件的寿命。因此，在直驱式风力发电机的设计中，发电机气隙30的保持是关键性的技术问题。

目前常规的保持气隙的方法包括增加整个发电机系统的刚性，例如提高轴承的预紧、增大支撑轴的厚度、提高定子或者转子支架的刚度、提高支撑轴和支撑轴承的刚度等等。然而，这些方法的应用意味着发电机组的重量的增加，使得制造和运输成本急剧上升。

发明内容

本发明的实施例提供一种发电机及风力发电机组，以解决发电机在运行过程中气隙不均匀造成的发电机性能差的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例提供一种发电机，包括转子、定子，以及沿发电机的径向在转子与定子之间形成的气隙，发电机还包括：第一气隙控制组件，设置于转子上，且第一气隙控制组件具有第一磁极；第二气隙控制组件，设置于定子上，且第二气隙控制组件具有第二磁极，第一磁极与第二磁极朝向彼此，且极性相同。

进一步地，第一磁极为圆形且沿转子的周向设置，第二磁极为圆形且沿定子的周向设置；或者第一磁极及第二磁极中的一个磁极为多个，且沿所在的载体均匀间隔设置，第一磁极及第二磁极中的另一磁极为圆形且沿所在载体的周向设置。

进一步地，第一气隙控制组件设置在转子的端面上，第二气隙控制组件设置在定子的端面上，且沿发电机的径向与第一气隙控制组件对应。

进一步地，转子的端面上设置有沿径向方向延伸的转子端盖板，定子上固定设置有附加连接件，第一气隙控制组件设置在转子端盖板上，第二气隙控制组件设置在附加连接件上。

进一步地，发电机的转子套设在定子外，或者发电机的转子穿设在定子内。

进一步地，第一气隙控制组件包括第一永磁体，第二气隙控制组件包括第二永磁体。

进一步地，第一气隙控制组件和/或第二气隙控制组件包括电磁铁。

进一步地，发电机还包括控制单元和与控制单元电连接的气隙检测传感器，控制单元与电磁铁电连接并根据气隙检测传感器的检测数据控制电磁铁上加载的电流。

进一步地，第一气隙控制组件和第二气隙控制组件构成气隙控制部，气隙控制部为一个或至少两个。

进一步地，气隙控制部为至少两个时，沿发电机的轴向，各气隙控制部依次设置。

根据本发明的另一方面，提供一种风力发电机组，其包括上述的发电机。

进一步地，风力发电机组还包括叶轮，叶轮与发电机连接，并驱动发电机的转子转动。

本发明的实施例的发电机通过在定子和转子上增加磁体，并使磁体朝向彼此的极性相同，使得一对磁体之间产生斥力，当气隙发生变化时这一斥力为转子和定子提供不接触的支撑力，以有效地保持转子与定子之间的气隙，使之稳定均匀，进而改善电机的电气性能和机械性能。

附图说明

图1为现有技术中的风力发电机组的结构示意图；

图2为图1中的A处的放大图；

图3为本发明的第一实施例的发电机的局部结构示意图；

图4为本发明的第一实施例的具有多个气隙控制部的发电机的结构示意图；