[发明专利]一种直流发电机

说明书

本发明公开一种直流发电机，包括外部定子、内部转子、汇接盘和机架，外部定子包括沿圆周方向依次均匀排列的m个带有发电电气元件的定子条，若干个定子条围成空心圆柱状并固定于机架内；内部转子包括同轴转动连接于外部定子内侧的转子轴以及沿转子轴的轴向分布的n个转子组，每组转子组包括沿转子轴的圆周方向依次均匀排列的(m‑1)个带有k对永磁极对的转子条，汇接盘以相同极性方向汇接m个定子条后对外输出电能；汇接盘与定子条的连接段设有电流传感器，汇接盘的对外输出段设有电压传感器。本发明通过设定定子和转子的相位角差异实现不同相位输出，并通过传感器检测电压电流以控制发电设备运行状态，达到降低并网成本及保证电网稳定运行的目的。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种直流发电机。

背景技术

现行风力发电机有两种制式，一种是双馈发电机，一种是直驱发电机，其中，由于直驱发电机可以在低风速的情形下发电，有取代双馈发电机的趋势。直驱发电机采用了多极转子和定子，但沿袭了传统发电机的三相电机原理，输出的是三相交流电，该类三相交流电在直驱风力发电机中需要进行AC-DC转换后再进行DC-AC变换才能最终实现电力并网，变流并网成本较高，而且，在电机的出功控制上必须依据电网调度策略制定的功率曲线实行变桨距角控制，由于电网控制策略复杂，且风况存在不可预知性，导致控制策略不容易有效实施。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种直流发电机，能够让发电机输出直流电压，并通过直流输出电压、输出功率和/或输出电流，直接控制变桨或蓄能装置，即通过直流输出电压直接控制风力发电设备的运行状态，达到降低变流并网成本、提高风机对高低压的穿越能力以及保证电网稳定运行的目的，同时通过永磁转子的磁阻效应可降低发电机发电时的桨叶转速，增加发电效率和降低致死致伤空中飞鸟的概率。

为实现上述目的，本发明提出一种直流发电机，包括一机架；一外部定子，包括沿圆周方向依次均匀排列的m个带有发电电气元件的定子条，m个定子条围成空心圆柱状并固定于机架内；一汇接盘，以相同极性方向汇接外部定子的m个定子条后对外输出电能；于汇接盘与定子条的连接段设有电流传感器，于汇接盘的对外输出段设有电压传感器；一内部转子，包括同轴转动连接于外部定子内侧的转子轴，以及沿转子轴的轴向分布的n个转子组，每组转子组包括沿转子轴的圆周方向依次均匀排列的(m-1)个带有k个永磁极对的转子条；其中，m为大于或等于2的自然数，n为大于或等于1的自然数，k为大于或等于1的自然数。

可选地，当转子组设有两组或两组以上时，相邻转子组沿转子轴的周向错开分布。

可选地，相邻转子组沿转子轴的周向的同一方向依次错开分布，相邻转子组之间的错开角度为360/((m-1)×n)度。

可选地，发电电气元件包括对应转子组的组数进行分组设置的n×k个定子发电线圈、n个电子整流器和n个电流限制器，每一定子发电线圈串联有一温度开关，定子条包括第一条形支架，发电电气元件沿第一条形支架的长度方向依次安放。

可选地，定子发电线圈由Π型磁芯上绕制漆包线形成，且Π型磁芯的两个极靴与永磁极对的两个永磁磁极在轴向对应。

可选地，对应转子组的组数将n×k个定子发电线圈、n个电子整流器和n个电流限制器均分为n组设置，n组发电电气元件组相互并联或串联连接；其中，同组内的定子发电线圈相互并联或串联连接输出同相交流电，经组内电子整流器整流成直流脉动电压并经组内电流限制器后输出脉动直流。

可选地，第一条形支架内设置有散热介质液流通道，于第一条形支架的长度方向一端开设有连通散热介质液流通道的散热介质流入接头和散热介质流出接头；于第一条形支架的长度方向另一端引出用于连接发电电气元件的直流输出正极引线和直流输出负极引线。