發(fā)電機(jī)及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)電機(jī)及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組從結(jié)構(gòu)上通?？煞譃閮纱箢?lèi):在葉輪和發(fā)電機(jī)之間布置增速箱的雙饋式機(jī)組以及無(wú)齒輪箱的直驅(qū)式發(fā)電機(jī)組。對(duì)于直驅(qū)式發(fā)電機(jī)組而言，不論是永磁式還是電勵(lì)磁式機(jī)組，發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子之間的空氣間隙(以下簡(jiǎn)稱(chēng)氣隙)都是一項(xiàng)重要的電磁參數(shù)。對(duì)于運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)而言，其氣隙的均勻性將直接影響發(fā)電機(jī)的電氣特性和機(jī)械性能的穩(wěn)定。
[0003]如圖1和圖2所示，一般而言，直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括葉輪80、發(fā)電機(jī)70和機(jī)艙90三大部件，發(fā)電機(jī)70又由轉(zhuǎn)子10和定子20組成。在轉(zhuǎn)子10的內(nèi)表面，通常布置有繞組，在定子20的外表面，通常布置有永磁或電勵(lì)磁的磁極。葉輪80上的葉片將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子10的轉(zhuǎn)矩，利用定子20與轉(zhuǎn)子10之間的旋轉(zhuǎn)，切割磁力線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的發(fā)電。
[0004]葉輪80和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子10通過(guò)一組軸承安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的固定部分上。用于安裝的這組軸承需要承受多種載荷，主要包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子10的重量、懸臂部分的彎矩載荷、對(duì)稱(chēng)和不對(duì)稱(chēng)的風(fēng)載(例如水平、剪切、偏轉(zhuǎn)錯(cuò)位及自然紊流)等。在這些載荷的作用下，軸承的壽命會(huì)受到影響。此外，這些載荷作用會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子10或者定子20發(fā)生變形，轉(zhuǎn)子10或者定子20的變形又會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)氣隙30的變化，氣隙30的變化進(jìn)而將會(huì)導(dǎo)致不平衡的偏心磁拉力，該拉力隨著氣隙30的不均勻性的增大而增大，還會(huì)進(jìn)一步影響發(fā)電機(jī)的性能，降低包括定子20、轉(zhuǎn)子10和軸承等零部件的壽命。因此，在直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)中，發(fā)電機(jī)氣隙30的保持是關(guān)鍵性的技術(shù)問(wèn)題。
[0005]目前常規(guī)的保持氣隙的方法包括增加整個(gè)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的剛性，例如提高軸承的預(yù)緊、增大支撐軸的厚度、提高定子或者轉(zhuǎn)子支架的剛度、提高支撐軸和支撐軸承的剛度等等。然而，這些方法的應(yīng)用意味著發(fā)電機(jī)組的重量的增加，使得制造和運(yùn)輸成本急劇上升。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種發(fā)電機(jī)及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，以解決發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中氣隙不均勻造成的發(fā)電機(jī)性能差的問(wèn)題。
[0007]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種發(fā)電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子、定子，以及沿發(fā)電機(jī)的徑向在轉(zhuǎn)子與定子之間形成的氣隙，發(fā)電機(jī)還包括:第一氣隙控制組件，設(shè)置于轉(zhuǎn)子上，且第一氣隙控制組件具有第一磁極；第二氣隙控制組件，設(shè)置于定子上，且第二氣隙控制組件具有第二磁極，第一磁極與第二磁極朝向彼此，且極性相同。
[0008]進(jìn)一步地，第一磁極為圓形且沿轉(zhuǎn)子的周向設(shè)置，第二磁極為圓形且沿定子的周向設(shè)置；或者第一磁極及第二磁極中的一個(gè)磁極為多個(gè)，且沿所在的載體均勻間隔設(shè)置，第一磁極及第二磁極中的另一磁極為圓形且沿所在載體的周向設(shè)置。
[0009]進(jìn)一步地，第一氣隙控制組件設(shè)置在轉(zhuǎn)子的端面上，第二氣隙控制組件設(shè)置在定子的端面上，且沿發(fā)電機(jī)的徑向與第一氣隙控制組件對(duì)應(yīng)。
[0010]進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)子的端面上設(shè)置有沿徑向方向延伸的轉(zhuǎn)子端蓋板，定子上固定設(shè)置有附加連接件，第一氣隙控制組件設(shè)置在轉(zhuǎn)子端蓋板上，第二氣隙控制組件設(shè)置在附加連接件上。
[0011]進(jìn)一步地，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子套設(shè)在定子外，或者發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子穿設(shè)在定子內(nèi)。
[0012]進(jìn)一步地，第一氣隙控制組件包括第一永磁體，第二氣隙控制組件包括第二永磁體。
[0013]進(jìn)一步地，第一氣隙控制組件和/或第二氣隙控制組件包括電磁鐵。
[0014]進(jìn)一步地，發(fā)電機(jī)還包括控制單元和與控制單元電連接的氣隙檢測(cè)傳感器，控制單元與電磁鐵電連接并根據(jù)氣隙檢測(cè)傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)控制電磁鐵上加載的電流。
[0015]進(jìn)一步地，第一氣隙控制組件和第二氣隙控制組件構(gòu)成氣隙控制部，氣隙控制部為一個(gè)或至少兩個(gè)。
[0016]進(jìn)一步地，氣隙控制部為至少兩個(gè)時(shí)，沿發(fā)電機(jī)的軸向，各氣隙控制部依次設(shè)置。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其包括上述的發(fā)電機(jī)。
[0018]進(jìn)一步地，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組還包括葉輪，葉輪與發(fā)電機(jī)連接，并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0019]本實(shí)用新型的實(shí)施例的發(fā)電機(jī)通過(guò)在定子和轉(zhuǎn)子上增加磁體，并使磁體朝向彼此的極性相同，使得一對(duì)磁體之間產(chǎn)生斥力，當(dāng)氣隙發(fā)生變化時(shí)這一斥力為轉(zhuǎn)子和定子提供不接觸的支撐力，以有效地保持轉(zhuǎn)子與定子之間的氣隙，使之穩(wěn)定均勻，進(jìn)而改善電機(jī)的電氣性能和機(jī)械性能。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為圖1中的A處的放大圖；
[0022]圖3為本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的發(fā)電機(jī)的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的具有多個(gè)氣隙控制部的發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5為本實(shí)用新型的第二實(shí)施例的發(fā)電機(jī)的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6為本實(shí)用新型的第三實(shí)施例的發(fā)電機(jī)的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0027]10、轉(zhuǎn)子；11、轉(zhuǎn)子端蓋板；20、定子；21、附加連接件；30、氣隙；40、第一氣隙控制組件；41、第一磁極；50、第二氣隙控制組件；51、第二磁極；61、氣隙檢測(cè)傳感器；70、發(fā)電機(jī)；80、葉輪；90、機(jī)艙；99、氣隙控制部。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的發(fā)電機(jī)及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0029]實(shí)施例一
[0030]需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例的發(fā)電機(jī)可以是外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)，即轉(zhuǎn)子10套設(shè)在定子20外；發(fā)電機(jī)也可以是外定子發(fā)電機(jī)，即轉(zhuǎn)子10穿設(shè)在定子20內(nèi)。
[0031]如圖3所示，發(fā)電機(jī)包括轉(zhuǎn)子10、定子20，以及沿發(fā)電機(jī)的徑向在轉(zhuǎn)子10與定子20之間形成的氣隙30。在本實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)還包括第一氣隙控制組件40和第二氣隙控制組件50。第一氣隙控制組件40設(shè)置于轉(zhuǎn)子10上(在轉(zhuǎn)子10產(chǎn)生徑向移動(dòng)時(shí)，第一氣隙控制組件40隨之移動(dòng))，且第一氣隙控制組件40具有第一磁極41。第二氣隙控制組件50設(shè)置在定子20上(在定子20產(chǎn)生徑向移動(dòng)時(shí)，第二氣隙控制組件50隨之移動(dòng))，且第二氣隙控制組件50具有第二磁極51，第一磁極41與第二磁極51朝向彼此，且極性相同(可以同為N極或同為S極)。
[0032]當(dāng)發(fā)電機(jī)的定子20和轉(zhuǎn)子10因?yàn)槭茌d問(wèn)題而使得兩者之間的氣隙30產(chǎn)生變化時(shí)，勢(shì)必存在氣隙30減小的部分，相應(yīng)地，第一氣隙控制組件40的第一磁極41和第二氣隙控制組件50的第二磁極51之間的距離減小，由于兩者極性相同，使得兩者之間的斥力增大，這一斥力為定子20和轉(zhuǎn)子10提供一種無(wú)接觸的支撐，有效地保持氣隙。
[0033]在本實(shí)施例中，此發(fā)電機(jī)保持氣隙的原理是:通過(guò)在轉(zhuǎn)子10上設(shè)置第一磁極41，在定子20上設(shè)置與第一磁極41極性相同的第二磁極51，利用兩個(gè)磁極同性相斥的原理，為轉(zhuǎn)子10和定子20之間提供無(wú)接觸式的支撐力，以保證兩者之間的氣隙30均勻。具體地，在發(fā)電機(jī)的氣隙30發(fā)生變化，使得定子20和轉(zhuǎn)子10之間距離變小時(shí)，第一磁極41與第二磁極51之間會(huì)產(chǎn)生增大的斥力，從而為定子20和轉(zhuǎn)子10提供一種無(wú)接觸式的支撐，可以有效地保持氣隙30。
[0034]具體地，在本實(shí)施例中，第一磁極41為圓形且沿轉(zhuǎn)子10的周向設(shè)置，第二磁極51為圓形且沿定子20的周向設(shè)置，這樣第一磁極41和第二磁極51配合可以在周向上保持氣隙30均勻。
[0035]在其它實(shí)施例中，第一磁極41及第二磁極51中的一個(gè)磁極為多個(gè)，且沿所在的載體均勻間隔設(shè)置，第一磁極41及第二磁極51中的另一磁極為圓形且沿所在載體的周向設(shè)置。上述的載體是指多個(gè)磁極所在的載體，即定子20或轉(zhuǎn)子10。
[0036]例如，若第一磁極41為多個(gè)，且沿轉(zhuǎn)子10的周向均勻間隔設(shè)置，則第二磁極51為圓形且與第一磁極41對(duì)應(yīng)地設(shè)置在定子20上。若第二磁極51為多個(gè)，且沿定子20的周向均與間隔設(shè)置，則第一磁極41為圓形且與第二磁極51對(duì)應(yīng)地設(shè)置在轉(zhuǎn)子10上。這樣可以不限定第一磁極41或第二磁極51的形狀，其可以為圓弧形或其它任何形狀，同時(shí)可以節(jié)省材料。
[0037]如圖3所示，在本實(shí)施例中，第一氣隙控制組件40包括第一永磁體，第二氣隙控制組件