发电机及风力发电机组的制作方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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】
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]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】
[0020]图1为现有技术中的风力发电机组的结构示意图；
[0021]图2为图1中的A处的放大图；
[0022]图3为本发明的第一实施例的发电机的局部结构示意图；
[0023]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；
[0024]图5为本发明的第二实施例的发电机的局部结构示意图；
[0025]图6为本发明的第三实施例的发电机的局部结构示意图。
[0026]附图标记说明:
[0027]10、转子；11、转子端盖板；20、定子；21、附加连接件；30、气隙；40、第一气隙控制组件；41、第一磁极；50、第二气隙控制组件；51、第二磁极；61、气隙检测传感器；70、发电机；80、叶轮；90、机舱；99、气隙控制部。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本发明实施例的发电机及风力发电机组进行详细描述。
[0029]实施例一
[0030]需要说明的是，本实施例的发电机可以是外转子发电机，即转子10套设在定子20外；发电机也可以是外定子发电机，即转子10穿设在定子20内。
[0031]如图3所示，发电机包括转子10、定子20，以及沿发电机的径向在转子10与定子20之间形成的气隙30。在本实施例中，发电机还包括第一气隙控制组件40和第二气隙控制组件50。第一气隙控制组件40设置于转子10上(在转子10产生径向移动时，第一气隙控制组件40随之移动)，且第一气隙控制组件40具有第一磁极41。第二气隙控制组件50设置在定子20上(在定子20产生径向移动时，第二气隙控制组件50随之移动)，且第二气隙控制组件50具有第二磁极51，第一磁极41与第二磁极51朝向彼此，且极性相同(可以同为N极或同为S极)。
[0032]当发电机的定子20和转子10因为受载问题而使得两者之间的气隙30产生变化时，势必存在气隙30减小的部分，相应地，第一气隙控制组件40的第一磁极41和第二气隙控制组件50的第二磁极51之间的距离减小，由于两者极性相同，使得两者之间的斥力增大，这一斥力为定子20和转子10提供一种无接触的支撑，有效地保持气隙。
[0033]在本实施例中，此发电机保持气隙的原理是:通过在转子10上设置第一磁极41，在定子20上设置与第一磁极41极性相同的第二磁极51，利用两个磁极同性相斥的原理，为转子10和定子20之间提供无接触式的支撑力，以保证两者之间的气隙30均匀。具体地，在发电机的气隙30发生变化，使得定子20和转子10之间距离变小时，第一磁极41与第二磁极51之间会产生增大的斥力，从而为定子20和转子10提供一种无接触式的支撑，可以有效地保持气隙30。
[0034]具体地，在本实施例中，第一磁极41为圆形且沿转子10的周向设置，第二磁极51为圆形且沿定子20的周向设置，这样第一磁极41和第二磁极51配合可以在周向上保持气隙30均匀。
[0035]在其它实施例中，第一磁极41及第二磁极51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41及第二磁极51中的另一磁极为圆形且沿所在载体的周向设置。上述的载体是指多个磁极所在的载体，即定子20或转子10。
[0036]例如，若第一磁极41为多个，且沿转子10的周向均匀间隔设置，则第二磁极51为圆形且与第一磁极41对应地设置在定子20上。若第二磁极51为多个，且沿定子20的周向均与间隔设置，则第一磁极41为圆形且与第二磁极51对应地设置在转子10上。这样可以不限定第一磁极41或第二磁极51的形状，其可以为圆弧形或其它任何形状，同时可以节省材料。
[0037]如图3所示，在本实施例中，第一气隙控制组件40包括第一永磁体，第二气隙控制组件50包