[发明专利]发电机及其控制方法

说明书

本发明提供了发电机及控制方法。该发电机包括：定子、转子、定子励磁线圈组、转子励磁线圈组和控制电路；定子和转子沿轴向包括一端固定的固定端和一端呈悬臂结构并且与固定端相对的自由端；定子励磁线圈组周向设置在定子的自由端处的周壁上；转子励磁线圈组周向设置在转子的自由端处的周壁上；定子励磁线圈组与转子励磁线圈组沿径向正对。在本发明中，控制定子励磁线圈组和转子励磁线圈组产生相同极性的磁场，对定子的自由端处与转子的自由端处之间的径向气隙宽度进行调整，降低发电机在工作时振动的几率，或者减小发电机在工作时的振动幅度，延长了发电机的寿命。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体而言，本发明涉及风力发电机组的发电机及其控制方法。

背景技术

风能作为一种可再生的清洁能源，越来越受到世界各国的重视。其中，风力发电是目前对风能最广泛的应用之一，不仅环保而且可以产能大量的电能。

在目前的风力发电机中，包括转子和定子。以外转子发电机为例，其内定子固定在发电机的中心，外转子围绕着内定子中心轴旋转；由于内定子与外转子之间发生相对运动，因此在内定子与外转子间形成一定的气隙。气隙结构是风力发电机中的重要构造，气隙的宽度、气隙中的形变会对风力发电机的性能造成严重影响。例如，转子和定子的气隙不均匀，会导致风力发电系统中出现磁拉力不平衡的情况，加剧风力发电机的振动，减少风力发电机的寿命。

现有的直驱风力发电机中，定子、转子通常为沿轴向一端固定，另一端呈悬臂结构(即：自由端)。在实际应用中，由于定子、转子的自由端没有支撑体支撑，因此会在重力的作用下向轴心弯曲，导致转子和定子之间的气隙不均匀，从而加剧风力发电机的振动。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种发电机及其控制方法，尤其是一种风力发电机组的发电机，用于对发电机的定子的自由端处与转子的自由端处之间的径向气隙宽度进行均衡调整，从而降低发电机的振动，延长发电机的寿命。

本发明实施例提供了一种发电机，包括：定子、转子、定子励磁线圈组、转子励磁线圈组和控制电路；定子和转子沿轴向包括一端固定的固定端和一端呈悬臂结构并且与固定端相对的自由端；定子励磁线圈组周向设置在定子的自由端处的周壁上；转子励磁线圈组周向设置在转子的自由端处的周壁上；定子励磁线圈组与转子励磁线圈组沿径向正对；控制电路控制定子励磁线圈组和转子励磁线圈组以对定子的自由端处与转子的自由端处之间的径向气隙宽度进行调整。

优选地，控制电路与定子励磁线圈组和转子励磁线圈组电连接，用于使得定子励磁线圈组和转子励磁线圈组产生相同极性的磁场。

优选地，当定子具体为内定子、且转子具体为外转子时，定子励磁线圈组周向呈环状设置在定子的自由端处的外周壁上；转子励磁线圈组周向呈环状设置在转子的自由端处的内周壁上。

优选地，定子励磁线圈组具体为整体式环状定子励磁线圈，周向围绕设置在内定子的自由端处的外周壁上；以及

转子励磁线圈组具体为整体式环状转子励磁线圈，周向围绕设置在外转子的自由端处的内周壁上；整体式环状转子励磁线圈与整体式环状定子励磁线圈沿径向正对。

优选地，定子励磁线圈组包含有多个定子励磁线圈，多个定子励磁线圈围成环状周向围绕设置在内定子的自由端处的外周壁上；以及

转子励磁线圈组包含有与定子励磁线圈相同数量的转子励磁线圈，相同数量的转子励磁线圈围成环状周向围绕设置在外转子的自由端处的内周壁上；各个转子励磁线圈与各个定子励磁线圈沿径向正对。

优选地，定子励磁线圈组嵌入于内定子的自由端内；转子励磁线圈组嵌入于外转子的自由端内。

优选地，嵌入于内定子的自由端内的定子励磁线圈组的外周面至轴心的径向距离，不大于内定子外周壁的径向半径；