[发明专利]发电机组件、发电机、风力发电机组和发电方法

说明书

本发明提供了一种发电机组件、发电机、风力发电机组和发电方法，所述发电机组件包括两组不共轭的发电单元；每组所述发电单元包括中心轴重合的转子磁轭单元和定子绕组单元，所述转子磁轭单元在靠近所述中心轴的内侧面上设置有磁体，所述定子绕组单元在远离所述中心轴的外侧面上设置有线圈，所述磁体和所述线圈之间形成预设间隙，且彼此相对设置。本发明可降低发电机绕组失效停机的概率，提高了组件失效的容错运行能力。

技术领域

本发明涉及发电技术，尤其是一种发电机组件、发电机、风力发电机组和发电方法。

背景技术

现有外转子型永磁同步发电机基本组成结构包括定子线圈、定子铁芯、转子永磁体、转子磁轭单元、发电机轴承等，其中一种外转子发电机的轴向剖面结构如图1所示，主要包括转子磁极1、定子线圈2、定子支架3、转子前支架4、定子铁芯5、发电机转子连接法兰6、发电机轴承7、轴承与转子连接螺栓8、定子与轴承连接法兰9、定子连接法兰10、转子前支架11、转子前端盖12等。永磁同步发电机为直驱风力发电机机组主要部件之一，叶轮通过发电机转子连接法兰6与发电机连接，发电机通过定子连接法兰10与机舱定轴连接。当叶轮在风的作用下旋转时，带动发电机转子旋转，发电机定子线圈2切割转子上面的转子磁极1产生的磁场，发电机产生电能，再通过电缆及变流器传输与转换，输送至电网，实现风力发电机组的发电功能。

发电机作为机组传动链的核心组成部件，其稳定性与可靠性至关重要，发电机的失效将直接影响机组的发电性能与指标；而且，发电机本身的制造成本高昂，更换发电机需要将叶轮拆除，更换维修成本亦较高；尤其对于海上机组而言，由于受客观环境因素制约，在机组发电机失效的情况下，往往不能及时更换，以至于机组发电机只能处于故障停机状态，从而对用户造成巨大的损失。

在图1所示的发电机结构中，磁钢安装在转子内表面，极对数一般在40对以上；定子线圈2一般两套并列，且由一定相位角差的绕组组成。当发电机磁钢出现部分失效时，将导致发电机完全失效。对于单轴承的发电机而言，由于承载载荷大、设计要求高等条件影响，轴承在使用寿命及可靠性指标方面存在较高的失效风险。故，在现有发电机中，所述磁钢失效、定子线圈失效、轴承失效等任何一种情况，都可能导致发电机机组的永久性故障停机，从而造成巨大的损失。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是解决发电机因部分部件失效带来的永久性故障停机的问题。

本发明提出一种发电机组件，包括两组不共轭的发电单元；

每组所述发电单元包括中心轴重合的转子磁轭单元和定子绕组单元，所述转子磁轭单元在靠近所述中心轴的内侧面上设置有磁体，所述定子绕组单元在远离所述中心轴的外侧面上设置有线圈，所述磁体和所述线圈之间形成预设间隙，且彼此相对设置。

进一步地，每组所述发电单元的定子绕组单元上设置有用于输出感应电流的出线端，每个所述出线端上引出的电缆线的走线方向相同，且与所述中心轴平行。

进一步地，两组所述发电单元的转子磁轭单元之间连接有转子磁轭单元连接体，所述转子磁轭单元连接体与所述中心轴之间设有转子磁轭单元支撑架。

进一步地，所述转子磁轭单元支撑架为镂空的网状结构。

本发明还提出一种发电机，包括前述任一项所述的发电机组件。

进一步地，所述发电机还包括套于主轴上的轴承；所述轴承的外圈或内圈中的一个上固定有所述转子磁轭单元，所述轴承的外圈或内圈中的另一个上固定有所述定子绕组单元。

进一步地，所述轴承包括套于所述主轴前端部的前轴承，和套于所述主轴中部的后轴承；所述前轴承和后轴承的外圈固定有所述转子磁轭单元，所述前轴承和后轴承的内圈固定有所述定子绕组单元。