CN107733114B - 电机的转子、电机以及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电机的转子、电机以及风力发电机组。转子包括转子支架和转子磁极，转子支架包括磁轭、环形支撑面和环形止挡面，转子通过环形支撑面与电机的转动轴连接，环形止挡面相对于转动轴处于悬空状态，转子磁极设置在磁轭的内壁面，转子还包括刚度调节装置，刚度调节装置包括：第一承力部，设置在环形支撑面的外壁面；第二承力部，设置在磁轭的外壁面；以及牵拉件，连接于第一承力部和第二承力部之间，第一承力部和牵拉件共同通过第二承力部向磁轭提供沿径向向外的牵引力。由此，能够通过结构简单的刚度调节装置为转子支架提供额外的预紧力，从而提高转子支架的刚度，实现控制和稳定电机的气隙，使气隙保持均匀的目的。

Description

电机的转子、电机以及风力发电机组

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种电机的转子、电机以及风力发电机组。

背景技术

在电机中，转子和定子之间的气隙的大小决定了磁通量的大小，如果气隙不均匀，则会减少在转子绕组中产生的感应电动势及电流，所以气隙在电机中是一项尤为重要的参数指标。由于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。因此，为了降低发电机的成本，进一步提高发电机的经济性能，通常会把发电机的气隙量作为一个关键因素来设计和考虑。

在风力发电技术领域，由于直驱式风力发动机组，具备低风速时高效率、低噪音、高寿命、减小机组体积、降低运行维护成本等诸多优点，所以直驱式风力发电机组应用较为普遍。但是随着风力发电机组的功率越来越大，导致直驱式风力发电机的体积和重量越来越大，而发电机的气隙则变得难以控制。

例如对于永磁同步发电机，其主要结构包括：定子支架、铁心、定轴、绕组、转子支架、磁极和转动轴等。为了控制和稳定发电机的气隙，通常的做法是采用提高转子结构件的刚度，以减少其受力发生的形变。但是由于转子的转子支架在结构上属于悬臂梁结构，悬臂长度一般会在一米左右或超过一米，且转子是旋转运动部件，若要提高其强度和刚度，则一般需要采用增加磁轭厚度或增加支撑板厚度的形式，但这些方法都会严重增加转子支架的重量，并且通常采用此种方法对于转子刚度提高的程度有限。由此在发电机转子的自身重量，悬臂部分受到的弯矩载荷等作用下，转子支架依然发生形变，从而会严重影响发电机的气隙。

因此，亟需一种新的电机的转子、电机以及风力发电机组。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了一种电机的转子、电机以及风力发电机组，能够在不依靠转子本身材料的抗弯截面系数的基础上提高转子支架的刚度，即通过设置结构简单的刚度调节装置为转子支架提供额外的预紧力的方式来提高转子支架的刚度，从而实现控制和稳定电机的气隙，使气隙沿转子的径向和轴向始终保持均匀，以降低电机的成本，提高电机的综合性能中的一个或多个目的。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种电机的转子，包括转子支架和转子磁极，转子支架包括磁轭、连接在磁轭的轴向一端的环形支撑面和连接在磁轭的轴向另一端的环形止挡面，转子通过环形支撑面与电机的转动轴连接，环形止挡面相对于转动轴处于悬空状态，转子磁极设置在磁轭的内壁面，转子还包括刚度调节装置，刚度调节装置包括：第一承力部，设置在环形支撑面的外壁面；外壁面第二承力部，设置在磁轭的外壁面，并且第二承力部与第一承力部沿磁轭的轴向彼此分隔，第二承力部相比第一承力部靠近环形止挡面；以及牵拉件，连接于第一承力部和第二承力部之间，第一承力部和牵拉件共同通过第二承力部向磁轭提供沿径向向外的牵引力。

由此，通过设置包括第一承力部、第二承力部和牵拉件的刚度调节装置，将第一承力部设置在环形支撑面的外壁面处，而将第二承力部设置在磁轭的外壁面，并使第二承力部靠近环形止挡面，同时将牵拉件连接于第一承力部和第二承力部之间，从而能够经由第一承力部和牵拉件共同通过第二承力部向磁轭提供沿径向向外的牵引力。因此，能够通过刚度调节装置为转子支架提供额外的预紧力，通过提供的预紧力提高转子支架的刚度，避免转子支架受力发生形变，从而能够控制和稳定转子和定子之间形成的气隙，使电机的气隙能够始终保持均匀，因此能够提高发电机的性能并降低发电机的成本。

根据本发明实施例的一个方面，刚度调节装置还包括支承件，支承件设置在磁轭的外壁面或者设置在环形支撑面和磁轭的连接位置处，并且支承件位于第一承力部和第二承力部之间，以通过支承件为牵拉件提供支承力。由此，能够通过支承件在第一承力部和第二承力部之间承托牵拉件，由支承件为牵拉件提供支点，能够降低牵拉件连接在第一承力部和第二承力部之间的初始预紧力，避免过大的初始预紧力影响刚度调节装置整体结构的稳定性。

根据本发明实施例的一个方面，牵拉件与第二承力部的连接点相比牵拉件与支承件的接触点更靠近磁轭的外壁面。以便能够通过刚度调节装置为转子支架提供更有效的预紧力，进一步提高转子支架的刚度，从而能够更好地控制和稳定发电机的径向气隙，保证气隙的均匀。

根据本发明实施例的一个方面，支承件包括滑轮支架和滑轮，滑轮支架设置在磁轭与环形支撑面的连接位置处，并且滑轮可转动地连接于滑轮支架，牵拉件能够与滑轮滚动接触。由此能够通过滑轮与牵拉件接触，以降低对牵拉件的磨损。

根据本发明实施例的一个方面，滑轮外表面设置有回转滚道，牵拉件与回转滚道接触。通过在滑轮上设置回转滚道能够对牵拉件的方向进行引导，以便保证刚度调节装置始终为磁轭提供有效的预紧力。

根据本发明实施例的一个方面，第一承力部包括彼此连接的第一固定部和第一支撑部，第一固定部与环形支撑面的外壁面连接，第一支撑部朝向远离环形支撑面的外壁面的方向伸出并与牵拉件连接；第二承力部包括彼此连接的第二固定部和第二支撑部，第二固定部与磁轭的外壁面连接，第二支撑部朝向远离磁轭的外壁面的方向伸出并与牵拉件连接。通过设置结构简单的第一承力部和第二承力部，在保证刚度调节装置与转子支架牢固连接的基础上，同时简化了刚度调节装置的结构。

根据本发明实施例的一个方面，第二固定部为环状套接件，环状套接件同心地套设于磁轭的外壁面且与磁轭固定连接，第二支撑部连接于环状套接件。由此第一承力部和牵拉件能够通过环状套接件将牵引力均匀地传递至磁轭，使磁轭在牵引力作用下均匀地变形，从而保证电机的气隙沿轴向的均匀性。

根据本发明实施例的一个方面，牵拉件采用可转动的连接方式连接于第一承力部和第二承力部中的至少一者。以在通过刚度调节装置向转子支架施加预紧力时，允许牵拉件和第一支承部以及第二支承部之间的相对转动，以便能够通过牵拉件灵活地将牵引力传递至磁轭。

根据本发明实施例的一个方面，刚度调节装置还包括长度调节件，长度调节件与牵拉件连接且能够采用螺纹配合的方式调节牵拉件的长度。从而能够改变由刚度调节装置为转子支架提供的预紧力，进一步提高磁轭的刚度，最终实现控制气隙均匀、稳定的目的。

根据本发明实施例的一个方面，长度调节件包括彼此配合的螺柱和螺母，螺柱连接于牵拉件的一端，并且螺柱穿过第一承力部和/或第二承力部与螺母配合；或者，长度调节件包括花篮螺栓组件，花篮螺栓组件与牵拉件彼此配合地连接于第一承力部和第二承力部之间。由此能够通过简单的长度调节将实现调节牵拉件长度的目的，进而根据实际需要方便快捷地调节刚度调节装置向转子支架施加的预紧力。

根据本发明实施例的一个方面，第二承力部安装于临近磁轭的轴向中部且靠近环形止挡面的位置。由此，在能够经由第一承力部和牵拉件共同通过第二承力部向磁轭提供沿径向向外的牵引力的同时，不会给磁轭增加过多的重量负担。

根据本发明实施例的一个方面，转子包括多个刚度调节装置，多个刚度调节装置沿转子的周向均匀地布置。由此通过多个刚度调节装置沿转子的周向为转子支架提供更加均匀的预紧力，因此能够进一步提高电机气隙的均匀性。

根据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种电机的转子，包括转子支架和转子磁极，转子支架包括磁轭、连接在磁轭的轴向一端的环形支撑面和连接在磁轭的轴向另一端的环形止挡面，转子通过环形支撑面与电机的转动轴连接，环形止挡面相对于转动轴处于悬空状态，转子磁极设置在磁轭的内壁面，转子还包括刚度调节装置，刚度调节装置包括：第一承力部，设置在磁轭的外壁面；第二承力部，设置在磁轭的外壁面，并且第二承力部与第一承力部沿磁轭的轴向彼此分隔，第二承力部相比第一承力部靠近环形止挡面；以及牵拉件，连接于第一承力部和第二承力部之间，第一承力部和牵拉件共同通过第二承力部向磁轭提供沿径向向外的牵引力。

由此，通过设置包括第一承力部、第二承力部和牵拉件的刚度调节装置，将第一承力部设置在磁轭的外壁面处，而将第二承力部与第一承力部彼此分隔地设置在磁轭的外壁面，并且第二承力部靠近环形止挡面，同时将牵拉件连接于第一承力部和第二承力部之间，从而能够经由第一承力部和牵拉件共同通过第二承力部向磁轭提供沿径向向外的牵引力。因此，能够通过刚度调节装置为转子支架提供额外的预紧力，进而通过提供的预紧力提高转子支架的刚度，避免转子支架受力发生形变，从而能够控制和稳定转子和定子之间形成的气隙，使电机的气隙能够始终保持均匀，因此能够提高发电机的性能并降低发电机的成本。

根据本发明实施例的另一个方面，牵拉件与第二承力部的连接点相比牵拉件与第一承力部的连接点更靠近磁轭的外壁面。以便能够通过刚度调节装置为转子支架提供更有效的预紧力，进一步提高转子支架的刚度，从而能够更好地控制和稳定发电机的径向气隙，保证气隙的均匀。

根据本发明实施例的另一个方面，第一承力部包括彼此连接的第一固定部和第一支撑部，第一固定部与环形支撑面的外壁面连接，第一支撑部朝向远离环形支撑面的外壁面的方向伸出并与牵拉件连接；第二承力部包括彼此连接的第二固定部和第二支撑部，第二固定部与磁轭的外壁面连接，第二支撑部朝向远离磁轭的外壁面的方向伸出并与牵拉件连接。通过设置结构简单的第一承力部和第二承力部，在保证刚度调节装置与转子支架牢固连接的基础上，同时简化了刚度调节装置的结构。

根据本发明实施例的另一个方面，第二固定部为环状套接件，环状套接件同心地套设于磁轭的外壁面且与磁轭固定连接，第二支撑部连接于环状套接件。由此第一承力部和牵拉件能够通过环状套接件将牵引力均匀地传递至磁轭，使磁轭在牵引力作用下均匀地变形，从而保证电机的气隙沿轴向的均匀性。

根据本发明实施例的另一个方面，牵拉件采用可转动的连接方式连接于第一承力部和第二承力部中的至少一者。以在通过刚度调节装置向转子支架施加预紧力时，允许牵拉件和第一支承部以及第二支承部之间的相对转动，以便能够通过牵拉件灵活地将牵引力传递至磁轭。

根据本发明实施例的另一个方面，刚度调节装置还包括长度调节件，长度调节件与牵拉件连接且能够采用螺纹配合的方式调节牵拉件的长度。从而能够改变由刚度调节装置为转子支架提供的预紧力，进一步提高磁轭的刚度，最终实现控制气隙均匀、稳定的目的。

根据本发明实施例的另一个方面，长度调节件包括彼此配合的螺柱和螺母，螺柱连接于牵拉件的一端，并且螺柱穿过第一承力部和/或第二承力部与螺母配合；或者，长度调节件包括花篮螺栓组件，花篮螺栓组件与牵拉件彼此配合地连接于第一承力部和第二承力部之间。由此能够通过简单的长度调节件实现调节牵拉件长度的目的，进而根据实际需要方便快捷地调节刚度调节装置向转子支架施加的预紧力。

根据本发明实施例的另一个方面，第二承力部安装于临近磁轭的轴向中部且靠近环形止挡面的位置。由此，在能够经由第一承力部和牵拉件共同通过第二承力部向磁轭提供沿径向向外的牵引力的同时，不会给磁轭增加过多的重量负担。

根据本发明实施例的另一个方面，转子包括多个刚度调节装置，多个刚度调节装置沿转子的周向均匀地布置。由此通过多个刚度调节装置沿转子的周向为转子支架提供更加均匀的预紧力，因此能够进一步提高电机气隙的均匀性。

根据本发明实施例的再一个方面，还提供了一种电机，该电机包括上述的转子。由此通过转子中设置的刚度调节装置稳定和控制电机的气隙，始终使气隙沿转子的轴向和径向保持均匀，从而实现降低电机的成本，提高电机的综合性能中的一个或多个目的。

根据本发明实施例的又一个方面，还提供了一种风力发电机组，包括上述的电机。由此通过转子中设置的刚度调节装置稳定和控制电机的气隙，始终使气隙沿转子的轴向和径向保持均匀，从而实现降低电机的成本，提高电机的综合性能，提高风力发电机组的发电量的目的。

附图说明

从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中：

通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1是根据本发明第一实施例的发电机沿轴向中心面剖切后的剖面结构示意图；

图2是图1中的发电机的主视结构示意图；

图3是图1的发电机的A部分的局部结构的放大示意图；

图4是根据本发明第二实施例的发电机沿轴向中心面剖切后的剖面结构示意图；

图5是图4中的发电机的主视结构示意图；

图6是图4的发电机的B部分的局部结构放大示意图。

其中：

1-发电机；2-发电机；100-转子；200-转动轴；300-定子；400-定轴；

10-磁轭；

20a-环形支撑面；20b-环形止挡面；

30-刚度调节装置；31-第一承力部；311-第一固定部；312-第一支撑部；313-接耳；32-第二承力部；321-第二固定部；322-第二支撑部；33-牵拉件；331-牵拉件连接部分；332-牵拉件连接部分；34-长度调节件；341-螺柱；342-螺母；343-防松螺母；344-花篮螺栓座；345-左旋螺纹调节杆；346-右旋螺纹调节杆；35-连接端头；36-滑轮组件；361-滑轮支架；362-滑轮。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的转子以及电机的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供的转子，能够应用于电机中，需要说明的是，本发明实施例中的转子为外转子，即转子套设在电机的定子外，通过定子和转子之间的相对转动，切割磁力线，从而在转子的绕组中产生电流，并向外输出。而本发明实施例的转子中，由于设置有刚度调节装置，能够为转子的转子支架提供额外的预紧力，从而提高转子支架的刚度。因此在与定子配合转动的过程中，能够控制转子与定子之间的气隙，使气隙保持均匀，从而提高电机的性能，同时降低电机的成本。

为了更好地理解本发明，下面结合图1至图6根据本发明实施例的转子以及电机进行说明。

图1是根据本发明第一实施例的发电机1沿轴向中心面剖切后的剖面结构示意图。如图1所示，为了便于理解，以下将根据设置于风力发电机组中的直驱式发电机1(以下简称发电机1)，对根据本发明实施例的转子100进行说明。发电机1大体包括：转子100、转动轴200、定子300以及定轴400。定子300包括定子支架和铁芯绕组，定子支架包括支架本体和设置在支架本体上的支撑件，铁芯绕组设置在支架本体上。转子100套设在定子300外，并且沿径向在转子100和定子300之间形成气隙。转子100包括转子支架和设置在转子支架上的转子磁极，转子磁极与铁芯绕组相适配，且环绕铁芯绕组的外周设置。转子支架与发电机1的转动轴200连接，以通过转动轴200对转子支架提供支撑。定轴400与转动轴200彼此之间通过轴承连接，以使转动轴200能够相对定轴400转动。

在风力发电机组中，发电机1中的定轴400与底座固定连接，转动轴200与叶轮固定连接，通过叶轮的叶片在风力的影响下转动，带动转动轴200和转子100转动，从而实现将风能转化为电能。

图2是图1中的发电机1的主视结构示意图；图3是图1的发电机1的A部分的局部结构的放大示意图。请一并参见图1至图3，根据本发明的实施例，转子100的转子支架包括磁轭10、环形支撑面20a和环形止挡面20b，在磁轭10的内壁面设置有转子磁极，而环形支撑面20a设置在磁轭10的轴向一端，并且环形支撑面20a沿磁轭10的径向向内倾斜地延伸，转子支架通过环形支撑面20a与转动轴200连接。而环形止挡面20b连接在磁轭10的轴向另一端，并沿磁轭10的径向向内延伸，以阻挡异物进入转子100的内腔中，并且环形止挡面20b由于未与转动轴200连接，所以环形止挡面20b相对转动轴200处于悬空状态。

根据在本发明的第一实施例中，转子100通过设置包括第一承力部31、第二承力部32和牵拉件33的刚度调节装置30，将第一承力部31设置在环形支撑面20a，而将第二承力部32设置在磁轭10的外壁面，使第二承力部32与第一承力部31沿磁轭10的轴向彼此分隔，并且第二承力部32靠近环形止挡面20b，同时将牵拉件33连接于第一承力部31和第二承力部32之间，从而能够经由第一承力部31和牵拉件33共同通过第二承力部32向磁轭10提供沿径向向外的牵引力。由此，能够通过刚度调节装置30为转子支架提供额外的预紧力，进而通过提供的预紧力提高转子支架的刚度，避免磁轭10的设置有环形止挡面20b的一端由于处于悬空状态而发生形变，而影响转子100和定子300之间的气隙，使气隙变得不均匀。因此通过刚度调节装置30能够控制和稳定转子100和定子300之间形成的气隙，使发电机1的气隙能够始终保持均匀，因此能够提高发电机1的性能并降低发电机1的成本。

当然，转子100可以包括一个以上的刚度调节装置30，在一个实施例中，转子100沿周向设置有多个刚度调节装置30，优选将多个刚度调节装置30沿转子100的周向均匀地布置。通过设置多个刚度调节装置30能够为转子支架沿周向提供更加均匀的预紧力，因此能够保证发电机1的气隙更加均匀、稳定。

第一承力部31包括第一固定部311和第一支撑部312，第一承力部31通过第一固定部311连接在环形支撑面20a的沿轴向的外壁面上，以使第一支撑部312由环形支撑面20a向外伸出预定高度。环形支撑面20a的沿轴向的外壁面指的是沿图2所示的观察方向所能观察到的环形支撑面20a的壁面。具体地，在本实施例中，第一固定部311和第一支撑部312为一体式结构。也就是说，第一承力部31为板体结构，板体的一端焊接连接于环形支撑面20a，另一端向外伸出。

在一个可选的实施例中，为了增加第一承力部31的连接强度，使得第一承力部31能够承受更大的拉力，在第一承力部31的连接牵拉件33一侧还可以设置有支撑肋板。当然，第一支撑部312的延伸方向不一定要与环形支撑面20a垂直，可以将第一支撑部312设置为相对环形支撑面20a倾斜一定的角度，只要是不影响第一承力部31与牵拉件33连接，并能够与牵拉件33共同向第二承力部32施加牵引力即可。将第一承力部31设置在环形支撑面20a上，由于环形支撑面20a与转动轴200固定连接，所以第一承力部31能够被稳固地承托，也就是说能够通过环形支撑面20a为第一承力部31提供稳定的连接力。

第二承力部32包括第二固定部321和第二支撑部322，以通过第二固定部321与磁轭10的外壁面固定连接，使第二支撑部322由磁轭10的外壁面向外伸出预定高度。具体地，在本实施例中，第二固定部321为环状套接件，环状套接件套设在磁轭10的外壁面，并且可以采用焊接的方式将环状套接件固定于磁轭10。第二支撑部322为板体结构，当转子100包括多个刚度调节装置30时，多个第二支撑部322中的每个第二支撑部322的一端可以采用焊接的方式固定于磁轭10的外壁面，以使第二支撑部322另一端能够向外伸出。第二固定部321采用环形套接件的形式安装于磁轭10的外壁面，使得牵拉件33能够经由环形套接件将牵引力均匀地传递给磁轭10，使得磁轭10能够在牵引力的作用下均匀地变形，从而进一步保证发电机1气隙的均匀性。

另外，在其他的实施例中，第二固定部321也可以不是环形套接件，而是多个刚度调节装置30的每个第二承力部32具有单独的第二固定部321，此时，多个刚度调节装置30可以彼此独立地连接于磁轭10的外壁面。此外，当转子100包括多个刚度调节装置30时，多个第二承力部32的第二支撑部322也可以采用一体式结构设置在磁轭10的外壁面，例如多个第二支撑部322可以构成回转的板体结构，而将回转的板体结构套设在磁轭10外，则同样能够通过多个刚度调节装置30实现为磁轭10提供更加均匀的牵引力的目的。此外，第一承力部31中的第一固定部311和第一支撑部312同样可以被替换为回转结构，此处不再加以赘述。

具体地，牵拉件33可以是刚性件或者柔性件。但是需要说明的是，当牵拉件33为柔性件时，需要牵拉件33具有足够的韧性，以便向磁轭10提供牵引力。根据本发明的一个示例性实施例，牵拉件33可以包括拉索或者拉绳等，以通过牵拉件33分别与第一承力部31和第二承力部32连接，从而通过刚度调节装置30为转子支架提供有效的预紧力。

在一个可选的实施例中，为了通过牵拉件33向磁轭10提供张弛有度的牵引力，牵拉件33需要与第一承力部31以及第二承力部32中的至少一者采用可转动的连接方式连接，也就是说，需要使牵拉件33能够相对第一承力部31和/或第二承力部32转动。通过将牵拉件33可转动地与第一承力部31和/或第二承力部32连接，使得刚度调节装置30在经由牵拉件33向磁轭10提供牵引力时，不会因为刚性连接对转子支架的结构本身造成影响。

根据本发明的一个具体示例，牵拉件33采用螺纹连接的方式固定于第一承力部31。具体地，第一支撑部312(即板体)的远离第一固定部311一端设置有连接孔，而牵拉件33的与第一承力部31连接的一端设置有螺柱341。因此，牵拉件33可以通过螺柱341穿过第一支撑部312上设置的连接孔，并经由螺母342旋合于螺柱341的穿过第一支撑部312的连接孔的一端，将牵拉件33连接于第一承力部31。

另外，还可以在螺母342的外端加设防松螺母343，由此可以通过防松螺母343进一步为牵拉件33与第一承力部31之间提供紧固力，使得牵拉件33能够更牢固地与第一承力部31连接。

另外，在一些可选的实施例中，可以将螺柱341设置为具有预定长度，即通过螺柱341和螺母342构成长度调节件34。由此即可通过螺母342与螺柱341穿过第一支撑部312的连接孔的一端旋合配合，以改变螺柱341穿过第一支撑部312的连接孔的长度，也就是说可以改变牵拉件33的位于第一承力部31和第二承力部32之间的长度，从而调节第一承力部31和第二承力部32之间的牵拉力。

由此，通过在刚度调节装置30中设置长度调节件34，能够根据计算得到的需要向转子支架施加的预紧力，适应性地调节牵拉件33位于第一承力部31和第二承力部32之间的长度，进而可通过增加刚度调节装置30向转子支架提供的预紧力来提高磁轭10的刚度，最终实现控制气隙均匀、稳定的目的。进一步地，通过提高转子支架的刚度，还能够实现调整转子支架的固有频率的目的，进而使固有频率远离激励频率，避免发电机1发生共振。

牵拉件33采用可相对第二承力部32转动的方式与第二承力部32连接。具体地，第二支撑部322(即板体)的远离第二固定部321一端设置有连接孔(图中未指示出)，而牵拉件33的与第二承力部32连接的一端还设置有连接端头35，连接端头35例如可以是能够与拉索连接的压片。连接端头35上对应第二支撑部322上的连接孔设置有相应的连接孔(图中未指示出)。由此，即可通过圆柱销穿过连接端头35以及第二支撑部322上的连接孔将牵拉件33可转动地连接于第二承力部32。当然，在其他的实施例中，牵拉件33同样可以采用连接端头35与第一承力部31连接。

由于第一承力部31设置在环形支撑面20a上，而为了将牵拉件33连接于第一承力部31后，能够与第一承力部31一同向磁轭10更好地提供牵引力，刚度调节装置30中还需要设置支承件，以在第一承力部31和第二承力部32之间实现支承牵拉件33的目的，并降低牵拉件33连接在第一承力部31和第二承力部32之间的初始预紧力。

在一个具体的实施例中，支承件为滑轮组件36，滑轮组件36包括滑轮支架361和滑轮362，其中，滑轮支架361固定连接于磁轭10与环形支撑面20a的连接位置处，而滑轮362可转动地连接在滑轮支架361上。由此，牵拉件33则可以与滑轮362滚动接触，以通过滑轮组件36减少牵拉件33的磨损。另外，在一个可选的实施例中，还可以在滑轮362的外周设置回转滚道，以通过回转滚道与牵拉件33接触，从而还能通过滑轮362对牵拉件33的牵拉方向进行约束和引导，使牵拉件33能够向磁轭10提供有效的牵引力。当然，本发明实施例对于滑轮支架361和滑轮362的具体结构不进行限制，只要是能够实现承托牵拉件33的目的并且能够滚动地与牵拉件33接触即可。

当然在其他的实施例中，滑轮支架361还可以连接于磁轭10的外壁面，则同样能够通过滑轮组件36实现降低牵拉件33的磨损，同时实现引导牵拉件33的方向的目的。另外，本发明实施例中的支承件并不限于此，在其他的实施例中，支承件还可以为具有圆弧凹口的板体结构，以便在将支承件设置于环形支撑面20a或者磁轭10的外壁面时，可以通过上述的圆弧凹口与牵拉件33接触，在减少牵拉件33的磨损的同时为牵拉件33提供导向作用。

另外，为了保证第一承力部31和牵拉件33能够通过第二承力部32向磁轭10提供更加有效的牵引力，在本实施例中，牵拉件33与第二支撑部322的连接点相比牵拉件33与支承件的接触点更靠近磁轭10的外壁面。由于第一承力部31连接于环形支撑面20a，而第二承力部32连接于磁轭10外壁面，所以当牵拉件33连接于第一承力部31和第二承力部32并将第一承力部31和第二承力部32彼此拉紧时，第一承力部31和牵拉件33能够共同向第二承力部32施加沿牵拉件33方向的牵拉力。同时由于牵拉件33与第二承力部32的第二支撑部322的连接点相比牵拉件33与支承件的接触点更靠近磁轭10的外壁面(即如图2所示，支承件对牵拉件33的支撑点高于牵拉件33在第二承力部32上的连接点)，则通过对牵拉件33施加于第二承力部32的牵拉力进行力分析可知，此时第一承力部31和牵拉件33通过第二承力部32向磁轭10提供的沿径向向外的牵引力，相比于支承件对牵拉件33的支撑点低于牵拉件33在第二承力部32上的连接点时向磁轭10提供的沿磁轭10径向的牵引力大。所以，优选将牵拉件33与第二承力部32的第二支撑部322的连接点相比牵拉件33与支承件的接触点更靠近磁轭10的外壁面，以便能够通过刚度调节装置30为转子支架提供更有效的预紧力，从而能够进一步控制发电机1的气隙的均匀性。

而第一承力部31的第一支撑部312和第二承力部32的第二支撑部322向外伸出的预定高度，由牵拉件33与第一承力部31以及第二承力部32的具体连接位置决定，第一支撑部312和第二支撑部322向外伸出的预定高度只要能够满足牵拉件33的连接需要即可。

当发电机1的转子100和定子300相对彼此发生转动时，由于转子支架一端通过环形支撑面20a处于支撑状态，而转子支架的另一端设置环形止挡面20b并处于悬空状态，所以在转子100相对定子300旋转而受到的扭矩载荷、产生的磁场力以及自身重力中的至少一者的影响下，磁轭10连接有环形止挡面20b的一端势必会沿转子100的径向发生倾斜，从而使得转子100和定子300两者之间的气隙沿轴向发生变化，而变得不均匀。而由于本发明实施例的转子100中设置有刚度调节装置30，能够由刚度调节装置30中的第一承力部31和牵拉件33共同通过第二承力部32向磁轭10提供沿径向向外的牵引力。也就是能够在不显著增加转子支架的重量的前提下，通过刚度调节装置30为转子支架提供额外的预紧力来提高转子支架的刚度，而不需要依靠增加转子支架的提高其自身材料的抗弯截面系数的方式来提高其刚度。

由此，通过设置刚度调节装置30，能够减少磁轭10的变形，减少由于转子支架自身重量和外部施加的载荷导致的发电机1的气隙变化，从而能够保持气隙的稳定，使转子100和定子300之间形成的气隙无论是轴向还是径向观察始终能够保持均匀，因此能够提高发电机1的发电效率，同时降低发电机1的制作成本。进一步地，由于发电机1的气隙能够始终保持均匀，所以无需为了避免转子100和定子300之间的气隙发生变化影响发电机1工作而将发电机1的初始气隙值设置的较大，因此能够尽可能地减小转子100和定子300之间的初始气隙值，从而实现提高发电机1的综合性能的目的。此外，由于刚度调节装置30的结构和装配简单，所以后续维护简单方便，可以节省刚度调节装置30以及转子100的制作以及后期维护时间和成本。

在一个可选的实施例中，第二承力部32在磁轭10外壁面上的安装位置临近转子100的轴向中部位置且靠近环形止挡面20b，也就是说，可以将第二承力部32安装于转子100的轴向中部且略偏向环形止挡面20b的位置处。由此，在能够实现本发明的基本目的的情况下，即在能够经由第一承力部31和牵拉件33共同通过第二承力部32向磁轭10提供沿径向向外的牵引力的同时，不会给磁轭10增加过多的重量负担。

另外，第二承力部32在磁轭10外壁面上的安装位置临近转子100的轴向中部位置且靠近环形止挡面20b时，不需要通过刚度调节装置30为转子支架提供过大的预紧力，也就是说牵拉件33无需对第一承力部31和第二承力部32施加过大的牵拉力，所以能够避免对第一承力部31以及第二承力部32和转子支架之间的连接稳定性造成影响。而且，通过保证牵拉件33通过最短的长度与第一承力部31和第二承力部32连接，能够进一步简化刚度调节装置30的结构，同时还能够提高刚度调节装置30的可靠性。

图4是根据本发明第二实施例的发电机2沿轴向中心面剖切后的剖面结构示意图；图5是图4中的发电机2的主视结构示意图；图6是图4的发电机的B部分的局部结构放大示意图。为了便于理解，第二实施例中的发电机2与第一实施例中的发电机1中相同的部件使用相同的标号，并且对于已经说明的结构将不会再次赘述。请一并参见图4至图6，在本实施例的发电机2中，与上述实施例中的发电机1的不同之处在于，刚度调节装置30中的第一承力部31设置在磁轭10的外壁面，并且刚度调节装置30中的长度调节件34不同于上述实施例中的螺柱341和螺母342。

在本实施例的发电机2中，刚度调节装置30同样包括第一承力部31、第二承力部32以及牵拉件33，并且牵拉件33分别采用可转动的连接方式与第一承力部31和第二承力部32连接。具体地，第一承力部31同样包括第一固定部311和第一支撑部312，第一固定部311为板体结构，第一固定部311竖立地连接于磁轭10的外壁面，例如可以采用焊接的方式连接。

第一支撑部312同样为板体结构，而第一支撑部312与第一固定部311对应地开设有多个连接孔，由此可采用紧固件贯穿多个连接孔将第一支撑部312固定于第一固定部311，从而使第一支撑部312由磁轭10的外壁面向外伸出。并且由于第一固定部311位于第一支撑部312的面向牵拉件33一侧，所以采用板体结构的第一固定部311能够对第一支撑部312起到加固连接的作用，使第一支撑部312能够承受更大的拉力。

为了实现将牵拉件33可转动地连接于第一承力部31的目的，第一支撑部312上设置有接耳313，接耳313凸出地设置在第一支撑部312的面向牵拉件33的端面，牵拉件33的与第一承力部31连接的一端设置有连接端头35(上述实施例中连接端头35的结构相同)。由此便可采用圆柱销穿过连接端头35和接耳313，从而将牵拉件33可转动地连接于第一承力部31。而第二承力部32的结构和在磁轭10的外壁面的设置方式以及牵拉件33与第二承力部32的连接方式与上述实施例的发电机1中的相应描述部分相同，故不再加以赘述。

在一个可选的实施例中，牵拉件33与第二承力部32的第二支撑部322的连接点相比牵拉件33与第一承力部31的第一支撑部312的连接点更靠近磁轭10的外壁面。因此，与上述实施例中的牵拉件33与第二承力部32的第二支撑部322的连接点相比牵拉件33与支承件的接触点更靠近磁轭10的外壁面的作用相同，都是能够通过刚度调节装置30为转子支架提供有效的预紧力，从而能够更好地控制气隙的稳定，使气隙沿转子100的轴向和径向始终保持均匀。

另外，根据本发明的一个具体示例，本实施例中的刚度调节装置30同样可以设置长度调节件34，但是在本实施例中，长度调节件34作为牵拉件33的一部分与牵拉件33配合并一同连接于第一承力部31和第二承力部32之间。也就是说，在本实施例中，牵拉件33包括长度调节件34以及连接在长度调节件34两端的牵拉件连接部分331和牵拉件连接部分332，牵拉件33分别通过牵拉件连接部分331和牵拉件连接部分332与第一承力部31以及第二承力部32连接。

具体地，长度调节件34为花篮螺栓组件，花篮螺栓组件包括：花篮螺栓座344、左旋螺纹调节杆345和右旋螺纹调节杆346，其中花篮螺栓座344两端分别对应左旋螺纹调节杆345和右旋螺纹调节杆346设置有螺纹孔，左旋螺纹调节杆345和右旋螺纹调节杆346分别安装在相对应的螺纹孔中。并可通过设置在花篮螺栓座344中的螺母对左旋螺纹调节杆345和右旋螺纹调节杆346进行固定，防止长度调节件34通过牵拉件连接部分331和牵拉件连接部分332连接在第一承力部31和第二承力部32之间时，左旋螺纹调节杆345和右旋螺纹调节杆346与花篮螺栓座344之间发生旋动。与花篮螺栓座344连接后，左旋螺纹调节杆345和右旋螺纹调节杆346带有挂钩的一端向花篮螺栓座344外侧露出。在本实施例中，为了实现与左旋螺纹调节杆345和右旋螺纹调节杆346的挂钩连接，位于长度调节件34两端的牵拉件连接部分331和牵拉件连接部分332分别被配置为环形。

当需要调节牵拉件33的位于第一承力部31和第二承力部32之间的长度，改变由牵拉件33提供在第一承力部31和第二承力部32之间的拉力时，则可以旋动左旋螺纹调节杆345和/或右旋螺纹调节杆346，改变长度调节件34的整体长度，进而改变牵拉件33的位于第一承力部31和第二承力部32之间的长度。例如当旋动左旋螺纹调节杆345和/或右旋螺纹调节杆346缩短长度调节件34的整体长度时，牵拉件连接部分331和牵拉件连接部分332会同时朝向花篮螺栓座344方向运动，因此牵拉件33整体长度减小，此时第一承力部31和第二承力部32之间的拉力增加，即将第一承力部31和第二承力部32拉紧，即增加刚度调节装置30向转子支架施加的预紧力，从而提高磁轭10的刚度，最终实现控制气隙均匀、稳定的目的。

由此，通过在刚度调节装置30中设置长度调节件34，能够根据计算得到的需要向转子支架施加的预紧力，适应性地调节牵拉件33位于第一承力部31和第二承力部32之间的长度。进一步地，通过提高转子支架的刚度，还能够实现调整转子支架的固有频率的目的，进而使固有频率远离激励频率，避免发电机2发生共振。

本实施例的发电机2中的刚度调节装置30的第一承力部31与上述实施例的发电机1中的刚度调节装置30的第一承力部31的设置位置不同，但是，本实施例的转子100通过设置刚度调节装置30所达到的效果与上述实施例相同，因此不再赘述。但是本实施例中的第一承力部31设置于磁轭10的外壁面，因此降低了刚度调节装置30的装配难度，简化了转子100的结构。并且本实施例中的刚度调节装置30的长度调节件34采用花篮螺栓组件，而通过采用标准件能够进一步简化刚度调节装置30的结构和装配操作。

另外，对于上述各个实施例的刚度调节装置30，可以在吊装发电机之前安装至转子100，也可以在制作转子100的过程中直接将刚度调节装置30装配至转子100。由此增加了刚度调节装置30组装的灵活性，而且在吊装之前再安装刚度调节装置30的方式还能够减小发电机的外形尺寸，便于运输。

根据本发明的另一个实施例，还提供了一种电机(例如可以是上述实施例的发电机1或发电机2)，电机包括：定子300和转子100，其中，定子300连接于电机的定轴400；转子100连接于电机的转动轴200且套设于定子300外侧，并且转子100与定子300之间沿径向形成气隙。

根据本发明的再一个实施例，还提供了一种风力发电机组(图中未示出)，风力发电机组包括上述的电机，该电机作为风力发电机组的发电机。由于电机和风力发电机组包括上述任一实施例的转子100，所以具有与转子100相同的优点，故不再加以赘述。

本发明可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。并且，在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。

Claims (23)

1.一种电机的转子(100)，包括转子支架和转子磁极，所述转子支架包括磁轭(10)、连接在所述磁轭(10)的轴向一端的环形支撑面(20a)和连接在所述磁轭(10)的轴向另一端的环形止挡面(20b)，所述转子(100)通过所述环形支撑面(20a)与所述电机的转动轴(200)连接，所述环形止挡面(20b)相对于所述转动轴(200)处于悬空状态，所述转子磁极设置在所述磁轭(10)的内壁面，其特征在于，所述转子(100)还包括刚度调节装置(30)，所述刚度调节装置(30)包括：

第一承力部(31)，设置在所述环形支撑面(20a)的外壁面；

第二承力部(32)，设置在所述磁轭(10)的外壁面，并且所述第二承力部(32)与所述第一承力部(31)沿所述磁轭(10)的轴向彼此分隔，所述第二承力部(32)相比所述第一承力部(31)靠近所述环形止挡面(20b)；以及

牵拉件(33)，连接于所述第一承力部(31)和所述第二承力部(32)之间，所述第一承力部(31)和所述牵拉件(33)共同通过所述第二承力部(32)向所述磁轭(10)提供沿径向向外的牵引力。

2.根据权利要求1所述的转子(100)，其特征在于，所述刚度调节装置(30)还包括支承件，所述支承件设置在所述磁轭(10)的外壁面或者设置在所述环形支撑面(20a)和所述磁轭(10)的连接位置处，并且所述支承件位于所述第一承力部(31)和所述第二承力部(32)之间，以通过所述支承件为所述牵拉件(33)提供支承力。

3.根据权利要求2所述的转子(100)，其特征在于，所述牵拉件(33)与所述第二承力部(32)的连接点相比所述牵拉件(33)与所述支承件的接触点更靠近所述磁轭(10)的外壁面。

4.根据权利要求2所述的转子(100)，其特征在于，所述支承件包括滑轮支架(361)和滑轮(362)，所述滑轮支架(361)设置在所述磁轭(10)与所述环形支撑面(20a)的连接位置处，并且所述滑轮(362)可转动地连接于所述滑轮支架(361)，所述牵拉件(33)能够与所述滑轮(362)滚动接触。

5.根据权利要求4所述的转子(100)，其特征在于，所述滑轮(362)外表面设置有回转滚道，所述牵拉件(33)与所述回转滚道接触。

6.根据权利要求1所述的转子(100)，其特征在于，

所述第一承力部(31)包括彼此连接的第一固定部(311)和第一支撑部(312)，所述第一固定部(311)与所述环形支撑面(20a)的外壁面连接，所述第一支撑部(312)朝向远离所述环形支撑面(20a)的外壁面的方向伸出并与所述牵拉件(33)连接；

所述第二承力部(32)包括彼此连接的第二固定部(321)和第二支撑部(322)，所述第二固定部(321)与所述磁轭(10)的外壁面连接，所述第二支撑部(322)朝向远离所述磁轭(10)的外壁面的方向伸出并与所述牵拉件(33)连接。

7.根据权利要求6所述的转子(100)，其特征在于，所述第二固定部(321)为环状套接件，所述环状套接件同心地套设于所述磁轭(10)的外壁面且与所述磁轭(10)固定连接，所述第二支撑部(322)连接于所述环状套接件。

8.根据权利要求1所述的转子(100)，其特征在于，所述牵拉件(33)采用可转动的连接方式连接于所述第一承力部(31)和所述第二承力部(32)中的至少一者。

9.根据权利要求1所述的转子(100)，其特征在于，所述刚度调节装置(30)还包括长度调节件(34)，所述长度调节件(34)与所述牵拉件(33)连接且能够采用螺纹配合的方式调节所述牵拉件(33)的长度。

10.根据权利要求9所述的转子(100)，其特征在于，所述长度调节件(34)包括彼此配合的螺柱(341)和螺母(342)，所述螺柱(341)连接于所述牵拉件(33)的一端，并且所述螺柱(341)穿过所述第一承力部(31)和/或所述第二承力部(32)与所述螺母(342)配合；或者，

所述长度调节件(34)包括花篮螺栓组件，所述花篮螺栓组件与所述牵拉件(33)彼此配合地连接于所述第一承力部(31)和所述第二承力部(32)之间。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的转子(100)，其特征在于，所述第二承力部(32)安装于临近所述磁轭(10)的轴向中部且靠近所述环形止挡面(20b)的位置。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的转子(100)，其特征在于，所述转子(100)包括多个所述刚度调节装置(30)，多个所述刚度调节装置(30)沿所述转子(100)的周向均匀地布置。

13.一种电机的转子(100)，包括转子支架和转子磁极，所述转子支架包括磁轭(10)、连接在所述磁轭(10)的轴向一端的环形支撑面(20a)和连接在所述磁轭(10)的轴向另一端的环形止挡面(20b)，所述转子(100)通过所述环形支撑面(20a)与所述电机的转动轴(200)连接，所述环形止挡面(20b)相对于所述转动轴(200)处于悬空状态，所述转子磁极设置在所述磁轭(10)的内壁面，其特征在于，所述转子(100)还包括刚度调节装置(30)，所述刚度调节装置(30)包括：

第一承力部(31)，设置在所述磁轭(10)的外壁面；

第二承力部(32)，设置在所述磁轭(10)的外壁面，并且所述第二承力部(32)与所述第一承力部(31)沿所述磁轭(10)的轴向彼此分隔，所述第二承力部(32)相比所述第一承力部(31)靠近所述环形止挡面(20b)；以及

牵拉件(33)，连接于所述第一承力部(31)和所述第二承力部(32)之间，所述第一承力部(31)和所述牵拉件(33)共同通过所述第二承力部(32)向所述磁轭(10)提供沿径向向外的牵引力。

14.根据权利要求13所述的转子(100)，其特征在于，所述牵拉件(33)与所述第二承力部(32)的连接点相比所述牵拉件(33)与所述第一承力部(31)的连接点更靠近所述磁轭(10)的外壁面。

15.根据权利要求13所述的转子(100)，其特征在于，

所述第一承力部(31)包括彼此连接的第一固定部(311)和第一支撑部(312)，所述第一固定部(311)与所述磁轭(10)的外壁面连接，所述第一支撑部(312)朝向远离所述环形支撑面(20a)的外壁面的方向伸出并与所述牵拉件(33)连接；

所述第二承力部(32)包括彼此连接的第二固定部(321)和第二支撑部(322)，所述第二固定部(321)与所述磁轭(10)的外壁面连接，所述第二支撑部(322)朝向远离所述磁轭(10)的外壁面的方向伸出并与所述牵拉件(33)连接。

16.根据权利要求15所述的转子(100)，其特征在于，所述第二固定部(321)为环状套接件，所述环状套接件同心地套设于所述磁轭(10)的外壁面且与所述磁轭(10)固定连接，所述第二支撑部(322)连接于所述环状套接件。

17.根据权利要求13所述的转子(100)，其特征在于，所述牵拉件(33)采用可转动的连接方式连接于所述第一承力部(31)和所述第二承力部(32)中的至少一者。

18.根据权利要求13所述的转子(100)，其特征在于，所述刚度调节装置(30)还包括长度调节件(34)，所述长度调节件(34)与所述牵拉件(33)连接且能够采用螺纹配合的方式调节所述牵拉件(33)的长度。

19.根据权利要求18所述的转子(100)，其特征在于，所述长度调节件(34)包括彼此配合的螺柱(341)和螺母(342)，所述螺柱(341)连接于所述牵拉件(33)的一端，并且所述螺柱(341)穿过所述第一承力部(31)和/或所述第二承力部(32)与所述螺母(342)配合；或者，

所述长度调节件(34)包括花篮螺栓组件，所述花篮螺栓组件与所述牵拉件(33)彼此配合地连接于所述第一承力部(31)和所述第二承力部(32)之间。

20.根据权利要求13至19中任一项所述的转子(100)，其特征在于，所述第二承力部(32)安装于临近所述磁轭(10)的轴向中部且靠近所述环形止挡面(20b)的位置。

21.根据权利要求13至19中任一项所述的转子(100)，其特征在于，所述转子(100)包括多个所述刚度调节装置(30)，多个所述刚度调节装置(30)沿所述转子(100)的周向均匀地布置。

22.一种电机，其特征在于，包括如权利要求1至21中任一项所述的转子(100)。

23.一种风力发电机组，其特征在于，包括如权利要求22所述的电机。