CN112228279B - 发电机及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发电机及风力发电机组，发电机包括安装轴；发电单元，设置于安装轴，发电单元包括同轴设置的内构件以及外构件，内构件以及外构件的一者为转子且另一者为定子，外构件连接于安装轴；连接组件，设置于安装轴与内构件之间，以使连接组件与安装轴转动连接；连接组件包括设置于轴向间隙的轴向连接件以及设置于径向间隙的径向连接件，其中，轴向连接件以及径向连接件的至少一者为轴瓦结构。本发明实施例提供的发电机及风力发电机组，能够满足风力发电机组的发电要求，同时具有更好的承载能力，能够保证电机气隙的稳定性，进而保证风力发电机组的发电效益。

Description

发电机及风力发电机组

技术领域

本发明涉及风电技术领域，特别是涉及一种发电机及风力发电机组。

背景技术

风力发电机组是用于将风能转换为电能的设备，其用于能量转换的主要部件为发电机，发电机的通常包括转子以及定子，转子与定子相对设置且彼此之间具有电机气隙。发电机在应用于风力发电机组时，其转子通过转轴能够与叶轮的轮毂连接，定子通过定轴能够与机舱的底座连接。其工作原理为叶轮在风载作用下带动转子旋转，使得转子与定子进行切割磁力线运动，从而产生磁感应电流并发电。

由于轮毂及转子之间为刚性连接，随着风力发电机组功率增加，叶轮重量以及风载增加，转子在重力、风载载荷作用下变形越来越大，而转子的变形直接导致转子与定子之间的电机气隙不均匀，电机气隙增大处，通过感应线圈的磁通量减少，导致发电效率降低。电机气隙变小处，因转子和定子的同轴度误差，转子在转动时将会与定子之间发生划伤甚至卡死，影响风力发电机组的发电效益，还会进一步影响发电机的性能，降低定子、转子等零部件的寿命。因此，在风力发电机的设计中，电机气隙的保持是关键性的技术问题。

目前常规的保持电机气隙的方法的主要方式为增加整个发电机***的刚性，例如提高定子或者转子的刚度等，这些方法的应用意味着发电机的重量的增加，使得制造和运输成本急剧上升。

发明内容

本发明实施例提供一种发电机及风力发电机组，发电机能够满足风力发电机组的发电要求，同时具有更好的承载能力，能够保证电机气隙的稳定性，进而保证风力发电机组的发电效益。

一方面，根据本发明实施例提出了一种发电机，安装轴；发电单元，设置于安装轴，发电单元包括同轴设置的内构件以及外构件，内构件以及外构件的一者为转子且另一者为定子，外构件连接于安装轴；安装轴在自身轴向上与内构件之间形成有轴向间隙且在自身径向上与内构件之间形成有径向间隙；连接组件，设置于安装轴与内构件之间，连接组件包括设置于轴向间隙的轴向连接件以及设置于径向间隙的径向连接件，轴向连接件与内构件以及安装轴的一者连接且与另一者相互抵靠，径向连接件与内构件以及安装轴的一者连接且与另一者相互抵靠，其中，轴向连接件以及径向连接件的至少一者为轴瓦结构。

根据本发明实施例的一个方面，轴向连接件为轴瓦结构，轴向连接件与内构件以及安装轴的一者可拆卸连接并与另一者滑动配合。

根据本发明实施例的一个方面，轴向连接件为环绕安装轴的轴线设置的一体式闭环结构；或者，轴向连接件包括两个以上轴向轴瓦单体，两个以上轴向轴瓦单体环绕安装轴的轴线依次设置，相邻两个轴向轴瓦单体相互拼接或者相互间隔。

根据本发明实施例的一个方面，径向连接件为轴瓦结构，径向连接件与内构件以及安装轴的一者可拆卸连接并与另一者滑动配合。

根据本发明实施例的一个方面，径向连接件为环绕安装轴的轴线设置的一体式闭环结构；或者，径向连接件包括两个以上径向轴瓦单体，两个以上径向轴瓦单体环绕安装轴的轴线依次设置，相邻两个径向轴瓦单体相互拼接或者相互间隔。

根据本发明实施例的一个方面，轴向连接件的数量为两个以上，两个以上轴向连接件在轴向上相互间隔设置；和/或，径向连接件的数量为两个以上，两个以上径向连接件在轴向上相互间隔设置。

根据本发明实施例的一个方面，发电单元的数量为两个以上，两个以上发电单元沿轴向上依次拼接，至少一个发电单元的外构件与安装轴连接。

根据本发明实施例的一个方面，安装轴包括沿轴向延伸的中心套以及分别连接于中心套并沿径向延伸的第一中心凸缘以及第二中心凸缘，外构件连接于安装轴的第一中心凸缘；轴向连接件设置于第二中心凸缘与内构件之间，径向连接件设置于第二中心凸缘与内构件之间或者设置于中心套与内构件之间。

根据本发明实施例的一个方面，内构件包括沿轴向延伸的内套件以及连接于内套件并沿径向延伸的内凸缘；内凸缘至少部分与第二中心凸缘在轴向上间隔且相对设置并形成轴向间隙，轴向连接件连接于内凸缘以及第二中心凸缘的一者并与另一者滑动配合；内套件至少部分与第二中心凸缘在径向上间隔且相对设置并形成径向间隙，径向连接件连接于内套件以及第二中心凸缘的一者并与另一者滑动配合，或者，中心套至少部分与内凸缘在径向上间隔且相对设置并形成径向间隙，径向连接件连接于中心套以及内凸缘的一者并与另一者滑动配合。

根据本发明实施例的一个方面，至少一个第一中心凸缘与中心套可拆卸连接；和/或，至少一个第二中心凸缘与中心套可拆卸连接；和/或，至少一个内凸缘与内套件可拆卸连接。

根据本发明实施例的一个方面，外构件包括沿轴向延伸的外套件以及连接于外套件并沿径向延伸的外凸缘，外构件通过外凸缘与第一中心凸缘连接；在轴向上，至少部分外凸缘与内凸缘相对且间隔设置并形成轴向安装空间，相对设置的外凸缘以及内凸缘的一者上设置有磁极，另一者上设置与磁极相对设置的绕组，磁极以及绕组位于轴向安装空间。

根据本发明实施例的一个方面，发电机进一步包括轴向隔离件，轴向隔离件设置于轴向安装空间并环绕安装轴的轴线设置，轴向隔离件与外凸缘以及内凸缘的一者连接并与另一者滑动配合。

另一方面，根据本发明实施例提出了一种风力发电机组，包括：机舱；上述的发电机，安装轴及内构件的一者与机舱连接；叶轮，包括轮毂以及连接于轮毂的叶片，轮毂连接于安装轴及内构件的另一者。根据本发明实施例的一个方面，发电机进一步包括轴向隔离件，轴向隔离件设置于轴向安装空间并环绕安装轴的轴线设置，轴向隔离件与外凸缘以及内凸缘的一者连接并与另一者摩擦配合。

根据本发明实施例提供的发电机及风力发电机组，发电机包括安装轴、发电单元以及连接组件，发电单元包括同轴设置的内构件以及外构件，外构件与安装轴连接，而内构件能够通过连接组件与安装轴转动连接，进而能够实现与构件彼此之间相对转动，且由于内构件与外构件的一者为转子，另一者为定子，当二者相对转动时能够满足发电需求。而由于连接组件包括轴向连接件以及径向连接件，轴向连接件设置于轴向间隙且径向连接件设置于径向间隙且各自与内构件以及安装轴的一者连接且与另一者相互抵靠，并且由于轴向连接件以及径向连接件的至少一者为轴瓦结构，使得发电机不仅能够同时承受轴向力以及径向力，同时相对现有技术其轴向承载能力和/或径向承载能力更好，更好的保证发电机的电机间隙，保证风力发电机组的发电效益，同时还能够降低发电机的重量，使其具有更小的尺寸以及更低的成本。

附图说明

下面将参考附图来描述本发明示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本发明实施例的风力发电机组的结构示意图；

图2是本发明一个实施例的发电机的剖视结构示意图；

图3是本发明一个实施例的内构件的剖视结构示意图；

图4是本发明一个实施例的轴向连接件的剖视结构示意图；

图5是本发明一个实施例的径向连接件的剖视结构示意图；

图6是本发明实施例的外构件的剖视结构示意图；

图7是本发明一个实施例的发电机在风力发电机组中的使用状态示意图；

图8是本发明另一个实施例的发电机的剖视结构示意图；

图9是本发明另一个实施例的发电机在风力发电机组中的使用状态示意图；

图10是本发明又一个实施例的发电机的局部剖视结构示意图；

图11是本发明再一个实施例的发电机的局部剖视结构示意图；

图12是本发明另一个实施例的轴向连接件的剖视结构示意图；

图13是另一个实施例的径向连接件的剖视结构示意图。

其中：

100-发电机；

10-安装轴；11-中心套；12a-第一中心凸缘；12b-第二中心凸缘；121-第一连接孔；

20-发电单元；21-内构件；211-内套件；211a-第二连接孔；212-内凸缘；22-外构件；221-外套件；222-外凸缘；222a-第三连接孔；

30-连接组件；31-轴向连接件；311-轴向轴瓦单体；32-径向连接件；321-径向轴瓦单体；

40-轴向间隙；50-径向间隙；60-轴向安装空间；70-轴向隔离件；80-磁极；

200-塔筒；

300-机舱；

400-叶轮；401-轮毂；402-叶片；

X-轴向；Y-径向；mn-轴线。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

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。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，并不是对本发明的真发电机及风力发电机组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”、“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。

为了更好地理解本发明，下面结合图1至图13对本发明实施例的发电机及风力发电机组进行详细描述。

请参阅图1，图1示出了本发明实施例的风力发电机组的结构示意图。

本发明实施例提供一种风力发电机组，主要包括塔筒200、机舱300、叶轮400以及发电机100，机舱300设置于塔筒200的上方，发电机100连接于机舱300与叶轮400之间，叶轮400包括轮毂401以及与轮毂401连接的叶片402，发电机100连接于机舱300与轮毂401之间，风力发电机组在服役时，作用于叶片402的风能能够通过轮毂401传递至发电机100，并通过发电机100转换为电能以供用电设施使用。

请一并参阅图2，图2示出了本发明一个实施例的发电机100的剖视结构示意图。为了更好的满足风力发电机组的使用要求，本发明实施例还提供一种新型的发电机100，发电机100包括安装轴10、发电单元20以及连接组件30，发电单元20设置于安装轴10，发电单元20包括同轴设置的内构件21以及外构件22，内构件21以及外构件22的一者为转子且另一者为定子。外构件22连接于安装轴10，内构件21位于外构件22与安装轴10之间。安装轴10在自身轴向X上至少部分与内构件21相对设置并形成轴向间隙40，安装轴10在自身径向Y上至少部分与内构件21相对设置并形成径向间隙50。连接组件30设置于安装轴10与内构件21之间，内构件21通过连接组件30与安装轴10转动连接，连接组件30包括轴向连接件31以及径向连接件32，轴向连接件31设置于轴向间隙40并与内构件21以及安装轴10的一者连接且与另一者相互抵靠，径向连接件32设置于径向间隙50并与内构件21以及安装轴10的一者连接且与另一者相互抵靠，其中，轴向连接件31以及径向连接件32的至少一者为轴瓦结构。

本发明实施例提供的发电机100，能够满足风力发电机组的发电要求，同时具有更好的承载能力，能够保证电机气隙的稳定性，进而保证风力发电机组的发电效益。

请继续参阅图2，作为一种可选的实施方式，安装轴10可以包括沿自身轴向X延伸的中心套11以及连接于中心套11并沿径向Y延伸的第一中心凸缘12a以及第二中心凸缘12b，外构件22连接于安装轴10的第一中心凸缘12a。

轴向间隙40形成于第二中心凸缘12b与内构件21之间，轴向连接件31设置于第二中心凸缘12b与内构件21之间并与第二中心凸缘12b以及内构件21的一者连接，具体实施时，为了便于对轴向连接件31的更换，轴向连接件31可以与安装轴10以及内构件21的一者可拆卸连接，如，可以通过螺栓等紧固件可拆卸连接。径向间隙50形成于第二中心凸缘12b与内构件21之间或者形成于中心套11与内构件21之间，径向连接件32设置于第二中心凸缘12b与内构件21之间并与第二中心凸缘12b与内构件21的一者可拆卸连接。安装轴10采用上述结构，结构简单且便于与外构件22以及内构件21之间的配合。

为了便于中心凸缘12的设置，在一些可选的示例中，中心套11的外周表面可以采用锥形面，第一中心凸缘12a的数量可以为一个，第二中心凸缘12b的数量也可以为一个并与第一中心凸缘12a在轴向X上相互间隔设置，当然，第二中心凸缘12b的数量也可以根据要求设定，其也可以为两个以上，两个以上第二中心凸缘12b可以在轴向X上相互间隔设置，且为了更好的与外构件22连接以及与内构件21之间的配合，可选的，两个以上第二中心凸缘12b在径向Y上的延伸长度可以相同，也可以不同，并且第一中心凸缘12a在径向Y上的延伸长度与各第二中心凸缘12b在径向ay上的延伸长度可以相同或不同。同时，为了使得发电机100更便于与叶轮400、机舱300或者外构件22连接，可选的，在第一中心凸缘12a或者中心套11上设置有沿轴向X延伸的第一连接孔121，第一连接孔121的数量可以根据要求设定，当为多个时，多个第一连接孔121可以沿着安装轴10的周向彼此间隔设置于第一中心凸缘12a或者中心套11。

同时，为了便于安装轴10的成型以及发电机100的拆装，第一中心凸缘12a和/或至少一个第二中心凸缘12b可以与中心套11为分体式结构，第一中心凸缘12a和/或第二中心凸缘12b与中心套11之间可以采用固定连接或者可拆卸的连接方式相互连接，如通过焊接或者紧固件可拆卸连接方式相互连接。

请一并参阅图2以及图3，图3示出了本发明一个实施例的内构件21的剖视结构示意图。作为一种可选的实施方式，本发明实施例提供的内构件21包括沿轴向X延伸的内套件211以及连接于内套件211并沿径向Y延伸的内凸缘212，内凸缘212至少部分与第二中心凸缘12b在轴向X上间隔且相对设置并形成轴向间隙40，内套件211至少部分与第二中心凸缘12b在径向Y上间隔且相对设置并形成径向间隙50。

在具体实施时，内套件211上可以设置有沿着轴向X延伸的第二连接孔211a，以便于与轮毂401或者机舱300连接，第二连接孔211a的数量可以根据连接强度确定，当为多个时，多个第二连接孔211a可以沿着安装轴10的周向彼此间隔设置于内套件211。

内构件21具体可以包括沿着径向Y向靠近安装轴10的轴线mn延伸的内凸缘212，为了便于描述，将其称之为第一内凸缘，该第一内凸缘具体可以位于中心套11与内套件211之间。内构件21还可以包括沿着径向Y向远离安装轴10的轴线mn延伸的内凸缘212，同样的，为了便于描述，将其称之为第二内凸缘，第二内凸缘位于内套件211与外构件22之间。在具体实施时，为了能够满足轴向连接件31的安装，可选的，内凸缘212的数量同样可以为两个以上，两个以上内凸缘212可以在轴向X和/或径向Y上相互间隔设置，即，可选的，第一内凸缘的数量可以为两个以上，两个以上第一内凸缘可以沿着轴向X相互间隔设置，第二内凸缘的数量同样可以为两个以上，两个以上第二内凸缘在轴向X上相互间隔设置，第一内凸缘以及第二内凸缘的数量可以相同，也可以不同，在径向Y上，第一内凸缘与第二内凸缘可以一一对应设置，也可以相互交错设置，只要能够满足发电机100的发电要求均可。

同时，为了便于内构件21的成型以及发电机100的拆装，其中一个或者两个以上第一内凸缘可以与内套件211为一体式结构，其中另一个或者两个以上第一内凸缘可以与内套件211为分体式结构。可选的，其中一个或者两个以上第二内凸缘可以与内套件211为一体式结构，其中另一个或者两个以上第二内凸缘可以与内套件211为分体式结构。在具体实施时，至少一个第一内凸缘与内套件211之间以及至少一个第二内凸缘与内套件211之间可以采用固定连接或者可拆卸的连接方式相互连接，如通过焊接或者紧固件可拆卸连接方式相互连接。

请一并参阅图2至图4，图4示出了本发明一个实施例的轴向连接件31的剖视结构示意图，作为一种可选的实施方式，轴向连接件31可以为轴瓦结构，使其能够与安装轴10或者内构件21实现面滑动接触，以承受更高的轴向力以及弯矩载荷。

作为一种可选的实施方式，轴向连接件31可以包括两个以上轴向轴瓦单体311，两个以上轴向轴瓦单体311环绕安装轴10的轴线mn依次设置，相邻两个轴向轴瓦单体311相互间隔。轴向连接件31采用多个轴向轴瓦单体311的结构形式，使得轴向连接件31制造难度低，对比现有技术中已有发电机100所采用滚动轴承结构，成本成倍数降低。

可选的，各轴向连接件31所包括的每个轴向轴瓦单体311均可以与内构件21以及安装轴10的一者可拆卸连接并与另一者滑动配合，可选的，各轴向轴瓦单体311均可以与内构件21的内凸缘212(第一内凸缘)以及安装轴10的第二中心凸缘12b的一者通过螺栓等紧固件可拆卸连接并与另一者滑动配合。

通过上述设置，使得当其中一个或者多个轴向轴瓦单体311因磨损等原因损坏时，只需对损坏的一个或者多个轴向轴瓦单体311更换即可，无需将整个轴向连接件31整体更换，节约了维护成本，同时还可实现在风力发电机组上随时更换，节省了机组的吊装费用。

可选的，本发明上述各实施例提供的发电机100，其所包括的轴向连接件31的数量可以为两个及以上，本示例中，以每个发电单元20包括的轴向连接件31的数量为两个进行举例说明，两个轴向连接件31在轴向X上间隔设置，其中一个轴向连接件31位于其中一个第二中心凸缘12b与内凸缘212形成的轴向间隙40中并与第二中心凸缘12b以及内凸缘212的一者相连接、另一者相互抵靠并滑动摩擦接触，另一个轴向连接件31位于同一个第二中心凸缘12b与另一个内凸缘212形成的轴向间隙40中并与中心凸缘12以及内凸缘212的一者相连接、另一者相互抵靠并滑动摩擦接触，可选的，每个发电单元20所包括的两个轴向连接件31可以在轴向X上相对设置于同一个第二中心凸缘12b的两侧并夹持于相邻的两个内凸缘212之间。

通过限定轴向连接件31的数量为两个或者更多，能够进一步提高发电机100的轴向X承载能力，进而更好的保证发电机100的转子与定子之间的电机气隙。

请一并参阅图2至图5，图5示出了本发明实施例的一个实施例的径向连接件32的剖视结构示意图。作为一种可选的实施方式，为了更好的保持转子与定子之间的电机气隙，本发明上述各实施例提供的发电机100，其径向连接件32同样可以为轴瓦结构，径向连接件32可以与内构件21以及安装轴10的一者可拆卸连接并与另一者滑动配合。

通过将径向连接件32也设置为轴瓦结构，使得发电机100能够承受更大的径向力，降低内构件21以及外构件22即转子以及定子的变形概率，更加精确的控制发电机100的电机气隙，进而控制发电机100的成本、重量以及发电效率。同样的，径向连接件32采用轴瓦结构，使其能够与内构件21以及安装轴10的另一者采用面滑动接触的方式，同等尺寸下，其承载能力较现有技术提高近100倍以上。

请继续参阅图2至图5，在一些可选的示例中，径向连接件32可以设置于内套件211与第二中心凸缘12b之间且连接于内套件211以及第二中心凸缘12b的一者并与另一者滑动配合。

作为一种可选的实施方式，径向连接件32可以包括两个以上径向轴瓦单体321，两个以上径向轴瓦单体321环绕安装轴10的轴线mn依次设置，相邻两个径向轴瓦单体321相互间隔。径向连接件32采用多个径向轴瓦单体321的结构形式，同样能够使得径向连接件32制造难度低，对比现有技术中已有发电机100所采用滚动轴承结构，成本成倍数降低。

每个径向轴瓦单体321均可以与安装轴10以及内构件21的一者可拆卸连接，径向连接件32采用分段式结构，当其中一个或者多个径向轴瓦单体321因磨损等原因损坏时，只需对损坏的一个或者多个径向轴瓦单体321更换即可，无需将整个径向连接件32整体更换，节约了维护成本，同时还可实现在风力发电机组上随时更换，节省了机组的吊装费用。

作为一种可选的实施方式，径向连接件32的数量可以为两个以上，两个以上径向连接件32可以在轴向X相互间隔设置。通过限定径向连接件32的数量为两个以上，使得两个以上径向连接件32能够共同承受径向力，既能够满足发电机100的径向承载力要求，使其具有更高的径向承载能力，同时能够提高每个径向连接件32的使用寿命。

请一并参阅图2至图6，图6示出了本发明实施例的外构件22的剖视结构示意图。在一些可选的示例中，本发明上述各实施例提供的发电机100，其外构件22可以包括沿轴向X延伸的外套件221以及连接于外套件221并沿径向Y延伸的外凸缘222，各外凸缘222均沿着径向Y向安装轴10的轴线mn的方向延伸。外构件22可以通过其外凸缘222与中心凸缘12连接。在轴向X上，至少部分外凸缘222与内凸缘212(第二内凸缘)相对且间隔设置并形成轴向安装空间60，相对设置的外凸缘222以及内凸缘212的一者上设置有磁极80，另一者上设置与磁极80相对设置的绕组(图未示)，磁极80以及绕组位于轴向安装空间60，在一个示例中，磁极80可以设置于内凸缘212上。通过上述设置，既能够满足与安装轴10之间的连接要求，同时使得发电机100整体呈盘式发电结构。

当然，磁极80以及绕组的设置方式不限于上述形式，只要能够保证内构件21以及外构件22一者具有的磁极80与内构件21以及外构件22另一者具有的绕组是在轴向X上彼此相对设置均可。该种形式的发电机100不仅具有能够承受更高载荷的优势，同时能够保证发电机还具有轴向尺寸短，重量轻、体积小、结构紧凑、励磁***没有损耗，效率高等优势。

在具体实施时。外凸缘222的数量可以为两个以上，两个以上外凸缘222在轴向X上相互间隔设置，其中一个外凸缘222上可以设置有第三连接孔222a，以便与安装轴10连接，可选的，第三连接孔222a可以与安装轴10上的第一连接孔121相对设置并通过紧固件相互可拆卸连接。

可选的，外凸缘222可以在径向Y上插接于相邻两个内凸缘212之间并与两个内凸缘212之间均形成轴向安装空间60，至少两个或者每个轴向安装空间60内均可以设置磁极80以及绕组，在提高发电机100的发电量的基础上，还能够减小发电机100在轴向X上的尺寸，以上以及以下所提及的磁极80以及绕组位于轴向安装空间60是指二者至少部分位于安装空间60即可。

请继续参阅图2至图6，作为一种可选的实施方式，发电机100还进一步包括轴向隔离件70，轴向隔离件70设置于轴向安装空间60并环绕安装轴10的轴线mn设置，轴向隔离件70可以与外凸缘222以及内凸缘212的一者连接并与另一者滑动配合。通过设置轴向隔离件70，能够更好的保证内凸缘212与外凸缘222之间的相对位置，进而更好的保证电机气隙，使得风力发电机组具有更高的发电效益。

在具体实施时，轴向隔离件70同样可以采用轴瓦结构，其可以包括多个轴向隔离单元，多个轴向隔离单元环绕安装轴10的轴线mn相互间隔设置或者相互拼接，当然，轴向隔离件70也可以为环绕安装轴10的轴线mn设置的一体式闭环结构，只要能够更好的保证电机气隙均可。

请一并参阅图7，图7示出了本发明一个实施例的发电机100在风力发电机100组中的使用状态图。

如图7所示，本发明实施例提供的发电机100在应用至风力发电机组时，其可以通过内构件21与轮毂401连接，具体可以通过内套件211与轮毂401连接，例如可以在内套件211的第二连接孔211a中设置紧固件，以使得内构件21整体与轮毂401连接。并且，发电机100可以通过安装轴10与机舱300连接，具体可以通过第一中心凸缘12a与机舱300连接，例如可以在第一中心凸缘12a的第一连接孔121中设置紧固件，以使得安装轴10整体与机舱300连接。此时，内构件21为转子，外构件22为定子，发电机100整体为内转子发电机。在风能的作用下，叶轮400的轮毂401带动内构件21相对外构件22以及安装轴10转动，以将风能转换为电能。

当然，本发明上述各实施例的提供的发电机100在风力发电机组中并不限于上述设置方式，在一些其他的示例中，还可以使得安装轴10与轮毂401连接，内构件21与机舱300连接，此时，内构件21为定子，外构件22为转子，发电机100整体为外转子发电机，同样能够满足将风能转换为电能的需求。

请一并参阅图8，图8示出了本发明另一个实施例的发电机100的剖视结构示意图，可以理解的是，本发明实施例提供的发电机100并不限于上述各实施例，如图8所示，本发明实施例提供的发电机100与图2所示的上述各实施例的发电机100结构形式基本相同，不同之处在于，本发明实施例提供的发电机100，其径向连接件32设置于中心套11与内构件21之间，可选的，中心套11至少部分与内构件21的内凸缘212(第一内凸缘)在径向Y上间隔且相对设置并形成径向间隙50，径向连接件32可以连接于中心套11以及内凸缘212的一者并与另一者滑动配合。

本发明示例中，第二中心凸缘12b的数量可以为两个，两个第二中心凸缘12b均可以与中心套11可拆卸连接。可选的，本示例中，第一内凸缘的数量以及第二内凸缘的数量均可以为一个，相邻设置的两个轴向连接件31在轴向X上可以相对设置于同一个第一内凸缘的两侧并夹持于两个第二中心凸缘12b之间。

可选的，为了更好的满足轴向连接件31以及径向连接件32的安装以及定位要求，可选的，本发明实施例的第一内凸缘上与轴向连接件31相对处设置有与轴向连接件31形状相匹配并用于安装轴向连接件31的轴向安装槽，第一内凸缘与径向连接件32相对处设置有与径向连接件32形状相匹配的并用于安装径向连接件32的径向安装槽。

可选的，在本示例中，磁极80可以设置于外凸缘222上。并且，为了更好的满足与外构件22与安装轴10之间的连接，可选的，外构件22在轴向X上最外侧其中至少一个靠近安装轴10的第一中心凸缘12a设置的外凸缘222呈阶梯状，通过上述设置，不仅能够更好的满足与中心凸缘12之间的连接要求，同时还能够对外构件22内部的连接组件30以及内构件21的安装进行避让，更好的优化发电机100的性能。

请一并参阅图9，图9示出了本发明另一个实施例的发电机100在风力发电机组中的使用状态示意图。

如图9所示，本发明实施例提供的发电机100在应用至风力发电机组时，其可以通过内构件21与机舱300连接，具体可以通过内套件211与机舱300连接，例如可以在内套件211的第二连接孔211a中设置紧固件，以使得内构件21整体与机舱300连接，而通过安装轴10与轮毂401连接，具体可以通过第一中心凸缘12a与轮毂401连接，例如可以在第一中心凸缘12a的第一连接孔121中设置紧固件，以使得外构件22以及安装轴10整体与轮毂401连接。此时，内构件21为定子，外构件22为转子，发电机100整体为外转子发电机。在风能的作用下，叶轮400的轮毂401通过安装轴10带动外构件22相对内构件21转动，以将风能转换为电能。

当然，图8所示实施例提供的发电机100在风力发电机组中并不限于上述设置方式，在一些其他的示例中，还可以使得安装轴10与机舱300连接，内构件21与轮毂401连接，此时，内构件21为转子，外构件22为定子，发电机100整体为内转子发电机，同样能够满足将风能转换为电能的需求。

请一并参阅图10以及图11，图10示出了本发明又一个实施例的发电机100的局部剖视结构示意图，图11示出了本发明再一个实施例的发电机100的局部剖视结构示意图。本发明上述各实施例均是以发电机100包括一个发电单元20为例进行举例说明的，可以理解的是，发电单元20的数量不限为一个，在一些其他的示例中，如图10、图11所示，发电单元20的数量还可以为两个以上，两个以上发电单元20沿轴向X依次拼接，至少一个发电单元20与安装轴10连接。

请继续参阅图10，本发明实施例提供的发电机100与图2所示的上述各实施例的发电机100结构形式基本相同，不同之处在于，本发明实施例提供的发电机100，其发电单元20的数量为两个以上，两个以上发电单元20沿轴向X上依次拼接，至少一个发电单元20的外构件22与安装轴10连接。可选的，各发电单元20相互拼接的外构件22可以为一体式结构，同时，相互拼接的内构件21同样可以为一体式结构，便于加工，且能够更好的满足与安装轴10的连接以及配合要求，以通过轮毂401能够带动各发电单元的内构件21与外构件22彼此相对转动，能够有效的提高风力发电机100组的发电效益。

同样的，请继续参阅图11，本发明实施例提供的发电机100与图8所示的上述各实施例的发电机100结构形式基本相同，不同之处在于，本发明实施例提供的发电机100，其发电单元20的数量为两个以上，两个以上发电单元20沿轴向X上依次拼接，至少一个发电单元20的外构件22与安装轴10连接。可选的，各发电单元20相互拼接的外构件22可以为一体式结构，且相互拼接的内构件21同样可以为一体式结构，便于加工，能够更好的满足与安装轴10的连接以及配合要求，并有效的提高风力发电机100组的发电效益。

图10、图11所示发电机100在应用至风力发电机组时，同样可以通过安装轴10与机舱300以及轮毂401的一者连接，通过位于最外侧的发电单元20的内构件21与机舱300以及轮毂401的另一者连接，不仅具有更高的载荷承载能力，保证各发电单元20的电机气隙，同时能够使得风力发电组的发电率成倍提高。

可以理解的是，本发明上述各实施例的发电机100的轴向连接件31所采用的轴瓦结构的多个轴向轴瓦单体311不限于环绕安装轴10的轴线mn相互间隔设置，在一些其他的示例中，其多个轴向轴瓦单体311也可以依次拼接，彼此之间无间隔，同样能够满足安装轴10以及内构件21之间的连接与支撑要求，且易于加工。

请一并参阅图12，图12示出了本发明另一个实施例的轴向连接件31的结构示意图。在一些其他示例中，在加工以及装配条件允许的情况下，轴向连接件31的轴瓦结构不限于采用包括多个轴向轴瓦单体311的结构形式，在一些其他的示例中，轴向连接件31可以为环绕安装轴10的轴线mn设置的一体式闭环结构，同样能够满足发电机100的使用要求。

可以理解的是，本发明上述各实施例的发电机100的径向连接件32所采用的轴瓦结构的多个径向轴瓦单体321不限于环绕安装轴10的轴线mn相互间隔设置，在一些其他的示例中，其多个径向轴瓦单体321也可以依次拼接，彼此之间无间隔，同样能够满足对安装轴10与内构件21之间的连接与支撑要求，且易于加工。

请一并参阅图13，图13示出了本发明另一个实施例的径向连接件32的结构示意图。同样的，在一些其他示例中，在加工以及装配条件允许的情况下，径向连接件32的轴瓦结构不限于采用包括多个径向轴瓦单体321的结构形式，在一些其他的示例中，径向连接件32为环绕安装轴10的轴线mn设置的一体式闭环结构，同也能够满足发电机100的使用要求。

综上，本发明实施例提供的发电机100，因其包括安装轴10、发电单元20以及连接组件30，且发电单元20包括同轴设置的内构件21以及外构件22，外构件22与安装轴10连接，而内构件21能够通过连接组件30与安装轴10转动连接，进而能够实现与内、外构件彼此之间相对转动，同时，由于内构件21与外构件22的一者为转子，另一者为定子，当二者相对转动时能够满足发电需求。

而由于连接组件30包括轴向连接件31以及径向连接件32，轴向连接件31设置于轴向间隙40并与内构件21以及安装轴10的一者连接且与另一者相互抵靠，径向连接件32设置于径向间隙50并与内构件21以及安装轴10的一者连接且与另一者相互抵靠，并且由于轴向连接件31以及径向连接件32的至少一者为轴瓦结构，使得发电机100不仅能够同时承受轴向力以及径向力，同时相对现有技术其轴向承载能力和/或径向承载能力更好，更好的保证发电机100的电机间隙，保证风力发电机100组的发电效益，同时还能够降低发电机100的重量，使其具有更小的尺寸以及更低的成本。

而本发明实施例提供的风力发电机组，因其包括上述各实施例的发电机100，其发电机100的轴向连接件31和/或径向连接件32均可以采用轴瓦结构，使得发电机100具有更好的承载能力，并且发电机100可以通过内构件21(转子或定子)与机舱300或轮毂401的一者直接连接，克服了传统发电机100中需要传动系的动轴、定轴同时配合才能实现风力发电机100组的发电需求的技术壁垒，不仅减少了风力发电机100中的失效点，提高了机组可靠性以及传动效率，同时在保证发电要求的基础上能够大幅度降低机组的尺寸以及成本，提高风力发电机100组的发电效益。

需要说明的是，以上各图所示的发电机的轮毂401、机舱300只是示意图，不同实施例的发电机100所连接的轮毂401、机舱300可以相同，也可以不同，以上只是举例说明，但不限于上述结构形式。

并且，可以理解的是，将本发明实施例提供的发电机100应用至风力发电机组只是一种可选的实施方式，但不限于只应用至风力发电机组，其还可以用于其他需要用发电机将其他形式的能量转换成电能的领域，在此就不一一列举。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (13)

1.一种发电机（100），其特征在于，包括：

安装轴（10）；

发电单元（20），设置于所述安装轴（10），所述发电单元（20）包括同轴设置的内构件（21）以及外构件（22），所述内构件（21）以及所述外构件（22）的一者为转子且另一者为定子，所述外构件（22）通过沿自身轴向（X）延伸的第一连接孔（121）连接于所述安装轴（10），所述第一连接孔（121）中设置紧固件，以使所述外构件（22）和所述安装轴（10）连接成整体；所述安装轴（10）在自身轴向（X）上与所述内构件（21）之间形成有轴向间隙（40）且在自身径向（Y）上与所述内构件（21）之间形成有径向间隙（50）；

连接组件（30），设置于所述安装轴（10）与所述内构件（21）之间，所述连接组件（30）包括设置于所述轴向间隙（40）的轴向连接件（31）以及设置于所述径向间隙（50）的径向连接件（32），所述轴向连接件（31）与所述内构件（21）以及所述安装轴（10）的一者连接且与另一者相互抵靠，所述径向连接件（32）与所述内构件（21）以及所述安装轴（10）的一者连接且与另一者相互抵靠，其中，所述轴向连接件（31）以及所述径向连接件（32）的至少一者为轴瓦结构。

2.根据权利要求1所述的发电机（100），其特征在于，所述轴向连接件（31）为所述轴瓦结构，所述轴向连接件（31）与所述内构件（21）以及所述安装轴（10）的一者可拆卸连接并与另一者滑动配合。

3.根据权利要求2所述的发电机（100），其特征在于，所述轴向连接件（31）为环绕所述安装轴（10）的轴线设置的一体式闭环结构；

或者，所述轴向连接件（31）包括两个以上轴向轴瓦单体（311），两个以上所述轴向轴瓦单体（311）环绕所述安装轴（10）的轴线依次设置，相邻两个所述轴向轴瓦单体（311）相互拼接或者相互间隔。

4.根据权利要求1所述的发电机（100），其特征在于，所述径向连接件（32）为所述轴瓦结构，所述径向连接件（32）与所述内构件（21）以及所述安装轴（10）的一者可拆卸连接并与另一者滑动配合。

5.根据权利要求4所述的发电机（100），其特征在于，所述径向连接件（32）为环绕所述安装轴（10）的轴线设置的一体式闭环结构；

或者，所述径向连接件（32）包括两个以上径向轴瓦单体（321），两个以上所述径向轴瓦单体（321）环绕所述安装轴（10）的轴线依次设置，相邻两个所述径向轴瓦单体（321）相互拼接或者相互间隔。

6.根据权利要求1所述的发电机（100），其特征在于，所述轴向连接件（31）的数量为两个以上，两个以上所述轴向连接件（31）在所述轴向（X）上相互间隔设置；

和/或，所述径向连接件（32）的数量为两个以上，两个以上所述径向连接件（32）在所述轴向（X）上相互间隔设置。

7.根据权利要求1所述的发电机（100），其特征在于，所述发电单元（20）的数量为两个以上，两个以上所述发电单元（20）沿所述轴向（X）上依次拼接，至少一个所述发电单元（20）的所述外构件（22）与所述安装轴（10）连接。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的发电机（100），其特征在于，所述安装轴（10）包括沿所述轴向（X）延伸的中心套（11）以及分别连接于所述中心套（11）并沿所述径向（Y）延伸的第一中心凸缘（12a）以及第二中心凸缘（12b），所述外构件（22）连接于所述安装轴（10）的所述第一中心凸缘（12a）；

所述轴向连接件（31）设置于所述第二中心凸缘（12b）与所述内构件（21）之间，所述径向连接件（32）设置于所述第二中心凸缘（12b）与所述内构件（21）之间或者设置于所述中心套（11）与所述内构件（21）之间。

9.根据权利要求8所述的发电机（100），其特征在于，所述内构件（21）包括沿所述轴向（X）延伸的内套件（211）以及连接于所述内套件（211）并沿所述径向（Y）延伸的内凸缘（212）；

所述内凸缘（212）至少部分与所述第二中心凸缘（12b）在所述轴向（X）上间隔且相对设置并形成所述轴向间隙（40），所述轴向连接件（31）连接于所述内凸缘（212）以及所述第二中心凸缘（12b）的一者并与另一者滑动配合；

所述内套件（211）至少部分与所述第二中心凸缘（12b）在所述径向（Y）上间隔且相对设置并形成所述径向间隙（50），所述径向连接件（32）连接于所述内套件（211）以及所述第二中心凸缘（12b）的一者并与另一者滑动配合；或者，所述中心套（11）至少部分与所述内凸缘（212）在所述径向（Y）上间隔且相对设置并形成所述径向间隙（50），所述径向连接件（32）连接于所述中心套（11）以及所述内凸缘（212）的一者并与另一者滑动配合。

10.根据权利要求9所述的发电机（100），其特征在于，至少一个所述第一中心凸缘（12a）与所述中心套（11）可拆卸连接；

和/或，至少一个所述第二中心凸缘（12b）与所述中心套（11）可拆卸连接；

和/或，至少一个所述内凸缘（212）与所述内套件（211）可拆卸连接。

11.根据权利要求9所述的发电机（100），其特征在于，所述外构件（22）包括沿所述轴向（X）延伸的外套件（221）以及连接于所述外套件（221）并沿所述径向（Y）延伸的外凸缘（222），所述外构件（22）通过所述外凸缘（222）与所述第一中心凸缘（12a）连接；

在所述轴向（X）上，至少部分所述外凸缘（222）与所述内凸缘（212）相对且间隔设置并形成轴向安装空间（60），相对设置的所述外凸缘（222）以及所述内凸缘（212）的一者上设置有磁极（80），另一者上设置与所述磁极（80）相对设置的绕组，所述磁极（80）以及所述绕组位于所述轴向安装空间（60）。

12.根据权利要求11所述的发电机（100），其特征在于，所述发电机（100）进一步包括轴向隔离件（70），所述轴向隔离件（70）设置于所述轴向安装空间（60）并环绕所述安装轴（10）的轴线设置，所述轴向隔离件（70）与所述外凸缘（222）以及所述内凸缘（212）的一者连接并与另一者滑动配合。

13.一种风力发电机组，其特征在于，包括：

机舱（300）；

如权利要求1至12任意一项所述的发电机（100），所述安装轴（10）及所述内构件（21）的一者与所述机舱（300）连接；

叶轮（400），包括轮毂（401）以及连接于所述轮毂（401）的叶片（402），所述轮毂（401）连接于所述安装轴（10）及所述内构件（21）的另一者。

Images