CN101908807A - 多绕组异步变极发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多绕组异步变极发电机，包括转子、定子和散热冷却装置，所述转子产生的能量通过磁传输给定子，由定子转换为电压与电流传输到电网，省去了发电机转子电刷和滑环，省去了双馈发电机的转子逆变器；其中：所述转子采用鼠笼式结构，其转子轴包括机轴与轴鼓两部分，机轴与轴鼓固定在一起，轴鼓采用中空方式，轴鼓两端设有通风孔，转子磁极固定在轴鼓上。所述定子为多绕组变极式定子结构，其接线方式为2绕组异步变极方式以及2绕组以上的多绕组异步变极方式，通过改变绕组线圈的接线方式来改变定子的极对数；所述散热冷却装置采用轴鼓式转子冷却散热方式。本发明能适应风力自然环境特点与满足电网要求。

Description

多绕组异步变极发电机

技术领域

本发明涉及一种属于风力发电技术领域的发电机，具体地说，涉及的是一种多绕组异步变极发电机。

背景技术

风能是一种清洁的可再生资源，它的使用越来越受到世界各国的重视。随着世界能源危机的发展，利用风力动能发电作为现代社会发展新能源，成为社会发展的热点。

经过对现有技术的文献检索发现，现有的螺旋桨式风力发电机组、国内外的立轴风力发电机组，包括已有的中国专利申请号ZL200430067146.5的发电机组、专利申请号200610157277.0、申请号/专利号200410073317的同步发电机、专利号200610125361的大功率双枢双馈无刷风力发电机、申请专利号200810015188的无刷交流励磁变速同频发电机等，双馈发电机把转子产生的电能由电刷与滑环输出体外，经整流器与逆变器变换后并网。这些都存在一定结构和工作特性的缺陷，不能完全适应风力自然环境特点与满足电网要求。

风力发电机与水力发电机及火力发电机不同，由于风力连续性差，风力风速变化大，风力动力机所输出的转速与转矩变化极大，风力发电机工作在特殊环境。在沙漠与海上环境下需要严格的密封条件，严防风沙和海上空气侵袭，同时又需要很好的散热条件，这就为风力发电机提出更高的技术要求与对环境有更高的适应性。由于风力时有时无，风力发电机工作在频繁的并网与切除状态。目前我国的风力发电机不能完全满足适应风力自然环境特点与电网并网要求，存在并网难，对电网造成冲击。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述不足，提供一种风力发电系统用多绕组异步变极发电机，该发电机能适应风力自然环境特点与满足电网要求。

为实现上述的目的，本发明所述的多绕组异步变极发电机，包括转子、定子和散热冷却装置。所述转子结构采用鼠笼式结构。所述定子为多绕组变极式定子结构，其接线方式为2绕组异步变极方式、3绕组异步变极方式及多绕组异步变极方式。所述散热冷却装置采用轴鼓式转子冷却散热方式。

以下对本发明个部分进行详细说明：

1.鼠笼式轴鼓散热式转子结构

本发明的系统结构，根据散热需要发电机转子采用鼠笼式轴鼓散热式转子结构。转子轴采用机轴与轴鼓两部分，转子磁钢片磁极固定在轴鼓上。转子磁极的磁条采用直槽式与斜槽式两种方式，直槽式制造简单，斜槽式转子在转子旋转时可以使转子产生均匀的旋转磁场。

转子轴采用机轴与轴鼓两部分，轴鼓采用中空方式，两端设有通风孔，由散热冷却装置把冷却气体注入到机体，经轴鼓通风孔注入到转子内部，通过通风孔把热量排出机体外起到散热作用。采用轴鼓结构既可起散热作用，又减轻转子重量，又增加固定磁极的面积，可以增加磁通量与极对数。

2.多绕组变极式定子结构

定子包括机体、定子磁极以及绕组线圈。机体设有排气窗，冷却气体由散热冷却装置经排气窗注入机体与排出热量。磁钢片由固定装置固定在机体上，绕组线圈固定在机体线槽内，通过改变绕组线圈的接线方式，来改变定子的极对数，来对应风速变化以适应风速变化的需要。

绕组线圈连接绕组线圈组合控制器，绕组线圈组合控制器可根据风速高低控制绕组线圈组合，构成与风速与发电机转数相对应的磁极对数。并可由调相控制器调整发电机输出电压电流相位与功率因数，以达到零相位无冲击并网。

为了适应风力发电机工况与并网的需要，本系统分别控制组合为2极对绕组组合方式，3极对绕组组合方式，4极对绕组组合方式，5极对绕组组合方式与多极对绕组组合方式。

绕组线圈组合控制器包括风速检测仪、发电机转速检测器，定子极对数编程控制器，发电机绕组线圈切换开关构成，由DSP控制绕组线圈组合控制器与定子极对数编程控制器，来控制极对数组合与发电机运行。

DSP根据检测到的风速检测仪与发电机转速检测器的数据，计算出发电机定子应该对应的定子极对数，由DSP控制极对数编程控制器来对发电机定子极对数与发电机绕组线圈进行组合控制，极对数编程控制器驱动发电机定子极对数组合切换开关，来切换发电机定子极对数所对应的定子线圈绕组的组合与切换。此控制方式大大提高发电机的输出电力特性。

3.散热冷却装置

散热冷却装置包括空气滤清装置与气体压缩传输装置。该散热冷却装置设置在机体上。本系统利用气体压缩传输装置，把冷却循环气体或低温气体经过滤清装置与排气窗注入机体内部，气体由轴鼓端部通风孔注入转子内部，把热量经排气窗排出电机体外。

本系统，高压冷却气体由下部利用高压泵注入到转子下部，高压冷却气体经过转子通风孔与发电机转子与定子气隙与定子把热量带走排出体外冷却循环使用。

高压冷却气体由下部利用高压泵注入到转子下部，气压把转子由下向上施加一个上推的支撑力，减少了轴承压力与磨擦力及阻力矩，使发电机组需要的初始启动力矩明显的减小。

本发明无论在沙漠或者是在海上都能做到封闭工作方式，以防止风沙的侵袭与海上空气的腐蚀，以适应沙漠与海上工况与运转。

4.转子电能传输

本发明中，转子产生的能量通过磁传输给定子，由定子转换为电压与电流传输到电网，省去了发电机转子电刷和滑环，省去了双馈发电机的转子逆变器，消除了因转子电刷与滑环所产生的火花和逆变器所产生的高次谐波及易损坏性，提高了系统的稳定与安全性。

本发明中，所述发电机定子中的接线方式为2绕组异步变极方式、3绕组异步变极方式及多绕组异步变极方式。具体实施实例为：

(1).发电机的定子的接线2绕组异步变极方式，分别利用控制开关控制切换，构成12/14、12/16、12/18、12/20、12/22、12/24、12/36、12/72、12/120对极，即N/M(N≠M；N＝2，3，4，...，120；M＝2，3，4，...，120。)。在本系统中主要需要构成低转速多工作区域的工作特性，分别为12极对应500转发电机转速，14极对应444转速，16极对应375转速，18极对应333转速，20极对应300转速，22极对应272.7转速，24极对应250转速，30极对应200转速，36极对应180转速，60极对应100转速，120极对应50转速，120极对应50转速构成直驱式发电机组。由发电机的定子三相绕组对外输出三相工频交流电。例1：12/16对极所对应的速比500转/375转；例2：12/24对极所对应的速比500转/250转。

(2).发电机的定子的接线3绕组异步变极方式，构成12/16/24、12/18/24、12/20/24、12/24/36、12/24/48、12/24/60、12/36/72、12/48//96、12/60/120对极，即N/M/H(N≠M≠H；N＝2，3，4，...，120；M＝2，3，4，...，120；H＝2，3，4，...，120)。在本系统中根据自然风速需要，构成低转速多工作区域的工作特性。例3：12/16/24对极所对应的速比500转/375/250转转；例4：12/18/24对极所对应的速比500转/333转/250转。

(3).发电机的定子的接线4绕组异步变极方式，构成12/16/20/24、12/14/16/24、12/14/16/18、12/14/16/20、12/14/18/24、12/18/24/36、12/18/24/36、12/24/36/48、12/24/48/60、12/24/48/72、12/36/48/72、12/36/60/84、12/36/48/72/120对极，即N/M/H/G(N≠M≠H≠G；N＝2，3，4，...，120；M＝2，3，4，...，120。H＝2，3，4，...，120；G＝2，3，4，...120)。构成4工作区域的工作特性。例5：12/24/60/120对极所对应的速比500/250/100/50转。构成接线多绕组异步变极方式。

(4).发电机的定子的接线5绕组异步变极方式，N/M/H/G/V(N≠M≠H≠G；N＝2，3，4，...，120；M＝2，3，4，...，120。H＝2，3，4，...，120；G＝2，3，4，...，120；V＝2，3，4，...，120；)。例：构成12/16/20/24/30，对极所对应的速比500/375/300/250/200转。

风力发电系统根据风速变化的特点，切换风力发电机绕组，充分利用低转速与各风速区工作状态。本发明中，发电机分别为12极对应500转发电机转速，14极对应444转速，16极对应375转速，18极对应333转速，20极对应300转速，22极对应272.7转速，24极对应250转速，30极对应200转速，36极对应166.6转速，60极对应100转速，120极对应50转速，目前直驱风力发电机主要采用120极对应50转速。

风力动力机的转数随风力与风速的变化而变化，风力发电系统的工作风速范围最低风速3m/s，最高风速36m/s。因此发电机的输出电压，频率和输出功率都相差极大。为了适应风力发电系统的工作特点，本发明把风力发电机的定子工作线圈设为低速线圈～高速线圈，发电机分别工作在转速为500rpm转/12P～250rpm/24P转速域。通过测速发电机检测出风力动力机与发电机的转速，利用DSP一方面控制切换发电机高速与低速工作线圈，使之发电机工作在适合的风力与风速区域。

本发明中，定子绕组与极对数的组合切换控制，由DSP检测风速与发电机的转速，根据风速与发电机转子转速控制定子绕组与极对数的控制。控制线圈，在控制线绕组产生一个超前电角度的磁场，控制电机输出功率因数，使电能输出线圈中产生超前的电压电流与电功率，提高输出功率因数与输出功率。

本发明具有实质性的进步和显著的特点，本发明的优点是：(1)发电机转子无电刷结构，不会因电刷换向而产生电弧与火花，不会因电刷摩擦产生炭粉及电磁干扰等缺陷；(2)发电机转子能量输出，即省去电刷与滑环，也省去了双馈发电机的转子的逆变器，使发电机增加可靠性和安全性。(3)采用定子多绕组变极异步工作方式，可以使发电机工作在更宽的转速范围内，使发电机更能适应风力通过磁场传输到定子，与定子的能量共同转换成电能，由定子上直接与风速变化，改变极对数使之更适应风力与各风速区。(4)本发明采用机轴轴鼓转子轴体结构，中间为空间，端部通风孔，即减轻转子的重量，增加机轴固定磁极的面积，冷却气体由通风孔注入，热量由通风孔排出，起到良好的密封与散热效果。本发明发电机适用于立式风力发电机，也适用于螺旋浆式风力发电机、卧式发电机组、潮汐式发电机组、水力与火力发电机组。

附图说明

图1为本发明一实施例中总体结构示意图；

图2为转子立体图；

图3为鼠笼式转子结构示意图；

图4为直条式鼠笼式转子侧视图；

图5为斜槽鼠笼式转子侧视图；

图6为定子结构示意图；

图7为多绕组变极式发电机12极/16极切换特性图。

以上图中：1为转子的机轴，2为转子轴鼓，3为转子磁极，4为转子通风孔，5为笼式转子轴承，6为机体，7为定子磁极，8为绕组线圈，9为排气窗，10为上机盖，11为下机盖，12为散热冷却装置，13为电机转数编码器，14机座。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的解释，但是以下的内容不用于限定本发明的保护范围。

如图1所示，本发明总体结构示意。图中所示1为转子的机轴，2为转子的轴鼓，3为转子磁极，磁极3由固定件固定在轴鼓2上。轴鼓2采用中空方式，两端设有通风孔4，通过排气窗9和散热冷却装置12把冷却气体输入电机内部，经过轴鼓通风孔4穿过轴鼓对转子内部进行散热循环，通过下通风孔把热排出发电机体外。5为转子，6为发电机壳体，7为定子磁极，8为绕组线圈，9为排气窗，10为上机盖，11为下机盖，12为散热冷却装置，13为电机转数编码器，14机座。

转子的磁场穿过铸造金属条产生电流，电流加强磁场强度，转子旋转使转子产生旋转磁场，旋转磁场扫过定子线圈，使线圈产生电压与电流输入电网，旋转速度越高，产生电能越大，在定子上产生电压越高输出电流越大，输出功率越大，转子能量通过磁场能量传到定子，与定子产生的电能通过定子线圈共同输送到电网。省去电刷与滑环，提高了发电机的发电效率与传输效率，提高了发电机的稳定性。

1.鼠笼轴鼓散热式转子

如图2所示，为鼠笼轴鼓散热式转子结构示意图，其中鼠笼式转子结构由1转子的机轴，2转子轴鼓，3转子磁极，4转子通风孔，5a转子直金属条，5b转子斜金属条组成。转子由图3所示、图4所示直槽鼠笼式转子、图5所示斜槽鼠笼式转子。

机轴1与轴鼓2焊接固定在一起，中间为空间，即减轻转子的重量，增加机轴固定磁极的面积，磁极3固定在轴鼓2上。磁极3上的金属条如图4所示的直条式鼠笼式结构，其结构简单。另一种鼠笼式结构的金属条为斜槽金属条鼠笼式结构。斜式金属条结构转子转动状态时可以产生均匀的磁场。转子转动产生的能量通过磁场传到定子，由定子产生为电压与电流通过定子传输到电网。本发明转子结构，减轻转子重量，增加磁极固定面积，提高转子散热效果和机体内的散热效果，提高机体的密封度，提高了发电机组对沙漠与海上空气侵袭与腐蚀的适应性。

传统的发电机轴为实心轴，但机轴重，所需启动力矩大，散热性能差。本方案如图2中所示为机轴与轴鼓两部分组成，磁鼓与心轴焊接为一体，磁鼓中为空，减轻重量，增加固定磁极面积，通过通风孔注入冷却气体，构成良好的散热体系。适应沙漠与海上等密闭式风力发电机。

2.多绕组变极式定子结构

多绕组变极式定子由图6所示，由机体、定子磁极7，绕组线圈8所构成。磁钢片由固定装置固定在机体上构成磁极7，绕组线圈8固定在线槽内，通过改变绕组线圈8的接线方式，来改变定子的极对数，来对应风速变化以适应电网与风速的需要。

绕组线圈组合由极对数的多少而决定线圈串并连接的数量。本系统分别为2组双速发电机接线方式、为3组3速发电机接线方式、为4组4速发电机接线方式、为5组5速发电机接线方式、为N组N速发电机接线方式(N＝1、2、3…120)。

绕组线圈可根据风速高低通过绕组线圈组合控制器，组合绕组线圈，构成与风速与发电机转数相对应的电子极对数。

为了适应风力发电机工况与并网的需要，本系统分别控制组合为2极对绕组组合方式，3极对绕组组合方式，4极对绕组组合方式，5极对绕组组合方式与多极对绕组组合方式。

绕组线圈组合控制器包括风速检测仪，发电机转数检测器，定子极对数编程控制器，发电机绕组线圈切换开关，由DSP检测风速与发电机的转速，根据风速与发电机转子转速控制定子绕组与极对数，并控制极对组合与发电机运行。

机体为发电机壳体如图1所示，机体由机壳6、排气窗9、上机盖10、下机盖11、机座14所构成，主要起到支承发电机的定子与转子与主体的作用。机壳6设置在基座14上，机壳6的上下端部设有上机盖10以及下机盖11，所述机壳6的四个角处设有排气窗9。

3.散热冷却装置

散热冷却装置12包含冷却循环气体，空气滤清装置，气体压缩传输装置。散热冷却装置12设置在机体上，本系统利用气体压缩传输装置把冷却循环气体或低温气体经过滤清装置与排气窗9注入机体内部，气体经轴鼓2端部通风孔4注入转子内部，把热量由排气窗9排出电机体外。

本系统无论在沙漠或者是在海上都能做到封闭工作方式，以防止风沙的侵袭与海上空气的腐蚀，以适应沙漠与海上环境与运转。

实施例说明

本发明多绕组异步变极发电机主体部分，所述图6中定子中的接线方式，如2绕组双速异步变极方式、3绕组3速异步变极方式及多绕组多速异步变极方式。本发明中定子绕组线圈与定子磁极如图6与图7所示。

(1).发电机的定子的接线2绕组异步变极方式，分别利用控制开关控制切换，构成12/14、12/16、12/18、12/20、12/22、12/24、12/36、12/72、12/120对极，即N/M(N≠M；N＝2，3，4，...，120；M＝2，3，4，...，120。)。在本系统中主要需要构成低转速多工作区域的工作特性，分别为12极对应500转发电机转速，14极对应444转速，16极对应375转速，18极对应333转速，20极对应300转速，22极对应272.7转速，24极对应250转速，30极对应200转速，36极对应180转速，60极对应100转速，120极对应50转速，构成直驱式发电机组。由发电机的定子三相绕组对外输出三相工频交流电。例1：12/16对极所对应的速比500转/375转；例2：12/24对极所对应的速比500转/250转。

(2).发电机的定子的接线3绕组异步变极方式，构成12/16/24、12/18/24、12/20/24、12/24/36、12/24/72、12/24、12/36、12/72、12/120对极，即N/M/H(N≠M≠H；N＝2，3，4，...，120；M＝2，3，4，...，120；H＝2，3，4，...，120)。在本系统中根据自然风速需要，构成低转速多工作区域的工作特性。例3：12/16/24对极所对应的速比500转/375/250转转；例4：12/18/24对极所对应的速比500转/333转/250转。

(3).发电机的定子的接线4绕组异步变极方式，构成12/16/20/24、12/14/16/24、12/14/16/18、12/14/16/20、12/14/18/24、12/18/24/36、12/18/24/36、12/24/36/48、12/24/48/60、12/36/72/108、12/48/84/120、12/24/60/120、12/48/96/120对极，即N/M/H/G(N≠M≠H≠G；N＝2，3，4，...，120；M＝2，3，4，...，120。H＝2，3，4，...，120；G＝2，3，4，...，120)。构成4工作区域的工作特性。例5：12/24/60/120对极所对应的速比500/250/100/50转。构成接线多绕组异步变极方式。

(4).发电机的定子的接线5绕组异步变极方式，N/M/H/G/V(N≠M≠H≠G；N＝2，3，4，...，120；M＝2，3，4，...，120。H＝2，3，4，...，120；G＝2，3，4，...，120；V＝2，3，4，...，120；)。例：构成12/16/20/24/30，对极所对应的速比500/375/300/250/200转。

本发明中，发电机分别为12极对应500转发电机转速，14极对应444转速，16极对应375转速，18极对应333转速，20极对应300转速，22极对应272.7转速，24极对应250转速，30极对应200转速，36极对应166.6转速，60极对应100转速，120极对应50转速，目前直驱风力发电机主要采用120极对应50转速。

本发明作为实施案例，2绕组变极发电机应用实例：采用12/16对极，转速为500转/375转；采用12/24对极，转速为500转/250转，效率96.2％/93.5％，功率因数可高达0.912/0.734；12/16对极，转速为500转/375转，工作效率为95.3/93.8，功率因数可达0.858/0.807；

本发明为3绕组变极发电机应用实例：目前，采用12/16/24对极，转速为500转/375转/250转；效率96.2％/93.5％/90.2％，功率因数可达0.912/0.865/0.827。

以下结合风机发电系统进一步说明本发明的应用，即2000/1000kW 12/16极6.3kV变极调速型风力异步发电机的结构与运行工作特性。

1.关于风机发电系统的基本构成

风力发电机为立式安装在地面，轴伸朝上。风机安装在电机顶部，中间为增速器，增速器直接固定在发电机机座上端，发电机的轴伸通过中间联轴器与增速器相连结。

发电机为双绕组(或多饶组)变极调速型鼠笼异步发电机，定子的引出线通过电源开关切换系统直接与电网相联。

2.发电机的运行状态

发电机为12/16极双绕组变极型异步电机，两套绕组的定子引出线各自通过电源开关直接与电网相联。发电机输出频率为50Hz，16极时同步转速为375r/min，12极时同步转速为500r/min。

发电机长期运行于16极1000kW低速状态，运行于12极2000kW高速状态。当风机通过增速器传给电机的转速超过375r/min时，电机进入低速发电机状态，定子向电网输出电能，并在某一转速达到额定输出；当风机拖动电机的转速继续升高，达到发电机低速(16极)所允许的过电流限值时，通过电源开关切换系统将发电机的定子开关切换到12极的定子绕组上，在风机拖动电机的转速低于500r/min时，电机为电动机工况运行，电机从电网吸收电能拖动风机加速。如风机风力足够大，拖动电机的转速超过500r/min时，发电机进入高速(12极)的发电机状态，如此反复循环运行。

3.发电机机械特性

为了使发电机能运行在较宽的转速范围内，发电机的机械特性应按高滑差软特性设计，发电机的控制特性如图9所示。例如，在12/16对极时，当转速变化时，电机转矩变化较小，这样才能保证在16极低速运行时，在一定的过电流限值范围内电机有较宽的转速运行区间，而不致因转速变化使发电机频繁切换到12极高速运行状态。发电机转矩-转速特性及开关切换过程如图7所示。

4.发电机的规格和性能参数

4.1电机类别：12/16双绕组变极调速鼠笼型异步发电机

4.3额定功率：2000/1000kW

4.4极数：12/16

4.5额定电压：6.3kV

4.6额定频率：50Hz

4.7额定电流：213.6/113.5A

4.8额定转速：510.7/383.4r/min

4.9功率因数：0.858/0.807

4.10额定效率：95.26％/93.78％

4.11旋转方向：双向

4.12绕组接法：2Y/Y

4.13定子引出线数：3/3个，每套绕组3个出头

4.124发电机按高滑差类型设计，电机的机械特性如下：

12极时，发电机同步转速500rpm，输出功率Pn＝为2000kW

16极时，发电机同步转速375rpm，输出功率Pn＝1000kW

4.控制系统

目前传统的风力发电机，如螺旋桨式风力动力机与其他类型的风力动力机的转数随风力与风速的变化而变化，因此发电机的输出电压，频率和输出功率都相差极大。

本系统为了适应风力发电系统的工作特点，风力发电机通过测速装置与DSP控制器实现对发电机输出频率相位与幅值进行控制。本系统控制定子绕组，以达到调节发电机的转速；另一方面控制发电机组的励磁系统，使风力发电机输出的电压电流波形不随风速变化，使发电机组输出电压频率恒定并可调控的发电机组。本系统风力发电系统的工作风力范围最低风速3m/s，最高风速42m/s的全天气运行。

本系统采用高精度DSP控制器，控制风力发电机发出电压幅值与相位可调，频率50Hz恒定的交流电力，以达到与工频电源高精度同步及频率恒定，便于与电网并网。在无工频参考电压供电时，本系统输出电压的幅值，频率，相位也能够达到高精度稳定。

本系统控制系统根据风速与电机转子转速，定子输出电压与电流参数，来控制定子绕组与极对数，本控制系统由电机参数检测装置，DSP，高压无触点开关或高压控制开关构成发电机定子绕族与对数控制变换控制器，由DSP根据风速与转子转速变化，由线圈控制器控制定子绕族与对数的变换，切换到相应的风速所对应的极对数。

本系统采用多绕组组合变极控制方式，充分利用低风区到高风速区工作特点，分组切换到适应的工作特性区，提高风力利用率，提高发电机的工作特性与发电机效率。

由以上实施例可以看出，本发明中，发电机采用多极对多绕组变极异步发电机的结构工作方式，利用发电机输出电流反馈作用，自动调整电机的相位与输出电力的功率，使其始终跟踪电网并与其同步，减少与消除其并网与离网时对电网的冲击与影响。本发明采用鼠笼式轴鼓转子结构与多极对多绕组的定子结构方式，利用外部检测与控制电路，根据风速控制极对数的组合与切换，保证了极对数的平稳组合切换，又减少了在切换过程中发电机输出频率的变化与对电网的冲击，增加风力发电机对风速的适应范围，实验证明本发明的发电机结构与控制原理，是目前其他所有机型所不具备的优点。

Claims (10)

1.一种多绕组异步变极发电机，包括转子、定子和散热冷却装置，其特征在于：所述转子产生的能量通过磁传输给定子，由定子转换为电压与电流传输到电网，省去了发电机转子电刷和滑环，省去了双馈发电机的转子逆变器；其中：

所述转子采用鼠笼式结构，其转子轴包括机轴与轴鼓两部分，机轴与轴鼓固定在一起，轴鼓采用中空方式，轴鼓两端设有通风孔，转子磁极固定在轴鼓上；

所述定子包括机体、定子磁极和绕组线圈，机体设有排气窗，冷却气体由散热冷却装置经排气窗注入机体与排出热量，磁钢片固定在机体上构成磁极，绕组线圈固定在机体线槽内；所述定子为多绕组变极式定子结构，其接线方式为2绕组异步变极方式以及2绕组以上的多绕组异步变极方式，通过改变绕组线圈的接线方式来改变定子的极对数；

所述散热冷却装置采用轴鼓式转子冷却散热方式，散热冷却装置设置在机体上，它经轴鼓通风孔穿过轴鼓对转子内部进行散热循环。

2.根据权利要求1所述的多绕组异步变极发电机，其特征在于：所述转子为直条式鼠笼式结构或斜槽金属条鼠笼式结构。

3.根据权利要求1所述的多绕组异步变极发电机，其特征在于：所述机轴与轴鼓焊接固定在一起，中间为空间。

4.根据权利要求1所述的多绕组异步变极发电机，其特征在于：所述绕组线圈连接绕组线圈组合控制器，所述绕组线圈组合控制器根据风速高低对绕组线圈进行组合，构成风速与发电机转数相对应的电子极对数。

5.根据权利要求4所述的多绕组异步变极发电机，其特征在于：所述绕组线圈组合控制器包括风速检测仪、发电机转速检测器，定子极对数编程控制器以及发电机绕组线圈切换开关构成，DSP根据检测到的风速检测仪与发电机转速检测器的数据，计算出发电机定子应该对应的定子极对数，由DSP控制极对数编程控制器来对发电机定子极对数与发电机绕组线圈进行组合控制，极对数编程控制器驱动发电机定子极对数组合切换开关，来切换发电机定子极对数所对应的定子线圈绕组的组合与切换。

6.根据权利要求4或5所述的多绕组异步变极发电机，其特征在于：所述绕组线圈组合由极对数的多少而决定线圈串并连接的数量，具体分别为2组双速发电机接线方式、为3组3速发电机接线方式、为4组4速发电机接线方式、为5组5速发电机接线方式、为N组N速发电机接线方式，其中N＝1、2、3…120。

7.根据权利要求6所述的多绕组异步变极发电机，其特征在于：所述发电机分别为12极对应500转发电机转速，14极对应444转速，16极对应375转速，18极对应333转速，20极对应300转速，22极对应272.7转速，24极对应250转速，30极对应200转速，36极对应166.6转速，60极对应100转速，120极对应50转速。

8.根据权利要求1所述的多绕组异步变极发电机，其特征在于：所述散热冷却装置包括空气滤清装置、气体压缩传输装置，所述气体压缩传输装置将冷却循环气体或低温气体经过空气滤清装置与定子机体上的排气窗注入机体内部，气体经由转子轴鼓端部通风孔注入转子内部，把热量经排气窗排出电机体外。

9.根据权利要求1所述的多绕组异步变极发电机，其特征在于：所述机体为发电机壳体，机体包括机壳、排气窗、上机盖、下机盖、机座，所述机壳设置在基座上，机壳的上下端部设有上机盖以及下机盖，所述机壳的四个角处设有排气窗。

10.根据权利要求1所述的多绕组异步变极发电机，其特征在于：该发电机适用于立式风力发电机，也适用于螺旋浆式风力发电机、卧式发电机组、潮汐式发电机组、水力与火力发电机组。

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