气隙检测方法、风力发电机组以及气隙监测系统与流程

本发明涉及风电技术领域，特别是涉及一种气隙检测方法、风力发电机组以及气隙监测系统。

背景技术：

在发电机中，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，所以气隙在发电机中是一项尤为重要的参数指标。气隙的均匀性将直接影响发电机的稳定。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。

而发电机作为风力发电机组的重要组成部分，需要通过传感器监控发电机的转子与定子之间的气隙，通过气隙反馈发电机性能，以保证风力发电机组的发电效益。而为了保证发电机的安全性以及使用寿命，通常会在发电机的转子磁极上进行注胶并磁漆防腐，因此会在转子磁极上形成胶层、磁漆层等转子覆层，转子覆层的存在使得传感器反馈的气隙值不准确，与气隙的真实值存在误差，不利于监测发电机的健康水平，同时，发电机气隙真实性的降低，不利于为发电机的降本开发提供依据。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种气隙检测方法、风力发电机组以及气隙监测系统，能够对传感器反馈的发电机转子与定子之间的气隙值进行补偿，保证发电机气隙值的真实性，有益于对发电机健康水平的检测且能够为发电机的降本开发提供依据。

一方面，根据本发明实施例提出了一种气隙检测方法，用于发电机，方法包括：

根据气隙传感器得到初始气隙检测值，气隙传感器设置于发电机的定子与转子之间，气隙传感器设置于定子铁芯朝向转子的表面上，以检测定子和转子之间的气隙；

根据预设的气隙检测值与因转子覆层而引起的感测误差之间的对应关系，得到与初始气隙检测值对应的误差补偿值；

利用误差补偿值对初始气隙检测值进行补偿，得到定子与转子之间的最终气隙检测值。

根据本发明实施例的一个方面，最终气隙检测值等于初始气隙检测值与对应的误差补偿值的和值。

根据本发明实施例的一个方面，方法还包括：根据转子覆层的厚度、初始气隙检测值和误差补偿值，得到定子与转子覆层之间的气隙检测值。

根据本发明实施例的一个方面，根据转子覆层的厚度、初始气隙检测值和误差补偿值，得到定子与转子覆层之间的气隙检测值的步骤，包括：计算误差补偿值和初始气隙检测值的和值；将和值与转子覆层的厚度的差值，作为定子与转子覆层之间的气隙检测值。

根据本发明实施例的一个方面，预设的气隙检测值与因转子覆层而引起的感测误差之间的对应关系，由第一对应关系和第二对应关系确定；其中，第一对应关系为在转子有转子覆层的情况下气隙检测值与预设的气隙集合之间的对应关系；第二对应关系为在转子无转子覆层的情况下，气隙检测值与预设的气隙集合之间的对应关系。

根据本发明实施例的一个方面，根据气隙传感器得到初始气隙检测值的步骤包括：获得气隙传感器的采样波；对采样波进行波形分析，得到与采样波对应的电信号的值；根据预设的电信号的值与气隙检测值的标定关系，得到初始气隙检测值。

根据本发明实施例的一个方面，方法还包括：根据两个以上气隙传感器各自反馈的最终气隙检测值确定转子相对定子的偏心度，其中，两个以上气隙传感器在定子铁芯的轴向上相互间隔设置。

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：发电机，包括转动配合的转子与定子，定子包括相互连接的定子铁芯及定子线圈，转子包括转子磁极；气隙传感器，气隙传感器设置于定子铁芯朝向转子的表面上，以检测定子和转子之间的气隙；主控制器，主控制器根据气隙传感器检测的定子和转子之间的气隙得到初始气隙检测值，根据预设的气隙检测值与因转子覆层而引起的感测误差之间的对应关系，得到与初始气隙检测值对应的误差补偿值，并利用误差补偿值对初始气隙检测值进行补偿，得到定子与转子之间的最终气隙检测值。

根据本发明实施例的一个方面，气隙传感器包括多个沿定子铁芯的周向间隔设置于定子铁芯的第一平板式电容传感器以及至少一个在定子铁芯的轴向上与其中一个第一平板式电容传感器间隔设置的第二平板式电容传感器，第一平板式电容传感器及第二平板式电容传感器均面向转子磁极；多个第一平板式电容传感器靠近定子铁芯在轴向上的端部设置，第一平板式电容传感器的引线由定子线圈的缝隙中穿过；和/或，第二平板式电容传感器传感器位于定子铁芯在轴向上的中部或者靠近中部的位置，第二平板式电容传感器的引线由定子铁芯的通风孔中穿过并与第一平板式电容传感器的引线相交。

根据本发明实施例的一个方面，定子进一步包括通风盖板以及滤盒，风力发电机组进一步包括与第一平板式电容传感器以及第二平板式电容传感器一一对应的适配器，适配器与定子共同接入地线；适配器连接于滤盒，或者，适配器通过卡扣连接于定子的通风盖板。

根据本发明实施例的一个方面，风力发电机组为水平轴风力发电机。

根据本发明实施例的一个方面，转子设置在定子外部，转子及定子在轴向上的一端通过回转轴承连接，多个第一平板式电容传感器位于定子铁芯远离回转轴承的端部，转子磁极包括永磁体。

又一方面，根据本发明实施例提出了一种气隙监测系统，包括：上述的风力发电机组、集控器以及云服务器；风力发电机组的主控制器将最终气隙检测值发送至集控器；集控器存储并上传最终气隙检测值；云服务器用于接收并存储最终气隙检测值。

根据本发明实施例提供的气隙检测方法、风力发电机组以及气隙监测系统，气隙检测方法通过气隙传感器能够得到初始气隙检测值，根据预设的气隙检测值与因转子覆层而引起的感测误差之间的对应关系，得到与初始气隙检测值对应的误差补偿值，通过误差补偿值对初始气隙检测值进行补偿，使得得到的最终气隙检测值能够真实反馈发电机气隙，有益于对发电机健康水平的检测以及且能够为发电机的降本开发提供依据。

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是本发明实施例的发电机的局部结构示意图；

图3是本发明实施例的表征发电机各气隙的原理图；

图4是本发明一个实施例的气隙检测方法的流程示意图；

图5是本发明本发明另一个实施例的气隙检测方法的流程示意图；

图6是本发明实施例的获取初始气隙检测值的硬件系统原理图；

图7是预设的电信号的值与气隙检测值的标定关系图；

图8是本发明实施例的气隙检测方法中转子覆层影响气隙变化的对比图；

图9是本发明实施例的气隙检测方法采用电流输出的情况下转子覆层与预设的气隙检测值的关系图；

图10是本发明实施例的气隙检测方法采用电压输出的情况下转子覆层与预设的气隙检测值的关系图；

图11是本发明实施例的转子、定子以及气隙传感器的连接简图；

图12是本发明实施例的气隙传感器在定子上的排布示意图；

图13是本发明一个实施例的偏斜度分析的结构示意图；

图14是本发明另一个实施例的发电机的局部结构示意图；

图15是本发明实施例的四个第一平板式电容传感器的气隙变化趋势示意图；

图16是本发明实施例的适配器的安装示意图；

图17是发明实施例的前置器的安装示意图；

图18是前置器的连接走线图；

图19是本发明实施例的气隙检测系统的结构示意图。

其中：

100-风力发电机组；x-轴向；y-周向；

10-发电机；110-转子；111-转子磁极；112-转子覆层；120-定子；121-定子铁芯；121a-塔筒端；122-定子线圈；123-滤盒；124-盖板；130-轴承约束；

20-气隙传感器；210-第一平板式电容传感器；210a-引线；220-第二平板式电容传感器；220a-引线；

30-主控制器；40-适配器；50-前置器；60-机柜；70-塔筒；80-机舱；90-叶轮；91-轮毂；92-叶片；

200-集控器；

300-云服务器。

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，并不是对本发明的气隙检测方法、风力发电机组以及气隙监测系统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19根据本发明实施例的气隙检测方法、风力发电机组以及气隙监测系统进行详细描述。

请一并参阅图1至图3，图1示出了本发明实施例的风力发电机组的结构示意图，图2示出了本发明实施例的发电机的局部结构示意图，图3示出了表征发电机各气隙的原理图。本发明实施例提供一种风力发电机组100，包括塔筒70、机舱80、发电机10、叶轮90、气隙传感器20以及主控制器30，机舱80支撑于塔筒70上，发电机10可以设置于机舱80外，当然，在一些示例中，也可以设置于机舱80内部。在一个示例中，风力发电机组100为水平轴风力发电机，特别地，该风力发电机组100为永磁直驱型风力发电机。

发电机10包括转动配合的转子110与定子120，转子110设置在定子120外部，定子120包括定子铁芯121，以及固定设置在定子铁芯121上的定子线圈122，转子110包括转子磁极111，转子磁极111与定子铁芯121在定子120的径向上彼此相对设置，转子磁极111面向定子120的一侧设置有转子覆层112，转子覆层112包括胶层和/或磁漆层，气隙传感器20设置于转子磁极111与定子铁芯121之间。在一个示例中，气隙传感器20设置在定子铁芯121朝向转子110的表面上。转子磁极111包括永磁体，例如，磁钢。

可选的，为了更好的实现转子110与定子120之间的相对转动，进而保证发电机10的发电效益，转子110及定子120在定子铁芯121的轴向x上的一端通过回转轴承连接。

叶轮90包括轮毂91以及多个叶片92，叶轮90通过轮毂91与发电机10的转子110支架连接，叶轮90在风能的作用下转动，进而带动发电机10的转子磁极111相对定子120转动，以切割磁感线，使得发电机10发电。在一个示例中，转子110的内径大概在4至5米左右，定子120与转子110之间的气隙例如为4至7毫米，而转子覆层112的厚度为1毫米左右，叶轮90旋转带动转子110转动，在转动过程中气隙最小值几乎能达到3毫米，此时由转子覆层112厚度导致的测量误差，将严重影响气隙的测量精度。

气隙传感器20用于检测定子120与转子110之间的气隙并反馈定子120与转子110之间的初始气隙检测值d0，气隙传感器20可以采用电容式气隙传感器20，具体可以为平板式电容传感器。

主控制器30可以设置于塔筒70和/或机舱80，主控制器30能够接收气隙传感器20反馈的初始气隙检测值d0并综合转子磁极111上的转子覆层112的影响对初始气隙检测值d0进行补偿，以得到定子120与转子110之间的最终气隙检测值d1。保证发电机10气隙值的真实性，有益于对发电机10健康水平的检测，同时能够为发电机10的降本开发提供依据。

请一并参阅图4，图4示出了本发明一个实施例的气隙检测方法的流程示意图。为了使得主控制器30能够准确的获得发电机10的最终气隙检测值d1，本发明实施例还提供一种气隙检测方法，用于发电机10，检测发电机10的转子110与定子120间的最终气隙检测值d1，风力发电机组100的主控制器30能够执行该方法，如图4所述，气隙检测方法包括：

s100、根据气隙传感器20得到初始气隙检测值d0。气隙传感器20设置于发电机10的定子120与转子110之间，以检测定子120和转子110之间的气隙。

s200、根据预设的气隙检测值与因转子覆层112而引起的感测误差之间的对应关系，得到与初始气隙检测值d0对应的误差补偿值。

s300、利用误差补偿值对初始气隙检测值d0进行补偿，得到定子120与转子110之间的最终气隙检测值d1。

本发明实施例提供的气隙检测方法，能够对气隙传感器20反馈的发电机10的转子110与定子120之间的初始气隙检测值d0进行补偿，保证发电机10气隙值的真实性，有益于对发电机10健康水平的检测以及且能够为发电机10的降本开发提供依据。

作为一种可选的实施方式，在步骤s300中，最终气隙检测值d1等于初始气隙检测值d0与对应的误差补偿值的和值。

请一并参阅图5至图7，图5示出了本发明另一个实施例的气隙检测方法的流程示意图，图6示出了本发明实施例的获取初始气隙检测值d0的硬件系统原理图，图7示出了预设的电信号的值与气隙检测值的标定关系图。在一些可选的示例中根据气隙传感器20得到初始气隙检测值d0的步骤包括：

s101、获得气隙传感器20的采样波。

s102、对采样波进行波形分析，得到与采样波对应的电信号的值。

s103、根据预设的电信号的值与气隙检测值的标定关系，得到初始气隙检测值d0。

如图6所示，气隙传感器20可以简称为ags，适配器40可以简称为aga，前置器50可以简称为agc。在步骤s101中，可以通过气隙传感器20将转子110与定子120之间的气隙量转换成电容量，然后可以通过适配器40对气隙传感器20进行激励且同时将气隙传感器20采集的电容量以电压的形式传输至前置器50，经过检波电路低频调制，低通滤波，将大于1000hz以上的频率滤掉，然后进行信号放大，同时将电压信号转换成电流信号，实现电流采样波及电压采样波两种波形的输出形式。

在步骤s102中，具体可以对电流采样波和/或电压采样波分析并计算出电流的平均值或最小值，和/或，计算出电压的平均值或者最小值，并对应输出给采集单元。

在步骤s103中，风力发电机组100的主控制器30可以利用el3124来采集前置器50输送的电流信号或电压信号。并根据图7所示的标定关系图将电流信号或者电压信号转换成的气隙检测值即为初始气隙检测值d0。

作为一种可选的实施方式，在步骤200中，预设的气隙检测值与因转子110的转子覆层112而引起的感测误差之间的对应关系，由第一对应关系和第二对应关系确定。其中，第一对应关系为在转子110有转子覆层112的情况下气隙检测值与预设的气隙集合之间的对应关系。第二对应关系为在转子110无转子覆层112的情况下，气隙检测值与预设的气隙集合之间的对应关系。

请一并参阅图8至图10，图8示出了本发明实施例的气隙检测方法中转子覆层112影响气隙变化的对比图，图9示出了本发明实施例的气隙检测方法采用电流输出的情况下转子覆层112与预设的气隙检测值的关系图，图10示出了本发明实施例的气隙检测方法采用电压输出的情况下转子覆层112与预设的气隙检测值的关系图。

具体的，为了更好的获得第一对应关系以及第二对应关系，可以在发电机10的样机上截取转子磁极111的局部以及该局部对应的转子覆层112，为了便于表述，将截取的转子磁极111的局部称之为样品磁钢，将对应截取的转子覆层112称之为样品转子覆层。

如图8所示，图8的横坐标表示采样的点值，纵坐标表示气隙，也称气隙检测值，单位为毫米。将样品磁钢固定在预定位置，并限定用于设置转子覆层112的表面为基准面，选取与发电机10的样机同型号的样品气隙传感器与样品磁钢的基准面相距预定距离，在同等距离下测多次(例如万次以上)，使得样品气隙传感器在与基准面在同一距离下反馈多次气隙检测值。然后按照预定的次序逐渐增大样品气隙传感器与基准面之间的距离，测得样品磁钢在无转子覆层112的条件样品气隙传感器检测的多个气隙检测值，形成图8竖线左侧a区中无转子覆层112区的图示为第二对应关系，即：在转子110无转子覆层112的情况下气隙检测值与预设的气隙集合之间的对应关系。

在一个示例中，所说的按照预定的次序逐渐增大样品气隙传感器与基准面之间的距离具体可以按照样品气隙传感器与基准面之间的距离起始为可以为3.5mm，然后按照预定时序增加至4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm。

当样品气隙传感器与基准面之间的距离增至预定值时可以瞬时将样品转子覆层贴至样品磁钢的基准面，然后再按照上述对应的时间内逐级减小样品气隙传感器与基准面之间距离，同样在同等距离下反馈多次气隙检测值，形成图8竖线右侧b区有转子覆层112区的函数曲线为第一对应关系，即，在转子110有转子覆层112的情况下，气隙检测值与预设的气隙集合之间的对应关系。

同样的，所说的按照上述的时序由大到小在对应的时间内逐级减小样品气隙传感器20与基准面之间距离可以为8.5mm，然后按照预定时序减小至8mm、7.5mm、7mm、6.5mm、6mm、5.5mm、5mm、4.5mm、4mm、3.5mm。

如图9所示，通过求得样品气隙传感器与基准面在同一距离条件下样品气隙传感器反馈的气隙检测值的差值即为误差补偿值，通过多个误差补偿值能够获得所示的多个误差补偿值和对应气隙初始值的离散的点，通过多个离散的点可获得气隙初始值与误差补偿值近似为线性关系，以此获得气隙初始值与误差补偿值之间的函数关系。

图9是以将样品气隙传感器检测的电容通过标定关系将样品气隙传感器20检测的电容转换成电流，然后对应得到气隙检测值进行时域分析并绘制。

请一并参阅图10，在一些其他的示例中，也可以将样品气隙传感器20检测的电容通过标定关系转换成电压，然后对应得到气隙检测值进行绘制，测量方法同上。

通过图9以及图10可以看出二者得出的结果近似一致，可以相互印证转子覆层112对转子110与定子120之间的气隙的影响。

当通过气隙传感器20获得初始气隙检测值d0时，通过气隙初始值与误差补偿值之间的函数关系，获得初始气隙检测值d0与气隙初始值同等数值条件下对应的误差补偿值，将该误差补偿值与初始气隙检测值d0求和即可得到转子与定子之间的最终气隙检测值。

本发明实施例提供的气隙检测方法，通过限定预设的气隙检测值与因转子110转子覆层112而引起的感测误差之间的对应关系，由第一对应关系和第二对应关系确定，并限定了第一对应关系与第二对应关系的获得方式，能够更加容易获得误差补偿值，且能够保证误差补偿值的准确性。

作为一种可选的实施方式，气隙检测方法还进一步包括根据转子110的转子覆层112厚度、初始气隙检测值d0和误差补偿值，得到定子120与转子110转子覆层112之间的气隙检测值d2。通过获得定子120与转子覆层112之间的气隙检测值d2，进而可侧面了解直驱机组主轴承的信息，做到预知性维护，提高机组可利用率。

在一些可选的示例中，根据转子覆层112厚度、初始气隙检测值d0和误差补偿值，得到定子120与转子覆层112之间的气隙检测值的步骤，包括：计算误差补偿值和初始气隙检测值d0的和值，即可以认为是最终气隙检测值d1，将和值与转子覆层112厚度的差值，作为定子120与转子110转子覆层112之间的气隙检测值d2，也可称之为机械气隙。

通过上述方式获得的定子120与转子110转子覆层112之间的气隙检测值精度较高，更为准确，能够进一步为样机开发提供依据，监测发电机10的健康水平，绝对气隙测量减少了气隙传感器20测量气隙带来的误差，更能体现发电机10气隙的真实性，为兆瓦级直驱机型减隙降本的奠定有效数据支撑和坚实基础依据。

综上，本发明实施例提供的气隙检测方法，通过气隙传感器20能够得到初始气隙检测值d0，根据预设的气隙检测值与因转子覆层112而引起的感测误差之间的对应关系，得到与初始气隙检测值d0对应的误差补偿值，通过误差补偿值对初始气隙检测值d0进行补偿，使得得到的最终气隙检测值d1能够真实反馈发电机10气隙，有益于对发电机10健康水平的检测以及且能够为发电机10的降本开发提供依据，同时能够为机组控制策略提供指导性建议。

请一并参阅图11至图13，图11示出了本发明实施例的转子110、定子120以及气隙传感器20的连接简图。图12示出了本发明实施例的气隙传感器20在定子120上的排布示意图。图13示出了本发明一个实施例的偏斜度分析的结构示意图。

如图11所示，由于转子110与定子120在定子铁芯121的轴向x上的一端通过回转轴承转动连接，因此只在回转轴承所在位置形成了轴承约束130，转子110与定子120在轴向x上远离回转轴承的另一端处于悬臂状态，且在一些示例中，由于转子磁极采用永磁体，转子磁极较为容易振动变形。因此，为了更好的适用该种结构形式的发电机，并能够更加准确的对发电机10的转子110与定子120之间最终气隙检测值d1的检测，可选的，气隙传感器20包括多个沿定子铁芯121的周向y间隔设置于定子铁芯121的第一平板式电容传感器210以及至少一个在定子铁芯121的轴向x上与其中一个第一平板式电容传感器210间隔设置的第二平板式电容传感器220，第一平板式电容传感器210及第二平板式电容传感器220均面向转子磁极111。

请一并参阅图14，图14示出了本发明另一个实施例的发电机10的局部结构示意图。作为一种可选的实施方式，多个第一平板式电容传感器210靠近定子铁芯121的端部设置，该端部为定子铁芯121面向塔筒70的一端，也即远离回转轴承的端部，为了便于描述，将定子铁芯121面向塔筒70的一端称之为塔筒端121a。可选的，多个第一平板式电容传感器210距离塔筒端121a的距离为15mm-25mm之间的任意数值，包括15mm、25mm两个端值，进一步可选为18mm-23mm，优选为20mm。该距离是便于各第一平板式气隙传感器20根部长柔性线缆90°走线所定，第一平板式电容传感器210的引线210a由定子线圈122的缝隙中穿过。

如上述介绍，转子110与定子120远离回转轴承的一端呈悬臂状态，振动幅度较大，因此气隙的波动范围较大，限定多个第一平板式电容传感器210所靠近定子铁芯121的端部为远离回转轴承的端部，可以监测转子110与定子120之间气隙波动范围较大的位置。

例如，如图12至图14所示，在一些可选的示例中，第一平板式电容传感器210的数量可以为四个，四个第一平板式电容传感器210沿定子铁芯121的周向y均匀设置，相邻两个第一平板式电容传感器210的之间的角度相等。可选的，四个第一平板式电容传感器210可以分别设置在定子铁芯121的3点钟、6点钟、9点钟以及12点钟的方向。第二平板式电容传感器220的数量可选为一个，一个第二平板式电容传感器220与位于12点钟方向的第一平板式电容传感器210在定子铁芯121的轴向x上间隔设置。

请一并参阅图11至图15，图15示出了本发明实施例的四个第一平板式电容传感器210的气隙变化趋势示意图。图15中的横坐标表示采样点数，纵坐标表示气隙变化数值。由图15可以看出四个第一平板式电容传感器210的对应四条气隙变化曲线，即曲线210a、曲线210b、曲线210c以及曲线210d，四条气隙变化曲线能够表示转子110相对定子120转动一圈各第一平板式电容传感器210的气隙变化图，由气隙变化图可以再一次印证，转子110相对定子120在其悬臂端位置振动较大，二者的气隙变化范围较大。

由于四个第一平板式电容传感器210处于转子振动幅度较大的位置，通过分析四个第一平板式电容传感器210反馈的气隙，能够对转子110与定子120之间气隙波动范围较大的位置进行监测，利用多个第一平板式电容传感器210分别反馈各自检测的转子110与定子120之间的气隙值，更好的监测发电机10的运行状态，优化发电机10的结构，使得转子110与定子120气隙变化范围较大的位置能够满足气隙变化要求，即可保证发电机10的正常运行，更有利于发电机10的安全运行监测、结构优化设计以及降本需求。

请继续参阅图11至图15，可选的，第二平板式电容传感器220位于定子铁芯121在轴向x上的中部或者靠近中部的位置，第二平板式电容传感器220的引线220a由定子铁芯121的通风孔中穿过并与第一平板式电容传感器210的引线210a相交。上述第一平板式电容传感器210与第二平板式电容传感器220的走线形式能够保证电连接的可靠性，同时能够避免对发电机10的转子110与定子120之间的转动产生影响。

因气隙传感器20包括至少一个在定子铁芯121的轴向x上与其中一个第一平板式电容传感器210间隔设置的第二平板式电容传感器220，因此，作为一种可选的实施方式，本明实施例提供的气隙检测方法还包括根据两个以上气隙传感器20各自反馈的最终气隙检测值d1确定转子110相对定子120的偏心度，其中，两个以上气隙传感器20在定子铁芯121的轴向x上相互间隔设置，所说的两个以上气隙传感器20可以为图11所示示例中在轴向x间隔设置的第一平板式电容传感器210以及第二平板式电容传感器220。

由于转子110与定子120在正常状态下是相互套设并同轴设置的，二者的轴线应当是相互平行且重合的，即转子110与定子120之间的气隙是均匀的，在轴向x上排布的两个以上气隙传感器20(即第一平板式电容传感器210以及第二平板式电容传感器220)反馈的最终气隙检测值d1应是相等的。

当发电机10工作使得转子110与定子120相对转动时，转子110与定子120由于加工、装配误差以及振动等原因可能会产生偏心，转子110与定子120的轴线会由图2所示的重合状态会形成图13所示的相交状态，通过在轴向x上相对设置并间隔排布的两个以上气隙传感器20(即第一平板式电容传感器210以及第二平板式电容传感器220)反馈的最终气隙检测值d1之间的偏差，即可得知转子110相对定子120是否发生偏斜，并获得转子110相对定子120的偏心度，更好的监测发电机10的使用安全，以根据发电机10的偏心度更进一步优化转子110与定子120的气隙，为发电机10的优化设计以及降本需求提供依据。

并且，本发明各实施例提供的气隙检测方法以及风力发电机组100，将各气隙传感器20均限制为平板式电容传感器，使得检测的初始气隙检测值d0的精度更好，可达到0.01mm，有效反应发电机10在各个工况下的气隙变化趋势，为电机设计及优化提供依据。具体实施时，各气隙传感器20均可以通过粘接的方式连接于定子铁芯121，推荐采用的胶水型号可以是厂家乐泰hy4090和rtv-grey3145胶，其粘接机械性能、抗热老化性能良好，可以满足传感器可靠固定的要求。气隙传感器20粘接前需要对定子120铁心上的粘接区域利用角磨机细沙千叶片92和细砂纸进行打磨处理，安装表面打磨平整并清理干净，打磨区域要略大于气隙传感器20粘接面积。

可以理解的是，上述第一平板式电容传感器210以及第二平板式电容传感器220的数量以及排布方式只是一种可选举例说明，在一些其他的示例中，第一平板式电容传感器210的数量不限于四个，也可以为三个、五个甚至更多个，第二平板式电容传感器220的数量不限于一个，也可以多于两个，两个以上第二平板式电容传感器220可以在定子铁芯121的轴向x上共同与其中一个第一平板式电容传感器210间隔设置，当然也可以限定每个第二平板式电容传感器220与不同的第一平板式电容传感器210在定子铁芯121的轴向x上相互间隔设置，在此就不一一赘述。

请一并参阅图16，图16示出了本发明实施例的适配器40的安装示意图，作为一种可选的实施方式，定子120进一步包括通风盖板124以及滤盒123，风力发电机组进一步包括与第一平板式电容传感器210以及第二平板式电容传感器220一一对应的适配器40，适配器40与定子120共同接入地线，且适配器40连接于滤盒123。

具体的，气隙传感器20的配线为1.5m，定子铁芯121的塔筒端121a四个测点(12、3、6、9点钟方向)的第一平板式电容传感器210线缆于定子线圈122缝隙中穿过，在定子铁芯121的通风孔背面引出时，使用胶体将线缆固定在定子铁芯121的通风孔处，至少保留2/3的通风空间，避免封堵通风孔，再经滤盒123的滤棉孔中引出。将适配器40利用扎带或卡环安装固定在滤盒123中间，可以将每个适配器40的地线同定子120一起接地，当然也可在通风盖板124下端打孔利用u型卡扣固定适配器40。

可选的，定子铁芯121中部测点的第二平板式电容气隙传感器220的引线通过定子铁芯121的通风孔中引出，使用胶体将线缆固定在定子支架肋板上，在通风盖板124右下角中心处打直径为5mm-7mm的通孔，将线缆放入保护卡套内，一并装孔内，并拉紧线缆，涂抹胶体固定将线缆固定牢靠。

由于本发明一个示例第一平板式电容传感器210以及第二平板式电容传感器220的总量为五个，因此本发明的适配器40也可以采用五个，五个适配器40的插头全部走线至9点钟方向滤盒123附近固定，该区域方便传感器线缆安全布线，再经线缆支架和线缆槽引至机舱80柜内的。

请一并参阅图17及图18，图17示出了本发明实施例的前置器50的安装示意图，图18示出了前置器50的连接走线图。作为一种可选的实施方式，本发明实施例的风力发电机组100还包括与适配器40一一对应设置的前置器50，前置器50安装集成在风力发电机组100的机柜60内，通过强磁力四脚座吸附在机柜60内或机柜60外，一端插孔接入适配器40的插头，一端五根线缆中的其中两个线缆接入风力发电机组100的主控制器的通道1(singal+)和通道2(singal-)，其中一根线缆接+24vdc，其中一根线缆接0vdc，最后一根地线接gnd，依次将五个测点的信号线接入数采模块中，并且采用24vdc供电，单条线缆完整连接示意图见图16，前置器连接机柜的地线，避免信号干扰。

本发明实施例提供的风力发电机组100，其包括发电机10、气隙传感器20以及主控制器30，由于主控制器30能够运行本发明实施例提供的气隙检测方法。使得得到的最终气隙检测值d1能够真实反馈发电机10气隙，有益于对发电机10健康水平的检测以及且能够为发电机10的降本开发提供依据，且能够有效的监测发电机10的动态气隙变化趋势，为机组控制策略提供指导性建议。

可以理解的是，本发明实施例上述各实施例提供的气隙检测方法，不限于用于风力发电机组100的发电机10，也可以用于其他领域的发电机的转子磁极带有转子覆层的气隙检测，在此就不一一赘述。

请一并参阅图19，图19示出了本发明实施例的气隙检测系统的结构示意图，本发明实施例还提供一种气隙监测系统，包括上述各实施例的风力发电机组100、集控器200以及云服务器300。风力发电机组100的主控制器30将最终气隙检测值d1发送至集控器200。集控器200存储并上传最终气隙检测值d1，云服务器300用于接收并存储最终气隙检测值d1，使得个人pc中安装风机管家，设置与风力发电机组100的主控制器30同网段的ip地址，长期连续采集每个测点气隙数据，并实时监测，观察气隙变化范围和趋势。有效反应发电机10在各个工况下的气隙变化趋势，为发电机10设计及优化提供依据。

同时，基于兆瓦级直驱风力发电机组100的beckhoff控制器的总线拓扑结构，开发基于风力发电机组100的主控制器30的气隙监测系统，实现状态监测系统与风机控制系统的无缝接入，气隙监测系统可以具有以下优点：

1、特征参量提取：实现风力发电机组运行数据与最终气隙检测值的真同步，联合存储并定时上传至集控器200。

2、系统扩展升级：对于精细诊断或额外的测量需求，系统硬件易于扩展，随着数据积累、状态监测技术的不断完善，分析算法可程控下发，易于迭代。

3、状态判定评估：能够根据历史数据变化趋势分析，对劣化趋势进行判断，并提供预警，降低风力发电机组进一步损伤风险。

4、数据可靠管理：系统自动存储监测数据，形成历史数据库(时、天、月、年数据库)。

5、状态监测范围：状态监测通常是通过监视和测量机组运行状态信息(例如气隙、工况数据等)，并以此来判断其状态是否正常的过程。

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。