磁懸浮水輪發電的製造方法
2024-02-20 03:06:15
磁懸浮水輪發電的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種磁懸浮水輪發電機，包括轉子、定子和浮式管道；所述定子沿浮式管道內壁四周設置於進出水管口之間；所述轉子設置於定子內並與定子軸線重合；所述轉子和定子之間相配合部位分別設置有對轉子具有徑向作用力和軸向作用力的磁性部件，使得所述轉子懸浮於定子所包圍的內腔中。本實用新型提供給的水力發電機是利用平流水的動力推動水輪機旋轉而發電，通過設置於轉子和定子之間的電磁鐵或永久磁鐵產生對轉子具有徑向作用力和軸向作用力，使得所述轉子懸浮於定子所包圍的內腔中。轉子旋轉時不存在任何傳動阻力；並且水流通過水輪機使其旋轉，水輪機外延一周布置的永久磁鐵不斷切割磁感線產生電流使水輪發電機發電，提高了發電質量和發電效率。
【專利說明】磁懸浮水輪發電機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及能源領域的一種水力發電裝置，特別涉及一種磁懸浮水力發電機設備。
【背景技術】
[0002]在可再生資源的開發利用中，水電技術廣受關注。其原理是通過流動的水對水輪做功來實現水力發電，傳統水力發電須攔水築壩，一般由水輪機、發電機、管道、閥門和電能管理等組成；目前的水輪發電機主要是通過水輪機經傳動、變速裝置來帶動發電機轉子旋轉發電；獨立的水輪機及傳動變速裝置等，不但增加製造成本，而且每一級裝置都有其損耗，導致發電效率降低；修建水電站還必須根據具體的地理條件進行，還需具備水流落差方可建壩，必然造成大量水資源生態改變；而且環境之爭，資源短缺的問題也日趨突出。
[0003]然而世界洋流、潮汐、江河中巨大的平流水資源十分豐富，待人類去開發利用，既可向社會提供豐富的清潔能源，又可免去日趨突出的環境之爭帶來的困擾。
[0004]但是，由於江河、洋流流速的變化，導致水能發電機中的水輪轉速扭矩變化，使發電機產生的電力不穩定，引起電力系統質量波動，效率降低。因此需要改變發電機進水管的進水量和水輪槳葉角度，來調整不同流速的水流對水輪機產生一個平穩的衝擊；但是這種調節的能力還比較有限，不能完全達到實際的需要，尤其是如浮管式水力發電機的主機，須要完全置於水下的狀況，該流水量的調節難以到達理想的效果，阻礙了進一步提高發電質量和效率。
[0005]因此需要一種結構簡單、著力直接、整體緊湊和發電效率更高的水力發電機的設備；尤其適用於對自然更加親和的平流水發電設備。
實用新型內容
[0006]有鑑於此，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種結構簡單緊湊和發電效率高的水力發電機的設備。
[0007]本實用新型的目的是這樣實現的:
[0008]本實用新型提供的磁懸浮水輪發電機，包括轉子、定子和浮式管道；所述定子沿浮式管道內壁四周設置於進出水管口之間；所述轉子設置於定子內並與定子軸線重合；所述轉子和定子之間相配合部位分別設置有對轉子具有徑向作用力和軸向作用力的磁性部件，使得所述轉子懸浮於定子所包圍的內腔中。
[0009]進一步，所述轉子為軸流式水輪機。
[0010]進一步，所述轉子為多角形水輪機或扇葉形水輪機。
[0011]進一步，所述磁性部件為永久磁鐵或電磁鐵。
[0012]進一步，所述定子外部還設置有電機防水罩。
[0013]進一步，所述定子內圈還設置有電機隔水環。
[0014]進一步，所述定子設置有定子線圈槽及線圈。[0015]進一步，所述定子鐵芯和水輪機外圈轉子均設置有相同角度的錐度。
[0016]進一步，所述轉子與定子之間設置有用於調整定子與轉子間隙的間隙調節控制器。
[0017]進一步，所述間隙調節控制器，所述間隙調節控制器用於獲取發電機定子中產生電力信號，並產生控制信號，通過所述控制信號改變電磁鐵的磁力。
[0018]本實用新型的優點在於:本實用新型提供給的水力發電機是利用平流水的動力推動水輪機旋轉而發電，通過設置於轉子和定子之間的電磁鐵或永久磁鐵產生對轉子具有徑向作用力和軸向作用力，使得所述轉子懸浮於定子所包圍的內腔中。轉子旋轉時不存在任何傳動阻力；並且水流通過水輪機使其旋轉，水輪機外延一周布置的永久磁鐵不斷切割磁感線實現水輪發電機發電，提高了發電質量和發電效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]為了使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作進一步的詳細描述，其中:
[0020]圖1為本實用新型實施例提供的磁懸浮水輪發電機剖視圖；
[0021]圖2為本實用新型實施例提供的磁懸浮水輪發電機A-A橫截面結構示意圖；
[0022]圖3為本實用新型實施例提供的磁懸浮水輪發電機示意圖；
[0023]圖4為本實用新型實施例提供的多角形水輪機示意圖；
[0024]圖5為本實用新型實施例提供的磁懸浮水輪發電機中定子結構示意圖。
[0025]圖中，磁懸浮發電機定子總承1、軸流式水輪機發電機轉子2、電機防水罩3、定子線圈槽4、定子線圈5、進出水管連接栓孔6、電機端蓋壓緊螺栓孔7、外圈上一周均布的若干永久磁鐵8、水輪機轉子外圈9、水輪機內圈10、水輪機葉片11、可調整間歇12、多角形渦輪機外圈13、多角形渦輪機14、出水管壓緊法蘭15、電機端蓋壓緊螺栓16、電機端蓋17、定子鐵芯18、進水管壓緊法蘭19、進出水管連接螺栓20、導水環即軸向磁懸浮軸承座21、定子軸向磁懸浮永久磁鐵22、轉子徑向磁懸浮永久磁鐵23、轉子軸向磁懸浮永久磁鐵24、螺栓25、定子徑向磁懸浮永久磁鐵26、隔水環27、可調轉子28、可調電磁鐵29、內環狀為錐度的定子鐵芯30。
【具體實施方式】
[0026]以下將結合附圖，對本實用新型的優選實施例進行詳細的描述；應當理解，優選實施例僅為了說明本實用新型，而不是為了限制本實用新型的保護範圍。
[0027]圖1為本實用新型實施例提供的磁懸浮水輪發電機剖視圖，圖2為本實用新型實施例提供的磁懸浮水輪發電機A-A橫截面結構示意圖，圖3為本實用新型實施例提供的磁懸浮水輪發電機示意圖，圖4為本實用新型實施例提供的多角形渦輪機示意圖，圖5為本實用新型實施例提供的磁懸浮水輪發電機中定子結構示意圖，如圖所示:本實用新型提供的磁懸浮水輪發電機，包括轉子、定子和浮式管道；所述定子沿浮式管道內壁四周設置於進出水管口之間；所述轉子設置於浮式管道內腔中部；轉子設置於定子內並與定子軸線重合，所述轉子和定子之間相配合部位分別設置有對轉子具有徑向作用力和軸向作用力的磁性部件，使得所述轉子懸浮於定子所包圍的內腔中。[0028]所述轉子為軸流式水輪機，所述轉子內的水輪機為多角形渦輪機或扇葉形水輪機，所述磁性部件為永久磁鐵，所述定子外部還設置防水罩；所述定子設置有定子線圈槽，所述定子鐵芯和水輪機外圈轉子均設置有相同角度的錐度，所述轉子與定子之間設置有可調間隙。
[0029]所述間隙調節控制器，所述間隙調節控制器在用於獲取定子中產生的電流或電壓信號時，產生控制信號，通過所述控制信號改變電磁鐵的磁力，從而調整定子與轉子間隙，以此實現對轉子轉速和扭矩的控制。
[0030]磁懸浮水輪發電機:
[0031]本實施例提供的磁懸浮水輪發電機包括的主要結構有磁懸浮發電機定子總承I和軸流式水輪機發電機轉子2，軸流式水輪機發電機轉子2包括永久磁鐵8、水輪機轉子外圈9、水輪機內圈10、水輪機葉片11、轉子徑向磁懸浮永久磁鐵23、轉子軸向磁懸浮永久磁鐵24 ;磁懸浮發電機定子總承I包括定子線圈槽4和定子線圈5，定子線圈槽4設置於定子鐵芯18內圈的一端，定子線圈5設置於定子線圈槽4中，電機防水罩3設置於定子鐵芯18外圈上，隔水環27設置於定子鐵芯18內緊貼一周；在浮式管道上設置有進出水管連接栓孔6和電機端蓋壓緊螺栓孔7，出水管通過設置於浮式管道上的出水管壓緊法蘭15連接，發電機的電機端蓋17,定子徑向磁懸浮永久磁鐵26設置於發電機的電機端蓋17內一周,通過電機端蓋壓緊螺栓16固定於浮式管道上，進水管通過設置於浮式管道上的進水管壓緊法蘭19與進出水管連接栓孔6連接，進出水管連接栓孔6上還設置有進出水管連接螺栓20用於固定連接。
[0032]水輪機葉片根據水流速和水輪機過水部位直徑具體需要，選擇安裝多角形水輪、扇葉形水輪機葉片11等多種形狀的軸流式水輪機；在發電機進出水端設置有導水環，該導水環同時作為軸向磁懸浮軸承座21設置有定子軸向磁懸浮永久磁鐵22，該導水環通過螺栓25固定在浮式管道上，水輪機轉子外圈9或中段為錐度的水輪機外圈可調轉子28的外延與定子軸承座21上的定子軸向磁懸浮永久磁鐵22、轉子軸向磁懸浮永久磁鐵24、轉子徑向磁懸浮永久磁鐵23、定子徑向磁懸浮永久磁鐵26,構成具有徑向和軸向推力的磁懸浮軸承，使水輪始終懸浮在定子鐵芯18或內環狀為錐度的定子鐵芯30中，與水輪外延一周布置的永久磁鐵8相對應作用的位置，中段為錐度的水輪機外圈可調轉子28，水輪機轉子外圈9與定子外部固定座上的永久磁鐵相符配合作用，形成一個具有徑向推力和軸向推力的磁懸浮軸承，外圈即轉子旋轉時不存在任何傳動阻力；水流通過水輪使其旋轉，水輪外延一周布置的永久磁鐵8不斷切割磁感線產生電流使水輪發電機發電。本實施例中的永久磁鐵外部設置有一個可調整間隙12空間，一周均布的若干可調電磁鐵29，在水流速度變化時，發電機轉速隨之發生變化，通過採集發電機電力信號，對可調電磁鐵29磁力進行調控，改變調整間隙12發電機的扭矩產生變化，從而穩定發電機轉速，實現發電機的發電質量更加穩定。
[0033]以上所述僅為本實用新型的優選實施例，並不用於限制本實用新型，顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和範圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬於本實用新型權利要求及其等同技術的範圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.磁懸浮水輪發電機，其特徵在於:包括轉子、定子和浮式管道；所述定子沿浮式管道內壁四周設置於進出水管口之間；所述轉子設置於定子內並與定子軸線重合；所述轉子和定子之間相配合部位分別設置有對轉子具有徑向作用力和軸向作用力的磁性部件，使得所述轉子懸浮於定子所包圍的內腔中。
2.根據權利要求1所述的磁懸浮水輪發電機，其特徵在於:所述轉子為軸流式水輪機。
3.根據權利要求1所述的磁懸浮水輪發電機，其特徵在於:所述轉子為多角形水輪機或扇葉形水輪機。
4.根據權利要求1所述的磁懸浮水輪發電機，其特徵在於:所述磁性部件為永久磁鐵或電磁鐵。
5.根據權利要求1所述的磁懸浮水輪發電機，其特徵在於:所述定子外部還設置有電機防水罩。
6.根據權利要求1所述的磁懸浮水輪發電機，其特徵在於:所述定子內圈還設置有電機隔水環。
7.根據權利要求1所述的磁懸浮水輪發電機，其特徵在於:所述定子設置有定子線圈槽及線圈。
8.根據權利要求1所述的磁懸浮水輪發電機，其特徵在於:所述定子鐵芯和水輪機外圈轉子均設置有相同角度的錐度。
9.根據權利要求1所述的磁懸浮水輪發電機，其特徵在於:所述轉子與定子之間設置有用於調整定子與轉子間隙的間隙調節控制器。
10.根據權利要求9所述的磁懸浮水輪發電機，其特徵在於:所述間隙調節控制器，所述間隙調節控制器用於獲取發電機定子中產生電力信號，並產生控制信號，通過所述控制信號改變電磁鐵的磁力。
【文檔編號】F03B13/00GK203383973SQ201320504531
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年8月16日 優先權日:2013年8月16日
【發明者】沈家同 申請人:重慶同利實業有限公司