超大型發電機和發電機組的製作方法

2023-07-25 23:32:41 1

超大型發電機和發電機組的製作方法
【專利摘要】本發明涉及發電機領域，具體而言，涉及一種超大型發電機和發電機組。其包括主體、定子線圈、空心動力軸和轉子線圈；主體為中空圓柱體，其內設置有圓柱形空腔；轉子線圈、空心動力軸和定子線圈均設置在空腔內，且與主體同軸；空心動力軸一端固定連接轉子線圈內，另一端設置在主體外；轉子線圈的下方同軸設置有上磁鐵；主體內部底部與主體同軸設置有下磁鐵；上磁鐵與下磁鐵之間為斥力，通過斥力能將轉子線圈懸浮在主體內；定子線圈套在轉子線圈外，與轉子線圈之間設置有間隙。本發明超大型發電機，通過在轉子線圈下方設置一對相對設置的磁鐵，利用磁鐵之間的斥力，將轉子線圈懸浮在空中，從而去除了軸承，進而減少了震動，也消除了噪音。
【專利說明】超大型發電機和發電機組

【技術領域】
[0001]本發明涉及發電機領域，具體而言，涉及一種超大型發電機和發電機組。

【背景技術】
[0002]發電機(英文名稱-Generators)是將其他形式的能源轉換成電能的機械設備，它由水輪機、汽輪機、柴油機或其他動力機械驅動，將水流、氣流、燃料燃燒或原子核裂變產生的能量轉化為機械能傳給發電機，再由發電機轉換為電能。發電機在工農業生產、國防、科技及日常生活中有廣泛的用途。
[0003]發電機的形式很多,但其工作原理都基於電磁感應定律和電磁力定律。因此,其構造的一般原則是:用適當的導磁和導電材料構成互相進行電磁感應的磁路和電路，以產生電磁功率，達到能量轉換的目的。
[0004]發電機通常由定子、轉子、端蓋及軸承等部件構成。
[0005]定子由定子鐵芯、線包繞組、機座以及固定這些部分的其他結構件組成。
[0006]轉子由轉子鐵芯(或磁極、磁扼)繞組、護環、中心環、滑環、風扇及轉軸等部件組成。
[0007]由軸承及端蓋將發電機的定子，轉子連接組裝起來，使轉子能在定子中旋轉，做切割磁力線的運動，從而產生感應電勢，通過接線端子引出，接在迴路中，便產生了電流。
[0008]實際的交流發電機，結構比較複雜，但主要由轉子(轉動部分)和定子(固定部分)兩部分組成。大型發電機發出很高的電壓和很強的電流，要採用線圈不動、磁極旋轉的方式發電。這種發電機叫做旋轉磁極式發電機。為了得到較強的磁場，要把線圈嵌在定子鐵心槽裡，還要用電磁鐵代替永久磁鐵作轉子。大型旋轉磁極式發電機，能夠提供幾千伏到上萬伏的電壓，功率可達幾十萬千瓦，甚至百萬千瓦以上。
[0009]實際發電機的轉子由水輪機、汽輪機或內燃機來帶動。由於發電時，需要有轉子轉動，轉子在轉動時會帶動軸承震動，也會產生噪音。


【發明內容】

[0010]本發明的目的在於提供一種超大型發電機和發電機組，以解決上述的問題。
[0011]在本發明的實施例中提供了一種超大型發電機，包括主體、定子線圈、空心動力軸和轉子線圈；
[0012]主體為中空圓柱體，其內設置有圓柱形空腔；
[0013]轉子線圈、空心動力軸和定子線圈均設置在空腔內，且與主體同軸；
[0014]空心動力軸一端固定連接轉子線圈內，另一端設置在主體外；
[0015]轉子線圈的下方同軸設置有上磁鐵；
[0016]主體內部底部與主體同軸設置有下磁鐵；
[0017]上磁鐵與下磁鐵之間為斥力，通過斥力能將轉子線圈懸浮在主體內；
[0018]定子線圈套在轉子線圈外，與轉子線圈之間設置有間隙。
[0019]進一步的，空腔的底部設置有定位柱；
[0020]定位柱與主體同軸，其一端固定在主體上，另一端伸入轉子線圈內，用於防止轉子線圈在轉動時產生晃動。
[0021]進一步的，定位柱上設置有導線孔，用於將定子線圈產生的電流導出；
[0022]導線孔上設置有密封塞，用於保證空腔與外界隔離。
[0023]進一步的，空腔為真空。
[0024]進一步的，轉子線圈靠近上磁鐵的一端設置有磁隔離板或導磁板，用於隔離懸浮磁場和發電磁場。
[0025]進一步的，主體的內壁上設置有防靜電塗料。
[0026]進一步的，空心動力軸伸入空腔內的一端內部設置有螺旋百葉，用於給轉子線圈散執.Π-Α.j、、、 ?
[0027]和/ 或，
[0028]定子線圈內設置有換熱裝置。
[0029]進一步的，空心動力軸靠近上磁鐵的一端設置有滑環；
[0030]滑環與轉子線圈電連接。
[0031]進一步的，滑環遠離上磁鐵的一側設置有導電壓板；
[0032]導電壓板與滑環滑動連接，用於將外界電流傳輸給滑環從而給轉子線圈供電。
[0033]本發明還提供了一種發電機組，多個上述的超大型發電機串聯設置。
[0034]本發明超大型發電機，通過在轉子線圈下方設置一對相對設置的磁鐵，利用磁鐵之間的斥力，將轉子線圈懸浮在空中，從而去除了軸承，進而減少了震動，也消除了噪音。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]為了更清楚地說明本發明【具體實施方式】或現有技術中的技術方案，下面將對【具體實施方式】或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0036]圖1為本發明實施例超大型發電機的結構示意圖；
[0037]圖2為圖1的A-A剖視圖；
[0038]圖3為本發明超大型發電機的立體圖；
[0039]圖4為本發明實施例的另一種結構示意圖。
[0040]圖中，1:空心動力軸；2:密封墊；3:上蓋；4:主體；5:定子線圈；6:固定臂;7..磁隔離板;8:導線；9:轉子線圈；10:下磁鐵；11:定位柱；12:導線孔；13:上磁鐵；14:滑環；15:導電壓板；16:密封板；17:螺旋百葉；18:導電環。

【具體實施方式】
[0041]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本發明的技術方案進行清楚、完整的描述。顯然，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所得到的所有其它實施例，都屬於本發明所保護的範圍。
[0042]在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0043]如附圖所示，本發明提供了超大型發電機，包括主體4、定子線圈5、空心動力軸I和轉子線圈9 ；
[0044]主體4為中空圓柱體，其內設置有圓柱形空腔；
[0045]轉子線圈9、空心動力軸I和定子線圈5均設置在空腔內，且與主體4同軸；
[0046]空心動力軸I 一端固定連接轉子線圈9內，另一端設置在主體4外；
[0047]轉子線圈9的下方同軸設置有上磁鐵13 ；
[0048]主體4內部底部與主體4同軸設置有下磁鐵10 ；
[0049]上磁鐵13與下磁鐵10之間為斥力，通過斥力能將轉子線圈9懸浮在主體4內；
[0050]定子線圈5套在轉子線圈9夕卜，與轉子線圈9之間設置有間隙。
[0051]定子線圈5通過固定臂6豎直放置在主體4的空腔內，將轉子線圈9豎直放置在定子線圈5之間，通過旋轉轉子線圈9，使轉子線圈9上的導電線切割定子線圈5之間的磁感線，從而產生電能。再將產生的電能導出，從而可以進一步利用。
[0052]轉子線圈9下方設置有一對電磁鐵,下電磁鐵與上電磁鐵相對設置,從而在兩者之間會產生斥力。而通過斥力可以將轉子線圈9懸浮在空中，從而減少了兩者之間的摩擦，進一步就會減少震動和噪音的產生，達到減震和靜音的效果，同時也減少了因摩擦而產生的熱量，提高了發電效率。
[0053]轉子線圈9在通電的過程中，不可避免的會產出熱量，這個是無法避免或減少的，在熱量不停的積累時，也有可能會對整個發電機造成影響。因此，本實施例通過空心動力軸I，將轉子線圈9產生的熱量導出，並將冷空氣或冷水在空心動力軸I內穿過，將冷水或冷空氣與空心動力軸I上的熱量進行熱交換，進而降低轉子線圈9上熱量的積累量，減少熱量對發電機的影響。
[0054]進一步的，空腔的底部設置有定位柱11 ；
[0055]定位柱11與主體4同軸，其一端固定在主體4上，另一端伸入轉子線圈9內，用於防止轉子線圈9在轉動時產生晃動。
[0056]由於轉子線圈9是懸浮在空中，呈漂浮狀，因此，在旋轉的過程中，可能會受到外界因素的影響而產生晃動，從而使其在切割磁感線的過程中處於不穩定狀態，也就容易使電流忽大忽小的不穩定。
[0057]在主體4內的空腔中設置一個與主體4同軸的定位柱11，定位柱11 一端固定在空腔內，另一端伸入轉子線圈9內，轉子線圈9在轉動時就只能以定位柱11為軸進行轉動。
[0058]需要指出的是，定位柱11可以是伸入轉子線圈9內，還可以是伸入在導電管內，其只要能夠為轉子線圈9提供一個轉動軸即可；定位柱11可以是實體的，只有定位功能，還可以是空心的，除了有定位功能外，還可以將導電管內的熱量從定位柱11的中心孔內導出，進一步增加散熱率。
[0059]進一步的，定位柱11上設置有導線孔12，用於將定子線圈5產生的電流導出；
[0060]導線孔12上設置有密封塞，用於保證空腔與外界隔離。
[0061]將定子線圈5產生的電流通過導線8導出，以供進一步的利用。
[0062]導線8的一端連接定子線圈5，另一端穿過定位柱11上的導線孔12，從定位柱11中間的中心軸孔內穿出。在導線8穿過導線孔12後，將密封塞塞在導線孔12上，使導線孔12能夠密封，不因導線8的穿過而使空腔與外界連通，進而使外界的環境影響到空腔內的環境。
[0063]進一步的，空腔為真空。
[0064]為了降低摩擦和因摩擦產生的熱量，將空腔內設置為真空，從而減少空氣對轉子線圈9在轉動過程中產生的阻力，進一步提高了發電效率。
[0065]主體4上設置上蓋3，空心動力軸I從上蓋3中穿出與外界動力源連接，為轉子線圈9提供動力。空心動力軸I與上蓋3之間通過密封墊2進行密封，以防止外界環境對主體4內的空腔內的環境的影響，從而破壞空腔內的真空度。
[0066]進一步的，轉子線圈9靠近上磁鐵13的一端設置有磁隔離板7或導磁板，用於隔離懸浮磁場和發電磁場。
[0067]由於本發電機內設置有用於切割磁感線來發電的發電磁場和用於通過斥力產生懸浮力的懸浮磁場，兩個磁場之間有可能會產生磁力的幹擾，從而使兩個磁場尤其是兩個磁場的相交處產生磁場亂流，影響磁場的穩定性，進而影響到發電磁場在發電時的電流穩定性和懸浮磁場在懸浮時的懸浮穩定性。
[0068]為了避免上述情況的發生，在轉子線圈9靠近上磁鐵13的一端設置磁隔離板7或者導磁板，從而將懸浮磁場和發電磁場分離開。
[0069]磁場幹擾的潛在源頭是永久磁鐵、電磁鐵、載有大電流的電纜、電動機、變壓器和其它線圈元件等等。磁場產生的幹擾影響可以通過磁屏蔽、磁隔離、轉換元件等產生的作用來減至最小或消除。因為磁場通過導磁材料比它們在空氣中或其它媒質材料中更容易被轉移，所以，「磁屏蔽」常常用具有高磁導率的磁性材料製作成環狀的或密閉的元件來「轉移」掉其鄰近的磁力線而達到目的。
[0070]磁隔離板7就是利用磁屏蔽材料製成的板材,能夠有效的將懸浮磁場和發電磁場分離開，減少兩者之間的相互幹擾。
[0071]進一步的，主體4的內壁上設置有防靜電塗料。
[0072]在主體4的空腔的內壁上設置有防靜電塗料，可以有效的阻止因真空狀態而乾燥的空腔內產生靜電，從而對主體4內的發電磁場和懸浮磁場產生幹擾,影響發電效率。
[0073]進一步的，空心動力軸I伸入空腔內的一端內部設置有螺旋百葉17，用於給轉子線圈9散熱；
[0074]和/ 或，
[0075]定子線圈5內設置有換熱裝置。
[0076]在空心動力軸I內部設置螺旋百葉17，可以增加空心動力軸I與轉子線圈9之間的換熱面積，尤其是當空心動力軸I內加入熱速導液時，可以有效的增加空心動力軸I與熱速導液之間的導熱面積，進而增加了兩者之間的導熱效率，可以快速的將轉子線圈9產生的熱量排出，順利冷卻轉子線圈9。
[0077]定子線圈5由於磁場的原因，也會有熱量產生，通過在定子線圈5內設置換熱裝置，如導熱管等，將定子線圈5產生的熱量導出，進而可以延長定子線圈5的使用壽命。
[0078]進一步的，空心動力軸I靠近上磁鐵13的一端設置有滑環14 ；
[0079]滑環14與轉子線圈9電連接。
[0080]空心動力軸I靠近上磁鐵13的一端設置有滑環14，將滑環14與轉子線圈9通過導線8連接。為使導線8能夠實現滑環14與轉子線圈9連接，可以將空心動力軸I靠近上磁鐵13的一端設置導線孔12，將導線8 一端連接滑環14，另一端穿過導線孔12連接轉子線圈9，實現將滑環14與轉子線圈9電連接的目的。
[0081]進一步的，滑環14遠離上磁鐵13的一側設置有導電壓板15 ；
[0082]導電壓板15與滑環14滑動連接，用於將外界電流傳輸給滑環14從而給轉子線圈
J I/N HZi O
[0083]導電壓板15通過彈簧片或其他彈性裝置壓緊在滑環14上，再將導電壓板15連接通電線的一端，通電線的另一端穿過滑環14和定位柱11的中心軸孔連接外接電源，進而實現為轉子線圈9供電。
[0084]在導電壓板15遠離上磁鐵13的一側設置有密封板16，將空心動力軸I內的螺旋百葉I7與導電壓板15隔離開，以防止空心動力軸I內的熱速導液與導電壓板15接觸而導電，進而對換熱系統造成破壞。
[0085]滑環14還可以是設置在空心動力軸I在主體4的空腔內遠離上磁鐵13的一端的外側，並且在滑環14遠離上磁鐵13的一側設置導電環18，導電環18上連接導線8，導線8通過在上蓋3上開的導線孔12穿出，再通過密封塞將上蓋3上的導線孔12密封。定子線圈5的導線也可以通過上蓋3上的導線孔12導出。
[0086]本發明還提供了一種發電機組，多個上述的超大型發電機串聯設置。
[0087]即將多個超大型發電機串聯設置在一起，以增大發電的功率，以便於在電量需求更大的場合使用。
[0088]還可以是將多個超大型發電機並聯在一起，靈活使用。
[0089]以上僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種超大型發電機，其特徵在於，包括主體、定子線圈、空心動力軸和轉子線圈； 所述主體為中空圓柱體，其內設置有圓柱形空腔； 所述轉子線圈、所述空心動力軸和所述定子線圈均設置在所述空腔內，且與所述主體同軸； 所述空心動力軸一端固定連接所述轉子線圈內，另一端設置在所述主體外； 所述轉子線圈的下方同軸設置有上磁鐵； 所述主體內部底部與所述主體同軸設置有下磁鐵； 所述上磁鐵與所述下磁鐵之間為斥力，通過斥力能將所述轉子線圈懸浮在所述主體內； 所述定子線圈套在所述轉子線圈外，與所述轉子線圈之間設置有間隙。
2.根據權利要求1所述的超大型發電機，其特徵在於，所述空腔的底部設置有定位柱； 所述定位柱與所述主體同軸，其一端固定在所述主體上，另一端伸入所述轉子線圈內，用於防止所述轉子線圈在轉動時產生晃動。
3.根據權利要求2所述的超大型發電機，其特徵在於，所述定位柱上設置有導線孔，用於將所述定子線圈產生的電流導出； 所述導線孔上設置有密封塞，用於保證所述空腔與外界隔離。
4.根據權利要求1所述的超大型發電機，其特徵在於，所述空腔為真空。
5.根據權利要求1所述的超大型發電機，其特徵在於，所述轉子線圈靠近所述上磁鐵的一端設置有磁隔離板或導磁板，用於隔離懸浮磁場和發電磁場。
6.根據權利要求1所述的超大型發電機，其特徵在於，所述主體的內壁上設置有防靜電塗料。
7.根據權利要求1所述的超大型發電機，其特徵在於，所述空心動力軸伸入所述空腔內的一端內部設置有螺旋百葉，用於給所述轉子線圈散熱； 和/或， 所述定子線圈內設置有換熱裝置。
8.根據權利要求1所述的超大型發電機，其特徵在於，所述空心動力軸靠近所述上磁鐵的一端設置有滑環； 所述滑環與所述轉子線圈電連接。
9.根據權利要求8所述的超大型發電機，其特徵在於，所述滑環遠離所述上磁鐵的一側設置有導電壓板； 所述導電壓板與所述滑環滑動連接，用於將外界電流傳輸給所述滑環從而給所述轉子線圈供電。
10.一種發電機組，其特徵在於，多個權利要求1所述的超大型發電機串聯設置。
【文檔編號】H02N15/00GK104079210SQ201410338792
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月16日 優先權日:2014年7月16日
【發明者】黃濤 申請人:黃濤