磁懸浮水輪發(fā)電的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種磁懸浮水輪發(fā)電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子、定子和浮式管道；所述定子沿浮式管道內(nèi)壁四周設(shè)置于進(jìn)出水管口之間；所述轉(zhuǎn)子設(shè)置于定子內(nèi)并與定子軸線重合；所述轉(zhuǎn)子和定子之間相配合部位分別設(shè)置有對(duì)轉(zhuǎn)子具有徑向作用力和軸向作用力的磁性部件，使得所述轉(zhuǎn)子懸浮于定子所包圍的內(nèi)腔中。本實(shí)用新型提供給的水力發(fā)電機(jī)是利用平流水的動(dòng)力推動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)而發(fā)電，通過(guò)設(shè)置于轉(zhuǎn)子和定子之間的電磁鐵或永久磁鐵產(chǎn)生對(duì)轉(zhuǎn)子具有徑向作用力和軸向作用力，使得所述轉(zhuǎn)子懸浮于定子所包圍的內(nèi)腔中。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)不存在任何傳動(dòng)阻力；并且水流通過(guò)水輪機(jī)使其旋轉(zhuǎn)，水輪機(jī)外延一周布置的永久磁鐵不斷切割磁感線產(chǎn)生電流使水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，提高了發(fā)電質(zhì)量和發(fā)電效率。
【專利說(shuō)明】磁懸浮水輪發(fā)電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及能源領(lǐng)域的一種水力發(fā)電裝置，特別涉及一種磁懸浮水力發(fā)電機(jī)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在可再生資源的開(kāi)發(fā)利用中，水電技術(shù)廣受關(guān)注。其原理是通過(guò)流動(dòng)的水對(duì)水輪做功來(lái)實(shí)現(xiàn)水力發(fā)電，傳統(tǒng)水力發(fā)電須攔水筑壩，一般由水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、管道、閥門(mén)和電能管理等組成；目前的水輪發(fā)電機(jī)主要是通過(guò)水輪機(jī)經(jīng)傳動(dòng)、變速裝置來(lái)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)發(fā)電；獨(dú)立的水輪機(jī)及傳動(dòng)變速裝置等，不但增加制造成本，而且每一級(jí)裝置都有其損耗，導(dǎo)致發(fā)電效率降低；修建水電站還必須根據(jù)具體的地理?xiàng)l件進(jìn)行，還需具備水流落差方可建壩，必然造成大量水資源生態(tài)改變；而且環(huán)境之爭(zhēng)，資源短缺的問(wèn)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(lèi)去開(kāi)發(fā)利用，既可向社會(huì)提供豐富的清潔能源，又可免去日趨突出的環(huán)境之爭(zhēng)帶來(lái)的困擾。
[0004]但是，由于江河、洋流流速的變化，導(dǎo)致水能發(fā)電機(jī)中的水輪轉(zhuǎn)速扭矩變化，使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力不穩(wěn)定，引起電力系統(tǒng)質(zhì)量波動(dòng)，效率降低。因此需要改變發(fā)電機(jī)進(jìn)水管的進(jìn)水量和水輪槳葉角度，來(lái)調(diào)整不同流速的水流對(duì)水輪機(jī)產(chǎn)生一個(gè)平穩(wěn)的沖擊；但是這種調(diào)節(jié)的能力還比較有限，不能完全達(dá)到實(shí)際的需要，尤其是如浮管式水力發(fā)電機(jī)的主機(jī)，須要完全置于水下的狀況，該流水量的調(diào)節(jié)難以到達(dá)理想的效果，阻礙了進(jìn)一步提高發(fā)電質(zhì)量和效率。
[0005]因此需要一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、著力直接、整體緊湊和發(fā)電效率更高的水力發(fā)電機(jī)的設(shè)備；尤其適用于對(duì)自然更加親和的平流水發(fā)電設(shè)備。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]有鑒于此，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊和發(fā)電效率高的水力發(fā)電機(jī)的設(shè)備。
[0007]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0008]本實(shí)用新型提供的磁懸浮水輪發(fā)電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子、定子和浮式管道；所述定子沿浮式管道內(nèi)壁四周設(shè)置于進(jìn)出水管口之間；所述轉(zhuǎn)子設(shè)置于定子內(nèi)并與定子軸線重合；所述轉(zhuǎn)子和定子之間相配合部位分別設(shè)置有對(duì)轉(zhuǎn)子具有徑向作用力和軸向作用力的磁性部件，使得所述轉(zhuǎn)子懸浮于定子所包圍的內(nèi)腔中。
[0009]進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)子為軸流式水輪機(jī)。
[0010]進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)子為多角形水輪機(jī)或扇葉形水輪機(jī)。
[0011]進(jìn)一步，所述磁性部件為永久磁鐵或電磁鐵。
[0012]進(jìn)一步，所述定子外部還設(shè)置有電機(jī)防水罩。
[0013]進(jìn)一步，所述定子內(nèi)圈還設(shè)置有電機(jī)隔水環(huán)。
[0014]進(jìn)一步，所述定子設(shè)置有定子線圈槽及線圈。[0015]進(jìn)一步，所述定子鐵芯和水輪機(jī)外圈轉(zhuǎn)子均設(shè)置有相同角度的錐度。
[0016]進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)子與定子之間設(shè)置有用于調(diào)整定子與轉(zhuǎn)子間隙的間隙調(diào)節(jié)控制器。
[0017]進(jìn)一步，所述間隙調(diào)節(jié)控制器，所述間隙調(diào)節(jié)控制器用于獲取發(fā)電機(jī)定子中產(chǎn)生電力信號(hào)，并產(chǎn)生控制信號(hào)，通過(guò)所述控制信號(hào)改變電磁鐵的磁力。
[0018]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:本實(shí)用新型提供給的水力發(fā)電機(jī)是利用平流水的動(dòng)力推動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)而發(fā)電，通過(guò)設(shè)置于轉(zhuǎn)子和定子之間的電磁鐵或永久磁鐵產(chǎn)生對(duì)轉(zhuǎn)子具有徑向作用力和軸向作用力，使得所述轉(zhuǎn)子懸浮于定子所包圍的內(nèi)腔中。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)不存在任何傳動(dòng)阻力；并且水流通過(guò)水輪機(jī)使其旋轉(zhuǎn)，水輪機(jī)外延一周布置的永久磁鐵不斷切割磁感線實(shí)現(xiàn)水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，提高了發(fā)電質(zhì)量和發(fā)電效率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中:
[0020]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的磁懸浮水輪發(fā)電機(jī)剖視圖；
[0021]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的磁懸浮水輪發(fā)電機(jī)A-A橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的磁懸浮水輪發(fā)電機(jī)示意圖；
[0023]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的多角形水輪機(jī)示意圖；
[0024]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的磁懸浮水輪發(fā)電機(jī)中定子結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中，磁懸浮發(fā)電機(jī)定子總承1、軸流式水輪機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子2、電機(jī)防水罩3、定子線圈槽4、定子線圈5、進(jìn)出水管連接栓孔6、電機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)子外圈9、水輪機(jī)內(nèi)圈10、水輪機(jī)葉片11、可調(diào)整間歇12、多角形渦輪機(jī)外圈13、多角形渦輪機(jī)14、出水管壓緊法蘭15、電機(jī)端蓋壓緊螺栓16、電機(jī)端蓋17、定子鐵芯18、進(jìn)水管壓緊法蘭19、進(jìn)出水管連接螺栓20、導(dǎo)水環(huán)即軸向磁懸浮軸承座21、定子軸向磁懸浮永久磁鐵22、轉(zhuǎn)子徑向磁懸浮永久磁鐵23、轉(zhuǎn)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(huán)27、可調(diào)轉(zhuǎn)子28、可調(diào)電磁鐵29、內(nèi)環(huán)狀為錐度的定子鐵芯30。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下將結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述；應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說(shuō)明本實(shí)用新型，而不是為了限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0027]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的磁懸浮水輪發(fā)電機(jī)剖視圖，圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的磁懸浮水輪發(fā)電機(jī)A-A橫截面結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的磁懸浮水輪發(fā)電機(jī)示意圖，圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的多角形渦輪機(jī)示意圖，圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的磁懸浮水輪發(fā)電機(jī)中定子結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示:本實(shí)用新型提供的磁懸浮水輪發(fā)電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子、定子和浮式管道；所述定子沿浮式管道內(nèi)壁四周設(shè)置于進(jìn)出水管口之間；所述轉(zhuǎn)子設(shè)置于浮式管道內(nèi)腔中部；轉(zhuǎn)子設(shè)置于定子內(nèi)并與定子軸線重合，所述轉(zhuǎn)子和定子之間相配合部位分別設(shè)置有對(duì)轉(zhuǎn)子具有徑向作用力和軸向作用力的磁性部件，使得所述轉(zhuǎn)子懸浮于定子所包圍的內(nèi)腔中。[0028]所述轉(zhuǎn)子為軸流式水輪機(jī)，所述轉(zhuǎn)子內(nèi)的水輪機(jī)為多角形渦輪機(jī)或扇葉形水輪機(jī)，所述磁性部件為永久磁鐵，所述定子外部還設(shè)置防水罩；所述定子設(shè)置有定子線圈槽，所述定子鐵芯和水輪機(jī)外圈轉(zhuǎn)子均設(shè)置有相同角度的錐度，所述轉(zhuǎn)子與定子之間設(shè)置有可調(diào)間隙。
[0029]所述間隙調(diào)節(jié)控制器，所述間隙調(diào)節(jié)控制器在用于獲取定子中產(chǎn)生的電流或電壓信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生控制信號(hào)，通過(guò)所述控制信號(hào)改變電磁鐵的磁力，從而調(diào)整定子與轉(zhuǎn)子間隙，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和扭矩的控制。
[0030]磁懸浮水輪發(fā)電機(jī):
[0031]本實(shí)施例提供的磁懸浮水輪發(fā)電機(jī)包括的主要結(jié)構(gòu)有磁懸浮發(fā)電機(jī)定子總承I和軸流式水輪機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子2，軸流式水輪機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子2包括永久磁鐵8、水輪機(jī)轉(zhuǎn)子外圈9、水輪機(jī)內(nèi)圈10、水輪機(jī)葉片11、轉(zhuǎn)子徑向磁懸浮永久磁鐵23、轉(zhuǎn)子軸向磁懸浮永久磁鐵24 ;磁懸浮發(fā)電機(jī)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(shè)置于定子鐵芯18內(nèi)圈的一端，定子線圈5設(shè)置于定子線圈槽4中，電機(jī)防水罩3設(shè)置于定子鐵芯18外圈上，隔水環(huán)27設(shè)置于定子鐵芯18內(nèi)緊貼一周；在浮式管道上設(shè)置有進(jìn)出水管連接栓孔6和電機(jī)端蓋壓緊螺栓孔7，出水管通過(guò)設(shè)置于浮式管道上的出水管壓緊法蘭15連接，發(fā)電機(jī)的電機(jī)端蓋17,定子徑向磁懸浮永久磁鐵26設(shè)置于發(fā)電機(jī)的電機(jī)端蓋17內(nèi)一周,通過(guò)電機(jī)端蓋壓緊螺栓16固定于浮式管道上，進(jìn)水管通過(guò)設(shè)置于浮式管道上的進(jìn)水管壓緊法蘭19與進(jìn)出水管連接栓孔6連接，進(jìn)出水管連接栓孔6上還設(shè)置有進(jìn)出水管連接螺栓20用于固定連接。
[0032]水輪機(jī)葉片根據(jù)水流速和水輪機(jī)過(guò)水部位直徑具體需要，選擇安裝多角形水輪、扇葉形水輪機(jī)葉片11等多種形狀的軸流式水輪機(jī)；在發(fā)電機(jī)進(jìn)出水端設(shè)置有導(dǎo)水環(huán)，該導(dǎo)水環(huán)同時(shí)作為軸向磁懸浮軸承座21設(shè)置有定子軸向磁懸浮永久磁鐵22，該導(dǎo)水環(huán)通過(guò)螺栓25固定在浮式管道上，水輪機(jī)轉(zhuǎn)子外圈9或中段為錐度的水輪機(jī)外圈可調(diào)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子軸向磁懸浮永久磁鐵24、轉(zhuǎn)子徑向磁懸浮永久磁鐵23、定子徑向磁懸浮永久磁鐵26,構(gòu)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(nèi)環(huán)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(duì)應(yīng)作用的位置，中段為錐度的水輪機(jī)外圈可調(diào)轉(zhuǎn)子28，水輪機(jī)轉(zhuǎn)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(gè)具有徑向推力和軸向推力的磁懸浮軸承，外圈即轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)不存在任何傳動(dòng)阻力；水流通過(guò)水輪使其旋轉(zhuǎn)，水輪外延一周布置的永久磁鐵8不斷切割磁感線產(chǎn)生電流使水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。本實(shí)施例中的永久磁鐵外部設(shè)置有一個(gè)可調(diào)整間隙12空間，一周均布的若干可調(diào)電磁鐵29，在水流速度變化時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速隨之發(fā)生變化，通過(guò)采集發(fā)電機(jī)電力信號(hào)，對(duì)可調(diào)電磁鐵29磁力進(jìn)行調(diào)控，改變調(diào)整間隙12發(fā)電機(jī)的扭矩產(chǎn)生變化，從而穩(wěn)定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的發(fā)電質(zhì)量更加穩(wěn)定。
[0033]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本實(shí)用新型，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.磁懸浮水輪發(fā)電機(jī)，其特征在于:包括轉(zhuǎn)子、定子和浮式管道；所述定子沿浮式管道內(nèi)壁四周設(shè)置于進(jìn)出水管口之間；所述轉(zhuǎn)子設(shè)置于定子內(nèi)并與定子軸線重合；所述轉(zhuǎn)子和定子之間相配合部位分別設(shè)置有對(duì)轉(zhuǎn)子具有徑向作用力和軸向作用力的磁性部件，使得所述轉(zhuǎn)子懸浮于定子所包圍的內(nèi)腔中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮水輪發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子為軸流式水輪機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮水輪發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子為多角形水輪機(jī)或扇葉形水輪機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮水輪發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述磁性部件為永久磁鐵或電磁鐵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮水輪發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述定子外部還設(shè)置有電機(jī)防水罩。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮水輪發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述定子內(nèi)圈還設(shè)置有電機(jī)隔水環(huán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮水輪發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述定子設(shè)置有定子線圈槽及線圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮水輪發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述定子鐵芯和水輪機(jī)外圈轉(zhuǎn)子均設(shè)置有相同角度的錐度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮水輪發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子與定子之間設(shè)置有用于調(diào)整定子與轉(zhuǎn)子間隙的間隙調(diào)節(jié)控制器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磁懸浮水輪發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述間隙調(diào)節(jié)控制器，所述間隙調(diào)節(jié)控制器用于獲取發(fā)電機(jī)定子中產(chǎn)生電力信號(hào)，并產(chǎn)生控制信號(hào)，通過(guò)所述控制信號(hào)改變電磁鐵的磁力。
【文檔編號(hào)】F03B13/00GK203383973SQ201320504531
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月16日
【發(fā)明者】沈家同 申請(qǐng)人:重慶同利實(shí)業(yè)有限公司