專利名稱：一種高速直驅(qū)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地?zé)岚l(fā)電領(lǐng)域，特別涉及一種高速直驅(qū)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
一般的發(fā)電機(jī)都需要煤炭來提供能量發(fā)電，但這會(huì)給環(huán)境造成污染，而且煤炭屬于不可再生資源，終會(huì)用完，所以通過無污染且可再生能源提供能量的發(fā)電機(jī)是未來發(fā)電機(jī)的主流，但現(xiàn)有的地?zé)岚l(fā)電機(jī)效率較低，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高速直驅(qū)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)，具有集成度高、效率高、高速直驅(qū)不需要變速箱，可以源源不斷的產(chǎn)生電能，無環(huán)境危害的特點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種高速直驅(qū)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)，包括有一端連接地下干熱巖的耐熱水管1，耐熱水管I另一端連接驅(qū)動(dòng)部分2的進(jìn)氣口，驅(qū)動(dòng)部分2通過薄壁套筒聯(lián)軸器3與高速電機(jī)部分4相連，高速電機(jī)部分4連接變壓器5，冷卻水管6 —端與驅(qū)動(dòng)部分2的出氣口相連，另一端與耐熱水管I相連，驅(qū)動(dòng)部分2通過安裝平臺(tái)7安裝在整體實(shí)驗(yàn)臺(tái)8上；驅(qū)動(dòng)部分2包括殼體9，軸10，安裝在軸10中間的套筒11，安裝在套筒11兩側(cè)的支承軸承12，安裝在支承軸承12外的油膜阻尼器13，油膜阻尼器13的內(nèi)圈與支承軸承12相接觸，外圈與殼體9相接觸，軸10與薄壁套筒聯(lián)軸器3相連的一端開有第一階梯14，軸10另一端設(shè)置有渦輪盤15，渦輪盤15上鑲嵌有鑰環(huán)16，石墨環(huán)17與鑰環(huán)16相配對(duì)，整體大底座18安裝在殼體9外；高速電機(jī)部分4包括空心轉(zhuǎn)子19，在空心轉(zhuǎn)子19內(nèi)部配置的永磁體20，在永磁體20兩端設(shè)有轉(zhuǎn)子端板21，在空心轉(zhuǎn)子19和永磁體20外設(shè)有定子22，在定子22兩端安裝有固定擋板23，空心轉(zhuǎn)子19由空氣軸承24支承，空氣軸承24安裝在軸承座25內(nèi)，在整個(gè)高速電機(jī)部分4外設(shè)有殼體外罩27,卡環(huán)26安裝在殼體外罩27的槽中，殼體外罩27安裝在底座28上，其中空心軸一端設(shè)有第二階梯29，軸承座25和殼體外罩27連接在一起。所述的鑰環(huán)16通過液氮冷裝鑲嵌在軸10上的渦輪盤15上。所述的石墨環(huán)17分為內(nèi)環(huán)和外環(huán)。所述的空氣軸承24是由底層箔片和頂層箔片組成，其中底層箔片和頂層箔片都是通過5片拱箔首尾搭接組成。所述的軸承座25內(nèi)圈開有5個(gè)均布的槽，便于安裝空氣軸承24。所述的薄壁套筒聯(lián)軸器3是通過過盈量連接第一階梯14和第二階梯29實(shí)現(xiàn)傳遞扭矩。所述的殼體外罩27是套筒類結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)有槽，用于卡環(huán)26的固定和固定擋板23的定位。
由于本發(fā)明是通過驅(qū)動(dòng)部分2通過薄壁套筒聯(lián)軸器3直接帶動(dòng)高速電機(jī)部分4，不需要變速箱，并且驅(qū)動(dòng)部分2和高速電機(jī)部分4都可以有較高的轉(zhuǎn)速的直驅(qū)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)，其具有以下優(yōu)點(diǎn)第一，高速發(fā)電本發(fā)明驅(qū)動(dòng)部分中，通過安裝在支承軸承外的油膜阻尼器的變形來吸收驅(qū)動(dòng)部分的振動(dòng)，并可以改變支承部位的剛度，從而可以提高驅(qū)動(dòng)部分的一階錐動(dòng)頻率，這樣驅(qū)動(dòng)部分就可以承受高轉(zhuǎn)速的運(yùn)行，從事實(shí)現(xiàn)高速發(fā)電。第二，集成度高本發(fā)明中的驅(qū)動(dòng)部分可以承載較高轉(zhuǎn)速，不必通過變速箱來升速，直接通過薄壁套筒聯(lián)軸器將驅(qū)動(dòng)部分和電機(jī)連接起來，實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化了發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，減小了系統(tǒng)的體積。第三，穩(wěn)定性高鑰環(huán)和配對(duì)的石墨環(huán)對(duì)推力盤起到了推力軸承的作用，可以抑制推力盤的錐動(dòng)，保持轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性。第四，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，高速電機(jī)部分的支承采用空氣軸承支承，無需潤(rùn)滑和冷卻，并且高速電機(jī)部分的殼體外罩是一個(gè)整體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。


圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為驅(qū)動(dòng)部分2的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖3為驅(qū)動(dòng)部分2的支承軸承12和油膜阻尼器13配合的局部放大二維圖。圖4為鑰環(huán)16和石墨環(huán)17配合的局部放大二維視圖。圖5為高速電機(jī)部分4的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖6為高速電機(jī)部分4的空氣軸承24和軸承座25安裝的局部放大二維視圖。具體實(shí)施方法下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。參見圖1，一種高速直驅(qū)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)，包括有一端連接地下干熱巖的耐熱水管1，耐熱水管I另一端連接驅(qū)動(dòng)部分2的進(jìn)氣口，驅(qū)動(dòng)部分2通過薄壁套筒聯(lián)軸器3與高速電機(jī)部分4相連，高速電機(jī)部分4連接變壓器5，冷卻水管6 —端與驅(qū)動(dòng)部分2的出氣口相連，另一端與耐熱水管I相連，驅(qū)動(dòng)部分2通過安裝平臺(tái)7安裝在整體實(shí)驗(yàn)臺(tái)8上。所述的薄壁套筒聯(lián)軸器3是通過過盈量連接第一階梯14和第二階梯29實(shí)現(xiàn)傳遞扭矩。參見圖2，驅(qū)動(dòng)部分2包括殼體9，軸10，安裝在軸10中間的套筒11，安裝在套筒11兩側(cè)的支承軸承12，安裝在支承軸承12外的彈性環(huán)13，油膜阻尼器13的內(nèi)圈與支承軸承12相接觸，外圈與殼體9相接觸，軸10與薄壁套筒聯(lián)軸器3相連的一端開有一個(gè)長(zhǎng)度約為20mm的第一階梯14，軸10另一端設(shè)置有渦輪盤15，渦輪盤15上鑲嵌有鑰環(huán)16，石墨環(huán)17與鑰環(huán)16相配對(duì)，整體大底座18安裝在殼體9外；所述的鑰環(huán)16通過液氮冷裝鑲嵌在軸10上的渦輪盤15上。所述的石墨環(huán)17分為內(nèi)環(huán)和外環(huán)。參見圖3，支撐軸承12外包圍有彈性環(huán)13，彈性環(huán)13內(nèi)部的凸臺(tái)與支撐軸承12的外圈接觸，而外部的凸臺(tái)與殼體9相接觸，相當(dāng)于支承軸承12和油膜阻尼器13并聯(lián)充當(dāng)支承部分，并聯(lián)后支承部分的剛度降低，從而提高轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的錐動(dòng)臨界頻率，可使系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速提聞，實(shí)現(xiàn)聞速發(fā)電。參見圖4，殼體9上的突起將石墨環(huán)17壓緊到鑰環(huán)16上，使石墨環(huán)17的內(nèi)外環(huán)同時(shí)與鑰環(huán)16配對(duì)，對(duì)渦輪盤15起到推力軸承的作用，可以抑制推力盤15的錐動(dòng)，同時(shí)可以對(duì)支撐軸承12的潤(rùn)滑油和渦輪腔中的水蒸氣起到密封的作用。參見圖5，高速電機(jī)部分4包括空心轉(zhuǎn)子19，在空心轉(zhuǎn)子19內(nèi)部的配置永磁體20，在永磁體20兩端設(shè)有轉(zhuǎn)子端板21，在空心轉(zhuǎn)子19和永磁體20外設(shè)有定子22，在定子22兩端安裝有固定擋板23，空心轉(zhuǎn)子19由空氣軸承24支承，空氣軸承24安裝在軸承座25內(nèi)，在整個(gè)高速電機(jī)部分4外設(shè)有殼體外罩27，卡環(huán)26安裝在殼體外罩27的槽中，殼體外罩27安裝在底座28上，其中空心軸一端設(shè)有長(zhǎng)度約為20mm的第二階梯29。參見圖6，軸承座25上開有一個(gè)鍵槽，通過鍵30把軸承座25和殼體外罩27連接在一起，軸承座25內(nèi)圈開有5個(gè)均布的槽，便于安裝空氣軸承24。所述的空氣軸承24是由底層箔片和頂層箔片組成，底層箔片和頂層箔片都是通過5片拱箔首尾搭接組成，靠拱箔與轉(zhuǎn)子之間的氣隙對(duì)轉(zhuǎn)子起支撐作用，無需潤(rùn)滑和冷卻，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。所述的薄壁套筒聯(lián)軸器3是通過過盈量連接第一階梯14和第二階梯29實(shí)現(xiàn)傳遞扭矩。所述的殼體外罩27是套筒類結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)有槽，用于卡環(huán)26的固定和固定擋板23的定位，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。本發(fā)明的工作原理當(dāng)?shù)叵赂蔁釒r中的熱量將耐熱水管I中的水汽化后，水蒸氣通過驅(qū)動(dòng)部分2的進(jìn)氣口進(jìn)入中渦輪盤15腔中，推動(dòng)渦輪盤15轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鑰環(huán)16轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)鑰環(huán)16和石墨環(huán)17產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，石墨環(huán)17對(duì)渦輪盤15有一定的軸向推力作用，可以抑制渦輪盤的錐動(dòng)，從而可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)，石墨環(huán)17和鑰環(huán)16配對(duì)，對(duì)支承軸承12的潤(rùn)滑油也起到了密封作用；驅(qū)動(dòng)部分2中的渦輪盤15轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)軸10轉(zhuǎn)動(dòng)，支承軸承12的內(nèi)環(huán)隨軸10一起轉(zhuǎn)動(dòng)，包圍在支承軸承12外的油膜阻尼器13改變了支承部分的剛度，從而提高了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速，是驅(qū)動(dòng)部分可以承載較高轉(zhuǎn)速；軸10另一端的第一階梯14通過薄壁套筒聯(lián)軸器3直接與高速電機(jī)部分4空心轉(zhuǎn)子19上的第二階梯29連接，帶動(dòng)空心轉(zhuǎn)子19轉(zhuǎn)動(dòng)和安裝在空心轉(zhuǎn)子19內(nèi)部的永磁體20轉(zhuǎn)動(dòng)，與靠?jī)蓚?cè)的固定擋環(huán)23固定和定位的定子22產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)磁極繞組中流有電流，磁極便產(chǎn)生磁性，就在定子22和空心轉(zhuǎn)子19之間的空隙中產(chǎn)生一個(gè)磁極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割定子22槽中電樞繞組的線圈便產(chǎn)生交變的電流，產(chǎn)生的電流接入變壓器5進(jìn)行穩(wěn)壓，之后可用于生活生產(chǎn)，而空心轉(zhuǎn)子19靠安裝在軸承座25內(nèi)的空氣軸承24的拱箔和空心轉(zhuǎn)子19之間的氣隙支承，無需潤(rùn)滑和冷卻，卡環(huán)26起到固定軸承座的作用，整個(gè)殼體外套27是一個(gè)套筒類的零件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便。由于驅(qū)動(dòng)部分2可以承載較高轉(zhuǎn)速，因此不需變速箱來升速，可由驅(qū)動(dòng)部分2直接帶動(dòng)高速電機(jī)部分4發(fā)電，而變壓器5與高速電機(jī)部分4連接，起到穩(wěn)壓作用，穩(wěn)壓后的電能可用于生產(chǎn)；冷卻水管6 —端與驅(qū)動(dòng)部分2中的出氣口連接，另一端與耐熱水管I連接，渦輪盤15腔中做功后的水蒸氣由驅(qū)動(dòng)部分2上的出氣口通過冷卻水管6再次進(jìn)入耐熱水管1，實(shí)現(xiàn)水的循環(huán)利用，無環(huán)境危害。
權(quán)利要求
1.一種高速直驅(qū)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)，包括有一端連接地下干熱巖的耐熱水管(I)，其特征在于耐熱水管(I)另一端連接驅(qū)動(dòng)部分(2)的進(jìn)氣口，驅(qū)動(dòng)部分(2)通過薄壁套筒聯(lián)軸器(3)與高速電機(jī)部分(4)相連，高速電機(jī)部分(4)連接變壓器(5)，冷卻水管(6)—端與驅(qū)動(dòng)部分(2)的出氣口相連，另一端與耐熱水管(I)相連，驅(qū)動(dòng)部分(2)通過安裝平臺(tái)(7)安裝在整體實(shí)驗(yàn)臺(tái)(8)上； 驅(qū)動(dòng)部分(2 )包括殼體(9 )，軸(10 )，安裝在軸(10 )中間的套筒(11)，安裝在套筒(11)兩側(cè)的支承軸承(12)，安裝在支承軸承(12)外的油膜阻尼器(13)，油膜阻尼器(13)的內(nèi)圈與支承軸承(12)相接觸，外圈與殼體(9)相接觸，軸(10)與薄壁套筒聯(lián)軸器(3)相連的一端開有第一階梯(14)，軸(10)另一端設(shè)置有渦輪盤(15)，渦輪盤(15)上鑲嵌有鑰環(huán)(16)，石墨環(huán)(17)與鑰環(huán)(16)相配對(duì)，整體大底座(18)安裝在殼體(9)外； 高速電機(jī)部分(4)包括空心轉(zhuǎn)子(19)，在空心轉(zhuǎn)子(19)內(nèi)部的配置永磁體(20)，在永磁體()20兩端設(shè)有轉(zhuǎn)子端板(21)，在空心轉(zhuǎn)子(19)和永磁體(20)外設(shè)有定子(22)，在定子(22)兩端安裝有固定擋板(23)，空心轉(zhuǎn)子(19)由空氣軸承(24)支承，空氣軸承(24)安裝在軸承座(25 )內(nèi)，在整個(gè)高速電機(jī)部分(4 )外設(shè)有殼體外罩(27 )，卡環(huán)(26 )安裝在殼體外罩(27)的槽中，殼體外罩(27)安裝在底座(28)上，其中空心軸一端設(shè)有第二階梯(29)，軸承座(25 )和殼體外罩(27 )連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速直驅(qū)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的鑰環(huán)(16)通過液氮冷裝鑲嵌在軸(10)上的渦輪盤(15)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速直驅(qū)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的石墨環(huán)(17)分為內(nèi)環(huán)和外環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速直驅(qū)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的空氣軸承(24)是由底層箔片和頂層箔片組成，其中底層箔片和頂層箔片都是通過5片拱箔首尾搭接組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速直驅(qū)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的軸承座(25)內(nèi)圈開有5個(gè)均布的槽，便于安裝空氣軸承(24)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速直驅(qū)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的薄壁套筒聯(lián)軸器(3)是通過過盈量連接第一階梯(14)和第二階梯(29)實(shí)現(xiàn)傳遞扭矩。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速直驅(qū)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的殼體外罩(27)是套筒類結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)有槽，用于卡環(huán)(26)的固定和固定擋板(23)的定位。
全文摘要
一種高速直驅(qū)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)，其驅(qū)動(dòng)部分通過薄壁套筒聯(lián)軸器直接帶動(dòng)高速電機(jī)部分，通過安裝在支承軸承外的油膜阻尼器的變形來吸收驅(qū)動(dòng)部分的振動(dòng)，并可以改變支承部位的剛度，這樣驅(qū)動(dòng)部分就可以承受高轉(zhuǎn)速的運(yùn)行，從事實(shí)現(xiàn)高速發(fā)電；驅(qū)動(dòng)部分承載較高轉(zhuǎn)速，不必通過變速箱來升速，直接通過薄壁套筒聯(lián)軸器將驅(qū)動(dòng)部分和電機(jī)連接起來，實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化了發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，減小了系統(tǒng)的體積；鉬環(huán)和配對(duì)的石墨環(huán)對(duì)渦輪盤起到了推力軸承的作用，可以抑制渦輪盤的錐動(dòng)，保持轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，高速電機(jī)部分的支承采用空氣軸承支承，無需潤(rùn)滑和冷卻，并且高速電機(jī)部分的殼體外罩是一個(gè)整體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)F03G4/00GK103016281SQ201210479570
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者耿海鵬, 高宇飛, 楊柏松, 虞烈, 馮圣 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)