直聯(lián)式徑向永磁懸浮沖擊式微水發(fā)電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電機(jī)，特別涉及一種微型水力發(fā)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]微水電利用電力負(fù)荷附近的低水頭小流量的微小水資源發(fā)電，無需變電、直接供用戶使用的水力發(fā)電系統(tǒng)。微水電是解決環(huán)境與資源矛盾的重要途徑，對(duì)推動(dòng)我國(guó)和其它國(guó)家特別是發(fā)展中國(guó)家農(nóng)村電氣化、可持續(xù)發(fā)展和社會(huì)的全面進(jìn)步具有重要的戰(zhàn)略意義。
[0003]但當(dāng)前的微水發(fā)電效率普遍較低，如歐美，利用調(diào)速的方式，使微水電的效率達(dá)到70-80%，而中國(guó)為了降低開發(fā)成本，使用不調(diào)速配合假負(fù)載的方式發(fā)電，轉(zhuǎn)化效率極低，大約20-40%。為了提高換能效率，特別是微水發(fā)電效率，人們開發(fā)了幾種磁懸浮的水力發(fā)電機(jī)。
[0004]專利201220544617.6給出了一種磁懸浮水力發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)輪通過皮帶輪電機(jī)連接發(fā)電。由于皮帶輪有摩擦，效率不高;而且轉(zhuǎn)子沒有辦法著陸。
[0005]專利201310358998.8公開的磁懸浮水輪發(fā)電機(jī)，由于采用的是軸流式水輪機(jī)，軸向具有較大推力，必須使用包含電磁的混合磁懸浮才能保證轉(zhuǎn)輪完全懸浮，所以結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高，有額外電能消耗。
[0006]因此有必要開發(fā)一種低成本，能實(shí)際應(yīng)用的高效磁懸浮水力發(fā)電機(jī)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種直聯(lián)式徑向永磁懸浮沖擊式微水發(fā)電機(jī)，以解決現(xiàn)有微水發(fā)電機(jī)能量轉(zhuǎn)化率低、成本高等問題。
[0008]本實(shí)用新型直聯(lián)式徑向永磁懸浮沖擊式微水發(fā)電機(jī)，包括機(jī)殼和轉(zhuǎn)子軸，所述轉(zhuǎn)子軸上固定設(shè)置有轉(zhuǎn)輪和盤形轉(zhuǎn)子，所述盤形轉(zhuǎn)子的端面上設(shè)置有沿圓周向均勻布置的圓形轉(zhuǎn)子磁鐵，所述轉(zhuǎn)輪的外徑圓柱表面上均勻設(shè)置有水斗，所述水斗的內(nèi)腔由形狀對(duì)稱的左弧形凹腔和右弧形凹腔組成，水斗內(nèi)腔的橫截面為m形；所述機(jī)殼上固定設(shè)置有盤形定子，所述盤形定子的端面上具有無鐵芯定子繞組；
[0009]所述轉(zhuǎn)子軸的兩端分別通過磁軸承安裝在機(jī)殼上，且轉(zhuǎn)子軸具有伸出磁軸承的圓錐頂尖，所述機(jī)殼上還固定有與圓錐頂尖的尖端配合的軸向限位塊；
[0010]所述機(jī)殼上還設(shè)置有將高壓水引入水斗的壓力管道，所述壓力管道相對(duì)于水斗的內(nèi)腔對(duì)稱面對(duì)稱布置，且壓力管道的出水口中心分別正對(duì)左弧形凹腔和右弧形凹腔的弧形最底部。
[0011]進(jìn)一步，所述磁軸承的外圈和內(nèi)圈在軸向上錯(cuò)位安裝。
[0012]進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)輪的軸向兩側(cè)分別設(shè)置有一個(gè)盤形定子，所述轉(zhuǎn)輪的端面上也設(shè)置有沿圓周向均勻布置的轉(zhuǎn)子磁鐵。
[0013]進(jìn)一步，所述圓錐頂尖的尖端和軸向限位塊的端面之間具有0.1?Imm的間隙。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果:
[0015]本實(shí)用新型直聯(lián)式徑向永磁懸浮沖擊式微水發(fā)電機(jī)，其通過壓力管道將水引入水斗驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子軸及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)發(fā)電，其采用盤形轉(zhuǎn)子和盤形定子，使得轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中定子繞組能最大限度切割磁力線，發(fā)電效率高;并且當(dāng)壓力管道道來水時(shí)，對(duì)稱水流的沖擊力使轉(zhuǎn)子軸兩端頂尖脫離軸向光滑限位塊，對(duì)稱壓力管道噴射出來的高壓水柱能抵消轉(zhuǎn)子軸上兩端磁軸承產(chǎn)生的軸向極小的不平衡力，達(dá)到轉(zhuǎn)子軸向永磁懸浮的目的，實(shí)現(xiàn)完全懸浮，轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)無機(jī)械摩擦，降低了摩擦損耗，能提高能量轉(zhuǎn)化效率、延長(zhǎng)發(fā)電機(jī)的使用壽命，同時(shí)其可實(shí)現(xiàn)免日常維護(hù)，電機(jī)成本和運(yùn)行成本低，特別適合微水資源的發(fā)電。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)施例直聯(lián)式徑向永磁懸浮沖擊式微水發(fā)電機(jī)的立體分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為在壓力管道無水時(shí)，水斗向右偏離平衡位置狀態(tài)示意圖；
[0018]圖3為在壓力管道無水時(shí)，水斗向左偏離平衡位置狀態(tài)示意圖；
[0019]圖4為在壓力管道有水時(shí)，水斗在水流沖擊作用下處于平衡位置狀態(tài)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0021 ]如圖所不，本實(shí)施例直聯(lián)式徑向永磁懸浮沖擊式微水發(fā)電機(jī)，包括機(jī)殼和轉(zhuǎn)子軸I，所述轉(zhuǎn)子軸上固定設(shè)置有轉(zhuǎn)輪2和盤形轉(zhuǎn)子3，所述盤形轉(zhuǎn)子的端面上設(shè)置有沿圓周向均勻布置的圓形轉(zhuǎn)子磁鐵4，所述轉(zhuǎn)輪的外徑圓柱表面上均勻設(shè)置有水斗5，所述水斗的內(nèi)腔由形狀對(duì)稱的左弧形凹腔51和右弧形凹腔52組成，水斗內(nèi)腔的橫截面為m形;所述機(jī)殼上固定設(shè)置有盤形定子6，所述盤形定子的端面上具有無鐵芯定子繞組7;
[0022]所述轉(zhuǎn)子軸的兩端分別通過磁軸承8安裝在機(jī)殼上，且轉(zhuǎn)子軸具有伸出磁軸承的圓錐頂尖9，所述機(jī)殼上還固定有與圓錐頂尖的尖端配合的軸向限位塊10;
[0023]所述機(jī)殼上還設(shè)置有將高壓水引入水斗的壓力管道11，所述壓力管道相對(duì)于水斗的內(nèi)腔對(duì)稱面對(duì)稱布置，且壓力管道的出水口中心分別正對(duì)左弧形凹腔和右弧形凹腔的弧形最底部。
[0024]本實(shí)施例直聯(lián)式徑向永磁懸浮沖擊式微水發(fā)電機(jī)，本其通過壓力管道將水引入水斗驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子軸及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)發(fā)電，其采用盤形轉(zhuǎn)子和盤形定子，使得轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中定子繞組能最大限度切割磁力線，發(fā)電效率高；當(dāng)壓力管道道無水時(shí)，轉(zhuǎn)子徑向磁懸浮，軸的一端頂在一個(gè)軸向光滑限位塊上；當(dāng)壓力管道道來水時(shí)，對(duì)稱水流的沖擊力使轉(zhuǎn)子軸兩端頂尖脫離軸向光滑限位塊，對(duì)稱壓力管道噴射出來的高壓水柱能抵消轉(zhuǎn)子軸上兩端磁軸承產(chǎn)生的軸向極小的不平衡力，達(dá)到轉(zhuǎn)子軸向永磁懸浮的目的，實(shí)現(xiàn)完全懸浮;轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)無機(jī)械摩擦，降低了摩擦損耗，能提高能量轉(zhuǎn)化效率、延長(zhǎng)發(fā)電機(jī)的使用壽命，同時(shí)其可實(shí)現(xiàn)免日常維護(hù)，電機(jī)成本和運(yùn)行成本低，特別適合微水資源的發(fā)電。
[0025]作為對(duì)本實(shí)施例的優(yōu)化，所述磁軸承的外圈81和內(nèi)圈82在軸向上錯(cuò)位安裝，使磁軸承對(duì)轉(zhuǎn)子軸有少許軸向推力，靠近軸向限位塊軸承外圈將軸承內(nèi)圈和轉(zhuǎn)子軸向轉(zhuǎn)子軸中間方向推，而且此軸向推力與轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系的原理，因此當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸向推力越大，在兩徑向磁軸承的推力作用下，轉(zhuǎn)子軸能更穩(wěn)定的軸向懸浮在軸向限位塊的中點(diǎn)。
[0026]作為對(duì)本實(shí)施例的優(yōu)化，所述轉(zhuǎn)輪2的軸向兩側(cè)分別設(shè)置有一個(gè)盤形定子，所述轉(zhuǎn)輪的端面上也設(shè)置有沿圓周向均勻布置的轉(zhuǎn)子磁鐵4;在轉(zhuǎn)輪的端面上也設(shè)置轉(zhuǎn)子磁鐵，能進(jìn)一步提高本微水發(fā)電機(jī)的發(fā)電量。
[0027]作為對(duì)本實(shí)施例的優(yōu)化，所述圓錐頂尖的尖端和軸向限位塊的端面之間具有0.1?Imm的間隙，圓錐頂尖和軸向限位塊留有間隙能保證轉(zhuǎn)子軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，本實(shí)施例中的間隙大小設(shè)置合理，能避免間隙過大造成轉(zhuǎn)子在軸向上嚴(yán)重脫離平衡位置。
[0028]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種直聯(lián)式徑向永磁懸浮沖擊式微水發(fā)電機(jī)，包括機(jī)殼和轉(zhuǎn)子軸，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子軸上固定設(shè)置有轉(zhuǎn)輪和盤形轉(zhuǎn)子，所述盤形轉(zhuǎn)子的端面上設(shè)置有沿圓周向均勻布置的圓形轉(zhuǎn)子磁鐵，所述轉(zhuǎn)輪的外徑圓柱表面上均勻設(shè)置有水斗，所述水斗的內(nèi)腔由形狀對(duì)稱的左弧形凹腔和右弧形凹腔組成，水斗內(nèi)腔的橫截面為m形;所述機(jī)殼上固定設(shè)置有盤形定子，所述盤形定子的端面上具有無鐵芯定子繞組； 所述轉(zhuǎn)子軸的兩端分別通過磁軸承安裝在機(jī)殼上，且轉(zhuǎn)子軸具有伸出磁軸承的圓錐頂尖，所述機(jī)殼上還固定有與圓錐頂尖的尖端配合的軸向限位塊； 所述機(jī)殼上還設(shè)置有將高壓水引入水斗的壓力管道，所述壓力管道相對(duì)于水斗的內(nèi)腔對(duì)稱面對(duì)稱布置，且壓力管道的出水口中心分別正對(duì)左弧形凹腔和右弧形凹腔的弧形最底部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直聯(lián)式徑向永磁懸浮沖擊式微水發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述磁軸承的外圈和內(nèi)圈在軸向上錯(cuò)位安裝。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直聯(lián)式徑向永磁懸浮沖擊式微水發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)輪的軸向兩側(cè)分別設(shè)置有一個(gè)盤形定子，所述轉(zhuǎn)輪的端面上也設(shè)置有沿圓周向均勻布置的轉(zhuǎn)子磁鐵。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直聯(lián)式徑向永磁懸浮沖擊式微水發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述圓錐頂尖的尖端和軸向限位塊的端面之間具有0.1?Imm的間隙。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種直聯(lián)式徑向永磁懸浮沖擊式微水發(fā)電機(jī)，包括機(jī)殼和轉(zhuǎn)子軸，轉(zhuǎn)子軸上設(shè)置有轉(zhuǎn)輪和盤形轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)輪的外徑圓柱表面上設(shè)置有水斗；機(jī)殼上設(shè)置有盤形定子，轉(zhuǎn)子軸的兩端分別通過磁軸承安裝在機(jī)殼上，機(jī)殼上還固定有軸向限位塊和壓力管道。本實(shí)用新型通過壓力管道將水引入水斗驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子軸及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)發(fā)電，其采用盤形轉(zhuǎn)子和盤形定子，使得轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中定子繞組能最大限度切割磁力線，發(fā)電效率高；并且當(dāng)壓力管道道來水時(shí)，對(duì)稱水流的沖擊力使轉(zhuǎn)子軸兩端頂尖脫離軸向光滑限位塊，實(shí)現(xiàn)完全懸浮，轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)無機(jī)械摩擦，降低了摩擦損耗，能提高能量轉(zhuǎn)化效率、延長(zhǎng)發(fā)電機(jī)的使用壽命，同時(shí)其可實(shí)現(xiàn)免日常維護(hù)，電機(jī)成本和運(yùn)行成本低。
【IPC分類】H02K7/18, F03B13/00, H02K1/22, F03B1/02, H02K1/12, H02K7/09
【公開號(hào)】CN205178763
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521040415
【發(fā)明人】賀娟, 古亮, 蔣新
【申請(qǐng)人】重慶理工大學(xué)
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年12月14日